JP3363941B2 - Non-contact switch output circuit - Google Patents
Non-contact switch output circuitInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光電スイッチ、近接ス
イッチ等の非接触スイッチ、特にその出力回路における
ゲインコントロールに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-contact switch such as a photoelectric switch or a proximity switch, and more particularly to a gain control in its output circuit.
【0002】[0002]
【従来の技術】光電スイッチ、近接スイッチ等の非接触
スイッチは、光、磁気等の手段により物体の通過等を非
接触で検出するデバイスであり、FA(Factory Automa
tion)等の分野において広範に用いられている。例え
ば、部品や仕掛品の搬送路の両脇に発光素子と受光素子
を配置した光電スイッチによれば、部品や仕掛品の搬送
路通過を光の遮断として検出できる。2. Description of the Related Art Non-contact switches such as photoelectric switches and proximity switches are devices for non-contact detection of passage of an object by means of light, magnetism or the like, and FA (Factory Automa
It is widely used in fields such as For example, according to a photoelectric switch in which a light emitting element and a light receiving element are arranged on both sides of a component or work-in-process conveyance path, passage of the component or work-in-process can be detected as a light block.
【0003】また、この種の非接触スイッチにおいて
は、距離に応じたゲインコントロールが必要である。例
えば光電スイッチにおいては、受光素子の出力信号レベ
ル(受光レベル)は、図12に示されるように、発光素
子との距離の二乗に反比例している。受光素子の出力信
号をそのままあるいは一定ゲインで増幅して後段の回路
に供給するようにした場合、後段の回路は、当該距離に
応じてレベルが変化する信号を処理しなければならな
い。このような不具合を防止するため、通常、受光素子
の出力信号を増幅する際、増幅に係るゲインを当該距離
に応じて設定する。例えば距離が倍になったらゲインは
4倍とする。このようにすることにより、ラインの規
模、生産装置の種類、製品の大きさその他工場の設計に
伴う距離設定(例えば搬送路の幅に応じた発光素子と受
光素子の距離設定)に好適に対応でき、後段の回路にお
ける処理を好適に実行できる。Further, in this type of non-contact switch, it is necessary to control the gain according to the distance. For example, in the photoelectric switch, the output signal level (light receiving level) of the light receiving element is inversely proportional to the square of the distance from the light emitting element, as shown in FIG. When the output signal of the light receiving element is supplied to the circuit in the subsequent stage as it is or after being amplified with a constant gain, the circuit in the subsequent stage must process the signal whose level changes according to the distance. In order to prevent such a problem, when amplifying the output signal of the light receiving element, the gain related to the amplification is usually set according to the distance. For example, if the distance is doubled, the gain is set to 4 times. By doing this, it is possible to respond appropriately to the line scale, the type of production equipment, the size of the product, and other distance settings associated with factory design (for example, the distance settings between the light emitting element and the light receiving element according to the width of the transport path). Therefore, the processing in the circuit in the subsequent stage can be suitably executed.
【0004】図13には、一従来例に係る光電スイッチ
及びその出力回路の構成が示されている。この図におい
ては、受光素子PD、I/V変換回路10、アンプ部1
2、ゲインコントロール回路14、検波回路16及びロ
ジック18が示されている。受光素子PDは、図示しな
い発光素子、例えばLEDと、ある程度の距離を隔てて
配置される。受光素子PDの出力信号は電流として得ら
れ、先に図12に示したように距離の二乗に反比例する
出力特性を有している。I/V変換回路10は、受光素
子PDの出力を電圧に変換する回路であり、図14に示
されるようにアンプ20、帰還抵抗R1及びカップリン
グコンデンサC1から構成されている。FIG. 13 shows the configuration of a photoelectric switch and its output circuit according to a conventional example. In this figure, the light receiving element PD, the I / V conversion circuit 10, the amplifier section 1
2, a gain control circuit 14, a detection circuit 16 and a logic 18 are shown. The light receiving element PD is arranged at a certain distance from a light emitting element (not shown) such as an LED. The output signal of the light receiving element PD is obtained as a current and has an output characteristic inversely proportional to the square of the distance as shown in FIG. The I / V conversion circuit 10 is a circuit that converts the output of the light receiving element PD into a voltage, and includes an amplifier 20, a feedback resistor R 1 and a coupling capacitor C 1 as shown in FIG.
【0005】アンプ部12は、図15に示される構成を
有する差動アンプ22を複数個縦続接続した構成を有し
ている。差動アンプ22は、差動接続されたトランジス
タTR1及びTR2、トランジスタTR1及びTR2のエミ
ッタに電流を供給する電流源24、トランジスタTR1
及びTR2の負荷抵抗R2及びR3、並びにトランジスタ
TR1及びTR2の入力抵抗R4〜R7から構成されてい
る。トランジスタTR1及びTR2のベースには、前段の
回路の出力が入力抵抗R4及びR5を介して差動入力△V
Bとして印加される。トランジスタTR1及びTR2のコ
レクタ電流は、抵抗R2及びR3により電圧に変換され、
後段の回路に供給される。この差動アンプ22をアンプ
部12の最前段において使用する場合、入力I/V変換
回路10の出力電圧であり、最後段において使用する場
合、出力先は検波回路16である。The amplifier section 12 has a structure in which a plurality of differential amplifiers 22 having the structure shown in FIG. 15 are connected in cascade. The differential amplifier 22 includes transistors TR 1 and TR 2 that are differentially connected, a current source 24 that supplies a current to the emitters of the transistors TR 1 and TR 2 , and a transistor TR 1.
And TR 2 and load resistors R 2 and R 3 and input resistors R 4 to R 7 of the transistors TR 1 and TR 2 . At the bases of the transistors TR 1 and TR 2 , the output of the preceding circuit is differentially input ΔV via the input resistors R 4 and R 5.
Applied as B. The collector current of the transistor TR 1 and TR 2 are converted to by Ri voltage to the resistor R 2 and R 3,
It is supplied to the circuit in the subsequent stage. When the differential amplifier 22 is used in the frontmost stage of the amplifier section 12, it is the output voltage of the input I / V conversion circuit 10, and when it is used in the last stage, the output destination is the detection circuit 16.
【0006】電流源24の電流をIと表した場合、トラ
ンジスタTR1及びTR2のコレクタ電流Ioutは、
これらのトランジスタTR1及びTR2のhFEを用い
て、次の式(1)で表される。When the current of the current source 24 is expressed as I, the collector current I out of the transistors TR 1 and TR 2 is
It is expressed by the following equation (1) using h FE of these transistors TR 1 and TR 2 .
【0007】[0007]
【数1】
従って、電流源24の電流Iを変化させることにより、
差動アンプ22のゲインを調整できる。例えば電流Iを
倍にすると電流Iout、ひいては差動アンプ22の出
力電圧は倍になる。[Equation 1] Therefore, by changing the current I of the current source 24,
The gain of the differential amplifier 22 can be adjusted. For example, if the current I is doubled, the current I out and thus the output voltage of the differential amplifier 22 are doubled.
【0008】この従来例におけるゲインコントロール回
路14は、各差動アンプ22の電流源24の集合であ
る。すなわち、ゲインコントロール回路14は、各差動
アンプ22に対応して設けられた電流源24から構成さ
れている。The gain control circuit 14 in this conventional example is a set of current sources 24 of each differential amplifier 22. That is, the gain control circuit 14 includes a current source 24 provided corresponding to each differential amplifier 22.
【0009】電流源24は、図16に示されるように、
トランジスタTR3及びTR4を差動接続した構成を有
している。トランジスタTR3及びTR4のエミッタに
は、電流源26から定電流I0が供給されている。トラ
ンジスタTR3のベースには設定電圧VRが、トランジ
スタTR4のベースには一定のバイアス電圧が、それぞ
れ印加されている。従って、この電流源24においても
先に述べた式(1)と同様の関係(式(2))が成り立
ち、トランジスタTR3のコレクタ電流Iは、トランジ
スタTR3及びTR4のhFEを用いて次の式(2)で
表すことができる。The current source 24, as shown in FIG.
It has a configuration in which the transistors TR 3 and TR 4 are differentially connected. The constant current I 0 is supplied from the current source 26 to the emitters of the transistors TR 3 and TR 4 . Setting voltage V R to the base of the transistor TR 3 is, to the base of the transistor TR 4 is constant bias voltage are respectively applied. Accordingly, holds the same relationship (Equation (2)) and (1) previously described in this current source 24, the collector current I of the transistor TR 3, using the h FE of transistor TR 3 and TR 4 It can be expressed by the following equation (2).
【0010】[0010]
【数2】
式(2)の場合、ΔVB=VR−VBであるから、電流
源24における設定電圧VRとコレクタ電流Iの関係
は、図17に示されるようにほぼ指数となる。言い換え
れば、設定電圧VRを調整することにより、差動アンプ
22のゲインを決定する電流I、ひいてはアンプ部12
全体のゲインを調整できる。従って、光電スイッチをラ
インに設置する際、発光素子と受光素子PDの距離に応
じて設定電圧VRを調整すれば、当該距離如何にかかわ
らず、アンプ部12の出力レベルを一定にすることがで
き、検波回路16やロジック18の処理に適した信号を
得ることができる。なお、受光素子PDにより受光され
る信号には発光時に変調が施されているため、検波回路
16によりアンプ部12の出力を検波する。ロジック1
8は検波回路16の出力について所定の論理演算を実行
しデータ化する回路である。[Equation 2] If equation (2), since it is [Delta] V B = V R -V B, the relationship of the set voltage V R and the collector current I in current source 24 is almost exponential as shown in Figure 17. In other words, by adjusting the set voltage V R, the current I, therefore the amplifier unit 12 which determines the gain of the differential amplifier 22
You can adjust the overall gain. Therefore, when installing the photoelectric switch in the line, by adjusting the set voltage V R in accordance with the distance between the light emitting element and the light receiving element PD, irrespective of the distance how, to make the output level of the amplifier 12 to the constant Therefore, a signal suitable for the processing of the detection circuit 16 and the logic 18 can be obtained. Since the signal received by the light receiving element PD is modulated at the time of light emission, the detection circuit 16 detects the output of the amplifier unit 12. Logic 1
Reference numeral 8 is a circuit for performing a predetermined logical operation on the output of the detection circuit 16 and converting it into data.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する回路においては、設定電圧とアンプ部
のトータルゲインの関係がリニアにならない。図17に
示されるように、ゲインコントロール回路を構成する各
電流源の電流は設定電圧に対して指数特性を有してお
り、また、この指数特性によるゲインコントロールは各
差動アンプ毎に区々に実行されるから、距離に応じてア
ンプ部のトータルゲインを設定しようとすると、図18
に示されるように、設定電圧を距離に対しノンリニアに
変化させねばならない。使用者は、通常、可変抵抗等の
目盛(コントロール目盛)の調整により設定電圧を調整
するから、かかるノンリニア特性は違和感のある調整作
業を余儀無くさせる。However, in a circuit having such a configuration, the relationship between the set voltage and the total gain of the amplifier section is not linear. As shown in FIG. 17, the current of each current source forming the gain control circuit has an exponential characteristic with respect to the set voltage, and the gain control based on this exponential characteristic is different for each differential amplifier. Therefore, if you try to set the total gain of the amplifier according to the distance,
As shown in, the set voltage must be changed nonlinearly with respect to the distance. Since the user usually adjusts the set voltage by adjusting the scale (control scale) such as a variable resistance, such a non-linear characteristic necessitates an unnatural adjustment work.
【0012】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、使用者が距離に対
してリニアな設定作業を実行できるゲインコントロール
を実現することを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to realize a gain control that enables a user to perform a linear setting operation with respect to a distance.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、隔離した位置から送信される光、
磁気等の無線信号を受信して電気信号に変換する検出手
段と、この電気信号を増幅する増幅手段と、設定値に対
して二乗特性となるよう増幅手段のゲインを変化させる
ゲイン調整手段と、を備え、無線信号を遮断する物体を
非接触で検出することを特徴とする。In order to achieve such an object, the present invention provides a light transmitted from an isolated location,
Detection means for receiving a radio signal such as magnetism and converting it into an electric signal, amplification means for amplifying this electric signal, and gain adjustment means for changing the gain of the amplification means so as to have a squared characteristic with respect to a set value, And a non-contact detection of an object that blocks a wireless signal.
【0014】本発明は、さらに、増幅手段が、n個
(n:自然数)の差動トランジスタ対を縦続接続したn
段差動増幅器であり、ゲイン調整手段が、対応する差動
トランジスタ対の共通電極に設定値に応じた電流をそれ
ぞれ供給するn個の電流源を有し、上記n個の電流源の
電流特性の積が設定値に対して二乗特性を有することを
特徴とする。According to the present invention, the amplifying means further comprises n (n: natural number) differential transistor pairs connected in series.
A stage differential amplifier, wherein the gain adjusting means has n current sources for respectively supplying currents according to set values to the common electrodes of the corresponding differential transistor pairs, and the current characteristics of the n current sources are The product has a squared characteristic with respect to a set value.
【0015】なお、本発明においてn=1とする場合、
設定値に対して二乗の電流特性を有するよう、上記電流
源を構成する。また、本発明においてn=2とする場
合、設定値に対してそれぞれリニアな電流特性を有する
よう、上記各電流源を構成する。そして、本発明におい
てn=3とする場合、1個が設定値に対してリニアな電
流特性を有し、他の2個が設定値に対してルートの電流
特性を有するよう、上記各電流源を構成する。When n = 1 in the present invention,
The current source is configured to have a squared current characteristic with respect to the set value. Further, when n = 2 in the present invention, each of the current sources is configured to have a linear current characteristic with respect to the set value. In the present invention, when n = 3, one of the current sources has a linear current characteristic with respect to a set value, and the other two have root current characteristics with respect to the set value. Make up.
【0016】n=1の場合、電流源を次のような構成と
するのが好ましい。すなわち、制御電極間の電位差を差
動入力電圧として入力するよう差動接続された第1及び
第2トランジスタから構成され、温度を含む係数が乗ぜ
られた差動入力電圧に対し出力電流が指数特性を有する
出力用差動トランジスタ対と、その出力電圧が入力電流
に対して対数特性を有しかつ当該対数の係数が上記係数
の逆数である第1、第2、第3及び第4能動素子と、設
定値に応じた値を有する電流を第1及び第2能動素子に
供給する第1電流供給回路と、一定電流を第3及び第4
能動素子に供給する第2電流供給回路と、を有し、第1
トランジスタの制御電極に印加される電圧が第1能動素
子の出力電圧と第2能動素子の出力電圧の加算値になる
よう、第1トランジスタ、第1能動素子及び第2能動素
子が接続され、第2トランジスタの制御電極に印加され
る電圧が第3能動素子の出力電圧と第3能動素子の出力
電圧の加算値になるよう、第2トランジスタ、第3能動
素子及び第4能動素子が接続され、出力用差動トランジ
スタ対の出力電流を1段差動増幅器の共通電極に供給す
る構成とする。When n = 1, the current source is preferably constructed as follows. That is, the output current is exponential with respect to the differential input voltage including the first and second transistors that are differentially connected to input the potential difference between the control electrodes as the differential input voltage, and the coefficient including the temperature is multiplied. And a first, second, third and fourth active element whose output voltage has a logarithmic characteristic with respect to an input current and whose coefficient of the logarithm is the reciprocal of the coefficient. A first current supply circuit for supplying a current having a value according to the set value to the first and second active elements, and a constant current for the third and fourth
A second current supply circuit for supplying the active element,
The first transistor, the first active element and the second active element are connected so that the voltage applied to the control electrode of the transistor becomes the sum of the output voltage of the first active element and the output voltage of the second active element, The second transistor, the third active element and the fourth active element are connected so that the voltage applied to the control electrode of the two transistor becomes the sum of the output voltage of the third active element and the output voltage of the third active element, The output current of the output differential transistor pair is supplied to the common electrode of the one-stage differential amplifier.
【0017】そして、本発明に、さらに増幅手段により
増幅された信号を検波する手段と、検波の結果をディジ
タルデータに変換する手段と、を設けてもよい。本発明
は、製造制御装置に適用可能である。The present invention may further include means for detecting the signal amplified by the amplifying means, and means for converting the detection result into digital data. The present invention can be applied to a production control device.
【0018】[0018]
【作用】本発明においては、隔離した位置から送信され
る光、磁気等の無線信号が検出手段により受信され電気
信号に変換される。この電気信号は、増幅手段により増
幅される。ゲイン調整手段は、増幅手段のゲインを調整
する。従って、ゲインの調整により、距離にかかわらず
一定のレベルを有し後段の回路、例えば検波手段等に適
する信号が得られる。また、本発明においては、ゲイン
調整手段が、設定値に対して二乗特性となるようゲイン
を変化させるため、検出手段に係る距離に応じたゲイン
設定を実行する際、設定値と距離の関係をリニアにする
ことができ、違和感がないゲイン設定が可能な非接触ス
イッチが得られる。In the present invention, wireless signals such as light and magnetism transmitted from isolated positions are received by the detecting means and converted into electric signals. This electric signal is amplified by the amplification means. The gain adjusting means adjusts the gain of the amplifying means. Therefore, by adjusting the gain, it is possible to obtain a signal having a constant level irrespective of the distance and suitable for a circuit in the subsequent stage, for example, the detection means. Further, in the present invention, since the gain adjusting means changes the gain so as to have a square characteristic with respect to the set value, when performing the gain setting according to the distance according to the detecting means, the relationship between the set value and the distance is shown. It is possible to obtain a non-contact switch that can be made linear and can set the gain without a feeling of strangeness.
【0019】また、増幅手段をn個の差動トランジスタ
対を縦続接続したn段差動増幅器として実現する場合、
本発明のゲイン調整手段は、n個の電流源として実現で
きる。これらn個の電流源は、対応する差動トランジス
タ対の共通電極に設定値に応じた電流をそれぞれ供給す
る。また、これらn個の電流源は、電流特性の積が設定
値に対して二乗特性となるよう、構成する。このように
すると、従来の回路の改良により、あるいは比較的簡単
な構成の回路の組み合わせで、上記作用が実現される。When the amplifying means is realized as an n-stage differential amplifier in which n differential transistor pairs are connected in series,
The gain adjusting means of the present invention can be realized as n current sources. Each of these n current sources supplies a current corresponding to the set value to the common electrode of the corresponding differential transistor pair. Further, these n current sources are configured such that the product of the current characteristics has a squared characteristic with respect to the set value. With this configuration, the above-described operation can be realized by improving the conventional circuit or by combining the circuits having a relatively simple structure.
【0020】例えば設定値に対して二乗、リニア、ルー
トの電流特性を有する電流源をそれぞれ準備しておき、
必要な特性を有する電流源をこれらの電流源から選択
し、選択した電流源を、増幅手段を構成する差動増幅器
の各段に対応して設ければよい。具体的には、差動増幅
器を1段にする場合には二乗特性の電流源を単独で、2
段にする場合にはリニア特性の電流源を2個組み合わせ
て、3段にする場合にはリニア特性の電流源を2個及び
ルート特性の電流源を1個組み合わせて、それぞれ使用
すればよい。このようにすると、回路の設計者は、差動
増幅器の段数に応じて電流源の構成及び組み合わせを選
択すればよくなり、設計工数・コストの低減が実現され
る。For example, current sources having square, linear, and root current characteristics with respect to the set value are prepared,
A current source having necessary characteristics may be selected from these current sources, and the selected current source may be provided corresponding to each stage of the differential amplifier which constitutes the amplifying means. Specifically, when the differential amplifier has one stage, a current source having a square characteristic is independently used and
When forming two stages, two current sources having linear characteristics may be combined, and when three stages are formed, two current sources having linear characteristics and one current source having root characteristics may be combined and used. In this way, the circuit designer only needs to select the configuration and combination of the current sources according to the number of stages of the differential amplifier, and the number of design steps and cost can be reduced.
【0021】二乗特性の電流源は、温度特性のない構成
とすることができる。この構成は、出力用差動トランジ
スタ対、4個の能動素子及び2個の電流供給回路を有す
る構成である。第1電流供給回路は、設定値に応じた値
を有する電流を第1及び第2能動素子に供給し、第2電
流供給回路は、一定電流を第3及び第4能動素子に供給
する。第1トランジスタ、第1能動素子及び第2能動素
子は、第1トランジスタの制御電極に印加される電圧が
第1能動素子の出力電圧と第2能動素子の出力電圧の加
算値になるよう接続され、第2トランジスタ、第3能動
素子及び第4能動素子は、第2トランジスタの制御電極
に印加される電圧が第3能動素子の出力電圧と第3能動
素子の出力電圧の加算値になるよう接続される。The current source having the squared characteristic can be constructed without the temperature characteristic. This configuration has a pair of output differential transistors, four active elements, and two current supply circuits. The first current supply circuit supplies a current having a value according to the set value to the first and second active elements, and the second current supply circuit supplies a constant current to the third and fourth active elements. The first transistor, the first active element and the second active element are connected such that the voltage applied to the control electrode of the first transistor is the sum of the output voltage of the first active element and the output voltage of the second active element. , The second transistor, the third active element, and the fourth active element are connected such that the voltage applied to the control electrode of the second transistor is the sum of the output voltage of the third active element and the output voltage of the third active element. To be done.
【0022】各能動素子の入力電流対出力電圧特性は対
数特性であるから、第1能動素子の出力電圧は設定値に
応じた値を有する入力電流に対して対数的に変化する。
同様に、第2能動素子の出力電圧も設定値に応じた値を
有する入力電流に対して対数的に変化する。従って、第
1能動素子の出力電圧と第2能動素子の出力電圧の加算
値は、設定値の二乗の対数に比例する。従って、出力用
差動トランジスタ対への差動入力電圧も、設定値の二乗
の対数に比例する。一方で、出力用差動トランジスタ対
の差動入力電圧対出力電流特性は指数特性であるから、
出力用差動トランジスタ対の出力電流、すなわち差動増
幅器への出力電流は、設定値に対し二乗特性となる。こ
のようにして、二乗特性が実現される。Since the input current-output voltage characteristic of each active element is a logarithmic characteristic, the output voltage of the first active element changes logarithmically with respect to the input current having a value according to the set value.
Similarly, the output voltage of the second active element also changes logarithmically with respect to the input current having a value according to the set value. Therefore, the added value of the output voltage of the first active element and the output voltage of the second active element is proportional to the logarithm of the square of the set value. Therefore, the differential input voltage to the output differential transistor pair is also proportional to the logarithm of the square of the set value. On the other hand, the differential input voltage-output current characteristic of the output differential transistor pair is an exponential characteristic,
The output current of the output differential transistor pair, that is, the output current to the differential amplifier has a squared characteristic with respect to the set value. In this way, the square characteristic is realized.
【0023】各能動素子においては、入力電流対出力電
圧特性の温度依存性は、対数の係数として現れる。出力
用差動トランジスタ対においては、差動入力電圧対出力
電流特性の温度依存性は、差動入力電圧の係数として現
れる。これらの係数は互いに他の逆数であるから、上述
の回路構成においては、設定値対差動増幅器への出力電
流の特性上に、温度の項が現れなくなる。In each active element, the temperature dependence of the input current-output voltage characteristic appears as a logarithmic coefficient. In the output differential transistor pair, the temperature dependence of the differential input voltage-output current characteristic appears as a coefficient of the differential input voltage. Since these coefficients are reciprocal of each other, the temperature term does not appear in the characteristic of the set value versus the output current to the differential amplifier in the above circuit configuration.
【0024】なお、本発明は、製造制御装置に適用可能
である。The present invention can be applied to a manufacturing control device.
【0025】[0025]
【実施例】以下、本発明の好適な実施例について詳細に
説明する。なお、図12乃至図18に示される従来例と
同様の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。The preferred embodiments of the present invention will be described in detail below. The same components as those of the conventional example shown in FIGS. 12 to 18 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
【0026】図1には、本発明の一実施例に係る光電ス
イッチ及びその出力回路の構成が示されている。この図
の回路は、従来例におけるゲインコントロール回路14
を、後述する構成を有するゲインコントロール回路28
に置き換えた構成を有している。FIG. 1 shows the configuration of a photoelectric switch and its output circuit according to an embodiment of the present invention. The circuit shown in this figure is a gain control circuit 14 in the conventional example.
A gain control circuit 28 having a configuration described later.
It has a configuration replaced with.
【0027】ゲインコントロール回路28は、所定個数
の差動アンプ22から構成されるアンプ部12のトータ
ルゲインを、図2に示されるように、設定電圧VRに対
し二乗特性となるよう設定する。図12を用いて説明し
たように、受光素子PDの受光レベルは発光素子との距
離の二乗に反比例しているから、図3に示されるように
設定電圧VRを距離に対してリニアに変化させた場合、
アンプ部12の出力信号レベルは距離によっては変化し
なくなる。従って、可変抵抗の目盛(コントロール目
盛)としては、距離に対してリニアな目盛をふればよく
なり、使用者のゲイン調整操作に当たって違和感が生じ
なくなる。The gain control circuit 28, the total gain of the formed amplifier unit 12 from a predetermined number of the differential amplifier 22, as shown in FIG. 2, is set to be square characteristic to the set voltage V R. Figure 12 As described with reference to the change from the light receiving level of the light receiving element PD is inversely proportional to the square of the distance between the light emitting element, linearly with distance setting voltage V R as shown in FIG. 3 If you let
The output signal level of the amplifier section 12 does not change depending on the distance. Therefore, the variable resistance scale (control scale) may be a linear scale with respect to the distance, and the user does not feel uncomfortable in the gain adjustment operation.
【0028】このような効果を得るためには、設定電圧
VRに対し二乗特性となるようアンプ部12のトータル
ゲインを制御するゲインコントロール回路28が必須で
ある。本実施例は、このゲインコントロール回路28を
特徴としている。[0028] In order to obtain such an effect, the gain control circuit 28 for controlling the total gain of the amplifier portion 12 so as to be square characteristic to the set voltage V R is essential. This embodiment is characterized by this gain control circuit 28.
【0029】アンプ部12の各段に係る差動アンプ22
は、例えば図15に示されるような構成を有している。
ゲインコントロール回路28は、各差動アンプ22のト
ランジスタTR1及びTR2にエミッタ電流を供給する
電流源の集合として構成される。従って、ゲインコント
ロール回路28の構成は、アンプ部12の段数に応じて
異なる構成となる。Differential amplifiers 22 related to each stage of the amplifier section 12
Has a configuration as shown in FIG. 15, for example.
The gain control circuit 28 is configured as a set of current sources that supply emitter currents to the transistors TR 1 and TR 2 of each differential amplifier 22. Therefore, the configuration of the gain control circuit 28 is different depending on the number of stages of the amplifier section 12.
【0030】図4には、アンプ部12の段数、すなわち
差動アンプ22の縦続個数が1個である場合のゲインコ
ントロール回路28の構成が示されている。この図に示
されるゲインコントロール回路28は、差動アンプ22
を構成する差動トランジスタ対にエミッタ電流を供給す
る二乗特性電流源30を有している。FIG. 4 shows the configuration of the gain control circuit 28 in the case where the number of stages of the amplifier section 12, that is, the number of cascaded differential amplifiers 22 is one. The gain control circuit 28 shown in FIG.
2 has a square-law characteristic current source 30 for supplying an emitter current to the differential transistor pair.
【0031】二乗特性電流源30は、図5に示されるよ
うに差動接続されたトランジスタTR3及びTR4を有
している。トランジスタTR3及びTR4のエミッタに
は電流値I0の電流源26が接続されている。トランジ
スタTR3及びTR4のベースにはそれぞれ電圧VB1
及びVB2が印加されている。二乗特性電流源30から
差動アンプ22に供給されるのは、トランジスタTR3
のコレクタ電流Iである。The square-law current source 30 has differentially connected transistors TR 3 and TR 4 as shown in FIG. A current source 26 having a current value I 0 is connected to the emitters of the transistors TR 3 and TR 4 . The voltage V B1 is applied to the bases of the transistors TR 3 and TR 4 , respectively.
And V B2 are applied. The transistor TR 3 is supplied from the square characteristic current source 30 to the differential amplifier 22.
Is the collector current I of
【0032】二乗特性電流源30は、設定電圧VRを発
生させるための可変抵抗R8を有している。使用者は、
距離に対してリニアな目盛がふられた可変抵抗R8を操
作することにより、適宜、距離に対してリニアな値を有
する設定電圧VRを発生させる。設定電圧VRはコレク
タ接地のトランジスタTR5のベースに印加されてお
り、トランジスタTR5には電流源32から電流が供給
されている。従って、トランジスタTR5のエミッタに
は、設定電圧VRとほぼ等しい電圧が現れる。この電圧
は、トランジスタTR6のベースに印加される。トラン
ジスタTR6のエミッタは、抵抗R9を介して接地され
ている。従って、トランジスタTR6のコレクタ電流I
1は、設定電圧VRに比例した電流となる。The square characteristic current source 30 has a variable resistor R 8 for generating the set voltage V R. The user
By linear scale operates the variable resistor R 8 which dumped for the distance, as appropriate, to generate a set voltage V R with a linear value for the distance. Setting voltage V R is applied to the base of the transistor TR 5 of the collector grounded, it is supplied with current from the current source 32 to the transistor TR 5. Therefore, the emitter of the transistor TR 5 appears substantially equal voltage setting voltage V R. This voltage is applied to the base of the transistor TR 6 . The emitter of the transistor TR 6 is grounded via the resistor R9. Therefore, the collector current I of the transistor TR 6
1 is a current proportional to the set voltage V R.
【0033】トランジスタTR6のコレクタ電流I
1は、カレントミラー回路34に入力されている。カレ
ントミラー回路34の2個の出力側トランジスタはそれ
ぞれダイオードD1のアノード及びトランジスタTR7
のエミッタに接続されている。従って、ダイオードD1
及びトランジスタTR7には、設定電圧VRに比例した
電流I1が供給される。Collector current I of transistor TR 6
1 is input to the current mirror circuit 34. The two output side transistors of the current mirror circuit 34 are the anode of the diode D 1 and the transistor TR 7 respectively.
Connected to the emitter. Therefore, the diode D 1
A current I 1 proportional to the set voltage V R is supplied to the transistor TR 7 .
【0034】ダイオードD1のカソード及びトランジス
タTR7のコレクタは接地されており、かつ、ダイオー
ドD1のアノードはトランジスタTR7のベースに接続
されている。トランジスタTR7のエミッタは、トラン
ジスタTR3のベースに接続されている。従って、ダイ
オードD1の両端電圧をVF1、トランジスタTR3の
ベースエミッタ間電圧をVF2と表した場合、トランジ
スタTR3のベース電位VB1は、次のように表され
る。The cathode of the diode D 1 and the collector of the transistor TR 7 are grounded, and the anode of the diode D 1 is connected to the base of the transistor TR 7 . The emitter of the transistor TR 7 is connected to the base of the transistor TR 3 . Therefore, when the voltage across the diode D 1 expressed V F1, the base-emitter voltage of the transistor TR 3 and V F2, the base potential V B1 of the transistor TR 3 is expressed as follows.
【0035】
VB1=VF1+VF2 … (3)
二乗特性電流源30は、一方で、ダイオードD2及びト
ランジスタTR8を有している。ダイオードD2のアノ
ード及びトランジスタTR8のエミッタには、それぞれ
電流源36及び38から同一の電流I2が供給されてい
る。ダイオードD2のカソード及びトランジスタTR8
のコレクタは接地されており、ダイオードD2のアノー
ドはトランジスタTR8のベースに、トランジスタTR
8のエミッタはトランジスタTR4のベースに、それぞ
れ接続されているから、トランジスタTR4のベース電
位VB2は、次のように表される。V B1 = V F1 + V F2 (3) The square characteristic current source 30 has a diode D 2 and a transistor TR 8 on the other hand. The same current I 2 is supplied from the current sources 36 and 38 to the anode of the diode D 2 and the emitter of the transistor TR 8 , respectively. Cathode of diode D 2 and transistor TR 8
Is grounded, and the anode of the diode D 2 is connected to the base of the transistor TR 8 and the anode of the transistor TR 8.
Since the emitters of 8 are connected to the base of the transistor TR 4 , respectively, the base potential V B2 of the transistor TR 4 is expressed as follows.
【0036】
VB2=VF3+VF4 … (4)
ただし、VF3はダイオードD2の両端電圧、VF4は
トランジスタTR8のベースエミッタ間電圧である。V B2 = V F3 + V F4 (4) where V F3 is the voltage across the diode D 2 and V F4 is the base-emitter voltage of the transistor TR 8 .
【0037】従って、トランジスタTR3及びTR4か
ら構成される差動トランジスタ対への差動入力ΔV
Bは、次のように表すことができる。Therefore, the differential input ΔV to the differential transistor pair composed of the transistors TR 3 and TR 4
B can be represented as follows:
【0038】
ΔVB=VB1−VB2 … (5)
ところで、ダイオードの電流電圧特性は、次の式により
表現することができる。ΔV B = V B1 −V B2 (5) By the way, the current-voltage characteristic of the diode can be expressed by the following equation.
【0039】
VF=−(kT/q)ln(ID/Is) … (6)
ただし、VFはダイオードの両端電圧、IDは電流であ
り、電流源30の出力と区別するため添字Dを付してい
る。また、Isは暗電流である。この関係を、ダイオー
ドD1、トランジスタTR3のベースエミッタ間ダイオ
ード、ダイオードD2及びトランジスタTR8のベース
エミッタ間ダイオードという4個のダイオードに当ては
めると、次のような関係式(7)〜(10)が得られ
る。V F = − (kT / q) ln (I D / I s ) ... (6) where V F is the voltage across the diode and I D is the current, to distinguish it from the output of the current source 30. The subscript D is attached. Also, I s is the dark current. When this relationship is applied to four diodes of the diode D 1 , the base-emitter diode of the transistor TR 3 , the diode D 2 and the base-emitter diode of the transistor TR 8 , the following relational expressions (7) to (10) are applied. ) Is obtained.
【0040】
VF1=−(kT/q)ln(I1/Is) … (7)
VF2=−(kT/q)ln(I1/Is) … (8)
VF3=−(kT/q)ln(I2/Is) … (9)
VF4=−(kT/q)ln(I2/Is) … (10)
この関係を、式(3)及び(4)に代入すると、次の式
(11)及び(12)が得られる。V F1 = − (kT / q) ln (I 1 / I s ) ... (7) V F2 = − (kT / q) ln (I 1 / I s ) ... (8) V F3 = − ( kT / q) ln (I 2 / I s) ... (9) V F4 = - ( a kT / q) ln (I 2 / I s) ... (10) this relationship in equation (3) and (4) By substituting, the following equations (11) and (12) are obtained.
【0041】 VB1=−2(kT/q)ln(I1/Is) … (11) VB2=−2(kT/q)ln(I2/Is) … (12) これを、式(5)に代入すると、 ΔVB=−2(kT/q)ln{(I1/Is)/(I2/Is)} =−2(kT/q)ln(I1/I2) =(kT/q)ln{(I2/I1)2} … (13) となる。V B1 = −2 (kT / q) ln (I 1 / Is ) (11) V B2 = −2 (kT / q) ln (I 2 / Is ) (12) Substituting into equation (5), ΔV B = −2 (kT / q) ln {(I 1 / I s ) / (I 2 / I s )} = − 2 (kT / q) ln (I 1 / I 2 ) = (kT / q) ln {(I 2 / I 1 ) 2 } (13)
【0042】この式から明らかになるのは、トランジス
タTR3及びTR4から構成される差動トランジスタ対
への差動入力ΔVBが、設定電圧VRに対してリニアな
電流I1の二乗の対数に比例していることである。この
差動トランジスタ対の出力電流Iは、前述の式(2)に
より表されるように、差動入力ΔVBの指数項を含んで
いる。hFEが1に比べて十分大きいとの仮定のもと
に、式(13)により表される差動入力ΔVBを式
(2)に代入すると、式(14)のような関係を得るこ
とができる。It is clear from this equation that the differential input ΔV B to the differential transistor pair formed by the transistors TR 3 and TR 4 is the square of the current I 1 that is linear with respect to the set voltage V R. It is proportional to the logarithm. The output current I of this differential transistor pair includes the exponential term of the differential input ΔV B , as expressed by the above-mentioned equation (2). Substituting the differential input ΔV B represented by the equation (13) into the equation (2) under the assumption that h FE is sufficiently larger than 1, the relation as the equation (14) is obtained. You can
【0043】
I=I0/{1+(I2/I1)2} … (14)
この式により表されているのは、第1に、電流Iが、設
定電圧VRに対してリニアな電流I1のほぼ二乗に比例
していることである。従って、電流Iを差動アンプ22
に供給することにより、1段構成されたアンプ部12の
トータルゲインを設定電圧VRに対して二乗特性とする
ことができる。これは、前述の図2及び図3の特性の実
現を表している。[0043] I = I 0 / {1+ ( I 2 / I 1) 2} ... (14) What is represented by the formula, the first, current I, linear with respect to the set voltage V R That is, it is approximately proportional to the square of the current I 1 . Therefore, the current I is fed to the differential amplifier 22.
Is supplied to the amplifier unit 12, the total gain of the one-stage amplifier unit 12 can be made a square characteristic with respect to the set voltage V R. This represents the realization of the characteristics of FIGS. 2 and 3 described above.
【0044】第2に、この式(14)により、二乗特性
電流源30の出力電流I画温度特性を有していないこと
が明らかである。すなわち、式(13)に含まれる係数
kT/qが式(2)の指数項中の係数q/kTと打ち消
し合うため、式(14)には温度Tの項が現れない。Secondly, it is apparent from the equation (14) that the output current I image temperature characteristic of the square characteristic current source 30 is not provided. That is, since the coefficient kT / q included in Expression (13) cancels out the coefficient q / kT in the exponential term of Expression (2), the term of temperature T does not appear in Expression (14).
【0045】このように、本実施例によれば、1段構成
されたアンプ部12の出力信号レベルが距離にかかわら
ず一定となるようゲイン調整を行う際に、抵抗R8の設
定に係る違和感が生じないようにすることができる。加
えて、電流Iを温度的に安定にすることができる。な
お、ダイオードD1及びD2としては、トランジスタT
R7及びTR8と同一特性のトランジスタのベースコレ
クタ間を短絡して使用するのが好ましい。As described above, according to the present embodiment, when the gain adjustment is performed so that the output signal level of the one-stage amplifier section 12 becomes constant regardless of the distance, the sense of discomfort associated with the setting of the resistor R 8 is given. Can be prevented. In addition, the current I can be stabilized in temperature. In addition, as the diodes D 1 and D 2 , a transistor T is used.
It is preferable to short-circuit the base and collector of a transistor having the same characteristics as R 7 and TR 8 before use.
【0046】図6には、アンプ部12の段数を2段にし
た場合の構成が示されている。すなわち、2個の差動ア
ンプ22がカップリングコンデンサC2及びC3を介し
て縦続接続されており、各差動アンプ22の電流源とし
て2個のリニア特性電流源40が使用されている。ゲイ
ンコントロール回路28は、これらのリニア特性電流源
40から構成されている。FIG. 6 shows the configuration when the number of stages of the amplifier section 12 is two. That is, the two differential amplifiers 22 are connected in series via the coupling capacitors C 2 and C 3 , and the two linear characteristic current sources 40 are used as the current sources of the differential amplifiers 22. The gain control circuit 28 is composed of these linear characteristic current sources 40.
【0047】リニア特性電流源40は、その出力電流I
が、設定電圧VRに対してリニアな特性を有する電流源
であり、例えば図7に示されるような構成を有してい
る。この図のリニア特性電流源40は、設定電圧VRを
設定するための抵抗R8を有している。使用者は、抵抗
R8の操作により設定電圧VRを設定する。設定電圧V
Rはコレクタが接地されたトランジスタTR5のベース
に印加される。トランジスタTR5は、抵抗R10(又
は図5と同様の電流源32)から電流の供給を受ける。
トランジスタTR5のエミッタ電圧、従って設定電圧V
RはトランジスタTR6のベースに印加されており、ト
ランジスタTR6のエミッタは抵抗R9を介して接地さ
れている。従って、トランジスタTR6のコレクタ電流
I3は、設定電圧VRに比例し抵抗R9に反比例した値
となる。The linear characteristic current source 40 has its output current I
There is a current source having a linear characteristic with respect to the set voltage V R, it has a configuration as shown in Figure 7, for example. The linear characteristic current source 40 in this figure has a resistor R 8 for setting the set voltage V R. The user sets the set voltage V R by operating the resistor R 8 . Set voltage V
R is applied to the base of the transistor TR 5 whose collector is grounded. The transistor TR 5 is supplied with current from the resistor R 10 (or the current source 32 similar to FIG. 5).
The emitter voltage of the transistor TR 5 , and thus the set voltage V
R is applied to the base of the transistor TR 6, the emitter of the transistor TR 6 is grounded through a resistor R 9. Therefore, the collector current I 3 of the transistor TR 6 is a value inversely proportional to the resistance R 9 is proportional to the set voltage V R.
【0048】トランジスタTR6のコレクタ電流I
3は、カレントミラー回路42に入力される。カレント
ミラー回路42の出力側トランジスタはさらにカレント
ミラー回路44の入力側に接続されている。従って、カ
レントミラー回路44の出力電流は設定電圧VRに対し
てリニアとなる。これを、電流Iとして対応する差動ア
ンプ22に供給すれば、当該差動アンプ22のゲインを
設定電圧VRに対してリニアに設定できる。Collector current I of transistor TR 6
3 is input to the current mirror circuit 42. The output side transistor of the current mirror circuit 42 is further connected to the input side of the current mirror circuit 44. Therefore, the output current of the current mirror circuit 44 becomes linear with respect to the set voltage V R. This, if supplied to the differential amplifier 22 corresponding as a current I, can be linearly set the gain of the differential amplifier 22 with respect to the set voltage V R.
【0049】図8には、アンプ部12の段数を3段にし
た場合の構成が示されている。すなわち、3個の差動ア
ンプ22がカップリングコンデンサC2及びC3並びに
C4及びC5を介して縦続接続されており、各差動アン
プ22の電流源として2個のルート特性電流源46及び
1個のリニア特性電流源40が使用されている。ゲイン
コントロール回路28は、これらのルート特性電流源4
6及びリニア特性電流源40から構成されている。な
お、この図では最終段の差動アンプ22に対応する電流
源がリニア特性電流源40であるが、初段又は第2段を
リニア特性電流源40としても構わない。リニア特性電
流源40としては、図7に示される構成を使用できる。FIG. 8 shows the configuration when the number of stages of the amplifier section 12 is three. That is, the three differential amplifiers 22 are connected in series via the coupling capacitors C 2 and C 3 and C 4 and C 5 , and the two route characteristic current sources 46 are used as the current sources of the differential amplifiers 22. And one linear characteristic current source 40 is used. The gain control circuit 28 uses these route characteristic current sources 4
6 and a linear characteristic current source 40. Although the current source corresponding to the final stage differential amplifier 22 is the linear characteristic current source 40 in this figure, the first stage or the second stage may be the linear characteristic current source 40. The configuration shown in FIG. 7 can be used as the linear characteristic current source 40.
【0050】ルート特性電流源46は、その出力電流I
が、設定電圧VRに対して2分の1乗の特性を有する電
流源であり、例えば図9に示されるような構成を有して
いる。この図のルート特性電流源46は、図7に示され
るリニア特性電流源40のカレントミラー回路44の出
力側に、さらにトランジスタTR9、TR10及びTR
11、ダイオードD3並びに電流源48を設けた構成で
ある。The route characteristic current source 46 has its output current I
There is a current source having a first power property of 2 minutes the set voltage V R, has a structure as shown for example in FIG. The route characteristic current source 46 in this figure is provided on the output side of the current mirror circuit 44 of the linear characteristic current source 40 shown in FIG. 7, and further the transistors TR 9 , TR 10 and TR.
11 , a diode D 3 and a current source 48 are provided.
【0051】電流源48は、トランジスタTR9に定電
流I4を供給している。従って、トランジスタTR9の
ベースエミッタ間電圧VF5は、次のように表すことが
できる。The current source 48 supplies a constant current I 4 to the transistor TR 9 . Therefore, the base-emitter voltage V F5 of the transistor TR 9 can be expressed as follows.
【0052】
VF5=−(kT/q)ln(I4/Is) … (15)
また、カレントミラー回路44の出力電流をI5とする
と、当該カレントミラー回路44の出力側トランジスタ
から電流供給を受けるトランジスタTR10のベースエ
ミッタ間電圧VF6は、次のように表すことができる。V F5 = − (kT / q) ln (I 4 / I s ) ... (15) When the output current of the current mirror circuit 44 is I 5 , the current from the output side transistor of the current mirror circuit 44 is The base-emitter voltage V F6 of the supplied transistor TR 10 can be expressed as follows.
【0053】
VF6=−(kT/q)ln(I5/Is) … (16)
トランジスタTR9のベースはトランジスタTR10の
エミッタに接続されており、トランジスタTR10のベ
ースはトランジスタTR11に接続されているから、ト
ランジスタTR11のベース電位VB3は、次のように
表すことができる。[0053] V F6 = - (kT / q ) ln (I 5 / I s) ... (16) the base of the transistor TR 9 is connected to the emitter of the transistor TR 10, the base of the transistor TR 10 is the transistor TR 11 The base potential V B3 of the transistor TR 11 can be expressed as follows.
【0054】
VB3=VF5+VF6 … (17)
一方で、トランジスタTR11のエミッタはダイオード
D3のアノードに接続されており、ダイオードD3のカ
ソードは接地されている。従って、トランジスタTR
11のコレクタ電流をIとした場合、ダイオードD3の
両端電圧VF7及びトランジスタTR11のベースエミ
ッタ間電圧VF8は、次のように表すことができる。[0054] V B3 = V F5 + V F6 ... (17) , while the emitter of the transistor TR 11 is connected to the anode of the diode D 3, the cathode of the diode D 3 is grounded. Therefore, the transistor TR
When the collector current of 11 is I, the voltage V F7 across the diode D 3 and the base-emitter voltage V F8 of the transistor TR 11 can be expressed as follows.
【0055】
VF7=−(kT/q)ln(I/Is) … (18)
VF8=−(kT/q)ln(I/Is) … (19)
トランジスタTR11のベース電位VB3は、これらの
関係から、
VB3=VF7+VF8 … (20)
と表すことができる。前述の式(17)とこの式(2
0)の右辺を等号で結び式(15)、(16)、(1
8)及び(19)を代入すると、次の式が得られる。
−(kT/q)ln(I4/Is)−(kT/q)ln(I5/Is)
=−(2kT/q)ln(I/Is) … (21)
この式を変形すると、kT/qの係数が消えIsも消え
るから、
I4I5=I2 … (22)
となる。V F7 = − (kT / q) ln (I / I s ) (18) V F8 = − (kT / q) ln (I / I s ) (19) Base potential V of the transistor TR 11 From these relationships, B3 can be expressed as V B3 = V F7 + V F8 (20). The above equation (17) and this equation (2
The right side of (0) is connected with an equal sign, and equations (15), (16), (1
By substituting 8) and (19), the following equation is obtained. - (kT / q) ln ( I 4 / I s) - (kT / q) ln (I 5 / I s) = - (2kT / q) ln (I / I s) ... (21) deforming the equation Then, the coefficient of kT / q disappears and I s also disappears. Therefore, I 4 I 5 = I 2 (22)
【0056】ここに、電流源48は定電流源であるか
ら、電流Iは電流I4、ひいては設定電圧VRの平方根
に比例することがわかる。言い換えれば、図9の回路を
用いることにより、設定電圧VRに対してルートの特性
で、対応する差動アンプ22のゲインを設定することが
できる。Here, since the current source 48 is a constant current source, it can be seen that the current I is proportional to the current I 4 , and thus the square root of the set voltage V R. In other words, by using the circuit of FIG. 9, a characteristic of the route for setting the voltage V R, it is possible to set the gain of the corresponding differential amplifier 22.
【0057】図10には、検波回路16を積分方式で構
成した例が示されている。検波回路16は、アンプ部1
2の出力をアンプ50を介して入力する。アンプ50の
出力はコンデンサC6を介してリミッタ52に入力さ
れ、振幅制限を受けた上でサンプルホールド回路54に
入力される。サンプルホールド回路54は、同期信号に
より与えられる発光素子の発光タイミングで、入力信号
をサンプリングする。サンプルホールド回路54により
サンプリングされ保持されている信号は、ヒステリシス
特性を有するコンパレータ56に入力される。FIG. 10 shows an example in which the detection circuit 16 is constructed by an integration method. The detection circuit 16 includes the amplifier unit 1
The output of 2 is input through the amplifier 50. The output of the amplifier 50 is input to the limiter 52 via the capacitor C 6 , is subjected to amplitude limitation, and then is input to the sample hold circuit 54. The sample hold circuit 54 samples the input signal at the light emission timing of the light emitting element given by the synchronization signal. The signal sampled and held by the sample hold circuit 54 is input to the comparator 56 having a hysteresis characteristic.
【0058】図11には、図10の検波回路16の動作
が示されている。この図に示されるように、発光タイミ
ングに同期した受光素子PD出力が、同期信号により示
される発光タイミングでサンプリングされ、サンプルホ
ールド回路54の出力がコンパレータ56の基準値を越
えると、当該コンパレータ56の出力がHに転ずる、な
お、検波回路16は、カウンタにより構成することもで
きる。FIG. 11 shows the operation of the detection circuit 16 shown in FIG. As shown in this figure, when the output of the light receiving element PD synchronized with the light emission timing is sampled at the light emission timing indicated by the synchronization signal and the output of the sample hold circuit 54 exceeds the reference value of the comparator 56, the comparator 56 outputs. The output changes to H, and the detection circuit 16 can also be configured by a counter.
【0059】また、本発明は、他の種類の非接触センサ
や、当該センサを備える各種製造制御装置に適用でき
る。Further, the present invention can be applied to other types of non-contact sensors and various manufacturing control devices equipped with the sensors.
【0060】[0060]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
設定値に応じて増幅手段のゲインを変化させるゲイン調
整手段を設けたため、増幅手段の出力信号のレベルを距
離にかかわらず一定のレベルとすることができ、後段の
回路、例えば検波手段等に適する信号が得られる。本発
明によれば、特に、ゲイン調整手段の特性を設定値に対
して二乗特性としたため、検出手段に係る距離に応じた
ゲイン設定を実行する際、設定値と距離の関係をリニア
にすることができ、違和感がないゲイン設定が可能な非
接触スイッチが得られる。As described above, according to the present invention,
Since the gain adjusting means for changing the gain of the amplifying means according to the set value is provided, the level of the output signal of the amplifying means can be set to a constant level regardless of the distance, and it is suitable for the circuit in the subsequent stage, for example, the detecting means. The signal is obtained. According to the present invention, in particular, since the characteristic of the gain adjusting means is the squared characteristic with respect to the set value, when performing the gain setting according to the distance related to the detecting means, the relationship between the set value and the distance is made linear. Thus, a non-contact switch capable of gain setting without any discomfort can be obtained.
【0061】また、本発明によれば、n個の差動トラン
ジスタ対を縦続接続したn段差動増幅器を増幅手段とし
て使用する際に、ゲイン調整手段を各段に対応するn個
の電流源として構成し、その電流特性の積を設定値に対
して二乗特性としたため、従来の回路の改良により、あ
るいは比較的簡単な構成の回路の組み合わせで、上記効
果を実現できる。例えば設定値に対して二乗、リニア、
ルートの電流特性を有する電流源をそれぞれ準備してお
くようにすれば、回路の設計者は、1段時には二乗特性
の電流源を単独で、2段時にはリニア特性の電流源を2
個組み合わせて、3段時にはリニア特性の電流源を2個
及びルート特性の電流源を1個組み合わせて、というよ
うに、差動増幅器の段数に応じて電流源の構成及び組み
合わせを選択すればよくなり、設計工数・コストの低減
を実現できる。According to the present invention, when the n-stage differential amplifier in which n differential transistor pairs are connected in cascade is used as the amplifying means, the gain adjusting means is used as the n current sources corresponding to the respective stages. Since the product of the current characteristics is squared with respect to the set value, the above effect can be realized by improving the conventional circuit or by combining the circuits having a relatively simple structure. For example, square, linear,
If each of the current sources having the root current characteristic is prepared, the circuit designer has only one square-characteristic current source for the first stage and two linear characteristic current sources for the second stage.
It is sufficient to select the configuration and combination of the current sources in accordance with the number of stages of the differential amplifier, such as combining two individual current sources with linear characteristics and one current source with root characteristics in three stages. As a result, design man-hours and costs can be reduced.
【0062】本発明によれば、差動増幅器を1段にする
場合に、対応する電流源を差動構成とすると共に、当該
差動構成に係る各トランジスタの制御端子に2個ずつ能
動素子を直列接続し、同一制御端子に係る能動素子を同
一の電流で駆動するようにしたため、二乗特性の電流源
を温度特性のない構成とすることができる。According to the present invention, when the differential amplifier is provided in one stage, the corresponding current sources have a differential configuration, and two active elements are provided at the control terminals of each transistor according to the differential configuration. Since the active elements related to the same control terminal are connected in series and driven by the same current, the current source having the square characteristic can be configured to have no temperature characteristic.
【0063】そして、本発明によれば、上記各効果を、
製造制御装置において得ることができる。According to the present invention, each of the above effects can be
It can be obtained in the production control device.
【図1】本発明の一実施例に係る光電スイッチ及びその
出力回路の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a photoelectric switch and an output circuit thereof according to an embodiment of the present invention.
【図2】この実施例におけるトータルゲインコントロー
ル特性を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a total gain control characteristic in this embodiment.
【図3】この実施例の効果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an effect of this embodiment.
【図4】アンプ部を1段構成とした場合のこの実施例の
要部構成を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the main part of this embodiment when the amplifier unit has a one-stage configuration.
【図5】二乗特性電流源の構成を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a squared characteristic current source.
【図6】アンプ部を2段構成とした場合のこの実施例の
要部構成を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a main part of this embodiment when the amplifier unit has a two-stage configuration.
【図7】リニア特性電流源の構成を示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a linear characteristic current source.
【図8】アンプ部を3段構成とした場合のこの実施例の
要部構成を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing a main configuration of this embodiment when the amplifier unit has a three-stage configuration.
【図9】ルート特性電流源の構成を示す回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of a route characteristic current source.
【図10】検波回路の構成を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a detection circuit.
【図11】検波回路の動作を示すタイミングチャートで
ある。FIG. 11 is a timing chart showing the operation of the detection circuit.
【図12】距離による受光レベルの変化を示す図であ
る。FIG. 12 is a diagram showing a change in a light receiving level depending on a distance.
【図13】一従来例に係る光電スイッチ及びその出力回
路の構成を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a photoelectric switch and its output circuit according to a conventional example.
【図14】I/V変換回路の構成を示す回路図である。FIG. 14 is a circuit diagram showing a configuration of an I / V conversion circuit.
【図15】従来例におけるアンプ部格段の構成を示す回
路図である。FIG. 15 is a circuit diagram showing a configuration of an amplifier section in a conventional example.
【図16】従来例におけるゲインコントロール回路の構
成を示す回路図である。FIG. 16 is a circuit diagram showing a configuration of a gain control circuit in a conventional example.
【図17】従来例におけるゲインコントロール特性を示
す図である。FIG. 17 is a diagram showing a gain control characteristic in a conventional example.
【図18】従来例の問題点を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing a problem of the conventional example.
10 I/V変換回路
12 アンプ部
16 検波回路
18 ロジック
22 差動アンプ
28 ゲインコントロール回路
30 二乗特性電流源
26,32,36,38,48 定電流源
34,42,44 カレントミラー回路
40 リニア特性電流源
46 ルート特性電流源
PD 受光素子
TR1,TR2 アンプ部の各段差動アンプを構成する
トランジスタ
TR3,TR4 二乗特性電流源を構成するトランジス
タ
TR6 電圧−電流変換用トランジスタ
TR7〜TR11 電流−電圧変換用トランジスタ
D1〜D3 電流−電圧変換用ダイオード
R8 設定電圧VR設定用抵抗
VR 設定電圧
I1 設定電圧VRに対応する電流
I2,I4 定電流
I5 カレントミラー回路44の出力電流
VF1,VF3,VF7 ダイオードD1〜D3の両端
電圧
VF2,VF4〜VF6,VF8トランジスタTR7〜
TR11のベースエミッタ間電圧
VB1,VB2 トランジスタTR3,TR4のベース
電位
I ゲインコントロール回路を構成する各電流源の出力
電流10 I / V conversion circuit 12 Amplifier section 16 Detection circuit 18 Logic 22 Differential amplifier 28 Gain control circuit 30 Square characteristic current source 26, 32, 36, 38, 48 Constant current source 34, 42, 44 Current mirror circuit 40 Linear characteristic Current source 46 Root characteristic current source PD Transistors TR 3 and TR 4 forming a differential amplifier at each stage of the light receiving elements TR 1 and TR 2 amplifier section Transistor TR 6 forming a square characteristic current source Voltage-current converting transistor TR 7 TR 11 current - voltage converting transistor D 1 to D 3 current - current I 2 corresponding to the voltage conversion diode R 8 setting voltage V for R setting resistor V R set voltage I 1 set voltage V R, I 4 constant current I output current V F1 of 5 current mirror circuit 44, V F3, V F7 diode D 1 ends in to D 3 voltage V F2 V F4 ~V F6, V F8 transistor TR 7 ~
Base-emitter voltage V B1 of TR 11 and V B2 base potential I of transistors TR 3 and TR 4 Output current of each current source forming a gain control circuit
Claims (2)
の無線信号を受信して電気信号に変換する検出手段と、
この電気信号を増幅する増幅手段と、増幅手段のゲイン
を設定値に応じて調整するゲイン調整手段と、を備えた
非接触スイッチの出力回路において、増幅手段が、差動トランジスタ対を有するn個(n:自
然数)の差動アンプを縦続接続したn段差動増幅器であ
り、各差動アンプの電流源の電流特性の積が設定値に対
して二乗特性を有す ることを特徴とする非接触スイッチ
の出力回路。1. A detection means for receiving a radio signal such as light or magnetism transmitted from an isolated position and converting the radio signal into an electric signal.
Amplifying means for amplifying the electrical signal, a gain adjusting means for adjusting the gain of the amplifying means in accordance with the set value, the output circuit of <br/> contactless switch with amplification means, the differential transistor pair With n (n: own
Number of differential amplifiers connected in cascade.
The product of the current characteristics of the current source of each differential amplifier
An output circuit of a non-contact switch characterized by having a square characteristic .
路を有することを特徴とする制御装置。2. A control device comprising an output circuit of the non-contact switch according to claim 1.
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---|---|---|---|
JP08053093A JP3363941B2 (en) | 1993-04-07 | 1993-04-07 | Non-contact switch output circuit |
Publications (2)
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JPH06296114A JPH06296114A (en) | 1994-10-21 |
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- 1993-04-07 JP JP08053093A patent/JP3363941B2/en not_active Expired - Fee Related
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