專利名稱：光耦合裝置以及使用它的電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過發(fā)光元件和光接收元件傳送信號的光耦合裝置，更詳細而言，涉及通過具有多個輸入端的發(fā)光元件，能實現(xiàn)快速驅(qū)動并可使產(chǎn)品長壽命的光耦合裝置以及使用它的電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
在光耦合裝置中，為了實現(xiàn)快速響應(yīng)性，輸入端的LED(發(fā)光二極管)的快速響應(yīng)性不可缺少。但是，因為LED中存在內(nèi)部電容C，快速響應(yīng)有限。
圖5(a)及圖5(b)表示對LED施加了驅(qū)動電流時的普通的光輸出波形(LED的上升及下降波形)。施加了圖5(a)所示的高速脈沖的驅(qū)動電流時，LED的實際的光波形為如圖5(b)所示的波形。即，在上升與下降時分別產(chǎn)生時間tr、tf的延遲。此時，例如如果是AlGaAs類的LED，在10Mb/s左右的數(shù)據(jù)傳送中沒有問題。但是，進行該值以上的快速驅(qū)動時，輸入端(發(fā)送端)需要設(shè)置用于LED控制的電路進行控制。
圖6(a)～圖6(c)表示使LED快速驅(qū)動的以往的電流施加方法(例如，參照特開平11-74567號公報)。
這種電流施加方法是對圖6(a)所示的輸入波形用稱為峰化(peaking)的方法，僅在上升時，流過比相當于設(shè)定光輸出的驅(qū)動電流大的電流I3。由此，使得上升時間tr變短。另外，該方法以被稱為反沖(back shoot)的方法，在下降時，暫時性地將反偏壓提供給LED。由此，使得下降時間tf變短。進而，在該方法中，為了盡量減小LED的電容變化，在信號OFF時，也從LED驅(qū)動電路以不超過光接收元件的閾值電流的水平(level)流過一定電流I1。由此，能夠在光耦合裝置中進行更快速的響應(yīng)。但是，通過增大恒定電流I1的值，輸入信號OFF時的消耗功率會增大。
特開平11-74567號公報中記載的技術(shù)，公開了作為使LED快速響應(yīng)的控制方法，但是，例如在光耦合器這樣的光耦合裝置中，LED的始終驅(qū)動導致消耗功率的增大，以往不適宜采用相關(guān)的方法。
即，在光耦合器這樣的光耦合裝置中，為快速進行ON/OFF驅(qū)動，輸入端(發(fā)送側(cè))的LED中，在信號OFF時也正常流過驅(qū)動電流時，會產(chǎn)生消耗功率增大這樣的問題。另外，因始終驅(qū)動LED，還存在LED自身的惡化加快，產(chǎn)生光量降低引發(fā)的產(chǎn)品不合格，導致產(chǎn)品壽命的降低這樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為解決相關(guān)的問題而完成的發(fā)明，其目的在于提供一種防止發(fā)光元件的提前惡化引發(fā)的光量降低，同時能夠快速響應(yīng)的光耦合裝置以及使用它的電子設(shè)備。
為了解決上述課題，本發(fā)明的光耦合裝置其特征在于在通過發(fā)光元件與光接收元件傳送信號的光耦合裝置中，在輸入端包含2個發(fā)光元件和驅(qū)動它們的發(fā)光元件驅(qū)動電路，通過所述發(fā)光元件驅(qū)動電路以不同的定時進行這些發(fā)光元件的發(fā)光的開始與停止。即，本發(fā)明以不同的定時交替地對2個發(fā)光元件施加輸入信號，所以能快速響應(yīng)。
另外，本發(fā)明的光耦合裝置，在輸出端包含2個光接收元件，將這2個光接收元件與所述2個發(fā)光元件作為對來傳送信號。這樣，通過使用2個光接收元件，在1個組件內(nèi)制作2組對，能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動動作。并且，通過光接收端運算電路，獲得與所述2個發(fā)光元件產(chǎn)生的信號同步，并且以不同的定時接收信號。通過這樣的構(gòu)成，能夠快速傳送信號。
此時，所述2個發(fā)光元件為不同的波長，所述2個光接收元件對所述2個發(fā)光元件的各個波長具有光接收靈敏度。這樣，通過使2個發(fā)光元件的波長不同而能夠防止誤動作。另外，在輸出端(光接收端)，通過制作兩面對各個發(fā)光元件波長具有靈敏度的光接收單元，能夠使輸出端成為1芯片結(jié)構(gòu)，用該1個芯片能夠快速傳送。
另外，所述發(fā)光元件驅(qū)動電路使脈沖信號產(chǎn)生的同時，通過對輸入信號以該脈沖信號從L到H的定時進行采樣而獲得的信號來驅(qū)動一個發(fā)光元件，通過對輸入信號以所述脈沖信號從H到L的定時進行采樣而獲得的信號來驅(qū)動另一個發(fā)光元件。這樣，通過使輸入信號與一定的脈沖信號(時鐘脈沖信號)同步，并與該脈沖信號一致，錯開2個發(fā)光元件的驅(qū)動定時，能夠快速傳送。
此時，所述脈沖信號的脈沖寬度與輸入信號的最小脈沖寬度相同，使所述輸入信號與所述脈沖信號同步。這樣，通過使脈沖信號的脈沖寬度與輸入信號的最小脈沖寬度相同，能夠使輸入信號與脈沖信號同步，與高速的脈沖信號一致并對輸入信號采樣，通過采樣的信號，錯開定時來驅(qū)動2個發(fā)光元件。
進而，所述發(fā)光元件驅(qū)動電路還可以具備以往的峰化功能與反沖功能。這樣，通過發(fā)光元件驅(qū)動電路包含以往的峰化功能與反沖功能，能夠更快速傳送信號。
另外，通過在電子設(shè)備上搭載這樣的光耦合裝置，能提供可快速傳送信號的電子設(shè)備。


圖1是本發(fā)明的實施方式1的光耦合裝置的功能框圖。
圖2(a)、圖2(b)是表示比實施方式1的光耦合裝置更具體的一例電路結(jié)構(gòu)的框圖。
圖3是表示光耦合裝置的輸入信號波形以及輸出波形的時序圖。
圖4是本發(fā)明的實施方式2的光耦合裝置的功能框圖。
圖5(a)以及圖5(b)是表示對LED施加了驅(qū)動電流時的普通的光輸出波形的時序圖。
圖6(a)～圖6(c)表示快速驅(qū)動LED的以往的電流施加方法，圖6(a)是輸入信號的波形圖，圖6(b)是驅(qū)動電流的波形圖，圖6(c)是光輸出的波形圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖來詳細說明本發(fā)明的實施方式。
<實施方式1>
圖1是本實施方式1的光耦合裝置的功能框圖。
本實施方式1的光耦合裝置，輸入端由脈沖發(fā)生電路1a、延遲電路2、驅(qū)動電路3、連接到驅(qū)動電路3的2個發(fā)光元件4、5構(gòu)成，輸出端由連接到運算電路7的2個光接收元件6a、6b、脈沖發(fā)生電路1b構(gòu)成。
并且，輸入信號S1被輸入到驅(qū)動電路3，同時被輸入到延遲電路2，還被輸入到產(chǎn)生時鐘脈沖信號的脈沖發(fā)生電路1a。脈沖發(fā)生電路1a產(chǎn)生與輸入信號S1同步的高速的時鐘脈沖信號S2，并將它輸入到驅(qū)動電路3。延遲電路2在將輸入信號S1進行所述時鐘脈沖信號S2的1/2脈沖的延遲后，輸入到驅(qū)動電路3。驅(qū)動電路3基于這些輸入信號，使定時不同而使2個發(fā)光元件4、5發(fā)光。
另一方面，在運算電路7中，通過獲得與2個發(fā)光元件4、5產(chǎn)生的信號同步，同時由2個光接收元件6a、6b交替地接收信號，將這2個光接收元件6a、6b作為對來傳送信號。即，在本實施方式1中，在1組件(package)內(nèi)，制造2組發(fā)光元件對和光接收元件對。此時，在組件內(nèi)，需要完全分離LED4、LED5二者的光。這是為了防止相互的光的干涉產(chǎn)生的交調(diào)失真引發(fā)的誤動作。
圖2(a)、2(b)表示上述結(jié)構(gòu)的光耦合裝置的更具體的一例電路結(jié)構(gòu)。
在該例中，圖2(a)表示的輸入端由脈沖發(fā)生電路1a、反相器12、2個D觸發(fā)器電路13、14、2個驅(qū)動器15、16和2個發(fā)光元件(LED)4、5構(gòu)成，圖2(b)表示的輸出端由2個光接收元件6a、6b、2個比較電路23、24、反相器25、2個D觸發(fā)器電路26、27，邏輯電路28和脈沖發(fā)生電路1b構(gòu)成。
即，輸入信號S1輸入到脈沖發(fā)生電路1a、各D觸發(fā)器電路26、27的數(shù)據(jù)端子D。另外，脈沖發(fā)生電路1a的時鐘脈沖信號S2被輸入到一個D觸發(fā)器電路13的時鐘端子CK，同時通過反相器12被輸入到另一個D觸發(fā)器電路14的時鐘端子CK。并且，一個D觸發(fā)器電路13的Q輸出(信號S3)通過驅(qū)動器15施加給一個LED4，同時另一個D觸發(fā)器電路14的Q輸出(信號S4)通過驅(qū)動器16施加給另一個LED5。
另一方面，光接收元件6a的輸出信號S11被輸入到負端子已被輸入了基準信號Th的比較電路23的正端子，比較電路23的輸出信號S13被輸入到一個D觸發(fā)器電路26的數(shù)據(jù)端子D。此外，光接收元件6b的輸出信號S12被輸入到負端子已被輸入了基準信號Th的比較電路24的正端子，比較電路24的輸出信號S14被輸入到另一個D觸發(fā)器電路27的數(shù)據(jù)端子D。
脈沖發(fā)生電路1b的時鐘脈沖信號S18被輸入到另一個D觸發(fā)器電路27的時鐘端子CK，同時通過反相器25被輸入到一個D觸發(fā)器電路26的時鐘端子CK。并且，一個D觸發(fā)器電路26的Q輸出(信號S15)與另一個D觸發(fā)器電路27的Q輸出(信號S16)被輸入到邏輯電路28，在該邏輯電路28進行邏輯運算之后的信號S17作為輸出信號被輸出到未圖示的下級電路。
圖3是圖2所示的電路結(jié)構(gòu)的光耦合裝置產(chǎn)生的輸入信號波形以及輸出波形的時序圖。以下，參照圖3所示的時序圖說明本實施方式1的光耦合裝置的動作。另外，圖中的信號S1～S18與圖2所示的信號S1～S18分別對應(yīng)。即，圖3中(A)表示輸入信號S1的波形，(B)表示從脈沖發(fā)生電路1a輸出的與輸入信號S1同步的時鐘脈沖信號S2。
D觸發(fā)器電路13以與輸入信號S1同步的時鐘脈沖信號S2從L上升到H的定時(時刻t1、t3、t5、t7，...)，對輸入信號S1進行采樣，通過該采樣信號S3驅(qū)動LED4。即，時鐘脈沖信號S2的下一個脈沖波從L上升到H為止的期間(T1)，保持對LED4的信號S3的施加狀態(tài)。也就是說，脈沖波從L上升到H時，輸入信號S1為‘1’的情況下(時刻t1，t3，t5)，下一個脈沖波從L上升到H為止的期間(T1)，與輸入信號S1無關(guān)，對LED4附加偏置電壓。另外，脈沖波從L上升到H時，輸入信號S1為‘0’的情況下(時刻t7)，下一個脈沖波從L上升到H為止的期間(T1)，與輸入信號S1無關(guān)，不對LED4附加偏置電壓。所以，D觸發(fā)器電路13的Q輸出的信號S3的波形為如圖3(C)所示的波形。
同樣，在與輸入信號S1同步的時鐘脈沖信號S2從H下降到L的定時(時刻t2、t4、t6，...)，D觸發(fā)器電路14對輸入信號S1進行采樣，通過該采樣信號S4驅(qū)動LED5。即，時鐘脈沖信號S2的下一個脈沖波從H下降到L為止的期間(T1)，保持對LED5的信號S4的施加狀態(tài)。也就是說，脈沖波從H下降到L時，輸入信號S1為‘1’的情況下(時刻t2，t4)，下一個脈沖波從H下降到L為止的期間(T1)，與輸入信號S1無關(guān)，對LED5附加偏置電壓。另外，脈沖波從H下降到L時，輸入信號S1為‘0’的情況下(時刻t6)，下一個脈沖波從H下降到L為止的期間T1，與輸入信號S1無關(guān)，不對LED5附加偏置電壓。所以，D觸發(fā)器電路14的Q輸出的信號S4的波形為如圖3的(D)所示的波形。
這樣，在本發(fā)明中，在輸入端，使輸入信號S1與時鐘脈沖信號S2的脈沖波同步，使輸入信號S1與脈沖波上升的定時以及下降的定時一致而分解成2個。
另一方面，在輸出端(光接收端)，比較電路23將對圖3的(C)所示的信號S3進行光接收的光接收元件6a的輸出信號S11與基準信號Th進行比較(參照圖3的(E))。其結(jié)果，比較電路23的輸出信號S13如圖3(G)所示，成為在時刻t1′的定時為H、在時刻t7′的定時為L的信號波形，被輸入到D觸發(fā)器電路26的數(shù)據(jù)端子D。
同樣地，比較電路24將對圖3的(D)所示的信號S4進行光接收的光接收元件6b的輸出信號S12與基準信號Th進行比較(參照圖3的(F))。其結(jié)果，比較電路24的輸出信號S14如圖3(H)所示，成為在時刻t2′的定時為H、在時刻t6′的定時為L的信號波形，被輸入到D觸發(fā)器電路27的數(shù)據(jù)端子D。
D觸發(fā)器電路26以時鐘脈沖信號S18(參照圖3的(L))從H下降到L的定時(時刻t2、t4、t6，t8...)，對輸出信號S13進行采樣，將該采樣信號S15輸出到邏輯電路28。即，在時鐘脈沖信號S18的下一個脈沖波從H下降到L為止的期間(T1)，保持該采樣信號。若具體地說明，則脈沖波從H下降到L時，輸出信號S13為‘1’時(時刻t2，t4，t6)，下一個脈沖波從H下降到L為止的期間T1，與輸出信號S13無關(guān)，保持該狀態(tài)。另外，脈沖波從H下降到L時，輸出信號S13為‘0’時(時刻t8)，下一個脈沖波從H下降到L為止的期間T1，與輸出信號S13無關(guān)，保持該狀態(tài)。所以，D觸發(fā)器電路26的Q輸出的信號S15的波形為如圖3的(I)所示的波形。
同樣，D觸發(fā)器電路27以時鐘脈沖信號S18從L上升到H的定時(時刻t3、t5、t7，...)，對輸出信號S14進行采樣，將該采樣信號S16輸出到邏輯電路28。即，時鐘脈沖信號S18的下一個脈沖波從L上升到H為止的期間(T1)，該采樣信號被保持。若具體地說明，則脈沖波從L上升到H時，輸出信號S14為‘1’時(時刻t3，t5)，下一個脈沖波從L上升到H為止的期間T1，與輸出信號S14無關(guān)，保持該狀態(tài)。另外，脈沖波從L上升到H時，輸出信號S14為‘0’時(時刻t7)，下一個脈沖波從L上升到H為止的期間T1，與輸出信號S14無關(guān)，保持該狀態(tài)。所以，D觸發(fā)器電路27的Q輸出的信號S16的波形為圖3所示的(J)。
邏輯電路28將這2個輸出信號S15、S16合成，獲得圖3的(K)所示的波形的輸出信號S17。此時，在輸出端(光接收端)，也與輸入端(發(fā)送端)一樣，使用脈沖發(fā)生電路1b，通過以與輸入端(發(fā)送端)的脈沖波相同的頻率取得同步，可以與脈沖波的H/L一致地接收LED4和LED5的信號。
<實施方式2>
下面，說明本發(fā)明實施方式2的光耦合裝置。
圖4是本實施方式2的光耦合裝置的功能框圖。
在本實施方式2中，將2個LED4、LED5的波長作為不同波長，在輸出端(受光側(cè))，1芯片上制作2處受光面，通過在各受光面分別設(shè)置符合LED4、5的波長靈敏度，能夠使光接收元件6成為1個芯片。另外，本實施方式2的驅(qū)動方法因為也是按照圖3所示的時序圖的驅(qū)動方法，所以這里省略說明。
在上述實施方式1中，1個組件內(nèi)必須制作2組發(fā)光元件以及光接收元件對，另外，為了防止誤動作，必須設(shè)計成LED4、5的光不相互干涉，所以，使組件難以小型化，但是在本實施方式2中，因為波長不同，所以不需要考慮相互的光干涉，同時因為輸出端(光接收端)可以是1芯片，所以能夠小型化。
進而，在本發(fā)明，對在驅(qū)動電路3的處理，通過進一步追加使用以往一般使用的峰化功能與反沖的功能，能夠更快速驅(qū)動以及快速傳送信號。
另外，本發(fā)明只要不脫離其精神或主要的特征，就能夠以其他的各種方式實施。因此，上述的實施方式在所有的方面只不過是例示，不是限定性的解釋。本發(fā)明的范圍是通過權(quán)利要求書來表示的，絲毫不局限于說明書正文。還有，屬于權(quán)利要求書的范圍的等價范圍的變形與變更，都是本發(fā)明的范圍內(nèi)的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種通過發(fā)光元件與光接收元件傳送信號的光耦合裝置，其特征在于在輸入端包含2個發(fā)光元件和驅(qū)動它們的發(fā)光元件驅(qū)動電路，通過所述發(fā)光元件驅(qū)動電路以不同的定時進行這些發(fā)光元件的發(fā)光的開始與停止。
2.如權(quán)利要求1所述的光耦合裝置，其特征在于在輸出端包含2個光接收元件，將這2個光接收元件與所述2個發(fā)光元件作為對來傳送信號。
3.如權(quán)利要求2所述的光耦合裝置，其特征在于通過光接收端運算電路，獲得與所述2個發(fā)光元件產(chǎn)生的信號同步并以不同的定時接收信號。
4.如權(quán)利要求3所述的光耦合裝置，其特征在于所述2個發(fā)光元件有不同的波長，所述2個光接收元件對所述各發(fā)光元件的各個波長具有光接收靈敏度。
5.如權(quán)利要求1所述的光耦合裝置，其特征在于所述發(fā)光元件驅(qū)動電路使脈沖信號發(fā)生的同時，通過對輸入信號以該脈沖信號從L到H的定時進行采樣而獲得的信號來驅(qū)動一個發(fā)光元件，通過對輸入信號以所述脈沖信號從H到L的定時進行采樣而獲得的信號來驅(qū)動另一個發(fā)光元件。
6.如權(quán)利要求5所述的光耦合裝置，其特征在于所述脈沖信號的脈沖寬度與輸入信號的最小脈沖寬度相同，并使所述輸入信號與所述脈沖信號同步。
7.如權(quán)利要求1所述的光耦合裝置，其特征在于所述發(fā)光元件驅(qū)動電路具備峰化功能和反沖功能。
8.一種電子設(shè)備，其特征在于使用所述權(quán)利要求1至權(quán)利要求7的其中一項記載的光耦合裝置進行信號傳送。
全文摘要
一種光耦合裝置，輸入端由脈沖發(fā)生電路、延遲電路、驅(qū)動電路、連接在驅(qū)動電路的2個發(fā)光元件構(gòu)成，輸出端由連接在運算電路的2個光接收元件、脈沖發(fā)生電路構(gòu)成，驅(qū)動電路基于直接輸入的輸入信號、從脈沖發(fā)生電路輸入的時鐘脈沖信號以及從延遲電路輸入的被延遲的輸入信號，使2個發(fā)光元件錯開定時而交替地發(fā)光。另一方面，運算電路通過與2個發(fā)光元件產(chǎn)生的信號獲得同步，同時由2個光接收元件交替地接收信號，從而將這2個光接收元件作為一對來傳送信號。
文檔編號H04B10/152GK1929345SQ20061012804
公開日2007年3月14日 申請日期2006年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月5日
發(fā)明者前田泰志 申請人:夏普株式會社