光电传感器专利检索-光电传感器激光与光电专利检索查询-专利查询网

积极推动地理标志专门立法

2022-03-10 地理标志，立法，知识产权
保护知识产权是对创新最大的激励

2022-03-10 保护知识产权，创新，激励
谢商华：加快制定知识产权基本法

2022-03-10 知识产权基本法
擦亮“双奥之城”品牌

2022-03-10 双奥，知识产权
让冰雪运动“热”力全开

2022-03-10 冰雪运动，知识产权
携手共奋进　走好强国路

2022-03-10 强国，知识产权
坚持创新引领　方能稳中求进

2022-03-10 创新，稳中求进，知识产权
答好“两张卷” 奋进新征程

2022-03-10 知识产权
专家解读政府工作报告中的创新和知识产权相关部署

2022-03-10 政府工作报告，创新，知识产权
今年政府工作报告指出：加强知识产权保护和运用

2022-03-10 政府工作报告，知识产权保护

光电传感器

阅读：943发布：2020-05-12

IPRDB可以提供光电传感器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明的光电传感器即便在设置有箝位电路(2)的情况下也会扩大动态范围。本发明的光电传感器具备：IV转换电路(1)，其具有OP放大器(U1)；晶体管(Q1)，其集电极端子连接于OP放大器(U1)的反相输入端子，发射极端子连接于OP放大器(U1)的输出端子；以及恒压源(V2)，其正极端子连接于晶体管(Q1)的基极端子，负极端子接地。，下面是光电传感器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种光电传感器，其特征在于，具备：电流电压转换电路，其具有OP放大器；

晶体管，其集电极端子连接于所述OP放大器的反相输入端子，发射极端子连接于所述OP放大器的输出端子；以及恒压源，其正极端子连接于所述晶体管的基极端子，负极端子接地。

2.根据权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，具备介存于所述OP放大器的输出端子与所述晶体管的发射极端子之间的电阻。

说明书全文

光电传感器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种对IV转换电路(电流电压转换电路)设置有箝位电路的光电传感器。

背景技术

[0002] 一直以来，在光电传感器所具有的受光电路中，利用IV转换电路将光电二极管PD中产生的电流转换为电压(例如参考专利文献1)。图10表示普通受光电路的构成例。如图10所示，受光电路具备光电二极管PD、OP放大器U1、恒压源V1、电阻R1及电容器C1。再者，OP放大器U1、恒压源V1、电阻R1及电容器C1构成IV转换电路。

[0003] 光电二极管PD产生与入射的光相应的电流。该光电二极管PD的阴极连接于OP放大器U1的反相输入端子，阳极接地。恒压源V1的正极端子连接于OP放大器U1的非反相输入端子，负极端子接地。此外，电阻R1的一端连接于OP放大器U1的反相输入端子，另一端连接于OP放大器U1的输出端子。此外，电容器C1的一端连接于OP放大器U1的反相输入端子，另一端连接于OP放大器U1的输出端子。

[0004] 在该光电传感器中，在通常的使用条件下，入射的光较小，如图11A所示，OP放大器U1在动态范围(线性区域)内动作。另一方面，在过大的光入射到光电传感器的情况下，如图11B所示，OP放大器U1的输出达到饱和区域，存在响应延迟的情况。即，因反相输入端子与非反相输入端子间的虚短产生崩溃电位差而导致偏置电平发生偏移，信号量(峰值)P降低或者变为零。在该情况下，光电传感器会产生输出判定误动作(振荡或输出反相)或响应速度降低(信号处理的误计数)等问题。再者，上述过大的光的入射是因太阳光或照明光(直流光或逆变光(インバータ光))、光泽物体(镜子或金属等)所产生的反射光、近距离下的使用等而发生。

[0005] 因此，有像图12所示那样对图10所示的IV转换电路追加由反馈二极管D1构成的箝位电路而得的光电传感器。反馈二极管D1的阴极连接于OP放大器U1的反相输入端子，阳极连接于OP放大器U1的输出端子。通过该箝位电路，如图13所示，OP放大器U1的输出电压VOUT被反馈二极管D1间电压VF钳制，能够防止OP放大器U1的输出饱和。

[0006] 然而，在图12所示的构成中，只能以反馈二极管D1间电压VF的整数倍的单位调整输出电压VOUT，动态范围缩小了图13所示的Vd(＜VF)程度。作为对产品的影响，光电传感器的距离设定范围会变窄而成为设置上的制约，因此使用性变差。再者，虽然也有切换电阻R1的值(切换增益)的方法，但电路规模会增大，而且电路不耐噪声，因此并不理想。
【现有技术文献】
【专利文献】

[0007] 【专利文献1】日本专利特开2007-298366号公报

发明内容

【发明要解决的问题】

[0008] 如上所述，在以往的光电传感器中，只能以反馈二极管D1间电压VF的整数倍的单位调整输出电压VOUT，存在动态范围变窄这一问题。

[0009] 本发明是为了解决上述那样的问题而成，其目的在于提供一种即便在设置有箝位电路的情况下也能扩大动态范围的光电传感器。【解决问题的技术手段】

[0010] 本发明的光电传感器的特征在于，具备：电流电压转换电路，其具有OP放大器；晶体管，其集电极端子连接于OP放大器的反相输入端子，发射极端子连接于OP放大器的输出端子；以及恒压源，其正极端子连接于晶体管的基极端子，负极端子接地。【发明的效果】

[0011] 根据本发明，由于构成为上述那样，因此，即便在设置有箝位电路的情况下也能扩大动态范围。

附图说明

[0012] 图1为表示本发明的实施方式1的光电传感器所具有的受光电路的构成例的电路图。图2为表示由图1所示的IV转换电路获得的电压的图(入射过大的光的情况)。
图3为表示本发明的实施方式1的光电传感器所具有的受光电路的另一构成例的电路图。
图4为表示由图3所示的IV转换电路获得的电压的图(入射过大的光的情况)。
图5为表示图1所示的受光电路中光电二极管PD的等效电路的图。
图6为表示本发明的实施方式2的光电传感器所具有的受光电路的构成例的电路图。
图7为表示由图6所示的IV转换电路获得的电压的图(入射过大的光的情况)。
图8为表示本发明的实施方式2的光电传感器所具有的受光电路的另一构成例的电路图。
图9为表示由图8所示的IV转换电路获得的电压的图(入射过大的光的情况)。
图10为表示以往的光电传感器所具有的受光电路的构成例的电路图。
图11A、图11B为表示由图10所示的IV转换电路获得的电压的图，图11A为表示通常的使用条件的情况的图，图11B为表示入射过大的光的情况的图。
图12为表示以往的光电传感器所具有的受光电路的另一构成例的电路图。
图13为表示由图12所示的IV转换电路获得的电压的图(入射过大的光的情况)。

具体实施方式

[0013] 下面，一边参考附图，一边对本发明的实施方式进行详细说明。实施方式1.
图1为表示本发明的实施方式1的光电传感器所具有的受光电路的构成例的图。
如图1所示，受光电路具备光电二极管PD、OP放大器U1、恒压源V1、电阻R1、电容器C1、晶体管Q1及恒压源V2。再者，图1中，OP放大器U1、恒压源V1、电阻R1及电容器C1构成IV转换电路1，晶体管Q1及恒压源V2构成箝位电路2。

[0014] 光电二极管PD产生与入射的光相应的电流。该光电二极管PD的阴极连接于OP放大器U1的反相输入端子，阳极接地。

[0015] 恒压源V1的正极端子连接于OP放大器U1的非反相输入端子，负极端子接地。电阻R1的一端连接于OP放大器U1的反相输入端子，另一端连接于OP放大器U1的输出端子。
电容器C1的一端连接于OP放大器U1的反相输入端子，另一端连接于OP放大器U1的输出端子。

[0016] 晶体管Q1的集电极端子连接于OP放大器U1的反相输入端子，发射极端子连接于OP放大器U1的输出端子。再者，使用PNP型晶体管作为晶体管Q1。恒压源V2的正极端子连接于晶体管Q1的基极端子，负极端子接地。

[0017] 在实施方式1中的受光电路中，通过箝位电路2，如图2所示，OP放大器U1的输出电压VOUT被恒压源V2+晶体管Q1的基极-发射极间电压VBE钳制，能够防止OP放大器U1的输出饱和。此外，通过调整恒压源V2，能将动态范围调整到饱和区域的边界跟前。

[0018] 再者，上文展示的是光电二极管PD(的阳极)接地的情况。但并不限于此，例如也可像图3所示那样使光电二极管PD连接于恒压源V3。在该情况下，光电二极管PD的阳极连接于OP放大器U1的反相输入端子，阴极连接于恒压源V3。此外，使用NPN型晶体管作为箝位电路2中的晶体管Q1。在该情况下，如图4所示，OP放大器U1的输出电压VOUT被恒压源V2-晶体管Q1的基极-发射极间电压VBE钳制，能够防止OP放大器U1的输出饱和。

[0019] 如上所述，根据该实施方式1，由于具备IV转换电路1、晶体管Q1及恒压源V2，其中，所述IV转换电路1具有OP放大器U1，所述晶体管Q1的集电极端子连接于OP放大器U1的反相输入端子，发射极端子连接于OP放大器U1的输出端子，所述恒压源V2的正极端子连接于晶体管Q1的基极端子，负极端子接地，因此，即便在设置有箝位电路2的情况下也能扩大动态范围。

[0020] 实施方式2.在实施方式1中，展示了像图1所示那样使用由晶体管Q1及恒压源V2构成的箝位电路2的情况。然而，当像图1所示的构成那样利用V2+VBE来加以钳制时，存在增益增加这一问题。

[0021] 图1所示的构成中的钳制时的增益G以下式(1)表示。式(1)中，AV为OP放大器U1的开环增益，Rpd为光电二极管PD的等效电阻，re为晶体管Q1的发射极电阻。再者，图1中的光电二极管PD的等效电路3示于图5。G＝AV×Rpd/re (1)

[0022] 此外，发射极电阻re以下式(2)表示。式(2)中，Vt为热电压，Ic为晶体管Q1的集电极电流。re＝Vt/Ic (2)

[0023] 此外，热电压Vt以下式(3)表示。式(3)中，q为电子的电荷，k为玻尔兹曼系数，T为绝对温度。Vt＝kT/q (3)

[0024] 此处，在q＝1.602×10-19[C]、k＝1.3805×10-23[J/K]、设定T＝300[K]的情况下，Vt≒26[mV]。此外，在过大的光入射至光电二极管PD、流通1[mA]的晶体管Q1的集电极电流Ic的情况下，re≒26[Ω]。

[0025] 在图1所示的构成的情况下，OP放大器U1的反相输入端子上的电压变化被开环增益AV放大，此外，晶体管Q1的基极电压因恒压源V2而固定。因此，OP放大器U1的输出端子上的电压变化被晶体管Q1的发射极电阻re转换成了电流。该电流被光电二极管PD的等效电阻Rpd转换为电压。例如，在晶体管Q1的集电极电流为1[mA]的情况下，发射极电阻re小至26[Ω]，从而因上述那样的原因而导致增益G放大。此外，通过电路模拟也能确认增益的增加。

[0026] 如此，在图1所示的构成中，箝位电路2导致增益增加，OP放大器U1的相位裕度及增益裕度变小，有可能以温度变化、电压变动或噪声为触发而发生振荡，变得不稳定。作为对产品的影响，恐怕会在近距离内存在检测体的情况下或者检测光泽物体的情况下等发生误动作。此外，在入射太阳光或照明光的环境下，恐怕会无法进行检测。

[0027] 因此，在实施方式2中，展示抑制钳制时的增益的增加的构成。图6为表示本发明的实施方式2的光电传感器所具有的受光电路的构成例的图。在该图6所示的实施方式2的光电传感器中，对图1所示的实施方式1的光电传感器追加了电阻R2。其他构成是一样的，标注同一符号而省略其说明。再者，在实施方式2中，由晶体管Q1、恒压源V2及电阻R2构成箝位电路2。

[0028] 电阻R2介存配置在OP放大器U1的输出端子与晶体管Q1的发射极端子之间。

[0029] 再者，在电阻R2的电阻值较大的情况下，受光电路的稳定性提高，但箝位电路2的钳制性能降低。相反，在电阻R2的电阻值较低的情况下，受光电路的稳定性降低，但箝位电路2的钳制性能提高。因此，考虑受光电路的稳定性与箝位电路2的钳制性能的关系来设计电阻R2的电阻值。作为电阻R2的电阻值，例如可以使用几百[Ω]左右的电阻值。

[0030] 通过该由晶体管Q1、恒压源V2及电阻R2构成的箝位电路2，如图7所示，OP放大器U1的输出电压VOUT被V2+VBE+(Ic×R2)钳制，能够防止OP放大器U1的输出饱和。

[0031] 此外，在实施方式2的受光电路中，通过针对图1所示的构成而对处于OP放大器U1的反馈部分的晶体管Q1的发射极端子连接电阻R2，能够仅抑制钳制时的增益。实施方式2的受光电路中的钳制时的增益G以下式(5)表示。
G＝AV×Rpd/(re+R2) (5)
如式(5)所示，对晶体管Q1的发射极电阻re加上外置电阻R2，因此，例如在R2＝200[Ω]的情况下，能将增益G抑制在约1/10。
此外，通过电路模拟也能确认增益的抑制效果。

[0032] 如此，能够仅降低钳制时的增益，因此能在不改变OP放大器U1的频宽及开环增益等的情况下简单地确保稳定性。在近距离内存在检测体的情况下或者检测光泽物(金属等)时入射太阳光或照明光的环境下也能实现稳定的检测而不会发生振荡。

[0033] 再者，上文展示的是光电二极管PD(的阳极)接地的情况。但并不限于此，例如也可像图8所示那样使光电二极管PD连接于恒压源V3。在该情况下，光电二极管PD的阳极连接于OP放大器U1的反相输入端子，阴极连接于恒压源V3。此外，使用NPN型晶体管作为箝位电路2中的晶体管Q1。在该情况下，如图9所示，OP放大器U1的输出电压VOUT被V2-VBE-(Ic×R2)钳制，能够防止OP放大器U1的输出饱和。

[0034] 如上所述，根据该实施方式2，由于配备有介存于OP放大器U1的输出端子与晶体管Q1的发射极端子之间的电阻R2，因此，除了实施方式1的效果以外，还能抑制钳制时的增益的增大，改善稳定性。

[0035] 再者，本申请发明可以在其发明范围内进行各实施方式的自由组合或者各实施方式的任意构成要素的变形，或者在各实施方式中进行任意构成要素的省略。符号说明

[0036] 1 IV转换电路2 箝位电路
3 等效电路。

标题	发布/更新时间	阅读量
光电传感器-专利编号CN109596151A	2020-05-11	810
光电传感器-专利编号CN107430955B	2020-05-12	463
光电传感器-专利编号CN108917798A	2020-05-13	198
光电传感器-专利编号CN110275216A	2020-05-11	886
光电传感器-专利编号CN104865611B	2020-05-13	813
光电传感器-专利编号CN109506776A	2020-05-12	943
光电传感器-专利编号CN110274616A	2020-05-11	733
光电传感器-专利编号CN110612609A	2020-05-11	841
光电传感器-专利编号CN105588607B	2020-05-13	484
光电传感器-专利编号CN109581392A	2020-05-12	913

光电传感器

光电传感器

技术领域

背景技术

发明内容

附图说明

具体实施方式

IPRDB

热门服务

关于我们

友情链接

联系方式