JPS63207175A - 光混成集積回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は、光信号の検出さらに増幅動作を行わせる光
混成集積回路装置に関する。

［従来の技術］ 光を用いた情報伝送を行わせるには、光信号を受信し、
この光信号を電気的な信号に変換するための装置が必要
であり、このためには電子回路部品によって構成された
混成集積回路が用いられている。そして、この混成集積
回路には、例えば別個に設定された受光手段からの受光
信号を供給し、この受光信号を電気的な例えば電圧信号
に変換し、増幅して出力させるようにするものである。

また、最近にあっては、センサ内蔵型として発光ダイオ
ードやホトカブラ等を混成集積回路に組み込み設定する
ようにしたものが考えられている。

すなわち、増幅出力回路を構成する混成集積回路の入力
側に接続されるように、ホトダイオード、ホトトランジ
スタ等の光素子を組み込み設定するものである。

しかし、このような構成では、充分に検出感度を向上さ
せることが困難であり、また温度変化等の影響を受は易
いものである。

［発明が解決しようとする問題点］ この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、光信
号の検出感度が充分大きく設定されるようにした増幅手
段が設定されるようにし、ざらに温度等の環境変化が生
ずるような場合にあっても、精度の高い光−電圧の信号
変換動作が実行されるようにした、光混成集積回路装置
を提供しようとするものである。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、この発明に係る光混成集積回路装置にあって
は、例えば静電誘導ホトトランジスタ（Ｓｌ、ＰＴ）等
の、静電誘導トランジスタ（ＳＩＴ＞を含み構成される
第１および第２の受光素子を用いるもので、第１の受光
素子で入力光を検知し、第２の受光素子は遮光状態に設
定する。

そして、上記第１および第２の受光素子からの検出信号
を差動増幅させるようにしているものである。

〔作用〕

上記のように構成される光混成集積回路装置にあっては
、遮光状態にある第２の受光素子からの検出信号が基準
信号となるものであり、第１の受光素子で検出された入
力光信号に対応する信号が、上記基準信号に基づいて差
動増幅されるようになる。したがって、例えば温度等の
環境が大きく変化したような場合であっても、この環境
変化を入力信号を検出する第１の受光素子と同様に受け
る第２の受光素子からの信号が基準として設定されるも
のであるため、常に信頼性の高い出力信号が得られるも
のである。ざらに差動増幅することによって、充分にＧ
Ｂ（ゲイン・バンド幅）積を高めることができるもので
あり、増幅率も効果的に向上させられるものである。

［発明の実施例コ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

尚、ここでは、通常のホトトランジスタでは動作し得な
り低レベルの光信号増幅器の場合について述べる。この
ような場合は、一般にホトダイオードが用いられている
もので、ここではこの受光素子を静電誘導ホトトランジ
スタに置換えている。

添附図面はその構成を示すもので、ここでは静電誘導ホ
トトランジスタ（ＳＩＰＴ）によって構成された第１お
よび第２の受光索子１１および１２を備える。この場合
、上記第２の受光素子１２には、透過光を遮断するフィ
ルタ等が設定されるもので、入射先君の状態に設定され
るものであり、入力光信号は第１の受光素子１１のみ入
力されるようになっている。

上記第１および第２の受光素子１１および１２を構成す
る５ＩＰＴのドレインは、それぞれ第１および第２の電
流−電圧変換回路１３および１４を構成するオペアンプ
ＯＰＩ　、ＯＦ２のそれぞれ（−）側端子に接続される
ものであり、このオペアンプＯＰＩおよびＯＦ２のそれ
ぞれ（＋）側には、直流電源Ｖｏが供給されるようにな
っている。そして、この第１および第２の電流−電圧変
換回路１３および１４からの出力電圧信号は、差動増幅
回路１５で差動増幅され、出力端子１６から光検出出力
信号として取出される。すなわち、受光素子１１および
１２を構成する５ＩＰＴのドレインバイアスは、電流−
電圧変換回路を構成するオペアンプの非反転側バイアス
から与えられるようになり、外部からの直接バイアスが
避けられるようになっている。

ここで、上記第１および第２の受光素子１１．１２を構
成する一対のＳ　Ｉ　ＰＴ、電流−電圧変換回路１３．
１４、ざらに差動増幅回路１５を構成するオペアンプＯ
Ｐ１〜ＯＰ３は、混成集積回路として一体的に構成され
るようになるものである。

すなわち、第１の受光素子１１に入力光情報が照射され
るようになるものであり、この第１の受光素子１１から
は入力光情報に対応した検出電流が得られるようになり
、この検出電流に対応した電圧信号が第１の電流−電圧
変換回路１３から出力されるようになる。

一方、第２の受光素子１２は遮光されているものである
ため、入力先君の状態に対応する暗電流が第２の電圧−
電流変換回路１４に供給され、この暗電流に対応した電
圧信号が基準電圧信号として発生されるようになる。そ
して、この第１および第２の電流−電圧変換回路１３お
よび１４からの出力電圧信号が差動増幅回路１５に供給
されるようになるもので、ホトダイオード等に光素子か
らの出力信号を増幅出力させた場合等に比較して、ＧＢ
積を２桁程度高めることがきるようにある。

また、入力光を検出する第１の受光素子からの出力信号
と、遮光した第２の受光素子からの出力信号との差動出
力を取るようにしているものであるため、差動アンプの
オフセットが非常にとり易くなっているものであり、ま
た温度計数も小さな状態とされる。そして、増幅率も例
えば上記ホトダイオード等を使用した場合に比較して、
２０ｄＢ以上高めることができる。すなわち、上記実施
例に示されるような５ＩＰＴを用いて構成された増幅器
にあってはゲインを一定とした場合、この５ＩＰＴをホ
トダイオードに置換えた場合の遮断周波数が１ＫＨ７止
まりなのに対して、同じ回路素子定数で１００ＫＨｚま
で帯域を伸ばすことができるようになる。

上記実施例では静電誘導型ホトｉ〜ランジスタ（ＳＩＰ
Ｔ、）を用いるようにしたが、これは例えばＰｉｎダイ
オードと静電誘導トランジスタ（ＳＩＴ）とを組合わせ
て受光部を構成するようにしたものでも、同様の効果が
発揮できるものである。このようにＰｉｎダイオードを
用いる場合、その使用目的に対応した受光面積の設定さ
れるチップを用いるようにすれば、特別の仕様の需要に
対しても、効果的に対応可能である。

［発明の効果コ 以上のようにこの発明に係る光混成集積回路装置にあっ
ては、受光部はその受光素子として第１および第２の静
電誘導ホトトランジスタを用い、その一方で光入力を検
出すると共に、他方は遮光した状態に設定してその差動
出力を検出するようにしているものであり、また上記受
光素子を構成する静電誘導トランジスタのドレインバイ
アスが、次段のオペアンプの非反転側と同電位とされる
ようにしている。そして、電源から直接バイアスされな
いようにしている。したがって、受光素子から得られる
光電源は、電源側に分岐されることがなく、全て利用さ
れるようになるものであり、受光効率はもとより、Ｓ／
Ｎも効果的に改善されるようになる。

【図面の簡単な説明】

添附図面は、この発明の一実施例に係る光混成集積回路
装置を説明するための回路図である。 １１．１２・・・　第１および第２の受光素子（Ｓ　Ｉ
　ＰＴ）　、１３．１４・・・第１および第２の電流−
電圧変換回路、１５・・・差動増幅回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力光を受光する静電誘導ホトトランジスタを含み構成
   された第１の受光素子と、 入力光が遮蔽された状態で設定される、上記第１の受光
   素子と同様に構成された第２の受光素子と、 上記第１および第２の受光素子からの検出信号をそれぞ
   れ電圧信号として出力する第１および第２の電流−電圧
   変換回路と、 上記第２の電流−電圧変換回路からの出力信号を基準と
   して、上記第１の電流−電圧変換回路からの出力信号を
   光受信信号として出力させる差動増幅手段とを具備し、 上記第１および第２の受光素子を構成する静電誘導ホト
   トランジスタのドレインバイアスが、上記電流−電圧変
   換回路を構成するオペアンプを介して設定されるように
   したことを特徴とする光混成集積回路装置。