JPH0769214B2 - Photo detector - Google Patents
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- JPH0769214B2 JPH0769214B2 JP2065224A JP6522490A JPH0769214B2 JP H0769214 B2 JPH0769214 B2 JP H0769214B2 JP 2065224 A JP2065224 A JP 2065224A JP 6522490 A JP6522490 A JP 6522490A JP H0769214 B2 JPH0769214 B2 JP H0769214B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、外部の発光ダイオードの発光出力を検出する
光検出器に関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a photodetector for detecting a light emission output of an external light emitting diode.
（ロ）従来の技術 第２図は従来の光検出器を示す回路図、第３図のABは各
々第２図のAB点の波形を示す波形図である。(B) Prior Art FIG. 2 is a circuit diagram showing a conventional photodetector, and AB in FIG. 3 is a waveform diagram showing the waveform at point AB in FIG. 2, respectively.
第２図において、（１）はLED駆動回路、（２）はLED、
（３）は受光ダイオード、（４）は出力トランジスタ、
（５）はカップリングコンデンサ、（６）はバイアス抵
抗、（７）は負荷抵抗である。In FIG. 2, (1) is an LED drive circuit, (2) is an LED,
(3) is a light receiving diode, (4) is an output transistor,
(5) is a coupling capacitor, (6) is a bias resistor, and (7) is a load resistor.
LED駆動回路（１）は、LED（２）を間欠駆動するための
第３図Ａのパルス状の駆動電流を出力する。LED（２）
は、LED駆動回路（１）の駆動電流が供給され、パルス
状の駆動電流の発生期間t0毎に間欠的に導通して発光す
る。受光ダイオード（３）は、LED（２）の発光出力を
受光して導通し、第３図Ｂの制御電流を出力する。該制
御電流は分流してバイアス抵抗（６）に供給され、バイ
アス抵抗（６）の両端には制御電流に応じた電圧が生じ
る。パルス状の駆動電流の発生期間t0において、制御電
流が交流的に変動する為、出力トランジスタ（４）はバ
イアス抵抗（６）の両端電圧に応じて導通し、この結
果、出力トランジスタ（４）のコレクタからは、負荷抵
抗（７）及びエミッタ内部抵抗で定まる利得で増幅され
た出力電圧が得られる。The LED drive circuit (1) outputs the pulsed drive current of FIG. 3A for intermittently driving the LED (2). LED (2)
Is supplied with the drive current of the LED drive circuit (1), and intermittently conducts and emits light at each generation period t 0 of the pulsed drive current. The light receiving diode (3) receives the light emission output of the LED (2) and conducts, and outputs the control current of FIG. 3B. The control current is shunted and supplied to the bias resistor (6), and a voltage corresponding to the control current is generated across the bias resistor (6). Since the control current fluctuates in an alternating manner during the pulse-shaped drive current generation period t 0 , the output transistor (4) becomes conductive in accordance with the voltage across the bias resistor (6), and as a result, the output transistor (4) An output voltage amplified by a gain determined by the load resistance (7) and the internal resistance of the emitter is obtained from the collector of the.
以上の様に、LED（２）が発生したことを検出して出力
トランジスタ（４）のコレクタから出力電圧が得られる
様になっていた。As described above, the output voltage is obtained from the collector of the output transistor (4) by detecting the occurrence of the LED (2).
（ハ）発明が解決しようとする課題 しかしながら、期間t1において、白抜矢印で示す強大な
外来光が何らかの原因によって発生した場合、制御電流
が急激に増大し、バイアス抵抗（６）の両端電圧も急激
に増大し、カップリングコンデンサ（５）にはバイアス
抵抗（６）の両端電圧に応じた電荷が充電されてしま
う。即ち、期間t1内の期間t0において、LED（２）の発
光に伴って受光ダイオード（３）が導通しても、受光ダ
イオード（３）を流れる制御電流の変動（交流成分）は
通常状態に比べて制限されてしまう。従って、受光ダイ
オード（３）が導通しても、出力トランジスタ（４）が
この時の制御電流の交流成分によっては導通せず、即
ち、LED（２）が発光しても、出力トランジスタ（４）
から出力電圧が得られなくなってしまうことになる。(C) Problems to be Solved by the Invention However, in the period t 1 , when a strong extraneous light indicated by an outline arrow is generated for some reason, the control current sharply increases and the voltage across the bias resistor (6) is increased. Also rapidly increases, and the coupling capacitor (5) is charged with electric charges according to the voltage across the bias resistor (6). That is, in the period t 0 within the period t 1 , even if the light receiving diode (3) becomes conductive due to the light emission of the LED (2), the fluctuation (AC component) of the control current flowing through the light receiving diode (3) is in the normal state. Will be limited compared to. Therefore, even if the light receiving diode (3) is conducted, the output transistor (4) is not conducted due to the AC component of the control current at this time, that is, even if the LED (2) emits light, the output transistor (4)
Therefore, the output voltage cannot be obtained.
更に、カップリングコンデンサ（５）の充電電荷は、バ
イアス抵抗（６）及び出力トランジスタ（４）のベース
・エミッタ間の内部抵抗を介した経路で放電されること
になる。ところが、出力トランジスタ（４）のベース・
エミッタ間が逆バイアスの為、出力トランジスタ（４）
のベース・エミッタ間の内部抵抗が数ＭΩとなり、出力
トランジスタ（４）のベース・エミッタ間の内部抵抗、
カップリングコンデンサ（５）、及びバイアス抵抗
（６）で定まる放電時定数は非常に大となってしまう。
従って、強大な外来光が期間t1だけ生じた後でも、カッ
プリングコンデンサ（５）の充電電荷が瞬時に放電され
ない為、カップリングコンデンサ（５）の充電電荷が放
電されるまでの長い期間、出力トランジスタ（４）から
LED（２）の発光に応答した十分な出力電圧が得られ
ず、光検出器が誤動作してしまう問題点があった。Further, the charge stored in the coupling capacitor (5) is discharged through the path via the internal resistance between the bias resistor (6) and the base-emitter of the output transistor (4). However, the base of the output transistor (4)
Output transistor (4) due to reverse bias between emitters
The internal resistance between the base and emitter of is several MΩ, and the internal resistance between the base and emitter of the output transistor (4),
The discharge time constant determined by the coupling capacitor (5) and the bias resistor (6) becomes very large.
Therefore, even after a strong extraneous light is generated for the period t 1 , the charge charged in the coupling capacitor (5) is not instantaneously discharged, so that the charge charged in the coupling capacitor (5) is discharged for a long period of time. From the output transistor (4)
There is a problem that the photodetector malfunctions because a sufficient output voltage in response to the light emission of the LED (2) cannot be obtained.
そこで、本発明は、外来光が生じても、カップリングコ
ンデンサ（５）の充電電荷を瞬時に放電可能な光検出器
を提供することを目的とする。Therefore, an object of the present invention is to provide a photodetector capable of instantaneously discharging the charge charged in the coupling capacitor (5) even when external light is generated.
（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、前記問題点を解決する為に成されたものであ
り、第１電源と第２電源との間に接続され、発光ダイオ
ードの出力によって動作する受光ダイオードと、前記第
１電源と前記第２電源との間に接続され、前記受光ダイ
オードの出力を増幅する出力トランジスタと、前記受光
ダイオードの出力と前記出力トランジスタの入力との間
を交流接続擦るカップリングコンデンサと、前記第１電
源と前記第２電源との間に前記受光ダイオードの出力と
直列接続され、前記出力トランジスタをバイアスするバ
イアス抵抗と、を備えた光検出器において、前記受光ダ
イオードの出力を検出し且つ応答する検出回路と、基準
出力と前記検出回路の検出出力とが印加される比較回路
と、前記カップリングコンデンサの放電経路を形成し、
前記比較回路の比較出力によって動作する放電トランジ
スタと、を備え、前記受光ダイオードが大なる外来光を
受光した後、前記カップリングコンデンサの充電電荷を
瞬時に放電することを特徴とする。(D) Means for Solving the Problems The present invention has been made to solve the above problems, and is connected between a first power source and a second power source and operates by the output of a light emitting diode. AC connection between a light receiving diode, an output transistor that is connected between the first power supply and the second power supply and amplifies the output of the light receiving diode, and an output of the light receiving diode and an input of the output transistor. A photodetector comprising: a coupling capacitor; and a bias resistor that is connected in series with the output of the light receiving diode between the first power supply and the second power supply and biases the output transistor. A detection circuit that detects and responds to the output, a comparison circuit to which the reference output and the detection output of the detection circuit are applied, and discharge of the coupling capacitor Forming a path,
And a discharge transistor that operates according to a comparison output of the comparison circuit, and the charge of the coupling capacitor is instantaneously discharged after the light receiving diode receives a large amount of external light.
（ホ）作用 本発明によれば、（ニ）項に示す様に、カップリングコ
ンデンサの放電経路を形成し且つ比較回路の比較出力に
よって動作する放電トランジスタを設けた為、強大な外
来光が何らかの原因によって所定期間発生した場合で
も、カップリングコンデンサの充電電荷は瞬時に放電さ
れる。(E) Operation According to the present invention, as described in the item (D), since the discharge transistor which forms the discharge path of the coupling capacitor and operates by the comparison output of the comparison circuit is provided, a strong extraneous light may be generated. Even if it occurs for a predetermined period due to the cause, the electric charge charged in the coupling capacitor is instantly discharged.
（ヘ）実施例 本発明の詳細を図面に従って具体的に説明する。(F) Examples Details of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
第１図は本発明の光検出器を示す回路図、第３図のACは
各々第１図のAC点の波形を示す波形図である。尚、第１
図において、第２図と同一素子には同一符号を付すもの
とする。FIG. 1 is a circuit diagram showing the photodetector of the present invention, and AC in FIG. 3 is a waveform diagram showing the waveform of the AC point in FIG. 1, respectively. The first
In the figure, the same elements as those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals.
第１図において、検出抵抗（８）及び交流除去コンデン
サ（９）は検出回路を構成し、バイアス抵抗（６）と検
出抵抗（８）との分圧点には受光ダイオード（３）のア
ノード電流に比例した電圧が発生し、該電圧は交流除去
コンデンサ（９）によって交流成分を除去される。即
ち、交流除去コンデンサ（９）の出力は、受光ダイオー
ド（３）のアノード電流の変化状態を示し、後述の比較
電圧VCPとなる。抵抗（10）（11）は電源Vccとアースと
の間に直列接続され、抵抗（10）（11）の分圧点には基
準電圧VREFが発生する。比較回路（12）において、反転
入力（−）端子には基準電圧VREFが印加され、非反転入
力（＋）端子には比較電圧VCPが印加される。尚、抵抗
（10）（11）の抵抗値は、強大な外来光が発生した時に
VCP＞VREFを満足する値に設定されている。抵抗（13）
と放電トランジスタ（14）のコレクタ・エミッタ路はカ
ップリングコンデンサ（５）の一端とアースとの間に接
続され、放電トランジスタ（15）のコレクタ・エミッタ
路はカップリングコンデンサ（５）の他端とアースとの
間に接続され、即ち、抵抗（13）及び放電トランジスタ
（14）（15）はカップリングコンデンサ（５）の放電経
路を形成する。放電トランジスタ（14）（15）は強大な
外来光が発生した時の比較回路（12）の比較出力によっ
て動作する。尚、以上の様に構成された第１図回路を動
作させる為、例えば、カップリングコンデンサ（５）の
容量は6800pF,交流除去コンデンサ（９）の容量は10pF,
バイアス抵抗（６）の抵抗値は1.5kΩ，検出抵抗（８）
の抵抗値は100Ω程度に設定されているものとする。In FIG. 1, the detection resistor (8) and the AC removal capacitor (9) form a detection circuit, and the anode current of the light receiving diode (3) is located at the voltage dividing point between the bias resistor (6) and the detection resistor (8). Is generated, and the AC component is removed by the AC removing capacitor (9). That is, the output of the AC removing capacitor (9) indicates the change state of the anode current of the light receiving diode (3) and becomes the comparison voltage V CP described later. The resistors (10) and (11) are connected in series between the power source Vcc and the ground, and the reference voltage VREF is generated at the voltage dividing point of the resistors (10) and (11). In the comparison circuit (12), the reference voltage V REF is applied to the inverting input (−) terminal, and the comparison voltage V CP is applied to the non-inverting input (+) terminal. The resistance values of the resistors (10) and (11) are the values when strong extraneous light is generated.
It is set to a value that satisfies V CP > V REF . Resistance (13)
And the collector-emitter path of the discharge transistor (14) is connected between one end of the coupling capacitor (5) and ground, and the collector-emitter path of the discharge transistor (15) is connected to the other end of the coupling capacitor (5). Connected to ground, that is, the resistor (13) and the discharge transistors (14) (15) form the discharge path of the coupling capacitor (5). The discharge transistors (14) (15) operate by the comparison output of the comparison circuit (12) when a strong external light is generated. In order to operate the circuit of FIG. 1 configured as described above, for example, the coupling capacitor (5) has a capacity of 6800 pF, the AC removal capacitor (9) has a capacity of 10 pF,
Bias resistance (6) has a resistance of 1.5 kΩ, detection resistance (8)
The resistance value of is set to about 100Ω.
外来光が発生しない通常状態の場合、LED駆動回路
（１）から第３図Ａのパルス状の駆動電流が発生する
と、LED（２）がパルス発生期間t0毎に発光し、受光ダ
イオード（３）がパルス発生期間t0毎に導通し、受光ダ
イオード（３）から第３図Ｃの制御電流が出力される。
該制御電流がバイアス抵抗（６）に供給されると、バイ
アス抵抗（６）の一端には該制御電流に比例した電圧が
得られる。パルス発生期間t0において、制御電流が振幅
W1（出力トランジスタ（４）が導通する振幅）で交流的
に変動する為、出力トランジスタ（４）がカップリング
コンデンサ（５）を介して導通し、出力トランジスタ
（４）のコレクタから出力電圧が得られる。即ち、LED
（２）がパルス的に発光すると、出力トランジスタ
（４）からLED（２）の発光に応じたパルス的な出力電
圧が得られることになる。一方、バイアス抵抗（６）と
検出抵抗（８）との分圧点には制御電流に比例した電圧
が得られ、該電圧が交流除去コンデンサ（９）によって
交流成分を除去され、この結果比較電圧VCPが得られる
が、VCP＜VPEFの為、放電トランジスタ（14）（15）は
比較回路（12）の出力（例えば0V）によって導通するこ
とはない。従って、第１図回路は第２図回路と同様に動
作することになる。In a normal state where no extraneous light is generated, when the LED drive circuit (1) generates the pulsed drive current shown in FIG. 3A, the LED (2) emits light at every pulse generation period t 0 and the light receiving diode (3 ) Conducts every pulse generation period t 0, and the control current of FIG. 3C is output from the light receiving diode (3).
When the control current is supplied to the bias resistor (6), a voltage proportional to the control current is obtained at one end of the bias resistor (6). During the pulse generation period t 0 , the control current amplitude
Since W 1 (amplitude at which the output transistor (4) conducts) fluctuates in an alternating manner, the output transistor (4) conducts via the coupling capacitor (5), and the output voltage from the collector of the output transistor (4) can get. That is, LED
When (2) emits light in a pulsed manner, a pulsed output voltage corresponding to the light emission of the LED (2) is obtained from the output transistor (4). On the other hand, a voltage proportional to the control current is obtained at the voltage dividing point between the bias resistor (6) and the detection resistor (8), and the AC component is removed from the voltage by the AC removing capacitor (9). Although V CP is obtained, since V CP <V PEF , the discharge transistors (14) and (15) are not made conductive by the output (for example, 0 V) of the comparison circuit (12). Therefore, the circuit of FIG. 1 operates similarly to the circuit of FIG.
期間t1において、白抜矢印で示す強大な外来光が何らか
の原因によって発生すると、制御電流が急激に増大し、
バイアス抵抗（６）の両端電圧も急激に増大し、カップ
リングコンデンサ（５）にはバイアス抵抗（６）及び検
出抵抗（８）の両端電圧に応じた電荷が充電されてしま
う。即ち、期間t1内の期間t0において、LED（２）の発
光に伴って受光ダイオード（３）が導通しても、受光ダ
イオード（３）を流れる制御電流の交流成分W2は通常状
態のW1に比べて制限され、W2＜W1となってしまう（W2は
出力トランジスタ（４）が導通しない振幅）。この為、
受光ダイオード（３）が導通しても、出力トランジスタ
（４）がこの時の制御電流の交流成分によっては導通せ
ず、即ち、LED（２）が発光しても、出力トランジスタ
（４）から出力電圧が得られなくなる。一方、強大な外
来光が発生すると、比較電圧VCPが増大してVCP＞VREFと
なる為、放電トランジスタ（14）（15）が比較回路（1
2）の出力（例えば１ボルト）によって導通し、カップ
リングコンデンサ（５）の充電電荷を放電するための放
電経路が形成される。従って、外来光が発生しなくなる
と、カップリングコンデンサ（５）の充電電荷は、抵抗
（13）及び放電トランジスタ（14）（15）のコレクタ・
エミッタ路を介して瞬時に放電され、出力トランジスタ
（４）からLED（２）の発光に応じたパルス的な出力電
圧が得られることになる。尚、カップリングコンデンサ
（５）の充電電荷を放電するための放電経路において、
放電トランジスタ（15）のベース・エミッタ間が逆バイ
アスとなるが、放電トランジスタ（15）が導通している
為、放電トランジスタ（15）のベース・エミッタ間の内
部抵抗が無視できる程度（数＋Ω）となり、これより、
放電時定数は従来に比べて十分に小となる。During the period t 1 , if the strong extraneous light indicated by the white arrow is generated for some reason, the control current rapidly increases,
The voltage across the bias resistor (6) also sharply increases, and the coupling capacitor (5) is charged with electric charges according to the voltage across the bias resistor (6) and the detection resistor (8). That is, in the period t 0 within the period t 1 , even if the light receiving diode (3) becomes conductive due to the light emission of the LED (2), the AC component W 2 of the control current flowing through the light receiving diode (3) is in the normal state. is limited in comparison with the W 1, becomes W 2 <W 1 (W 2 are amplitude does not conduct the output transistor (4)). Therefore,
Even if the light receiving diode (3) becomes conductive, the output transistor (4) does not become conductive due to the AC component of the control current at this time, that is, even if the LED (2) emits light, the output transistor (4) outputs No voltage can be obtained. On the other hand, when a strong extraneous light is generated, the comparison voltage V CP increases and V CP > V REF , so that the discharge transistors (14) (15) are connected to the comparison circuit (1
The output of 2) (for example, 1 volt) conducts to form a discharge path for discharging the charge stored in the coupling capacitor (5). Therefore, when the extraneous light is not generated, the charging charge of the coupling capacitor (5) is generated by the collector of the resistor (13) and the discharge transistor (14) (15).
It is instantaneously discharged through the emitter path, and a pulsed output voltage corresponding to the light emission of the LED (2) is obtained from the output transistor (4). In the discharge path for discharging the charge of the coupling capacitor (5),
Reverse bias is applied between the base and emitter of the discharge transistor (15), but since the discharge transistor (15) is conducting, the internal resistance between the base and emitter of the discharge transistor (15) is negligible (several + Ω). And from this,
The discharge time constant is sufficiently smaller than before.
以上より、強大な外来光が何らかの原因によって発生し
た後、カップリングコンデンサ（５）の充電電荷が瞬時
に放電される為、LED（２）の発光に応答した出力トラ
ンジスタ（４）の出力電圧が瞬時に得られる様になり、
これより、光検出器の誤動作が防止されることになる。From the above, after the strong extraneous light is generated for some reason, the charge of the coupling capacitor (5) is instantly discharged, so the output voltage of the output transistor (4) in response to the light emission of the LED (2) It will be instantly obtained,
This prevents malfunction of the photodetector.
（ト）発明の効果 本発明によれば、大なる外来光が何らかの原因によって
発生した後、カップリングコンデンサの充電電荷が瞬時
に放電される為、発光ダイオードの発光に応答した出力
トランジスタの出力電圧が瞬時に得られる様になり、こ
れより、光検出器の誤動作を防止できる利点が得られ
る。(G) Effect of the Invention According to the present invention, after a large amount of extraneous light is generated for some reason, the charge stored in the coupling capacitor is instantaneously discharged. Therefore, the output voltage of the output transistor in response to the light emission of the light emitting diode. Can be obtained instantly, which has the advantage of preventing malfunction of the photodetector.
第１図は本発明回路を示す回路図、第２図は従来回路を
示す回路図、第３図は第１図及び第２図の各部波形を示
す波形図である。 （２）……LED、（３）……受光ダイオード、（４）…
…出力トランジスタ、（５）……カップリングコンデン
サ、（６）……バイアス抵抗、（８）……検出抵抗、
（12）……比較回路、（14）（15）……放電トランジス
タ。FIG. 1 is a circuit diagram showing a circuit of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing a conventional circuit, and FIG. 3 is a waveform diagram showing waveforms at respective portions in FIGS. 1 and 2. (2) ... LED, (3) ... light receiving diode, (4) ...
... output transistor, (5) ... coupling capacitor, (6) ... bias resistance, (8) ... detection resistance,
(12) …… Comparison circuit, (14) (15) …… Discharge transistor.
Claims (3)
光ダイオードの出力によって動作する受光ダイオード
と、前記第１電源と前記第２電源との間に接続され、前
記受光ダイオードの出力を増幅する出力トランジスタ
と、前記受光ダイオードの出力と前記出力トランジスタ
の入力との間を交流接続するカップリングコンデンサ
と、前記第１電源と前記第２電源との間に前記受光ダイ
オードの出力と直列接続され、前記出力トランジスタを
バイアスするバイアス抵抗と、を備えた光検出器におい
て、 前記受光ダイオードの出力を検出し且つ応答する検出回
路と、 基準出力と前記検出回路の検出出力とが印加される比較
回路と、 前記カップリングコンデンサの放電経路を形成し、前記
比較回路の比較出力によって動作する放電トランジスタ
と、を備え、 前記受光ダイオードが大なる外来光を受光した後、前記
カップリングコンデンサの充電電荷を瞬時に放電するこ
とを特徴とする光検出器。1. A light receiving diode which is connected between a first power source and a second power source and which operates by the output of a light emitting diode, and a light receiving diode which is connected between the first power source and the second power source. An output transistor that amplifies the output, a coupling capacitor that AC-connects the output of the light receiving diode and the input of the output transistor, and an output of the light receiving diode between the first power supply and the second power supply. In a photodetector, which is connected in series and comprises a bias resistor for biasing the output transistor, a detection circuit that detects and responds to the output of the light receiving diode, and a reference output and a detection output of the detection circuit are applied. And a discharge transistor that forms a discharge path of the coupling capacitor and operates by a comparison output of the comparison circuit. The provided, after the photodiode has received a large becomes extraneous light, the light detector, characterized by discharging the charges of the coupling capacitor instantaneously.
イオードの出力を受光しても出力トランジスタが動作し
ないレベルであることを特徴とする請求項（１）記載の
光検出器。2. The photodetector according to claim 1, wherein a large amount of extraneous light is at a level at which the output transistor does not operate even if the light receiving diode receives the output of the light emitting diode.
出出力は基準出力より大となり、放電トランジスタは比
較回路の比較出力によって動作することを特徴とする請
求項（２）記載の光検出器。3. The light according to claim 2, wherein the detection output of the detection circuit becomes larger than the reference output when a large amount of extraneous light is generated, and the discharge transistor operates by the comparison output of the comparison circuit. Detector.
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