JP2011089966A - Optical pulse detector and electronic device - Google Patents

Optical pulse detector and electronic device Download PDF

Info

Publication number
JP2011089966A
JP2011089966A JP2009245694A JP2009245694A JP2011089966A JP 2011089966 A JP2011089966 A JP 2011089966A JP 2009245694 A JP2009245694 A JP 2009245694A JP 2009245694 A JP2009245694 A JP 2009245694A JP 2011089966 A JP2011089966 A JP 2011089966A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
trimming
signal
circuit
output
optical pulse
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009245694A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takuma Hiramatsu
卓磨 平松
Noboru Takeuchi
昇 竹内
Seiichi Yokogawa
成一 横川
Takeshi Nishino
毅 西野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2009245694A priority Critical patent/JP2011089966A/en
Publication of JP2011089966A publication Critical patent/JP2011089966A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical pulse detector in which a trimming process for minimum reception sensitivity is easily performed with high accuracy and reproducibility. <P>SOLUTION: A reception unit 100 has a first trimming circuit 112 and a second trimming circuit 125. The second trimming circuit 125 includes at least a test signal generating circuit 119 which generates a pulse signal, whose amplitude is determined based on a result of trimming by the first trimming circuit 112, to input it as the test signal 122 into an amplifier circuit 102. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、光パルスを検出する受信装置、特に携帯電話等のポータブル機器に搭載するための小型かつ低消費電力な物体検出装置の主要な構成要素である受信部(受信回路)に関する。   The present invention relates to a receiver (receiver circuit) that is a main component of a small-sized and low-power-consumption object detection device that is mounted on a portable device such as a mobile phone.

従来、自動ドアや衛生器具の自動洗浄装置あるいはアミューズメント機器などに向け、光パルスを投射し物体からの反射光を検出して物体の有無を検知する検出装置が周知である。具体的な構成の例として、特許文献1に開示されたものが挙げられる(図示せず)。   2. Description of the Related Art Conventionally, a detection device that detects the presence or absence of an object by projecting a light pulse and detecting reflected light from the object toward an automatic door, an automatic cleaning device for sanitary equipment, or an amusement device is well known. An example of a specific configuration is that disclosed in Patent Document 1 (not shown).

一方で、多機能化と小型化あるいは薄型化が進む携帯電話やメディアプレイヤ等のポータブル機器に、近接する物体の有無を検出するセンサ(以下、「近接センサ」と称する)を搭載したものが登場している。その用途として以下のような例がある。   On the other hand, portable devices such as mobile phones and media players that are becoming increasingly multifunctional, miniaturized, or thinner are equipped with sensors that detect the presence or absence of nearby objects (hereinafter referred to as “proximity sensors”). is doing. There are the following examples as the application.

1つ目の例は、電話機能及び表示画面を有するポータブル機器における表示画面用バックライトのON/OFF制御である。例えば、通話時に人肌の接近を検出すると液晶画面のバックライトをOFFし、非近接状態への変化を検出すると再びONする。これによりシステム全体の低消費電力化を図る。   The first example is ON / OFF control of a display screen backlight in a portable device having a telephone function and a display screen. For example, when an approach of human skin is detected during a call, the backlight of the liquid crystal screen is turned off, and when a change to a non-proximity state is detected, the backlight is turned on again. This will reduce the power consumption of the entire system.

2つ目の例は、電話機能及びタッチパネル機能を有するポータブル機器におけるタッチパネル機能のON/OFF制御である。例えば、通話する際あるいは機器をポケットに挿入した際にタッチパネル機能をOFFさせる。これによってシステムの誤動作を防止する。   The second example is ON / OFF control of a touch panel function in a portable device having a telephone function and a touch panel function. For example, the touch panel function is turned off when making a call or inserting a device into a pocket. This prevents system malfunction.

3つ目の例は、無線通信機能を有するポータブル機器におけるタッチレススイッチである。例えば、無線通信によるワイヤレスマウス、ワイヤレスキーボード、ゲーム機のコントローラ等に操作者が指や手を近づけると起動し遠ざけるとスリープする。これにより機器の低消費電力化を図る。   The third example is a touchless switch in a portable device having a wireless communication function. For example, when an operator brings a finger or hand close to a wireless mouse, a wireless keyboard, a game console controller, or the like by wireless communication, it starts and sleeps when the operator moves it away. This will reduce the power consumption of the equipment.

上記のようなポータブル機器のアプリケーションに向けた近接センサには、従来の光センサ技術に対して、より高い太陽光や蛍光灯などの外乱光への耐性とともに、所望の検知距離や応答時間等のセンシング特性を極めて小さい実装面積で実現し、近接センサ自身が極めて低消費電力かつ低コストであることが望まれる。これらの要求の中でも特に、近接センサの個体差による検知距離のばらつきを抑えたいという要求は極めて強い。   Proximity sensors for portable device applications such as those mentioned above have higher tolerances to ambient light such as sunlight and fluorescent lamps, as well as the desired sensing distance and response time compared to conventional photosensor technology. It is desired that the sensing characteristics are realized with an extremely small mounting area, and the proximity sensor itself has extremely low power consumption and low cost. Among these demands, in particular, there is a strong demand for suppressing variations in detection distance due to individual differences in proximity sensors.

上記近接センサのアプリケーションで対象となる検出物は、人体、特に肌や毛髪など、個人差や個体差による反射率のばらつきが著しい。その一方で、発光素子や受光素子あるいは受信部といった検出装置自身の各特性にも個体ばらつきが少なからず存在する。   The object to be detected in the application of the proximity sensor has a significant variation in reflectance due to individual differences and individual differences such as the human body, particularly skin and hair. On the other hand, there are not a few individual variations in each characteristic of the detection device itself such as a light emitting element, a light receiving element, or a receiving unit.

しかしながら、上記近接センサのような物体検出装置の存在価値は、その対象物を限定せず、特殊で高価な専用素子を用いずに、低コストで広汎な目的に使用できることにある。その結果必然的に、センサ自身の検知特性、特に検知距離の、絶対値というよりもむしろ大量生産時の均一性あるいは安定性に対する要求が極めて厳しいものになる。   However, the value of existence of an object detection device such as the proximity sensor is that it can be used for a wide range of purposes at a low cost without limiting the target object and without using a special and expensive dedicated element. As a result, the requirements for uniformity or stability in mass production rather than absolute values of the detection characteristics of the sensor itself, in particular the detection distance, are extremely strict.

この目的を達成するため、物体検出装置の製造工程において、例えば検出感度を個別に調整する手段が組み込まれ得ることは周知である。従来技術として、例えば、特許文献2のような、集積回路の製造工程におけるトリミング技術が知られている。具体的には、フォトダイオードとプリアンプ回路が集積回路化されたIC(Integrated Circuit:集積回路)チップの製造工程において、個々に測定されたフォトダイオードの感度を補正すべく、同一チップ内のプリアンプの利得(抵抗値)をトリミングするために、予め集積化されたヒューズ(電力を印加することで切断可能な配線材料)をカット(切断)する。他の従来技術としては、特許文献3のように、集積回路とは別にカットすべき抵抗を同じパッケージ基板上に実装した上で、所望の特性が得られるようトリミングする手法や、集積回路内に予めカットすべき抵抗またはヒューズさらには切断回路や制御回路まで集積化した上で、最終製品としてパッケージに実装した後で、所望の特性が得られるようトリミングする手法なども周知である。   In order to achieve this object, it is well known that means for individually adjusting detection sensitivity, for example, can be incorporated in the manufacturing process of the object detection apparatus. As a conventional technique, for example, a trimming technique in a manufacturing process of an integrated circuit as in Patent Document 2 is known. Specifically, in the manufacturing process of an IC (Integrated Circuit) chip in which a photodiode and a preamplifier circuit are integrated, in order to correct the sensitivity of the individually measured photodiode, In order to trim the gain (resistance value), a previously integrated fuse (wiring material that can be cut by applying power) is cut (cut). As another conventional technique, as disclosed in Patent Document 3, a resistor to be cut apart from the integrated circuit is mounted on the same package substrate, and then trimmed so as to obtain a desired characteristic. A technique of trimming so that desired characteristics can be obtained after a resistor or fuse to be cut in advance and a cutting circuit and a control circuit are integrated and mounted on a package as a final product is also well known.

なお、本願において「トリミング」とは、対象となる装置の何らかの特性を、所定の変動幅で変動させることを繰り返すことにより、所望の特性に調整する処理を意味している。特に、本願において「最小受信感度のトリミング」とは、対象となる装置の最小受信感度を、所定の変動幅で変動させることを繰り返すことにより、所望の感度に調整する処理を意味している。   In the present application, “trimming” means a process of adjusting a desired characteristic by repeatedly changing some characteristic of the target device within a predetermined fluctuation range. In particular, in the present application, “trimming of minimum reception sensitivity” means processing for adjusting the minimum reception sensitivity of a target apparatus to a desired sensitivity by repeatedly changing the minimum reception sensitivity within a predetermined fluctuation range.

実開平6 −018983号公報(1994年 3月11日公開)Japanese Utility Model Publication No. 6-018983 (published on March 11, 1994) 特開昭63−108808号公報(1988年 5月13日公開)JP 63-108808 (published May 13, 1988) 実開平5 −043624号公報(1993年 6月11日公開)Japanese Utility Model Publication No. 5-043624 (released on June 11, 1993)

光パルスがフォトダイオードに入射して発生する電流入力信号を増幅し、デジタル信号(パルス)へと2値化する受信部で一般的に見られる現象として、2値化されたパルスの遅延量の変化が、入力信号のレベルに大きく依存することが挙げられる。例えば、連続的なAGC(Automatic Gain Control:自動利得制御)機能を具備しない、簡素な構成の該受信部であっても、入力信号のレベルが光パルス検出装置の最小受信感度に近づくと通常、出力信号に、該入力信号に対する顕著な時間遅延を伴うこととなる。   As a phenomenon generally seen in a receiving unit that amplifies a current input signal generated when a light pulse enters a photodiode and binarizes it into a digital signal (pulse), the delay amount of the binarized pulse It can be mentioned that the change greatly depends on the level of the input signal. For example, even if the receiving unit has a simple configuration without a continuous AGC (Automatic Gain Control) function, when the level of the input signal approaches the minimum receiving sensitivity of the optical pulse detector, The output signal will have a significant time delay with respect to the input signal.

ここで、最小受信感度とは、光パルス検出装置が仕様を満たすことができる、最小の入力信号レベルのことである。また、光パルス検出装置内における任意の箇所での信号レベルとは、受信すべきパルス発光のオン及びオフの状態の違いに対応した、信号の差分、すなわち時間軸上での信号振幅、である。すなわち、本明細書における最小受信感度とは、入射した光パルスの振幅であって、それに応じてフォトダイオードが発生し、受信部に入力された電流信号がデジタルパルスとして再生された結果、近接センサであれば所望の距離で検知(反射物有り)と判定され、また光通信装置であれば所望のビットエラーレートが満たされる、最小の入力信号振幅のことである。   Here, the minimum reception sensitivity is the minimum input signal level that the optical pulse detector can satisfy the specification. Further, the signal level at an arbitrary position in the optical pulse detection device is a signal difference corresponding to a difference between on and off states of pulse emission to be received, that is, a signal amplitude on the time axis. . That is, the minimum receiving sensitivity in this specification is the amplitude of the incident optical pulse, and a photodiode is generated accordingly, and as a result of reproducing the current signal input to the receiving unit as a digital pulse, the proximity sensor If it is, it is determined that detection (with a reflecting object) is made at a desired distance, and if it is an optical communication device, it is a minimum input signal amplitude that satisfies a desired bit error rate.

加えて、上記近接センサのように、自身が投射する光パルスに対応する期間内に受信パルスが存在するか否かによって反射物の有無を判定するよう同期ゲートを掛ける受信部においては、波形歪(発光パルスに対する受信パルスの幅のずれ)は厳しく問われないものの、その最小受信感度が雑音レベルのみならず遅延量自体によっても決定されることとなる。この様子を図8に示した。最小入力レベル近傍の2通りの強度の光入力信号sa、すなわち最小レベルの場合(実線)と最小レベルより僅かに高いレベルの場合(1点破線)、に対する比較回路(コンパレータ)のアナログ出力ノードにおける電圧−時間波形sb及びsd、次段でデジタル2値化された電圧−時間波形sc及びse、さらに入力パルスに同期した受信信号の有無を判定するための同期受信ゲート信号sfが図示されている。sb及びsdでは無信号時出力レベル及びコンパレータ閾値の出力換算レベルも点線で示した。尚、sbとsdとの相違、及び同様にscとseとの相違は、受信系全体としての応答特性がそれぞれ適度な場合と遅い場合に対応しており、後者では応答が遅いぶんDCゲインが相対的に高い。図8から明らかなように、増幅された信号がゲート信号の範囲を超えて遅延すると、例え十分な信号振幅があったとしても反射光としては検出されなくなる。   In addition, as in the case of the proximity sensor described above, in a receiving unit that applies a synchronization gate so as to determine the presence or absence of a reflector depending on whether or not a received pulse exists within a period corresponding to the light pulse projected by itself, the waveform distortion Although the deviation of the width of the reception pulse with respect to the light emission pulse is not strictly limited, the minimum reception sensitivity is determined not only by the noise level but also by the delay amount itself. This situation is shown in FIG. At the analog output node of the comparison circuit (comparator) for the optical input signal sa of two strengths in the vicinity of the minimum input level, that is, in the case of the minimum level (solid line) and the level slightly higher than the minimum level (one-dotted line) The voltage-time waveforms sb and sd, the voltage-time waveforms sc and se digitized in the next stage, and the synchronous reception gate signal sf for determining the presence or absence of a reception signal synchronized with the input pulse are shown. . For sb and sd, the output level at no signal and the output conversion level of the comparator threshold are also indicated by dotted lines. Note that the difference between sb and sd and similarly the difference between sc and se correspond to the case where the response characteristics of the entire receiving system are moderate and slow, respectively. Relatively high. As apparent from FIG. 8, when the amplified signal is delayed beyond the range of the gate signal, even if there is a sufficient signal amplitude, it is not detected as reflected light.

以上の説明から分かるように、上記光パルス検出装置において最小受信感度をトリミングしようと試みる場合、単純なDCレベル測定に基づく判定(例えばDCゲインが許容範囲内か否か)では、光パルス検出装置として所望の動作特性の均一性を得ることは困難である。なぜならば、最小受信感度近傍での比較回路の閾値すれすれの信号振幅に対しては、通常高いインピーダンスを有する比較回路の出力ノードにおける時定数のばらつきが、上記ゲート期間終了時点で出力が反転するか否かに直接的に影響を及ぼすためである。従って、上記問題が顕在化する最小感度近傍の入力信号を用い、かつ特定のタイミングで比較器の出力が反転するか否かを検出した結果に基づいてトリミング成否を判定するのでなければ、実際に装置が使用される条件下で最小受信感度をトリミングしたことにはならない。このことは、一般的な通信用光パルス受信回路のように、同期ゲートを用いずレベルスライスのみを行う比較回路の動作時においても、2値化の過程が有限の時定数を有する限りは同様に成り立ち、光パルス検出装置の受信部ごとに最小感度がばらつく支配要素の1つとなっている。その一方、回路内雑音レベルは感度限界の絶対値を決定付ける主要因となるが、受信装置個々の感度ばらつき自体を直接左右している訳ではない。   As can be seen from the above description, when attempting to trim the minimum reception sensitivity in the optical pulse detection device, the determination based on simple DC level measurement (for example, whether or not the DC gain is within the allowable range), the optical pulse detection device. As a result, it is difficult to obtain the desired uniformity of operating characteristics. This is because, with respect to the signal amplitude of the threshold value of the comparison circuit near the minimum receiving sensitivity, whether the output is inverted at the end of the gate period due to variations in the time constant at the output node of the comparison circuit that normally has a high impedance. This is because it directly affects whether or not. Therefore, unless the trimming success / failure is determined based on the result of detecting whether or not the output of the comparator is inverted at a specific timing using an input signal in the vicinity of the minimum sensitivity at which the above problem becomes apparent, The minimum receiver sensitivity is not trimmed under the conditions in which the device is used. This is the same as long as the binarization process has a finite time constant even during the operation of a comparison circuit that performs only level slices without using a synchronization gate, such as a general optical pulse receiving circuit for communication. Therefore, this is one of the dominant factors in which the minimum sensitivity varies for each receiver of the optical pulse detector. On the other hand, the noise level in the circuit is a main factor that determines the absolute value of the sensitivity limit, but does not directly affect the sensitivity variation of each receiver.

上記の課題に対して、例えばウェハ製造工程での出荷前検査において、外部からチップへ入力する試験信号としてパルス信号を用いる試みもなされ得る。しかしながら、試験装置から入力する信号を最小受信感度のレベルに精度よく制御して入力すること、またそれが実際に成されたか否かを確認すること、あるいは外部から混入するノイズを上記信号レベルに対して十分抑圧することなどは、特に大量生産の工程においてはいずれも困難を伴う。さらには、最小受信感度レベルの入力に対して受信部の感度をトリミングしていく際には、確からしい条件の抽出に至るまでの過程で、回路内部雑音の影響によって比較器の出力が確率的な挙動を示す(測定の都度結果が変わる)ことになる。このため何らかの統計処理を施しその影響による曖昧さを排除することが必須となる。   In response to the above problems, for example, in a pre-shipment inspection in a wafer manufacturing process, an attempt can be made to use a pulse signal as a test signal input to the chip from the outside. However, the signal input from the test device should be accurately controlled and input to the level of the minimum reception sensitivity, whether or not it has been actually achieved, or externally mixed noise to the above signal level. It is difficult to suppress sufficiently, especially in the mass production process. Furthermore, when trimming the sensitivity of the receiver with respect to the input of the minimum reception sensitivity level, the output of the comparator is stochastic due to the influence of circuit internal noise in the process until the probable condition is extracted. Behaves differently (results change with each measurement). For this reason, it is essential to perform some statistical processing and eliminate ambiguity due to the influence.

以上のとおり、従来技術に係る光パルス検出装置では、最小受信感度のトリミングが、非常に難しいという問題が発生する。   As described above, the optical pulse detection device according to the related art has a problem that trimming of the minimum reception sensitivity is very difficult.

本発明は、上記の問題に鑑みて為された発明であり、その目的は、最小受信感度のトリミングを、高精度かつ高い再現性で実施することが簡単である、光パルス検出装置、及びこの光パルス検出装置を備えた電子機器を提供することにある。   The present invention is an invention made in view of the above problems, and an object of the present invention is to easily perform trimming of minimum reception sensitivity with high accuracy and high reproducibility, and to this optical pulse detection device. An object of the present invention is to provide an electronic device including an optical pulse detection device.

すなわち、本願発明では、上記の課題に対し、光パルス受信回路を少なくとも含む集積化回路のウェハ製造工程における最小受信感度のトリミングを、極めて高精度にかつ再現性よく実施するための手段を開示する。すなわち、最小受信感度のトリミングに用いるべき検査信号を被検査回路の内部で安定に生成して被検査回路自身に入力し、それに対する被検査回路自身の応答に基づいて、被検査回路自身が当該トリミングの実施条件を抽出するための手段を開示する。特に、高精度かつ再現性の高い最小受信感度のトリミングを省スペース及び低コストで実現することをその目的とする。抽出されたトリミング実施条件に基づいて、実際のトリミング(ヒューズ切断のための電力の印加)を被検査回路の内部で実施するか、あるいは被検査回路の外部から実施するかは任意に選択できる。また、本願によって開示される課題を解決するための手段のいくつか、特に確率的な挙動を示す比較器の出力を基に、如何にしてトリミング条件の抽出を完了するかという課題を解決する手段は、光パルス検出装置の製品としてのパッケージングまで完了した後に実施する光学系の補正を含めたトリミングにおいても適用可能であることは、以下の説明を通じて当業者に容易に理解できるであろう。   That is, the present invention discloses means for performing the trimming of the minimum receiving sensitivity in the wafer manufacturing process of the integrated circuit including at least the optical pulse receiving circuit with extremely high accuracy and high reproducibility with respect to the above problems. . That is, a test signal to be used for trimming of the minimum reception sensitivity is stably generated inside the circuit to be inspected and is input to the circuit to be inspected. Means for extracting the trimming conditions are disclosed. In particular, the object is to realize trimming of minimum reception sensitivity with high accuracy and high reproducibility in a space-saving manner and at a low cost. Based on the extracted trimming execution conditions, it can be arbitrarily selected whether actual trimming (application of power for cutting the fuse) is performed inside the circuit under test or from outside the circuit under test. In addition, some means for solving the problems disclosed by the present application, in particular, means for solving the problem of how to complete the extraction of the trimming condition based on the output of the comparator showing the stochastic behavior It can be easily understood by those skilled in the art through the following description that the present invention can be applied to trimming including correction of an optical system performed after completion of packaging as a product of an optical pulse detection device.

本発明の光パルス検出装置は、上記の問題を解決するために、受光素子と、上記受光素子の出力信号を増幅する増幅手段と、上記増幅手段の出力信号の振幅を閾値と比較して2値化出力する比較手段と、を少なくとも備えた光パルス検出装置であって、上記光パルス検出装置に対する第1ヒューズトリミングを実施するための、第1のトリミング手段と、上記光パルス検出装置に対する第2ヒューズトリミングを実施するための、第2のトリミング手段と、を備え、上記第2のトリミング手段は、上記第1のトリミング手段による第1ヒューズトリミングによって絶対値が制御された信号を基に、既知の振幅を有するパルス信号を生成し、検査信号として上記増幅手段に入力するための、検査信号生成手段を少なくとも含むことを特徴としている。   In order to solve the above problem, an optical pulse detection device of the present invention compares a light receiving element, an amplifying means for amplifying the output signal of the light receiving element, and an amplitude of the output signal of the amplifying means by comparing with a threshold value. Comparing means for quantifying and outputting, at least, an optical pulse detection device comprising: a first trimming means for performing first fuse trimming on the optical pulse detection device; and a first trimming device on the optical pulse detection device. A second trimming means for performing two-fuse trimming, wherein the second trimming means is based on a signal whose absolute value is controlled by the first fuse trimming by the first trimming means. It includes at least inspection signal generation means for generating a pulse signal having a known amplitude and inputting it as an inspection signal to the amplification means. That.

上記の構成によれば、第2のトリミング手段の構成要素である検査信号生成手段において、第1のトリミング手段による第1ヒューズトリミングを実施した結果を用いて、検査信号を生成することにより、既知の精度で特定レベルに制御された検査信号を上記増幅手段に入力することが可能になる。特に、上記比較手段を電流閾値に対して動作するよう構成し、第1のトリミング手段による第1ヒューズトリミングで高精度に制御した電流を、直接かつ上記電流閾値に用いるとともに、第2のトリミング手段による第2ヒューズトリミングに用いる検査信号を生成することが望ましい。この構成によれば、検査信号生成手段は、光パルス検出装置の検査信号として好都合な電流信号を既知の精度で生成することができる。また、OFF期間は単に0出力とすればよいので、信号振幅精度と妥当な時定数とを保ったまま、パルス波形に整形することが容易に行える。従って、最小受信感度のトリミングに使用する検査信号の振幅を、実使用条件と同等のレベルで精度よく確実に制御した上で、該検査信号を、光パルス検出装置において電流パルスとして使用することができる。また、検査信号が増幅手段に入力された後に、検査信号の振幅制御に使用していた制御信号は、他の目的、すなわち比較手段の閾値制御に切り替えて再利用することも可能になる。このようにして、光パルス検出装置における最小受信感度の高精度なトリミングを省スペースかつ低コストで実現することができる。   According to the above configuration, the inspection signal generation means, which is a component of the second trimming means, uses the result of performing the first fuse trimming by the first trimming means to generate the inspection signal, so that it is known. It is possible to input the inspection signal controlled to a specific level with high accuracy to the amplification means. In particular, the comparison means is configured to operate with respect to the current threshold, and the current controlled with high accuracy by the first fuse trimming by the first trimming means is used directly and as the current threshold, and the second trimming means. It is desirable to generate an inspection signal used for the second fuse trimming according to. According to this configuration, the inspection signal generation means can generate a current signal convenient as an inspection signal for the optical pulse detection device with known accuracy. Further, since it is only necessary to set the output to 0 during the OFF period, it can be easily shaped into a pulse waveform while maintaining the signal amplitude accuracy and an appropriate time constant. Therefore, it is possible to use the inspection signal as a current pulse in the optical pulse detection device after accurately and reliably controlling the amplitude of the inspection signal used for trimming the minimum reception sensitivity at a level equivalent to the actual use condition. it can. In addition, after the inspection signal is input to the amplification means, the control signal used for amplitude control of the inspection signal can be reused by switching to another purpose, that is, threshold control of the comparison means. In this way, high-accuracy trimming with minimum reception sensitivity in the optical pulse detection device can be realized with reduced space and cost.

また、本発明の光パルス検出装置の、上記第1のトリミング手段は上記比較手段の閾値の調整を行うものであり、上記第2のトリミング手段は上記増幅手段の増幅率の調整を行うものであることを特徴としている。   In the optical pulse detector of the present invention, the first trimming means adjusts the threshold value of the comparison means, and the second trimming means adjusts the amplification factor of the amplification means. It is characterized by being.

上記の構成によれば、光パルス検出装置における最小受信感度の高精度なトリミングを省スペースかつ低コストで、容易に実現することができる。   According to the above configuration, high-accuracy trimming with minimum reception sensitivity in the optical pulse detection device can be easily realized with low space and low cost.

また、本発明の光パルス検出装置の、上記第1のトリミング手段は上記比較手段の閾値の第1の調整を行うものであり、上記第2のトリミング手段は上記比較手段の閾値の第2の調整を行うものであることを特徴としている。   In the optical pulse detector of the present invention, the first trimming means performs a first adjustment of a threshold value of the comparison means, and the second trimming means is a second threshold value of the comparison means. It is characterized by adjustment.

上記の構成によっても、光パルス検出装置における最小受信感度の高精度なトリミングを省スペースかつ低コストで、容易に実現することができる。特に、第1のトリミング手段による第1ヒューズトリミング及び第2のトリミング手段による第2ヒューズトリミングの両方で、比較手段の閾値を調整することにより、光パルス検出装置の帯域幅やノイズ量といった、最小受信感度に本質的な影響を与えるパラメータが、副次的に変化するのを回避できる。その結果、アナログ回路の各特性の相互作用に起因する設計の困難さとそれを克服するための冗長設計の必要性とが解消され、低コストかつ省スペースで所望のトリミング精度を容易に確保することが可能になる。   Also with the above configuration, high-accuracy trimming with minimum reception sensitivity in the optical pulse detection device can be easily realized in a small space and at a low cost. In particular, by adjusting the threshold value of the comparison means in both the first fuse trimming by the first trimming means and the second fuse trimming by the second trimming means, it is possible to minimize the bandwidth and noise amount of the optical pulse detection device. It is possible to avoid a secondary change in a parameter that has an essential influence on the reception sensitivity. As a result, the difficulty of design due to the interaction of each characteristic of the analog circuit and the necessity of redundant design to overcome it are eliminated, and the desired trimming accuracy can be easily ensured at low cost and space saving. Is possible.

また、本発明の光パルス検出装置の、上記第2のトリミング手段はさらに、上記検査信号のパルスに基づいて生成するゲート期間内に、上記比較手段の出力が存在するか否かをカウントして、上記第2のトリミング手段による第2ヒューズトリミングの成否を判定するトリミング制御手段を備えることを特徴としている。   In the optical pulse detector of the present invention, the second trimming means further counts whether or not the output of the comparing means exists within a gate period generated based on the pulse of the inspection signal. And trimming control means for judging success or failure of the second fuse trimming by the second trimming means.

上記の構成によれば、第2のトリミング手段の構成要素であるトリミング制御手段において、上記検査信号のパルスをもとに生成するゲート期間内に上記比較手段の出力が存在するか否かをカウントして第2ヒューズトリミングの成否を判定することにより、回路内雑音の影響を大幅に低減することができる。例えば、トリミング制御手段は、生成する検査信号のパルス数を制御して上記パルスのON期間に合わせて比較手段の論理出力にゲートを掛けて出力をカウントし、生成した検査パルス数と一致するか否かを判定することができる。複数パルスの検査信号を用い、上記カウント数がパルス数と一致した場合のみ受信感度達成(トリミング成功)と判定することにより、回路雑音の影響で比較手段の出力に確率的に発生し得るエラーを顕在化させ、増幅率のトリミング成否の境界をより明確に判定することが可能になる。   According to the above configuration, in the trimming control means that is a component of the second trimming means, it is counted whether or not the output of the comparison means exists within the gate period generated based on the pulse of the inspection signal. Thus, by determining the success or failure of the second fuse trimming, the influence of in-circuit noise can be greatly reduced. For example, the trimming control means controls the number of pulses of the inspection signal to be generated, counts the output by multiplying the logic output of the comparison means in accordance with the ON period of the pulse, and matches the number of inspection pulses generated. It can be determined whether or not. By using a test signal of multiple pulses and determining that reception sensitivity has been achieved (trimming success) only when the count number matches the pulse number, errors that can occur stochastically at the output of the comparison means due to the effects of circuit noise This makes it possible to clearly determine the boundary of the gain trimming success or failure.

また、本発明の光パルス検出装置の、上記第2のトリミング手段はさらに、上記検査信号のパルスに基づいて生成するゲート期間内に、上記比較手段の出力が存在するか否かをカウントするとともに、上記ゲート期間以外にも上記比較手段の出力を監視して、第2のトリミング手段による第2ヒューズトリミングの成否を判定するトリミング制御手段を備えることを特徴としている。   In the optical pulse detector of the present invention, the second trimming means further counts whether or not the output of the comparing means exists within a gate period generated based on the pulse of the inspection signal. In addition to the gate period, trimming control means for monitoring the output of the comparison means and determining the success or failure of the second fuse trimming by the second trimming means is provided.

このように、第2のトリミング手段の構成要素であるトリミング制御手段において、上記検査信号のパルスをもとに生成するゲート期間内に上記比較手段の出力が存在するか否かをカウントするとともに、上記ゲート期間以外にも上記比較手段の出力を監視して第2ヒューズトリミングの成否を判定することにより、さらに回路内雑音の影響を低減することができる。例えば、トリミング制御手段は、生成する検査信号のパルス数(あるいはパルスの繰り返しの周期やパルス幅)を制御して、上記検査信号のパルスON期間に合わせて比較手段の論理出力にゲートを掛けて出力をカウントするほか、上記検査信号のパルスON期間以外(例えば上記パルスのON直後から次のパルスのONまでのOFF期間における任意の期間)に比較手段の論理出力にゲートを掛けてノイズ出力をカウントすることができる。例えば、検査信号のON期間に論理出力有り(同期した信号を受信)とOFF期間に論理出力無し(検査信号と無相関なノイズ出力が無い)の状態が対で得られる事象のカウント数が、生成した検査信号のパルス数と一致した場合のみ受信感度達成(トリミング成功)と判定することにより、回路雑音の影響で比較手段の出力に確率的に発生し得るエラーの影響をより一層顕在化させ、増幅率のトリミング成否をより明確に判定することが可能になる。   In this way, in the trimming control means, which is a component of the second trimming means, counts whether or not the output of the comparison means exists within the gate period generated based on the pulse of the inspection signal, In addition to the gate period, the influence of in-circuit noise can be further reduced by monitoring the output of the comparison means and determining the success or failure of the second fuse trimming. For example, the trimming control means controls the number of pulses of the inspection signal to be generated (or the pulse repetition period and pulse width), and gates the logical output of the comparison means in accordance with the pulse ON period of the inspection signal. In addition to counting the output, the logic output of the comparison means is gated to the noise output other than the pulse ON period of the inspection signal (eg, any period in the OFF period from immediately after the pulse is turned on until the next pulse is turned on). Can be counted. For example, the number of events that can be obtained as a pair with a logical output in the ON period of the inspection signal (received a synchronized signal) and no logical output in the OFF period (no noise output uncorrelated with the inspection signal) By determining that reception sensitivity is achieved (trimming success) only when it matches the number of pulses in the generated inspection signal, the influence of errors that can occur probabilistically at the output of the comparison means due to the influence of circuit noise is made even more apparent. Thus, it is possible to more clearly determine whether the gain trimming has succeeded or not.

また、本発明の光パルス検出装置の、上記トリミング制御手段は、少なくとも上記検査信号のパルスに基づいて生成するゲート期間内に上記比較手段の出力が存在するか否かをカウントし、当該カウントの発生頻度に基づいて上記第2のトリミング手段による第2ヒューズトリミングの成否を判定することを特徴としている。   Further, in the optical pulse detection device of the present invention, the trimming control means counts whether or not the output of the comparison means exists at least within a gate period generated based on the pulse of the inspection signal. The success or failure of the second fuse trimming by the second trimming means is determined based on the frequency of occurrence.

上記の構成によれば、ゲート期間内に比較手段の出力が存在する数をカウントして、第2のトリミング手段による第2ヒューズトリミングの成否を判定することで、回路雑音の影響でデジタル信号に発生し得るエラーをさらに顕在化させ、成否をさらに明確に判定することが可能になる。   According to the above configuration, by counting the number of outputs of the comparison means within the gate period and determining the success or failure of the second fuse trimming by the second trimming means, the digital signal is influenced by the influence of circuit noise. An error that may occur can be made more apparent, and success or failure can be determined more clearly.

また、本発明の光パルス検出装置は、上記検査信号が入力された上記増幅手段における所望の部位の信号を所望のタイミングでホールドするためのホールド手段と、上記検査信号生成手段及びホールド手段を制御して得られる上記比較手段の2値化出力から、上記第2のトリミング手段による第2ヒューズトリミングの成否を判定するトリミング制御手段を含むことを特徴としている。   The optical pulse detection apparatus of the present invention controls a hold unit for holding a signal at a desired portion in the amplification unit to which the inspection signal is input at a desired timing, and controls the inspection signal generation unit and the hold unit. Trimming control means for judging the success or failure of the second fuse trimming by the second trimming means from the binarized output of the comparing means obtained in this way.

上記の構成によれば、比較回路としての電圧ゲインや信号遅延がばらついたとしても、特定のホールドタイミングに対して、第2ヒューズトリミングの最適な実施条件を抽出することができる。また、上記の構成によれば、個々の設定に対する検査信号の評価に煩雑な信号処理を伴わないため、トータルの検査工程に要する時間を大幅に短縮することが可能になる。例えば、一旦信号レベルをホールドした後は、検査信号の生成時に受光素子の感度補正のために使用した、例えばレジスタの設定は不要となる。ホールドした信号レベルは有限時間でのみ維持され、ホールド回路周辺のリーク電流によるドループ等の誤差要因も存在するが、十分に無視できるレベルに設計し得る。この結果、これまでに説明した実施の形態と比較して、トリミング制御手段に与えられる時間余裕が大幅に増大する。比較回路の閾値設定を任意のタイミングで行うことができるようになるので、検査モード全体の設計が極めて容易になる。   According to the above configuration, even if the voltage gain or signal delay as the comparison circuit varies, it is possible to extract the optimum execution condition of the second fuse trimming for the specific hold timing. Moreover, according to said structure, since the complicated signal processing is not accompanied by the evaluation of the inspection signal with respect to each setting, it is possible to significantly reduce the time required for the total inspection process. For example, once the signal level is held, it is not necessary to set, for example, a register used for correcting the sensitivity of the light receiving element when generating the inspection signal. The held signal level is maintained only for a finite time, and there are error factors such as droop due to leakage current around the hold circuit, but the level can be designed to be sufficiently negligible. As a result, the time margin given to the trimming control means is significantly increased as compared with the embodiments described so far. Since the threshold value of the comparison circuit can be set at an arbitrary timing, the entire inspection mode can be designed very easily.

また、本発明の光パルス検出装置の、上記第2のトリミング手段における調整手段は、繰り返し実施可能な仮調整手段と、実施後変更不可能な本調整手段とを有し、上記第2のトリミング手段におけるトリミング制御手段は、上記仮調整手段の調整可能範囲に含まれる少なくとも一部の設定のそれぞれに対して仮トリミングの成否を判定し、最も確からしい上記本調整手段のための実施条件を抽出して外部に出力し、この出力を読み出して得られた上記実施条件に基づいて上記本調整手段が実施されることを特徴としている。   The adjustment means in the second trimming means of the optical pulse detection device of the present invention includes a temporary adjustment means that can be repeatedly executed and a main adjustment means that cannot be changed after the execution, and the second trimming means. The trimming control means in the means determines the success or failure of temporary trimming for each of at least some of the settings included in the adjustable range of the temporary adjustment means, and extracts the most probable implementation condition for the main adjustment means. Then, the adjustment means is implemented on the basis of the implementation condition obtained by outputting to the outside and reading out the output.

より望ましくは、両調整手段の設定範囲を互いに重複したものとし、上記仮調整手段の少なくとも一部の設定のそれぞれに対して、上記仮調整手段を使用して第2のトリミング条件を事前に試行する。   More preferably, the setting ranges of both the adjusting means are overlapped with each other, and the second trimming condition is tried in advance using the temporary adjusting means for each of at least a part of the settings of the temporary adjusting means. To do.

このような構成により、これまでに述べてきたような、比較手段の出力にゲートを掛けて検査信号に対応する論理出力の数をカウントしたり、あるいはホールド手段を用いて特定のタイミングでホールドして検査信号に対応する論理出力を確認するといった、本願が最小受信感度のトリミング精度向上のために開示する特徴を、任意の設定に対して任意の回数繰り返して実施することができる。従って、内部雑音の影響を顕著に受けるような場合であっても統計的に十分な情報を収集し、上記本調整手段を実施するための最も確からしい条件の抽出を確実に実施することができる。さらに、上記の抽出された実施条件を装置外部に出力し当該出力に基づいて上記本調整手段を実施することにより、検査時間を必要最低限に短縮した上で、第2のトリミング手段による第2ヒューズトリミングを確実に実施することができる。   With such a configuration, as described above, the output of the comparison means is gated to count the number of logical outputs corresponding to the inspection signal, or the hold means is used to hold at a specific timing. The feature disclosed by the present application for improving the trimming accuracy of the minimum reception sensitivity, such as confirming the logic output corresponding to the inspection signal, can be repeatedly performed any number of times for any setting. Therefore, even when it is significantly affected by internal noise, it is possible to collect statistically sufficient information and reliably extract the most probable conditions for carrying out the adjustment means. . Further, the extracted execution condition is output to the outside of the apparatus, and the adjustment unit is executed based on the output, thereby reducing the inspection time to the minimum necessary and the second trimming unit performs the second operation. Fuse trimming can be performed reliably.

また、本発明の光パルス検出装置は、上記受光素子が、上記増幅手段、上記比較手段、上記第1のトリミング手段及び第2のトリミング手段とともに集積化されていることを特徴としている。   The optical pulse detection device of the present invention is characterized in that the light receiving element is integrated together with the amplifying means, the comparing means, the first trimming means, and the second trimming means.

上記増幅手段、上記比較手段、上記第1のトリミング手段及び第2のトリミング手段を上記のように構成した上で、さらに受光素子を集積化することにより、受光素子の感度を補正すべく別途設けた調整機能により(例えば外部からの制御信号によってレジスタ設定を切り替えて)検査信号の振幅を追加補正し、より望ましい検査信号を生成することができる。特に、検査信号が増幅手段に入力される時点で、制御信号を他の目的、すなわち比較手段の閾値制御に再利用することが可能になる。従って、パルス光検出装置における最小受信感度の高精度なトリミングを省スペースかつ低コストで実現することができる。   The amplification means, the comparison means, the first trimming means, and the second trimming means are configured as described above, and further provided separately to correct the sensitivity of the light receiving element by integrating the light receiving elements. By using the adjustment function (for example, register setting is switched by an external control signal), the amplitude of the inspection signal can be additionally corrected to generate a more desirable inspection signal. In particular, when the inspection signal is input to the amplification means, the control signal can be reused for other purposes, that is, threshold control of the comparison means. Therefore, high-accuracy trimming with minimum reception sensitivity in the pulsed light detection device can be realized with reduced space and cost.

また、本発明の電子機器は、上記いずれかの光パルス検出装置を搭載し、当該光パルス検出装置の検知結果に基づいて自らの動作の制御を行うことを特徴としている。   In addition, an electronic apparatus according to the present invention includes any one of the above-described optical pulse detection devices, and controls its own operation based on a detection result of the optical pulse detection device.

つまり、本願発明の光パルス検出装置は、反射物の近接状態を検知する近接センサとして電子機器に搭載され、電子機器は当該光パルス検出装置の検知結果に基づいて自らの動作制御を行うことを特徴とする。本願発明の光パルス検出装置を近接センサとして電子機器に搭載することにより、高感度でありながらも個体バラツキが十分に抑圧され、均一な検知距離特性が低コストで提供されるので、より広範囲な測定対象物の反射率を許容し様々な用途で使用することができる。   In other words, the optical pulse detection device of the present invention is mounted on an electronic device as a proximity sensor that detects the proximity state of a reflector, and the electronic device performs its own operation control based on the detection result of the optical pulse detection device. Features. By mounting the optical pulse detection device of the present invention as a proximity sensor in an electronic device, the individual variation is sufficiently suppressed while being highly sensitive, and a uniform detection distance characteristic is provided at a low cost. The reflectance of the measurement object is allowed and can be used in various applications.

ところで、上記諸課題を克服し、ウェハテスト段階で回路部分の最小受信感度を確実に所望の範囲に調整できたとしても、光パルスの反射光強度を閾値と比較して反射物の有無を判定する近接センサにおいては、次に説明する重要な課題が残っている。すなわち、筐体窓部の反射による誤検知の問題である。近接センサが搭載される電子機器には、近接センサから外部に向けて光パルスを投射し、測定対象物からの反射光を近接センサが受光するための光学的な「窓」が必要である。しかし、筐体のデザインや配色に対してこの「窓」が目立つことは意匠の観点から許容されず、結果的に、近接センサにとってより理想的な高透過率の筐体窓が採用される見込みはほとんどない。通常、数%から数10%もの反射率を想定する必要がある。実際のところ、窓部の光学特性と、近接センサから筐体窓までの距離、受発光部の間に入れる仕切り板などの電子機器の筐体デザインが変更される度に、近接センサの感度設定あるいはパルス発光量の調整が必要になる。   By the way, even if the above-mentioned problems are overcome and the minimum receiving sensitivity of the circuit part can be reliably adjusted to the desired range at the wafer test stage, the reflected light intensity of the light pulse is compared with a threshold value to determine the presence or absence of a reflecting object. However, in the proximity sensor, the following important problem remains. That is, there is a problem of erroneous detection due to reflection of the housing window. An electronic device in which the proximity sensor is mounted needs an optical “window” for projecting a light pulse from the proximity sensor to the outside and receiving the reflected light from the measurement object. However, this “window” is not conspicuous for the design and color scheme of the housing from the viewpoint of design, and as a result, a housing window with high transmittance that is more ideal for proximity sensors is expected to be adopted. There is almost no. Usually, it is necessary to assume a reflectance of several percent to several tens percent. Actually, the sensitivity setting of the proximity sensor whenever the optical characteristics of the window, the distance from the proximity sensor to the housing window, and the housing design of the electronic device such as the partition plate inserted between the light emitting and receiving parts are changed. Alternatively, it is necessary to adjust the pulse emission amount.

そこで、本発明の電子機器は、上記の光パルス検出装置を搭載し、当該光パルス検出装置の検知結果に基づいて自らの動作の制御を行う電子機器であって、上記光パルス検出装置の投射するパルス光が上記電子機器の筐体窓部で反射されて誤検知することを避けるために、上記光パルス検出装置は上記第2のトリミング手段の仮調整手段を用いて、使用すべき最小受信感度を自動調整する機能を少なくとも有し、当該自動調整機能は上記光パルス検出装置の外部からの指示によって起動されることを特徴としている。   Therefore, an electronic apparatus according to the present invention is an electronic apparatus that is equipped with the above-described optical pulse detection device and controls its own operation based on the detection result of the optical pulse detection device. In order to avoid erroneous detection by the reflected pulse light being reflected by the casing window of the electronic device, the optical pulse detection device uses the temporary adjustment means of the second trimming means to use the minimum reception to be used. It has at least a function of automatically adjusting sensitivity, and the automatic adjustment function is activated by an instruction from the outside of the optical pulse detection device.

これにより、電子機器の試作段階において、最終的な実装状態での最適な感度設定を自動的に抽出しデータを蓄積して、最終製品の動作設定条件を容易に確実に決定することができる。また、実際にエンドユーザが使用するシーンにおいても、上記最適感度設定の自動抽出機能を電子機器側から適切に起動することで、より高度な誤動作防止機能が実現可能になる。   As a result, the optimum sensitivity setting in the final mounting state can be automatically extracted and stored in the prototype stage of the electronic device, and the operation setting condition of the final product can be easily and reliably determined. Further, even in a scene that is actually used by an end user, a more advanced malfunction prevention function can be realized by appropriately starting the automatic extraction function of the optimum sensitivity setting from the electronic device side.

以上のとおり、本発明の光パルス検出装置は、受光素子と、上記受光素子の出力信号を増幅する増幅手段と、上記増幅手段の出力信号の振幅を閾値と比較して2値化出力する比較手段と、を少なくとも備えた光パルス検出装置であって、上記光パルス検出装置に対する第1ヒューズトリミングを実施するための、第1のトリミング手段と、上記光パルス検出装置に対する第2ヒューズトリミングを実施するための、第2のトリミング手段と、を備え、上記第2のトリミング手段は、上記第1のトリミング手段による第1ヒューズトリミングによって絶対値が制御された信号を基に、既知の振幅を有するパルス信号を生成し、検査信号として上記増幅手段に入力するための、検査信号生成手段を少なくとも含む。   As described above, the optical pulse detection device of the present invention includes a light receiving element, an amplifying unit that amplifies the output signal of the light receiving element, and a comparison that binarizes and outputs the amplitude of the output signal of the amplifying unit with a threshold value. A first pulse trimming unit for performing the first fuse trimming on the optical pulse detection device, and a second fuse trimming on the optical pulse detection device. A second trimming means, and the second trimming means has a known amplitude based on a signal whose absolute value is controlled by the first fuse trimming by the first trimming means. It includes at least inspection signal generation means for generating a pulse signal and inputting it as an inspection signal to the amplification means.

従って、最小受信感度のトリミングを、高精度かつ高い再現性で実施することが簡単であるという効果を奏する。   Therefore, there is an effect that it is easy to perform trimming of the minimum reception sensitivity with high accuracy and high reproducibility.

本発明の第1の実施の形態における受信部の構成を示す回路ブロック図である。It is a circuit block diagram which shows the structure of the receiving part in the 1st Embodiment of this invention. 図2(a)は、本発明に係る検査信号生成回路の構成を示す回路図であり、図2(b)は、図2(a)に示す検査信号生成回路の動作を示すタイミングチャートである。2A is a circuit diagram showing the configuration of the test signal generation circuit according to the present invention, and FIG. 2B is a timing chart showing the operation of the test signal generation circuit shown in FIG. . 本発明の第1の実施の形態におけるトリミング制御手段の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement of the trimming control means in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2及び第4の実施の形態における受信部の構成を示す回路ブロック図である。It is a circuit block diagram which shows the structure of the receiving part in the 2nd and 4th embodiment of this invention. 本発明の第2及び第4の実施の形態におけるトリミング制御手段の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement of the trimming control means in the 2nd and 4th embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態における受信部の構成を示す回路ブロック図である。It is a circuit block diagram which shows the structure of the receiving part in the 3rd Embodiment of this invention. 図6に示す増幅回路を、トラックモードからホールドモードへと移行させる様子を説明する図である。It is a figure explaining a mode that the amplifier circuit shown in FIG. 6 is changed from a track mode to a hold mode. 受信部の遅延特性によって2値化出力のパルス位置及びパルス幅が変動する様子を説明する図である。It is a figure explaining a mode that the pulse position and pulse width of a binarization output are fluctuate | varied with the delay characteristic of a receiving part. 本発明に係る増幅回路の各部信号波形と、比較回路の閾値に係る波形操作と、を詳細に示す図である。It is a figure which shows each part signal waveform of the amplifier circuit which concerns on this invention, and the waveform operation which concerns on the threshold value of a comparison circuit in detail. 本発明の第1の実施の形態におけるトリミング制御手段を備える制御回路の構成を詳細に示す回路ブロック図である。FIG. 3 is a circuit block diagram showing in detail a configuration of a control circuit including trimming control means in the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態におけるプログラマブル電流源の回路部分を、より詳細に示した回路図である。It is the circuit diagram which showed the circuit part of the programmable current source in the 1st Embodiment of this invention in detail. 本発明の第2及び第4の実施の形態におけるトリミング制御手段を備える制御回路の構成を詳細に示す回路ブロック図である。It is a circuit block diagram which shows in detail the structure of the control circuit provided with the trimming control means in the 2nd and 4th embodiment of this invention. 本発明の第2及び第4の実施の形態におけるプログラマブル電流源の回路部分を、より詳細に示した回路図である。It is the circuit diagram which showed the circuit part of the programmable current source in the 2nd and 4th embodiment of this invention in detail.

〔第1の実施の形態〕
まず、図1を参照して、本発明における最も典型的な、第1の実施の形態における受信部(光パルス検出装置を構成する回路機能ブロックの一部)100の構成例と通常のセンサ動作の概要とを、信号経路に沿って各機能ブロックの役割とともに説明する。
[First Embodiment]
First, referring to FIG. 1, a configuration example of a receiving unit (a part of a circuit function block constituting an optical pulse detection device) 100 according to the first embodiment, which is the most typical of the present invention, and normal sensor operation Will be described along with the role of each functional block along the signal path.

フォトダイオード(受光素子)101に光パルスが入射すると、フォトダイオード101は電流信号を発生し、該電流信号は増幅回路(増幅手段)102に入力される。コンデンサ1011は、フォトダイオード101のダミー容量として作用するものであり、外部あるいは電源ライン等から混入する電気的なノイズを同相除去する目的で設けられている。図1における増幅回路102は、トランスインピーダンスアンプと、容量結合を介して接続される電圧増幅回路と、を備え、電圧増幅回路はデジタル操作によって増幅率を段階的に切り替え可能な、いわゆるPGA(Programmable Gain Amplifier)である。図1では、増幅回路102において、フォトダイオード101が出力した電流信号を、トランスインピーダンスアンプで電圧信号に変換し、さらに、PGAで電圧増幅を行っている。尚、十分な信号振幅が得られるのであれば、増幅回路102は、電圧増幅段(図1におけるPGA)を省略し、トランスインピーダンスアンプでの電圧信号への変換と同時に、該トランスインピーダンスアンプがPGAとして作用するよう、設計することも可能である。増幅回路102の出力信号は、さらに容量結合を介して、差動信号1041及び1042として比較回路(比較手段)103に入力される。比較回路103は、増幅回路102からの差動出力信号(出力信号)の振幅と、設定された閾値と、の大小関係を比較した結果に従って、Hレベル(例えば、電源電圧Vdd)またはLレベル(例えば、GNDレベル)の2値からなる、デジタル出力信号106を生成するものである。   When a light pulse is incident on the photodiode (light receiving element) 101, the photodiode 101 generates a current signal, and the current signal is input to an amplifier circuit (amplifying unit) 102. The capacitor 1011 functions as a dummy capacitor of the photodiode 101, and is provided for the purpose of removing in-phase electrical noise mixed from the outside or a power supply line. The amplification circuit 102 in FIG. 1 includes a transimpedance amplifier and a voltage amplification circuit connected via capacitive coupling, and the voltage amplification circuit can change the amplification factor stepwise by digital operation, so-called PGA (Programmable). Gain Amplifier). In FIG. 1, in the amplifier circuit 102, the current signal output from the photodiode 101 is converted into a voltage signal by a transimpedance amplifier, and further voltage amplification is performed by PGA. If a sufficient signal amplitude is obtained, the amplifier circuit 102 omits the voltage amplification stage (PGA in FIG. 1), and simultaneously with the conversion to the voltage signal by the transimpedance amplifier, the transimpedance amplifier It can also be designed to act as The output signal of the amplifier circuit 102 is further input to the comparison circuit (comparison means) 103 as differential signals 1041 and 1042 via capacitive coupling. The comparison circuit 103 compares the amplitude relationship between the amplitude of the differential output signal (output signal) from the amplifier circuit 102 and a set threshold value according to the result of comparing the magnitude level with the H level (for example, the power supply voltage Vdd) or the L level (for example). For example, the digital output signal 106 having two values (GND level) is generated.

また、図1では、比較回路103の具体例として、以下のような回路構成をとっている。比較回路103は、OTA(Operational Trans-conductance Amplifier)104の出力電流及び閾値生成回路105の出力電流である閾値電流108が合成されてハイインピーダンスノード107(上述した、比較回路(コンパレータ)のアナログ出力ノードに相当)を充放電し、さらに2段のインバータによりレールトゥレール(Rail to Rail)のデジタル出力信号106として2値化される構成である。ここで、OTA104は、差動信号1041及び1042による入力電圧差に比例した電流を、ハイインピーダンスノード107にプッシュプル出力する、一般的な演算増幅回路である。   Further, in FIG. 1, the following circuit configuration is taken as a specific example of the comparison circuit 103. The comparison circuit 103 combines an output current of an OTA (Operational Trans-conductance Amplifier) 104 and a threshold current 108 that is an output current of the threshold generation circuit 105 to generate an analog output of the high impedance node 107 (the comparison circuit (comparator) described above). (Corresponding to a node) is further charged and discharged, and further binarized as a rail-to-rail digital output signal 106 by a two-stage inverter. Here, the OTA 104 is a general operational amplifier circuit that push-pulls a current proportional to the input voltage difference between the differential signals 1041 and 1042 to the high impedance node 107.

また、閾値生成回路105に入力されるDC電流114a(詳細は後述する)に対し、帰還されたデジタル出力信号106に基づいて、図9に順次示すように電流波形操作が加えられて、閾値生成回路105では、閾値電流108が生成される。これにより、比較回路103全体の入出力特性には、ヒステリシスが設けられる。以上のようにして、入射光パルスがデジタル出力信号106として安定に再生される。   Further, a current waveform operation is applied to a DC current 114a (details will be described later) input to the threshold generation circuit 105 based on the fed back digital output signal 106 as shown in FIG. In the circuit 105, a threshold current 108 is generated. Thereby, hysteresis is provided in the input / output characteristics of the entire comparison circuit 103. As described above, the incident light pulse is stably reproduced as the digital output signal 106.

ここで、通常の受信動作時において、比較回路103のデジタル出力信号106は、制御回路109にて、受信部100の外部へ出力されるべきデータとして、更なる信号処理(判定処理)が施され得る。例えば近接センサのように、光パルス入力(光パルス検出装置が駆動する発光素子からの発光パルスの反射)の有無を反射物の有無と対応付けて出力する場合、複数回の光パルス出射に対してそれらに同期した受信再生パルスが同一回数得られたかどうかをカウントするなどして、上記判定の根拠とすることができる。   Here, during normal reception operation, the digital output signal 106 of the comparison circuit 103 is subjected to further signal processing (determination processing) as data to be output to the outside of the reception unit 100 by the control circuit 109. obtain. For example, when outputting the presence or absence of light pulse input (reflection of light emission pulse from the light emitting element driven by the light pulse detection device) in association with the presence or absence of a reflective object, such as a proximity sensor, The basis of the above determination can be obtained by counting whether or not the reception and reproduction pulses synchronized with them are obtained the same number of times.

なお、上記制御回路109全体の構成及び動作シーケンスの詳細、特にトリミング制御時の動作シーケンスについては、後に主に図10あるいは図3を参照して詳しく説明する。ここで強調すべき重要な点は、センサとしての通常のセンシング動作と、受信部100での最小受信感度のトリミングにおける成否の判定とを、完全に同一、もしくは極めて類似した動作アルゴリズムによって、すなわち同一の回路ブロック(制御回路109)を用いて実施することによって、実際のセンサ動作と等しいか、もしくは極めて近い条件で、該最小受信感度のトリミングを実行し、本発明の目的が達成されることにある。   The details of the overall configuration and operation sequence of the control circuit 109, particularly the operation sequence during trimming control, will be described in detail later with reference mainly to FIG. 10 or FIG. The important point to be emphasized here is that the normal sensing operation as a sensor and the success / failure determination in the trimming of the minimum reception sensitivity in the receiving unit 100 are completely the same or very similar, that is, the same. By implementing the circuit block (the control circuit 109), the trimming of the minimum reception sensitivity is performed under the condition that is equal to or very close to the actual sensor operation, and the object of the present invention is achieved. is there.

さて、このようにして得られた外部に出力すべきデータ(ここでは反射物有無のセンシング結果)は、一般的なセンサ装置でよく行われるように、例えばICバスインターフェースのような外部インターフェース111を介して外部から読み出される。逆に、光パルス検出装置としての動作モードを切り替えたり、あるいは受信部100の特性を調整したりするために、外部インターフェース111を介して、インターフェース回路110または制御回路109内のレジスタ(図示せず)への書き込みも行われ得る。インターフェース回路110では、特定のプロトコルに則ってパラレル‐シリアルあるいはシリアル‐パラレル変換が行われ、バッファを介して上記のセンシング結果や制御のためのデータ入出力を行う。 Now, the data to be output to the outside (here, the sensing result of the presence or absence of a reflecting object) obtained in this way is an external interface such as an I 2 C bus interface, for example, as is often done in a general sensor device. The data is read from the outside via 111. Conversely, a register (not shown) in the interface circuit 110 or the control circuit 109 is switched via the external interface 111 in order to switch the operation mode as the optical pulse detection device or adjust the characteristics of the receiving unit 100. ) May also be performed. In the interface circuit 110, parallel-serial or serial-parallel conversion is performed in accordance with a specific protocol, and the sensing result and data input / output for control are performed via a buffer.

尚、ここまでに述べた各ブロックの具体的な構成手法について、本発明は何らの前提条件を課すものでもなく、光パルスをデジタルパルス信号として再生するすべての受信部を対象とする。例えば、フォトダイオード101、増幅回路102、及び比較回路103のアナログ回路ブロックの各々においては、完全差動構成の回路や容量結合は必須ではなく、結合容量のバイアス回路は省略されている。また増幅回路の段数も所望の感度レベルが実現できる範囲で任意に変更することができる。あるいはここでは図示していないオフセットキャンセル回路やDCキャンセル回路を含んでもよい。比較回路103の構成やヒステリシスの与え方も、図1に係る形態に限定されるものではなく、当業者の望む任意の構成が適用できる。また、外部入出力部については、より一般的な光受信回路のように、比較回路103のデジタル出力信号106を、制御回路109やインターフェース回路110を経ずに、直接バッファ出力することも勿論可能である。   Note that the present invention does not impose any preconditions on the specific configuration method of each block described so far, and covers all receiving units that reproduce optical pulses as digital pulse signals. For example, in each of the analog circuit blocks of the photodiode 101, the amplifier circuit 102, and the comparison circuit 103, a fully differential circuit and capacitive coupling are not essential, and a coupling capacitance bias circuit is omitted. Further, the number of stages of the amplifier circuit can be arbitrarily changed within a range in which a desired sensitivity level can be realized. Alternatively, an offset cancel circuit and a DC cancel circuit not shown here may be included. The configuration of the comparison circuit 103 and the method of providing hysteresis are not limited to the configuration according to FIG. 1, and any configuration desired by those skilled in the art can be applied. As for the external input / output unit, it is of course possible to directly output the digital output signal 106 of the comparison circuit 103 as a buffer without passing through the control circuit 109 or the interface circuit 110, as in a more general optical receiver circuit. It is.

また図1では、通常、受信部100とともに集積化される、発光素子駆動信号の生成部及び駆動回路部、その他例えばバイアス電流/電圧生成回路及び内部クロック信号生成用の発振回路等の共通ブロックがすべて省略されている。これらの機能ブロックに加え、デジタル信号処理部も全て集積したアナログ/デジタル混載集積化回路を用いて、本発明の光パルス検出装置を構成することによって、装置トータルのサイズ及びコストを最も効果的に低減することできる。図1はそのようなICチップの機能ブロックの一部を示すものである。   In FIG. 1, there are usually common blocks such as a light emitting element drive signal generation unit and a drive circuit unit that are integrated with the reception unit 100, as well as a bias current / voltage generation circuit and an oscillation circuit for generating an internal clock signal. All are omitted. In addition to these functional blocks, an analog / digital mixed integrated circuit in which all the digital signal processing units are integrated is used to constitute the optical pulse detection device of the present invention, so that the total size and cost of the device are most effectively reduced. Can be reduced. FIG. 1 shows a part of functional blocks of such an IC chip.

従って、デジタル信号処理を行う上記制御回路109には、クロック信号の分周及び逓倍、あるいは、これに基づく送信信号の生成及びタイミング制御機能、さらには、動作設定に必要なレジスタ、あるいはメモリーが、少なくとも含まれ得る。しかしながら、部分的な機能ブロック毎に個別のICチップや部品を組み合わせて光パルス検出装置全体を構成する場合においても、本願によって開示される要件を満たせばその効果を十分に享受し得ることは、以下の詳細な説明によって自ずと明らかになるであろう。   Therefore, the control circuit 109 that performs digital signal processing includes clock signal frequency division and multiplication, or a transmission signal generation and timing control function based on this, as well as registers or memories required for operation settings. At least it can be included. However, even when the entire optical pulse detection device is configured by combining individual IC chips and components for each partial functional block, if the requirements disclosed by the present application are satisfied, the effect can be fully enjoyed. It will become apparent by the following detailed description.

次に、図1において略記されていた、本発明の第1の実施の形態における、制御回路109全体の、より詳細な構成例を図10に示す。なお、制御回路109は、本発明が対象とする、トリミング制御部及びトリミング成否の判定/制御部、あるいは、トリミングの対象となる受信部100各部の動作モードの設定、及び切り替えの制御部に加えて、その詳細を記述する必要の無い回路、例えば、発光素子の駆動回路の制御部や装置外部との通信インターフェースの入出力制御部まで、すべての制御機能が含まれ得る。以下では、上記トリミング制御部及びトリミング成否の判定/制御部、また、トリミングの対象となる受信部各部の動作モードの設定や切り替え関する制御について説明していく。   Next, FIG. 10 shows a more detailed configuration example of the entire control circuit 109 in the first embodiment of the present invention, which is abbreviated in FIG. Note that the control circuit 109 is added to the trimming control unit and the trimming success / failure determination / control unit, or the operation mode setting and switching control unit of each unit of the receiving unit 100 to be trimmed. Thus, it is possible to include all control functions including circuits that do not need to be described in detail, for example, a control unit of a drive circuit of a light emitting element and an input / output control unit of a communication interface with the outside of the apparatus. In the following, description will be given of control related to setting and switching of the operation modes of the trimming control unit, the trimming success / failure determination / control unit, and each part of the receiving unit to be trimmed.

まず、図10においては、図1の検査信号122を生成するための、制御信号生成部1097が設けられている。制御信号生成部1097は、発振器1090の出力であるクロック信号1091と各種のカウンタを用いることで、クロック信号1091の周期を単位として、任意の周期及びパルス幅を有する制御信号を、任意のタイミングで生成または停止することが可能なものである(周知の技術であり詳細は図示せず)。制御信号生成部1097では、制御信号123、あるいは発光素子を駆動するための信号(図示せず)と、これらの信号に同期してラッチ回路(RSFF)を駆動するために用いる同期受信ゲート信号1093と、これらの信号と同周期で発生する該ラッチ回路のリセット信号1095と、セレクタ115の制御信号116と、またその他にも、詳細は図示しない増幅回路102の動作開始及び停止等の各種設定制御を行うための制御信号と、が、それぞれ生成される(具体例は、図3を参照)。   First, in FIG. 10, a control signal generation unit 1097 for generating the inspection signal 122 of FIG. 1 is provided. The control signal generation unit 1097 uses a clock signal 1091 that is an output of the oscillator 1090 and various counters, so that a control signal having an arbitrary period and pulse width can be generated at an arbitrary timing with the period of the clock signal 1091 as a unit. It can be generated or stopped (a well-known technique and details are not shown). In the control signal generation unit 1097, the control signal 123 or a signal (not shown) for driving the light emitting element, and a synchronous reception gate signal 1093 used for driving the latch circuit (RSFF) in synchronization with these signals. The reset signal 1095 of the latch circuit generated in the same cycle as these signals, the control signal 116 of the selector 115, and various setting controls such as operation start and stop of the amplifier circuit 102 not shown in detail. And a control signal for performing (see FIG. 3 for a specific example).

ここで、制御信号123と発光素子駆動信号とは、受信部100において互いに排他的に使用されるものであり、一方の信号が生成されているときには、他方の信号が生成されない。また、制御信号生成部1097がウェハテストのトリミング工程においてのみ使用される制御信号123を生成する場合に限り、制御信号生成部1097では、これに対応するセレクタ115の制御信号116も生成される。受信部100全体が、通常のセンサ動作を行うのか、ウェハテストでのトリミング工程での動作を行うのかは、外部からインターフェース111を通じて指示される。勿論、このほかにも、外部からの起動命令によって受信部100が動作を開始するなどの一般的制御は必要であり、図10においては、判定/制御部1096がこの制御を行う。   Here, the control signal 123 and the light emitting element drive signal are used exclusively in the receiving unit 100, and when one signal is generated, the other signal is not generated. Further, only when the control signal generation unit 1097 generates the control signal 123 used only in the wafer test trimming process, the control signal generation unit 1097 also generates the control signal 116 of the selector 115 corresponding thereto. Whether the entire receiving unit 100 performs a normal sensor operation or an operation in a trimming process in a wafer test is instructed through the interface 111 from the outside. Of course, in addition to this, general control such as the operation of the receiving unit 100 by an activation command from the outside is necessary. In FIG. 10, the determination / control unit 1096 performs this control.

次に、受信部100においてトリミングの成否を判定するための手段として用いられる、判定/制御部1096について説明する。判定/制御部1096の主要な実態は、いわゆる周知のステートマシンであり、各種の条件を監視して、その組み合わせから所望の動作アルゴリズムを実現するものである(制御信号生成部1097と同様に、詳細は図示せず)。ここで、図10に示す制御回路109において、比較回路103と判定/制御部1096との間には、信号処理部1092が設けられている。ここでは、まず信号処理部1092の動作について説明する。   Next, the determination / control unit 1096 used as a means for determining the success or failure of trimming in the reception unit 100 will be described. The main actual state of the determination / control unit 1096 is a so-called well-known state machine that monitors various conditions and realizes a desired operation algorithm from the combination thereof (like the control signal generation unit 1097, Details are not shown). Here, in the control circuit 109 illustrated in FIG. 10, a signal processing unit 1092 is provided between the comparison circuit 103 and the determination / control unit 1096. Here, the operation of the signal processing unit 1092 will be described first.

通常の動作時、例えば近接センサとしての動作時においては、反射物によって反射された光パルスが、フォトダイオード101で電流信号に変換され、当該電流信号が増幅回路102に入力及び増幅され、比較回路103で2値化されたデジタル出力信号106が、信号処理部1092に反射物有無の判定材料として供される。一方、本発明に係る第2の(最小受信感度の)トリミング工程においては、第1のトリミング(第1ヒューズトリミング)の結果を基に生成された、既知の振幅を有する検査信号122(電流パルス信号)が、増幅回路102入力及び増幅され、比較回路103で2値化されたデジタル出力信号106が、第2のトリミング(第2ヒューズトリミング)成否の判定材料として、信号処理部1092に供される。   During normal operation, for example, when operating as a proximity sensor, the light pulse reflected by the reflector is converted into a current signal by the photodiode 101, and the current signal is input to and amplified by the amplifier circuit 102. The digital output signal 106 binarized at 103 is provided to the signal processing unit 1092 as a material for determining the presence or absence of a reflecting object. On the other hand, in the second (minimum receiving sensitivity) trimming step according to the present invention, a test signal 122 (current pulse) having a known amplitude generated based on the result of the first trimming (first fuse trimming). Signal) is input to the amplification circuit 102 and amplified, and the digital output signal 106 binarized by the comparison circuit 103 is supplied to the signal processing unit 1092 as a material for determining the success or failure of the second trimming (second fuse trimming). The

従って、これら2つの動作モード、すなわち、通常の近接センサとしての動作とトリミング動作(ウェハテストモード)とを、外部インターフェース111から判定/制御部1096を通じて切り替えることにより、光パルス入力に対する検知/非検知の判定と、検査信号入力に対する検知/非検知の判定を、同様の信号処理及び判定基準(動作アルゴリズム)で行うことができる。   Therefore, these two operation modes, that is, an operation as a normal proximity sensor and a trimming operation (wafer test mode) are switched from the external interface 111 through the determination / control unit 1096, thereby detecting / non-detecting the optical pulse input. And the detection / non-detection determination for the inspection signal input can be performed by the same signal processing and determination standard (operation algorithm).

このようにして、通常動作時に光パルス入力の有無を反射物の有無と対応付けて判定する場合、あるいはトリミング工程での検査信号の入力に対する受信部100の感度の過不足を判定する場合のいずれにおいても、複数個の入力パルス信号に対して、それらと同期して(ほぼ同じタイミングを持って)受信再生されたデジタル信号パルスが、同一個数得られたかどうかを上記判定の根拠とすることができる。   As described above, either the case where the presence / absence of the light pulse input is determined in association with the presence / absence of the reflecting object during the normal operation, or the case where the sensitivity of the receiving unit 100 with respect to the input of the inspection signal in the trimming process is determined However, the above determination may be based on whether or not the same number of digital signal pulses received and reproduced in synchronization (with substantially the same timing) are obtained for a plurality of input pulse signals. it can.

図10においては、上記一連の動作が制御信号生成部1097と信号処理部1092とで実現されており、概略は以下の通りである(具体例は、図3を参照)。   In FIG. 10, the above-described series of operations is realized by the control signal generation unit 1097 and the signal processing unit 1092. The outline is as follows (refer to FIG. 3 for a specific example).

信号処理部1092の内部では、まず同期受信ゲート信号1093を用いて、比較回路103のデジタル出力信号106と同期受信ゲート信号1093との否定論理積を求め(図10中NAND)、その否定論理積出力をラッチする(図10中RSFF)。このようにして得られた同期受信出力1094が、同期受信ゲート信号1093の繰り返し周期終了の直前にHレベル(検知)であれば、信号処理部1092は、そのカウント数をアップする。また、ラッチ回路RSFFは、同期受信ゲート信号1093の繰返し周期の最後に、リセット信号1095でリセットされる。このようにして、同期受信出力1094の発生回数が所定のカウント数Nに到達したか否かを基に、判定/制御部1096は、次の動作を選択する(所望の動作アルゴリズムを実現する)ことができる。   In the signal processing unit 1092, first, using the synchronous reception gate signal 1093, a negative logical product of the digital output signal 106 of the comparison circuit 103 and the synchronous reception gate signal 1093 is obtained (NAND in FIG. 10), and the negative logical product is obtained. The output is latched (RSFF in FIG. 10). If the synchronous reception output 1094 obtained in this way is at the H level (detection) immediately before the end of the repetition period of the synchronous reception gate signal 1093, the signal processing unit 1092 increases the count number. The latch circuit RSFF is reset by a reset signal 1095 at the end of the repetition period of the synchronous reception gate signal 1093. In this way, the determination / control unit 1096 selects the next operation (implementing a desired operation algorithm) based on whether or not the number of times the synchronous reception output 1094 has occurred reaches a predetermined count number N. be able to.

以上、図1及び図10を参照しつつ、本発明の第1の実施の形態における受信部100の構成例全体にわたり、動作の概要を信号経路に沿って各機能ブロックの役割とともに説明した。   The outline of the operation has been described along with the role of each functional block along the signal path over the entire configuration example of the reception unit 100 according to the first embodiment of the present invention with reference to FIGS. 1 and 10.

なお、ここまでに示した図2(a)及び図10は、図1の受信部100内部の特定のブロックに対して、当業者が理解し易いよう、より詳細な内部構成を示したものである。一方、図1は、それら機能ブロックの全体構成を見通すために示したものである。このため、当然ながら、図1において広範囲にわたる機能ブロックについては、図2や図10の内部でその全体を図示することはできない。この意味において、図2(a)あるいは図10と図1との間で全ての要素について完全な1対1の対応を取ることはできないが、両図を互いに参照すれば当業者には容易にそれらの対応を判断し得るものである。また図10で説明をしていない本発明の構成要素(例えば1184や124)については、後に図11を参照して説明する。このように、本発明の光パルス検出装置は、あくまでも、図1に示す受信部100の全体構成に基づいて実現されるべきものであると解釈されたい。   2A and 10 shown so far show a more detailed internal configuration for a specific block inside the receiving unit 100 of FIG. 1 so that those skilled in the art can easily understand. is there. On the other hand, FIG. 1 is shown in order to see the whole structure of these functional blocks. Therefore, as a matter of course, a wide range of functional blocks in FIG. 1 cannot be illustrated in their entirety in FIG. 2 or FIG. In this sense, it is not possible to take a perfect one-to-one correspondence for all elements between FIG. 2 (a) or FIG. 10 and FIG. Their correspondence can be judged. Further, constituent elements (for example, 1184 and 124) of the present invention not described in FIG. 10 will be described later with reference to FIG. Thus, the optical pulse detection device of the present invention should be construed to be realized based on the overall configuration of the receiving unit 100 shown in FIG.

以下では、ここまでの説明と同様にして、図1を参照して受信部100における各回路ブロックの調整機能について説明する。ここで言う調整機能とは、本発明の主題であるトリミングに関する機能とともに、例えば制御回路109からデジタル値で設定し得るようなアナログ回路定数の切り替え機能あるいは可変機能を含む。   Hereinafter, in the same manner as described above, the adjustment function of each circuit block in the receiving unit 100 will be described with reference to FIG. The adjustment function mentioned here includes, for example, a function for switching analog circuit constants or a variable function that can be set with a digital value from the control circuit 109, as well as a function related to trimming, which is the subject of the present invention.

さて、先述したように、図1の比較回路103のハイインピーダンスノード107に入力される閾値電流108は、DC電流114aを基に閾値生成回路105で生成される。図1の例では、第1のトリミング回路(第1のトリミング手段)112、あるいは外部インターフェース111からの命令に基づき、制御回路109の判定/制御部1096から、出力電流114の値を設定する旨指示するための制御信号8181が、プログラマブル電流源113に与えられている。プログラマブル電流源113の出力電流114は、制御回路109の制御信号生成部1097からの制御信号116により、セレクタ115で、DC電流114a、DC電流114b、DC電流114cのいずれかの経路に切り替えられる。   As described above, the threshold current 108 input to the high impedance node 107 of the comparison circuit 103 in FIG. 1 is generated by the threshold generation circuit 105 based on the DC current 114a. In the example of FIG. 1, the value of the output current 114 is set from the determination / control unit 1096 of the control circuit 109 based on a command from the first trimming circuit (first trimming means) 112 or the external interface 111. A control signal 8181 for giving an instruction is given to the programmable current source 113. The output current 114 of the programmable current source 113 is switched to one of the paths of the DC current 114a, the DC current 114b, and the DC current 114c by the selector 115 by the control signal 116 from the control signal generation unit 1097 of the control circuit 109.

DC電流114aは、閾値生成回路105に供給される。閾値生成回路105は、供給されたDC電流114aに対して、図9に示す波形操作を行うことによって、比較回路103の閾値電流108を生成し、OTA104に供給する。   The DC current 114 a is supplied to the threshold value generation circuit 105. The threshold generation circuit 105 generates the threshold current 108 of the comparison circuit 103 by performing the waveform operation shown in FIG. 9 on the supplied DC current 114 a and supplies the threshold current 108 to the OTA 104.

DC電流114bは、図1のICチップウェハ製造の最終段階であるウェハテスト工程において、第1のトリミング回路112の内部に示された4本のヒューズを切断して第1のトリミングを実施(プログラマブル電流源113をプログラミング)する際の、モニター電流として使用される。例えば図1の例では、DC電流114aそのものがトランスミッションゲートの切り替えによって、DC電流114bとして端子117から外部へ出力された状態で、測定値がターゲット値に最も近づくよう、受信部100のトリミングが実施される。勿論、同一の出力電流114を、時間軸上においてトランスミッションゲートで切り替えて再利用するのではなく、カレントミラーやカレントメモリーによってDC電流114b及び/またはDC電流114cを別途生成してもよい。その場合、電流値の精度は、回路内素子のミスマッチ及びチャージインジェクションによりやや低下するが、回路設計により許容範囲内に収めることは十分可能である。   The DC current 114b is subjected to the first trimming by cutting four fuses shown in the first trimming circuit 112 in the wafer test process which is the final stage of the IC chip wafer manufacturing of FIG. This is used as a monitor current when the current source 113 is programmed). For example, in the example of FIG. 1, the receiving unit 100 is trimmed so that the measured value is closest to the target value in a state where the DC current 114a itself is output from the terminal 117 to the outside as the DC current 114b by switching the transmission gate. Is done. Of course, the DC output 114b and / or the DC current 114c may be separately generated by a current mirror or a current memory, instead of switching and reusing the same output current 114 at the transmission gate on the time axis. In that case, the accuracy of the current value is slightly lowered due to mismatch of elements in the circuit and charge injection, but it is sufficiently possible to be within an allowable range by circuit design.

このようにして、図1に係る第1のトリミングでは、プログラマブル電流源113の出力電流114が、セレクタ115で経路が切り替えられた結果、端子117から出力された、DC電流114bの値を測定しつつ、第1のトリミング回路112に設けられた4本のヒューズを、必要に応じ適宜切断する。この切断により、第1のトリミング回路112によって絶対値が制御された、プログラマブル電流源113の出力電流114は、さらにセレクタ115で経路が切り替えられて、DC電流114aとして比較回路103に供給される。これにより、比較回路103の閾値の絶対値、すなわち、図9の波形操作後の閾値電流の振幅は、直接的に既知の精度で決定されることとなる。   In this way, in the first trimming according to FIG. 1, the output current 114 of the programmable current source 113 measures the value of the DC current 114b output from the terminal 117 as a result of the path being switched by the selector 115. Meanwhile, the four fuses provided in the first trimming circuit 112 are appropriately cut as necessary. By this disconnection, the output current 114 of the programmable current source 113, whose absolute value is controlled by the first trimming circuit 112, is further switched by the selector 115 and supplied to the comparison circuit 103 as the DC current 114a. Thereby, the absolute value of the threshold value of the comparison circuit 103, that is, the amplitude of the threshold current after the waveform operation of FIG. 9 is directly determined with known accuracy.

次に、上記第1のトリミングを実施する際の、デコーダ124及び制御回路109の動作について説明する。図1の受信部100における制御回路109を、図10に示したように構成できることは既に示したが、以下では、第1のトリミング回路112の最も簡単な具体的な構成例として、関連するプログラマブル電流源113の回路部分について、より詳細に記載した例を図11に示す。すなわち、図11では、第2のトリミング回路(第2のトリミング手段)125に関連する部分は図示を省略している。このため、トリミングヒューズの接続形態を検知するセンス回路1184や該センス結果をデコードしてプログラマブル電流源113及び/またはPGAを制御するためのデコーダ124を示す破線は、第2のトリミング手段にかかわる部分を残して開放された記載となっている(第2のトリミングについては後に別途説明する)。   Next, operations of the decoder 124 and the control circuit 109 when the first trimming is performed will be described. Although it has already been shown that the control circuit 109 in the receiving unit 100 of FIG. 1 can be configured as shown in FIG. 10, in the following, as the simplest specific configuration example of the first trimming circuit 112, a related programmable An example in which the circuit portion of the current source 113 is described in more detail is shown in FIG. That is, in FIG. 11, a portion related to the second trimming circuit (second trimming means) 125 is not shown. For this reason, the broken line indicating the sense circuit 1184 for detecting the connection form of the trimming fuse and the decoder 124 for decoding the sense result and controlling the programmable current source 113 and / or PGA is a portion related to the second trimming means. (The second trimming will be separately described later).

図11のプログラマブル電流源113の内部構成は、オペアンプを使用して生成した電流を、pチャネル型金属酸化膜半導体トランジスタ(以下、PMOSと称する)側と、nチャネル型金属酸化膜半導体トランジスタ(以下、NMOSと称する)側で折り返す、2つのカレントミラーが基本となっている。このうち、PMOS側のカレントミラーでは、制御信号8181によるスイッチの開閉により、NMOS側のカレントミラーへ流し込む電流値を設定し、最終的な出力電流114を所望の値へ調整できるよう構成されている。   The programmable current source 113 shown in FIG. 11 has an internal configuration in which a current generated using an operational amplifier is divided into a p-channel metal oxide semiconductor transistor (hereinafter referred to as PMOS) side and an n-channel metal oxide semiconductor transistor (hereinafter referred to as PMOS). Basically, two current mirrors are folded back on the side called NMOS. Among these, the current mirror on the PMOS side is configured such that the current value flowing into the current mirror on the NMOS side can be set and the final output current 114 can be adjusted to a desired value by opening and closing the switch by the control signal 8181. .

さて、図11に示す第1のトリミング回路112において切断されるべき複数のヒューズ(トリミングヒューズ)は、オペアンプの負帰還によりゲート電圧が制御されるNMOSのソース側に、図10において便宜上図示を省略していた抵抗素子ラダーと並列に接続されていると共に、各ヒューズが互いに直列に連結されて、直接的にアナログ回路内の可変抵抗素子として使用されている。従って、図11の例では、第1のトリミング回路112に含まれる、第1のトリミングヒューズの接続形態のセンス回路(図10における1184のうち、第1のトリミング手段に相当する部分)は、図示の通り、実質単なる配線であり、また第1のトリミングヒューズの接続形態のデコーダ124も、上記の通りアナログ回路の一部分(可変抵抗素子)として実現されている。   A plurality of fuses (trimming fuses) to be cut in the first trimming circuit 112 shown in FIG. 11 are not shown for convenience in FIG. 10 on the source side of the NMOS whose gate voltage is controlled by the negative feedback of the operational amplifier. In addition, the fuses are connected in parallel with each other and the fuses are connected in series with each other and used directly as variable resistance elements in the analog circuit. Therefore, in the example of FIG. 11, a sense circuit (a portion corresponding to the first trimming means in 1184 in FIG. 10) of the connection form of the first trimming fuse included in the first trimming circuit 112 is illustrated. As described above, the decoder 124 which is substantially merely a wiring and is connected to the first trimming fuse is also realized as a part of the analog circuit (variable resistance element) as described above.

しかしながら、これらの、トリミングヒューズの接続、センス回路の構成、及びデコーダの構成は、任意の変更が可能である。例えば、図1及び図10においても、第2のトリミング回路125では、上記第1のトリミング回路112と異なり、複数のヒューズが並列に連結されている。また、デコーダ124に一般的に含まれ得る、ヒューズの接続状態の検知(センス)においても、周知のセンス回路1184を用いて任意の変形が可能である。例えば、図10の第2のトリミング回路125では、全てのヒューズの一端に電源電圧Vddレベルが印加されており、他端の電圧をセンスすることで、トリミングビット情報が再生される。また別のヒューズ接続及びセンス回路1184の変形例としては、デコーダ124内部でヒューズ及び抵抗素子からなる抵抗ラダー各部の電圧と所定のリファレンス電圧とを比較し、比較結果に応じて所定のトリミングビット情報が再生され、各種制御信号としてデコードされるような設計も可能である。このようなトリミングヒューズの接続形態及びデコーダ124の実現手法の詳細は、本発明の主旨を何ら限定するものではない。   However, the connection of the trimming fuse, the configuration of the sense circuit, and the configuration of the decoder can be arbitrarily changed. For example, also in FIGS. 1 and 10, in the second trimming circuit 125, unlike the first trimming circuit 112, a plurality of fuses are connected in parallel. Also, in the detection (sense) of the connection state of the fuse, which can be generally included in the decoder 124, any modification can be made using the known sense circuit 1184. For example, in the second trimming circuit 125 of FIG. 10, the power supply voltage Vdd level is applied to one end of all the fuses, and trimming bit information is reproduced by sensing the voltage at the other end. As another modification of the fuse connection and sense circuit 1184, the voltage of each part of the resistance ladder composed of a fuse and a resistance element is compared with a predetermined reference voltage in the decoder 124, and predetermined trimming bit information is determined according to the comparison result. It is also possible to design such that is reproduced and decoded as various control signals. The details of the trimming fuse connection mode and the implementation method of the decoder 124 do not limit the gist of the present invention.

なお、プログラマブル電流源113及びデコーダ124、さらには制御回路109の判定/制御部1096は、プログラマブル電流源113の出力電流114の値を、第1のトリミングを実施した後にも調整可能な構成とすることができる。これは、図10及び図11を参照すれば容易に分かるように、第1のトリミング回路112及び制御信号818によるプログラマブル電流源113の調整設定(プログラミング)を、互いに独立させることで実現できる。これによって、第2のトリミングの実施において有用な、追加の補正を行うことが可能になる。また、図10及び図11の例では、制御信号818は、単なるバッファ818aを介して制御信号8181として供給されているが、このバッファ818aを種々の論理回路で構成して、より望ましいトリミング手段を構成することもできる。これらの変形例については、後に図4、図12、及び図13を参照して例を説明する。   The programmable current source 113, the decoder 124, and the determination / control unit 1096 of the control circuit 109 can adjust the value of the output current 114 of the programmable current source 113 even after the first trimming is performed. be able to. This can be realized by making the adjustment setting (programming) of the programmable current source 113 by the first trimming circuit 112 and the control signal 818 independent from each other, as can be easily understood with reference to FIGS. This makes it possible to make additional corrections that are useful in performing the second trimming. In the examples of FIGS. 10 and 11, the control signal 818 is supplied as the control signal 8181 via the simple buffer 818a. However, the buffer 818a is composed of various logic circuits to provide a more desirable trimming means. It can also be configured. Examples of these modifications will be described later with reference to FIGS. 4, 12, and 13.

一方、上記第1のトリミング回路112により、ICチップ個々に対して絶対値が制御されたプログラマブル電流源113の出力電流114を基にして、受信部100の受信感度のトリミングを実施すべく、上記電圧増幅回路PGAの増幅率を調整するための、第2のトリミングが実施される。この場合、例えば上記出力電流114そのものが、上記第2のトリミング回路の構成要素の1つである検査信号生成回路(検査信号生成手段)119に、DC電流114cとして、セレクタ115によって経路を切り替えて入力される。検査信号生成回路119は、内部の微小電流生成回路120によって、例えば2.00μA−3%〜2.00μA+3%(3σ)の精度で、上記第1のトリミングの結果得られたDC電流114cを正確に1/50倍し、受信部100の最小受信感度に対応する微小なDC電流を生成する。上記1/50倍という倍率は、典型的には、増幅回路102の入力部から比較回路103内のOTA104出力に至るまでの全電流ゲインの設定値から定まるものである。実際の回路動作時に設定する閾値電流108の電流値を上記全電流ゲインで除した値が、受信部100によってパルスとして再生され得る最小のフォトダイオード101出力電流値の目安となり、光パルス検出装置の最小受信感度を決める。   On the other hand, the first trimming circuit 112 performs trimming of the reception sensitivity of the receiving unit 100 based on the output current 114 of the programmable current source 113 whose absolute value is controlled for each IC chip. The second trimming is performed to adjust the amplification factor of the voltage amplifier circuit PGA. In this case, for example, the output current 114 itself switches the path to the inspection signal generation circuit (inspection signal generation means) 119, which is one of the components of the second trimming circuit, as the DC current 114c by the selector 115. Entered. The inspection signal generation circuit 119 accurately outputs the DC current 114c obtained as a result of the first trimming with an accuracy of 2.00 μA−3% to 2.00 μA + 3% (3σ) by the internal minute current generation circuit 120, for example. 1/50 times, a minute DC current corresponding to the minimum receiving sensitivity of the receiving unit 100 is generated. The magnification of 1/50 is typically determined from the set value of the total current gain from the input section of the amplifier circuit 102 to the output of the OTA 104 in the comparison circuit 103. A value obtained by dividing the current value of the threshold current 108 set during actual circuit operation by the total current gain is a measure of the minimum output current value of the photodiode 101 that can be reproduced as a pulse by the receiving unit 100. Determine the minimum receiving sensitivity.

ここで用いられる微小電流生成回路120は、カレントミラー回路で構成するよりも、例えば図2(a)に示すようにエラーアンプ200による負帰還で誤差を圧縮する構成が望ましい。図2(a)中、既に図1で記載されている要素には図1と同一の符号を付した。   The minute current generation circuit 120 used here preferably has a configuration in which an error is compressed by negative feedback by an error amplifier 200 as shown in FIG. 2A, for example, rather than a current mirror circuit. In FIG. 2A, elements already described in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.

抵抗値の比が正確に1:50となるよう注意深くレイアウトされた抵抗R及び抵抗50R(抵抗Rの50倍の抵抗値)のそれぞれに、DC電流114b(2.00μA)と生成すべき微小電流(40.0nA)が流れたとき、電圧降下が互いに等しくなるよう、NMOSのゲート電圧がエラーアンプ200によって制御される。   A DC current 114b (2.00 μA) and a small current to be generated for each of the resistor R and the resistor 50R (resistance value 50 times the resistor R) carefully laid out so that the ratio of the resistance values is accurately 1:50 When (40.0 nA) flows, the gate voltage of the NMOS is controlled by the error amplifier 200 so that the voltage drops are equal to each other.

エラーアンプ200及び図2(a)中の電流源には、制御回路109内の制御信号生成部1097(図10参照)から、制御信号123の一部として、イネーブル信号φENが供給されている。イネーブル信号φENがHレベルであるかLレベルであるかによって、エラーアンプ200及び電流源が、起動あるいは停止される。また、トランスミッションゲート(単にスイッチとも記す)121を含む各スイッチの開閉制御は、同じく制御信号生成部1097から供給される制御信号123の一部(制御信号φA、制御信号φB1、制御信号φB2、制御信号φC)によって行われる。以下、検査信号生成回路119の各スイッチは、制御信号がHレベルになると閉じ、Lレベルになると開くよう(Hアクティブ)に構成されているものとする。   The enable signal φEN is supplied as part of the control signal 123 from the control signal generator 1097 (see FIG. 10) in the control circuit 109 to the error amplifier 200 and the current source in FIG. The error amplifier 200 and the current source are activated or stopped depending on whether the enable signal φEN is at the H level or the L level. In addition, the opening / closing control of each switch including the transmission gate (also simply referred to as a switch) 121 is a part of the control signal 123 (control signal φA, control signal φB1, control signal φB2, control signal) supplied from the control signal generator 1097. Signal φC). Hereinafter, each switch of the inspection signal generation circuit 119 is configured to be closed when the control signal becomes H level and open (H active) when the control signal becomes L level.

図2(b)には、上記検査信号生成回路119に対する制御信号123の各信号のタイミングチャートを示した。検査信号生成回路119は、第2のトリミングを実施する際にのみ使用されるので、その起動中は制御回路109の制御信号生成部1097から、それらの制御信号、すなわちイネーブル信号として、イネーブル信号φEN=Hレベルが送出されている。また、図2(b)の期間paに示す通り、続く制御信号φAのアクティブ期間、すなわちHレベルの送出期間には、抵抗50Rを流れる電流による電圧降下が、抵抗Rを流れるバイアス電流源のみによる電圧降下と等しくなるよう、制御信号φAが供給される帰還経路にあるNMOSのゲート電圧がエラーアンプ200によって駆動される。この時、エラーアンプ200が持つ有限のオフセットの悪影響は、制御信号φA側の帰還経路に蓄積される。   FIG. 2B shows a timing chart of each signal of the control signal 123 for the inspection signal generation circuit 119. Since the inspection signal generation circuit 119 is used only when the second trimming is performed, the control signal generation unit 1097 of the control circuit 109 receives the enable signal φEN as the control signal, that is, the enable signal during the activation. = H level is transmitted. 2B, during the subsequent active period of the control signal φA, that is, the H level transmission period, the voltage drop due to the current flowing through the resistor 50R is caused only by the bias current source flowing through the resistor R. The NMOS gate voltage in the feedback path to which the control signal φA is supplied is driven by the error amplifier 200 so as to be equal to the voltage drop. At this time, the adverse effect of the finite offset of the error amplifier 200 is accumulated in the feedback path on the control signal φA side.

次に、図2(b)の期間pbに示す通り、制御信号φB1がHレベルになると、抵抗Rには、上記バイアス電流に加えて、DC電流114aが流れ込む。引き続いて、制御信号φB2がHレベルになると、上記DC電流114aの加算による、抵抗Rでの電圧降下の増分を打ち消すように、制御信号φB2が供給される帰還経路にあるNMOSのゲート電圧がエラーアンプ200によって駆動される。これらの各電流生成期間の終了(制御信号φA、あるいは制御信号φB2が、HレベルからLレベルに戻る)とともに、図2(a)に示す検査信号生成回路119に設けられた各容量に保持された上記各NMOSのゲート電圧がループから切り離されて、各出力電流がカレントメモリーとして記憶される。このスイッチングの際に発生する電荷によって生じる誤差を抑えるため、制御信号φB1のHレベルと制御信号φB2のHレベルとの、各切り替えタイミングには、一定の時間差が設けられている。またダミースイッチを用いて誤差を低減することも望ましい(図示せず)。   Next, as shown in the period pb of FIG. 2B, when the control signal φB1 becomes H level, the DC current 114a flows into the resistor R in addition to the bias current. Subsequently, when the control signal φB2 becomes H level, the gate voltage of the NMOS in the feedback path to which the control signal φB2 is supplied is an error so as to cancel the increment of the voltage drop at the resistor R due to the addition of the DC current 114a. It is driven by the amplifier 200. At the end of each of these current generation periods (the control signal φA or the control signal φB2 returns from the H level to the L level), it is held in each capacitor provided in the test signal generation circuit 119 shown in FIG. Further, the gate voltage of each NMOS is disconnected from the loop, and each output current is stored as a current memory. In order to suppress an error caused by the electric charge generated at the time of switching, a certain time difference is provided at each switching timing between the H level of the control signal φB1 and the H level of the control signal φB2. It is also desirable to reduce errors using a dummy switch (not shown).

その後は、図2(b)の期間pcに示すとおり、制御信号φCのアクティブ期間にスイッチ121が閉じられ、上記カレントメモリーから検査信号122として電流パルスが出力される。主に、スイッチ121のOFF時リーク電流と上記保持容量値によって定まるスルーレートを鑑みて、上記カレントメモリーの精度が確保できる期間内においては、検査信号122を繰り返して出力することが可能である。図2(b)では、期間pdに示す通り、微小電流の生成/保持後、制御信号φCが3回アクティブとなって、50nAの振幅を有する3つの電流パルスが生成されている。このように、制御回路109の制御信号生成部1097が、第2のトリミング回路125におけるトリミング制御手段として、図1における制御信号123を生成し、高精度微小電流の生成、保持、及び出力を効率よく切り替えることによって、既知の振幅を有するパルス信号である、検査信号122が生成される。   Thereafter, as shown in the period pc of FIG. 2B, the switch 121 is closed during the active period of the control signal φC, and a current pulse is output as the inspection signal 122 from the current memory. Mainly in view of the slew rate determined by the OFF-state leakage current of the switch 121 and the holding capacity value, the inspection signal 122 can be repeatedly output within a period in which the accuracy of the current memory can be ensured. In FIG. 2B, as shown in the period pd, after the generation / retention of the minute current, the control signal φC becomes active three times, and three current pulses having an amplitude of 50 nA are generated. As described above, the control signal generation unit 1097 of the control circuit 109 generates the control signal 123 in FIG. 1 as trimming control means in the second trimming circuit 125, and efficiently generates, holds, and outputs a high-precision minute current. By switching frequently, the inspection signal 122, which is a pulse signal having a known amplitude, is generated.

上記の例においては、上記第1のトリミングの実施結果として得られる出力電流114そのものが、検査信号生成回路119にDC電流114cとして、また閾値生成回路105にはDC電流114aとして、セレクタ115によって切り替えて入力される構成について説明した。しかしながら、実際の閾値電流108の振幅設定値及び全電流ゲインの設定値に、直接対応する検査信号を生成しようとすると、微小電流生成回路120の出力電流が極めて小さくなり、回路が安定に動作しないという懸念が生じることもある。このような場合には、
1)第2のトリミングの成否を判定するための検査過程において用いられる閾値電流108は、通常動作時に用いる閾値電流108の設定振幅よりも一定比率大きい設定とした上で、上記微小電流生成の倍率は全電流ゲインの逆数のままとし、検査信号122の振幅を一定比率大きくする。
あるいは、
2)全電流ゲインを、増幅回路102または比較回路103のいずれかで一定比率小さくする手段を講じた上で、第2のトリミングの成否を判定するための検査過程において用いられる閾値電流108は通常動作時と同じ設定振幅のまま、検査信号122の振幅を一定比率大きくする。
等の変更によって、生成すべき微小電流値をより大きな値として設計することが可能である。特に、第1のトリミングでモニターするDC電流114bと微小電流生成回路120に入力するDC電流114cとを、同一の一定比率だけ大きい値とすることによって、微小電流生成時の精度低下が防止される。例えば、閾値生成回路105に入力されるDC電流114aは、第1のトリミングでモニターしたDC電流114bの値から、ミラー比を一定比率小さくしたカレントミラー回路を追加して、所望の設定値を得ることができる。このような構成によれば、閾値電流108の絶対的な設定精度はやや低下しターゲット値がずれることはあっても、当該検査手段を一律に適用することで、個々の最小受信感度のばらつきを調整するという目的は十分な精度で達成することができるとともに、実際の動作時においては、外部から指示する閾値の設定条件に一律の補正を施し、最終的な最小受信感度をターゲット通りとすることが可能であり、何ら支障は生じない。
In the above example, the output current 114 itself obtained as a result of performing the first trimming is switched by the selector 115 as the DC current 114c for the inspection signal generation circuit 119 and as the DC current 114a for the threshold generation circuit 105. The configuration to be input has been described. However, if an inspection signal that directly corresponds to the amplitude setting value of the actual threshold current 108 and the setting value of the total current gain is to be generated, the output current of the minute current generation circuit 120 becomes extremely small, and the circuit does not operate stably. There may be concerns. In such a case,
1) The threshold current 108 used in the inspection process for determining the success or failure of the second trimming is set to a constant ratio larger than the set amplitude of the threshold current 108 used during normal operation, and the magnification of the minute current generation Is the reciprocal of the total current gain, and the amplitude of the inspection signal 122 is increased by a certain ratio.
Or
2) The threshold current 108 used in the inspection process for determining the success or failure of the second trimming after taking a means for reducing the total current gain by a certain ratio in either the amplifier circuit 102 or the comparison circuit 103 is normally The amplitude of the inspection signal 122 is increased by a certain ratio while maintaining the same set amplitude as that during operation.
Thus, it is possible to design a minute current value to be generated as a larger value. In particular, the DC current 114b monitored by the first trimming and the DC current 114c input to the minute current generation circuit 120 are set to a large value by the same constant ratio, thereby preventing a decrease in accuracy when generating the minute current. . For example, for the DC current 114a input to the threshold value generation circuit 105, a desired setting value is obtained by adding a current mirror circuit in which the mirror ratio is reduced by a certain ratio from the value of the DC current 114b monitored in the first trimming. be able to. According to such a configuration, even if the absolute setting accuracy of the threshold current 108 is slightly lowered and the target value is shifted, the inspection means is uniformly applied to reduce the variation in individual minimum reception sensitivity. The purpose of adjustment can be achieved with sufficient accuracy, and in the actual operation, uniform correction is made to the threshold setting conditions specified from the outside, and the final minimum reception sensitivity is set as the target. This is possible and will not cause any trouble.

以上の説明から明らかなように、本願発明の基本的な構成要件の1つは、第1のトリミングで、比較回路103の閾値電流108を直接的にかつ高精度に(既知の精度で)制御するのと同時に、その実施結果に基づいて光パルス検出装置が、自らの検査信号として好都合な電流信号を既知の精度で生成することにある。これは特に、図1のように比較回路103を電流閾値に対して動作するよう構成することで好適に実現される。すなわち、第1のトリミングの実施結果に基づいて生成した微小DC電流に対して、検査信号のパルスOFF期間にはその振幅を0とすべくトランスミッションゲートをON/OFF制御するだけで、検査信号の電流振幅精度と妥当な時定数を保ったまま容易にパルス波形に整形することができる。勿論、比較回路103の閾値を電圧信号としたり、増幅回路102への検査信号の入力を電圧信号としたりすることも可能ではあるが、この場合は、別途リファレンス電圧生成やインピーダンス変換、あるいはAC結合等が必要となって回路規模が増大するとともに、第1のトリミングの実施結果を直接的に第2のトリミングに活用することが難しくなり好ましくない。   As is clear from the above description, one of the basic components of the present invention is the first trimming, and the threshold current 108 of the comparison circuit 103 is directly and highly accurately controlled (with known accuracy). At the same time, based on the result of the implementation, the optical pulse detection device is to generate a current signal convenient as its own inspection signal with known accuracy. In particular, this is preferably realized by configuring the comparison circuit 103 to operate with respect to the current threshold as shown in FIG. That is, with respect to the minute DC current generated based on the first trimming execution result, the transmission signal is simply turned ON / OFF so that the amplitude is zero during the inspection signal pulse OFF period. It can be easily shaped into a pulse waveform while maintaining current amplitude accuracy and a reasonable time constant. Of course, the threshold value of the comparison circuit 103 can be a voltage signal, and the input of the inspection signal to the amplifier circuit 102 can be a voltage signal. In this case, however, a separate reference voltage generation, impedance conversion, or AC coupling is possible. And the circuit scale increases, and it is difficult to directly use the result of the first trimming for the second trimming.

ここで、図2(b)のように制御信号123の各信号を、時間軸上で相補的に切り替えることによって、実際に検査信号122が増幅回路102に入力される時点では、上記プログラマブル電流源113の制御信号818を他の目的、すなわち比較回路103の閾値電流108の調整に再利用することも可能である。すなわち、図11に示したように、第1のトリミング回路112及び制御信号818による、プログラマブル電流源113の調整設定(プログラミング)を、互いに独立させることにより、比較的回路規模が大きくなりがちなプログラマブル電流源113を再利用して、回路規模の削減を図ることができる。特に、受光素子(フォトダイオード101)を集積化したICチップの製造工程において、フォトダイオード101の感度を容易に補正しつつ、第2のトリミングを実施することが可能になる。   Here, as shown in FIG. 2B, each signal of the control signal 123 is complementarily switched on the time axis, so that when the inspection signal 122 is actually input to the amplifier circuit 102, the programmable current source It is also possible to reuse the control signal 818 of 113 for other purposes, that is, adjustment of the threshold current 108 of the comparison circuit 103. That is, as shown in FIG. 11, by making the adjustment setting (programming) of the programmable current source 113 by the first trimming circuit 112 and the control signal 818 independent from each other, a programmable circuit that tends to have a relatively large circuit scale. The circuit scale can be reduced by reusing the current source 113. In particular, in the manufacturing process of the IC chip in which the light receiving element (photodiode 101) is integrated, the second trimming can be performed while easily correcting the sensitivity of the photodiode 101.

例えば、第1あるいは第2のトリミングとは別に実施するフォトダイオード101の感度測定結果(標準値に対する比)を基に、上記微小電流の生成に用いるDC電流114cの値が、上記感度比を乗じた値に最も近くなるよう、制御信号818の設定を外部から指定した上で、上記検査信号122を生成することができる。あるいは閾値電流108の生成に用いるDC電流114aの値が、上記感度比を乗じた値に最も近くなるよう、制御信号818の設定を外部から指定することができる。   For example, based on the sensitivity measurement result (ratio with respect to the standard value) of the photodiode 101 performed separately from the first or second trimming, the value of the DC current 114c used for generating the minute current is multiplied by the sensitivity ratio. The inspection signal 122 can be generated after the setting of the control signal 818 is designated from the outside so as to be closest to the measured value. Alternatively, the setting of the control signal 818 can be designated from the outside so that the value of the DC current 114a used for generating the threshold current 108 is closest to the value obtained by multiplying the sensitivity ratio.

このようにして、第1のトリミングによって生成した高精度のDC電流を基に、電流パルス波形を生成して、これに対する受信部100の応答を観測した結果に基づいて第2のトリミングを実施する。以下では図1を参照して、第2のトリミング、すなわち図1における増幅回路102のゲイントリミングの詳細について説明する。   In this manner, a current pulse waveform is generated based on the high-accuracy DC current generated by the first trimming, and the second trimming is performed based on the result of observing the response of the receiving unit 100 to the current pulse waveform. . Hereinafter, the details of the second trimming, that is, the gain trimming of the amplifier circuit 102 in FIG. 1 will be described with reference to FIG.

本願発明における第2のトリミング回路の構成要件として、第1には、既に述べたように第1のトリミングの結果を基にして検査信号を生成する検査信号生成回路119が挙げられる。また第2の要件として、例えばPGAを含む増幅回路102の増幅率が第2のトリミング回路125により調整可能とされている。一般的に、上記PGAのような電圧増幅回路は、前段のトランスインピーダンスアンプや後段の比較回路と比べ、受動素子サイズの比率による調整機能を実現し易い回路ブロックと言える。従って、このように第2のトリミング回路を構成することにより、本願の目的である最小受信感度の高精度のトリミングを最も容易に実現することができる。また図1の例では、第2のトリミング回路125の内部に示された3本のヒューズの接続状態が、上記デコーダ124によって増幅回路のゲイン切り替え制御信号に反映され、また制御回路109からは増幅率の切り替え設定を行わない構成となっている(図10参照)。   The constituent elements of the second trimming circuit according to the present invention include, firstly, an inspection signal generation circuit 119 that generates an inspection signal based on the result of the first trimming as described above. As a second requirement, for example, the amplification factor of the amplifier circuit 102 including PGA can be adjusted by the second trimming circuit 125. In general, it can be said that a voltage amplifier circuit such as the above PGA is a circuit block that can easily realize an adjustment function based on the ratio of the passive element size as compared with the transimpedance amplifier in the previous stage and the comparison circuit in the subsequent stage. Therefore, by configuring the second trimming circuit in this way, it is possible to most easily realize high-precision trimming with the minimum reception sensitivity, which is the object of the present application. In the example of FIG. 1, the connection state of the three fuses shown in the second trimming circuit 125 is reflected in the gain switching control signal of the amplifier circuit by the decoder 124, and is amplified from the control circuit 109. The rate switching setting is not performed (see FIG. 10).

さらに第3の構成要件として、制御回路109が、第2のトリミングにおけるトリミング制御手段として、以下のように機能する。制御回路109は、制御信号生成部1097による検査信号122のタイミングの調整と、これに同期した同期受信ゲート信号1093の生成、信号処理部1092による同期受信ゲート信号1093に基づく比較回路103のデジタル出力信号106の取り込み、判定/制御部1096による同期受信出力1094のカウント、さらに上記カウント結果に基づく第2トリミングの成否判定、また判定結果の外部への出力まで、を少なくとも含む、一連の検査シーケンスを実施する。   Further, as a third constituent requirement, the control circuit 109 functions as trimming control means in the second trimming as follows. The control circuit 109 adjusts the timing of the inspection signal 122 by the control signal generation unit 1097, generates the synchronous reception gate signal 1093 in synchronization with the timing, and outputs the digital output of the comparison circuit 103 based on the synchronous reception gate signal 1093 by the signal processing unit 1092. A series of inspection sequences including at least acquisition of the signal 106, counting of the synchronous reception output 1094 by the determination / control unit 1096, determination of success or failure of the second trimming based on the count result, and output of the determination result to the outside carry out.

ここからは、図3を参照して上記一連のシーケンスを具体的に説明する。上記の制御信号生成部1097による検査信号122のパルスタイミングの調整とは、図2(b)に示したタイミングチャートにおける、制御信号123のうちの、制御信号φCの生成に対応している。制御信号φCは少なくとも、Hレベルのパルス幅W、パルスの繰り返し周期T、及びパルスの総数N(図3ではN=3)を、制御パラメータとして含んでいる。   From here, the above-described series of sequences will be specifically described with reference to FIG. The adjustment of the pulse timing of the inspection signal 122 by the control signal generator 1097 corresponds to the generation of the control signal φC in the control signal 123 in the timing chart shown in FIG. The control signal φC includes at least an H level pulse width W, a pulse repetition period T, and a total number N of pulses (N = 3 in FIG. 3) as control parameters.

図3のチャートqaは、検査信号122を生成するために、トランスミッションゲート121を開閉する制御信号φCの波形であり、実際の動作時においては送信器(図示しない)の駆動波形に対応する。図3のチャートqbは、比較回路103が出力するデジタル出力信号106の波形例である。図3のチャートqbに示す、デジタル出力信号106の波形は、図3のチャートqaに示す制御信号φCの波形に対して、パルス幅及び/または遅延量がパルス毎にばらついている。   The chart qa in FIG. 3 shows the waveform of the control signal φC that opens and closes the transmission gate 121 in order to generate the inspection signal 122, and corresponds to the drive waveform of the transmitter (not shown) in actual operation. A chart qb in FIG. 3 is a waveform example of the digital output signal 106 output from the comparison circuit 103. In the waveform of the digital output signal 106 shown in the chart qb of FIG. 3, the pulse width and / or the delay amount varies from pulse to pulse with respect to the waveform of the control signal φC shown in the chart qa of FIG.

図3のチャートqcには、同期受信ゲート信号1093を示しているが、この同期受信ゲート信号1093は、検査信号122と全く同じH及びLレベルの出力タイミングを有し、検査信号122と完全に同期した信号として生成されている。なお、同期受信ゲート信号1093には、立上りまたは立下りのいずれかまたは両方のエッジに、それぞれ一定の遅延時間を付与して、検査信号122に概ね同期した信号としてもよい。このような遅延時間の付与操作により、増幅回路102でのいわゆる群遅延を考慮して同期ゲートを掛けることはできるが、その一方で、受信部100の最小受信感度に新たなばらつき要因をもたらし得るため、注意が必要である。   The chart qc in FIG. 3 shows the synchronous reception gate signal 1093. The synchronous reception gate signal 1093 has exactly the same H and L level output timing as the inspection signal 122, and is completely the same as the inspection signal 122. It is generated as a synchronized signal. The synchronous reception gate signal 1093 may be a signal that is substantially synchronized with the inspection signal 122 by giving a fixed delay time to either or both of rising and falling edges. By such a delay time giving operation, a synchronization gate can be applied in consideration of a so-called group delay in the amplifier circuit 102, but on the other hand, a new variation factor can be brought about in the minimum receiving sensitivity of the receiving unit 100. Therefore, caution is necessary.

また、比較回路103が出力するデジタル出力信号106の取り込みは、信号処理部1092にて、以下のように行われる。信号処理部1092は、図3のチャートqbのデジタル出力信号106と、図3のチャートqcの同期受信ゲート信号1093と、の論理積を求めることで、該同期受信ゲート信号1093により定められた、すなわち、該同期受信ゲート信号1093がHレベルとなっている同期受信ゲート期間内における、デジタル出力信号106の有無を判別(ラッチ)した結果、すなわち同期受信出力1094として出力される(図3のチャートqe)。該同期受信出力1094は、検査信号122の繰り返し周期Tの終了直前にリセット信号1095(図3のチャートqd)がHレベルになることでLレベルにリセットされる(図3のチャートqe)。また、該同期受信出力1094は判定/制御部1096の内部に設けられたカウンタ(図示しない)に入力されて、LレベルからHレベルへのリーディングエッジ(立上りエッジ)の発生回数がカウントされる。   The digital output signal 106 output from the comparison circuit 103 is captured by the signal processing unit 1092 as follows. The signal processing unit 1092 obtains a logical product of the digital output signal 106 of the chart qb in FIG. 3 and the synchronous reception gate signal 1093 in the chart qc of FIG. 3, and is determined by the synchronous reception gate signal 1093. That is, the result of determining (latching) the presence or absence of the digital output signal 106 in the synchronous reception gate period in which the synchronous reception gate signal 1093 is at the H level, that is, the synchronous reception output 1094 is output (chart in FIG. 3). qe). The synchronous reception output 1094 is reset to L level when the reset signal 1095 (chart qd in FIG. 3) becomes H level immediately before the end of the repetition period T of the inspection signal 122 (chart qe in FIG. 3). The synchronous reception output 1094 is input to a counter (not shown) provided in the determination / control unit 1096, and the number of occurrences of leading edges (rising edges) from the L level to the H level is counted.

そして、上記カウント数が、検査信号122におけるパルスの総数Nと一致している場合に、判定/制御部1096は、一連の検査シーケンスにおいて、検査信号122の全パルスが正常に比較回路103で再生された、すなわち第2のトリミングが成功した(十分な増幅率が得られた)と判定する。一方、上記カウント数が、検査信号122におけるパルスの総数Nと一致していない場合は、判定/制御部1096は、第2のトリミングの条件設定に失敗した(増幅率を増大させていく途中過程においてであれば、依然として増幅率が不足している)と判定する。ただし、ヒューズの切断作業自体の成否は別途検出されるべきであって、ここでの第2トリミングの成否判定には影響しないものとする。   When the count number matches the total number N of pulses in the inspection signal 122, the determination / control unit 1096 reproduces all the pulses of the inspection signal 122 normally in the comparison circuit 103 in a series of inspection sequences. That is, it is determined that the second trimming has been successful (a sufficient amplification factor has been obtained). On the other hand, if the count number does not coincide with the total number N of pulses in the inspection signal 122, the determination / control unit 1096 has failed to set the second trimming condition (in the process of increasing the amplification factor). , The amplification factor is still insufficient). However, the success or failure of the fuse cutting operation itself should be detected separately and does not affect the success or failure determination of the second trimming here.

尚、既に説明したように、図1の構成においてフォトダイオードの感度補正とともに第2のトリミングを実施する場合は、外部から制御回路109を介して受信部100を第2のトリミングを実施する動作モードに設定する(すなわち上記一連の検査シーケンスを開始する指示を外部から制御回路109に与える)際には、比較回路103の閾値設定、及び必要であれば検査信号122の振幅設定の、それぞれの設定条件が明示され、それら設定値は、図10に例示したようにレジスタ1102に保持され、制御回路109に供されなければならない。あるいは、設定条件が明示されない場合に備え、電源投入時にレジスタ1102の内容を既知の初期値にリセットすることも必要である。このようにして構成されるトリミング制御手段を含んだ、制御回路109は、上記の設定条件を、図2(b)に示したようなパルスタイミングで切り替えることによって、プログラマブル電流源113及びセレクタ115とともに、検査信号生成回路119を適切に制御する。   As described above, when the second trimming is performed together with the sensitivity correction of the photodiode in the configuration of FIG. 1, the operation mode in which the second trimming is performed on the receiving unit 100 from the outside via the control circuit 109. (That is, when an instruction to start the series of inspection sequences is given to the control circuit 109 from the outside), the setting of the threshold value of the comparison circuit 103 and the setting of the amplitude of the inspection signal 122 if necessary Conditions are specified, and these set values must be held in the register 1102 as illustrated in FIG. 10 and supplied to the control circuit 109. Alternatively, it is also necessary to reset the contents of the register 1102 to a known initial value when the power is turned on, in case the setting condition is not specified. The control circuit 109 including the trimming control unit configured as described above, together with the programmable current source 113 and the selector 115, switches the above setting conditions at the pulse timing as shown in FIG. The inspection signal generation circuit 119 is appropriately controlled.

実際の第2のトリミングは、例えば以下のようにして実施される。事前に第1のトリミング(及び必要であれば別途フォトダイオードの感度測定)が実施される。またウェハ製造工程完了の時点で、第2のトリミング回路125に含まれるトリミングヒューズは、電気的にすべてショートの状態にあり、増幅回路102の調整可能範囲内で最小の増幅率を与えるよう設計されている。   The actual second trimming is performed as follows, for example. First trimming (and separately measuring the sensitivity of the photodiode if necessary) is performed. At the time of completion of the wafer manufacturing process, the trimming fuses included in the second trimming circuit 125 are all electrically short-circuited, and are designed to give the minimum amplification factor within the adjustable range of the amplifier circuit 102. ing.

まずこの状態で、外部インターフェース111を介して先述の一連の検査シーケンスを実施するよう、外部から指示を与える。そしで、第2のトリミングが失敗と判定されること、すなわちN回連続での検査信号の受信成功(パルス再生)には至らないことを確認する。当然、増幅回路102にはそのような増幅率の調整範囲が予め作り込まれていなければならない。   First, in this state, an instruction is given from the outside through the external interface 111 to execute the above-described series of inspection sequences. Then, it is confirmed that the second trimming is determined to be unsuccessful, that is, the test signal is not successfully received (pulse regeneration) for N consecutive times. Naturally, such an adjustment range of the amplification factor must be built in the amplifier circuit 102 in advance.

第2のトリミングでは、上記のように失敗と判定されると、この失敗時に設定されていた、PGAの増幅率(第2のトリミング回路125に含まれる各トリミングヒューズの接続状態に対応)を1LSB(Least Significant Bit:最下位のビット)上昇させる旨、及び、再び図3に示す上記一連の検査シーケンスを実施する旨、外部から制御回路109の判定/制御部1096に指示する。これらを繰り返して、初めて第2のトリミングが成功と判定されること(N回連続で検査信号122が再生されたこと)が確認された時点で、該増幅率の設定が確定し、第2のトリミングは完了する。   If it is determined that the second trimming has failed as described above, the amplification factor of the PGA (corresponding to the connection state of each trimming fuse included in the second trimming circuit 125) set at the time of the failure is set to 1LSB. The determination / control unit 1096 of the control circuit 109 is instructed from the outside to increase (Least Significant Bit) and to execute the above-described series of inspection sequences shown in FIG. When these steps are repeated and it is confirmed that the second trimming is determined to be successful for the first time (the inspection signal 122 has been reproduced N times consecutively), the setting of the amplification factor is confirmed, and the second Trimming is complete.

このように、第2のトリミングでは、上記第1のトリミング手段によって絶対値が制御された信号を基に、第2のトリミング手段によって既知の振幅を有するパルス信号が検査信号として増幅手段に入力及び評価され、その結果、同じく第2のトリミング手段の一部である各ヒューズの切断、すなわち、第2ヒューズトリミングが実施され、本発明の光パルス検出装置の主要な構成要素として設けられる受信部100の受信感度のトリミングがなされる。   As described above, in the second trimming, based on the signal whose absolute value is controlled by the first trimming means, a pulse signal having a known amplitude is input to the amplifying means by the second trimming means as an inspection signal. As a result, cutting of each fuse that is also a part of the second trimming means, that is, second fuse trimming is performed, and the receiver 100 provided as a main component of the optical pulse detection device of the present invention. The reception sensitivity is trimmed.

ここで、上記の失敗した場合と成功した場合との各判定結果を、外部に出力するためには、以下に示すような工夫が必要である。すなわち、被検査回路(受信部100)が第2のトリミングの検査動作に入ったか否か、またその後で、失敗あるいは成功のいずれと判定したのかを、外部インターフェース111を通じて外部から知る必要がある。これは、図10に示したインターフェース回路110の内部にある、上記の目的のために設けられた出力部1103(及び出力端子1104)によって、以下のようにして実現され得る。出力端子1104には、トリミング検査動作に入っていない(外部から指示がない)場合にはHレベル、トリミング検査動作に入ればLレベルが出力される。このようにして一旦Lレベルになった後、制御回路109が該トリミングを失敗と判定すれば出力端子1104は再びHレベルに、また成功と判定すれば出力端子1104には被検査回路の発振器1090のクロック信号1091が出力されるように、制御回路109が出力部1103を駆動する。このような構成によれば、1つの出力端子を追加するのみで上記目的が達成されるとともに、ウェハテスト時にはごく一般的なテスタを用いても上記4つの出力状態を容易に区別することができる。勿論、他の変形例も容易に実施可能である。   Here, in order to output the determination results of the case of failure and the case of success to the outside, the following device is required. That is, it is necessary to know from the outside through the external interface 111 whether or not the circuit to be inspected (the receiving unit 100) has entered the second trimming inspection operation, and then whether the circuit has been determined to have failed or succeeded. This can be realized by the output unit 1103 (and the output terminal 1104) provided for the above purpose in the interface circuit 110 shown in FIG. 10 as follows. The output terminal 1104 outputs an H level when the trimming inspection operation is not started (no instruction is given from the outside), and an L level is output when the trimming inspection operation is started. Once the control circuit 109 determines that the trimming has failed, the output terminal 1104 returns to the H level again. When the control circuit 109 determines that the trimming has failed, the output terminal 1104 has the oscillator 1090 of the circuit under test. The control circuit 109 drives the output unit 1103 so that the clock signal 1091 is output. According to such a configuration, the above-described object can be achieved by adding only one output terminal, and the above-mentioned four output states can be easily distinguished even if a very general tester is used during wafer testing. . Of course, other variations can be easily implemented.

上記のように第2のトリミング成否を判定することにより、最小受信感度近傍で問題となる回路内雑音の影響を低減することができる。N回連続の受信成功を第2のトリミング終了の条件とすれば、その生起確率は、検査信号パルスの1発あたりの受信エラー発生確率をpとして、(1−p)で表され、Nの設定値に応じpがある程度低くならない限りは成功確率が100%に漸近しない。従って、Nを大きな値とするほどに雑音の影響を受けない状態でトリミング成否の境界を明確に判定することが可能になる。実際にはN=3〜7程度とし、さほど大きな値とせずとも十分にその作用を得ることができる。 By determining whether or not the second trimming is successful as described above, it is possible to reduce the influence of in-circuit noise that becomes a problem near the minimum reception sensitivity. If the success of N consecutive receptions is a condition for the end of the second trimming, the occurrence probability is represented by (1-p) N, where p is the reception error occurrence probability per test signal pulse, and N As long as p is not lowered to some extent in accordance with the set value of, the success probability does not approach 100%. Accordingly, it is possible to clearly determine the trimming success / failure boundary without being affected by noise as N is increased. Actually, N is about 3 to 7, and the effect can be sufficiently obtained without setting the value so large.

また、特に近接センサのように、1つのパルス受信に対して比較的受信エラー発生確率の高い(検出成功確率の低い)状態が検知距離を定義するような(すなわち発生確率の低い事象によってデバイスの特性が決まるような)光パルス検出装置においては、より確実に雑音の影響を低減し精度及び再現性の高いトリミングを実施する必要がある。このために、次のような手順を採用することができる。すなわち、N回連続のテストパルス受信成功という事象が一定の割合で発生することが確認できるまで観測(検査)を継続するのである。先の説明のように、N回連続のパルス受信成功という事象の発生が、即、第2のトリミング終了の条件となる場合、その事象はただ1回発生するだけに過ぎず、事象発生までに要した時間すなわち発生頻度の概念が含まれないため、トリミング条件の抽出自体が直接確率事象の影響を受けてしまう。この問題を避けるためには、より長い時間観測を行い、N回連続のパルス受信成功という事象が、N個の連続したパルス列の発生をL回繰り返すという試行の内にM回発生するのを観測し、その比率(すなわち発生頻度M/L)が所望の範囲内に収まるよう、あるいは所望の値に最も近くなるようトリミング条件を抽出することができる。検査に要するトータル時間とのトレードオフとなるが、上記のように事象の発生頻度を観測することが最小受信感度を揃えるという目的のためには本質的に重要である。なお、このトレードオフを解決する手段については後に別途説明する。   In addition, a state where a reception error occurrence probability is relatively high (low detection success probability) for one pulse reception, such as a proximity sensor, defines a detection distance (that is, an event with a low occurrence probability). In an optical pulse detection device whose characteristics are determined), it is necessary to more reliably reduce the influence of noise and perform trimming with high accuracy and reproducibility. For this purpose, the following procedure can be adopted. That is, the observation (inspection) is continued until it can be confirmed that the event of successful reception of N consecutive test pulses occurs at a certain rate. As described above, if the occurrence of the event of successful N-th consecutive pulse reception is immediately the condition for the end of the second trimming, the event only occurs once, and before the event occurs Since the concept of the time required, that is, the frequency of occurrence, is not included, the extraction of the trimming condition itself is directly affected by the probability event. To avoid this problem, observe for a longer period of time and observe that the event of successful reception of N consecutive pulses occurs M times within an attempt to repeat the generation of N consecutive pulse trains L times. Then, the trimming condition can be extracted so that the ratio (that is, the occurrence frequency M / L) falls within a desired range or is closest to a desired value. Although this is a trade-off with the total time required for the inspection, observing the occurrence frequency of events as described above is essentially important for the purpose of aligning the minimum reception sensitivity. A means for solving this trade-off will be separately described later.

以上で詳しく説明したように、本発明の第1及び第2のトリミング回路を構成することにより、光パルス検出装置における最小受信感度の高精度なトリミングにおいて、個々のIC内部におけるあらゆる特性を反映させた上で検査するとともに、省スペースかつ低コストでこれを実現することが可能になった。   As described in detail above, by configuring the first and second trimming circuits of the present invention, all characteristics within individual ICs are reflected in high-precision trimming with minimum reception sensitivity in the optical pulse detector. In addition to inspection, it has become possible to achieve this at a low cost and at a low cost.

〔第2の実施の形態〕
ここまでは、本発明の第1の実施の形態として、典型的な受信部100の機能ブロック構成例(図1)、検査信号生成回路119の構成及びその動作(図2(a)及び(b))、トリミング制御手段の動作(図3)について説明してきた。
[Second Embodiment]
Up to this point, as a first embodiment of the present invention, a functional block configuration example of a typical receiving unit 100 (FIG. 1), a configuration and operation of a test signal generation circuit 119 (FIGS. 2A and 2B). The operation of the trimming control means (FIG. 3) has been described.

以下では、本発明における第2の実施の形態として、他の典型的な受信部500の機能ブロックの構成について、図4、図12及び図13を参照して、その詳細を説明する。図4には、受信部500全体のブロック図を、図12には、第1及び第2のトリミング手段のより具体的な構成例を、図13には第1及び第2のトリミングが適用されるプログラマブル電流源の回路構成例の詳細を示した。   Hereinafter, as a second embodiment of the present invention, the functional block configuration of another typical receiving unit 500 will be described in detail with reference to FIGS. 4, 12, and 13. 4 is a block diagram of the entire receiving unit 500, FIG. 12 is a more specific configuration example of the first and second trimming means, and FIG. 13 is applied with the first and second trimmings. The details of the circuit configuration example of the programmable current source are shown.

なお、図12及び図13は、図1に対する図10及び図11と同様、図4の受信部500内部の特定のブロックに対して、当業者が理解し易いよう、より詳細な内部構成を示したものである。このため、当然ながら、図4において記載された全ての機能ブロックについて、図12の内部で全体を図示することができない場合がある。この意味において、図12及び図13と図4との間で全ての要素について完全な1対1の対応を取ることはできないが、両図を互いに参照すれば当業者には容易にそれらの対応を判断し得るものである。また図12で説明をしていない本発明の構成要素については、後に図13を参照して説明する。このように、本発明の光パルス検出装置は、あくまでも、図4に示す受信部500の全体構成に基づいて実現されるべきものであると解釈されたい。このため、図13に示している抵抗素子ラダーについては、図12において便宜上図示を省略している。   12 and 13 show a more detailed internal configuration for a specific block in the receiving unit 500 of FIG. 4 so that those skilled in the art can easily understand, like FIGS. 10 and 11 with respect to FIG. It is a thing. Therefore, as a matter of course, in some cases, all the functional blocks described in FIG. 4 cannot be entirely illustrated within FIG. In this sense, it is not possible to take a perfect one-to-one correspondence for all the elements between FIG. 12 and FIG. 13 and FIG. Can be judged. The components of the present invention that are not described in FIG. 12 will be described later with reference to FIG. Thus, the optical pulse detection device of the present invention should be construed to be realized based on the overall configuration of the receiving unit 500 shown in FIG. For this reason, the resistance element ladder shown in FIG. 13 is not shown in FIG. 12 for convenience.

受信部100と受信部500との構成の相違点を列挙すれば、以下の通りである。   The differences in configuration between the receiving unit 100 and the receiving unit 500 are listed as follows.

プログラマブル電流源113の出力電流114に対して、図1で設けられていたセレクタ115及びその制御信号116は、受信部500において存在しない。これは、上述したとおり、図4のように、DC電流114a〜114cを並列しても構わないことによる変形例である。   For the output current 114 of the programmable current source 113, the selector 115 and its control signal 116 provided in FIG. As described above, this is a modification example in which DC currents 114a to 114c may be arranged in parallel as shown in FIG.

特に、閾値生成回路105に供給されるDC電流114aに対して、第1のトリミング回路112及び第2のトリミング回路125がともに、かつ独立に、作用するように構成されている。一方、図1では、増幅回路102内のPGAの増幅率が、第2のトリミング回路125の調整対象となっていた。   In particular, the first trimming circuit 112 and the second trimming circuit 125 are both configured to operate independently of the DC current 114a supplied to the threshold value generation circuit 105. On the other hand, in FIG. 1, the amplification factor of the PGA in the amplifier circuit 102 is an adjustment target of the second trimming circuit 125.

また、プログラマブル電流源113の内部構成は、オペアンプを使用して生成する電流を、PMOS側とNMOS側で折り返す2つのカレントミラーが基本となっており、これは図11と図13とに共通の構成となっている。なお、第1のトリミング回路112におけるヒューズの個数は、図1及び図4ともに4つであるが、図4の第2のトリミング回路125におけるヒューズの個数は、図1の3個から4個に増加している。   The internal configuration of the programmable current source 113 is basically two current mirrors that fold back the current generated using the operational amplifier on the PMOS side and the NMOS side. This is common to FIGS. 11 and 13. It has a configuration. Note that the number of fuses in the first trimming circuit 112 is four in both FIG. 1 and FIG. 4, but the number of fuses in the second trimming circuit 125 in FIG. 4 is changed from three to four in FIG. It has increased.

さらに、図12から明らかなように、トリミング制御手段を含む制御回路109の、信号処理部1092は、同期信号処理部1092a(図10に示す信号処理部1092と同一の構成)とともに、非同期信号処理部1092bを備えている。また、図12からわかるように、プログラマブル電流源113の電流値を設定する経路が、第1及び第2のトリミング手段からの経路に加えて、制御回路109からの経路が追加されている(制御信号400及び401、及びバッファ418b参照)。制御信号400及び401、及びバッファ418bからなる経路は、上記第1及び第2トリミング手段に対して設けられたデコーダ124とは独立に、制御回路109に制御され得る。なお、制御信号400は制御信号818(図1参照)と、バッファ418bはバッファ818a(図1参照)と、制御信号401は制御信号8181(図1参照)と、それぞれ同様の機能を有していると解釈できる。   Further, as is apparent from FIG. 12, the signal processing unit 1092 of the control circuit 109 including the trimming control unit is coupled with the synchronous signal processing unit 1092a (same configuration as the signal processing unit 1092 shown in FIG. 10) and asynchronous signal processing. Part 1092b. Further, as can be seen from FIG. 12, the path from the control circuit 109 is added to the path for setting the current value of the programmable current source 113 in addition to the path from the first and second trimming means (control). Signals 400 and 401 and buffer 418b). The path composed of the control signals 400 and 401 and the buffer 418b can be controlled by the control circuit 109 independently of the decoder 124 provided for the first and second trimming means. The control signal 400 has the same function as the control signal 818 (see FIG. 1), the buffer 418b has the same function as the buffer 818a (see FIG. 1), and the control signal 401 has the same function as the control signal 8181 (see FIG. 1). Can be interpreted.

図4の受信部500と、図1の受信部100との最大の相違点は、第1のトリミング回路112及び第2のトリミング回路125がそれぞれ独立に、プログラマブル電流源113の出力電流を制御することである。   The largest difference between the receiving unit 500 in FIG. 4 and the receiving unit 100 in FIG. 1 is that the first trimming circuit 112 and the second trimming circuit 125 each independently control the output current of the programmable current source 113. That is.

すなわち、受信部500は、第1のトリミングによって、図1の場合と同様に、DC電流114bをモニターしながら、比較回路103の基本的な閾値電流値(DC電流114a)を決めるとともに、その結果を用いて(DC電流114c)検査信号122を生成する。さらに、この検査信号122に対する受信部500の応答に基づいて、第2のトリミング回路125によって比較回路103の閾値電流108の値を所望の感度が得られるよう再び調整するものである。   That is, the receiving unit 500 determines the basic threshold current value (DC current 114a) of the comparison circuit 103 while monitoring the DC current 114b by the first trimming as in the case of FIG. (DC current 114c) is used to generate the inspection signal 122. Further, based on the response of the receiving unit 500 to the inspection signal 122, the value of the threshold current 108 of the comparison circuit 103 is adjusted again by the second trimming circuit 125 so as to obtain a desired sensitivity.

図13において、図4に示す第2のトリミング回路125は、当業者が理解し易いようにその概念を示すべく、制御回路109を除く第2のトリミング回路125の構成要素である第2のトリミング回路125´に分割して図示している。「´」が付されている部材と「´」が付されていない部材との対応関係は、図4と図13とを参照すれば、容易に認識し得る。   In FIG. 13, the second trimming circuit 125 shown in FIG. 4 is a second trimming circuit that is a component of the second trimming circuit 125 excluding the control circuit 109 in order to illustrate the concept so that those skilled in the art can easily understand. The circuit is divided into circuits 125 ′. The correspondence between the members with “′” and the members without “′” can be easily recognized with reference to FIGS. 4 and 13.

図13に示す第1のトリミング回路112における4個のヒューズは、図11の場合と同様に、抵抗素子との複合体として、アナログ回路内の可変抵抗の一部として構成されている(図13に示す第1のトリミング回路112)。従って、第1のトリミングヒューズの接続形態のセンス回路(図12における1184のうち、第1のトリミング手段に相当する部分)は、図示の通り、実質単なる配線であり、また第1のトリミングヒューズの接続形態のデコーダ124も、上記の通りアナログ回路の一部分(可変抵抗素子)として実現されている。これらの、トリミングヒューズの接続、センス回路の構成、及びデコーダの構成は、任意の変更が可能であることは図10及び図11で説明した通りである。   As in the case of FIG. 11, the four fuses in the first trimming circuit 112 shown in FIG. 13 are configured as a part of a variable resistor in the analog circuit as a composite with a resistance element (FIG. 13). A first trimming circuit 112). Therefore, the sense circuit of the connection form of the first trimming fuse (the portion corresponding to the first trimming means in 1184 in FIG. 12) is substantially merely a wiring as shown in the figure, and the sense circuit of the first trimming fuse As described above, the connection type decoder 124 is also realized as a part of the analog circuit (variable resistance element). The connection of the trimming fuse, the configuration of the sense circuit, and the configuration of the decoder can be arbitrarily changed as described with reference to FIGS.

一方、図13に示す第2のトリミング回路125における4個のヒューズは、デコーダ124内部のセンス回路1184でデジタル信号として再生するために設けられている。また、図12に示す制御回路109の判定/制御部1096からの制御信号118には、プログラマブル電流源113の設定条件を示す制御信号1183が含まれている。さらに、図12及び図13に示す制御信号118には、別の制御信号1182が含まれており、上記プログラマブル電流源113が出力する各DC電流114a〜114cの値を設定するための2つの制御信号のいずれかが、該制御信号1182に従ってセレクタ418aにおいて選択され、最終的な制御信号1181としてデコーダ124から出力され、プログラマブル電流源113のPMOS側カレントミラーの接続が変更される。   On the other hand, the four fuses in the second trimming circuit 125 shown in FIG. 13 are provided for reproduction as a digital signal by the sense circuit 1184 in the decoder 124. Further, the control signal 118 from the determination / control unit 1096 of the control circuit 109 shown in FIG. 12 includes a control signal 1183 that indicates a setting condition of the programmable current source 113. Further, the control signal 118 shown in FIGS. 12 and 13 includes another control signal 1182, and two controls for setting the values of the DC currents 114 a to 114 c output from the programmable current source 113. One of the signals is selected by the selector 418a in accordance with the control signal 1182 and is output from the decoder 124 as the final control signal 1181, and the connection of the PMOS current mirror of the programmable current source 113 is changed.

ここで、上記のように、受信部500では、ヒューズの接続状態をセンスした結果による設定条件と、外部インターフェース111からレジスタ1102に書き込まれて指定された設定条件との、いずれか一方が排他的に選択されて作用したり、常に一方の設定が有効に作用するように、制御信号1182で切り替えたり、あるいは両設定条件から演算を行うように、第2のトリミング回路125を構成することもできる。これらのトリミングヒューズやデコーダの実現手法の詳細は、本願発明の主旨を何ら限定するものではない。   Here, as described above, in the receiving unit 500, either the setting condition based on the result of sensing the connection state of the fuse or the setting condition written to the register 1102 from the external interface 111 is exclusive. The second trimming circuit 125 can be configured so as to be selected and acted on, to be switched by the control signal 1182 so that one setting always works effectively, or to perform calculation from both setting conditions. . The details of the techniques for realizing these trimming fuses and decoders do not limit the gist of the present invention.

さて、受信部500において、上記のように第1及び第2のトリミングの両方で比較回路103の閾値を調整することの最も重要な利点の1つは、第1の実施の形態のように受信部の増幅率をトリミングすることによって、受信部の帯域幅やノイズ量といった最小受信感度に本質的な影響を与えるパラメータが意図せず副次的に変化するという事態を回避できることである。例えば第1の実施の形態のように増幅回路102のゲインをトリミングする場合、ゲインを決める抵抗の値を数10%も増減させる必要が生じることは十分にあり得る。このように大きなアナログ回路定数の変更に対しては、通常、受信部の帯域幅や高周波応答特性ひいては比較器に入力されるノイズレベルにまで広範囲に影響が及ぶ。このため、精度良くトリミングを実施するために予め回路に作り込んでおくべき最小乃至最大のゲイン設定範囲は、幾度かの試作及び評価を繰り返して初めて妥当なものに収束する場合が多い。すなわち、実際に出来上がったデバイスの特性がばらつく範囲を設計段階から完全に見極めるのは至極困難である。逆に、その特性ばらつきを十分に余裕を持って吸収し得るほどに幅広いトリミング引き込み範囲を予め作り込んでしまうと、最終的にトリミングにより圧縮できる最小単位の幅が広がってしまう。従って、結局のところICチップに作り込む余剰素子やトリミングビット数が増加してチップサイズ及び製造コストが上昇する。ところが、図4、図12、及び図13にそれぞれに例示した閾値の、トリミングの実施による感度調整であれば、上記のようなアナログ特性の相互作用に起因する設計の困難さとそれを克服するための冗長設計の必要性が解消され、低コストかつ省スペースで所望のトリミング精度を比較的容易に確保することが可能になる。   Now, in the receiving unit 500, one of the most important advantages of adjusting the threshold value of the comparison circuit 103 in both the first and second trimmings as described above is the reception as in the first embodiment. By trimming the amplification factor of the unit, it is possible to avoid a situation in which a parameter that has an essential influence on the minimum reception sensitivity such as the bandwidth and the amount of noise of the receiving unit unintentionally changes in a secondary manner. For example, when trimming the gain of the amplifier circuit 102 as in the first embodiment, it may be necessary to increase or decrease the value of the resistor that determines the gain by several tens of percent. Such a large change in the analog circuit constant usually has a wide range of influences on the bandwidth of the receiver, the high-frequency response characteristics, and the noise level input to the comparator. For this reason, the minimum to maximum gain setting range that should be built in the circuit in advance in order to perform trimming with high accuracy often converges to an appropriate one only after repeated trials and evaluations. That is, it is extremely difficult to completely determine the range in which the characteristics of the actually produced device vary from the design stage. On the contrary, if a wide trimming pull-in range that can absorb the characteristic variation with a sufficient margin is created in advance, the width of the minimum unit that can be finally compressed by trimming is widened. Therefore, after all, the number of surplus elements and the number of trimming bits to be built in the IC chip increases, and the chip size and manufacturing cost increase. However, in the case of the sensitivity adjustment by performing the trimming of the threshold values illustrated in FIGS. 4, 12, and 13, in order to overcome the difficulty of design due to the interaction of the analog characteristics as described above. The need for redundant design is eliminated, and desired trimming accuracy can be relatively easily ensured at low cost and in a small space.

あるいはまた、図4、図12、及び図13のように、第1及び第2のトリミングの両方で比較回路103の閾値を調整すると同時に、第1のトリミング結果だけを反映した電流出力も得られるようにプログラマブル電流源113を構成することで以下の利点が得られる。すなわち、第2のトリミングが本来対象とする、個々のフォトダイオード感度の補正を含んだ検査信号を生成するための電流値とは別に、第1のトリミングによって得られる電流の絶対値の精度を必要とする回路ブロックにそれを供給することができる。   Alternatively, as shown in FIGS. 4, 12, and 13, the current output reflecting only the first trimming result can be obtained at the same time as adjusting the threshold value of the comparison circuit 103 in both the first and second trimmings. By configuring the programmable current source 113 as described above, the following advantages can be obtained. That is, the accuracy of the absolute value of the current obtained by the first trimming is required separately from the current value for generating the inspection signal including the correction of the individual photodiode sensitivity, which is originally targeted for the second trimming. It can be supplied to the circuit block.

以下では、図5を参照して、本発明の第2の実施の形態としての、より望ましいトリミング制御手段について説明する。   In the following, with reference to FIG. 5, a more desirable trimming control means as a second embodiment of the present invention will be described.

図3に係るトリミング制御手段では、検査信号122として生成されたパルスに基づいて、同期受信ゲート信号1093がHレベルとなる同期ゲート期間内に、デジタル出力信号106がHレベルであるか否かを求めるための、同期信号処理部1092aの同期受信出力1094を、判定/制御部1096がカウントすることで、第2トリミングの成否を判定するのみであった。   In the trimming control unit according to FIG. 3, based on the pulse generated as the inspection signal 122, whether or not the digital output signal 106 is at the H level within the synchronization gate period in which the synchronization reception gate signal 1093 is at the H level. The determination / control unit 1096 only counts the synchronization reception output 1094 of the synchronization signal processing unit 1092a to be obtained, thereby determining the success or failure of the second trimming.

一方、図5に係るトリミング制御手段ではさらに、上記同期受信ゲート期間以外にも、すなわち、増幅回路102への入力信号が本来生じ得ない期間にも、デジタル出力信号106がHレベルであるかLレベルであるかを監視するため、非同期信号処理部1092bにおいて、制御信号生成部1097によって生成される非同期受信ゲート信号1098を用いた、非同期信号処理がなされる。   On the other hand, the trimming control means according to FIG. 5 further determines whether the digital output signal 106 is at the H level or not during the period other than the synchronous reception gate period, that is, the period during which the input signal to the amplifier circuit 102 cannot originally occur. In order to monitor whether the signal is at the level, the asynchronous signal processing unit 1092b performs asynchronous signal processing using the asynchronous reception gate signal 1098 generated by the control signal generation unit 1097.

図5のチャートra及びチャートreの各波形、すなわち、検査信号122(制御信号φC)及びリセット信号1095については、図3のチャートqa及びチャートqeとそれぞれ同様の波形であるため、詳細な説明を割愛する。また、図5のチャートrbは、比較回路103のデジタル出力信号106の波形例であるが、図5のチャートrbに示す波形は、図3のチャートqbに示す波形と比べ、検査信号122と無関係である不要パルスが発生している。また、図5のチャートrcに示す同期受信ゲート信号1093の波形は、図3のチャートqcに示した同期受信ゲート信号1093の波形と比べ、各パルスの立下りエッジに1クロック周期分(検査信号122のパルス幅)ぶんの遅延時間が付与され、パルス幅が2倍に広げられている。図5のチャートreでは、図3のチャートqeと同様、判定/制御部1096が、デジタル出力信号106と同期受信ゲート信号1093との否定論理積を求め、同期ゲート期間内のデジタル出力信号106の有無を判別(ラッチ)した結果を出力している。   The waveforms of the chart ra and chart re in FIG. 5, that is, the inspection signal 122 (control signal φC) and the reset signal 1095 are the same waveforms as the chart qa and the chart qe in FIG. Omit. 5 is an example of the waveform of the digital output signal 106 of the comparison circuit 103, but the waveform shown in the chart rb in FIG. 5 is irrelevant to the inspection signal 122 compared to the waveform shown in the chart qb in FIG. An unnecessary pulse is generated. Further, the waveform of the synchronous reception gate signal 1093 shown in the chart rc in FIG. 5 is compared with the waveform of the synchronous reception gate signal 1093 shown in the chart qc in FIG. 122 pulse width) is added, and the pulse width is doubled. In the chart re of FIG. 5, as in the chart qe of FIG. 3, the determination / control unit 1096 obtains the negative logical product of the digital output signal 106 and the synchronous reception gate signal 1093, and the digital output signal 106 within the synchronous gate period The result of determining (latching) the presence or absence is output.

図5のチャートrfには、非同期受信ゲート信号1098が示されており、検査信号122のパルスがLレベルであり、かつ、デジタル出力信号106が有効な期間、すなわち図5のチャートraの検査信号122を生成するための制御信号φCがLレベルになってからその周期の最後に発生するリセット信号1095がHレベルになるまでの期間の中で、任意の期間アクティブとすることができる。   The chart rf in FIG. 5 shows an asynchronous reception gate signal 1098, a period in which the pulse of the inspection signal 122 is L level and the digital output signal 106 is valid, that is, the inspection signal in the chart ra in FIG. In the period from when the control signal φC for generating 122 becomes L level to when the reset signal 1095 generated at the end of the cycle becomes H level, it can be made active for an arbitrary period.

判定/制御部1096は、デジタル出力信号106と、非同期受信ゲート信号1098との否定論理積を求めることで、非同期ゲート期間内にデジタル出力信号106に含まれる不要パルスの有無を判別(ラッチ)し、非同期受信出力1099として出力する。非同期受信出力1099は、同期受信出力1094とともに、リセット信号1095でLレベルにリセットされる(図5のチャートre及びチャートrg)。このようにして、判定/制御部1096は、入力された検査信号122と相関のないノイズ出力をカウントすることができる。なお、ここまでに説明してきたような、同期受信や非同期受信の各信号処理を具体化する手法の詳細は、本発明の主旨を何ら限定するものではない。   The determination / control unit 1096 determines (latches) whether or not there is an unnecessary pulse included in the digital output signal 106 within the asynchronous gate period by obtaining a negative logical product of the digital output signal 106 and the asynchronous reception gate signal 1098. Asynchronous reception output 1099 is output. The asynchronous reception output 1099 is reset to the L level by the reset signal 1095 together with the synchronous reception output 1094 (chart re and chart rg in FIG. 5). In this way, the determination / control unit 1096 can count noise outputs that have no correlation with the input inspection signal 122. Note that the details of the technique for embodying each signal processing of synchronous reception and asynchronous reception as described so far do not limit the gist of the present invention.

判定/制御部1096は、上記の各信号を用いて、検査信号122のON期間に比較回路の出力有り(同期受信あり)かつOFF期間に比較回路出力無し(非同期受信なし)の対として得られた状態をカウントすることができる。図5のチャートrb及びチャートrfでは、2番目及び3番目の検査信号パルスの間に、検査信号122と無相関な非同期受信(図5のチャートrgの非同期受信出力1099、及び、チャートrbにおいて非同期受信出力1099と同じタイミングで発生している不要パルス参照)が検出されている。   The determination / control unit 1096 is obtained by using each of the above signals as a pair with the output of the comparison circuit (with synchronous reception) during the ON period of the inspection signal 122 and without the output of the comparison circuit (without asynchronous reception) during the OFF period. Can count. In the chart rb and the chart rf in FIG. 5, the asynchronous reception uncorrelated with the inspection signal 122 between the second and third inspection signal pulses (the asynchronous reception output 1099 of the chart rg in FIG. 5 and the asynchronous reception in the chart rb). An unnecessary pulse generated at the same timing as the reception output 1099 is detected).

このようにして、図12に示す判定/制御部1096が、上記対状態のカウント数が検査信号のパルス数と一致した場合に受信感度達成(トリミング成功)と判定するような第2のトリミング制御手段として構成されることによって、回路内雑音の影響で比較回路出力に確率的に発生し得るエラーの影響をより一層顕在化させ、第2のトリミングの成否を、より明確に判定することが可能になる。従って、パルス光検出装置における最小受信感度の高精度なトリミングを省スペースかつ低コストで実現することができる。   In this way, the second trimming control in which the determination / control unit 1096 shown in FIG. 12 determines that reception sensitivity is achieved (trimming success) when the count number of the pair state matches the number of pulses of the inspection signal. By configuring as a means, it is possible to make the influence of errors that can occur stochastically in the output of the comparison circuit due to the influence of in-circuit noise even more obvious, and to determine the success or failure of the second trimming more clearly. become. Therefore, high-accuracy trimming with minimum reception sensitivity in the pulsed light detection device can be realized with reduced space and cost.

また、図3の例で述べたのと同様に、図5の例でも、N個のテストパルス列発生に対して、同期受信有りと非同期受信無しという対の成功事象がN回連続すればトリミング条件の抽出完了とすることで、Nを大きな値とするほどに回路内雑音の影響を受けずにトリミング成否の境界を明確に判定することができる。実際にはN=3〜7程度のさほど大きくない値でも十分にその作用を得ることができる。さらに図3の例で述べたのと同様にして、N個のパルス列発生をL回繰り返し、N回連続の同期受信有りかつ非同期受信無しの対事象が発生した回数Mの発生頻度M/Lが所望の範囲内に収まるよう、あるいは所望の値に最も近くなるようトリミング条件を抽出することは、最小受信感度を揃えるという目的のために本質的に重要であり、より望ましい方法である。   Similarly to the example of FIG. 3, in the example of FIG. 5 as well, the trimming condition is satisfied when N pairs of successful events of the presence of synchronous reception and the absence of asynchronous reception continue N times for the generation of N test pulse trains. By completing the extraction, it is possible to clearly determine the trimming success / failure boundary without being affected by in-circuit noise as N is increased. Actually, even if the value of N = 3 to 7 is not so large, the effect can be sufficiently obtained. Further, in the same manner as described in the example of FIG. 3, N pulse train generations are repeated L times, and the occurrence frequency M / L of the number M of occurrences of counter events with N consecutive synchronous receptions and no asynchronous receptions is Extracting the trimming condition so as to be within the desired range or closest to the desired value is essential for the purpose of aligning the minimum reception sensitivity and is a more desirable method.

〔第3の実施の形態〕
以下では、本発明の第3の実施例について説明する。これまでに詳しく述べてきた実施例では、最小受信感度のトリミングを可能な限り実際の受信動作時と同じ状態に近づけることを主眼としていた。ここでは逆に、第2のトリミング回路の構成要素としてホールド手段を設け、検査信号のトレーリングエッジをもとに生成する特定のタイミングで増幅回路をトラックモードからホールドモードへ移行させる。その様子を図7に示す。便宜上、図6に示す受信部600では、図1に示す受信部100に対して、後述するホールド回路(ホールド手段)1251と、機能的に特に密接に関連する回路ブロックのみを示しており、その他の回路ブロックについては、図示を省略したが、この省略部分については受信部100と同様の構成である。尚、図1と同様で説明を要しない構成要素については一部符号表記を割愛した。
[Third Embodiment]
In the following, a third embodiment of the present invention will be described. The embodiments described in detail so far have focused on making trimming of the minimum reception sensitivity as close to the same state as in actual reception operation as much as possible. Here, conversely, hold means is provided as a component of the second trimming circuit, and the amplifier circuit is shifted from the track mode to the hold mode at a specific timing generated based on the trailing edge of the inspection signal. This is shown in FIG. For the sake of convenience, the receiving unit 600 shown in FIG. 6 shows only a circuit block that is functionally particularly closely related to a holding circuit (holding unit) 1251 described later with respect to the receiving unit 100 shown in FIG. Although the illustration of the circuit block is omitted, this omitted part has the same configuration as that of the receiving unit 100. In addition, the code | symbol description was partially omitted about the component which is the same as that of FIG. 1 and does not require description.

図6に示す受信部600では、比較回路103におけるOTA104の入力端子部の直前に、トランスミッションゲートと差動配置の容量とからなる、ホールド回路1251が設けられている。   In the receiving unit 600 illustrated in FIG. 6, a hold circuit 1251 including a transmission gate and a differentially arranged capacitor is provided immediately before the input terminal unit of the OTA 104 in the comparison circuit 103.

ホールド回路1251を構成するトランスミッションゲートの各々は、これまでに説明した他のトランスミッションゲートと同様に、制御回路109の制御信号生成部1097にて生成される、制御信号1252によって開閉される。送信器の駆動信号または検査信号122のHレベルの期間の終了時点で、HレベルからLレベルに遷移する、制御信号1252によって、差動信号1041及び1042はそれぞれ、図7に信号1043及び1044でそれぞれ示したように、上記遷移タイミングにおけるDCレベルのまま、ホールドされる。   Each of the transmission gates constituting the hold circuit 1251 is opened / closed by a control signal 1252 generated by the control signal generation unit 1097 of the control circuit 109, similarly to the other transmission gates described so far. At the end of the H level period of the transmitter drive signal or test signal 122, the differential signal 1041 and 1042 are represented by the signals 1043 and 1044 in FIG. As shown, the DC level at the transition timing is held.

図6のホールド回路1251の構成の場合、ホールド手段以降の信号経路に存在する、外部インターフェース111(図1等参照)からレジスタ設定可能な(プログラマブルな)回路ブロック、すなわち、これまで説明した実施の形態における、プログラマブル電流源113の出力電流の設定を変更することで、以下に説明するような利点が得られる。なお、この場合、閾値電流108に対しても、図10で示した波形操作は実施せず、ホールドされた信号1043及び1044と同様、DCレベルの出力とするよう閾値生成回路105の変更が必要である。   In the case of the configuration of the hold circuit 1251 in FIG. 6, a circuit block (programmable) that can be set from the external interface 111 (see FIG. 1, etc.) existing in the signal path after the hold means, that is, the implementation described so far By changing the setting of the output current of the programmable current source 113 in the embodiment, the following advantages can be obtained. In this case, the waveform operation shown in FIG. 10 is not performed for the threshold current 108, and the threshold value generation circuit 105 needs to be changed so as to obtain a DC level output, similarly to the held signals 1043 and 1044. It is.

通常の受信動作時にはゲート信号を用いない一般的なパルス受信部も含めて、所望のタイミングでの、フォトダイオード101や増幅回路102から比較回路103までトータルでの最小受信感度を揃えたい場合に、検査時のみに使用する上記制御信号1252の遷移タイミングにて、ホールド回路1251以降の各部の信号をホールドすることにより、比較回路103の差動入力信号は、信号1043と信号1044との差にホールドされることとなる(図7参照)。   In the case of a general reception operation including a general pulse reception unit that does not use a gate signal, when it is desired to obtain a total minimum reception sensitivity from the photodiode 101 and the amplification circuit 102 to the comparison circuit 103 at a desired timing, By holding the signal of each part after the hold circuit 1251 at the transition timing of the control signal 1252 used only at the time of the inspection, the differential input signal of the comparison circuit 103 is held at the difference between the signal 1043 and the signal 1044. (See FIG. 7).

この状態においては、上記差動入力信号がホールドされた状態でのDC振幅に比例するDC電流信号が、比較回路103のハイインピーダンスノード107を充電する。一方で、同ハイインピーダンスノード107は閾値電流108によって放電される。従って、これらの2つの電流成分の大または小の関係により、ハイインピーダンスノード107の電圧がHレベルまたはLレベルとなる。   In this state, a DC current signal proportional to the DC amplitude when the differential input signal is held charges the high impedance node 107 of the comparison circuit 103. On the other hand, the high impedance node 107 is discharged by the threshold current 108. Therefore, the voltage of the high impedance node 107 becomes H level or L level depending on the relationship between the large and small of these two current components.

従って、上記図7に係るホールド状態において、閾値電流108の設定値を、調整可能な範囲内で順に走査しつつ、個々の閾値設定に対する比較回路103のデジタル出力信号106のレベル検出を繰り返していくことによって、これまでの実施の形態で説明してきたような、第2のトリミング(この例では、閾値電流108の設定)の成否を、予め知ることが可能になる。   Therefore, in the hold state shown in FIG. 7, the level detection of the digital output signal 106 of the comparison circuit 103 for each threshold setting is repeated while sequentially scanning the set value of the threshold current 108 within the adjustable range. This makes it possible to know in advance whether or not the second trimming (in this example, the setting of the threshold current 108) has been successful, as described in the above embodiments.

すなわち、比較回路103のハイインピーダンスノード107における出力インピーダンスが個々のチップでばらつき、その結果、比較回路103としての電圧ゲインや信号遅延がばらついたとしても、上記の特定のホールドタイミングに対して、第2のトリミングの最適な実施条件を抽出することができる。   That is, even if the output impedance at the high impedance node 107 of the comparison circuit 103 varies from one chip to another and as a result, the voltage gain and signal delay as the comparison circuit 103 vary, It is possible to extract the optimum execution conditions for the second trimming.

また、上記の構成によれば、個々の設定に対する検査信号122の評価に、これまでに述べてきた実施の形態のような信号処理を伴わないため、トータルの検査工程に要する時間を大幅に短縮することが可能になる。例えば、一旦信号レベルをホールドした後は、上記検査信号122の生成時にフォトダイオードの感度補正のために使用したレジスタ設定は不要となる。ホールドした信号レベルは有限時間でのみ維持され、ホールド回路周辺のリーク電流によるドループ等の誤差要因も存在するが、十分に無視できるレベルに設計し得る。この結果、これまでに説明した実施の形態と比較して、制御回路109に与えられる時間余裕が大幅に増大する。比較回路の閾値設定を任意のタイミングで行うことができるようになるので、検査モード全体の設計が極めて容易になる。   Further, according to the above configuration, since the evaluation of the inspection signal 122 for each setting does not involve signal processing as in the embodiments described so far, the time required for the total inspection process is greatly reduced. It becomes possible to do. For example, once the signal level is held, it is not necessary to set the register used for correcting the sensitivity of the photodiode when the inspection signal 122 is generated. The held signal level is maintained only for a finite time, and there are error factors such as droop due to leakage current around the hold circuit, but the level can be designed to be sufficiently negligible. As a result, the time margin given to the control circuit 109 is significantly increased as compared with the embodiments described so far. Since the threshold value of the comparison circuit can be set at an arbitrary timing, the entire inspection mode can be designed very easily.

これらの利点は、次に説明する、繰り返し実施可能な仮調整手段と実施後は変更不可能な本調整手段による、第4の実施の形態での第2のトリミング手段との組み合わせたにおいて最大限の効果を発揮する。   These advantages are maximized in combination with the second trimming means in the fourth embodiment by the temporary adjustment means that can be repeatedly executed and the adjustment means that cannot be changed after the execution, which will be described below. Demonstrate the effect.

ただし、上記のホールド操作を行う際に、回路内雑音レベルも一緒に信号レベルとしてホールドされるため、図2を参照して微小電流生成回路120の説明で述べたように、閾値電流108及び検査信号122の各振幅を、増幅回路102が飽和しない範囲でスケールアップし、信号雑音比を確保することが望ましい場合もあり、注意が必要である。   However, since the in-circuit noise level is also held as a signal level together with the above hold operation, as described in the description of the minute current generation circuit 120 with reference to FIG. It may be desirable to scale up each amplitude of the signal 122 within a range where the amplifier circuit 102 does not saturate to ensure a signal-to-noise ratio.

ここで、図6に示したホールド回路1251は概念図であり、上記の本願が開示する種々の特徴を実現し得るものであれば、周知の回路にとり自由に変形することが可能である。例えば、比較回路103の差動入力部と図6のホールド回路1251の間に相当するノードに、それぞれソースフォロアを挿入し、また該ソースフォロアのゲート電圧を、そのゲートに付加した容量で保持するように、図6におけるホールド回路1251の位置に、制御信号1252で開閉されるスイッチを直列に挿入することで実現できる。   Here, the hold circuit 1251 shown in FIG. 6 is a conceptual diagram, and any circuit that can realize the various features disclosed in the present application can be freely modified into a known circuit. For example, a source follower is inserted into a node corresponding to the differential input portion of the comparison circuit 103 and the hold circuit 1251 in FIG. 6, and the gate voltage of the source follower is held by a capacitor added to the gate. Thus, it can be realized by inserting a switch opened / closed by the control signal 1252 in series at the position of the hold circuit 1251 in FIG.

〔第4の実施の形態〕
以下では、再び図4を参照して、本発明の第4の実施の形態について説明する。第1及び第2の実施の形態では、いずれも、第2のトリミングにおいて、トリミングビットを1つずつ変更しては受信感度の検査を行い、これを繰り返して成否を判定する例を示してきた。しかしながら、第3の実施の形態においても触れたように、トリミングと測定(検査)とを交互に繰り返すのでは、トータルの検査時間が長大となりこれを短縮する手段が必要である。
[Fourth Embodiment]
Hereinafter, the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4 again. In both the first and second embodiments, in the second trimming, the trimming bit is changed one by one, the reception sensitivity is inspected, and this is repeated to determine success or failure. . However, as mentioned in the third embodiment, if the trimming and the measurement (inspection) are repeated alternately, the total inspection time becomes long and means for shortening it is necessary.

また、図3を参照して説明した、実際の第2のトリミング工程の説明からも明らかなように、光パルス検出装置の感度は、良くなる方向もしくは悪くなる方向のいずれか1方向にしか、調整することができない。つまり、第2のトリミングは、各ヒューズを切断することにより行うため、当然ながら、これらのヒューズを一度切断すると、切断前の設定条件に後戻りすることができないという問題がある。   Further, as is apparent from the description of the actual second trimming process described with reference to FIG. 3, the sensitivity of the optical pulse detection device is only improved in one direction, either in the direction of improvement or in the direction of deterioration. It cannot be adjusted. That is, since the second trimming is performed by cutting each fuse, it is a matter of course that once these fuses are cut, the setting conditions before cutting cannot be restored.

これらの問題に対処するため、本発明の光パルス検出装置における第2のトリミング回路の構成要素の例である、第2のトリミング回路125による、比較回路103の閾値電流108の調整を、繰り返し実施可能な仮調整手段と、実施後は変更不可能な本調整手段とを有するように構成する例を、図4を用いて改めて説明する。   In order to cope with these problems, the adjustment of the threshold current 108 of the comparison circuit 103 by the second trimming circuit 125, which is an example of a component of the second trimming circuit in the optical pulse detection device of the present invention, is repeatedly performed. An example of a configuration that includes a possible temporary adjustment means and a main adjustment means that cannot be changed after implementation will be described with reference to FIG.

ここで、本調整手段とは、第2のトリミング回路125の内部に示された4本のヒューズの接続/切断状態によって、プログラマブル電流源113の出力電流が定まる経路を指す。また仮調整手段とは、外部インターフェース111からレジスタ1102に書き込まれて指定され、制御回路109からの制御信号118によってプログラマブル電流源113の出力電流が定まる経路を指す。   Here, this adjustment means refers to a path in which the output current of the programmable current source 113 is determined by the connection / cut-off state of the four fuses shown in the second trimming circuit 125. The temporary adjustment means refers to a path that is written and specified in the register 1102 from the external interface 111 and the output current of the programmable current source 113 is determined by the control signal 118 from the control circuit 109.

すなわち、上記仮調整手段は、第2のトリミング手段に含まれるヒューズの接続/切断状態とは無関係に、プログラマブル電流源113の出力電流であるDC電流114a〜114cの各値を調整するために設けられるものであり、制御回路109の制御信号生成部1097で生成される制御信号118と、デコーダ124との構成によって実現される。既に説明したように、図13における制御信号118には制御信号1182が含まれている。上記プログラマブル電流源113の出力値を設定する際、上記仮調整手段と本調整手段のいずれの設定条件を選択してデコーダ124から出力(制御信号1181)し、プログラマブル電流源113に与えるのかを、制御信号1182に応じてセレクタ418aから選択的に出力できるよう、制御回路109を構成することができる(ウェハテストモードあるいはトリミングモードでの起動)。   That is, the temporary adjustment means is provided for adjusting each value of the DC currents 114a to 114c, which are output currents of the programmable current source 113, regardless of the connection / cut-off state of the fuse included in the second trimming means. It is realized by the configuration of the control signal 118 generated by the control signal generation unit 1097 of the control circuit 109 and the decoder 124. As already described, the control signal 118 in FIG. 13 includes the control signal 1182. When setting the output value of the programmable current source 113, which setting condition of the temporary adjustment means and this adjustment means is selected and output from the decoder 124 (control signal 1181) and given to the programmable current source 113, The control circuit 109 can be configured so that it can be selectively output from the selector 418a in accordance with the control signal 1182 (starting up in the wafer test mode or the trimming mode).

ここで、本調整手段(ヒューズの接続状態)による設定がmビット、仮調整手段(外部インターフェースからの指示)による設定がnビットであるとして、図13の構成によればm=nであるが、必ずしもその必要はない。通常はm<nとし、仮調整手段の調整範囲が広く、また仮調整手段による設定条件は本調整手段による設定条件を完全に包含していることが望まれる。その場合には、共通のmビット分の設定についてのみ、制御信号1182によって使用されるべき設定が指示され、残る(m−n)ビット分については制御信号1183の該当部分が適用されるといった変形例、あるいは(m−n)ビット分については強制的に初期値が適用されるといった変形例が可能である。   Here, according to the configuration of FIG. 13, m = n, assuming that the setting by this adjustment means (fuse connection state) is m bits and the setting by the temporary adjustment means (instruction from the external interface) is n bits. This is not always necessary. Normally, it is desirable that m <n, the adjustment range of the temporary adjustment unit is wide, and the setting conditions by the temporary adjustment unit completely include the setting conditions by this adjustment unit. In that case, only the common m-bit setting is instructed to be used by the control signal 1182, and the corresponding part of the control signal 1183 is applied to the remaining (mn) bits. For example, a modification in which an initial value is forcibly applied to (mn) bits is possible.

さらに、第2のトリミング回路125におけるトリミング制御手段としての制御回路109は、上記仮調整手段の調整可能範囲に含まれる、少なくとも一部の設定のそれぞれに対して、既に説明したような一連の検査シーケンスを実施し、各仮トリミングの成否を判定していく。このようにして、第1のトリミングによって既知の振幅及び精度を有する検査信号122に対して、被検査回路が実現し得る最高の感度設定、すなわち、既に説明した第2のトリミング成功と判定される最小の閾値設定(あるいは最高の増幅度設定)を、被検査回路自身が、自動的に探索及び抽出するように、第2のトリミングの制御回路109を構成することができる。   Furthermore, the control circuit 109 as the trimming control means in the second trimming circuit 125 performs a series of inspections as described above for each of at least some of the settings included in the adjustable range of the temporary adjustment means. A sequence is executed to determine the success or failure of each temporary trimming. In this way, the highest sensitivity setting that can be realized by the circuit to be inspected with respect to the inspection signal 122 having a known amplitude and accuracy by the first trimming, that is, the second trimming success already described is determined. The second trimming control circuit 109 can be configured so that the circuit under test itself automatically searches for and extracts the minimum threshold setting (or the highest amplification setting).

次に、上記の通り抽出された最も確からしい仮調整手段の設定条件は、インターフェース回路110を通じて外部インターフェース111に出力される。ここで、第1の実施の形態における実際の第2のトリミング工程で説明したのと同様にして、図12にも示した専用の出力端子1104を設け、上記条件抽出の完了を外部に出力する。この時、本来のインターフェース回路110内の感度(閾値)設定レジスタには、上記条件抽出が完了した際のレジスタ設定が保持されており、外部インターフェース111を通じ、外部から読み出される。   Next, the most probable setting condition of the temporary adjustment means extracted as described above is output to the external interface 111 through the interface circuit 110. Here, in the same manner as described in the actual second trimming process in the first embodiment, the dedicated output terminal 1104 shown in FIG. 12 is provided, and the completion of the condition extraction is output to the outside. . At this time, the original sensitivity (threshold value) setting register in the interface circuit 110 holds the register setting when the condition extraction is completed, and is read out from the outside through the external interface 111.

第4の実施の形態においては、外部インターフェース111から被検査回路(受信部500)に対し、通常のセンサ動作ではなく、トリミング動作(ウェハテストモード)であることを指示されると、ここまでに説明した第2のトリミングにおける一連の動作が、被検査回路自身によって実行される。   In the fourth embodiment, when the external interface 111 instructs the circuit under test (receiving unit 500) to perform a trimming operation (wafer test mode) instead of a normal sensor operation, up to here. A series of operations in the second trimming described is executed by the circuit under test itself.

このようにして得られた最も確からしい仮調整手段の設定条件に基づいて、第2のトリミングにおける本調整手段によるトリミングが実施される。すなわち、図4、図12、及び図13に示したような、制御回路109、デコーダ124、及びプログラマブル電流源113を備えた第2のトリミング手段の構成によって、上記仮調整手段の設定条件と同様の結果(最小受信感度の調整結果)をもたらすことが保証されたヒューズの接続形態を、第2のトリミングにおける本調整手段として、確実に実現できる。   Based on the most probable setting condition of the temporary adjustment means obtained in this way, trimming by the main adjustment means in the second trimming is performed. In other words, the configuration of the second trimming means including the control circuit 109, the decoder 124, and the programmable current source 113 as shown in FIGS. 4, 12, and 13 is the same as the setting condition of the temporary adjustment means. The fuse connection form guaranteed to produce the result (adjustment result of the minimum reception sensitivity) can be reliably realized as the main adjustment means in the second trimming.

また、ここでは、図4、図12、及び図13を参照して、第2のトリミングを比較回路103の閾値電流108に対して実施する例を説明したが、図1のように増幅回路102の増幅率に対して実施し得ることも、ここまでの説明から明らかであろう。   Here, the example in which the second trimming is performed on the threshold current 108 of the comparison circuit 103 has been described with reference to FIGS. 4, 12, and 13. However, as illustrated in FIG. It will be apparent from the description so far that the present invention can be applied to the amplification factor.

また、上記仮調整手段を設けることにより、比較回路の出力に同期ゲートを掛けて検査信号に対応する論理出力の数をカウントしたり、ホールド手段を用いて特定のタイミングで信号レベルをホールドしその状態に対応する比較回路の出力を確認するといった、本願が最小受信感度のトリミング精度向上のために開示する特徴を、任意の感度設定に対して任意の回数繰り返して試行し、特定の事象の発生頻度を精度良く評価することができる。従って、回路内部雑音の影響を顕著に受けるような状況下であっても統計的に十分信頼できる情報を収集することが可能となる。   Also, by providing the provisional adjustment means, the output of the comparison circuit is multiplied by a synchronization gate to count the number of logic outputs corresponding to the inspection signal, or the hold level is used to hold the signal level at a specific timing. The characteristics disclosed in this application for improving the trimming accuracy of the minimum reception sensitivity, such as confirming the output of the comparison circuit corresponding to the state, are tried repeatedly for any sensitivity setting, and a specific event occurs. The frequency can be accurately evaluated. Therefore, it is possible to collect statistically sufficiently reliable information even under a situation where the influence of the circuit internal noise is remarkably received.

あるいは、検査信号に対して、特定のタイミングでホールド回路によって増幅回路102内の任意のノードの信号レベルをホールドした後、ホールド回路以降の信号経路に存在する種々の調整可能な回路設定をスキャンすることができる。この組み合わせの最も好適な実施例が、上記の第2のトリミングにおける仮調整手段の設定条件をスキャンする場合である。その結果、最も確からしい第2のトリミング条件抽出に要するトータル時間を大幅に短縮することができる。   Alternatively, after holding the signal level of an arbitrary node in the amplifier circuit 102 by a hold circuit at a specific timing with respect to the inspection signal, various adjustable circuit settings existing in the signal path after the hold circuit are scanned. be able to. The most preferred embodiment of this combination is a case where the setting condition of the temporary adjustment means in the second trimming is scanned. As a result, the total time required for extracting the most probable second trimming condition can be greatly reduced.

それとは別に、以下のような制御動作も可能である。例えば、増幅回路のバイアス電流や内部発振器の周波数を設定するレジスタに対して、その調整可能範囲内で設定を変えながら、個々の設定に対して、上記の最も確からしい第2のトリミングの仮調整手段の設定条件を抽出していく。このようにして、より厳しい回路動作の条件下でも所望のトリミング結果が得られるかどうかを予め調べ、検査時間を大幅に短縮しながらも、被検査回路の品質向上を図ることもできる。このようにして、パルス光検出装置における最小受信感度の高精度な調整を省スペースかつ低コストで実現することができる。   Apart from that, the following control operations are also possible. For example, with respect to the register for setting the bias current of the amplifier circuit and the frequency of the internal oscillator, the above-mentioned most probable temporary adjustment of the second trimming is performed for each setting while changing the setting within the adjustable range. The setting conditions of means are extracted. In this way, whether or not a desired trimming result can be obtained even under more severe circuit operation conditions is examined in advance, and the quality of the circuit to be inspected can be improved while greatly reducing the inspection time. In this way, high-precision adjustment of the minimum reception sensitivity in the pulsed light detection device can be realized with a small space and a low cost.

ここまで順を追って説明してきたように、本願が開示する種々の光パルス検出装置のトリミング回路によれば、最小受信感度の高精度なトリミングを安定して実現できる。特に、その構成手段の大部分を、光パルス検出装置として実際の動作時に使用する回路ブロックあるいは機能を流用あるいは切り替えて実現するので、アナログ回路規模の増大を招くことなく省スペースかつ低コストで本願発明の目的を達成することができる。また実動作時のパルス光検出のアルゴリズムと、ウェハテストにおけるトリミング成否判定のアルゴリズムを共通化することができるため、デジタル信号処理部分の回路規模を増大させることなく、より現実に近い状態での最小受信感度のトリミングが実施できる。   As described in order, the trimming circuits of various optical pulse detection devices disclosed in the present application can stably realize high-precision trimming with minimum reception sensitivity. In particular, since most of the components are realized by diverting or switching circuit blocks or functions used during actual operation as an optical pulse detector, this application can save space and cost without increasing the analog circuit scale. The object of the invention can be achieved. In addition, the pulse light detection algorithm in actual operation and the trimming success / failure judgment algorithm in the wafer test can be shared, so the minimum in a more realistic state without increasing the circuit scale of the digital signal processing part Receiving sensitivity can be trimmed.

以上説明したように、本願発明の光パルス検出装置を近接センサとして電子機器に搭載することにより、高感度でありながら個体バラツキが十分に抑圧され、均一な検知距離特性が低コストで提供されるため、測定対象物の反射率を限定せず広汎な用途に向けて使用することができる。この結果、電子機器は、きめ細かい省電力動作とより洗練されたユーザインターフェースを提供することが可能になる。   As described above, by mounting the optical pulse detection device of the present invention as a proximity sensor in an electronic device, individual variation is sufficiently suppressed while being highly sensitive, and uniform detection distance characteristics are provided at low cost. Therefore, it can be used for a wide range of applications without limiting the reflectance of the measurement object. As a result, the electronic device can provide fine power saving operation and a more sophisticated user interface.

また、本願が開示するトリミングが実施されたICチップを搭載した近接センサモジュールが最終的な電子機器に実装された状態において、電子機器の筐体窓部の反射によって誤検知する問題を解決する方法について説明する。   Also, a method for solving the problem of erroneous detection due to reflection of a housing window portion of an electronic device in a state where a proximity sensor module mounted with an IC chip subjected to trimming disclosed in the present application is mounted on the final electronic device Will be described.

容易に想像されることではあるが、上記筐体窓と近接センサの受発光面との間の距離が、近接センサの受発光部の間隔と同程度の、例えば数mm以上の空隙を有する状態で実装されると、近接センサにとっては、筐体窓とその外側にある実際の測定対象を区別することは極めて困難になる。   As can be easily imagined, the distance between the housing window and the light receiving and emitting surface of the proximity sensor is the same as the distance between the light emitting and receiving parts of the proximity sensor, for example, with a gap of several mm or more. If it is mounted on, the proximity sensor makes it very difficult to distinguish between the housing window and the actual measurement object outside.

この問題を解決するには、上記第2のトリミングにおける仮調整手段を用いる。図13で説明したように、第2のトリミング手段のヒューズの接続状態(本調整手段による第2のトリミングの実施結果)によらず、独立に感度設定を行うことができる。また、仮調整手段であるため、その設定範囲内の設定であれば利用可能である。   To solve this problem, temporary adjustment means in the second trimming is used. As described with reference to FIG. 13, the sensitivity can be set independently regardless of the fuse connection state of the second trimming means (the result of the second trimming performed by the adjusting means). Moreover, since it is a temporary adjustment means, if it is the setting within the setting range, it can be used.

そこで、実際に検知すべき反射物が存在しない状態、すなわち筐体窓からの反射光だけが存在する状態を作り出した上で、近接センサが確実に“誤検知出力をしない”範囲内において実現し得る最も高い感度設定を抽出すれば、これが当該電子機器の実装に固有の、実現可能な最小受信感度となる。この最終製品としての最適感度設定は、電子機器の各部の設計によって大幅に変動し得るものの、上記抽出方法自体は、これまで第2のトリミングについて詳しく述べてきたような、テストパルス列と同数の同期受信をカウントする方法と極めて類似したものとなる。   Therefore, after creating a state where there is actually no reflective object to be detected, that is, a state where only the reflected light from the housing window exists, the proximity sensor is realized within the range that does not reliably perform “false detection output”. If the highest sensitivity setting to be obtained is extracted, this will be the minimum feasible reception sensitivity specific to the implementation of the electronic device. Although the optimum sensitivity setting as the final product can vary greatly depending on the design of each part of the electronic device, the extraction method itself is the same number of synchronizations as the test pulse train as described in detail for the second trimming so far. This is very similar to the method of counting receptions.

すなわち、ここでは、テストパルスではなく、最終製品(近接センサ)として、光パルスを実際にN発出力し、少なくともN回連続して同期受信が無い状態を保持し得るような、最小閾値設定、もしくは最大増幅率設定を探索し抽出する、最適感度サーチ動作モード(あるいは製品動作チェックモード)を設けるものである。こうして、抽出された結果(感度設定条件)は、インターフェース回路110を通じて外部に出力される。さらにこの時、インターフェース回路110とは別の専用出力端子を設けて、被検査製品の側から外部へトリガ(割り込み)が出力されるよう構成するとよい。   That is, here, as a final product (proximity sensor) instead of a test pulse, the optical pulse is actually output N times, and a minimum threshold value setting that can maintain a state where there is no synchronous reception at least N times, Alternatively, an optimum sensitivity search operation mode (or product operation check mode) for searching and extracting the maximum gain setting is provided. Thus, the extracted result (sensitivity setting condition) is output to the outside through the interface circuit 110. Further, at this time, a dedicated output terminal different from the interface circuit 110 may be provided so that a trigger (interrupt) is output from the inspected product side to the outside.

このように、本実施の形態においては、外部インターフェース111から被検査回路(受信部110)に対して、通常のセンサ動作ではなく、最適感度サーチ動作(製品動作チェックモード)であることを指示されると、上述した一連の最小感度サーチ動作が、被検査回路自身によって実行されるよう、制御回路109が構成される。   As described above, in the present embodiment, the external interface 111 instructs the circuit under test (receiver 110) not to perform a normal sensor operation but to perform an optimum sensitivity search operation (product operation check mode). Then, the control circuit 109 is configured so that the series of minimum sensitivity search operations described above are executed by the circuit under test itself.

このようにして、電子機器の試作段階において、最終的な実装状態における最適な感度設定を自動的に抽出したデータを蓄積することにより、最終製品で設定すべき感度の条件を容易かつ確実に決定できるようになる。あるいはまた、最終製品出荷後においても、エンドユーザが当該電子機器を実際に使用するシーンにおいて、上記の最適感度設定の自動抽出機能を、電子機器側から適切なタイミングで起動することによって、より高度な誤動作防止効果を得ることが可能である。   In this way, at the prototype stage of electronic equipment, by accumulating data that automatically extracts the optimum sensitivity setting in the final mounting state, it is possible to easily and reliably determine the sensitivity condition to be set for the final product. become able to. Alternatively, even after the final product has been shipped, in the scene where the end user actually uses the electronic device, the above-described automatic sensitivity setting automatic extraction function is activated at an appropriate timing from the electronic device side. It is possible to obtain an effect of preventing malfunction.

本発明では、光パルス受信回路を少なくとも含む集積化回路のウェハ製造工程における最小受信感度のトリミングを、極めて高精度にかつ再現性よく実施するための手段を開示する。すなわち、本発明では、最小受信感度のトリミングに用いるべき検査信号を被検査回路の内部で安定に生成して被検査回路自身に入力し、それに対する被検査回路自身の応答に基づいて、被検査回路自身が当該トリミングの実施条件を抽出するための手段を開示する。特に、本発明では、高精度かつ再現性の高い最小受信感度のトリミングを省スペース及び低コストで実現することをその目的とする。本発明では、抽出されたトリミング実施条件に基づいて、実際のトリミング(ヒューズ切断のための電力の印加)を被検査回路の内部で実施するか、あるいは被検査回路の外部から実施するかは任意に選択できる。また、本願によって開示される課題を解決するための手段のいくつか、特に確率的な挙動を示す比較器の出力を基に、如何にしてトリミング条件の抽出を完了するかという課題を解決する手段は、光パルス検出装置の製品としてのパッケージングまで完了した後に実施する光学系の補正を含めたトリミングにおいても適用可能である。   The present invention discloses a means for performing trimming of minimum receiving sensitivity in a wafer manufacturing process of an integrated circuit including at least an optical pulse receiving circuit with extremely high accuracy and good reproducibility. That is, in the present invention, a test signal to be used for trimming of the minimum reception sensitivity is stably generated inside the circuit to be inspected and input to the circuit to be inspected, and based on the response of the circuit to be inspected to the test signal, A means for the circuit itself to extract the trimming execution condition is disclosed. In particular, an object of the present invention is to realize trimming of minimum reception sensitivity with high accuracy and high reproducibility in a space-saving and low cost manner. In the present invention, whether the actual trimming (application of power for cutting the fuse) is performed inside the circuit under test or from outside the circuit under test is arbitrary based on the extracted trimming execution conditions. Can be selected. In addition, some means for solving the problems disclosed by the present application, in particular, means for solving the problem of how to complete the extraction of the trimming condition based on the output of the comparator showing the stochastic behavior Can also be applied to trimming including correction of the optical system performed after completing the packaging as a product of the optical pulse detection device.

フォトダイオード101、増幅回路102、比較回路103、第1のトリミング回路112、及び第2のトリミング回路125は、互いに同一のICに集積するのが好ましい。これにより、本発明の光パルス検出装置では、省スペース化及び低コスト化が可能である。   The photodiode 101, the amplifier circuit 102, the comparison circuit 103, the first trimming circuit 112, and the second trimming circuit 125 are preferably integrated in the same IC. Thereby, in the optical pulse detection apparatus of this invention, space saving and cost reduction are possible.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.

本発明は、光パルスを検出する受信装置、特に携帯電話等のポータブル機器に搭載するための小型かつ低消費電力な物体検出装置の受信部に好適である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitable for a receiving unit for detecting a light pulse, in particular, a receiving unit of a small and low power consumption object detecting device for mounting on a portable device such as a mobile phone.

100、500、600
受信部(光パルス検出装置を構成する回路機能ブロックの一部)
101 フォトダイオード(受光素子)
102 増幅回路(増幅手段)
103 比較回路(比較手段)
106 デジタル出力信号(2値化出力)
109 制御回路(トリミング制御手段)
1092 信号処理部(トリミング制御手段)
1092a 同期信号処理部
1092b 非同期信号処理部
1093 同期受信ゲート信号
1094 同期受信出力
1095 リセット信号
1096 判定/制御部(トリミング制御手段)
1097 制御信号生成部(トリミング制御手段)
1098 非同期受信ゲート信号(トリミング制御手段)
1099 非同期受信出力
112 第1のトリミング回路(第1のトリミング手段)
114c DC電流(第1のトリミング手段によって絶対値が制御された信号)
119 検査信号生成回路(検査信号生成手段)
122 検査信号
125 第2のトリミング回路(第2のトリミング手段)
1251 ホールド回路(ホールド手段)
100, 500, 600
Receiver (part of the circuit functional blocks that make up the optical pulse detector)
101 Photodiode (light receiving element)
102 Amplification circuit (amplification means)
103 Comparison circuit (comparison means)
106 Digital output signal (binarized output)
109 Control circuit (trimming control means)
1092 Signal processing unit (trimming control means)
1092a Synchronous signal processing unit 1092b Asynchronous signal processing unit 1093 Synchronous reception gate signal 1094 Synchronous reception output 1095 Reset signal 1096 Determination / control unit (trimming control means)
1097 Control signal generator (trimming control means)
1098 Asynchronous reception gate signal (trimming control means)
1099 Asynchronous reception output 112 First trimming circuit (first trimming means)
114c DC current (signal whose absolute value is controlled by the first trimming means)
119 Inspection signal generation circuit (inspection signal generation means)
122 Inspection signal 125 Second trimming circuit (second trimming means)
1251 Hold circuit (hold means)

Claims (11)

受光素子と、上記受光素子の出力信号を増幅する増幅手段と、上記増幅手段の出力信号の振幅を閾値と比較して2値化出力する比較手段と、を少なくとも備えた光パルス検出装置であって、
上記光パルス検出装置に対する第1ヒューズトリミングを実施するための、第1のトリミング手段と、
上記光パルス検出装置に対する第2ヒューズトリミングを実施するための、第2のトリミング手段と、を備え、
上記第2のトリミング手段は、上記第1のトリミング手段による第1ヒューズトリミングによって絶対値が制御された信号を基に、既知の振幅を有するパルス信号を生成し、検査信号として上記増幅手段に入力するための、検査信号生成手段を少なくとも含むことを特徴とする光パルス検出装置。
An optical pulse detection device comprising at least a light receiving element, an amplifying means for amplifying an output signal of the light receiving element, and a comparing means for comparing the amplitude of the output signal of the amplifying means with a threshold value to output a binary signal. And
First trimming means for performing first fuse trimming on the optical pulse detector;
Second trimming means for performing second fuse trimming on the optical pulse detection device,
The second trimming means generates a pulse signal having a known amplitude based on the signal whose absolute value is controlled by the first fuse trimming by the first trimming means, and inputs the pulse signal as an inspection signal to the amplification means. An optical pulse detection device comprising at least inspection signal generation means for performing the inspection.
上記第1のトリミング手段は上記比較手段の閾値の調整を行うものであり、
上記第2のトリミング手段は上記増幅手段の増幅率の調整を行うものであることを特徴とする請求項1に記載の光パルス検出装置。
The first trimming means adjusts the threshold value of the comparison means,
2. The optical pulse detection device according to claim 1, wherein the second trimming means adjusts an amplification factor of the amplification means.
上記第1のトリミング手段は上記比較手段の閾値の第1の調整を行うものであり、
上記第2のトリミング手段は上記比較手段の閾値の第2の調整を行うものであることを特徴とする請求項1に記載の光パルス検出装置。
The first trimming means performs a first adjustment of the threshold value of the comparison means,
2. The optical pulse detection device according to claim 1, wherein the second trimming means performs a second adjustment of a threshold value of the comparison means.
上記第2のトリミング手段はさらに、上記検査信号のパルスに基づいて生成するゲート期間内に、上記比較手段の出力が存在するか否かをカウントして、上記第2のトリミング手段による第2ヒューズトリミングの成否を判定するトリミング制御手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の光パルス検出装置。   The second trimming means further counts whether or not the output of the comparison means exists within a gate period generated based on the pulse of the inspection signal, and the second fuse by the second trimming means. The optical pulse detection device according to claim 1, further comprising a trimming control unit that determines whether the trimming is successful. 上記第2のトリミング手段はさらに、上記検査信号のパルスに基づいて生成するゲート期間内に、上記比較手段の出力が存在するか否かをカウントするとともに、上記ゲート期間以外にも上記比較手段の出力を監視して、第2のトリミング手段による第2ヒューズトリミングの成否を判定するトリミング制御手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の光パルス検出装置。   The second trimming means further counts whether or not the output of the comparison means is present within a gate period generated based on the pulse of the inspection signal, and other than the gate period, the second trimming means 2. The optical pulse detection device according to claim 1, further comprising trimming control means for monitoring the output and determining success or failure of the second fuse trimming by the second trimming means. 上記トリミング制御手段は、少なくとも上記検査信号のパルスに基づいて生成するゲート期間内に上記比較手段の出力が存在するか否かをカウントし、当該カウントの発生頻度に基づいて上記第2のトリミング手段による第2ヒューズトリミングの成否を判定することを特徴とする請求項4または5に記載の光パルス検出装置。   The trimming control unit counts whether or not the output of the comparison unit exists within at least a gate period generated based on the pulse of the inspection signal, and based on the occurrence frequency of the count, the second trimming unit 6. The optical pulse detection device according to claim 4, wherein the success or failure of the second fuse trimming is determined. 上記検査信号が入力された上記増幅手段における所望の部位の信号を所望のタイミングでホールドするためのホールド手段と、上記検査信号生成手段及びホールド手段を制御して得られる上記比較手段の2値化出力から、上記第2のトリミング手段による第2ヒューズトリミングの成否を判定するトリミング制御手段を含むことを特徴とする請求項1に記載の光パルス検出装置。   Binarization of a holding means for holding a signal of a desired part in the amplification means to which the inspection signal is inputted at a desired timing, and the comparison means obtained by controlling the inspection signal generating means and the holding means. 2. The optical pulse detection device according to claim 1, further comprising trimming control means for judging the success or failure of the second fuse trimming by the second trimming means from the output. 上記第2のトリミング手段における調整手段は、繰り返し実施可能な仮調整手段と、実施後変更不可能な本調整手段とを有し、
上記第2のトリミング手段におけるトリミング制御手段は、上記仮調整手段の調整可能範囲に含まれる少なくとも一部の設定のそれぞれに対して仮トリミングの成否を判定し、最も確からしい上記本調整手段のための実施条件を抽出して外部に出力し、この出力を読み出して得られた上記実施条件に基づいて上記本調整手段が実施されることを特徴とする請求項2または3に記載の光パルス検出装置。
The adjustment means in the second trimming means includes a temporary adjustment means that can be repeatedly executed and a main adjustment means that cannot be changed after the execution.
The trimming control means in the second trimming means determines the success or failure of provisional trimming for each of at least a part of the settings included in the adjustable range of the temporary adjustment means, and for the most probable main adjustment means. 4. The optical pulse detection according to claim 2, wherein the adjustment unit is implemented based on the execution condition obtained by extracting the output condition and outputting the output to the outside and reading out the output. 5. apparatus.
上記受光素子が、上記増幅手段、上記比較手段、上記第1のトリミング手段及び第2のトリミング手段とともに集積化されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の光パルス検出装置。   9. The light according to claim 1, wherein the light receiving element is integrated together with the amplifying means, the comparing means, the first trimming means, and the second trimming means. Pulse detector. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の光パルス検出装置を搭載し、当該光パルス検出装置の検知結果に基づいて自らの動作の制御を行うことを特徴とする電子機器。   An electronic apparatus comprising the optical pulse detection device according to any one of claims 1 to 9 and controlling its own operation based on a detection result of the optical pulse detection device. 請求項8に記載の光パルス検出装置を搭載し、当該光パルス検出装置の検知結果に基づいて自らの動作の制御を行う電子機器であって、
上記光パルス検出装置の投射するパルス光が上記電子機器の筐体窓部で反射されて誤検知することを避けるために、上記光パルス検出装置は上記第2のトリミング手段の仮調整手段を用いて、使用すべき最小受信感度を自動調整する機能を少なくとも有し、当該自動調整機能は上記光パルス検出装置の外部からの指示によって起動されることを特徴とする電子機器。
An electronic device equipped with the optical pulse detection device according to claim 8 and controlling its own operation based on a detection result of the optical pulse detection device,
In order to avoid erroneous detection of the pulsed light projected by the optical pulse detection device being reflected by the housing window of the electronic device, the optical pulse detection device uses a temporary adjustment unit of the second trimming unit. And an electronic device having at least a function of automatically adjusting the minimum reception sensitivity to be used, the automatic adjustment function being activated by an instruction from the outside of the optical pulse detection device.
JP2009245694A 2009-10-26 2009-10-26 Optical pulse detector and electronic device Pending JP2011089966A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009245694A JP2011089966A (en) 2009-10-26 2009-10-26 Optical pulse detector and electronic device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009245694A JP2011089966A (en) 2009-10-26 2009-10-26 Optical pulse detector and electronic device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011089966A true JP2011089966A (en) 2011-05-06

Family

ID=44108336

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009245694A Pending JP2011089966A (en) 2009-10-26 2009-10-26 Optical pulse detector and electronic device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011089966A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014010068A (en) * 2012-06-29 2014-01-20 Omron Corp Photoelectric sensor and amplification control method for received light quantity in photoelectric sensor
CN107888176A (en) * 2016-09-29 2018-04-06 三美电机株式会社 Proximity transducer

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014010068A (en) * 2012-06-29 2014-01-20 Omron Corp Photoelectric sensor and amplification control method for received light quantity in photoelectric sensor
CN107888176A (en) * 2016-09-29 2018-04-06 三美电机株式会社 Proximity transducer
CN107888176B (en) * 2016-09-29 2023-07-28 三美电机株式会社 Proximity sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8217335B2 (en) Optical modulation-type detection device and electronic device
US9083338B2 (en) Digital noise protection circuit and method
US7486114B2 (en) Signal detector with calibration circuit arrangement
US7421364B2 (en) Integrated circuit device having a test circuit to measure AC characteristics of internal memory macro
US7663515B2 (en) High-speed serial interface circuit and electronic instrument
JP2008219815A (en) Semiconductor integrated circuit device
KR20140136983A (en) Edge triggered calibration
KR20150033293A (en) Phase detecting apparatus and method for detecting phase
KR100333332B1 (en) Circuit and method for mirror signal detection and optical disk device for it?
US7245160B2 (en) Short pulse rejection circuit
JP2011089966A (en) Optical pulse detector and electronic device
JP3958200B2 (en) Photodetector
WO2002091005A2 (en) Differential receiver architecture
US7123058B2 (en) Signal detecting circuit and method therefor
JP2004070813A (en) Semiconductor integrated circuit
US11431292B2 (en) Crystal oscillator start-up circuit and method
WO2008056206A1 (en) Method for testing noise immunity of an integrated circuit and a device having noise immunity testing capabilities
US20030042485A1 (en) Semiconductor integrated circuit device capable of tuning of internal power supply voltages generated by a plurality of internal power generating circuits
CN101606318B (en) Integrated circuit, digital electronic device and method of altering clock delays in a digital electronic device
JP5535607B2 (en) Object detection device, manufacturing method thereof, and electronic apparatus
JP5082697B2 (en) Serial interface circuit and electronic device
JP4979003B2 (en) CDR circuit
JP2004198302A (en) Disconnection detecting circuit
JP3368572B2 (en) Period generator
US20240137197A1 (en) Push-start crystal oscillator, associated electronic device and push-start method for performing start-up procedure of crystal oscillator