专利名称：光接收机的制作方法
技术领域：
本发明涉及将光信号转换成电信号的光接收机。
背景技术：
作为用于将光信号转换成电信号的光接收机，特别是，作为音乐用而广泛普及于一般家庭中的光纤链路，在CD、MD、DVD播放器和放大器等中使用输入输出光数字信号的光纤链路中用的光收发设备。近年来，由于作为在笔记本型电脑、手机、MP3播放器等便携式设备中传送音乐信号的用途已经普及起来，所以为了使电池使用寿命更长，在光纤链路使用的设备中也需要低功耗。
而且，光纤重量轻，抗噪性能也很好，MOST(Mddia Oriented SystemsTransport面向媒体的系统传送)、IDB1394这类的面向车载的光纤链路正处于实用阶段，也需要低的功耗。
图7、图8示出了检测有无输入光信号，在动作模式和待机模式之间进行切换方式的现有光接收机。
图7的现有光接收机设有专门检测光信号的光接收元件PD1和放大电路AMP1，根据判断AMP1的输出电平的比较器COMP1的输出信号，电源电路103打开/关闭向信号处理用的AMP2和COMP2供电的电源。即，如果有入射的光信号，那么检测入射光用的接收电路(光信号检测电路)101就将处理信号用的接收电路(光信号检测电路)102从待机模式切换到动作模式。
图8是具有关闭功能的光接收机的另外一个现有的例子，如果向光电二极管入射光信号，电压就会由R1而下降，所以通过该电压下降，P沟道MOSFET的MP1、MP2就打开，从而通过向放大电路AMP1和波形整形电路COMP1供给电源而将接收电路切换到动作模式。在此情况下，有这样的缺点，即，不能用于光电二极管阳极连接到GND类型的接收电路。
作为现有文献，有日本公开特许公报[特开2002-280971号公报(
公开日2002年9月27日)]和日本公开特许公报[特开2000-078091号公报(
公开日2000年3月14)]。
但是，在图7的结构中，在没有光信号入射的时候，因为也需要运行检测光用的放大电路AMP1和COPM1，所以在待机时电流也流动。
另外，还存在这样的缺点，即，由于还需要将检测光信号用的光电二极管用作其它用途，所以会增加零件的数量，从而，在使用OPIC(光学IC)的情况中，会增加芯片的面积。
发明内容
本发明的目的提供了一种能够减少在待机时流动的电流的光接收机。
为了实现上述目的，在具备输出处理在光接收元件中接收的数据的信号处理电路的光接收机中，本发明的光接收机的特征在于，设置有分离在上述光接收元件中产生的电流信号的低频电流和高频电流的滤波电路、将所述低频电流变换成电压的电流-电压变换电路和通过所述电流-电压变换电路的输出起动信号处理电路的偏置电路。
通过上述结构，分离在所述光接收元件中产生的电流信号的低频电流和高频电流，将低频电流变换成电压，由其输出起动信号处理电路。另外，低频电流变换成电压的结果是，如果低于某一电平，则就将信号处理电路移向待机模式。因此，由于能够基于光接收元件中产生的电流信号的低频电流的大小来起动信号处理电路，所以与现有技术不同，在待机模式时，不需要在用于检测光的电路中时常预先流动着电流那样的结构。因此，起到了这样的效果，即，可以实现能够在待机时减少流动电流的光接收机和光纤链路用光接收机。
另外，通过上述结构，基于由信号处理用的光接收元件接收光的这样的事实本身来判断光的有无。从而，在待机模式时用于检测光的元件，即，检测光信号用的光电二极管可以不必再用作其它用途。因此，在使用OPIC(光IC)的情况下，可以起到抑制芯片面积的增加的效果。
另外，根据本发明的光接收机，在上述的结构基础上，其特征在于，在所述滤波电路中，所述光接收元件与电阻和电容连接，并通过所述电容将所述光接收元件连接到所述的信号处理电路，在所述电容和信号处理电路之间，可以连接通过上述偏置电路切换的接地用的开关元件以待机模式时接地。
通过上述结构，在所述滤波电路中，所述光接收元件与电阻和电容连接。从而，在由上述结构产生的效果之外，在简单的结构中，还可以起到能够分离由光接收元件产生的电流信号的低频电流和高频电流的效果。
另外，根据本发明的光接收机，在上述的结构基础上，其特征在于，所述信号处理电路具有初段电流-电压变换电路和接续在其后的后段电流-电压变换电路，从而，在所述信号处理电路的初段电流-电压变换电路起动时输入阻抗变低。
通过上述结构，在所述信号处理电路的初段电流-电压变换电路起动时，输入阻抗变低。从而，在动作模式时，与待机模式时一样，所述的电容也接地。因此，在上述的结构基础上的效果，在待机模式时和动作模式时，可以起到能够减少滤波电路和截止频率数等的特性变化的效果。
另外，根据本发明的光接收机，在上述的结构基础上，其特征在于，压缩电路与连接所述光接收元件的电阻并联连接。
通过上述结构，压缩电路可以与连接所述光接收元件的电阻并联连接。
因此，既便在输入大光量的光信号的时候，也能够防止连接到所述光接收元件的电阻的电压下降变大。从而，在由上述结构产生的效果之外，还可以起到能够防止由于所述光接收元件的偏置电压降低而使得光接收元件的寄生电容增加而导致速度降低的效果。
另外，根据本发明的光接收机，在上述的结构基础上，其特征在于，双向压缩电路与所述信号处理电路的初段电流-电压变换电路的反馈电阻并联连接。
利用上述结构，双向压缩电路可以与所述信号处理电路的初段电流-电压变换电路的反馈电阻并联连接。
因此，在由上述结构产生的效果之外，还可以起到能够抑止输入大光量光信号时输出脉冲幅度失真的增加。
另外，通过上述结构，可以在两个方向上进行压缩。因此，阈值能够正好达到信号的50％。所以，在由上述结构产生的效果之外，还可以起到能够减少输出脉冲幅度失真的效果。
另外，根据本发明的光接收机，其特征在于，在上述的结构基础上，在电流-电压变换电路中，设置有放大电流的电流反射镜；变换电压用的电阻；和一旦上述电压变换用的电阻两端的电压在一电压以上时，就相对于偏置电路，输出指示以使所述信号处理电路切换到动作模式的比较器。
通过上述结构，放大使用电流反射镜的电流，由电阻进行电压变换，并连接比较器，从而，如果电阻两端的电压在某一电压以上时，那么就相对于偏置电路，指示将上述信号处理电路切换到动作模式。从而，在由上述结构产生的效果之外，在简单的结构中，还可以起到根据光信号的有无将信号处理电路切换到动作模式的效果。
另外，根据本发明的光接收机，其特征在于，在上述的结构基础上，将所述比较器的输出作为状态信号向外部取出。
通过上述结构，可以将所述比较器的输出作为状态信号从外部取出。从而，在上述的结构基础上，可以起到这样的效果，即，能够添加恰当地延迟所述比较器输出等的处理，并能够提高通用性。
另外，根据本发明的光接收机，其特征在于，在上述的结构基础上，通过具有比所述信号处理电路稳定所需时间更长的时间常数的延迟电路，将所述比较器的输出作为上述状态信号向外部取出。
通过上述结构，比较器的输出通过具有比信号处理电路稳定的时间更长规定时间常数的延迟电路，可以作为状态信号向外部取出。因此，可以起到这样的效果，即，在信号处理电路的非常稳定之后，通过输出作为起动连接到后段的微计算机(控制器)的信号的状态信号，能够使得系统更稳定。
另外，根据本发明的光接收机，在上述的结构基础上，其特征在于，在上述信号处理电路的输出和上述信号输出端子之间，设置有输出控制电路，其只有在上述信号处理电路输出的占空比和频率为“输入的光信号为设定希望的正确调制信号时，上述信号处理电路输出的占空比和频率”的时候，才将来自所述信号处理电路的信号输出到上述信号输出端子输出。
通过上述结构，在信号处理电路的输出和上述信号输出端子之间，设置输出控制电路，只在信号处理电路输出的占空比和频率为“输入光信号为设定希望的正确调制信号时，上述信号处理电路输出的占空比和频率”时，输出控制电路才打开，并向信号输出端子输出信号。从而，只有在输入的光信号被设定为所希望的正确调制信号时，才能够从信号输出端子输出输出信号。因此，在由上述结构产生的效果之外，还起到了这样的效果，即，能够省略不必要的输出，并能够提高效率。
另外，根据本发明的光接收机，其特征在于，在上述的结构基础上，并通过多段连接电流反射镜和电阻，包括监视入射到光接收元件上的光强度的监视器端子。
通过上述结构，监视入射到光接收元件上的光信号的强度。从而，在由上述结构产生的效果之外，还可以起到这样的效果，即，能够恰当地添加进行延迟所述比较器输出等的处理，并能够提高通用性。
本发明的其它目的、特点和优点通过下面的描述将更加明了。另外，本发明的好处通过下面参照附图的说明，将变得明显。
图1是表示根据本发明的光接收机的一个结构例子的框图。
图2是表示光接收元件的光电流波形的图。
图3是表示根据本发明的光接收机的一个结构例子的电路图。
图4是表示根据本发明的光接收机的一个结构例子的电路图。
图5是表示根据本发明的光接收机的一个结构例子的电路图。
图6是表示根据本发明的光接收机的一个结构例子的电路图。
图7是表示现有光接收机的一个结构例子的电路图。
图8是表示现有光接收机的一个结构例子的电路图。
具体实施例方式
(实施例1)图1是表示本实施例的光接收机1的框图。光接收元件11将通过光纤缆等从外部发送来的光信号变换成电流信号。光接收元件的电流信号通过低频、高频电流分离滤波器电路(滤波器电路)12，分离成近似电流信号DC成分的低频电流成分和包括数据序列的高频电流成分。
低频电流成分经过电流-电压变换电路13进行电流-电压变换输入到比较器14，然后输入到偏置电路15。
使用图2来更详细说明光接收元件的电流成分。图2的光接收元件的电流波形是在数字音频光纤链路和车载MOST等中使用的二相符号调制的光信号入射到光接收元件时的波形。图2的波形是数据序列为[1001101011]的情况。
该光接收元件的电流波形通过使用滤波器电路被分离为低频电流成分和高频电流成分。即，原本相对于高电平和低电平(零)的二个值的波形，为了残留绝对值相同而极性相反的2值波形的高频电流成分(电流波形B)，而去除DC电流成分(低频电流成分)(电流波形A)。从而，知道该光接收元件的电流波形可以是电流波形A和电流波形B的和。电流波形A为低频电流成分并在数据序列很长的情况下成为DC电流成分。电流波形B为高频电流成分，并且是包含数据序列信息的信号。
光信号输入到光接收元件上，如果产生如图2所示的光接收元件的电流波形，那么相当于电流波形A的低频电流就被通过上述电流-电压变换电路13变换成电压，并且如果该电压处于某一定电平之上，则就反转比较器14的输出，将偏置电路15从待机模式切换到动作模式。从而，通过向前置放大器16、后置放大器17、比较器18提供偏置电流来开始运行信号处理电路20。
一方面，包括数据序列的高频电流在前置放大器16中进行了电流-电压变换，在后置放大器17中被进一步放大，通过比较器18进行波形整形，作为数字信号向信号输出端子19输出。
如果光信号没有到达光接收元件，那么就没有如上图2所示的光接收元件的电流波形。这样，使用滤波器电路将其分成低频电流成分和高频电流成分的结果就成为任意值“通常为零”。因此，如果低频电流成分被电流-电压变换电路13变换成电压，那么其电压通常变为零，并且不再满足上述“处于某一定电平之上”的条件。这样，不通过反转比较器14的输出，就可以将偏置电路15的从动作模式切换到待机模式。从而，不再给前置放大器16、后置放大器17、比较器18供给偏置电流，信号处理电路停止操作，进入待机模式。如此，偏置电路15在待机模式时停止向各信号处理电路模块供给偏置电流，具有关闭的功能。即，在待机模式时，在输出相当于数据序列的信号(高频电流成分)的部分中，电流不能够流动。更正确地说，能够抑制设备的电流泄漏程度。
这样，通过检测传送信号的低频电流成分，在光信号入射到光接收元件时进入动作模式，通过在不能输入光信号的时候切换到待机模式，从而能够实现适于电池低电流消耗动作的光接收机。由于光接收元件和光接收机可以作为OPIC在1个芯片上形成单片，所以有利于接收机的小型化。
(实施例2)如图3所示，被调制的光信号通过光接收元件PD1被变换成电流信号。在光接收机待机时，N沟道MOSFET(MN1)的栅极电压变为高电平，由于MN1被接通，所以电容C1的单方电极接地到GND电平。通过由电阻R1和通过MN1接通而接地的电容C1构成的滤波器电路，在光接收元件中流动的电流的低频成分流过电阻R1，高频成分流过电容C1。具体来说，流过电阻R1的电流fc＝1/{2π·(R1+Vt/IDC_PD)·C1}(其中，Vtk·T/qk玻尔兹曼常数T绝对温度q元电荷IDC_PD流过光接收元件PD1的DC电流成分)成为通过具有截止频率的低通滤波器的电流信号，而流过电容C1的电流成为通过具有上述截止频率fc的高通滤波器的电流信号。
在数字音频使用的光纤链路和车载光纤MOST规格等的光纤通信中经常使用的二相符号调制的信号由于可以保持50％的占空比，所以通过上述滤波电路，可以分离成DC电流成分和AC电流成分(在25Mbps二相信号的情况下，50MHz和25MHz的AC电流成分)。
流过电阻R1的DC电流，通过由PNP晶体管QP1和QP2构成的电流反射镜来改变电流的方向，并通过电阻R3变化成电压。
入射光较弱时(通过R1的电压下降较低时)，由于光接收元件PD1的偏置电压VR可以设定为高的Vcc-Vbe(例如，Vcc＝5V时，如果QP1的Vbe为0.6V，那么VR＝4.4V)，在光接收元件为光电二极管的情况下，由于寄生电容变小，所以有利于光接收机的高速化和低噪声化。
另外，通过使得QP1和QP2的发射极面积比为1∶N，可以通过电流反射镜使电流放大N倍。如果电阻R3两端的电压超过比较器COMP1的阈值，那么比较器COMP1的输出就从高电平变为低电平，从而起动偏置电路15。偏置电路15一旦起动，就向作为信号处理电路20的AMP1、AMP2、AMP3、COMP2供给偏置电流，从而起动信号处理电路20(变化到动作模式)。另外，通过N沟道MOS FET(MN1)的栅极电压变为低电平，MN1关闭，从而，包含在电容C1中流动的调制信号的AC电流成分被输入到由AMP1、Rf1、Cf1构成的电流-电压变换放大器即电流-电压变换电路中。
另外，在AMP1起动的时候，由于电流-电压变换放大器的输入阻抗变低，所以既使关闭MN1，通过使电容C1接地，也具有使得由电阻R1、电容C1构成的滤波器电路在待机模式时和动作模式时的截止频率等的特性变化减少的好处。
而且，光接收元件PD2是具有与光接收元件PD1相同面积的假光接收元件，通过使用其阴极进行遮光，可以起到除去电磁噪声和电源线噪声的同相成分的噪声等的效果。在假光接收元件PD2中，也通过连接与光接收元件PD1连接的相同常数的元件(R2＝R1，C2＝C1，MN2＝MN1，AMP2＝AMP1，Rf2＝Rf1，Cf2＝Cf1)，能够实现抗电源噪声和外界干扰噪声的强的光接收机。
由AMP1变换成电压的信号，通过电容C3输入到AMP3。电阻R ref1、R ref2通过恒压源V ref连接到放大电路AMP3的输入端，用于决定AMP3输入动作点的电阻。上述信号通过AMP3进行放大，由比较器COMP2进行波形整形，从而作为数字信号输出到输出端子。
另外，从COMP1的输出从由高电平变到低电平的瞬间到偏置电路和信号处理电路起动为止的时间内，存在延时。因此，在COMP1的输出中，设置了装配了延迟电路25的STATUS端子，通过将延迟电路25的时间常数设定为比信号处理电路的输出为稳定所需的时间更长，从而，在输入光信号之后输出十分稳定的时候，反转STATUS端子。因此，还能够使用作为连接到后段的微计算机等的起动信号。
另外，如图3的括号内所示的那样，在输出被反转时，电流就不能再流向比较器COMP1，通过两段连接CMOS的施密特触发器和反相器二段接续，从而还可以使得在没有光信号入射时光接收机的电流消耗几乎为零。
(实施例3)如图4所示，在图3的结构之上，在光接收元件PD1中的流动的低频电流被PNP晶体管QP1和QP4构成的电流反射镜放大，由电阻R mon进行电压变换，从而通过缓冲器B输出到监视器(MON ITOR)端子。从而，可以监视入射到光接收元件PD1的光信号强度。另外，通过多段接续电流反射镜，由于组合了窗口比较器，所以只有入射光接收元件的光信号处于某一定范围时，接收机才可以进入动作模式。
(实施例4)如图5所示，在图3的结构之上，在光接收元件中设置由二极管D1、电阻R4构成的压缩电路。从而，既使在输入大光量的光信号时，也能够防止电阻R1的电压降增大，从而能够防止光接收元件PD1的偏置电压降低。通常，电阻R4设定为电阻R1的1/10左右。
另外，通过在由AMP1、Rf1、Cf1构成的电流-电压变换放大器中设置由Df1、Df2、Rf3、Cf3构成的压缩电路，可以抑制输入大光量光信号时输出脉冲失真的增加。
特别地，由于在用于车载光纤MOST规格中，光输入范围为-2dBm～-23dBm与现有数字音频用的光纤链路的光输入范围-14dBm～-24dBm的比较范围变宽，所以压缩电路的设置起到了扩大动态范围的效果。
另外，由于通过C1输入与AC结合，所以占空比为50％的二相调制信号可以由Df1、Df2双向压缩，从而阈值正好达到信号的50％。因此，具有减少输出偏置失真的好处。
(实施例5)如图6所示，在图3的结构的比较器COMP2和输出OUT端之间，设置了控制是否输出的输出控制电路27，并设置了检测比较器COMP2的输出占空比的占空比检测电路28和检测比较器COMP2的输出频率的频率检测电路29。而且，由AND1对前述2个检测电路(28，29)的输出和通过延迟电路25的偏置电路15的起动信号进行AND运算的信号被作为状态STATUS端子输出，并将其作为输出控制电路27的控制信号。
在前述2个检测电路(28，29)中，当输入的光信号是所设定希望的正确调制信号时，分别存储、设定比较器COMP2的输出占空比和频率。前述2个检测电路(28，29)检测输入的比较器COMP2的输出占空比和频率是否与设定的占空比和频率一致，只有在一致的时候，前述2个检测电路(28，29)才判断输入的光信号为设定的调制信号，并输出真(高)信号。
从而，在被输入的光信号仅在为设定的调制信号时，才可以从信号输出端子输出输出信号。
这样，本发明基于在发光元件中产生的电流信号的低频电流的大小来起动信号处理电路。即，本发明通过检测光接收元件的DC电流成分(低频电流成分)，在作为待机模式的关闭模式和动作模式之间切换接收机电路，可以使得在没有入射光信号时的光接收机的电流消耗几乎为零(设备的泄漏电流程度)。
另外，由于无需来自外部的关闭控制信号，所以能够实现对低电能消耗有利的光接收机。
本发明还能适用于像能够减少待机时流动电流的光接收机那样的用途。
另外，自始至终，在发明的详细说明中以具体实施形态或实施例来说明对本发明的技术内容，不应该仅限定为这样的具体例子来狭义地进行解释，在本发明的精神和下面记载的权利要求的范围内，可以进行各种变更来实施。
权利要求
1.一种光接收机，其包括输出处理由光接收元件接收的数据的信号处理电路，其特征在于，设置有分离由上述光接收元件产生的电流信号的低频电流和高频电流的滤波电路；和将上述低频电流变换成电压的电流-电压变换电路；和通过上述电流-电压变换电路的输出起动信号处理电路的偏置电路。
2.根据权利要求1所述的光接收机，其特征在于，在上述滤波器电路中，电阻和电容连接到上述光接收元件上，上述光接收元件通过上述电容连接到上述信号处理电路，在上述电容和信号处理电路之间连接了接地用开关元件，该接地用开关元件在待机模式时通过上述偏置电路切换成接地。
3.根据权利要求2所述的光接收机，其特征在于，上述信号处理电路包括初段电流-电压变换电路和在其之后的后段电流-电压变换电路，当上述信号处理电路的初段电流-电压变换电路起动时，输入阻抗变低。
4.根据权利要求3所述的光接收机，其特征在于，在连接到上述光接收元件的电阻上并联连接了压缩电路。
5.根据权利要求3所述的光接收机，其特征在于，在上述信号处理电路的初段电流-电压变换电路的反馈电阻上并联连接了双向压缩电路。
6.根据权利要求1所述的光接收机，其特征在于，上述电流-电压变换电路包括放大电流的电流反射镜；和电压变换用的电阻；一旦进行上述电压变换用的电阻的两端的电压超过某一电压时，相对于偏置电路，输出将上述信号处理电路切换到动作模式的指示的比较器。
7.根据权利要求6所述的光接收机，其特征在于，将上述比较器输出作为状态信号向外部取出。
8.根据权利要求7所述的光接收机，其特征在于，通过具有比上述信号处理电路稳定时间长的时间常数延迟电路，将上述比较器电路的输出作为上述状态信号向外部取出。
9.根据权利要求7所述的光接收机，其特征在于，在上述信号处理电路的输出和上述信号输出端子之间包括输出控制电路，其只有在上述信号处理电路的输出占空比和频率为“输入的光信号为设定的希望的正确调制信号时的、上述信号处理电路的输出的占空比和频率”的时候，才从上述信号处理电路向上述信号输出端子输出信号。
10.根据权利要求6所所述的光接收机，其特征在于，还包括的监视器端子，其通过多段连接电流反射镜和电阻来监视入射到光接收元件上的光强度。
全文摘要
一种光接收机，其设置有分离光接收元件产生的电流信号的低频电流成分和高频电流成分的低频、高频电流分离滤波器电路，将低频电流成分变换成电压的电流－电压变换电路和通过电流－电压变换电路的输出起动信号处理电路的偏置电路。因而，可以使得在没有输入光信号时的光接收机的电流消耗(设备的泄漏电流程度)几乎为零。另外，不需要来自外部的关闭控制信号就可以实现低电能消耗的有利的光接收机。因此，能够实现减少待机时流动电流的光接收机。
文档编号H02H3/00GK1691549SQ20051007832
公开日2005年11月2日 申请日期2005年3月29日 优先权日2004年3月29日
发明者清水隆行 申请人:夏普株式会社