JPH04101505A - Amplifier - Google Patents
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- JPH04101505A JPH04101505A JP2218161A JP21816190A JPH04101505A JP H04101505 A JPH04101505 A JP H04101505A JP 2218161 A JP2218161 A JP 2218161A JP 21816190 A JP21816190 A JP 21816190A JP H04101505 A JPH04101505 A JP H04101505A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この発明は、入出力信号に対する直線性を保持しつつ大
幅に利得を調整できる増幅器に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an amplifier whose gain can be adjusted significantly while maintaining linearity with respect to input and output signals.
(従来の技術)
色温度計、輝度温度計などの光学的測温装百において、
センサとして太陽電池やPINフォト・グイオートを用
いた場合には、信号電流発生源となるセンサの出力を増
幅する増幅器として、多段に接続されたトランジスタ増
幅器やIC化された増幅器を使用していた。(Prior art) In optical temperature measuring devices such as color thermometers and brightness thermometers,
When a solar cell or a PIN photo guioto is used as a sensor, a multi-stage transistor amplifier or an IC amplifier is used as an amplifier to amplify the output of the sensor, which serves as a signal current generation source.
(発明が解決しようとする問題点)
センサとなる太陽電池やPINフォト・グイオートに入
射する光量が、微弱な光量から数万1λに至るまで大幅
に変化して、センサの出力も大幅に変化する場合かあり
、その出力を通常の増幅器を使用して増幅しようとする
と、その増幅器の利得を100db以上にわたって広範
囲に調整することは極めて困難であるから、許容される
入射光量には限度があり、入射光量が多過ぎる場合には
絞りによって制限しなければならなかった。(Problem to be solved by the invention) The amount of light that enters the solar cell and PIN photo guide that serve as the sensor changes significantly, from a weak amount of light to tens of thousands of λ, and the output of the sensor also changes significantly. If you try to amplify the output using a normal amplifier, it is extremely difficult to adjust the gain of the amplifier over a wide range of 100 db or more, so there is a limit to the amount of incident light that can be tolerated. If the amount of incident light was too large, it had to be limited by an aperture.
(問題点を解決するための手段)
そこで、この発明は、このような問題点を解決するため
に考えられたものであって、増幅器として光電子増倍管
を使用し、光電子増倍管が有する広範囲な利得調整機能
を活用したものである。(Means for Solving the Problems) Therefore, the present invention was devised to solve such problems, and uses a photomultiplier tube as an amplifier. It utilizes a wide range of gain adjustment functions.
(発明の前提となる技術)
第3図に示すように、光電子増倍管1は、光10か入射
したとき光電子を放出する光電面を有するカソード電極
1にと、複数段のダイノード電極1dと、1つのアノー
ド電極1aを具備するものである。(Technology on which the invention is based) As shown in FIG. 3, the photomultiplier tube 1 includes a cathode electrode 1 having a photocathode that emits photoelectrons when light 10 is incident thereon, and a plurality of stages of dynode electrodes 1d. , one anode electrode 1a.
通常の使用状態においては、直列に接続された分圧抵抗
Rを介して、カソード電極1にと全ダイノード電極1d
に対して順次に上昇する電圧を可変電圧源2より印加し
ておく。そして、カソード電極1kに光が入射すると、
このカソード電極1により入射光量に比例した光電子を
放出するので、その光電子は、隣接する各段のダイノー
ド電極1dへ衝突するごとに電子の数を増加させ、最後
にアノード電極1aに捕捉されるものである。In normal use, the entire dynode electrode 1d is connected to the cathode electrode 1 through a voltage dividing resistor R connected in series.
A variable voltage source 2 applies a voltage that increases sequentially to the voltage. Then, when light enters the cathode electrode 1k,
Since the cathode electrode 1 emits photoelectrons proportional to the amount of incident light, the number of photoelectrons increases each time the photoelectrons collide with the dynode electrode 1d of each adjacent stage, and is finally captured by the anode electrode 1a. It is.
そして、このアノード電極1aに接続された負荷抵抗R
Lより入射光量に比例した出力電圧を得ている。Then, a load resistance R connected to this anode electrode 1a
An output voltage proportional to the amount of incident light is obtained from L.
このように、光電子増倍管1は、カソード電極1kに入
射する光量が少なく、放出される光電子か少なくても、
アノード電極1aに捕捉される電子は多くなり、高利得
の増幅機能を具備している。In this way, in the photomultiplier tube 1, the amount of light incident on the cathode electrode 1k is small, and even if the number of emitted photoelectrons is small,
The number of electrons captured by the anode electrode 1a increases, and the anode electrode 1a has a high gain amplification function.
そして、可変電圧源2から分圧抵抗Rに印加する電圧を
調整することにより、その増倍率を102〜1011倍
と大幅に変えることか可能である。By adjusting the voltage applied from the variable voltage source 2 to the voltage dividing resistor R, it is possible to significantly change the multiplication factor from 102 to 1011 times.
(実施例)
第1図に示すように、可変電圧源2に対して直列接続さ
れた分圧抵抗Rを介し、全ダイノード電極1dに対して
順次に上昇する電圧か印加されている光電子増倍管1を
使用し、この光電子増倍管1のカソード電極1にと可変
電圧源2との間に信号電流発生源となる太陽電池やPI
Nフォト・ダイオードのようなセンサ4が接続され、ア
ノード電極1aは、電流を電圧に変換する演算増幅器3
の入力端子に接続されている。(Example) As shown in FIG. 1, a voltage increasing sequentially is applied to all dynode electrodes 1d through a voltage dividing resistor R connected in series to a variable voltage source 2. A photomultiplier tube 1 is used, and between the cathode electrode 1 of the photomultiplier tube 1 and the variable voltage source 2, a solar cell or a PI, which serves as a signal current generation source, is connected.
A sensor 4 such as an N photodiode is connected, and the anode electrode 1a is connected to an operational amplifier 3 that converts current into voltage.
is connected to the input terminal of
そして、カソード電極1kに対して一定光量の光線を常
に照射する発光ダイオードのような光源5が設けられて
いる。A light source 5 such as a light emitting diode is provided which always irradiates a constant amount of light onto the cathode electrode 1k.
演算増幅器3の出力は、信号の処理に利用されるととも
に、ピーク検知回路8に導かれ、このピーク検知回路8
のピーク値出力は、比較回路9において基準電圧ref
と比較され、両者の偏差が可変電圧源2に帰還されて発
生電圧を調整する自動利得制御系を形成している。The output of the operational amplifier 3 is used for signal processing and is led to the peak detection circuit 8.
The peak value output of
The difference between the two is fed back to the variable voltage source 2 to form an automatic gain control system that adjusts the generated voltage.
この発明の光電子増倍管1を含む増幅器を、たとえば、
色温度計に適用する場合には、センサ4となる太陽電池
やPINフォト・ダイオードに対する入射光路の途中に
、通過波長がλa、λbと異なる2種のフィルタ6a、
6bを有し、モータ7によって回転させられる回転フ
ィルタ6が設けられている。For example, an amplifier including the photomultiplier tube 1 of the present invention may be used, for example.
When applied to a color thermometer, two types of filters 6a with different passing wavelengths λa and λb are provided in the middle of the optical path of incidence to the solar cell or PIN photodiode serving as the sensor 4.
A rotary filter 6 having a diameter of 6b and rotated by a motor 7 is provided.
(動作)
信号電流発生源となるセンサ4に対して光線が全く入射
していない状態においては、センサ4より電流を発生し
ないので、光源5より光電子増倍管1のカソード電極1
kに対して一定光量の光線が照射されていても電流を流
すことができないから、カソード電極1により光電子を
放出することはない。(Operation) When no light beam is incident on the sensor 4, which is the signal current generation source, the sensor 4 does not generate any current, so the light source 5 connects the cathode electrode 1 of the photomultiplier tube 1.
Even if a certain amount of light is irradiated onto k, no current can flow, so the cathode electrode 1 does not emit photoelectrons.
しかし、センサ4に光線が入射すると、その入射光量に
比例した電流を発生し、その発生した電流と同し量の光
電子を光電子増倍管1のカソード電極1により放出する
。そして、カソード電極1により放出された光電子は、
各段のダイノード電極1dて増倍されたのち、アノード
電極1aて捕捉され、電流となって演算増幅器3に人力
される。However, when a light beam is incident on the sensor 4, a current proportional to the amount of the incident light is generated, and the cathode electrode 1 of the photomultiplier tube 1 emits photoelectrons of the same amount as the generated current. The photoelectrons emitted by the cathode electrode 1 are
After being multiplied by the dynode electrode 1d of each stage, it is captured by the anode electrode 1a, and is turned into a current and inputted to the operational amplifier 3.
このとき、光電子増倍管1のアノード電極1aより発生
する電流は、センサ4に入射した光量に比例するととも
に、光電子増倍管1の利得に比例する。At this time, the current generated from the anode electrode 1a of the photomultiplier tube 1 is proportional to the amount of light incident on the sensor 4, and is also proportional to the gain of the photomultiplier tube 1.
光電子増倍管1の利得は、可変電圧源2を調整して分圧
抵抗Rに印加される電圧、すなわち、カソード電極1に
および各段のダイノード電極1d相互間に印加される電
圧を調整することにより、その利得を102〜1011
倍と大幅に変えることが可能であるから、センサ4に入
射する光線が大幅に変化しても、可変電圧源2の発生電
圧を調整することにより、最適な利得で増幅することが
できる。The gain of the photomultiplier tube 1 is determined by adjusting the variable voltage source 2 to adjust the voltage applied to the voltage dividing resistor R, that is, the voltage applied to the cathode electrode 1 and between the dynode electrodes 1d of each stage. By doing so, the gain is 102~1011
Therefore, even if the light beam incident on the sensor 4 changes significantly, it can be amplified with the optimum gain by adjusting the voltage generated by the variable voltage source 2.
たとえば、色温度計においては、センサ4に入射する2
つの波長λa、λbの光線の強度の比によつて色温度を
決定するものであるから、第2図Aに示すように入射す
る光量が少なくて出力信号が小さい場合でも、第2図B
に示すように入射する光量か多くて出力信号か大きい場
合でも、2つの波長λa1λbの光線の強度a、bの比
a / bが同じであれば、同し色温度を指示しなけれ
ばならないので、増幅器としては、如何なる利得で動作
させても直線性を正確に保たなければならない。For example, in a color thermometer, 2
Since the color temperature is determined by the ratio of the intensities of the two wavelengths λa and λb, even if the amount of incident light is small and the output signal is small as shown in Figure 2A,
As shown in , even if the amount of incident light is large and the output signal is large, if the ratio a/b of the intensities a and b of the two wavelengths λa and λb is the same, the same color temperature must be specified. As an amplifier, linearity must be maintained accurately no matter what gain it operates at.
しかし、この発明の増幅器によると、両者の比か同じて
強度が異なる2つの信号を、その比を正確に保持したま
ま、ピーク値が一定のレベルに達するように増幅するこ
とができる。However, according to the amplifier of the present invention, two signals having the same ratio but different strengths can be amplified so that the peak value reaches a constant level while maintaining the ratio accurately.
以上で、この発明の増幅器を色温度計に適用した実施例
について説明したか、他の各種の信号を増幅する増幅器
に適用することもできる。The embodiments in which the amplifier of the present invention is applied to a color thermometer have been described above, but the present invention can also be applied to amplifiers that amplify various other signals.
(効果)
以上で説明したように、この発明の増幅器によると、交
流信号のみならず直流信号でも、入出力信号に対する直
線性を保持しつつ大幅に利得を変化しながら増幅するこ
とができる。(Effects) As described above, according to the amplifier of the present invention, not only AC signals but also DC signals can be amplified while maintaining linearity with respect to input/output signals while significantly changing the gain.
第1図は、この発明の増幅器の一実施例を示す回路図、
第2図は、第1図に示す増幅器の動作を説明するために
用いる波形図、第3図は、この発明の増幅器の前提をな
す技術を説明するために用いる回路図である。
・・・光電子増倍管
・・可変電圧源
・・・演算増幅器
・・・センサ(信号電流発生源)
・・・光源
・・・回転フィルタ
・・・モータ
・・・ピーク検知回路
・・・比較回路
第1図
第3図
第2図A
第2図BFIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the amplifier of the present invention;
FIG. 2 is a waveform diagram used to explain the operation of the amplifier shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a circuit diagram used to explain the technology underlying the amplifier of the present invention. ...Photomultiplier tube ...Variable voltage source ...Operation amplifier ...Sensor (signal current generation source) ...Light source ...Rotating filter ...Motor ...Peak detection circuit ...Comparison Circuit Figure 1 Figure 3 Figure 2 A Figure 2 B
Claims (1)
たカソード電極、複数段のダイノード電極、アノード電
極を備えた光電子増倍管と、上記複数段のダイノード電
極に順次増加する電圧を印加する直列接続された分圧抵
抗と、該分圧抵抗に印加する電圧を変えて光電子増倍管
の利得を調整する可変直流電圧源と、該可変直流電圧源
と上記カソード電極との間に接続された信号電流発生源
と、上記カソード電極にほぼ一定の光線を入射させる光
源とを具備し、上記信号電流発生源からの電流を上記ア
ノード電極より増幅された電流として導き出すことを特
徴とする増幅器。(1) A photomultiplier tube equipped with a cathode electrode equipped with a photocathode that emits photoelectrons when light is incident, multiple stages of dynode electrodes, and an anode electrode, and a voltage that increases sequentially is applied to the multiple stages of dynode electrodes. a voltage dividing resistor connected in series, a variable DC voltage source that adjusts the gain of the photomultiplier tube by changing the voltage applied to the voltage dividing resistor, and a connection between the variable DC voltage source and the cathode electrode. an amplified signal current generating source, and a light source that makes a substantially constant light beam incident on the cathode electrode, and the amplifier is characterized in that the current from the signal current generating source is derived from the anode electrode as an amplified current. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2218161A JPH04101505A (en) | 1990-08-21 | 1990-08-21 | Amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2218161A JPH04101505A (en) | 1990-08-21 | 1990-08-21 | Amplifier |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04101505A true JPH04101505A (en) | 1992-04-03 |
Family
ID=16715593
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2218161A Pending JPH04101505A (en) | 1990-08-21 | 1990-08-21 | Amplifier |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04101505A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008508804A (en) * | 2004-07-27 | 2008-03-21 | サーノフ コーポレーション | Imaging method and apparatus having extended dynamic range |
-
1990
- 1990-08-21 JP JP2218161A patent/JPH04101505A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008508804A (en) * | 2004-07-27 | 2008-03-21 | サーノフ コーポレーション | Imaging method and apparatus having extended dynamic range |
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