光接收机的制作方法

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变换为电信号的光接收机。
背景技术：
以往，将光信号变换为电信号的光接收机被广泛使用。特别是光纤通信线路(fiber link)作为音乐用而在一般家庭广泛普及，使用对CD、MD、DVD播放器和放大器等输入输出光数字信号的光纤通信线路用光接收发送设备。近年，由于还作为对笔记本电脑、携带电话、MP3播放器等携带设备传送音乐信号的用途而普及起来，所以为了电池的长寿命化，也要求光纤通信线路用的设备耗电低。
而且，光纤重量轻、抗噪声性好，称为MOST(Media Oriented SystemsTransport)、IDB1394的面向车载的光纤通信线路处于实用阶段，要求耗电低。
在图22、图23中，表示检测有无输入光信号，从而切换动作模式和待机模式的方式的以往的光接收机。
图22是在日本公开专利公报“特开2002-280971号公报(2002年9月27日公开)”中展示的结构。图22的以往的光接收机设置光信号检测用的专用光接收元件PD1和放大电路AMP1，电源电路103根据判定AMP1输出的电平的比较器CPMP1的输出信号而对信号处理用的AMP2和COMP2提供的电源进行导通(ON)或/截止(OFF)。即，光信号入射时，入射光检测用的接收电路(光信号检测电路)101将信号处理用的接收电路(光信号检测电路)102从待机模式切换到动作模式。
图23是“日本公开专利公报特开2000-078091号公报(2000年3月14日公开)”中展示的结构。图23表示具有关闭(shut down)功能的光接收机的另一个以往例。在该光接收机中，在光电二极管中入射光信号时，由于R1而产生电压降低，所以通过该电压降低，P沟道MOSFET的MP1、MP2导通，对放大电路AMP1和波形整形电路COMP2提供电源，从而将接收电路切换到动作模式。这时，存在在光电二极管的阳极与GND连接的类型的接收电路中不能使用的缺点。
但是，在图22的结构中，由于即使在光信号没有入射时，也需要使光检测用的放大电路AMP1和COMP1动作，所以在待机时流过电流。
而且，存在由于需要另外准备光信号检测用的光电二极管，所以部件数量增加，在OPIC(Optical IC)的情况下，芯片面积增加的缺点。

发明内容
本发明是鉴于上述的问题点而完成的，其目的是实现可以减轻待机时流过的电流的光接收机。
本发明的光接收机为了达到上述目的，具有输出处理由光接收元件接受的数据的信号处理电路，其特征在于，上述光接收机包括起动控制电路，根据由上述光接收元件产生的电流信号的低频电流分量的电压电平判定是否正在接收数据，作为信号C，如果正在接收数据，则输出用于表示该情况的信号CA，从而起动上述信号处理电路，另一方面，如果不在接收中，则输出用于表示该情况的信号CB；动作判定电路，根据上述信号处理电路的输出信号电平判定是否正在接收数据，作为信号G，如果正在接收数据，则输出用于表示该情况的信号GA，如果不在接收中，则输出用于表示该情况的信号GB；控制信号输出电路，在将增加方向和减少方向中的一个称为方向D1，将另一个称为方向D2时，作为判定用信号，如果在上述信号C为CA期间产生上述信号G初次从GB变化为GA的第一变化，则电平向方向D1变化，在上述记号C为CA期间，是成为至少通过了规定的边界值TH的电平的电平变化速度，并且，如果在上述第一变化以后，产生上述信号G从GA变化为GB的第二变化，则至少在上述信号C为CA期间，如果信号G为GA，则电平向方向D1变化，如果信号G为GB，则电平向方向D2变化，但是在上述信号C为CA期间，以不通过上述边界值TH的电平变化速度进行电平变化，在上述第二变化以后，在上述信号C从CA变化为CB以后，生成成为通过了上述边界值TH的电平的判定用信号，将上述判定用信号和上述边界值TH进行比较，至少在上述信号C为CA期间，如果从上述边界值TH朝向当前的判定用信号的方向为方向D1，则将导通的信号作为控制信号输出，如果为方向D2，则将截止的信号作为控制信号输出；以及输出控制电路，根据来自上述控制信号输出电路的上述控制信号，切换上述信号处理电路的输出信号的输出的导通/截止。
按照上述结构，在起动控制电路中，将上述光接收元件产生的电流信号分离为低频电流和高频电流，将低频电流变换为电压，通过其输出来起动信号处理电路。而且，将低频电流变换为电压的结果如果小于等于某个电平，则与上述动作判定电路、控制信号输出电路、输出控制电路的作用相结合，使信号处理电路转移到待机模式。
因此，可以根据光接收元件产生的电流信号的低频电流的大小来起动信号处理电路，与以往不同，不需要在待机模式时用于检测光的电路中始终流过电流的结构。因此，具有可以实现能够减少待机时流过的电流的光接收机和光纤通信线路用光接收机的效果。
而且，按照上述的结构，根据由信号处理用的光接收元件接收了光的事实本身判定有无光。
因此，可以不需要另外准备用于在待机模式时检测光的元件，即光信号检测用的光电二极管。因此，具有可以在OPIC(Optical IC)的情况下抑制芯片面积增加的效果。
而且，首先作为比较，考虑不具有上述控制信号输出电路，例如将占空比检测电路直接用于控制信号的生成的结构(图18)。这时，占空比检测电路的输出信号电平采用表示接收信号存在的状态的电平(例如高电平)和表示无信号状态的电平(例如低电平)的其中一个。在光猝发信号(burst signal)消失时，在放大器输出中产生起伏，其结果，在光接收机的输出中产生某固定期间的差错脉冲，由于该差错脉冲，占空比检测电路的输出信号波动(fluctuation)。即，在短时间内重复高电平和低电平的变化。其结果，上述控制信号，即从光信号截止起将输出控制电路导通/截止的信号变得波动，光接收机的输出变得不稳定。
与此相反，在本发明中，按照上述的结构，生成具有上述那样的电平变化速度的判定用信号，将其与边界值TH比较，根据比较结果，将导通或者截止的信号作为控制信号输出。然后，根据该控制信号切换上述信号处理电路的输出信号的输出的导通/截止。
即，不是根据占空比检测电路的输出信号电平(高电平或者低电平)本身导通/截止输出控制电路，而是根据占空比检测电路的输出信号电平使判定用信号缓慢地增加或者减少，根据该判定用信号是否大于规定值而将输出控制电路导通/截止。
因此，占空比检测电路的输出信号的波动收敛，可以从表示无信号状态的电平(低电平等)成为维持足够长的状态时起，输出用于表示截止输出控制电路的控制信号。即，即使占空比检测电路的输出信号波动，也可以使控制输出控制电路的信号不波动。因此，可以达到即使占空比检测电路的输出信号波动，也可以有效地抑制光接收机的输出变得不稳定的效果。
可以将上述结构分为两个。
(例1)如图5所示，作为判定用信号(H1)，在上述信号C为CA期间，如果产生上述信号G最初从GB(低电平)变换为GA(高电平)的第一变化，则增加，在上述信号C为CA期间，至少是成为大于规定的边界值TH的电平的电平变化速度，并且，如果在上述第一变化以后，产生上述信号G从GA变化为GB的第二变化，则至少在上述信号C为CA期间，如果信号G为GA则增加，如果信号G为GB则减少，但是在上述信号C为CA期间，以不小于上述边界值TH的电平变化速度进行电平变化，在上述第二变化以后，在上述信号C从CA变化为CB以后，生成成为小于上述边界值TH的电平的判定用信号，将上述判定用信号和上述边界值TH进行比较，至少在上述信号C为CA期间，如果判定用信号大于上述边界值TH，则将导通的信号作为控制信号输出，如果判定用信号小于上述边界值TH，则将截止的信号作为控制信号输出。
(例2)，如图7所示，作为判定用信号，在上述信号C为CA期间，如果产生上述信号G最初从GB(高电平)变换为GA(低电平)的第一变化，则减少，在上述信号C为CA期间，至少是成为小于规定的边界值TH的电平的电平变化速度，并且，如果在上述第一变化以后，产生上述信号G从GA变化为GB的第二变化，则至少在上述信号C为CA期间，如果信号G为GA则减少，如果信号G为GB则增加，但是在上述信号C为CA期间，以不大于上述边界值TH的电平变化速度进行电平变化，在上述第二变化以后，在上述信号C从CA变化为CB以后，生成成为大于上述边界值TH的电平的判定用信号，将上述判定用信号和上述边界值TH进行比较，至少在上述信号C为CA期间，如果判定用信号小于上述边界值TH，则将导通的信号作为控制信号输出，如果判定用信号大于上述边界值TH，则将截止的信号作为控制信号输出。
本发明的其它目的，特征和优点可以通过以下所示的记载充分了解。而且，本发明的优点可以通过参照附图的以下说明变得明白。


图1是表示本发明的光接收机的结构例的方框图。
图2是表示光接收元件的光电流波形的图。
图3是表示占空比检测电路的结构例的电路图。
图4是表示延迟电路的结构例的电路图。
图5是表示各信号的电压波形的图。
图6是表示占空比检测电路的结构例的电路图。
图7是表示各信号的电压波形的图。
图8是表示本发明的光接收机的结构例的方框图。
图9是表示延迟电路的结构例的电路图。
图10是表示各信号的电压波形的图。
图11是表示本发明的光接收机的结构例的方框图。
图12是表示各信号的电压波形的图。
图13是表示本发明的光接收机的结构例的方框图。
图14是表示附带时间常数的滞后(hysteresis)电路的结构例的电路图。
图15是表示施密特触发器附近的结构例的电路图。
图16是表示各信号的电压波形的图。
图17是表示各信号的电压波形的图。
图18是表示光接收机的结构例的方框图。
图19是表示大于等于两次的高通滤波器的时间响应特性的图。
图20是表示大于等于两次的高通滤波器的光猝发信号输入时的时间响应特性的图。
图21是表示各信号的电压波形的图。
图22是表示以往的光接收机的结构例的方框图。
图23是表示以往的光接收机的结构例的方框图。
具体实施例方式
〔实施方式1〕首先，与比较例对比而表示概要。图18表示比较例。在该结构中，在放大器的频率特性呈现大于等于两次的高通滤波器特性时，放大器的时间响应特性如图19所示，暂时产生反极性的电压后收敛到零。a是输入了矩形波状的光信号时的光接收元件中流过的电流(光电流)。b是放大器的输出电压。由此，在光猝发信号被施加在放大器上时，在某一固定时间后，平均值收敛到零。之后，在光猝发信号消失时，如图20所示，与开始输入光猝发信号时一样，在放大器的输出中产生起伏。c是光猝发信号进来时的光接收元件中流过的电流(光电流)。d是放大器的输出电压。其结果，在光接收机的输出中产生一定期间的差错脉冲。由于该差错脉冲，占空比检测电路的输出(STATUS端子输出)如图21那样波动。其结果，从光信号截止开始，导通/截止输出控制电路的信号波动，输出变得不稳定。而且，接口控制IC等由于监视光接收机的STATUS信号而切换动作模式和关闭模式，所以在STATUS信号波动而变得不稳定时，接口控制IC的动作也变得不稳定。
与此相反，在本实施方式的光接收机，例如如图1所示，与图18的结构一样，包括用于检测光接收机的DC电流分量，并可以将接收电路切换为关闭模式的动作模式的光信号检测电路，以及检测输出的占空比，从而判定是否为调制信号的占空比检测电路29。这里，在本实施方式的光接收机中，例如如图1所示，与图18的结构不同，设置使光信号检测电路和占空比检测电路29的输出延迟的延迟电路。由此，可以抑制光猝发信号输入停止以后的STATUS信号的波动，使其稳定。
图1是表示本发明的实施方式的光接收机的方框图。光接收元件21将通过光纤电缆等从外部发送来的光信号(光猝发信号)变换为电流信号(光电流)。光接收元件21的电流信号通过低频/高频电流分离滤波器电路25被分离为接近电流信号的DC(直流)分量的低频电流分量和包含数据串的高频电流分量。
低频电流分量由电流-电压变换电路26进行电流-电压变换后被输入比较器27。比较器27的输出被输入到偏置电路28，用于起动信号处理电路12。
高频电流分量被输入到信号处理电路12并被信号处理，由输出控制电路32进行输出控制而从输出端子被输出。来自信号处理电路12的输出信号还被输入到占空比检测电路(动作判定电路)29，取得和比较器27的“与”(AND)，经由延迟电路31而成为在上述输出控制电路32中控制输出的导通/截止的控制信号。
由前级放大器22、后级放大器23、比较器24构成信号处理电路12。由低频/高频电流分离滤波器电路25、电流-电压变换电路26、比较器27构成光信号检测电路。由低频/高频电流分离滤波器电路25、电流-电压变换电路26、比较器27、偏置电路28构成起动控制电路。由”与”电路30、延迟电路31构成控制信号输出电路。
用图2说明光接收元件的电流分量。图2的光接收元件电流波形是数字音频的光通信线路和车载用的MOST等中使用的双相传号调制的光信号(图2的波形是数据串为“1001101011”的情况)入射到光接收元件时的波形。该光接收元件电流波形可知为电流波形A和电流波形B的和。电流波形A是低频电流分量，在数据串足够长时为DC电流分量。电流波形B是高频电流分量，是包含了数据串的信息的信号。将与电流波形A相当的低频电流用电流-电压变换电路变换为电压，如果该电压大于等于规定的电平，则比较器27的输出反转，从而使偏置电路28从待机模式切换为动作模式，由此对前级放大器22、后级放大器23、比较器24、占空比检测电路29提供偏置电流，信号处理电路12开始动作。另一方面，包含了数据串的高频电流由前级放大器22进行电流-电压变换，在后级放大器23被进一步放大，通过比较器24被波形整形。
在比较器24的输出上连接着占空比检测电路29和输出控制电路。占空比检测电路判定比较器24的输出信号的占空比是否进入某个范围。在如数字音频和MOST的调制信号等那样占空比为50％左右的双相信号进来时，占空比检测电路29的输出变为高电平，在作为光信号检测电路的输出的比较器27的输出为高电平(即正在输入光信号的状态)时，STATUS输出变为高电平，输出控制电路32使比较器24的输出信号通过，对输出端子输出信号。
而且，在DC光等本来不是调制信号的、占空比在占空比检测电路的设定范围以外的光信号进来时，占空比检测电路29的输出变为低电平。由于检测光的DC分量，所以作为光信号检测电路的输出的比较器27的输出变为高电平，但是由于STATUS输出为比较器27的输出和占空比检测电路29的输出的积，STATUS输出变为低电平，所以输出控制电路32截断比较器24的输出信号，输出端子被固定为高电平或者低电平。
这里，通过在“与”电路30和STATUS端子之间，设置利用了低通滤波器的延迟电路31，可以有效地除去并抑制在光猝发信号输入停止以后的、包含了具有大于等于2次的高通滤波器特性的放大器产生的STATUS输出的短脉冲的波动。
接着，表示各部的波形并进行详细地说明。图5表示光猝发信号(占空比50％的信号)入射到光接收元件时的各部的波形。A是光猝发信号进来时的光接收元件中流过的电流。光接收元件中流过的电流通过低频/高频电流分离滤波器电路25被分离为低频电流分量和高频电流分量。低频电流分量被用于光信号检测，由电流-电压变换电路26变换为电压。变换后的电压波形成为波形B所示的波形。该波形B超过比较器27的阈值时，比较器27的输出如波形C那样从低电平变为高电平，偏置电路被起动，对前级放大器、后级放大器、比较器24、占空比检测电路提供偏置电流，信号处理电路12起动。信号处理电路12起动时，光接收元件中流过的光电流的高频分量由前级放大器22放大，成为波形D那样的波形。而且，该图是前级放大器22和后级放大器23被电容耦合，通过与初级的低频/高频电流分离滤波器电路25的组合来表示2次的高通滤波器特性的情况。进而，波形D由后级放大器23放大，成为差动输出波形E那样的波形。之后，通过比较器24波形整形，输出波形F。
这里，如前所述，在光猝发信号停止以后，产生2次高通滤波器特性造成的差错脉冲。比较器24的输出被输入到控制在输出端子是否通过比较器24的输出波形的输出控制电路32和占空比检测电路29。
图3表示占空比检测电路29的一例。根据比较器24输出的波形F，通过由R11和C11构成的低通滤波器，输出波形F的平均电平(波形F1)。通过由COMP(比较器)11、COMP12、NOR11构成的窗口比较器(windowcomparator)，在F1的电平处于F2和F3之间时，输出G变为高电平，在为除此之外的电平时，输出G变为低电平。由此，通过任意地设定F2和F3的电平，可以检测波形F的占空比。
这里，由于波形F的光猝发信号结束后的差错脉冲，占空比检测电路29的输出如波形G那样波动。为了防止这种输出，用“与”电路30(图1)取占空比检测电路29的输出和光信号检测电路输出(比较器27的输出)的积，输入到图4所示的延迟电路31。在“与”电路30的输出H从低电平变化为高电平时，C21中流过恒电流I1，H1的电位V按照(dV/dt)＝I1/N/C21…(1)的算式那样上升。t为时间。设MP21和MP22的栅极宽度的比为1∶N。
相反，在“与”电路30的输出H从高电平变化为低电平时，C21中不流过电流I1，同时在C21中流过恒电流I2，H1的电位V按照(dV/dt)＝I2/(-N)/C21…(2)的算式那样下降。在H的电压为高电平时，(dV/dt)＝A/kh。kh是H的电压为高电平时的延迟电路的时间常数(单位秒，kh＞0)。A为正的常数(单位V)。
在H的电压为低电平时，(dV/dt)＝-B/kl。kl是H的电压为低电平时的延迟电路的时间常数(单位秒，kl＞0)。B为正的常数(单位V)。
H1的电位超过COMP23的阈值(Hth)(边界值TH)时STATUS输出反转。恒流源I1、I2分别为充电电流源、放电电流源。
这里，将延迟电路31的时间常数设定为足够长的时间常数，以便COMP23的输出不因为占空比检测电路29的输出波形G的波动而反转，从而可以防止2次的高通滤波器产生的差错脉冲引起STATUS端子输出的波动。
即，如果将时间常数k设为足够大的值，则即使由于G的波动，H的电压暂时变为低电平，从而H1的电位V开始减少，在这样暂时的低电平的时间中，V也不怎么减小就可以，因此，不会使COMP23的阈值降低。因此，不产生STATUS端子输出的波动。另一方面，如果G的波动结束，H的电压转移到一直为低电平的状态，则H1的电位V按照上述式子一直继续减少，马上低于COMP23的阈值，STATUS输出反转，可以有意图地将来自输出端子的输出设为截止。
图7表示将图5的F、F1、F2、F3、G、H、H1的电压变化的方向设为完全相反的结构的波形图。这时，由于窗比较器的逻辑相反，所以如图6所示，窗比较器的电路需要设置“或”电路11以取代“或非”电路11。延迟电路仍如图4就可以。
〔实施方式2〕图8表示本发明的第二实施方式。在实施方式1的“与”电路30和STATUS端子之间的延迟电路31中，如图9所示，追加N沟道MOS晶体管MN21和反相器INV21，将INV21的输入连接到比较器27的输出。在INV21的输出从低电平变化为高电平(信号检测电路输出从有信号状态变为无信号状态)时，H1的电位通过MN21与GND接地，从而变为低电平。由此STATUS输出从高电平变为低电平。
如图10所示，可以将从光猝发信号消失起，STATUS端子从高电平变为低电平的时间比图5的实施方式1更缩短，可以进行高速的关闭。
而且，在图9的延迟电路中，即使没有放电电流I2也可以动作。在I2为零的情况下，在占空比检测电路输出G为低电平时，H1的电位被保持。在H1的电位为高电平时，被固定为高电平，在作为信号检测电路输出的C的下降的定时，STATUS输出为关闭模式。
〔实施方式3〕图11表示本发明的第三实施方式。与第一实施方式的不同点是在占空比检测电路29的输出中设置延迟电路(控制信号输出电路)35，在比较器27的输出中设置延迟电路(控制信号输出电路)36，在使“与”电路(控制信号输出电路)37取两者的“与”后而将其输入到输出控制电路32。
延迟电路35、36的结构基本上与实施方式1的延迟电路31相同，通过适当地变更电路内的元件的容量和电阻等，可以任意地设定阈值(相当于实施方式1的Hth)和时间常数。在延迟电路36中，预先设定与延迟电路35和实施方式1的延迟电路31的判定用信号H1、阈值Hth相当的判定用信号(第二判定用信号)C1、阈值Cth。然后，通过使延迟电路35的时间常数比延迟电路36的时间常数长，如下所示，可以抑制STATUS端子的光猝发信号休止后的波动。
光信号被输入，比较器27的输出从低电平变为高电平，偏置电路28起动，但是，在偏置电路28变为稳定状态之前需要一定的时间。而且，前级放大器22起动时，由于光检测电路侧流过电流，所以比较器27的输出存在波动的可能。因此设置延迟电路36。
图12表示图11的各节点(A～H)的波形。在延迟电路36中，Cth是与对实施方式1的延迟电路31说明的一样的阈值。占空比检测电路29的输出G由于通过具有足够长的时间常数的延迟电路35，波动消除，成为波形H那样的波形。而且，比较器27的输出在通过延迟电路36后成为波形I那样的波形。通过“与”电路37取I和H的逻辑积，输出到STATUS输出端子。
这里，在延迟电路35的时间常数比延迟电路36的时间常数小的情况下，占空比检测电路的输出波形G或者延迟电路35的输出波形H波动，最终STATUS端子输出也波动。由此，延迟电路35的时间常数设定得足够长于延迟电路36的时间常数。
这样，在光纤用接收机中具有光信号检测电路和输出的占空比检测电路，在光信号电平大于等于某设定值，并且光输出波形的占空比位于某设定范围时，使STATUS输出以及OUT输出有效的光接收机中，通过将占空比检测电路的时间常数设定得长于光信号检测电路的时间常数，可以防止STATUS端子的误动作。
〔实施方式4〕图13表示本实施方式的结构。而且，在这里记载的元件中，与前述实施方式1至3共用的元件(例如PD41、C41、AMP41、Rref41、…等)，只要不特别说明，就也可以在前述的实施方式1至3中使用。即，在前述的实施方式1至3中，对于与实施方式4共用的部分，也设为图13所示的电路结构就可以。
被调制的光信号通过光接收元件PD41而被变换为电流信号。通过在光接收机待机时N沟道MOSFET(MN43)的栅极电压变为高电平，由于MN43导通，从而电容器C41的一个电极被接地到GND电平。电阻器R41和MN43导通时，通过由被接地的电容器C41构成的滤波器电路，流过光接收元件的电流中的低频电流分量流过电阻器R41，高频电流分量流过电容器C41。电阻器R41中流过的电流为具有下式的截止频率的低通滤波器中通过的电流信号fc＝1/{2π·(R41+Vt/IDC_PD)·C41}(其中，Vtk·T/q，k波耳兹曼常数，T绝对温度，q基本电荷，IDC_PD光接收元件PD41中流过的DC电流分量)，电容器C41中流过的电流为具有上述的截止频率fc的高通滤波器中通过的电流信号。由于在数字音频用的光纤通信线路和车载光纤的MOST规格等光纤通信中经常使用的被双相传号调制的信号，占空比被保持为50％，所以被上述低频/高频电流分离滤波器分离为DC电流分量和AC电流分量(25Mbps的双相信号的情况下50MHz和25MHz的AC电流分量)。
电阻器R41中流过的DC电流通过PNP晶体管QP41和QP42构成的电流镜电路改变电流的方向，用MN41和MN42构成的电流镜电路返回，通过电阻R43变换为电压。
光接收元件PD41的偏置电压VR在入射光弱时(R41产生的压降小时)，可以较高地设定为Vcc-Vbe(例如，在Vcc＝5V的情况下，将PQ41的Vbe设为0.6V时，VR＝4.4V)。因此，在光接收元件为光电二极管的情况下，寄生电容变小，有利于光接收机的高速化和低噪声化。而且，Vbe是基极发射极间的电压。
而且，设QP41和QP42的发射极面积比为1∶N。或者将MN41和MN42的栅极宽度的比设为1∶N。由此，也可以用电流镜电路进行N倍的电流放大。
如果电阻器R43两端的电压超过施密特触发器(SCHMITT)42的阈值，则施密特触发器42的输出从低电平变为高电平，偏置电路28被起动。如果偏置电路28被起动，则对作为信号处理电路12的AMP41、AMP42、AMP43、COMP42，以及占空比检测电路29提供偏置电流，信号处理电路12起动。而且，通过使N沟道MOSFET(MN43)的栅极电压变为低电平，MN43截止，所以包含了流过电容器C41的调制信号的AC电流分量被输入到由AMP41、Rf41、Cf41构成的电流-电压变换放大器。
而且，在AMP41被起动时，由于电流-电压变换放大器的输入阻抗变低，所以即使MN3为截止，电容器C41也被接地。因此，可以使电阻器R41、电容器C41构成的滤波器电路成为在待机模式时和动作模式时截止频率等特性的变化少的电路。
进而，光接收元件PD42是具有与光接收元件PD41相同面积的虚拟的光接收元件，通过以PD42的阴极电极将PD42遮光，可以有效地去除电磁噪声和电源线噪声的同相分量的噪声。为了实现这种效果，需要使连接到PD41和PD42的电路具有相同的结构。与(R41、C41、Rf41、Cf41、MN43、AMP41)对应的元件为((R42、C42、Rf42、Cf42、MN44、AMP42)，成为完全对称的电路。
而且，被二极管方式连接的QP41的基极和集电极和GND之间连接电容器C45，从而用QP41和C45构成低通滤波器，可以减少电源线噪声。由QP41和C45构成的低通滤波器的截止频率为fc＝1/{2π·(Vt/IDC_PD)·C45}(其中，Vtk·T/q，k波耳兹曼常数，T绝对温度，q基本电荷，IDC_PD光接收元件PD41中流过的DC电流分量)，在IDC_PD小时，即光信号弱时QP41的阻抗变高，所以可以有效地降低电源线噪声。在光信号强时QP1的阻抗变低，电源线噪声的影响变大，但是由于光信号强度变强，所以相对的影响没有变化。
通过在虚拟光接收元件PD42上也连接与连接到光接收元件PD41的元件的常数相同的元件(R42＝R41，C42＝C41，MN44＝MN43，AMP42＝AMP41，Rf42＝Rf41，Cf42＝Cf41)，可以实现对电源噪声和外部干扰噪声抵抗能力强的光接收机。
由AMP41变换为电压的信号经由电容器C43被输入到AMP43。电阻器Rref41、Rref42经由恒压源Vref连接到放大电路AMP43的输入，是用于决定AMP43的输入的动作点的电阻器。被输入到AMP43的信号被AMP43放大，通过比较器COMP42被波形整形。在COMP42的输出连接占空比检测电路29和输出控制电路32，与实施方式1一样，由“与”电路30取作为光检测电路输出的C和作为占空比检测电路29的输出信号的G的逻辑积，由从延迟电路31输出的控制信号控制输出控制电路32的导通/截止，从而可以抑制STATUS输出的波动。
而且，在光信号输入停止时，施密特触发器42的输出从高电平变为低电平，MN43、MN44的栅极变为高电平，AMP41和AMP42的输入波连接到GND线。这时，由于经由C41和C42在QP41中流过电流，所以光信号检测电路动作，在R43中瞬间产生电压。为了抑制该电压造成的偏置电路的起动，可以在施密特触发器42上连接图14那样附带时间常数的滞后电路41，由此，可以防止光信号检测电路变得不稳定。
图17表示图13的各节点(A～H)的波形。通过附带时间常数的滞后电路41+施密特触发器42，防止光检测电路的误动作。施密特触发器42的动作如下所述。即，在图15所示的电路结构中，图16的A波形那样的电流源的电流的方向，通过由MN42和MN41构成的电流镜电路被改变为反方向。然后，该电流通过R43变换为电压。这里，R43两端的电压如果超过施密特触发器42的阈值，则施密特触发器42的输出从低电平反转为高电平。
这里，通过图14所示的附带时间常数的滞后电路41的C51、C52流过微分电流，MN51在某一定期间Ta期间成为导通状态，将施密特触发器42的输入固定为低电平。由此，一定期间Ta期间为停歇时间，可以防止误动作。而且，A的信号电平变小时，施密特触发器42的输出从高电平反转为低电平。这里，也通过附带时间常数的滞后电路41的C51、C52流过微分电流，从而MP51在某一定期间Tb的期间成为导通状态，将施密特触发器42的输入电平固定为高电平。由此，在一定期间Tb期间，成为停歇时间并可以防止误动作。
这样，在光纤用接收机中具有光信号检测电路和输出的占空比检测电路，在光信号电平大于等于某设定值，并且光输出波形的占空比处于某设定范围内时，将STATUS输出和OUT输出设为有效的光接收机中，通过在光信号检测电路中对用于比较光信号电平的电路中附加附带时间常数的滞后电路41，可以使用于关闭上述输出的电路稳定。
本发明不限于上述的各实施方式，在权利要求表示的范围内可以进行各种变更，对于将在不同的实施方式中分别公开的技术的手段适当组合得到的实施方式也被包含在本发明的技术范围中。
而且，本发明的光接收机也可以设置使光信号检测电路和占空比接地点电路输出延迟的延迟电路。
而且，本发明的光接收机在上述结构中，也可以在前述STATUS端子和“与”电路之间设置前述延迟电路。
而且，本发明的光接收机在上述结构中，也可以在前述STATUS端子和“与”电路之间设置前述延迟电路，延迟电路由恒流充电电路和恒流放电电路及电容器构成，将积分电位以光信号检测电路的截止的定时急速放电(图9)。
而且，本发明的光接收机在上述结构中，也可以在前述占空比检测电路和“与”电路之间设置第一延迟电路，在前述光信号检测电路和“与”电路之间设置第二延迟电路(图11)。
而且，本发明的光接收机在上述结构中，也可以使前述第一延迟电路(延迟电路35)的时间常数比第二延迟电路(延迟电路36)的时间常数(足够)长。
而且，本发明的光接收机在上述结构中，也可以将光信号检测信号返回到初级电流电压变换放大器(AMP41)的输入端子和GND间的开关元件(MN43)(图13)。
而且，本发明的光接收机在具有光信号检测电路和微分电路，在微分电路中具有开关元件的光接收机中，在前述光信号检测电路中设置附带时间常数的滞后电路(图13)。
这里，光检测电路由PD41、R41、QP41、QP42、QP45、MN41、MN42、R43、SCHMITT41、附带时间常数的滞后电路41构成。微分电路可以通过C41、R41、QP41的组合构成微分电路(具有高通滤波器特性)。通过该微分电路，光电流被微分，仅高频分量被输入AMP41。开关元件由MN43构成的开关电路构成。
而且，本实施方式的光接收机在上述结构中，也可以将二极管方式连接的PNP晶体管(QP41)的集电极经由电阻器(R41)连接到光电二极管(PD41)的阴极，将电源连接到二极管方式连接的PNP晶体管(QP41)的发射极，进而将电容器(C45)的一端连接到二极管方式连接的PNP晶体管(QP41)的基极和集电极，将其另一端接地。
而且，也可以将虚拟光电二极管(PD42)经由电阻器(R42)连接到二极管方式连接的PNP晶体管(QP41)的基极和集电极。
而且，本实施方式的光接收机在上述结构中，也可以将STATUS输出作为输出控制电路的控制信号。
而且，本实施方式的光接收机也可以是利用了上述任意一种结构的光接收机的光纤通信线路用光接收机。
进而，本实施方式的光接收机的控制信号的输出电路在上述第二变化之后，在上述信号C还从CA变化为CB以后，以与上述信号C为CA时相同的电平变化速度使上述判定用信号电平变化，从而将上述判定用信号设为通过了上述边界值TH的电平。
按照上述的结构，在上述信号C从CA变化为CB以后，以与上述信号C为CA时相同的电平变化速度对上述判定用信号进行电平变化，达到通过了上述边界值TH的电平。因此，即使不追加任何结构，也可以抑制控制信号的波动。因此，除了上述的结构产生的效果，还可以简化结构。
而且，本实施方式的光接收机的上述控制信号输出电路也可以在上述第二变化以后，以上述信号C从CA变化为CB的定时，将上述判定用信号设为通过了上述边界值TH的电平。
按照上述的结构，上述第二变化以后，以上述信号C从CA变化为CB的定时，上述判定用信号通过上述边界值TH。其结果，上述控制信号输出电路作为上述控制信号，在上述信号C为CB期间，不是“上述第二变化后，在上述信号C从CA变化为CB以后，假设以与上述信号C为CA时一样的电平变化速度使电平变化的情况下的上述边界值TH和当前的判定用信号的大小关系”的关系，而是输出截止信号。
因此，只要成为信号C从CA变化为CB的定时，即认为信号接收已结束的定时，可以迅速将信号处理/输出截止。因此，除了上述的结构产生的效果，还可以马上有效地将信号处理/输出设为截止。
而且，本实施方式的光接收机的上述控制信号输出电路，也可以生成使上述信号C从CA变化到CB的变化延迟的第二判定用信号，同时设定通过该第二判定用信号的边界值Cth，上述第二变化之后，在上述C从CA变化为CB以后，在上述第二判定用信号通过上述边界值Cth以前的期间，以与上述信号C为CA时相同的电平变化速度使上述判定用信号进行电平变化，在上述第二判定用信号通过上述边界值Cth的定时，将上述判定用信号设为通过了上述边界值TH的电平。
按照上述的结构，上述第二变化之后，在上述C从CA变化为CB以后，在上述第二判定用信号通过上述边界值Cth以前的期间，上述判定用信号以与上述信号C为CA时一样的电平变化速度进行电平变化，在上述第二判定用信号通过上述边界值Cth的定时，成为通过了上述边界值TH的电平。
因此，可以在比判定用信号自然地通过边界值更早的时间输出截止的控制信号，同时，即使信号C波动，也可以不受其影响地稳定地输出截止的控制信号。因此，除了上述的结构产生的效果，还可以使迅速性和稳定性两者更平衡地提高。
而且，也可以在本实施方式的光接收机的光接收元件中连接电阻器和电容器，上述光接收元件经由上述电容器连接到上述信号处理电路，在上述电容器和信号处理电路之间连接通过上述起动控制电路切换的接地用开关元件，以便在待机模式时接地。
按照上述结构，在上述光接收元件中连接电阻器和电容器，上述光接收元件经由上述电容器与上述信号处理电路连接。因此，除了上述的结构产生的效果，还在上述电阻器和电容器中可以产生低频/高频电流分离滤波器的作用。
而且，在上述电容器和信号处理电路之间，连接通过上述起动控制电路切换的接地用开关元件，以便在待机模式时接地。因此，除了上述结构产生的效果，还可以有效地防止在待机模式时不需要的信号进入信号处理电路的效果。
而且，也可以在本实施方式的光接收机的上述起动控制电路的、将上述信号C分为CA和CB部分的输入和输出之间，具有附带时间常数的滞后电路。
按照上述结构，上述起动控制电路的、将上述信号C分为CA和CB部分的输入和输出之间，设置附带时间常数的滞后电路。因此，信号C在CA和CB之间变化时，可以设置一定的停歇时间，在该时间中即使信号C波动，也不对其它部件产生影响。因此，除了上述结构产生的效果，还可以有效地防止信号C在CA和CB之间变化时的误动作。
而且，本发明的光接收机也可以是具有与上述光接收元件相同面积的虚拟光接收元件，该虚拟光接收元件以其阴极电极遮光其受光部，并与上述不是虚拟光接收元件的光接收元件并联连接。
按照上述结构，作为上述光接收元件相同面积的虚拟光接收元件，该虚拟光接收元件以其阴极电极遮光其受光部，并与上述不是虚拟光接收元件的光接收元件并联连接。因此，除了上述结构产生的效果以外，在光信号以外的电磁噪声和电源线噪声进入到接收机时，对虚拟的光接收元件和光接收元件两者加载同相噪声，可以通过差动放大器去除同相噪声，可以抑制噪声从而进行良好的接收。
在发明的详细的说明中完成的具体的实施方式或者实施例不过是使本发明的技术内容明白，不能仅限定于这样的具体例子而进行狭义地解释，在本发明的精神和权利要求记载的范围内，可以进行各种变更来实施。
权利要求
1.一种光接收机，具有输出处理由光接收元件接受的数据的信号处理电路，其特征在于，所述光接收机包括起动控制电路，根据由所述光接收元件产生的电流信号的低频电流分量的电压电平判定是否正在接收数据，作为信号C，如果正在接收数据，则输出用于表示该情况的信号CA，从而起动所述信号处理电路，另一方面，如果不在接收中，则输出用于表示该情况的信号CB；动作判定电路，根据所述信号处理电路的输出信号电平判定是否正在接收数据，作为信号G，如果正在接收数据，则输出用于表示该情况的信号GA，如果不在接收中，则输出用于表示该情况的信号GB；控制信号输出电路，在将增加方向和减少方向中的一个方向称为方向D1，将另一个称为方向D2时，作为判定用信号，如果在所述信号C为CA期间产生所述信号G初次从GB变化为GA的第一变化，则电平向方向D1变化，在所述记号C为CA期间，至少是成为通过了规定的边界值TH的电平的电平变化速度，并且，如果在所述第一变化以后，产生所述信号G从GA变化为GB的第二变化，则至少在所述信号C为CA期间，如果信号G为GA，则电平向方向D1变化，如果信号G为GB，则电平向方向D2变化，但是在所述信号C为CA期间，以不通过所述边界值TH的电平变化速度进行电平变化，在所述第二变化以后，在所述信号C从CA变化为CB以后，生成成为通过了所述边界值TH的电平的判定用信号，将所述判定用信号和所述边界值TH进行比较，至少在所述信号C为CA期间，如果从所述边界值TH朝向当前的判定用信号的方向为方向D1，则将导通的信号作为控制信号输出，如果为方向D2，则将截止的信号作为控制信号输出；以及输出控制电路，根据来自所述控制信号输出电路的所述控制信号，切换所述信号处理电路的输出信号的输出的导通/截止。
2.如权利要求1所述的光接收机，其特征在于，所述控制信号输出电路，在所述第二变化后，在所述信号C从CA变化为CB以后，也以与所述信号C为CA时相同的电平变化速度使所述判定用信号发生电平变化，从而使所述判定用信号成为通过了所述边界值TH的电平。
3.如权利要求1所述的光接收机，其特征在于，所述控制信号输出电路在所述第二变化以后，以所述信号C从CA变化为CB的定时，使所述判定用信号成为通过了所述边界值TH的电平。
4.如权利要求1所述的光接收机，其特征在于，所述控制信号输出电路生成使所述信号C从CA到CB的变化延迟的第二判定用信号，同时设定所述第二判定用信号通过的边界值Cth，在所述第二变化以后，在所述信号C从CA变化为CB以后，在所述第二判定用信号通过所述边界值Cth之前的期间，以与所述信号C为CA时相同的电平变化速度使所述判定用信号进行电平变化，以所述第二判定用信号通过所述边界值Cth的定时，使所述判定用信号成为通过了所述边界值TH的电平。
5.如权利要求1所述的光接收机，其特征在于，在所述光接收元件上连接电阻器和电容器，所述光接收元件经由所述电容器连接到所述信号处理电路，在所述电容器和信号处理电路之间，连接由所述起动控制电路切换的接地用开关元件，以便在待机模式时接地。
6.如权利要求5所述的光接收机，其特征在于，在所述起动控制电路的、将所述信号C区分为CA和CB的部分的输入和输出之间，具有附带时间常数的滞后电路。
7.如权利要求1所述的光接收机，其特征在于，具有与所述光接收元件相同面积的虚拟的光接收元件与不是所述虚拟的光接收元件的光接收元件并联连接，所述虚拟的光接收元件的其光接收部用其阴极电极遮光。
全文摘要
本发明的光接收机使对信号C和信号G取“与”的信号H由延迟电路延迟，并通过其输出信号控制用于切换信号处理电路的输出导通/截止的输出控制电路，所述信号C是将光接收元件产生的电流信号的低频电流分量变换为电压的信号，所述信号G是从检测信号处理电路的输出的占空比的占空比检测电路输出的信号。
文档编号H03F3/08GK1797996SQ20051013611
公开日2006年7月5日 申请日期2005年12月21日 优先权日2004年12月28日
发明者清水隆行 申请人:夏普株式会社