光信號接收電路及光信號接收半導體器件的製作方法
2023-05-24 17:48:16 2
專利名稱：光信號接收電路及光信號接收半導體器件的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於數位訊號傳輸光電耦合器和光電數字數據鏈路等使用的光信號接收電路和光信號接收半導體器件。
背景技術：
圖7是表示現有的數字式光信號接收電路5的電路構成的方框圖，圖8A和圖8B是表示圖7的光信號接收電路5各處電壓波形的圖。
如圖7所示，現有的光信號接收電路5的構成具備光電二極體10和12、變壓器阻抗放大器14和16、差動放大器20、比較器22、輸出電路24、以及遮光部30。
光信號輸入光電二極體10，光電二極體10對應該光信號生成電流信號。該電流信號由變壓器阻抗放大器14轉換成電壓信號。圖8A的S1是該電壓信號的一個例子。然後，該電壓信號S1輸入差動放大器20。
另一方面，由於在偽光電二極體12上設有遮光部30，所以光信號不輸入該光電二極體12，僅生成基於噪聲等的電流信號。可以假定該基於噪聲等的電流信號與光電二極體10一樣產生。基於由光電二極體12生成的噪聲等的電流信號，被偽變壓器阻抗放大器16轉換成電壓信號。該電壓信號由電壓源V1僅升高電壓V1後輸入差動放大器20。圖8A的S2是該電壓信號的一個例子。另外，僅設置電壓V1的偏移量是因為在沒有變壓器阻抗放大器14的輸出、即電壓信號S1的情況下，以使電壓信號S2變成高的電壓的方式，使比較器22的工作穩定。
差動放大器20對這些電壓信號S1、S2的差值進行放大後輸出平衡信號S3，而且輸出使該平衡信號S3翻轉的平衡信號S4。該平衡信號S3、S4的一個例子示於圖8B。該平衡信號S3、S4輸入比較器22。通過比較器22對平衡信號S3、S4進行整波，輸出至輸出電路24。輸出電路24基於該平衡信號S3、S4輸出數位訊號。
但是，在上述光信號接收電路5中，當差動放大器20的工作區進入飽和區時，向平衡信號S3、S4輸出飽和電壓，存在不能得到正確的數位訊號的問題。也就是說，若以平衡信號S3為例，則如圖9所示，差動放大器20工作在非飽和區時，如實線所示，平衡信號S3可以描繪出與光電流相對應的正確波形。但是，差動放大器20工作在飽和區時，如虛線所示，平衡信號S3因差動放大器20的飽和電壓而飽和，不能描繪出與光電流相對應的正確波形。使用這樣的平衡信號S3、S4生成數位訊號時，存在數位訊號的脈衝寬度擴大的問題。
另外，在將光信號轉換成電流信號的光電二極體10和變壓器阻抗放大器14上，光信號由於光電二極體內的擴散電流而開始消失時，有時會發生如圖8A所示的拖尾40。在電壓信號S1上發生該拖尾40時，差動放大器20放大該拖尾40，結果產生使所輸出的數位訊號的脈衝寬度增大，或與下一脈衝結合的問題。也就是說，如圖8所示，在電信號S1上發生拖尾(裾引き)40時，平衡信號S3和平衡信號S4的交叉點偏移，所輸出的數位訊號的脈衝寬度產生偏差42。
發明內容
本發明的光信號接收電路，其特徵在於，具備第1變壓器阻抗放大器，將由輸入了光信號的第1光電二極體所生成的第1電流信號轉換成第1電壓信號；基準電壓生成電路，生成與上述第1電壓信號獨立的作為基準的電壓的信號、即第2電壓信號；電平移動電路，使上述第1電壓信號和上述第2電壓信號的至少一方的電壓，向基於上述第1光電二極體的光信號的光的檢測結果而生成的上述第1電壓信號的振幅的中心電壓與上述第2電壓信號的電壓接近的方向移動後輸出；及差動放大器，輸入由上述電平移動電路輸出的上述第1電壓信號和上述第2電壓信號，放大該第1電壓信號與第2電壓信號之差。
所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路在通過上述第1光電二極體檢測到光信號的光時，將上述第1電壓信號的電壓朝與上述第1電壓信號變化的方向即振動方向相反的方向移動後輸出。
所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路具備第1電阻，設置在上述第1變壓器阻抗放大器的輸出和上述差動放大器的輸入之間；及運算電路，從上述第1電阻和上述差動放大器的輸入之間的節點引出預定量的電流，或向上述第1電阻和上述差動放大器的輸入之間的節點送入預定量的電流。
所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路還具備第2電阻，所述第2電阻設置在上述基準電壓生成電路的輸出和上述差動放大器的輸入之間，具有與上述第1電阻相同的電阻值。
所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路還具備峰值保持電路，所述峰值保持電路將上述第1變壓器阻抗放大器的輸出即上述第1電壓信號的峰值作為峰值電壓保持預定時間；在上述運算電路，輸入上述峰值保持電路的輸出即上述峰值電壓和上述基準電壓生成電路的輸出即上述第2電壓信號，將與上述峰值電壓和上述第2電壓信號的電壓之差相對應的電流，從上述第1電阻和上述差動放大器的輸入之間的節點引出，或送入上述第1電阻和上述差動放大器的輸入之間的節點。
所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路在通過上述第1光電二極體檢測到光信號的光時，將上述第2電壓信號的電壓朝上述第1電壓信號變化的方向即振動方向移動後輸出。
所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路具備第3電阻，設置在上述基準電壓生成電路的輸出和上述差動放大器的輸入之間；及運算電路，從上述第3電阻和上述差動放大器的輸入之間的節點引出預定量的電流，或向上述第3電阻和上述差動放大器的輸入之間的節點送入預定量的電流。
所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路還具備第4電阻，所述第4電阻設置在上述第1變壓器阻抗放大器的輸出和上述差動放大器的輸入之間，具有與上述第3電阻相同的電阻值。
所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路還具備峰值保持電路，所述峰值保持電路將上述第1變壓器阻抗放大器的輸出即上述第1電壓信號的峰值作為峰值電壓保持預定時間；在上述運算電路，輸入上述峰值保持電路的輸出即上述峰值電壓和上述基準電壓生成電路的輸出即上述第2電壓信號，將與上述峰值電壓和上述第2電壓信號的電壓之差相對應的電流，從上述第3電阻和上述差動放大器的輸入之間的節點引出，或送入上述第3電阻和上述差動放大器的輸入之間的節點。
所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路對上述第1電壓信號和上述第2電壓信號的至少一方的電壓進行移動，以便上述第2電壓信號位於上述第1電壓信號的振幅的中部。
所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路的輸出不經由其它電路直接輸入上述差動放大器。
所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路的輸出經由其它電路間接輸入上述差動放大器。
所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述基準電壓生成電路具備第2變壓器阻抗放大器，所述第2變壓器阻抗放大器將由未輸入光信號的第2光電二極體生成的第2電流信號轉換成第2電壓信號本發明的光信號接收電路，其特徵在於，具備第1變壓器阻抗放大器，將由輸入了光信號的第1光電二極體生成的第1電流信號轉換成第1電壓信號；第2變壓器阻抗放大器，將由未輸入光信號的第2光電二極體生成的第2電流信號轉換成第2電壓信號；電平移動電路，使上述第1電壓信號和上述第2電壓信號的至少一方的電壓，向基於上述第1光電二極體的光信號的光的檢測結果生成的上述第1電壓信號的振幅的中心電壓與上述第2電壓信號的電壓接近的方向移動後輸出；及差動放大器，輸入由上述電平移動電路輸出的上述第1電壓信號和上述第2電壓信號，放大該第1電壓信號與第2電壓信號之差。
所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路在通過上述第1光電二極體檢測到光信號的光時，將上述第1電壓信號的電壓朝與上述第1電壓信號變化的方向即振動方向相反的方向移動後輸出。
所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路具備第1電阻，設置在上述第1變壓器阻抗放大器的輸出和上述差動放大器的輸入之間；及運算電路，從上述第1電阻和上述差動放大器的輸入之間的節點引出預定量的電流，或向上述第1電阻和上述差動放大器的輸入之間的節點送入預定量的電流。
所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路還具備第2電阻，所述第2電阻設置在上述第2變壓器阻抗放大器的輸出和上述差動放大器的輸入之間，具有與上述第1電阻相同的電阻值。
所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路還具備峰值保持電路，所述峰值保持電路將上述第1變壓器阻抗放大器的輸出即上述第1電壓信號的峰值作為峰值電壓保持預定時間；在上述運算電路，輸入上述峰值保持電路的輸出即上述峰值電壓和上述第2變壓器阻抗放大器的輸出即上述第2電壓信號，將與上述峰值電壓和上述第2電壓信號的電壓之差相對應的電流，從上述第1電阻和上述差動放大器的輸入之間的節點引出，或送入上述第1電阻和上述差動放大器的輸入之間的節點。
所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路在通過上述第1光電二極體檢測到光信號的光時，將上述第2電壓信號的電壓朝上述第1電壓信號變化的方向即振動方向移動後輸出。
所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路具備第3電阻，設置在上述第2變壓器阻抗放大器的輸出和上述差動放大器的輸入之間；及運算電路，從上述第3電阻和上述差動放大器的輸入之間的節點引出預定量的電流，或向上述第3電阻和上述差動放大器的輸入之間的節點送入預定量的電流。
所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路還具備第4電阻，所述第4電阻設置在上述第1變壓器阻抗放大器的輸出和上述差動放大器的輸入之間，具有與上述第3電阻相同的電阻值。
所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路還具備峰值保持電路，所述峰值保持電路將上述第1變壓器阻抗放大器的輸出即上述第1電壓信號的峰值作為峰值電壓保持預定時間；在上述運算電路，輸入上述峰值保持電路的輸出即上述峰值電壓和上述第2變壓器阻抗放大器的輸出即上述第2電壓信號，將與上述峰值電壓和上述第2電壓信號的電壓之差相對應的電流，從上述第3電阻和上述差動放大器的輸入之間的節點引出，或送入上述第3電阻和上述差動放大器的輸入之間的節點。
所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路對上述第1電壓信號和上述第2電壓信號的至少一方的電壓進行移動，以便上述第2電壓信號位於上述第1電壓信號的振幅的中部。
所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路的輸出不經由其它電路直接輸入上述差動放大器。
所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路的輸出經由其它電路間接輸入上述差動放大器。
本發明的光信號接收半導體器件，其特徵在於，具備光信號接收電路，該光信號接收電路具備在一個半導體晶片上形成的第1光電二極體和第2光電二極體，上述第1光電二極體形成在上述半導體晶片上，輸入光信號以生成第1電流信號，上述第2光電二極體形成在上述半導體晶片上，不輸入光信號地生成第2電流信號；在上述半導體晶片上形成的上述光信號接收電路具備第1變壓器阻抗放大器，將上述第1電流信號轉換成第1電壓信號；第2變壓器阻抗放大器，將上述第2電流信號轉換成第2電壓信號；電平移動電路，使上述第1電壓信號和上述第2電壓信號的至少一方的電壓，向基於上述第1光電二極體的光信號的光的檢測結果生成的上述第1電壓信號的振幅的中心電壓與上述第2電壓信號的電壓接近的接近方向移動後輸出；及差動放大器，輸入由上述電平移動電路輸出的上述第1電壓信號和上述第2電壓信號，放大該第1電壓信號與第2電壓信號之差。
圖1是對實施方式1涉及的光信號接收電路的電路構成進行說明的方框圖。
圖2A、圖2B和圖2C是表示圖1的光信號接收電路各處的電壓波形的圖。
圖3是表示實施方式1涉及的光信號接收電路的運算電路的構成的電路圖。
圖4是表示圖3的運算電路的變化例的圖。
圖5是表示實施方式2涉及的光信號接收電路的運算電路的構成的電路圖。
圖6是表示圖5的運算電路的變化例的圖。
圖7是對現有的光信號接收電路的電路構成進行說明的方框圖。
圖8A、圖8B是表示圖7的光信號接收電路各處的電壓波形的圖。
圖9是表示作為差動放大器輸出的電壓信號飽和時的電壓波形和不飽和時的電壓波形的圖。
圖10是改變圖1的光信號接收電路後，光電二極體檢測到光信號的光時，對作為變壓器阻抗放大器輸出的電壓信號下降的光信號接收電路的電路構成進行說明的方框圖。
圖11是說明電平移動電路對作為基準電壓的電壓信號的電壓進行控制時的光信號接收電路的電路構成的方框圖。
圖12A、圖12B和圖12C是表示圖11的光信號接收電路各處的電壓波形的圖。
圖13是改變圖11的光信號接收電路後，光電二極體檢測到光信號的光時，對作為變壓器阻抗放大器輸出的電壓信號下降的光信號接收電路的電路構成進行說明的方框圖。
圖14是對光信號接收電路的電路構成的一例進行說明的方框圖，該光信號接收電路通過其他電路的一個例子、即通過緩衝器將電平移動電路的輸出輸入至差動放大器。
圖15是說明電平移動電路對由光信號產生的電壓信號(檢測出光時電壓上升)的電壓、以及作為基準電壓的電壓信號的電壓這兩個電壓進行控制時的光信號接收電路的電路構成的方框圖。
圖16是說明電平移動電路由光信號對放大的電壓信號(檢測出光時電壓下降)的電壓、以及作為基準電壓的電壓信號的電壓這兩個電壓進行控制時的光信號接收電路的電路構成的方框圖。
具體實施例方式
(實施方式1)實施方式1涉及的光信號接收電路在差動放大器的前段設置電平移動電路(level shift circuit)，該電平移動電路使基於光信號的電壓信號的電壓向下移動，由此抑制在輸出信號上產生的拖尾的影響。以下更詳細地進行說明。
圖1是對本實施方式涉及的光信號接收電路50的電路構成進行說明的方框圖，圖2A、圖2B和圖2C是表示該光信號接收電路50各處的電壓波形的圖。
如圖1所示，本實施方式涉及的光信號接收電路50構成為，在上述光信號接收電路5的差動放大器20的前段，增加電平移動電路60。另外，與上述圖7的光信號接收電路5一樣的部分使用相同的符號。而且，在本實施例中，圖1所示的各元件和各電路形成在一個半導體晶片上，構成光信號接收半導體器件的一部分。
本實施例涉及的電平移動電路60具備電阻62和64、峰值保持電路70、緩衝器電路72和74、以及運算電路76。變壓器阻抗放大器14的輸出與電阻62的一端和峰值保持電路70連接，電阻62的另一端與差動放大器20的輸入連接。
峰值保持電路70是將變壓器阻抗放大器14的輸出、即電壓信號S1的峰值保持預定時間的電路。也就是說，如圖2A所示，電壓信號S1輸入峰值保持電路70，輸出僅將該峰值維持了預定時間的電壓信號S10。該電壓信號S10輸入緩衝器電路72。從該緩衝器電路72輸出的電壓信號S10輸入運算電路76。
另一方面，偽變壓器阻抗放大器16的輸出與電壓源V1連接，而且與緩衝器電路74的輸入連接。因此，由變壓器阻抗放大器16輸入的電壓信號S11經由緩衝器電路74輸入運算電路76。
在電壓源V1和差動放大器20的輸入之間插入電阻64。在本實施例中，該電阻64的電阻值與電阻62的電阻值相同。也就是說，設置電阻64以使差動放大器20的輸入側的電阻值與電阻62側一致。因此，在本實施例中，電阻64不是必需設置的元件。另外，電阻62和差動放大器20的輸入之間的節點N1與運算電路76連接。
在本實施例中，該運算電路76是將節點N1的電壓向下方僅移動電壓信號S1的峰值電壓的1/2的電路。也就是說，在生成如圖2A所是的電壓信號S1的情況下，節點N1的電壓信號S12如圖2B所示，形成向下方僅移動峰值電壓的1/2的電壓波形。
因此，在本實施方式中，將這樣向下方移動電壓的電壓信號S12輸入差動放大器。另一方面，來自變壓器阻抗放大器16的電壓信號S11僅偏移電壓V1，經由電阻64輸入差動放大器20。為此，即使在電壓信號S12上發生拖尾40，也可以如圖2B所示，拖尾40的影響不波及平衡信號S3、S4。
圖3是表示本實施例涉及的運算電路76的電路構成的一例的圖。如該圖3所示，本實施例涉及的運算電路76具備電阻R301～R304、NPN型雙極電晶體Q301、Q302、Q306～Q309、PNP型雙極電晶體Q303～Q305。
具體而言，從緩衝器電路72來的電壓信號S10輸入至輸入端子IN1，從緩衝器電路74來的電壓信號S1輸入至輸入端子IN2。電壓信號S10由電阻R301轉換成電流I1，電壓信號S11由電阻R304轉換成電流I3。電流I1通過由電晶體Q301、Q302構成的第1電流反射鏡電路CM1反射，作為電流I2輸出。另外，電流I3通過由電晶體Q308、Q309構成的第2電流反射鏡電路CM2反射，作為電流I4輸出。
電流I2通過由電晶體Q303、Q304、Q305構成的第3電流反射鏡電路CM3反射，變成電流I5。該電流I5輸入由電晶體Q306、Q307構成的第4電流反射鏡電路CM4，而且第2電流反射鏡電路CM2的輸出電流14也連接至同一節點，所以，第4電流反射鏡電路CM4的輸出電流16如下式所示。
I6＝I5-I4＝I1-I3(1)其中，上述電流反射鏡電路CM1～CM4的發射比都是1∶1。另外，輸入端子IN1的電壓是電壓信號S1的峰值的電壓，另外輸入端子IN2的電壓是作為基準的電壓信號S11的電壓，所以，分別相當於電流I1和I3之差的電流I6成為與電壓信號S1的振幅相對應的電流。
因此，例如將圖1的電阻62設計成電阻R301一半的值，而且將電阻R301和電阻R304的值設計成相同，將輸出端子IN3連接至節點N1，從節點N1引出電流I6，從而使節點N1的電壓如圖2B所示，僅下降電壓信號S1的脈衝峰值(振幅)的一半。為此，作為基準電壓的電壓信號S2基本位於電壓信號S12的信號脈衝振幅的中央。這樣一來，可以向所輸入的光信號輸出忠實的平衡信號S3、S4。這種情況下，在電壓信號S1、S12上即使有由光電二極體12內的擴散電流等引起的拖尾40，由於該拖尾40位於比作為基準電壓的電壓信號S2低的電壓側，所以可以防止其影響表現在平衡信號S3、S4上。其結果，可以在作為該光信號接收電路50的輸出信號的數位訊號上不發生脈衝寬度失真。
另外，在圖3的運算電路76中，將圖1的電阻62設計成電阻R301一半的值，使節點N1的電壓下降為電壓信號S1的振幅的一半，但也可以如圖4所示，通過使電阻62與電阻R301為相同的值，使電晶體Q306的發射極大小為電晶體Q307的發射極大小的2倍，從而使電流I6的值為電流I1-I3的一半。也就是說，也可以在電阻62＝電阻R301的基礎上，使第4電流反射鏡電路CM4的反射比為2∶1。
如以上所述，根據本發明涉及的光信號接收電路50，在用光電二極體10檢測到光信號時，使電壓信號S1向與作為變化方向的振動方向相反的方向僅移動其振幅的一半，生成電壓信號S12，所以，作為基準信號的電壓信號S2位於電壓信號S12的振幅中央部分，因此，即使位於下一級的差動放大器20飽和工作，也可以如圖2C所示，使平衡信號S3、S4在振幅中央交叉，可以防止其影響波及光信號接收電路50的輸出信號。另外，即使在電壓信號S1上發生拖尾40，由於該拖尾40是比作為基準電壓的電壓信號S2低的電壓，所以可以防止拖尾40影響差動放大器20。為此，在作為該光信號接收電路50輸出的數位訊號上，可以大幅降低脈衝寬度失真的產生。
另外，在變壓器阻抗放大器14的輸出與差動放大器20的輸入之間設置電阻62，而且在變壓器阻抗放大器16的輸出與差動放大器20的輸入之間設置電阻64，將該電阻64的電阻值設置成與電阻62一樣。為此，可以將差動放大器20的輸入偏流等引起的誤差抑制在最小限度。
另外，由於在變壓器阻抗放大器16的輸出與運算電路76之間設置緩衝器電路74，所以可以減輕變壓器阻抗放大器16的輸出，而將負載電流引起的誤差抑制在最小限度。再有，由於在峰值保持電路70與運算電路76之間設置緩衝器72，所以，可以減輕峰值保持電路70的負載，而延長峰值保持電路70的電壓保持時間，而且可以將負載電流引起的誤差抑制在最小限度。
另外，在本實施方式中，運算電路76將電壓信號一度轉換成電流來進行運算，所以，可以成為比保持電壓不變進行運算的方法簡單的結構。另外，由於使運算電路76的輸出為高阻抗，所以可以幾乎不影響差動放大器20本來的動作，可以抑制節點N1的電壓。
(實施方式2)實施方式2改變了上述實施方式1涉及的運算電路76的電路構成。在本實施方中，光信號接收電路50的整體構成也與上述圖1一樣。
圖5是表示實施方式2涉及的運算電路76的電路構成的圖。如該圖5所示，本實施方式涉及的運算電路76在圖3的運算電路中增加第5電流反射鏡電路CM5而構成。該第5電流反射鏡電路CM5由PNP型雙極電晶體Q401～Q403構成，其反射比為1∶1。
如該圖5所示的運算電路76也與圖3所示的運算電路76一樣工作。也就是說，電流I26如下式表示。
I26＝I25＝I22-I24＝I21-I23(2)也就是說，從輸入端子IN1輸入的電壓信號S10由電阻R301轉換成電流I21。該電流I21由第1電流反射鏡電路CM1反射，作為電流I22輸出。
另一方面，從輸入端子IN2輸入的電壓信號S11由電阻R304轉換成電流I23。該電流I23由第2電流反射鏡電路CM2反射，作為電流I24輸出。該電流I24由第5電流反射鏡電路CM5反射，送入第1電流反射鏡電路CM1的輸出側。
因此，通過第3電流反射鏡電路CM3對電流I22-電流I24進行反射，作為電流I25輸出。該電流I25由第4電流反射鏡電路CM4反射，成為電流I26。為此，電流I26變為電流I21-電流I23，成為與電壓信號S1的脈衝寬度相對應的電流。
因此，與上述實施方式1一樣，如果將電阻62的值設計成電阻R301的一半的值，則可以在節點N1得到圖2B所示的電壓信號S12。另外，如圖6所示，也可以使電阻62的電阻值與電阻R301的電阻值相同，使第4電流反射鏡電路CM4的反射比為2∶1，這與上述實施方式1相同。
另外，本發明不限於上述實施方式，可以進行各種變化。例如，運算電路76的電阻值和電流反射鏡電路的反射比並不限於上述組合。也就是說，節點N1的電壓也可以組合設定為電壓信號S1的振幅的一半。換而言之，可以使電壓信號S1的電壓移動，以便使電壓信號S2位於電壓信號S12的振幅的中央部分。
另外，雖然是電壓信號S2位於電壓信號S12的振幅中央的情況下，所輸出的數位訊號的脈衝寬度失真變得最小，但不嚴格地位於中央也不會產生問題。也就是說，在實際應用上，只要電壓信號S2位於電壓信號的振幅的中央部分就足夠了。
另外，即使替換上述運算電路76的NPN電晶體和PNP電晶體，也可以實現相同的工作。再有，上述運算電路76雖然使用雙極型電晶體構成，也可以使用MIS電晶體(金屬絕緣體半導體電晶體)構成。
另外，在上述實施方式中，分別設置變壓器阻抗放大器14、16，但可以使用差動放大器整體構成它們。另外，緩衝器電路72、74是一般的電路，例如可以通過應用了差動放大器的電壓跟隨電路實現。
再有，在上述實施方式中，在光電二極體10檢測到光信號的光的情況下，以電壓信號S1的電壓上升的光信號接收電路為例進行說明，但如圖10所示，光電二極體10檢測到光信號的光時，可以將本發明用於電壓信號S1的電壓下降的光信號接收電路。也就是說，在這種情況下，電平移動電路60可以是光電二極體10檢測到光信號的光時，朝與電壓信號S1變化的方向即振動方向相反的方向，移動電壓信號S1的電壓的電路。該圖10的光信號接收電路的情況，由於電平移動電路60使節點N1的電壓上升，而將電流送入節點N1。
另外，如圖11所示，也可以在用光電二極體10檢測到光信號的光的情況，使作為基準電壓的電壓信號S2朝電壓信號S1改變的方向即振動方向移動。也就是說，圖11的情況，當光電二極體10檢測到光信號的光時，如圖12A所示，電壓信號S1上升。因此，圖11的電平移動電路60將電流送入阻抗64和差動放大器20之間的節點N2，由此如圖12B所示，使電壓信號S2上升而生成電壓信號S20，該電壓信號S20位於電壓信號S1的振幅中央部分。這樣一來，也可以與上述實施方式1和實施方式2一樣，減小在輸出信號上產生的脈衝寬度失真。
再有，改變圖11所示的光信號接收電路，如圖13所示，在光電二極體10檢測到光信號的光的情況下，也適用於電壓信號S1的電壓下降的光信號接收電路。
另外，上述電阻62、64也不必直接與差動放大器20的輸入連接。例如，也可以如圖14所示，經由緩衝器(射極跟隨器等)80、82輸入差動放大器20。該圖14的例子的情況，電壓信號12經由緩衝器80輸入差動放大器20，電壓信號S2經由緩衝器82輸入差動放大器20。也就是說，從電平移動電路輸出的電壓信號也可以經由其它電路間接輸入差動放大器20。這一點，其它光信號接收電路(例如圖10、圖11和圖13)也一樣。
另外，通過上述光信號接收電路的電平移動電路60，使電壓信號S1或電壓信號S2的電壓移動，但也可以使電壓信號S1和電壓信號S2兩者的電壓移動。這種情況如圖15所示，電壓移動電路60從節點N1引出與電壓信號S10和電壓信號S11之差相對應的電流，將與電壓信號S10和電壓信號S11之差相對應的電流送入節點N2，電壓信號S2位於電壓信號S1的振幅的中心部分。另外，如圖16所示，電壓信號S1的振動方向與之相反的情況下，電平移動電路60將與電壓信號S10和電壓信號S11之差相對應的電流送入節點N1，將與電壓信號S10和電壓信號S11之差相對應的電流從節點N2引出，電壓信號S2位於電壓信號S1的振幅的中心部分。也就是說，本發明的電平移動電路60也可以使電壓信號S1和電壓信號S2的至少一個電壓，朝基於光電二極體10的光信號的光檢測結果而生成的電壓信號S1的振幅的中心電壓與作為基準電壓的電壓信號S2接近的方向移動。
另外，上述光電二極體12和變壓器阻抗放大器16是生成作為基準的電壓的信號、即電壓信號S11的基準電壓生成電路的一個例子，其構成並無特別限定，例如也可以設計電極來代替光電二極體，將該電極的信號輸入變壓器阻抗放大器16。
權利要求
1.一種光信號接收電路，其特徵在於，具備第1變壓器阻抗放大器，將由輸入了光信號的第1光電二極體所生成的第1電流信號轉換成第1電壓信號；基準電壓生成電路，生成與上述第1電壓信號獨立的作為基準的電壓的信號、即第2電壓信號；電平移動電路，使上述第1電壓信號和上述第2電壓信號的至少一方的電壓，向基於上述第1光電二極體的光信號的光的檢測結果而生成的上述第1電壓信號的振幅的中心電壓與上述第2電壓信號的電壓接近的方向移動後輸出；及差動放大器，輸入由上述電平移動電路輸出的上述第1電壓信號和上述第2電壓信號，放大該第1電壓信號與第2電壓信號之差。
2.如權利要求1所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路在通過上述第1光電二極體檢測到光信號的光時，將上述第1電壓信號的電壓朝與上述第1電壓信號變化的方向即振動方向相反的方向移動後輸出。
3.如權利要求2所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路具備第1電阻，設置在上述第1變壓器阻抗放大器的輸出和上述差動放大器的輸入之間；及運算電路，從上述第1電阻和上述差動放大器的輸入之間的節點引出預定量的電流，或向上述第1電阻和上述差動放大器的輸入之間的節點送入預定量的電流。
4.如權利要求3所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路還具備第2電阻，所述第2電阻設置在上述基準電壓生成電路的輸出和上述差動放大器的輸入之間，具有與上述第1電阻相同的電阻值。
5.如權利要求4所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路還具備峰值保持電路，所述峰值保持電路將上述第1變壓器阻抗放大器的輸出即上述第1電壓信號的峰值作為峰值電壓保持預定時間；在上述運算電路，輸入上述峰值保持電路的輸出即上述峰值電壓和上述基準電壓生成電路的輸出即上述第2電壓信號，將與上述峰值電壓和上述第2電壓信號的電壓之差相對應的電流，從上述第1電阻和上述差動放大器的輸入之間的節點引出，或送入上述第1電阻和上述差動放大器的輸入之間的節點。
6.如權利要求1所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路在通過上述第1光電二極體檢測到光信號的光時，將上述第2電壓信號的電壓朝上述第1電壓信號變化的方向即振動方向移動後輸出。
7.如權利要求6所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路具備第3電阻，設置在上述基準電壓生成電路的輸出和上述差動放大器的輸入之間；及運算電路，從上述第3電阻和上述差動放大器的輸入之間的節點引出預定量的電流，或向上述第3電阻和上述差動放大器的輸入之間的節點送入預定量的電流。
8.如權利要求7所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路還具備第4電阻，所述第4電阻設置在上述第1變壓器阻抗放大器的輸出和上述差動放大器的輸入之間，具有與上述第3電阻相同的電阻值。
9.如權利要求8所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路還具備峰值保持電路，所述峰值保持電路將上述第1變壓器阻抗放大器的輸出即上述第1電壓信號的峰值作為峰值電壓保持預定時間；在上述運算電路，輸入上述峰值保持電路的輸出即上述峰值電壓和上述基準電壓生成電路的輸出即上述第2電壓信號，將與上述峰值電壓和上述第2電壓信號的電壓之差相對應的電流，從上述第3電阻和上述差動放大器的輸入之間的節點引出，或送入上述第3電阻和上述差動放大器的輸入之間的節點。
10.如權利要求1所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路對上述第1電壓信號和上述第2電壓信號的至少一方的電壓進行移動，以便上述第2電壓信號位於上述第1電壓信號的振幅的中部。
11.如權利要求1所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路的輸出不經由其它電路直接輸入上述差動放大器。
12.如權利要求1所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路的輸出經由其它電路間接輸入上述差動放大器。
13.如權利要求1所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述基準電壓生成電路具備第2變壓器阻抗放大器，所述第2變壓器阻抗放大器將由未輸入光信號的第2光電二極體生成的第2電流信號轉換成第2電壓信號。
14.一種光信號接收電路，其特徵在於，具備第1變壓器阻抗放大器，將由輸入了光信號的第1光電二極體生成的第1電流信號轉換成第1電壓信號；第2變壓器阻抗放大器，將由未輸入光信號的第2光電二極體生成的第2電流信號轉換成第2電壓信號；電平移動電路，使上述第1電壓信號和上述第2電壓信號的至少一方的電壓，向基於上述第1光電二極體的光信號的光的檢測結果生成的上述第1電壓信號的振幅的中心電壓與上述第2電壓信號的電壓接近的方向移動後輸出；及差動放大器，輸入由上述電平移動電路輸出的上述第1電壓信號和上述第2電壓信號，放大該第1電壓信號與第2電壓信號之差。
15.如權利要求14所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路在通過上述第1光電二極體檢測到光信號的光時，將上述第1電壓信號的電壓朝與上述第1電壓信號變化的方向即振動方向相反的方向移動後輸出。
16.如權利要求15所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路具備第1電阻，設置在上述第1變壓器阻抗放大器的輸出和上述差動放大器的輸入之間；及運算電路，從上述第1電阻和上述差動放大器的輸入之間的節點引出預定量的電流，或向上述第1電阻和上述差動放大器的輸入之間的節點送入預定量的電流。
17.如權利要求16所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路還具備第2電阻，所述第2電阻設置在上述第2變壓器阻抗放大器的輸出和上述差動放大器的輸入之間，具有與上述第1電阻相同的電阻值。
18.如權利要求17所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路還具備峰值保持電路，所述峰值保持電路將上述第1變壓器阻抗放大器的輸出即上述第1電壓信號的峰值作為峰值電壓保持預定時間；在上述運算電路，輸入上述峰值保持電路的輸出即上述峰值電壓和上述第2變壓器阻抗放大器的輸出即上述第2電壓信號，將與上述峰值電壓和上述第2電壓信號的電壓之差相對應的電流，從上述第1電阻和上述差動放大器的輸入之間的節點引出，或送入上述第1電阻和上述差動放大器的輸入之間的節點。
19.如權利要求14所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路在通過上述第1光電二極體檢測到光信號的光時，將上述第2電壓信號的電壓朝上述第1電壓信號變化的方向即振動方向移動後輸出。
20.如權利要求19所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路具備第3電阻，設置在上述第2變壓器阻抗放大器的輸出和上述差動放大器的輸入之間；及運算電路，從上述第3電阻和上述差動放大器的輸入之間的節點引出預定量的電流，或向上述第3電阻和上述差動放大器的輸入之間的節點送入預定量的電流。
21.如權利要求20所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路還具備第4電阻，所述第4電阻設置在上述第1變壓器阻抗放大器的輸出和上述差動放大器的輸入之間，具有與上述第3電阻相同的電阻值。
22.如權利要求21所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路還具備峰值保持電路，所述峰值保持電路將上述第1變壓器阻抗放大器的輸出即上述第1電壓信號的峰值作為峰值電壓保持預定時間；在上述運算電路，輸入上述峰值保持電路的輸出即上述峰值電壓和上述第2變壓器阻抗放大器的輸出即上述第2電壓信號，將與上述峰值電壓和上述第2電壓信號的電壓之差相對應的電流，從上述第3電阻和上述差動放大器的輸入之間的節點引出，或送入上述第3電阻和上述差動放大器的輸入之間的節點。
23.如權利要求14所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路對上述第1電壓信號和上述第2電壓信號的至少一方的電壓進行移動，以便上述第2電壓信號位於上述第1電壓信號的振幅的中部。
24.如權利要求14所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路的輸出不經由其它電路直接輸入上述差動放大器。
25.如權利要求14所記載的光信號接收電路，其特徵在於，上述電平移動電路的輸出經由其它電路間接輸入上述差動放大器。
26.一種光信號接收半導體器件，其特徵在於，具備光信號接收電路，該光信號接收電路具備在一個半導體晶片上形成的第1光電二極體和第2光電二極體，上述第1光電二極體形成在上述半導體晶片上，輸入光信號以生成第1電流信號，上述第2光電二極體形成在上述半導體晶片上，不輸入光信號地生成第2電流信號；在上述半導體晶片上形成的上述光信號接收電路具備第1變壓器阻抗放大器，將上述第1電流信號轉換成第1電壓信號；第2變壓器阻抗放大器，將上述第2電流信號轉換成第2電壓信號；電平移動電路，使上述第1電壓信號和上述第2電壓信號的至少一方的電壓，向基於上述第1光電二極體的光信號的光的檢測結果生成的上述第1電壓信號的振幅的中心電壓與上述第2電壓信號的電壓接近的接近方向移動後輸出；及差動放大器，輸入由上述電平移動電路輸出的上述第1電壓信號和上述第2電壓信號，放大該第1電壓信號與第2電壓信號之差。
全文摘要
本發明提供一種光信號接收電路及光信號接收半導體器件，可以降低光信號接收電路的輸出信號上產生的脈衝寬度失真。在變壓器阻抗放大器(14、16)和差動放大器(20)之間設置電平移動電路(60)。在光電二極體(10)檢測到光信號的光時，電平移動電路(60)使電壓信號S1朝著與作為變壓器阻抗放大器(14)的輸出的電壓信號S1變化的方向即振動方向相反的方向移動。這樣一來，作為基準電壓的電壓信號S2位於電壓信號S12的振幅的中央部分，可以防止差動放大器飽和工作時的影響波及輸出信號。另外，即使在電壓信號S1上產生拖尾(40)，也可以防止差動放大器受其影響，可以降低作為輸出信號的數位訊號上產生的脈衝寬度失真。
文檔編號H04B10/60GK1503476SQ20031011793
公開日2004年6月9日 申請日期2003年11月26日 優先權日2002年11月27日
發明者鈴永浩 申請人:株式會社東芝