SE504371C2 - Anordning och förfarande i telekommunikationssystem för optisk spänningsmultiplicering i integrerad krets - Google Patents

Description

504 371 10 15 20 25 30 35 2 teknik är att switchtekniken medför transienta förlopp, vilka överförs till övriga kretsdelar och ger upphov till problem med störningar i dessa.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning avser att lösa problemet med att åstadkomma höga spänningar till utvalda komponenter i fälteffekt- transistorer och HF switchdioder. Uppfinningen utnyttjas integrerade kretsar, såsom varicapdioder, företrädesvis i LSI och VLSI-kretsar och medför att höga spänningar kan åstadkommas utan att matningsspänningen till kretsen behöver ökas.

Problemet löses genom att en anordning för att utföra optisk spänningsomvandling integreras j. den integrerade kretsen. Anordningen innefattar en första krets, vilken omvandlar den för transformering avsedda spänningen till en ljussignal. Denna ljussignal detekteras av ett antal ljuskänsliga element i en andra krets i anordningen, varefter den detekterade ljussignalen omvandlas till en spänning på den andra kretsens utgång. Den spänning som erhålls på den andra kretsens utgång kan ha en högre nivå än den till den första kretsen inkommande spänningen och matningsspänningen till den integrerade kretsen. Ljus- överföringen mellan anordningens första och andra krets är väl avskärmad så att effektförlusterna i kretsen blir små.

Förhållandet mellan inkommande och utgående spänning från kretsen påverkas av antalet ljuskänsliga element 5. den andra kretsen.

Föreliggande uppfinning avser även ett förfarande för att utföra spänningsomvandling i en integrerad krets. Vid det uppfinningsenliga förfarandet omvandlas en första spänning till en ljussignal. Denna får infalla pà en andra krets och omvandlas till en spänning, vars nivå avviker från den för infallande spänning och beror av detekterad ljusstyrka. 10 15 20 25 30 35 504 371 3 En fördel med den uppfinningsenliga problemlösningen i förhållande till känd teknik är att spänningomvandlingen kan utföras för vissa bestämda komponenter i den integre- rade kretsen utan att kretsen i övrigt störs.

FIGURBESKRIVNING Figur l visar en spänningsmultiplikator för integrering på ett substrat i enlighet med uppfinningen.

Figur 2 visar en radiokrets i vilken den uppfinnings- enliga multiplikatorn lämpligen kan utnyttjas.

FÖREDRAGEN UTFöRINGsFoRM Uppfinningen kommer i det följande att förklaras närmare med hänvisning till figur 1, vilken visar en föredragen utföringsform av en optisk spänningsmultiplikator för integrering i en LSI- eller VLSI-krets.

Spänningsmultiplikatorn 1 består av en primärsida med en första krets och en sekundärsida med en andra krets, vilka är elektriskt isolerade från varandra. Multiplikatorn är företrädesvis anordnad i nära anslutning till en komponent i den integrerade kretsen som kräver en annan spänning än de övriga komponenterna, dvs en spänning som avviker från matningsspänningen, den erforderliga spänningen kan exempelvis vara högre än matningsspänningen.

Till den första kretsens ingång pà primârsidan av anord- ningen tillförs en första inspänning um, vilken ej över- stiger den integrerade kretsens matningsspänning. Denna in- spänning um omvandlas i denna krets till en ljussignal, vars ljusstyrka motsvarar strömmen genom resistorn RU, Denna omvandling sker i den visade utföringsformen i en lysdiod (LED) 2. Den första och andra kretsen är till- sammans avskärmade så att ljussignalen från den första kretsen, ej kan spridas utanför denna avskärmning utan endast kan utstràlas till den andra kretsen. 10 15 20 25 30 35 504 371 4 Den andra kretsen innefattar en fotovoltaisk konverterare, vilken omvandlar en mottagen ljussignal till en spänning.

Vid den i figuren. visade utföringsformen utgörs denna fotovoltaiska konverterare av ett flertal seriekopplade fotodioder 3a,3b,3c, vilka arbetar i fotovoltaisk mod. Den på utgången från den andra kretsen erhållna utspänningen uu är beroende av såväl det totala antalet fotodioder som det infallande ljuset och därigenom beroende av inspänningen um pá ingången till den första kretsen.

Förhållandet mellan in- och utspänningarna um, un styrs av de i figuren visade resistorerna Rm,RM i anslutning till såväl primär som sekundärsidan av anordningen. Den ström som flyter i dessa resistorer skiljer sig mellan resistorn RH i anslutning till den första kretsen och resistorn Ru i anslutning till den andra kretsen. Då utspänningen uu på utgången från den andra kretsen är högre än inspänningen um på ingången till den första kretsen, är strömstyrkan i resistorn Rm i anslutning till den första kretsen högre än strömstyrkan i resistorn Ru i anslutning till den andra kretsen, eftersom någon ytterligare effekt ej tillförs vid transformeringen. Tvärtom medför transformeringen natur- ligtvis vissa effektförluster, även om dessa vid behov kan hållas ganska låga. Spänningsmultiplicering till en högre spänningsnivå är därför endast möjlig i de kretsar i vilka endast mycket små strömmar krävs.

Genom att uppfinningsenligt inordna en anordning för optisk spänningsmultiplicering, dvs exempelvis en optokopplare, i en applikationsspecifik integrerad krets (ASIC) kan eventuella extra spänningskällor elimineras.

I figur 2 visas en del av en applikationsspecifik, in- tegrerad krets för användning i en radiokrets. Den uppfinningsenliga anordningen används företrädesvis vid integrerade kretsar med resonanskretsar, såsom visas i 10 15 20 25 30 504 371 5 figuren, eftersom den uppfinningsenliga, integrerade multiplikatorn 1 medför en fördelaktig multiplicering av en viss spänning, utan att transienta förlopp uppstår vid mul- tipliceringen och därmed orsakar brus. I figur 2 visas en i en applikationsspecifik integrerad krets ingående optisk spänningsmultiplikator, i enlighet med uppfinningen.

Spänningsmultiplikatorn 1 kan exempelvis ingå i en faslàs- ningskrets (PLL-krets) 4 och utnyttjas för att transformera spänningen till en högre nivå för försörjning av knm- ponenter kring en oscillatordel 10 av kretsen. En vari- capdiod 7, som ingår i. en frekvensbestämmande krets 6, vilken står i förbindelse med nämnda oscillatordel 10, utgör en av nämnda komponenter. Denna frekvensbestämmande krets 6, eller resonanskrets, innefattar även en kon- densator 8 och en spole 9. Varicapdioden 7 kräver en högre matningsspänning än den övriga delen av den integrerade kretsen 4 och en spänningstransformering måste därför genomföras för att varicapdioden 7 skall kunna styras. På den s k primärsidan av spänningsmultiplikatorn 1, omvandlas en av matningsspänningen +5V beroende inspänning um till en ljussignal i en lysdiod 2. Denna ljussignal överförs till sekundärsidan, varvid en högre spänning kan erhållas genom att ljussignalen omvandlas till en elektrisk signal i en eller flera fotodioder 3a,3b,3c. Vid behov kan även omvänd polaritet erhållas för denna spänning genom att ansluta fotodioderna 3a,3b,3c med omvänd polaritet.

Uppfinningen avser naturligtvis även en integrerad krets med flera optiska spänningsmultiplikatorer, varvid var och en av dessa står i förbindelse med någon komponent som kräver högre spänning eller annan polaritet än matnings- spänningen, men i gengäld endast erfordrar en låg ström.

Claims (8)

504 371 10 15 20 25 30 35 PATENTKRAV

1. Anordning (1) i en integrerad krets för att utföra spänningsmultiplicering i den integrerade kretsen, vilken innefattar ett flertal olika kretskomponenter, varav en eller flera erfordrar en spänning som överstiger en matningsspänning' för' den integrerade kretsen, men vars strömförbrukning är låg, kânnetecknad av, - att en första krets är inrättad att omvandla en första spänning (um) till en ljussignal, vilken utstràlas fràn åtminstone ett element (2) i kretsen, - att en andra krets innefattar ett eller flera ljus- känsliga element (3a,3b,3c), vilka är inrättade att motta ljussignalen och omvandla denna till en andra spänning (uu), vilken kan vara elektriskt isolerad från den första spänningen (um) samt skiljer sig frán denna, - att nämnda ljuskänsliga element (3a,3b,3c) år in- rättade att inverka pà spänningsförhàllandet, samt - att den första och andra kretsen utgör en del av den integrerade kretsen och är anordnade i anslutning till en .kretskomponent som. erfordrar en annan spänning än den integrerade kretsens matningsspänning.

2. Anordning enligt patentkrav 1, kännetecknad av, att den andra kretsen står i operativ förbindelse med at- minstone en Varicap-diod (7).

3. Anordning enligt patentkrav 1, kännetecknad av, att den andra kretsen står* i operativ förbindelse med at- minstone en PIN-diodswitch.

4. Anordning enligt patentkrav 1, kännetecknad av, att den andra kretsen står i operativ' förbindelse med at- minstone en fälteffekttransistor.

5. Anordning enligt något av föregående patentkrav, 10 15 20 25 504 371 7 kännetecknad av, att den ingår i en integrerad krets av LSI-typ.

6. Anordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av, att den ingår i en integrerad krets av VLSI-typ.

7. Anordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av, att den första kretsen innefattar át- minstone en lysdiod (2), att den andra kretsen innefattar åtminstone en fotodiod (3) i fotovoltaisk mod samt att dessa dioder är avskärmade så att väsentligen allt ljus från lysdioden infaller på fotodioden (3).

8. Förfarande för att utföra spänningsmultiplicering i en integrerad krets, vilken innefattar ett flertal olika kretskomponenter, varav en eller flera erfordrar en spänning> som storleksmâssigt avviker från en rnatnings- spänning för den integrerade kretsen eller kräver annan polaritet än denna, men, vars strömförbrukning är låg, kännetecknat av, - att en första spänning för en första signal med en första strömstyrka omvandlas till en ljussignal, - att ljussignalen tillförs till en fotovoltaisk konver- terare, vilken omvandlar det mottagna ljuset till en andra spänning, vilken är elektriskt isolerad från den första spänningen.