光接收電路和光耦合裝置的制造方法
【專利說明】光接收電路和光耦合裝置
[0001]相關申請的引用
[0002]本申請基于并要求2014年8月27日提出的日本專利申請2014 — 173090號的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用而被包含在本文中。
技術(shù)領域
[0003]這里說明的實施方式整體上涉及光接收電路和光耦合裝置。
【背景技術(shù)】
[0004]近年來，在光耦合元件或光數(shù)據(jù)鏈路等使用光來傳輸信號的裝置中，發(fā)光元件的發(fā)光效率等性能有所改善，形成光傳輸路徑的塑料光纖的傳輸損耗等級也有所提高。因此，通過使用這些設備，能進行低成本大容量的光數(shù)據(jù)通信。在這樣的光數(shù)據(jù)通信環(huán)境中期望擴大光接收電路的動態(tài)范圍，并且能在寬的動作范圍內(nèi)維持穩(wěn)定的動作。
[0005]隨著光傳輸路徑的傳輸距離的延長，所傳輸?shù)墓庑盘柕膹姸葧瑥奈⑷蹼娖街练浅姷碾娖?，光接收電路的動態(tài)范圍的擴大成為更重要的問題。例如，在輸入段中包含有受光元件和TIA(Trans Impedance Amplifier、互阻放大器)的光接收電路中，如果在接收微弱電平的光信號時進行TIA的增益設定，則在信號強度強的情況下，TIA就會飽和而輸出的信號波形失真。因而，由于在輸出信號中產(chǎn)生了錯誤輸出，所以必須抑制信號強度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]實施方式在于提供一種難以產(chǎn)生錯誤輸出且穩(wěn)定地進行動作的光接收電路和光耦合裝置。
[0007]根據(jù)一個實施方式，光接收電路包括:第一受光元件，輸出第一電流信號；反相放大電路，具有與所述第一受光元件相連接的輸入端子和輸出基于所述第一電流信號的電壓信號的輸出端子；第一電路，包含在所述輸入端子與所述輸出端子之間串聯(lián)連接的第一電阻元件和第二電阻元件、以及在所述第一電阻元件和所述第二電阻元件間的連接點與基準電位之間串聯(lián)連接的第三電阻元件和電容器；以及充電電路，利用基于所述第一電流信號而輸出的電流，對所述電容器進行充電。
[0008]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的光接收電路和光耦合裝置，能夠提供一種難以產(chǎn)生錯誤輸出且穩(wěn)定地進行動作的光接收電路和光耦合裝置。
【附圖說明】
[0009]圖1是例示第一實施方式涉及的光接收電路的框圖。
[0010]圖2是例示第二實施方式涉及的光接收電路的電路圖。
[0011]圖3是說明第二實施方式的比較例涉及的光接收電路的動作的電路圖。
[0012]圖4是例示第三實施方式涉及的光接收電路的框圖。
[0013]圖5是例示第三實施方式的比較例涉及的光接收電路的框圖。
[0014]圖6(a)是說明第三實施方式的光接收電路的動作的動作波形圖。圖6(b)是說明其比較例的光接收電路的動作的動作波形圖。
[0015]圖7是例示第四實施方式涉及的光接收電路的框圖。
[0016]圖8是例示第四實施方式的比較例涉及的光接收電路的框圖。
[0017]圖9(a)是說明第四實施方式的光接收電路的動作的動作波形圖。圖9(b)是說明其比較例的光接收電路的動作的動作波形圖。
[0018]圖10是例示第五實施方式涉及的光接收電路的框圖。
[0019]圖11 (a)是例示第六實施方式涉及的光耦合裝置的框圖。圖11 (b)是例示第六實施方式涉及的光耦合裝置的構(gòu)造的剖視圖。
[0020]圖12是例示第七實施方式涉及的光通信系統(tǒng)的框圖。
【具體實施方式】
[0021 ] 以下，參照附圖，對本發(fā)明的實施方式進行說明。
[0022](第一實施方式)
[0023]圖1是例示本實施方式涉及的光接收電路的電路圖。
[0024]如圖1所示，本實施方式的光接收電路10包括受光元件l(ro)、反相放大電路2(Ai)、反饋電路3、限制電路4以及電流反射鏡電路5。光接收電路10連接在基準電位20與電源電位25之間。基準電位20是光接收電路10所連接的電位中最低的電位，典型的是接地電位0V。電源電位25是光接收電路10所連接的電位中最高的電位，例如是3.3V。基準電位20和電源電位25只要維持上述電位關系即可，也可以基準電位20和電源電位兩者或者一方具有負電位。
[0025]受光元件1連接在基準電位20與輸入受光元件1的輸出電流Ip的輸入節(jié)點21 (N1)之間。受光元件1例如是硅光電二極管。受光元件1除了是硅光電二極管以外，也可以根據(jù)光傳輸距離或通信速度等而是硅PIN光電二極管或者雪崩光電二極管等其他光電變換元件。材料也不限于硅。
[0026]反相放大電路2具有與輸入節(jié)點21相連接的輸入端子II和與輸出節(jié)點23 (N2)相連接的輸出端子01。反相放大電路2將輸入到輸入端子II中的電壓反相放大并輸出到輸出端子01。
[0027]反饋電路3包含第一電阻元件31 (Rfl)、第二電阻元件32 (Rf2)、第三電阻元件(Rp) 33和電容器34(Cp)。第一電阻元件31和第二電阻元件32串聯(lián)連接，連接在反相放大電路2的輸入端子II與輸出端子01之間。第三電阻元件33和電容器34串聯(lián)連接，連接在第一電阻元件31和第二電阻元件32間的連接點即連接節(jié)點26 (N3)與基準電位20之間。
[0028]連接有這樣的反饋電路3的反相放大電路2，構(gòu)成反饋量根據(jù)頻率進行變化的互阻放大電路30。假設輸入到輸入端子11中的電流為III，從輸出端子01輸出的電壓為V01，則互阻Z如下地表示。
[0029]Z = V01/II1
[0030]= (Rfl+Rf2).{l+joCp (Rp+Rfl.Rf2/ (Rf 1+Rf2)} / (1+j ω CpRp)
[0031](1)
[0032]在低頻中，Cp的阻抗大，由第一電阻元件Rfl和第二電阻元件Rf2的串聯(lián)電阻(Rfl+Rf2)決定互阻。在Cp的阻抗變小的高頻中，由(Rfl+Rf2)+Rfl.Rf2/Rp決定互阻。即，在本實施方式的光接收電路10中，互阻Z根據(jù)輸入信號的頻率進行變化。
[0033]限制電路4包含限制晶體管14 (M2)，該限制晶體管14 (M2)具有與輸出節(jié)點23相連接的柵極端子G2 (控制端子)和與輸入節(jié)點21相連接的源極端子S2 (第一主端子)。限制晶體管14的漏極端子D2(第二主端子)與電流反射鏡電路5的基準電流設定端子CMref相連接。限制晶體管14例如是N溝道M0SFET。
[0034]限制電路4對串聯(lián)連接的第一電阻元件31和第二電阻元件32的兩端電壓進行檢測。在兩端電壓達到限制晶體管14的閾值電壓的情況下，限制晶體管14導通并鉗位第一電阻元件31和第二電阻元件32的兩端電壓。因此，從反相放大電路2的輸出端子01輸出的電壓V01不會上升到該值以上，防止了輸出飽和。
[0035]限制電路4也可以包含連接在限制晶體管14的源極端子與輸入節(jié)點21之間的電阻元件。通過插入這樣的電阻元件，防止了限制晶體管14的阻抗急劇下降，能夠更穩(wěn)定地防止從輸出端子01輸出的電壓V01的飽和。
[0036]電流反射鏡電路5具有與電源電位25相連接的電源端子Vddm。電流反射鏡電路5具有從電源電位25接受電力供給并設定基準電流Iref的基準電流設定端子CMref和折返(replicate)所設定的基準電流Iref而輸出輸出電流lout的電流輸出端子CMout?；鶞孰娏髟O定端子CMref與限制晶體管14的漏極端子D2相連接。電流輸出端子CMout與反饋電路3的串聯(lián)的第三電阻元件33和電容器34間的連接點即連接節(jié)點27 (N4)相連接。輸出電流lout可以設為基準電流Iref的k倍的值。在此，k是任意正數(shù)。
[0037]以下對本實施方式涉及的光接收電路10的動作進行說明。
[0038]設定受光元件1被脈沖狀驅(qū)動，輸出脈沖狀的輸出電流Ip。受光元件1接受光后生成脈沖狀的輸出電流Ip。所生成的輸出電流Ip經(jīng)由輸入節(jié)點21流到反饋電路3。
[0039]更具體地說，在限制電路4不動作的輸入信號電平的情況下，按照輸出電流Ip的前沿(上升)，連接節(jié)點26的電位上升，以從連接節(jié)點26經(jīng)由第三電阻元件33向電容器34充電的方式流過的電流，加到輸出電流I