專利名稱：光接收機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將光信號變換為電信號的光接收機。
背景技術(shù)：
以往，將光信號變換為電信號的光接收機被廣泛使用。特別是光纖通信線路(fiber link)作為音樂用而在一般家庭廣泛普及，使用對CD、MD、DVD播放器和放大器等輸入輸出光數(shù)字信號的光纖通信線路用光接收發(fā)送設(shè)備。近年，由于還作為對筆記本電腦、攜帶電話、MP3播放器等攜帶設(shè)備傳送音樂信號的用途而普及起來，所以為了電池的長壽命化，也要求光纖通信線路用的設(shè)備耗電低。
而且，光纖重量輕、抗噪聲性好，稱為MOST(Media Oriented SystemsTransport)、IDB1394的面向車載的光纖通信線路處于實用階段，要求耗電低。
在圖22、圖23中，表示檢測有無輸入光信號，從而切換動作模式和待機模式的方式的以往的光接收機。
圖22是在日本公開專利公報“特開2002-280971號公報(2002年9月27日公開)”中展示的結(jié)構(gòu)。圖22的以往的光接收機設(shè)置光信號檢測用的專用光接收元件PD1和放大電路AMP1，電源電路103根據(jù)判定AMP1輸出的電平的比較器CPMP1的輸出信號而對信號處理用的AMP2和COMP2提供的電源進行導(dǎo)通(ON)或/截止(OFF)。即，光信號入射時，入射光檢測用的接收電路(光信號檢測電路)101將信號處理用的接收電路(光信號檢測電路)102從待機模式切換到動作模式。
圖23是“日本公開專利公報特開2000-078091號公報(2000年3月14日公開)”中展示的結(jié)構(gòu)。圖23表示具有關(guān)閉(shut down)功能的光接收機的另一個以往例。在該光接收機中，在光電二極管中入射光信號時，由于R1而產(chǎn)生電壓降低，所以通過該電壓降低，P溝道MOSFET的MP1、MP2導(dǎo)通，對放大電路AMP1和波形整形電路COMP2提供電源，從而將接收電路切換到動作模式。這時，存在在光電二極管的陽極與GND連接的類型的接收電路中不能使用的缺點。
但是，在圖22的結(jié)構(gòu)中，由于即使在光信號沒有入射時，也需要使光檢測用的放大電路AMP1和COMP1動作，所以在待機時流過電流。
而且，存在由于需要另外準(zhǔn)備光信號檢測用的光電二極管，所以部件數(shù)量增加，在OPIC(Optical IC)的情況下，芯片面積增加的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述的問題點而完成的，其目的是實現(xiàn)可以減輕待機時流過的電流的光接收機。
本發(fā)明的光接收機為了達到上述目的，具有輸出處理由光接收元件接受的數(shù)據(jù)的信號處理電路，其特征在于，上述光接收機包括起動控制電路，根據(jù)由上述光接收元件產(chǎn)生的電流信號的低頻電流分量的電壓電平判定是否正在接收數(shù)據(jù)，作為信號C，如果正在接收數(shù)據(jù)，則輸出用于表示該情況的信號CA，從而起動上述信號處理電路，另一方面，如果不在接收中，則輸出用于表示該情況的信號CB；動作判定電路，根據(jù)上述信號處理電路的輸出信號電平判定是否正在接收數(shù)據(jù)，作為信號G，如果正在接收數(shù)據(jù)，則輸出用于表示該情況的信號GA，如果不在接收中，則輸出用于表示該情況的信號GB；控制信號輸出電路，在將增加方向和減少方向中的一個稱為方向D1，將另一個稱為方向D2時，作為判定用信號，如果在上述信號C為CA期間產(chǎn)生上述信號G初次從GB變化為GA的第一變化，則電平向方向D1變化，在上述記號C為CA期間，是成為至少通過了規(guī)定的邊界值TH的電平的電平變化速度，并且，如果在上述第一變化以后，產(chǎn)生上述信號G從GA變化為GB的第二變化，則至少在上述信號C為CA期間，如果信號G為GA，則電平向方向D1變化，如果信號G為GB，則電平向方向D2變化，但是在上述信號C為CA期間，以不通過上述邊界值TH的電平變化速度進行電平變化，在上述第二變化以后，在上述信號C從CA變化為CB以后，生成成為通過了上述邊界值TH的電平的判定用信號，將上述判定用信號和上述邊界值TH進行比較，至少在上述信號C為CA期間，如果從上述邊界值TH朝向當(dāng)前的判定用信號的方向為方向D1，則將導(dǎo)通的信號作為控制信號輸出，如果為方向D2，則將截止的信號作為控制信號輸出；以及輸出控制電路，根據(jù)來自上述控制信號輸出電路的上述控制信號，切換上述信號處理電路的輸出信號的輸出的導(dǎo)通/截止。
按照上述結(jié)構(gòu)，在起動控制電路中，將上述光接收元件產(chǎn)生的電流信號分離為低頻電流和高頻電流，將低頻電流變換為電壓，通過其輸出來起動信號處理電路。而且，將低頻電流變換為電壓的結(jié)果如果小于等于某個電平，則與上述動作判定電路、控制信號輸出電路、輸出控制電路的作用相結(jié)合，使信號處理電路轉(zhuǎn)移到待機模式。
因此，可以根據(jù)光接收元件產(chǎn)生的電流信號的低頻電流的大小來起動信號處理電路，與以往不同，不需要在待機模式時用于檢測光的電路中始終流過電流的結(jié)構(gòu)。因此，具有可以實現(xiàn)能夠減少待機時流過的電流的光接收機和光纖通信線路用光接收機的效果。
而且，按照上述的結(jié)構(gòu)，根據(jù)由信號處理用的光接收元件接收了光的事實本身判定有無光。
因此，可以不需要另外準(zhǔn)備用于在待機模式時檢測光的元件，即光信號檢測用的光電二極管。因此，具有可以在OPIC(Optical IC)的情況下抑制芯片面積增加的效果。
而且，首先作為比較，考慮不具有上述控制信號輸出電路，例如將占空比檢測電路直接用于控制信號的生成的結(jié)構(gòu)(圖18)。這時，占空比檢測電路的輸出信號電平采用表示接收信號存在的狀態(tài)的電平(例如高電平)和表示無信號狀態(tài)的電平(例如低電平)的其中一個。在光猝發(fā)信號(burst signal)消失時，在放大器輸出中產(chǎn)生起伏，其結(jié)果，在光接收機的輸出中產(chǎn)生某固定期間的差錯脈沖，由于該差錯脈沖，占空比檢測電路的輸出信號波動(fluctuation)。即，在短時間內(nèi)重復(fù)高電平和低電平的變化。其結(jié)果，上述控制信號，即從光信號截止起將輸出控制電路導(dǎo)通/截止的信號變得波動，光接收機的輸出變得不穩(wěn)定。
與此相反，在本發(fā)明中，按照上述的結(jié)構(gòu)，生成具有上述那樣的電平變化速度的判定用信號，將其與邊界值TH比較，根據(jù)比較結(jié)果，將導(dǎo)通或者截止的信號作為控制信號輸出。然后，根據(jù)該控制信號切換上述信號處理電路的輸出信號的輸出的導(dǎo)通/截止。
即，不是根據(jù)占空比檢測電路的輸出信號電平(高電平或者低電平)本身導(dǎo)通/截止輸出控制電路，而是根據(jù)占空比檢測電路的輸出信號電平使判定用信號緩慢地增加或者減少，根據(jù)該判定用信號是否大于規(guī)定值而將輸出控制電路導(dǎo)通/截止。
因此，占空比檢測電路的輸出信號的波動收斂，可以從表示無信號狀態(tài)的電平(低電平等)成為維持足夠長的狀態(tài)時起，輸出用于表示截止輸出控制電路的控制信號。即，即使占空比檢測電路的輸出信號波動，也可以使控制輸出控制電路的信號不波動。因此，可以達到即使占空比檢測電路的輸出信號波動，也可以有效地抑制光接收機的輸出變得不穩(wěn)定的效果。
可以將上述結(jié)構(gòu)分為兩個。
(例1)如圖5所示，作為判定用信號(H1)，在上述信號C為CA期間，如果產(chǎn)生上述信號G最初從GB(低電平)變換為GA(高電平)的第一變化，則增加，在上述信號C為CA期間，至少是成為大于規(guī)定的邊界值TH的電平的電平變化速度，并且，如果在上述第一變化以后，產(chǎn)生上述信號G從GA變化為GB的第二變化，則至少在上述信號C為CA期間，如果信號G為GA則增加，如果信號G為GB則減少，但是在上述信號C為CA期間，以不小于上述邊界值TH的電平變化速度進行電平變化，在上述第二變化以后，在上述信號C從CA變化為CB以后，生成成為小于上述邊界值TH的電平的判定用信號，將上述判定用信號和上述邊界值TH進行比較，至少在上述信號C為CA期間，如果判定用信號大于上述邊界值TH，則將導(dǎo)通的信號作為控制信號輸出，如果判定用信號小于上述邊界值TH，則將截止的信號作為控制信號輸出。
(例2)，如圖7所示，作為判定用信號，在上述信號C為CA期間，如果產(chǎn)生上述信號G最初從GB(高電平)變換為GA(低電平)的第一變化，則減少，在上述信號C為CA期間，至少是成為小于規(guī)定的邊界值TH的電平的電平變化速度，并且，如果在上述第一變化以后，產(chǎn)生上述信號G從GA變化為GB的第二變化，則至少在上述信號C為CA期間，如果信號G為GA則減少，如果信號G為GB則增加，但是在上述信號C為CA期間，以不大于上述邊界值TH的電平變化速度進行電平變化，在上述第二變化以后，在上述信號C從CA變化為CB以后，生成成為大于上述邊界值TH的電平的判定用信號，將上述判定用信號和上述邊界值TH進行比較，至少在上述信號C為CA期間，如果判定用信號小于上述邊界值TH，則將導(dǎo)通的信號作為控制信號輸出，如果判定用信號大于上述邊界值TH，則將截止的信號作為控制信號輸出。
本發(fā)明的其它目的，特征和優(yōu)點可以通過以下所示的記載充分了解。而且，本發(fā)明的優(yōu)點可以通過參照附圖的以下說明變得明白。


圖1是表示本發(fā)明的光接收機的結(jié)構(gòu)例的方框圖。
圖2是表示光接收元件的光電流波形的圖。
圖3是表示占空比檢測電路的結(jié)構(gòu)例的電路圖。
圖4是表示延遲電路的結(jié)構(gòu)例的電路圖。
圖5是表示各信號的電壓波形的圖。
圖6是表示占空比檢測電路的結(jié)構(gòu)例的電路圖。
圖7是表示各信號的電壓波形的圖。
圖8是表示本發(fā)明的光接收機的結(jié)構(gòu)例的方框圖。
圖9是表示延遲電路的結(jié)構(gòu)例的電路圖。
圖10是表示各信號的電壓波形的圖。
圖11是表示本發(fā)明的光接收機的結(jié)構(gòu)例的方框圖。
圖12是表示各信號的電壓波形的圖。
圖13是表示本發(fā)明的光接收機的結(jié)構(gòu)例的方框圖。
圖14是表示附帶時間常數(shù)的滯后(hysteresis)電路的結(jié)構(gòu)例的電路圖。
圖15是表示施密特觸發(fā)器附近的結(jié)構(gòu)例的電路圖。
圖16是表示各信號的電壓波形的圖。
圖17是表示各信號的電壓波形的圖。
圖18是表示光接收機的結(jié)構(gòu)例的方框圖。
圖19是表示大于等于兩次的高通濾波器的時間響應(yīng)特性的圖。
圖20是表示大于等于兩次的高通濾波器的光猝發(fā)信號輸入時的時間響應(yīng)特性的圖。
圖21是表示各信號的電壓波形的圖。
圖22是表示以往的光接收機的結(jié)構(gòu)例的方框圖。
圖23是表示以往的光接收機的結(jié)構(gòu)例的方框圖。
具體實施例方式
〔實施方式1〕首先，與比較例對比而表示概要。圖18表示比較例。在該結(jié)構(gòu)中，在放大器的頻率特性呈現(xiàn)大于等于兩次的高通濾波器特性時，放大器的時間響應(yīng)特性如圖19所示，暫時產(chǎn)生反極性的電壓后收斂到零。a是輸入了矩形波狀的光信號時的光接收元件中流過的電流(光電流)。b是放大器的輸出電壓。由此，在光猝發(fā)信號被施加在放大器上時，在某一固定時間后，平均值收斂到零。之后，在光猝發(fā)信號消失時，如圖20所示，與開始輸入光猝發(fā)信號時一樣，在放大器的輸出中產(chǎn)生起伏。c是光猝發(fā)信號進來時的光接收元件中流過的電流(光電流)。d是放大器的輸出電壓。其結(jié)果，在光接收機的輸出中產(chǎn)生一定期間的差錯脈沖。由于該差錯脈沖，占空比檢測電路的輸出(STATUS端子輸出)如圖21那樣波動。其結(jié)果，從光信號截止開始，導(dǎo)通/截止輸出控制電路的信號波動，輸出變得不穩(wěn)定。而且，接口控制IC等由于監(jiān)視光接收機的STATUS信號而切換動作模式和關(guān)閉模式，所以在STATUS信號波動而變得不穩(wěn)定時，接口控制IC的動作也變得不穩(wěn)定。
與此相反，在本實施方式的光接收機，例如如圖1所示，與圖18的結(jié)構(gòu)一樣，包括用于檢測光接收機的DC電流分量，并可以將接收電路切換為關(guān)閉模式的動作模式的光信號檢測電路，以及檢測輸出的占空比，從而判定是否為調(diào)制信號的占空比檢測電路29。這里，在本實施方式的光接收機中，例如如圖1所示，與圖18的結(jié)構(gòu)不同，設(shè)置使光信號檢測電路和占空比檢測電路29的輸出延遲的延遲電路。由此，可以抑制光猝發(fā)信號輸入停止以后的STATUS信號的波動，使其穩(wěn)定。
圖1是表示本發(fā)明的實施方式的光接收機的方框圖。光接收元件21將通過光纖電纜等從外部發(fā)送來的光信號(光猝發(fā)信號)變換為電流信號(光電流)。光接收元件21的電流信號通過低頻/高頻電流分離濾波器電路25被分離為接近電流信號的DC(直流)分量的低頻電流分量和包含數(shù)據(jù)串的高頻電流分量。
低頻電流分量由電流-電壓變換電路26進行電流-電壓變換后被輸入比較器27。比較器27的輸出被輸入到偏置電路28，用于起動信號處理電路12。
高頻電流分量被輸入到信號處理電路12并被信號處理，由輸出控制電路32進行輸出控制而從輸出端子被輸出。來自信號處理電路12的輸出信號還被輸入到占空比檢測電路(動作判定電路)29，取得和比較器27的“與”(AND)，經(jīng)由延遲電路31而成為在上述輸出控制電路32中控制輸出的導(dǎo)通/截止的控制信號。
由前級放大器22、后級放大器23、比較器24構(gòu)成信號處理電路12。由低頻/高頻電流分離濾波器電路25、電流-電壓變換電路26、比較器27構(gòu)成光信號檢測電路。由低頻/高頻電流分離濾波器電路25、電流-電壓變換電路26、比較器27、偏置電路28構(gòu)成起動控制電路。由”與”電路30、延遲電路31構(gòu)成控制信號輸出電路。
用圖2說明光接收元件的電流分量。圖2的光接收元件電流波形是數(shù)字音頻的光通信線路和車載用的MOST等中使用的雙相傳號調(diào)制的光信號(圖2的波形是數(shù)據(jù)串為“1001101011”的情況)入射到光接收元件時的波形。該光接收元件電流波形可知為電流波形A和電流波形B的和。電流波形A是低頻電流分量，在數(shù)據(jù)串足夠長時為DC電流分量。電流波形B是高頻電流分量，是包含了數(shù)據(jù)串的信息的信號。將與電流波形A相當(dāng)?shù)牡皖l電流用電流-電壓變換電路變換為電壓，如果該電壓大于等于規(guī)定的電平，則比較器27的輸出反轉(zhuǎn)，從而使偏置電路28從待機模式切換為動作模式，由此對前級放大器22、后級放大器23、比較器24、占空比檢測電路29提供偏置電流，信號處理電路12開始動作。另一方面，包含了數(shù)據(jù)串的高頻電流由前級放大器22進行電流-電壓變換，在后級放大器23被進一步放大，通過比較器24被波形整形。
在比較器24的輸出上連接著占空比檢測電路29和輸出控制電路。占空比檢測電路判定比較器24的輸出信號的占空比是否進入某個范圍。在如數(shù)字音頻和MOST的調(diào)制信號等那樣占空比為50％左右的雙相信號進來時，占空比檢測電路29的輸出變?yōu)楦唠娖?，在作為光信號檢測電路的輸出的比較器27的輸出為高電平(即正在輸入光信號的狀態(tài))時，STATUS輸出變?yōu)楦唠娖?，輸出控制電?2使比較器24的輸出信號通過，對輸出端子輸出信號。
而且，在DC光等本來不是調(diào)制信號的、占空比在占空比檢測電路的設(shè)定范圍以外的光信號進來時，占空比檢測電路29的輸出變?yōu)榈碗娖健Ｓ捎跈z測光的DC分量，所以作為光信號檢測電路的輸出的比較器27的輸出變?yōu)楦唠娖剑怯捎赟TATUS輸出為比較器27的輸出和占空比檢測電路29的輸出的積，STATUS輸出變?yōu)榈碗娖?，所以輸出控制電?2截斷比較器24的輸出信號，輸出端子被固定為高電平或者低電平。
這里，通過在“與”電路30和STATUS端子之間，設(shè)置利用了低通濾波器的延遲電路31，可以有效地除去并抑制在光猝發(fā)信號輸入停止以后的、包含了具有大于等于2次的高通濾波器特性的放大器產(chǎn)生的STATUS輸出的短脈沖的波動。
接著，表示各部的波形并進行詳細(xì)地說明。圖5表示光猝發(fā)信號(占空比50％的信號)入射到光接收元件時的各部的波形。A是光猝發(fā)信號進來時的光接收元件中流過的電流。光接收元件中流過的電流通過低頻/高頻電流分離濾波器電路25被分離為低頻電流分量和高頻電流分量。低頻電流分量被用于光信號檢測，由電流-電壓變換電路26變換為電壓。變換后的電壓波形成為波形B所示的波形。該波形B超過比較器27的閾值時，比較器27的輸出如波形C那樣從低電平變?yōu)楦唠娖?，偏置電路被起動，對前級放大器、后級放大器、比較器24、占空比檢測電路提供偏置電流，信號處理電路12起動。信號處理電路12起動時，光接收元件中流過的光電流的高頻分量由前級放大器22放大，成為波形D那樣的波形。而且，該圖是前級放大器22和后級放大器23被電容耦合，通過與初級的低頻/高頻電流分離濾波器電路25的組合來表示2次的高通濾波器特性的情況。進而，波形D由后級放大器23放大，成為差動輸出波形E那樣的波形。之后，通過比較器24波形整形，輸出波形F。
這里，如前所述，在光猝發(fā)信號停止以后，產(chǎn)生2次高通濾波器特性造成的差錯脈沖。比較器24的輸出被輸入到控制在輸出端子是否通過比較器24的輸出波形的輸出控制電路32和占空比檢測電路29。
圖3表示占空比檢測電路29的一例。根據(jù)比較器24輸出的波形F，通過由R11和C11構(gòu)成的低通濾波器，輸出波形F的平均電平(波形F1)。通過由COMP(比較器)11、COMP12、NOR11構(gòu)成的窗口比較器(windowcomparator)，在F1的電平處于F2和F3之間時，輸出G變?yōu)楦唠娖剑跒槌酥獾碾娖綍r，輸出G變?yōu)榈碗娖健Ｓ纱?，通過任意地設(shè)定F2和F3的電平，可以檢測波形F的占空比。
這里，由于波形F的光猝發(fā)信號結(jié)束后的差錯脈沖，占空比檢測電路29的輸出如波形G那樣波動。為了防止這種輸出，用“與”電路30(圖1)取占空比檢測電路29的輸出和光信號檢測電路輸出(比較器27的輸出)的積，輸入到圖4所示的延遲電路31。在“與”電路30的輸出H從低電平變化為高電平時，C21中流過恒電流I1，H1的電位V按照(dV/dt)＝I1/N/C21…(1)的算式那樣上升。t為時間。設(shè)MP21和MP22的柵極寬度的比為1∶N。
相反，在“與”電路30的輸出H從高電平變化為低電平時，C21中不流過電流I1，同時在C21中流過恒電流I2，H1的電位V按照(dV/dt)＝I2/(-N)/C21…(2)的算式那樣下降。在H的電壓為高電平時，(dV/dt)＝A/kh。kh是H的電壓為高電平時的延遲電路的時間常數(shù)(單位秒，kh＞0)。A為正的常數(shù)(單位V)。
在H的電壓為低電平時，(dV/dt)＝-B/kl。kl是H的電壓為低電平時的延遲電路的時間常數(shù)(單位秒，kl＞0)。B為正的常數(shù)(單位V)。
H1的電位超過COMP23的閾值(Hth)(邊界值TH)時STATUS輸出反轉(zhuǎn)。恒流源I1、I2分別為充電電流源、放電電流源。
這里，將延遲電路31的時間常數(shù)設(shè)定為足夠長的時間常數(shù)，以便COMP23的輸出不因為占空比檢測電路29的輸出波形G的波動而反轉(zhuǎn)，從而可以防止2次的高通濾波器產(chǎn)生的差錯脈沖引起STATUS端子輸出的波動。
即，如果將時間常數(shù)k設(shè)為足夠大的值，則即使由于G的波動，H的電壓暫時變?yōu)榈碗娖剑瑥亩鳫1的電位V開始減少，在這樣暫時的低電平的時間中，V也不怎么減小就可以，因此，不會使COMP23的閾值降低。因此，不產(chǎn)生STATUS端子輸出的波動。另一方面，如果G的波動結(jié)束，H的電壓轉(zhuǎn)移到一直為低電平的狀態(tài)，則H1的電位V按照上述式子一直繼續(xù)減少，馬上低于COMP23的閾值，STATUS輸出反轉(zhuǎn)，可以有意圖地將來自輸出端子的輸出設(shè)為截止。
圖7表示將圖5的F、F1、F2、F3、G、H、H1的電壓變化的方向設(shè)為完全相反的結(jié)構(gòu)的波形圖。這時，由于窗比較器的邏輯相反，所以如圖6所示，窗比較器的電路需要設(shè)置“或”電路11以取代“或非”電路11。延遲電路仍如圖4就可以。
〔實施方式2〕圖8表示本發(fā)明的第二實施方式。在實施方式1的“與”電路30和STATUS端子之間的延遲電路31中，如圖9所示，追加N溝道MOS晶體管MN21和反相器INV21，將INV21的輸入連接到比較器27的輸出。在INV21的輸出從低電平變化為高電平(信號檢測電路輸出從有信號狀態(tài)變?yōu)闊o信號狀態(tài))時，H1的電位通過MN21與GND接地，從而變?yōu)榈碗娖?。由此STATUS輸出從高電平變?yōu)榈碗娖健?br> 如圖10所示，可以將從光猝發(fā)信號消失起，STATUS端子從高電平變?yōu)榈碗娖降臅r間比圖5的實施方式1更縮短，可以進行高速的關(guān)閉。
而且，在圖9的延遲電路中，即使沒有放電電流I2也可以動作。在I2為零的情況下，在占空比檢測電路輸出G為低電平時，H1的電位被保持。在H1的電位為高電平時，被固定為高電平，在作為信號檢測電路輸出的C的下降的定時，STATUS輸出為關(guān)閉模式。
〔實施方式3〕圖11表示本發(fā)明的第三實施方式。與第一實施方式的不同點是在占空比檢測電路29的輸出中設(shè)置延遲電路(控制信號輸出電路)35，在比較器27的輸出中設(shè)置延遲電路(控制信號輸出電路)36，在使“與”電路(控制信號輸出電路)37取兩者的“與”后而將其輸入到輸出控制電路32。
延遲電路35、36的結(jié)構(gòu)基本上與實施方式1的延遲電路31相同，通過適當(dāng)?shù)刈兏娐穬?nèi)的元件的容量和電阻等，可以任意地設(shè)定閾值(相當(dāng)于實施方式1的Hth)和時間常數(shù)。在延遲電路36中，預(yù)先設(shè)定與延遲電路35和實施方式1的延遲電路31的判定用信號H1、閾值Hth相當(dāng)?shù)呐卸ㄓ眯盘?第二判定用信號)C1、閾值Cth。然后，通過使延遲電路35的時間常數(shù)比延遲電路36的時間常數(shù)長，如下所示，可以抑制STATUS端子的光猝發(fā)信號休止后的波動。
光信號被輸入，比較器27的輸出從低電平變?yōu)楦唠娖?，偏置電?8起動，但是，在偏置電路28變?yōu)榉€(wěn)定狀態(tài)之前需要一定的時間。而且，前級放大器22起動時，由于光檢測電路側(cè)流過電流，所以比較器27的輸出存在波動的可能。因此設(shè)置延遲電路36。
圖12表示圖11的各節(jié)點(A～H)的波形。在延遲電路36中，Cth是與對實施方式1的延遲電路31說明的一樣的閾值。占空比檢測電路29的輸出G由于通過具有足夠長的時間常數(shù)的延遲電路35，波動消除，成為波形H那樣的波形。而且，比較器27的輸出在通過延遲電路36后成為波形I那樣的波形。通過“與”電路37取I和H的邏輯積，輸出到STATUS輸出端子。
這里，在延遲電路35的時間常數(shù)比延遲電路36的時間常數(shù)小的情況下，占空比檢測電路的輸出波形G或者延遲電路35的輸出波形H波動，最終STATUS端子輸出也波動。由此，延遲電路35的時間常數(shù)設(shè)定得足夠長于延遲電路36的時間常數(shù)。
這樣，在光纖用接收機中具有光信號檢測電路和輸出的占空比檢測電路，在光信號電平大于等于某設(shè)定值，并且光輸出波形的占空比位于某設(shè)定范圍時，使STATUS輸出以及OUT輸出有效的光接收機中，通過將占空比檢測電路的時間常數(shù)設(shè)定得長于光信號檢測電路的時間常數(shù)，可以防止STATUS端子的誤動作。
〔實施方式4〕圖13表示本實施方式的結(jié)構(gòu)。而且，在這里記載的元件中，與前述實施方式1至3共用的元件(例如PD41、C41、AMP41、Rref41、…等)，只要不特別說明，就也可以在前述的實施方式1至3中使用。即，在前述的實施方式1至3中，對于與實施方式4共用的部分，也設(shè)為圖13所示的電路結(jié)構(gòu)就可以。
被調(diào)制的光信號通過光接收元件PD41而被變換為電流信號。通過在光接收機待機時N溝道MOSFET(MN43)的柵極電壓變?yōu)楦唠娖?，由于MN43導(dǎo)通，從而電容器C41的一個電極被接地到GND電平。電阻器R41和MN43導(dǎo)通時，通過由被接地的電容器C41構(gòu)成的濾波器電路，流過光接收元件的電流中的低頻電流分量流過電阻器R41，高頻電流分量流過電容器C41。電阻器R41中流過的電流為具有下式的截止頻率的低通濾波器中通過的電流信號fc＝1/{2π·(R41+Vt/IDC_PD)·C41}(其中，Vtk·T/q，k波耳茲曼常數(shù)，T絕對溫度，q基本電荷，IDC_PD光接收元件PD41中流過的DC電流分量)，電容器C41中流過的電流為具有上述的截止頻率fc的高通濾波器中通過的電流信號。由于在數(shù)字音頻用的光纖通信線路和車載光纖的MOST規(guī)格等光纖通信中經(jīng)常使用的被雙相傳號調(diào)制的信號，占空比被保持為50％，所以被上述低頻/高頻電流分離濾波器分離為DC電流分量和AC電流分量(25Mbps的雙相信號的情況下50MHz和25MHz的AC電流分量)。
電阻器R41中流過的DC電流通過PNP晶體管QP41和QP42構(gòu)成的電流鏡電路改變電流的方向，用MN41和MN42構(gòu)成的電流鏡電路返回，通過電阻R43變換為電壓。
光接收元件PD41的偏置電壓VR在入射光弱時(R41產(chǎn)生的壓降小時)，可以較高地設(shè)定為Vcc-Vbe(例如，在Vcc＝5V的情況下，將PQ41的Vbe設(shè)為0.6V時，VR＝4.4V)。因此，在光接收元件為光電二極管的情況下，寄生電容變小，有利于光接收機的高速化和低噪聲化。而且，Vbe是基極發(fā)射極間的電壓。
而且，設(shè)QP41和QP42的發(fā)射極面積比為1∶N。或者將MN41和MN42的柵極寬度的比設(shè)為1∶N。由此，也可以用電流鏡電路進行N倍的電流放大。
如果電阻器R43兩端的電壓超過施密特觸發(fā)器(SCHMITT)42的閾值，則施密特觸發(fā)器42的輸出從低電平變?yōu)楦唠娖?，偏置電?8被起動。如果偏置電路28被起動，則對作為信號處理電路12的AMP41、AMP42、AMP43、COMP42，以及占空比檢測電路29提供偏置電流，信號處理電路12起動。而且，通過使N溝道MOSFET(MN43)的柵極電壓變?yōu)榈碗娖?，MN43截止，所以包含了流過電容器C41的調(diào)制信號的AC電流分量被輸入到由AMP41、Rf41、Cf41構(gòu)成的電流-電壓變換放大器。
而且，在AMP41被起動時，由于電流-電壓變換放大器的輸入阻抗變低，所以即使MN3為截止，電容器C41也被接地。因此，可以使電阻器R41、電容器C41構(gòu)成的濾波器電路成為在待機模式時和動作模式時截止頻率等特性的變化少的電路。
進而，光接收元件PD42是具有與光接收元件PD41相同面積的虛擬的光接收元件，通過以PD42的陰極電極將PD42遮光，可以有效地去除電磁噪聲和電源線噪聲的同相分量的噪聲。為了實現(xiàn)這種效果，需要使連接到PD41和PD42的電路具有相同的結(jié)構(gòu)。與(R41、C41、Rf41、Cf41、MN43、AMP41)對應(yīng)的元件為((R42、C42、Rf42、Cf42、MN44、AMP42)，成為完全對稱的電路。
而且，被二極管方式連接的QP41的基極和集電極和GND之間連接電容器C45，從而用QP41和C45構(gòu)成低通濾波器，可以減少電源線噪聲。由QP41和C45構(gòu)成的低通濾波器的截止頻率為fc＝1/{2π·(Vt/IDC_PD)·C45}(其中，Vtk·T/q，k波耳茲曼常數(shù)，T絕對溫度，q基本電荷，IDC_PD光接收元件PD41中流過的DC電流分量)，在IDC_PD小時，即光信號弱時QP41的阻抗變高，所以可以有效地降低電源線噪聲。在光信號強時QP1的阻抗變低，電源線噪聲的影響變大，但是由于光信號強度變強，所以相對的影響沒有變化。
通過在虛擬光接收元件PD42上也連接與連接到光接收元件PD41的元件的常數(shù)相同的元件(R42＝R41，C42＝C41，MN44＝MN43，AMP42＝AMP41，Rf42＝Rf41，Cf42＝Cf41)，可以實現(xiàn)對電源噪聲和外部干擾噪聲抵抗能力強的光接收機。
由AMP41變換為電壓的信號經(jīng)由電容器C43被輸入到AMP43。電阻器Rref41、Rref42經(jīng)由恒壓源Vref連接到放大電路AMP43的輸入，是用于決定AMP43的輸入的動作點的電阻器。被輸入到AMP43的信號被AMP43放大，通過比較器COMP42被波形整形。在COMP42的輸出連接占空比檢測電路29和輸出控制電路32，與實施方式1一樣，由“與”電路30取作為光檢測電路輸出的C和作為占空比檢測電路29的輸出信號的G的邏輯積，由從延遲電路31輸出的控制信號控制輸出控制電路32的導(dǎo)通/截止，從而可以抑制STATUS輸出的波動。
而且，在光信號輸入停止時，施密特觸發(fā)器42的輸出從高電平變?yōu)榈碗娖?，MN43、MN44的柵極變?yōu)楦唠娖?，AMP41和AMP42的輸入波連接到GND線。這時，由于經(jīng)由C41和C42在QP41中流過電流，所以光信號檢測電路動作，在R43中瞬間產(chǎn)生電壓。為了抑制該電壓造成的偏置電路的起動，可以在施密特觸發(fā)器42上連接圖14那樣附帶時間常數(shù)的滯后電路41，由此，可以防止光信號檢測電路變得不穩(wěn)定。
圖17表示圖13的各節(jié)點(A～H)的波形。通過附帶時間常數(shù)的滯后電路41+施密特觸發(fā)器42，防止光檢測電路的誤動作。施密特觸發(fā)器42的動作如下所述。即，在圖15所示的電路結(jié)構(gòu)中，圖16的A波形那樣的電流源的電流的方向，通過由MN42和MN41構(gòu)成的電流鏡電路被改變?yōu)榉捶较颉Ｈ缓?，該電流通過R43變換為電壓。這里，R43兩端的電壓如果超過施密特觸發(fā)器42的閾值，則施密特觸發(fā)器42的輸出從低電平反轉(zhuǎn)為高電平。
這里，通過圖14所示的附帶時間常數(shù)的滯后電路41的C51、C52流過微分電流，MN51在某一定期間Ta期間成為導(dǎo)通狀態(tài)，將施密特觸發(fā)器42的輸入固定為低電平。由此，一定期間Ta期間為停歇時間，可以防止誤動作。而且，A的信號電平變小時，施密特觸發(fā)器42的輸出從高電平反轉(zhuǎn)為低電平。這里，也通過附帶時間常數(shù)的滯后電路41的C51、C52流過微分電流，從而MP51在某一定期間Tb的期間成為導(dǎo)通狀態(tài)，將施密特觸發(fā)器42的輸入電平固定為高電平。由此，在一定期間Tb期間，成為停歇時間并可以防止誤動作。
這樣，在光纖用接收機中具有光信號檢測電路和輸出的占空比檢測電路，在光信號電平大于等于某設(shè)定值，并且光輸出波形的占空比處于某設(shè)定范圍內(nèi)時，將STATUS輸出和OUT輸出設(shè)為有效的光接收機中，通過在光信號檢測電路中對用于比較光信號電平的電路中附加附帶時間常數(shù)的滯后電路41，可以使用于關(guān)閉上述輸出的電路穩(wěn)定。
本發(fā)明不限于上述的各實施方式，在權(quán)利要求表示的范圍內(nèi)可以進行各種變更，對于將在不同的實施方式中分別公開的技術(shù)的手段適當(dāng)組合得到的實施方式也被包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍中。
而且，本發(fā)明的光接收機也可以設(shè)置使光信號檢測電路和占空比接地點電路輸出延遲的延遲電路。
而且，本發(fā)明的光接收機在上述結(jié)構(gòu)中，也可以在前述STATUS端子和“與”電路之間設(shè)置前述延遲電路。
而且，本發(fā)明的光接收機在上述結(jié)構(gòu)中，也可以在前述STATUS端子和“與”電路之間設(shè)置前述延遲電路，延遲電路由恒流充電電路和恒流放電電路及電容器構(gòu)成，將積分電位以光信號檢測電路的截止的定時急速放電(圖9)。
而且，本發(fā)明的光接收機在上述結(jié)構(gòu)中，也可以在前述占空比檢測電路和“與”電路之間設(shè)置第一延遲電路，在前述光信號檢測電路和“與”電路之間設(shè)置第二延遲電路(圖11)。
而且，本發(fā)明的光接收機在上述結(jié)構(gòu)中，也可以使前述第一延遲電路(延遲電路35)的時間常數(shù)比第二延遲電路(延遲電路36)的時間常數(shù)(足夠)長。
而且，本發(fā)明的光接收機在上述結(jié)構(gòu)中，也可以將光信號檢測信號返回到初級電流電壓變換放大器(AMP41)的輸入端子和GND間的開關(guān)元件(MN43)(圖13)。
而且，本發(fā)明的光接收機在具有光信號檢測電路和微分電路，在微分電路中具有開關(guān)元件的光接收機中，在前述光信號檢測電路中設(shè)置附帶時間常數(shù)的滯后電路(圖13)。
這里，光檢測電路由PD41、R41、QP41、QP42、QP45、MN41、MN42、R43、SCHMITT41、附帶時間常數(shù)的滯后電路41構(gòu)成。微分電路可以通過C41、R41、QP41的組合構(gòu)成微分電路(具有高通濾波器特性)。通過該微分電路，光電流被微分，僅高頻分量被輸入AMP41。開關(guān)元件由MN43構(gòu)成的開關(guān)電路構(gòu)成。
而且，本實施方式的光接收機在上述結(jié)構(gòu)中，也可以將二極管方式連接的PNP晶體管(QP41)的集電極經(jīng)由電阻器(R41)連接到光電二極管(PD41)的陰極，將電源連接到二極管方式連接的PNP晶體管(QP41)的發(fā)射極，進而將電容器(C45)的一端連接到二極管方式連接的PNP晶體管(QP41)的基極和集電極，將其另一端接地。
而且，也可以將虛擬光電二極管(PD42)經(jīng)由電阻器(R42)連接到二極管方式連接的PNP晶體管(QP41)的基極和集電極。
而且，本實施方式的光接收機在上述結(jié)構(gòu)中，也可以將STATUS輸出作為輸出控制電路的控制信號。
而且，本實施方式的光接收機也可以是利用了上述任意一種結(jié)構(gòu)的光接收機的光纖通信線路用光接收機。
進而，本實施方式的光接收機的控制信號的輸出電路在上述第二變化之后，在上述信號C還從CA變化為CB以后，以與上述信號C為CA時相同的電平變化速度使上述判定用信號電平變化，從而將上述判定用信號設(shè)為通過了上述邊界值TH的電平。
按照上述的結(jié)構(gòu)，在上述信號C從CA變化為CB以后，以與上述信號C為CA時相同的電平變化速度對上述判定用信號進行電平變化，達到通過了上述邊界值TH的電平。因此，即使不追加任何結(jié)構(gòu)，也可以抑制控制信號的波動。因此，除了上述的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的效果，還可以簡化結(jié)構(gòu)。
而且，本實施方式的光接收機的上述控制信號輸出電路也可以在上述第二變化以后，以上述信號C從CA變化為CB的定時，將上述判定用信號設(shè)為通過了上述邊界值TH的電平。
按照上述的結(jié)構(gòu)，上述第二變化以后，以上述信號C從CA變化為CB的定時，上述判定用信號通過上述邊界值TH。其結(jié)果，上述控制信號輸出電路作為上述控制信號，在上述信號C為CB期間，不是“上述第二變化后，在上述信號C從CA變化為CB以后，假設(shè)以與上述信號C為CA時一樣的電平變化速度使電平變化的情況下的上述邊界值TH和當(dāng)前的判定用信號的大小關(guān)系”的關(guān)系，而是輸出截止信號。
因此，只要成為信號C從CA變化為CB的定時，即認(rèn)為信號接收已結(jié)束的定時，可以迅速將信號處理/輸出截止。因此，除了上述的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的效果，還可以馬上有效地將信號處理/輸出設(shè)為截止。
而且，本實施方式的光接收機的上述控制信號輸出電路，也可以生成使上述信號C從CA變化到CB的變化延遲的第二判定用信號，同時設(shè)定通過該第二判定用信號的邊界值Cth，上述第二變化之后，在上述C從CA變化為CB以后，在上述第二判定用信號通過上述邊界值Cth以前的期間，以與上述信號C為CA時相同的電平變化速度使上述判定用信號進行電平變化，在上述第二判定用信號通過上述邊界值Cth的定時，將上述判定用信號設(shè)為通過了上述邊界值TH的電平。
按照上述的結(jié)構(gòu)，上述第二變化之后，在上述C從CA變化為CB以后，在上述第二判定用信號通過上述邊界值Cth以前的期間，上述判定用信號以與上述信號C為CA時一樣的電平變化速度進行電平變化，在上述第二判定用信號通過上述邊界值Cth的定時，成為通過了上述邊界值TH的電平。
因此，可以在比判定用信號自然地通過邊界值更早的時間輸出截止的控制信號，同時，即使信號C波動，也可以不受其影響地穩(wěn)定地輸出截止的控制信號。因此，除了上述的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的效果，還可以使迅速性和穩(wěn)定性兩者更平衡地提高。
而且，也可以在本實施方式的光接收機的光接收元件中連接電阻器和電容器，上述光接收元件經(jīng)由上述電容器連接到上述信號處理電路，在上述電容器和信號處理電路之間連接通過上述起動控制電路切換的接地用開關(guān)元件，以便在待機模式時接地。
按照上述結(jié)構(gòu)，在上述光接收元件中連接電阻器和電容器，上述光接收元件經(jīng)由上述電容器與上述信號處理電路連接。因此，除了上述的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的效果，還在上述電阻器和電容器中可以產(chǎn)生低頻/高頻電流分離濾波器的作用。
而且，在上述電容器和信號處理電路之間，連接通過上述起動控制電路切換的接地用開關(guān)元件，以便在待機模式時接地。因此，除了上述結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的效果，還可以有效地防止在待機模式時不需要的信號進入信號處理電路的效果。
而且，也可以在本實施方式的光接收機的上述起動控制電路的、將上述信號C分為CA和CB部分的輸入和輸出之間，具有附帶時間常數(shù)的滯后電路。
按照上述結(jié)構(gòu)，上述起動控制電路的、將上述信號C分為CA和CB部分的輸入和輸出之間，設(shè)置附帶時間常數(shù)的滯后電路。因此，信號C在CA和CB之間變化時，可以設(shè)置一定的停歇時間，在該時間中即使信號C波動，也不對其它部件產(chǎn)生影響。因此，除了上述結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的效果，還可以有效地防止信號C在CA和CB之間變化時的誤動作。
而且，本發(fā)明的光接收機也可以是具有與上述光接收元件相同面積的虛擬光接收元件，該虛擬光接收元件以其陰極電極遮光其受光部，并與上述不是虛擬光接收元件的光接收元件并聯(lián)連接。
按照上述結(jié)構(gòu)，作為上述光接收元件相同面積的虛擬光接收元件，該虛擬光接收元件以其陰極電極遮光其受光部，并與上述不是虛擬光接收元件的光接收元件并聯(lián)連接。因此，除了上述結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的效果以外，在光信號以外的電磁噪聲和電源線噪聲進入到接收機時，對虛擬的光接收元件和光接收元件兩者加載同相噪聲，可以通過差動放大器去除同相噪聲，可以抑制噪聲從而進行良好的接收。
在發(fā)明的詳細(xì)的說明中完成的具體的實施方式或者實施例不過是使本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容明白，不能僅限定于這樣的具體例子而進行狹義地解釋，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求記載的范圍內(nèi)，可以進行各種變更來實施。
權(quán)利要求
1.一種光接收機，具有輸出處理由光接收元件接受的數(shù)據(jù)的信號處理電路，其特征在于，所述光接收機包括起動控制電路，根據(jù)由所述光接收元件產(chǎn)生的電流信號的低頻電流分量的電壓電平判定是否正在接收數(shù)據(jù)，作為信號C，如果正在接收數(shù)據(jù)，則輸出用于表示該情況的信號CA，從而起動所述信號處理電路，另一方面，如果不在接收中，則輸出用于表示該情況的信號CB；動作判定電路，根據(jù)所述信號處理電路的輸出信號電平判定是否正在接收數(shù)據(jù)，作為信號G，如果正在接收數(shù)據(jù)，則輸出用于表示該情況的信號GA，如果不在接收中，則輸出用于表示該情況的信號GB；控制信號輸出電路，在將增加方向和減少方向中的一個方向稱為方向D1，將另一個稱為方向D2時，作為判定用信號，如果在所述信號C為CA期間產(chǎn)生所述信號G初次從GB變化為GA的第一變化，則電平向方向D1變化，在所述記號C為CA期間，至少是成為通過了規(guī)定的邊界值TH的電平的電平變化速度，并且，如果在所述第一變化以后，產(chǎn)生所述信號G從GA變化為GB的第二變化，則至少在所述信號C為CA期間，如果信號G為GA，則電平向方向D1變化，如果信號G為GB，則電平向方向D2變化，但是在所述信號C為CA期間，以不通過所述邊界值TH的電平變化速度進行電平變化，在所述第二變化以后，在所述信號C從CA變化為CB以后，生成成為通過了所述邊界值TH的電平的判定用信號，將所述判定用信號和所述邊界值TH進行比較，至少在所述信號C為CA期間，如果從所述邊界值TH朝向當(dāng)前的判定用信號的方向為方向D1，則將導(dǎo)通的信號作為控制信號輸出，如果為方向D2，則將截止的信號作為控制信號輸出；以及輸出控制電路，根據(jù)來自所述控制信號輸出電路的所述控制信號，切換所述信號處理電路的輸出信號的輸出的導(dǎo)通/截止。
2.如權(quán)利要求1所述的光接收機，其特征在于，所述控制信號輸出電路，在所述第二變化后，在所述信號C從CA變化為CB以后，也以與所述信號C為CA時相同的電平變化速度使所述判定用信號發(fā)生電平變化，從而使所述判定用信號成為通過了所述邊界值TH的電平。
3.如權(quán)利要求1所述的光接收機，其特征在于，所述控制信號輸出電路在所述第二變化以后，以所述信號C從CA變化為CB的定時，使所述判定用信號成為通過了所述邊界值TH的電平。
4.如權(quán)利要求1所述的光接收機，其特征在于，所述控制信號輸出電路生成使所述信號C從CA到CB的變化延遲的第二判定用信號，同時設(shè)定所述第二判定用信號通過的邊界值Cth，在所述第二變化以后，在所述信號C從CA變化為CB以后，在所述第二判定用信號通過所述邊界值Cth之前的期間，以與所述信號C為CA時相同的電平變化速度使所述判定用信號進行電平變化，以所述第二判定用信號通過所述邊界值Cth的定時，使所述判定用信號成為通過了所述邊界值TH的電平。
5.如權(quán)利要求1所述的光接收機，其特征在于，在所述光接收元件上連接電阻器和電容器，所述光接收元件經(jīng)由所述電容器連接到所述信號處理電路，在所述電容器和信號處理電路之間，連接由所述起動控制電路切換的接地用開關(guān)元件，以便在待機模式時接地。
6.如權(quán)利要求5所述的光接收機，其特征在于，在所述起動控制電路的、將所述信號C區(qū)分為CA和CB的部分的輸入和輸出之間，具有附帶時間常數(shù)的滯后電路。
7.如權(quán)利要求1所述的光接收機，其特征在于，具有與所述光接收元件相同面積的虛擬的光接收元件與不是所述虛擬的光接收元件的光接收元件并聯(lián)連接，所述虛擬的光接收元件的其光接收部用其陰極電極遮光。
全文摘要
本發(fā)明的光接收機使對信號C和信號G取“與”的信號H由延遲電路延遲，并通過其輸出信號控制用于切換信號處理電路的輸出導(dǎo)通/截止的輸出控制電路，所述信號C是將光接收元件產(chǎn)生的電流信號的低頻電流分量變換為電壓的信號，所述信號G是從檢測信號處理電路的輸出的占空比的占空比檢測電路輸出的信號。
文檔編號H03F3/08GK1797996SQ20051013611
公開日2006年7月5日 申請日期2005年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月28日
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