光接收电路和光耦合装置的制造方法_3

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使增益降低而实现光接收电路的稳定动作。实际上,即使使晶体管的阈值电压相同,反相放大晶体管2、负载晶体管11和限幅晶体管15各自的动作状态也不同。即,反相放大晶体管2或负载晶体管11即使在从无负载到限幅晶体管15进行动作为止的期间也进行动作,并产生与所流经电流相应的栅源极间电压。这样的栅源极间电压的特性也受晶体管尺寸的影响。因此,为了在限幅晶体管动作开始的同时导通旁通电路而更准确地进行内部输出节点22的旁通路径的形成,只要预先向旁路控制电路7的旁路晶体管18、19流电流来使得与由反相放大晶体管2和负载晶体管11中流动的电流决定的这些栅源极间电压各自大致相等即可。再有,在本说明书中,所谓晶体管尺寸在晶体管是M0SFET的情况下是指栅宽W/栅长L。
[0061]如图6所示,在第二实施方式涉及的光接收电路70中,为了应对高频化而使用栅极接地放大电路51。在该光接收电路70中,与第一实施方式的第一变形例涉及的光接收电路50相比,还包括第三电流源71和第四电流源72的这点是不同的。以下,对与第一实施方式相同的电路要素和连接标注相同的附图标记,并省略详细的说明。
[0062]电流源(13) 71连接在电源电位25与旁路晶体管18的栅极端子G5和漏极端子D5之间、即连接在二极管的阳极一侧。将电流源71的电流值设定为使旁路晶体管18的栅源极间电压与负载晶体管11的栅源极间电压大致相等。电流源(14)72连接在电源电位25与旁路晶体管19的栅极端子G4及漏极端子D4之间、即连接在二极管的阳极一侧。电流源72的电流与电流源71的电流相加后流到旁路晶体管19。将电流源71和电流源72的电流值的合计设定为使旁路晶体管19的栅源极间电压与反相放大晶体管2的栅源极间电压大致相等。
[0063]通过如上所述地设定流到旁路晶体管18、19中的电流,能够使无信号时的内部输出节点22的电压值与旁路控制电路77两端的电压值大致相等。由于限幅晶体管15和旁路晶体管17的阈值电压相等,因此能够在限幅晶体管15导通的同时旁路晶体管17导通。
[0064]—般而言,若使M0SFET的栅源极间电压一定,则此时的漏极电流就与晶体管尺寸成比例,因此可以如下地算出。
[0065]ffl/Ll:W4/L4 = I1:13+14(2)
[0066]W3/L3:W5/L5 = 12: 13(3)
[0067]在此,W1/L1是反相放大晶体管2的晶体管尺寸,W3/L3是负载晶体管11的晶体管尺寸。W4/L4和W5/L5分别是旁路晶体管18、19的晶体管尺寸。
[0068]再有,在本实施方式的光接收电路中,也可以使旁路晶体管的栅源极间电压、与反相放大晶体管2和负载晶体管11的栅源极间电压中的至少一个栅源极间电压一致。因此,在本实施方式的光接收电路80中,也可以连接2个电流源13、14中的任意一方。
[0069]通过与旁路控制电路77并联连接CR电路73,能够与电阻16 —起任意地设定旁通电路6和旁路控制电路77动作时的负载电阻值,因此,光接收电路70能够更稳定地动作。在此,Cg、Rg与电阻16 —起形成零点,因此有助于稳定动作。该CR电路73可以在上述第一实施方式的光接收电路10或其变形例中与电阻16 —起使用。
[0070]再有,在图6所示的光接收电路70中,为了进一步对应高频化而设置了与反相放大晶体管2cascode式(级联式)地连接了栅极接地放大电路51的级联(cascode)放大电路,但当然也可以是由反相放大晶体管2构成的源极接地放大电路。此外,也可以变更负载电路的结构,而根据负载电路的结构来调整旁路控制电路的晶体管个数。
[0071](第三实施方式)
[0072]图7是例示第三实施方式涉及的光接收电路的电路图。
[0073]在上述实施方式中,使用在电路中所使用的其他晶体管的栅源极间电压或阈值电压,检测限幅晶体管15导通的电压,但也可以利用其他手段来使旁通电路进行动作。
[0074]第三实施方式涉及的光接收电路80为了应对高频化而设置了使用栅极接地放大电路51的输入段,但当然也可以省略栅极接地放大电路51。
[0075]如图7所示,第三实施方式涉及的光接收电路80包括旁路控制电路87。光接收电路80取代第一实施方式的第一变形例的旁路控制电路7而包括旁路控制电路87的这点不同。以下,对与第一实施方式的第一变形例的光接收电路50相同的电路要素和连接标注相同的附图标记,并省略详细的说明。
[0076]旁路控制电路87是与光接收电路10的输出没有直接关系的伪电路。旁路控制电路87包含反相放大晶体管(伪)82、负载电路(伪)83和反馈电阻(伪)84。
[0077]反相放大晶体管(伪)82与反相放大晶体管2同样地连接在相当于内部输出节点22的节点24与基准电位20之间。
[0078]负载电路(伪)83包含负载晶体管(伪)91和电流源(伪)92。负载晶体管(伪)91与负载晶体管11同样地连接在电源电位25与相当于输出节点23的节点27之间。电流源(伪)92与电流源12同样地连接在电源电位25与节点27之间。电流源(伪)93与电流源13同样地连接在节点27与基准电位20之间。
[0079]反馈电阻(伪)84与反馈电阻4同样地连接在相当于输入节点21的节点28与节点27之间。
[0080]在本实施方式的光接收电路80中也可以使用限制电路(伪)85。限制电路(伪)85包含反馈电阻(伪)84和限幅晶体管(伪)95。反馈电阻(伪)84与反馈电阻14同样地连接在限幅晶体管(伪)95的源极端子与节点28之间。
[0081]利用电流源(伪)92、93的电流值,将旁路控制电路87的各晶体管的栅源极间电压分别设定成与对应的晶体管的栅源极间电压大致相等。通过这样地设定,在限制电路5动作之前的状态下,节点24的电压值与内部输出节点22的电压值相等,因此旁通电路6不动作。
[0082]由于旁路晶体管17的源极端子的电压值被反相放大晶体管(伪)82和负载晶体管(伪)91的各自的栅源极间电压之和所决定,因此,限幅晶体管15和旁路晶体管17同时导通。因而,内部输出节点22的电流就流到旁通电路6。这样一来,在本实施方式的光接收电路80中降低了内部输出节点22的阻抗而降低了增益,实现了稳定的动作。再有,关于节点24,也进行与内部输出节点22同样的动作,因此伪电路一侧也不会成为不稳定的主要原因。在本实施方式的光接收电路80中,通过具备旁路控制电路87而能够更正确地进行旁路晶体管17的偏压设定,因此能够使其更稳定地动作。
[0083]也可以与第三实施方式同样地在旁路晶体管17与基准电位20之间连接CR电路73。由于可以通过连接CR电路73来任意地设定电阻16,因此光接收电路80能够进行更稳定的动作。
[0084](第四实施方式)
[0085]图8(a)是例示第四实施方式涉及的光耦合装置的框图。图8(b)是例示第四实施方式涉及的光耦合装置的结构的剖视图。
[0086]上述的各实施方式涉及的光接收电路可以与发送光信号的光发送电路一起使用而成为光耦合装置110。光耦合装置110使用在由于输入输出间电压电平不同等原因而直接连接电气电路进行信号传输很困难的环境等中。光耦合装置110例如是光耦合器。
[0087]如图8(a)所示,本实施方式涉及的光耦合装置110包括发光元件111和接收电路112。
[0088]发光元件111例如是包含AlGaAs等的红外发光二极管。发光元件111被驱动电路114驱动。驱动电路114与例如输出Vddl — Vssl电压的外部电源相连接,从信号输入端子IN输入信号。发光元件111按照输入信号进行发光,并将光信号传递到光接收电路10。Vddl例如是+5V,Vssl例如是一 5Vo
[0089]接收电路112包含上述的第一实施方式的光接收电路10。当然也可以根据传输频带等使用其他实施方式的光接收电路。光接收电路10用受光元件1将接受的光信号变换成电流,并利用互阻放大器变换成电压变换成电压进行输出,所述互阻放大器具有由反相放大晶体管2、负载电路3和电流源13构成的反相放大器以及反馈电阻4。接收电路112也可以进一步包含波形整形电路113。波形整形电路113与光接收电路10的输出相连接。波形整形电路113包含例如具有规定的阈值电压的比较器。波形整形电路
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