(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】
(54)【発明の名称】オプトエミュレータ
(51)【国際特許分類】
【FI】
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】
(86)(22)【出願日】
(85)【翻訳文提出日】
(86)【国際出願番号】
(87)【国際公開番号】
(87)【国際公開日】
(31)【優先権主張番号】202341058609
(32)【優先日】
(33)【優先権主張国・地域又は機関】
(32)【優先日】
(33)【優先権主張国・地域又は機関】
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】507107291
【氏名又は名称】テキサス インスツルメンツ インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】230129078
【氏名又は名称】佐藤 仁
(72)【発明者】
【氏名】カシュヤプ バロット
(72)【発明者】
【氏名】アルヴィンド グプタ
(72)【発明者】
【氏名】アヴィナシュ シャハ
(72)【発明者】
【氏名】ナスム スリーラム エス
【テーマコード(参考)】
【Fターム(参考)】
2G035AD03
2G035AD23
2G035AD56
5J055AX11
5J055AX37
5J055EY07
5J055EZ04
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5J055EZ48
5J055FX02
5J055GX01
5J055GX02
(57)【要約】
オプトエミュレータ送信機(102A)が、電流コントローラ(222)、発振器回路(238)、及び受信機レプリカ回路要素(258)を含む。電流コントローラは、第1の端子(224)、第2の端子(228)、及び第3の端子(230)を有する。発振器回路は、第1の端子(240)、第2の端子(242)、及び第3の端子(244)を有する。発振器回路の第1の端子(240)は、電流コントローラの第2の端子(228)に結合される。受信機レプリカ回路要素は、第1の端子(260)、第2の端子(262)、及び第3の端子(264)を有する。受信機レプリカ回路要素の第1の端子(260)は、発振器回路の第2の端子(242)に結合される。受信機レプリカ回路要素の第2の端子(262)は、発振器回路の第3の端子(244)に結合される。受信機レプリカ回路要素(258)の第3の端子は、電流コントローラの第3の端子に結合される。
【特許請求の範囲】
【請求項】
オプトエミュレータ送信機であって、
第1の端子、第2の端子、及び第3の端子を有する電流コントローラと、
第1の端子、第2の端子、及び第3の端子を有する発振器回路であって、前記発振器回路の前記第1の端子が前記電流コントローラの前記第2の端子に結合される、前記発振器回路と、
第1の端子、第2の端子、及び第3の端子を有する受信機レプリカ回路要素であって、前記受信機レプリカ回路要素の前記第1の端子が前記発振器回路の前記第2の端子に結合され、前記受信機レプリカ回路要素の前記第2の端子が前記発振器回路の前記第3の端子に結合され、前記受信機レプリカ回路要素の前記第3の端子が前記電流コントローラの前記第3の端子に結合される、前記受信機レプリカ回路要素と、
を含む、オプトエミュレータ送信機。
【請求項】
請求項1の前記オプトエミュレータ送信機であって、前記受信機レプリカ回路要素が、第1の端子、第2の端子、及び制御端子を有するトランジスタを含み、前記トランジスタの前記第1の端子が前記受信機レプリカ回路要素の前記第3の端子に結合される、オプトエミュレータ送信機。
【請求項】
請求項2のオプトエミュレータ送信機であって、前記受信機レプリカ回路要素が、第1の端子、第2の端子、及び第3の端子を有する整流器回路を含み、前記整流器回路の前記第1の端子が前記受信機レプリカ回路要素の前記第1の端子に結合され、前記整流器回路の前記第2の端子が前記受信機レプリカ回路要素の前記第2の端子に結合され、前記整流器回路の前記第3の端子が前記受信機レプリカ回路要素の前記第3の端子に結合され、前記受信機レプリカ回路要素の前記第3の端子が前記トランジスタの前記制御端子に結合される、オプトエミュレータ送信機。
【請求項】
請求項3のオプトエミュレータ送信機であって、前記整流器回路が差動整流器回路であり、前記発振器回路が差動発振器回路である、オプトエミュレータ送信機。
【請求項】
請求項1のオプトエミュレータ送信機であって、第1の端子、第2の端子、第3の端子、及び第4の端子を有する減衰器回路を更に含み、前記減衰器回路の前記第1の端子が前記発振器回路の前記第2の端子に結合され、前記減衰器回路の前記第2の端子が前記発振器回路の前記第3の端子に結合され、前記減衰器回路の前記第3の端子が前記受信機レプリカ回路要素の前記第1の端子に結合され、前記減衰器回路の前記第4の端子が前記受信機レプリカ回路要素の前記第2の端子に結合される、オプトエミュレータ送信機。
【請求項】
請求項1のオプトエミュレータ送信機であって、ヒューズと、逆保護回路要素と、静電放電(ESD)回路要素とを更に含み、前記ヒューズが第1の端子及び第2の端子を有し、前記逆保護回路要素が第1の端子及び第2の端子を有し、前記ESD回路要素が第1の端子及び第2の端子を有し、前記ヒューズの前記第2の端子が、前記逆保護回路要素の前記第1の端子と、前記ESD回路要素の前記第1の端子とに結合され、前記逆保護回路要素の前記第2の端子が前記電流コントローラの前記第1の端子に結合される、オプトエミュレータ送信機。
【請求項】
請求項1のオプトエミュレータ送信機であって、前記電流コントローラが、信頼性クランプ回路要素とシャントバイパス回路要素とを含み、前記信頼性クランプ回路要素が、前記オプトエミュレータ送信機の電圧及び電流をクランプするように構成され、前記シャントバイパス回路要素が、前記発振器回路に対する出力電流を調整するように構成される、オプトエミュレータ送信機。
【請求項】
請求項7のオプトエミュレータ送信機であって、前記電流コントローラが、ソースフォロワ回路要素と電流ミラー回路要素と電流比較器回路要素とを含み、前記ソースフォロワ回路要素が、前記電流コントローラの利得レベルを設定するように構成され、前記電流ミラー回路要素が、前記シャントバイパス回路要素の電流を前記電流比較器回路要素にミラーリングするように構成され、前記電流比較器回路要素が、前記受信機レプリカ回路要素の動作に基づいて、前記ミラーリングされた電流をフィードバック電流と比較するように構成される、オプトエミュレータ送信機。
【請求項】
請求項1のオプトエミュレータ送信機であって、前記電流コントローラが第4の端子を有し、前記オプトエミュレータ送信機が、第1の端子及び第2の端子を有するダイオードエミュレータを更に含み、前記ダイオードエミュレータの前記第1の端子が前記電流コントローラの前記第4の端子に結合される、オプトエミュレータ送信機。
【請求項】
オプトエミュレータ送信機であって、
第1の端子、第2の端子、第3の端子、第4の端子、及び第5の端子を有する送信機回路要素と、
第1の端子、第2の端子、及び第3の端子を有する受信機レプリカ回路要素であって、前記受信機レプリカ回路要素の前記第1の端子が前記送信機回路要素の前記第3の端子に結合され、前記受信機レプリカ回路要素の前記第2の端子が前記送信機回路要素の前記第4の端子に結合され、前記受信機レプリカ回路要素の前記第3の端子が前記送信機回路要素の前記第5の端子に結合される、前記受信機レプリカ回路要素と、
を含み、
前記送信機回路要素が、
前記送信機回路要素の前記第1の端子において電流を受け取り、
前記電流に応答して、前記送信機回路要素の前記第3及び第4の端子において送信信号を提供し、
前記送信信号に応答するフィードバック信号を、前記送信機回路要素の前記第5の端子において前記受信機レプリカ回路要素から受信し、
前記電流及び前記フィードバック信号に応答して、前記送信機回路要素の前記第3及び第4の端子において、調節された送信信号を提供する、
ように構成される、
オプトエミュレータ送信機。
【請求項】
請求項10のオプトエミュレータ送信機であって、
前記電流が第1の電流であり、前記送信機回路要素が発振器回路と電流コントローラとを含み、前記電流コントローラが、
比較結果を得るために、前記フィードバック信号に基づく第2の電流をターゲット電流と比較し、
前記比較結果に応答して、前記発振器回路に対する前記第2の電流を調整する、
ように構成される、オプトエミュレータ送信機。
【請求項】
請求項11のオプトエミュレータ送信機であって、前記電流が第1の電流であり、前記送信機回路要素が発振器回路と電流コントローラとを含み、前記電流コントローラが、前記送信機回路要素のためのターゲット電圧に基づいて、前記第1の電流を制限するように構成される、オプトエミュレータ送信機。
【請求項】
請求項10のオプトエミュレータ送信機であって、前記受信機レプリカ回路要素が差動整流器とトランジスタとを含み、前記差動整流器が、第1の端子、第2の端子、及び第3の端子を有し、前記トランジスタが、第1の端子、第2の端子、及び制御端子を有し、前記差動整流器の前記第3の端子が前記トランジスタの前記制御端子に結合され、前記差動整流器が、
前記差動整流器の前記第1及び第2の端子において前記送信信号を受信し、
前記送信信号に応答して前記差動整流器の前記第3の端子において整流信号を提供する、
ように、構成される、
オプトエミュレータ送信機。
【請求項】
請求項10のオプトエミュレータ送信機であって、前記送信機回路と前記受信機レプリカ回路との間に減衰器回路を更に含み、前記減衰器回路が、隔離回路減衰係数に基づいて前記送信信号を減衰するように構成される、オプトエミュレータ送信機。
【請求項】
オプトエミュレータ回路であって、
オプトエミュレータ受信機と、
オプトエミュレータ送信機と、
を含み、
前記オプトエミュレータ受信機が、
第1の端子、第2の端子、及び第3の端子を有する第1の第1の整流器回路と、
第1の端子、第2の端子、及び制御端子を有する第1のトランジスタであって、前記トランジスタの前記制御端子が前記整流器回路の前記第3の端子に結合される、前記第1のトランジスタと、
を含み、
前記オプトエミュレータ送信機が、
第1の端子、第2の端子、及び第3の端子を有する電流コントローラと、
第1の端子、第2の端子、及び第3の端子を有する発振器回路であって、前記発振器回路の前記第1の端子が前記電流コントローラの前記第2の端子に結合される、前記発振器回路と、
第1の端子、第2の端子、及び第3の端子を有する第2の整流器回路であって、前記第2の整流器回路の前記第1の端子が前記発振器回路の前記第2の端子に結合され、前記第2の整流器回路の前記第2の端子が前記発振器回路の前記第3の端子に結合される、前記第2の整流器回路と、
第1の端子、第2の端子、及び制御端子を有する第2のトランジスタであって、前記トランジスタの前記制御端子が、前記第2の整流器回路の前記第3の端子に結合される、前記第2のトランジスタと、
を含む、オプトエミュレータ回路。
【請求項】
請求項15のオプトエミュレータ回路であって、
前記オプトエミュレータ送信機と前記オプトエミュレータ受信機との間に隔離回路要素を含み、前記隔離回路要素が、第1の端子、第2の端子、第3の端子、及び第4の端子を有し、前記隔離回路要素の前記第1の端子が前記発振器回路の前記第2の端子に結合され、前記隔離回路要素の前記第2の端子が前記発振器回路の前記第3の端子に結合され、前記隔離回路要素の前記第3の端子が前記第1の整流器回路の前記第1の端子に結合され、前記隔離回路要素の前記第4の端子が前記第1の整流器回路の前記第2の端子に結合され、前記隔離回路要素が変圧器を含む、オプトエミュレータ回路。
【請求項】
請求項16のオプトエミュレータ回路であって、前記オプトエミュレータ送信機が、第1の端子、第2の端子、第3の端子、及び第4の端子を有する減衰器回路を含み、前記減衰器回路の前記第1の端子が前記発振器回路の前記第2の端子に結合され、前記減衰器回路の前記第2の端子が前記発振器回路の前記第3の端子に結合され、前記発振器回路の前記第3の端子が前記整流器回路の前記第1の端子に結合され、前記発振器回路の前記第4の端子が前記整流器回路の前記第2の端子に結合され、前記減衰器回路が前記隔離回路要素の減衰に一致する減衰係数を有する、オプトエミュレータ回路。
【請求項】
請求項16のオプトエミュレータ回路であって、前記オプトエミュレータ送信機、前記隔離回路要素、及び前記オプトエミュレータ受信機の各々が、別個の集積回路ダイ上にある、オプトエミュレータ回路
【請求項】
請求項15のオプトエミュレータ回路であって、前記第1の整流器回路が第1の差動整流器回路であり、前記第2の整流器回路が第2の差動整流器回路であり、前記発振器回路が差動発振器回路であり、前記第2の整流器回路が前記第1の整流器回路のレプリカであり、前記第2のトランジスタが前記第1のトランジスタのレプリカである、オプトエミュレータ回路。
【請求項】
請求項15のオプトエミュレータ回路であって、
前記第2の整流器回路が、
前記発振器回路から送信信号を受信し、
前記送信信号に応答してフィードバック信号を提供する、
ように構成され、
前記電流コントローラが、
比較結果を得るために、前記フィードバック信号に基づく電流をターゲット電流と比較し、
前記比較結果に応答して前記発振器回路への電流を調整する、
ように構成される、
オプトエミュレータ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【】
オプトカプラは、発光成分と感光成分を含む隔離デバイスであり、それらの間の接地電位差(GPD)をブロックしながら信号を送信するためのものである。発光成分は発光ダイオード(LED)とし得、感光成分は、通常、フォトランジスタ又はフォトダイオードである。発光成分及び感光成分は、距離と絶縁材料によって物理的に分離されている。オプトカプラでは、出力電流(IC)は入力電流(IF)に比例する。時間の経過とともに、発光成分の経年劣化、絶縁材料の曇り、及び/又は他の経年劣化問題に起因して、オプトカプラを介する信号送信は劣化する。また、IC/IF比は時間の経過とともに変化し得る。
【】
オプトエミュレータ(opto-emulator)は、速度、隔離、動作温度範囲、経年劣化特性の向上等の利点と共に、オプトカプラと同じ隔離された通信挙動を提供し得る。しかしながら、オプトエミュレータには、依然として、IC/IF比の非線形性を含む幾つかの問題がある。
【発明の概要】
【】
一例において、オプトエミュレータ送信機が、電流コントローラと、発振器回路と、受信機レプリカ回路要素とを含む。電流コントローラは、第1の端子、第2の端子、及び第3の端子を有する。発振器回路は、第1の端子、第2の端子、及び第3の端子を有する。発振器回路の第1の端子は、電流コントローラの第2の端子に結合される。受信機レプリカ回路要素は、第1の端子、第2の端子、及び第3の端子を有する。受信機レプリカ回路要素の第1の端子は、発振器回路の第2の端子に結合される。受信機レプリカ回路要素の第2の端子は、発振器回路の第3の端子に結合される。受信機レプリカ回路要素の第3の端子は、電流コントローラの第3の端子に結合される。
【】
別の例において、オプトエミュレータ送信機が、第1の端子、第2の端子、第3の端子、第4の端子、及び第5の端子を有する送信機回路要素と、第1の端子、第2の端子、及び第3の端子を有する受信機レプリカ回路要素とを含む。受信機レプリカ回路要素の第1の端子は、送信機回路要素の第3の端子に結合される。受信機レプリカ回路要素の第2の端子は、送信機回路要素の第4の端子に結合される。受信機レプリカ回路要素の第3の端子は、送信機回路要素の第5の端子に結合される。送信機回路要素は、送信機回路要素の第1の端子において電流を受け取り、電流に応答して、送信機回路要素の第3及び第4の端子において送信信号を提供し、送信機回路要素の第5の端子において、送信信号に応答しているフィードバック信号を受信機レプリカ回路要素から受け取り、電流とフィードバック信号とに応答して、調整された送信信号を送信機回路要素の第3及び第4の端子において提供するように構成される。
【】
更に別の例において、オプトエミュレータ回路が、受信機ダイと送信機ダイとを含む。受信機ダイは、第1の端子、第2の端子、及び第3の端子を有する第1の整流器回路と、第1の端子、第2の端子、及び制御端子を有する第1のトランジスタとを含み、トランジスタの制御端子は整流器回路の第3の端子に結合される。送信機ダイは、電流コントローラと、発振器回路と、第2の整流器回路と、第2のトランジスタとを含む。電流コントローラは、第1の端子、第2の端子、及び第3の端子を有する。発振器回路は、第1の端子、第2の端子、及び第3の端子を有する。発振器回路の第1の端子は電流コントローラの第2の端子に結合される。第2の整流器回路は、第1の端子、第2の端子、及び第3の端子を有する。第2の整流器回路の第1の端子は発振器回路の第2の端子に結合される。第2の整流器回路の第2の端子は発振器回路の第3の端子に結合される。第2のトランジスタは、第1の端子、第2の端子、及び制御端子を有する。トランジスタの制御端子は、第2の整流器回路の第3の端子に結合される。
【図面の簡単な説明】
【】
【】
【図】例示のオプトエミュレータ送信機を示す図である。
【】
【図】例示のオプトエミュレータ受信機を示す図である。
【】
【】
【図】別の例示のオプトエミュレータ送信機を示す図である。
【】
【図】オプトエミュレータのための例示のウェハを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【】
図面において、同じ又は類似の特徴を示すために、同一の参照番号又は他の参照識別子が用いられている。このような特徴は機能的及び/又は構造的に同じであり得又は類似し得る。
【】
本明細書において説明されるのはアナログオプトエミュレータのトポロジーである。本明細書において用いられるように、「オプトエミュレータ」とは、オプトカプラと同じ入力端子と出力端子を含み、発光成分及び受光成分なしでオプトカプラの挙動をエミュレートする(入力電流(IF)に比例する出力電流(IC)を提供する)回路を指す。説明されるアナログオプトエミュレータのトポロジーは、オプトカプラ及び幾つかの他のオプトエミュレータに比べて、広範囲のIC値及びIF値にわたる電流伝達率(CTR、ここで、CTR=IC/IF)の線形性の向上、及び耐性と絶縁定格の向上等の利点を提供する。
【】
図1は、例示のシステム100を示すブロック図である。図示されるように、システム100は、センサ170、オプトエミュレータ送信機102、隔離回路要素134、オプトエミュレータ受信機150、コントローラ176、補助回路186、及び電気機械デバイス190を含む。センサ170は、第1の端子172及び第2の端子174を有する。オプトエミュレータ送信機102は、第1の端子104、第2の端子106、第3の端子108、及び第4の端子110を有する。隔離回路要素134は、第1の端子136、第2の端子138、第3の端子140、及び第4の端子142を有する。オプトエミュレータ受信機150は、第1の端子152、第2の端子154、第3の端子156、及び第4の端子158を有する。コントローラ176は、第1の端子178、第2の端子180、第3の端子182、及び第4の端子184を有する。補助回路要素186は端子188を有する。電気機械デバイス190は端子192を有する。
【】
図1の例において、オプトエミュレータ送信機102は、送信機回路要素112及び受信機レプリカ回路要素126を含む。送信機回路要素112は、第1の端子114、第2の端子116、第3の端子118、第4の端子120、及び第5の端子122を有する。図示されるように、送信機回路要素112はフィードバック制御回路要素124を含む。受信機レプリカ回路要素126は、第1の端子128、第2の端子130、及び第3の端子132を有する。オプトエミュレータ送信機102は受信機回路要素160を含む。受信機回路要素160は、第1の端子162、第2の端子164、第3の端子166、及び第4の端子168を有する。
【】
オプトエミュレータ送信機102の第1の端子104は、センサ170の第1の端子172に結合される。オプトエミュレータ送信機102の第2の端子106は、センサ170の第2の端子174に結合される。オプトエミュレータ送信機102の第3の端子108は、隔離回路要素134の第1の端子136に結合される。オプトエミュレータ送信機102の第4の端子110は、隔離回路要素134の第2の端子138に結合される。隔離回路要素134の第3の端子140は、オプトエミュレータ受信機150の第1の端子152に結合される。隔離回路要素134の第4の端子は、オプトエミュレータ受信機150の第2の端子154に結合される。オプトエミュレータ受信機150の第3の端子156は、コントローラ176の第1の端子178に結合される。オプトエミュレータ受信機150の第4の端子158は、コントローラ176の第2の端子180に結合される。コントローラ176の第3の端子182は、補助回路186の端子188に結合される。コントローラ176の第4の端子184は、電気機械デバイス190の端子192に結合される。
【】
送信機回路要素112の第1の端子114は、オプトエミュレータ送信機102の第1の端子104に結合される。送信機回路要素112の第2の端子116は、オプトエミュレータ送信機102の第2の端子106に結合される。送信機回路要素112の第3の端子118は、オプトエミュレータ送信機102の第3の端子108と、受信機レプリカ回路要素126の第1の端子128とに結合される。送信機回路要素112の第4の端子120は、オプトエミュレータ送信機102の第4の端子110と、受信機レプリカ回路要素126の第2の端子130とに結合される。受信機レプリカ回路要素126の第3の端子132は、送信機回路要素112の第5の端子122に結合される。
【】
受信機回路要素160の第1の端子162は、オプトエミュレータ受信機150の第1の端子152に結合される。受信機回路要素160の第2の端子164は、オプトエミュレータ受信機150の第2の端子154に結合される。受信機回路要素160の第3の端子166は、オプトエミュレータ受信機150の第3の端子156に結合される。受信機回路要素160の第4の端子168は、オプトエミュレータ受信機150の第4の端子158に結合される。
【】
幾つかの例において、センサ170は、周囲パラメータ(例えば、電圧、電流、温度、磁場、動き、振動等)を感知し、感知された周囲パラメータに応答して第1の端子172において電流又は電流変調を提供するように動作する。オプトエミュレータ送信機102は、第1の端子104において電流又は電流変調を受け取り、受取った電流又は電流変調、送信機回路要素112の動作、及び受信機レプリカ回路要素126の動作に応答して、送信信号を準備し、送信信号を第3の端子108及び/又は第4の端子110に提供するように動作する。オプトエミュレータ送信機102の動作の間、電流は、第1の端子104から、送信機回路要素112及び/又は受信機レプリカ回路要素126を介して、第2の端子106に流れ得る。第2の端子106は、接地又は接地端子(図示せず)に結合され得る。
【】
幾つかの例において、送信機回路要素112は、第1の端子114において電流又は電流変調を受け取り、受取った電流又は電流変調、及び送信機回路要素112の動作に応答して、第3の端子118及び第4の端子120において送信信号を提供するように動作する。受信機レプリカ回路要素126は、第1の端子128及び第2の端子130において送信信号を受信し、送信信号及び受信機レプリカ回路要素126の動作に応答して、第3の端子132においてフィードバック信号を提供するように動作する。時間の経過とともに、送信機回路要素112はまた、第5の端子122においてフィードバック信号を受信し、フィードバック信号及びフィードバック制御回路要素124の動作に基づいて送信信号を調整するように動作する。幾つかの例において、オプトエミュレータ送信機102は、0.5mA~5mAの入力電流を受け取り、0.7V~1.4Vの差動入力振幅を有する送信信号を提供する。
【】
幾つかの例において、隔離回路要素134は、第1の端子136及び第2の端子138において送信信号を受信し、第3の端子140及び第4の端子142において、隔離された送信信号を提供するように動作する。幾つかの例において、隔離回路要素134は変圧器を含む。別の例として、隔離回路要素134は容量性隔離回路要素を含み得る。幾つかの例において、隔離された送信信号は、送信信号を基準として減衰される。また、隔離された送信信号は、コモンモード信号又は送信信号の他の特徴を除去し得る。幾つかの例において、送信機回路要素112は、0.7V~1.4Vの差動入力振幅を有する送信信号を受信し、0.5V~1.05Vの差動スイッチを備える隔離された送信信号を提供する。
【】
幾つかの例において、オプトエミュレータ受信機150は、第1の端子152及び第2の端子154において、隔離された送信信号を受信し、隔離された送信信号及び受信機回路要素160の動作に基づいて、第3の端子156及び第4の端子158においてオプトエミュレータ結果を提供するように動作する。幾つかの例において、オプトエミュレータ受信機150は、0.7V~1.4Vの差動入力振幅を有する隔離された送信信号を受信し、入力電流に比例する出力電流を提供する。出力電流は、入力電流よりも130%、180%、300%、又は440%大きくなり得るが、これに限定されない。このような例において、それぞれのCTRは、1.3、1.8、3.0、又は4.4である。
【】
コントローラ176は、第1の端子178及び第2の端子180においてオプトエミュレータ結果を受け取り、フィードバックベースの制御動作の一部としてオプトエミュレータ結果を処理し、フィードバックベースの制御動作に応答して第3の端子182において第1の制御信号を提供し、フィードバックベースの制御動作に応答して第4の端子184において第2の制御信号を提供するように動作する。補助回路186は、端子188において第1の制御信号を受け取り、第1の制御信号に応答して補助動作を調整するように動作する。幾つかの例において、補助回路186はディスプレイコントローラであり、補助動作は、ディスプレイコントローラを用いて表示されるべき情報を調整する。電気機械デバイス190は、端子192において第2の制御信号を受信し、第2の制御信号に応答して、電気機械デバイス190の動作を調整するように動作する。幾つかの例において、電気機械デバイス190はモータであり、第2の制御信号はモータの速度及び/又はトルクを調整する。別の例において、電気機械デバイス190はアクチュエータであり、第2の制御信号はアクチュエータの位置を調整する。
【】
図2は、例示のオプトエミュレータ送信機102Aを示す図である。オプトエミュレータ送信機102Aは、図1のオプトエミュレータ送信機102の一例である。オプトエミュレータ送信機102Aは、図1に説明される、第1の端子104、第2の端子106、第3の端子108、及び第4の端子110を含む。オプトカプラの用語を用いると、第1の端子104はアノード端子と称され得、第2の端子106はカソード端子と称され得る。オプトエミュレータ送信機102Aは第5の端子202も有する。
【】
図2の例において、オプトエミュレータ送信機102Aは、ヒューズ204、逆保護回路要素210、静電放電(ESD)回路要素216、電流コントローラ222、ダイオードエミュレータ232、インダクタキャパシタ(LC)発振器238、減衰器回路248、差動整流器回路258、及びトランジスタM1を、図示される配置で含む。図2を図1と比較すると、ヒューズ204、逆保護回路要素210、ESD回路要素216、電流コントローラ222、ダイオードエミュレータ232、及びLC発振器238は、図1における送信機回路要素112の例示の構成要素である。電流コントローラ222及びダイオードエミュレータ232は、フィードバック制御回路要素124の例示の構成要素である。差動整流器回路258及びトランジスタM1は、受信機レプリカ回路要素126の例示の構成要素である。
【】
図示されるように、ヒューズ204は、第1の端子206及び第2の端子208を有する。逆保護回路要素210は、第1の端子212及び第2の端子214を有する。ESD回路要素216は、第1の端子218及び第2の端子220を有する。電流コントローラ222は、第1の端子224、第2の端子226、第3の端子228、及び第4の端子230を有する。ダイオードエミュレータ232は、第1の端子234及び第2の端子236を有する。LC発振器238は、第1の端子240、第2の端子242、第3の端子244、及び第4の端子246を有する。減衰器回路248は、第1の端子250、第2の端子252、第3の端子254、及び第4の端子256を有する。差動整流器回路258は、第1の端子260、第2の端子262、及び第3の端子264を有する。トランジスタM1は、第1の端子、第2の端子、及び制御端子を有する。
【】
ヒューズ204の第1の端子206は、オプトエミュレータ送信機102Aの第1の端子104に結合される。ヒューズ204の第2の端子208は、逆保護回路要素210の第1の端子212と、ESD回路要素216の第1の端子218とに結合される。ESD回路要素216の第2の端子は、オプトエミュレータ送信機102Aの第2の端子106に結合される。逆保護回路要素210の第2の端子214は、電流コントローラ222の第1の端子224に結合される。電流コントローラ222の第2の端子226は、ダイオードエミュレータ232の第1の端子234に結合される。ダイオードエミュレータ232の第2の端子236は、オプトエミュレータ送信機102Aの第2の端子106に結合される。電流コントローラ222の第3の端子228は、LC発振器238の第1の端子240に結合される。電流コントローラの第4の端子230は、トランジスタM1の第1の端子に結合される。LC発振器238の第2の端子242は、オプトエミュレータ送信機102Aの第3の端子108と、減衰器回路248の第1の端子250とに結合される。LC発振器238の第3の端子244は、オプトエミュレータ送信機102Aの第4の端子110と、減衰器回路148の第2の端子252とに結合される。LC発振器238の第4の端子246は、オプトエミュレータ送信機102Aの第5の端子202に結合される。減衰器回路248の第3の端子254は、差動整流器回路258の第1の端子260に結合される。減衰器回路248の第4の端子256は、差動整流器回路258の第2の端子262に結合される。差動整流器回路258の第3の端子264は、トランジスタM1の制御端子に結合される。トランジスタM1の第2の端子は、オプトエミュレータ送信機102Aの第2の端子106に結合される。
【】
幾つかの例において、オプトエミュレータ送信機102Aは、(例えば、図1におけるセンサ170等のセンサから)第1の端子104において電流又は電流変調を受け取り、受け取った電流又は電流変調、送信機回路要素(例えば、ヒューズ204、逆保護回路要素210、ESD回路要素216、電流コントローラ222、ダイオードエミュレータ232、及びLC発振器238)の動作、及び受信機レプリカ回路要素(例えば、差動整流器回路258及びトランジスタM1)の動作に応答して、送信信号を準備し、送信信号を第3の端子108及び/又は第4の端子110に提供するように動作する。オプトエミュレータ送信機102Aの動作の間、電流は第1の端子104から送信機回路要素及び/又は受信機レプリカ回路要素126を介して第2の端子106に流れ得る。第2の端子106は、接地又は接地端子(図示せず)に結合され得る。
【】
幾つかの例において、ヒューズ204は、第1の端子206において電流を受け取り、受け取った電流が閾値よりも小さい場合に電流を第2の端子208に伝達し、受け取った電流が閾値に等しいかそれよりも大きい場合に開回路を作成するように動作する。逆保護回路要素210は、第1の端子212において電流を受け取り、電流が順方向215を有することに応答して、受け取った電流を第2の端子214に伝達し、順方向215に対して反対方向(逆方向)に電流が流れるのを防止するように動作する。ESD回路要素216は、第1の端子218においてESD電圧及び/又はESD電流を受け取り、ESD電圧を閾値よりも下に維持し、(例えば、ESD電流が閾値を超えたときに、第1の端子218を第2の端子220に選択的に接続することによって)ESD電流を接地に放電するように動作する。
【】
電流コントローラ222は、第1の端子224において、調整された(例えば、クランプされた)電流を受け取り、調整された電流に応答して第1の電流をダイオードエミュレータ232に提供し、オプトエミュレータ送信機102Aの第1の端子104と第2の端子106との間に入力電圧(VF)を生成し、ここでVFは入力電流(IF)に基づいており、調整された電流に応答してLC発振器238に第2の電流を提供し、調整された電流に応答してトランジスタM1に第3の電流を提供し、第3の電流を第2の電流の縮小バージョンと比較して比較結果を取得し、比較結果に応答して第2の電流を調整するように動作する。幾つかの例において、電流コントローラ222は、信頼性クランプ回路要素(例えば、図5における信頼性クランプ回路要素502)、シャントバイパス回路要素(例えば、図5におけるシャントバイパス回路要素504)、ソースフォロワ回路要素(例えば、図5におけるソースフォロワ回路要素506)、電流ミラー回路要素(例えば、図5における電流ミラー回路要素508)、及び/又は電流比較器回路要素(例えば、図5における電流比較器回路要素510)を含む。
【】
ダイオードエミュレータ232は、入力電流に応答して、第1の端子104と第2の端子106との間にVFを生成するように動作する。幾つかの例において、ダイオードエミュレータ232は、VFバイアス回路要素(例えば、図5におけるVFバイアス回路要素512)を含む。
【】
LC発振器238は、第1の端子240において、VF又はVFに基づく(例えば、VFに比例する)電圧を受け取り、第1の端子240において電流コントローラ222から第2の電流を受け取り、受け取った電圧及び電流に応答して、第2の端子242及び第3の端子244において送信信号を提供するように動作する。幾つかの例において、送信信号は、接地又は接地端子に結合され得る、第4の端子246に対する差動信号である。減衰器回路248は、第1の端子250及び第2の端子252において送信信号を受信し、第3の端子254及び第4の端子256において、減衰された送信信号を提供するように動作する。差動整流器回路258は、第1の端子260及び第2の端子262において減衰された送信信号を受信し、減衰された送信信号に応答して、整流された信号を第3の端子264において提供するように動作する。トランジスタM1は、整流された信号をトランジスタM1の制御端子において受信し、整流された信号に応答してトランジスタM1の第1の端子から第2の端子に電流が流れることを選択的に可能にするように動作する。
【】
図3は、例示のオプトエミュレータ受信機150Aを示す図である。オプトエミュレータ受信機150Aは、図1のオプトエミュレータ受信機150の一例である。オプトエミュレータ受信機150Aは、図1において説明される第1の端子152、第2の端子154、第3の端子156、及び第4の端子158を有する。オプトカプラという用語を用いると、第3の端子156はコレクタ端子と称され得、第4の端子158はエミッタ端子と称され得る。オプトエミュレータ受信機150Aは第5の端子302も有する。
【】
図3の例において、オプトエミュレータ受信機150Aは、差動整流器回路304、トランジスタM2及びM3、及びESD回路要素314を、図示される配置で含む。図3と図1を比較すると、差動整流器回路304及びトランジスタM2は、図1における受信機回路要素160の例示の構成要素である。差動整流器回路304は、第1の端子306、第2の端子308、第3の端子310、及び第4の端子312を有する。トランジスタM2及びM3の各々は、それぞれの第1の端子、それぞれの第2の端子、及びそれぞれの制御端子を有する。ESD回路要素314は、第1の端子及び第2の端子を有する。
【】
差動整流器回路304の第1の端子306は、オプトエミュレータ受信機150Aの第1の端子152に結合される。差動整流器回路304の第2の端子308は、オプトエミュレータ受信機150Aの第2の端子154に結合される。差動整流器回路304の第3の端子310は、オプトエミュレータ受信機150Aの第5の端子302に結合される。差動整流器回路304の第4の端子は、トランジスタM2及びM3の制御端子に結合される。トランジスタM2の第1の端子は、オプトエミュレータ受信機150Aの第3の端子156と、ESD回路要素314の第1の端子316とに結合される。トランジスタM2の第2の端子は、トランジスタM3の第1の端子に結合される。トランジスタM3の第2の端子は、オプトエミュレータ受信機150Aの第4の端子158と、ESD回路要素314の第2の端子318とに結合される。幾つかの例において、トランジスタM2は、選択的に共に結合されるそれぞれの第1の端子を有する、及び/又は、選択的に共に結合されるそれぞれの制御端子を有する、並列のコピーを備えて複製され、製造時のオプション又は製造後の制御オプションとして調整可能なCTR値を提供することができる。
【】
図3の例において、トランジスタM2は、順方向(電流が第3の端子156から第4の端子158に流れる)にトランジスタを制御する電流として作用する。トランジスタM3は、順方向においてONスイッチ(電流が第3の端子156から第4の端子158に流れる)として、及び逆方向においてOFFスイッチ(第4の端子158から第3の端子156への電流の流れをブロックする)として作用する。幾つかの例において、トランジスタM1はトランジスタM2のレプリカであり、トランジスタM3のレプリカは用いられない。
【】
幾つかの例において、オプトエミュレータ受信機150は、隔離された送信信号を第1の端子152及び第2の端子154において受信し、隔離された送信信号、及び受信機回路要素(例えば、差動整流器回路304及びトランジスタM2)の動作に応答して、第3の端子156及び第4の端子158においてオプトエミュレータ結果を提供するように動作する。幾つかの例において、隔離された送信信号は差動信号であり、隔離された送信信号は、接地又は接地端子(図示せず)に結合され得る第5の端子302を基準として、第1の端子152及び第2の端子154において受信される。
【】
差動整流器回路304は、接地又は接地端子(図示せず)に結合され得る第3の端子310を基準として、隔離された送信信号を第1の端子306及び第2の端子308において受信し、隔離された送信信号に応答して、整流された信号を第4の端子312において提供するように動作する。トランジスタM2は、整流された信号をその制御端子において受信し、整流された信号に応答して、第1の端子と第2の端子との間で電流が流れるのを可能にするように動作する。トランジスタM3は、整流された信号をその制御端子において受信し、整流された信号に応答して、その第1の端子と第2の端子との間で電流が流れるのを可能にするように動作する。ESD回路要素314は、第1の端子316においてESD電圧及び/又はESD電流を受け取り、ESD電圧を閾値よりも下に維持し、ESD電流が閾値を上回ると、(例えば、第1の端子316を第2の端子318に選択的に接続することによって)ESD電流を接地に放電するように動作する。オプトエミュレータ受信機150Aを用いる場合に、隔離された送信信号が、第3の端子156及び第4の端子158において変調された電流に変換される。差動整流器回路304の出力が低いとき、オプトエミュレータ結果(即ち、出力電流)は低くなる。差動整流器回路304の出力が高いとき、オプトエミュレータ結果(即ち、出力電流)は高くなる。言い換えると、オプトエミュレータ受信機150Aからの出力電流は、オプトエミュレータ送信機への入力電流に比例する。
【】
図4は、例示のオプトエミュレータ400を示す図である。図4の例において、オプトエミュレータ400は、図2のオプトエミュレータ送信機102A、隔離回路要素134A、及び図3のオプトエミュレータ受信機150Aを含む。隔離回路要素134Aは、図1の隔離回路要素134の一例である。図4の例において、オプトエミュレータ送信機102Aは、図2におけるものと同じ端子及び構成要素を有し、オプトエミュレータ受信機150Aは、図3におけるものと同じ端子及び構成要素を有する。隔離回路要素134Aは、図1において説明される第1の端子136、第2の端子138、第3の端子140、及び第4の端子142を有する。隔離回路要素134Aは、第5の端子402及び第6の端子404も有する。
【】
図4の例において、オプトエミュレータ送信機102A、隔離回路要素134A、及びオプトエミュレータ受信機150Aは、別個の集積回路(IC)ダイである。幾つかの例において、別個のICダイは、マルチチップモジュール(MCM)として共にパッケージ化され得る。
【】
図4の例において、隔離回路要素134Aは、変圧器回路要素406を含む。変圧器回路要素406は、入力側と出力側の両方にセンタータップを備える1つの変圧器の一例である。図示されるように、変圧器回路要素406は、第1のコイルL1、第2のコイルL2、第3のコイルL3、及び第4のコイルL4を含む。第1のコイルL1は第1の端子及び第2の端子を有する。第2のコイルL2は第1の端子及び第2の端子を有する。第3のコイルL3は第1の端子及び第2の端子を有する。第4のコイルL4は第1の端子及び第2の端子を有する。第1のコイルL1の第1の端子は、隔離回路要素134Aの第1の端子136に結合される。第1のコイルL1の第2の端子は、隔離回路要素134Aの第5の端子402と第2のコイルL2の第1の端子とに結合される。第2のコイルL2の第2の端子は、隔離回路要素134Aの第2の端子138に結合される。第3のコイルL3の第1の端子は、隔離回路要素134Aの第3の端子140に結合される。第3のコイルL3の第2の端子は、隔離回路要素134Aの第6の端子404と第4のコイルL4の第1の端子とに結合される。第4のコイルL4の第2の端子は、隔離回路要素134Aの第4の端子142に結合される。
【】
図4の例において、オプトエミュレータ送信機102Aは、図2において説明される動作を実施し、隔離回路要素134Aは、図1における隔離回路要素134に対して説明される動作を実施し、オプトエミュレータ受信機150Aは、図3において説明される動作を実施する。隔離回路要素134Aを用いると、第1の端子136及び第2の端子138において受信される送信信号は、接地又は接地端子(図示せず)に結合され得る第5の端子402を基準とする。また、第3の端子140及び第4の端子142において提供される隔離された送信信号は、接地又は接地端子(図示せず)に結合され得る第6の端子404を基準とする。他の例において、隔離回路要素134Aは、変圧器回路要素406の代わりに容量性隔離回路要素を含み得る。
【】
図5は、例示のオプトエミュレータ送信機102Bを示す図である。オプトエミュレータ送信機102Bは、オプトエミュレータ送信機102Bの一例である。オプトエミュレータ送信機102Bは、図1におけるオプトエミュレータ送信機102又は図2におけるオプトエミュレータ送信機102Aの一例である。図示されるように、オプトエミュレータ送信機102Bは、図1及び図2において説明される第1の端子104、第2の端子106、第3の端子108、及び第4の端子110を有する。
【】
図5の例において、オプトエミュレータ送信機102Bは、信頼性クランプ回路要素502、シャントバイパス回路要素504、ソースフォロワ回路要素506、電流ミラー回路要素508、電流比較器回路要素510、VFバイアス回路要素512、トランジスタM19、LC発振器238、減衰器回路248、及び差動整流器回路258を含む。オプトエミュレータ送信機102Bと図2のオプトエミュレータ送信機102Aと比較すると、信頼性クランプ回路要素502、シャントバイパス回路要素504、ソースフォロワ回路要素506、電流ミラー回路要素508、電流比較器回路要素510、及びVFバイアス回路要素512は、図2の電流コントローラ222及びダイオードエミュレータ232の例示の構成要素である。
【】
図示されるように、信頼性クランプ回路要素502は、抵抗器R1及びR2、トランジスタM4、ダイオードD1~D4、及びキャパシタC1を、図示される配置で含む。シャントバイパス回路要素504は、トランジスタM5及びM6を、図示される配置で含む。ソースフォロワ回路要素506は、トランジスタM7及びM8を、図示される配置で含む。電流ミラー回路要素508は、トランジスタM9~M12を、図示される配置で含む。電流比較器回路要素510は、トランジスタM1、トランジスタM13及びM14、及びキャパシタC2を、図示される配置で含む。VFバイアス回路要素512は、トランジスタM15~M8を、図示される配置で含む。図5の例において、抵抗器R1及びR2の各々は、それぞれの第1の端子及びそれぞれの第2の端子を有する。キャパシタC1及びC2の各々は、それぞれの第1の端子及びそれぞれの第2の端子を有する。ダイオードD1~D4の各々は、それぞれの第1の端子及びそれぞれの第2の端子を有する。トランジスタM4~M19の各々は、それぞれの第1の端子、それぞれの第2の端子、及びそれぞれの制御端子を有する。
【】
信頼性クランプ回路要素502に関して、抵抗器R1の第1の端子及びダイオードD1の第1の端子は、オプトエミュレータ送信機102Bの第1の端子104に結合される。抵抗器R1の第2の端子は、トランジスタM4の第1の端子に結合される。トランジスタM4の第2の端子は、オプトエミュレータ送信機102Bの第2の端子106に結合される。ダイオードD1の第2の端子はダイオードD2の第1の端子に結合される。ダイオードD2の第2の端子は、トランジスタM4の制御端子、キャパシタC1の第1の端子、ダイオードD3の第1の端子、及び抵抗器R2の第1の端子に結合される。キャパシタC1の第2の端子は、オプトエミュレータ送信機102Bの第2の端子106に結合される。ダイオードD3の第2の端子は、ダイオードD4の第1の端子に結合される。ダイオードD4の第2の端子は、オプトエミュレータ送信機102Bの第2の端子106に結合される。抵抗器R2の第2の端子は、オプトエミュレータ送信機102Bの第2の端子106に結合される。
【】
シャントバイパス回路要素504に関して、トランジスタM5の第1の端子は、オプトエミュレータ送信機102Bの第1の端子104に結合される。トランジスタM5の第2の端子は、トランジスタM6の第1の端子と、トランジスタM6の制御端子に結合される。トランジスタM6の第2の端子は、オプトエミュレータ送信機102Bの第2の端子106に結合される。
【】
ソースフォロワ回路要素506に関して、トランジスタM7の第1の端子は、オプトエミュレータ送信機102Bの第1の端子104に結合される。トランジスタM7の第2の端子は、トランジスタM8の第1の端子と、トランジスタM5の制御端子とに結合される。トランジスタM8の第2の端子は、オプトエミュレータ送信機102Bの第2の端子106に結合される。トランジスタM8の制御端子は、差動整流器回路258の第3の端子264に結合される。
【】
電流ミラー回路要素508に関して、トランジスタM9及びM10の第1の端子は、オプトエミュレータ送信機102Bの第1の端子104に結合される。トランジスタM9の第2の端子は、トランジスタM11の第1の端子と、トランジスタM11及びM12の制御端子とに結合される。トランジスタM9の制御端子は、トランジスタM5の制御端子に結合される。トランジスタM11の第2の端子は、オプトエミュレータ送信機102Bの第2の端子106に結合される。トランジスタM10の第2の端子及び制御端子は、トランジスタM12の第1の端子に結合される。トランジスタM12の第2の端子は、オプトエミュレータ送信機102Bの第2の端子106に結合される。
【】
電流比較器回路要素510に関して、トランジスタM13及びM14の第1の端子は、オプトエミュレータ送信機102Bの第1の端子104に結合される。トランジスタM13の第2の端子は、トランジスタM1の第1の端子、トランジスタM7の制御端子、トランジスタM14の第2の端子、及びキャパシタC2の第1の端子に結合される。トランジスタM13の制御端子はトランジスタM10の制御端子に結合される。トランジスタM1の第2の端子は、オプトエミュレータ送信機102Bの第2の端子106に結合される。キャパシタC2の第2の端子及びトランジスタM1の制御端子は、差動整流器回路258の第3の端子264に結合される。
【】
VFバイアス回路要素512に関して、トランジスタM15の第1の端子は、オプトエミュレータ送信機102Bの第1の端子104に結合される。トランジスタM15の第2の端子及び制御端子は、トランジスタM16及びM17の第1の端子と、トランジスタM17及びM18の制御端子とに結合される。トランジスタM16の制御端子は、差動整流器回路258の第3の端子264に結合される。トランジスタM17の第2の端子は、トランジスタM18の第1の端子に結合される。トランジスタM16及びM18の第2の端子は、オプトエミュレータ送信機102Bの第2の端子106に結合される。
【】
トランジスタM19の第1の端子は、オプトエミュレータ送信機102Bの第1の端子104に結合される。トランジスタM19の第2の端子は、LC発振器238の第1の端子240に結合される。トランジスタM19の制御端子は、トランジスタM15の制御端子に結合される。LC発振器238の第2の端子242は、オプトエミュレータ送信機102Bの第3の端子108に結合される。LC発振器238の第3の端子244は、オプトエミュレータ送信機102Bの第4の端子110に結合される。LC発振器の第4の端子246は、オプトエミュレータ送信機102Bの第2の端子106に結合される。図5の例において、オプトエミュレータ送信機102Bの第2の端子は、接地又は接地端子に結合される。減衰器回路248は、図2に示されるように、オプトエミュレータ送信機102Bの第3の端子108及び第4の端子に結合される。差動整流器回路258は、図2に説明されるように減衰器回路248に結合される。
【】
信頼性クランプ回路要素502は、入力電流又は電流変調を受け取り、電流レベルに応じて、オプトエミュレータ送信機102Bの第1の端子104における電圧をターゲット電圧(例えば、2V)より下にクランプするように動作する。クランプ機能はダイオードD1~D4の順方向電圧に基づいており、抵抗器R1、トランジスタM4、キャパシタC1、及び抵抗器R2に基づいて電流レベルと電流調整を設定する。シャントバイパス回路要素504は、余分な入力電流をクランプしてバイパスし、LC発振器238への電流を制限するように動作する。ソースフォロワ回路要素506は、電流コントローラ222の利得を設定するように動作する。幾つかの例において、利得は1に設定される。電流ミラー回路要素508は、シャントバイパス回路要素504の電流をミラーリングし、ミラーリングされた電流をターゲット係数(例えば、20)によって減衰し、ミラーリングされた電流を電流比較器回路要素510に提供するように動作する。電流比較器回路要素510は、ターゲット係数によって減衰された入力電流(トランジスタM13を介する減衰されたシャントバイパス電流と、トランジスタM14を介する減衰された発振器電流の合計)と、トランジスタM1を介する電流(ターゲット係数によって減衰された出力電流)を比較するように動作する。比較に基づいて、シャントバイパス回路要素504及びLC発振器238における電流は、合計の入力電流(トランジスタM13を介する電流+トランジスタM14を介する電流)が定常状態におけるトランジスタM1を介するスケーリングされた出力電流と等しくなるように調整される、VFバイアス回路要素512は、入力電流に応答して、第1の端子104と第2の端子106との間にVFを生成するように動作する。
【】
図5の例において、オプトエミュレータ送信機102Bは、減衰器回路248を用いて、隔離回路要素(例えば、図1における隔離回路要素134又は図4における隔離回路要素134A)による減衰を再現し(replicate)、差動整流器回路258を用いてオプトエミュレータ受信機(例えば、図3におけるオプトエミュレータ受信機150A)の差動整流器(例えば、図3における差動整流器回路304)を再現する。減衰器回路248及び差動整流器回路258からの結果は、信頼性クランプ回路要素502、シャントバイパス回路要素504、ソースフォロワ回路要素506、電流ミラー回路要素508、電流比較器回路要素510、及びVFバイアス回路要素512を用いてLC発振器238への電流を調整するためのフィードバック信号として用いられる。減衰器回路248及び差動整流器回路258からのフィードバック信号に基づいてLC発振器238に対する電流を調整することにより、オプトエミュレータ(例えば、図4におけるオプトエミュレータ400)のCTR線形性が改善される。
【】
図6は、オプトエミュレータのための例示のウェハ600を示す図である。ウェハ600は、ダイ領域606を含むダイ領域606複数のダイ604を含む。ダイ領域606は、第1のダイ604A、第2のダイ604B、第3のダイ604C、及び第4のダイ604Dを含むダイの列(row)の一部を含む。第1のダイ604Aは、受信機レプリカ回路要素126Aを備えるオプトエミュレータ送信機ダイである。第2のダイ604Bは、受信機回路要素160Aを備えるオプトエミュレータ受信機ダイである。第3のダイ604Cは、受信機レプリカ回路要素126Bを備えるオプトエミュレータ送信機ダイである。第4のダイ604Dは、受信機回路要素160Bを備えるオプトエミュレータ受信機ダイである。受信機レプリカ回路要素126A及び126Bは、図1における受信機レプリカ回路要素126の例である。受信機回路要素160A及び160Bは、図1における受信機回路要素160の例である。
【】
幾つかの例において、第1のダイ604Aの受信機レプリカ回路要素126Aは、第2のダイ604Bの受信機回路要素160Aに近接して製造される。同様に、第3のダイ604Cの受信機レプリカ回路要素126Bは、第4のダイ604Dの受信機回路要素160Bに近接して製造される。図4の例において、受信機レプリカ回路要素126Aは、第1のダイ604Aの右側に製造され、受信機回路要素160Aは、第2のダイ604Bの左側に製造される。また、受信機レプリカ回路要素126Bは、第3のダイ604Cの右側に製造され、受信機回路要素160Bは、第4のダイ604Dの左側に製造される。オプトエミュレータ送信機の受信機レプリカ回路要素を、ウェハ600上のオプトエミュレータ受信機の関連する受信機回路要素の近くに製造することにより、プロセス変動が低減される。オプトエミュレータ送信機の受信機レプリカ回路要素、及びオプトエミュレータ受信機の関連する受信機回路要素のプロセス変動を低減することは、不一致を低減し、CTR線形性を改善する。他の例において、ダイ上の受信機レプリカ回路要素(例えば、受信機レプリカ回路要素126A)及び関連する受信機回路要素(例えば、受信機回路要素160A)の位置は変動し得る(例えば、頂部/底部オプション、底部/頂部オプション、左/右オプション、右/左オプション等)。
【】
幾つかの例において、オプトエミュレータ送信機(例えば、図2におけるオプトエミュレータ送信機102A)が、電流コントローラは、第1の端子(例えば、図2における第1の端子224)、第2の端子(例えば、図2における第3の端子228)及び第3の端子(例えば、図2における第4の端子230)を有する。オプトエミュレータ送信機はまた、発振器回路(例えば、図2におけるLC発振器238)を含み、発振器回路は、第1の端子(例えば、図2における第1の端子240)、第2の端子(例えば、図2における第2の端子242)、及び第3の端子(例えば、図2における第3の端子244)を有する。発振器回路の第1の端子は、電流コントローラの第2の端子に結合される。オプトエミュレータ送信機はまた、受信機レプリカ回路要素(例えば、図1における受信機レプリカ回路要素126)を含み、受信機レプリカ回路要素は、第1の端子(例えば、図1における第1の端子128)、第2の端子(例えば、図1における第2の端子130)、及び第3の端子(例えば、図1における第3の端子132)を有する。受信機レプリカ回路要素の第1の端子は、発振器回路の第2の端子に結合される。受信機レプリカ回路要素の第2の端子は、発振器回路の第3の端子に結合される。受信機レプリカ回路要素の第3の端子は、電流コントローラの第3の端子に結合される。
【】
幾つかの例において、受信機レプリカ回路要素は、第1の端子、第2の端子、及び制御端子を有するトランジスタ(例えば、本明細書におけるトランジスタM1)を含む。トランジスタの第1の端子は、受信機レプリカ回路要素の第3の端子に結合される。幾つかの例において、受信機レプリカ回路要素は、整流器回路(例えば、図2における差動整流器回路258)を含み、整流器回路は、第1の端子(例えば、図2における第1の端子260)、第2の端子(例えば、図2における第2の端子262)、及び第3の端子(例えば、図2における第3の端子264)を有する。整流器回路の第1の端子は、受信機レプリカ回路要素の第1の端子に結合される。整流器回路の第2の端子は、受信機レプリカ回路要素の第2の端子に結合される。整流器回路の第3の端子は、受信機レプリカ回路要素の第3の端子に結合される。受信機レプリカ回路要素の第3の端子は、トランジスタの制御端子に結合される。幾つかの例において、整流器回路は差動整流器回路であり、発振器回路は差動発振器回路である。
【】
幾つかの例において、オプトエミュレータ送信機はまた、減衰器回路(例えば、図2における減衰器回路248)を含み、減衰器回路は、第1の端子(例えば、図2における第1の端子250)、第2の端子(例えば、図2における第2の端子252)、第3の端子(例えば、図2における第3の端子254)、及び第4の端子(例えば、図2における第4の端子256)を有する。減衰器回路の第1の端子は、発振器回路の第2の端子に結合される。減衰器回路の第2の端子は、発振器回路の第3の端子に結合される。減衰器回路の第3の端子は、受信機レプリカ回路要素の第1の端子に結合される。減衰器回路の第4の端子は、受信機レプリカ回路要素の第2の端子に結合される。
【】
幾つかの例において、オプトエミュレータ送信機は、ヒューズ(例えば、図2におけるヒューズ204)、逆保護回路要素(例えば、図2における逆保護回路要素210)、及びESD回路要素(例えば、図2におけるESD回路要素)を含む。ヒューズは、第1の端子(例えば、図2における第1の端子206)と第2の端子(例えば、図2における第2の端子208)とを有する。逆保護回路要素は、第1の端子(例えば、図2における第1の端子212)と第2の端子(例えば、図2における第2の端子214)とを有する。ESD回路要素は、第1の端子(例えば、図2における第1の端子218)と第2の端子(例えば、図2における第2の端子220)とを有する。ヒューズの第2の端子は、逆保護回路要素の第1の端子と、ESD回路要素の第1の端子とに結合される。逆保護回路要素の第2の端子は、電流コントローラの第1の端子に結合される。
【】
幾つかの例において、電流コントローラ222は、信頼性クランプ回路要素(例えば、図5における信頼性クランプ回路要素502)、シャントバイパス回路要素(例えば、図5におけるシャントバイパス回路要素504)、ソースフォロワ回路要素(例えば、図5におけるソースフォロワ回路要素506)、電流ミラー回路要素(例えば、図5における電流ミラー回路要素508)、及び/又は、電流比較器回路要素(例えば、図5における電流比較器回路要素510)を含む。幾つかの例において、電流コントローラは第4の端子(例えば、図2における第2の端子226)を有し、オプトエミュレータ送信機は、第1の端子(例えば、図2における第1の端子234)と第2の端子(例えば、図2における第2の端子236)とを有する、ダイオードエミュレータ(例えば、図2におけるダイオードエミュレータ232)を含む。ダイオードエミュレータの第1の端子は、電流コントローラの第4の端子に結合される。幾つかの例において、ダイオードエミュレータは、VFバイアス回路要素(例えば、図5におけるVFバイアス回路要素512)を含む。
【】
幾つかの例において、電流コントローラは、信頼性クランプ回路要素とシャントバイパス回路要素とを含む。信頼性クランプ回路要素は、オプトエミュレータ送信機の電圧及び電流レベルをクランプするように構成される。シャントバイパス回路要素は、発振器回路への出力電流を調整するように構成される。幾つかの例において、電流コントローラは、ソースフォロワ回路要素、電流ミラー回路要素、及び電流比較器回路要素を含む。ソースフォロワ回路要素は、電流コントローラの利得レベルを設定するように構成される。電流ミラー回路要素は、シャントバイパス回路要素の電流を電流比較器回路要素にミラーリングするように構成される。電流比較器回路要素は、受信機レプリカ回路要素の動作に基づいて、ミラーリングされた電流をフィードバック電流と比較するように構成される。
【】
幾つかの例において、オプトエミュレータ送信機(例えば、図1におけるオプトエミュレータ送信機102)は、送信機回路要素(例えば、図1における送信機回路要素112)と、受信機レプリカ回路要素(例えば、図1における受信機レプリカ回路要素126)とを含む。送信機回路要素は、第1の端子(例えば、図1における第1の端子114)、第2の端子(例えば、図1における第2の端子116)、第3の端子(例えば、図1における第3の端子118)、第4の端子(例えば、図1における第4の端子120)、及び第5の端子(例えば、図1における第5の端子122)を有する。受信機レプリカ回路要素は、第1の端子(例えば、図1における第1の端子128)、第2の端子(例えば、図1における第2の端子130)、及び第3の端子(例えば、図1における第3の端子132)を有する。受信機レプリカ回路要素の第1の端子は、送信機回路要素の第3の端子に結合される。受信機レプリカ回路要素の第2の端子は、送信機回路要素の第4の端子に結合される。受信機レプリカ回路要素の第3の端子は、送信機回路要素の第5の端子に結合される。このような例において、送信機回路要素は、送信機回路要素の第1の端子において電流を受け取り、電流に応答して送信機回路要素の第3及び第4の端子において送信信号を提供し、送信信号に応答してフィードバック信号を、送信機回路要素の第5の端子において受信機レプリカ回路要素から受信し、電流及びフィードバック信号に応答して、調整された送信信号を送信機回路要素の第3及び第4の端子において提供するように構成される。
【】
幾つかの例において、電流は第1の電流であり、送信機回路要素は、発振器回路(例えば、図2におけるLC発振器238)と電流コントローラ(例えば、図2における電流コントローラ222)とを含む。このような例において、電流コントローラは、フィードバック信号(例えば、トランジスタM1を介する電流)に基づく第2の電流をLC発振器への出力電流(例えば、トランジスタM13を介する電流及びトランジスタM14を介する電流)と比較し、比較結果に応答して発振器回路への第2の電流を調整するように構成される。
【】
幾つかの例において、受信機レプリカ回路要素は、差動整流器(例えば、図2における差動整流器回路258)とトランジスタ(例えば、図2におけるトランジスタM1)とを含む。このような例において、差動整流器は、第1の端子(例えば、図2における第1の端子260)、第2の端子(例えば、図2における第2の端子262)、及び第3の端子(例えば、図2における第3の端子264)を有する。トランジスタは、第1の端子、第2の端子、及び制御端子を有する。差動整流器の第3の端子は、トランジスタの制御端子に結合される。差動整流器は、差動整流器の第1及び第2の端子において送信信号を受信し、送信信号に応答して、整流された信号を差動整流器の第3の端子において提供するように構成される。
【】
幾つかの例において、オプトエミュレータ送信機は、送信機回路と受信機レプリカ回路との間に減衰器回路(例えば、図2における減衰器回路248)を含む。このような例において、減衰器回路は、隔離回路減衰係数(例えば、1/kスケーリング、ここでkは隔離回路減衰係数である)に基づいて送信信号を減衰するように構成される。
【】
幾つかの例において、オプトエミュレータ回路は、オプトエミュレータ受信機(例えば、図3及び図4におけるオプトエミュレータ受信機150A)とオプトエミュレータ送信機(例えば、図2及び図4におけるオプトエミュレータ送信機102A)とを含む。オプトエミュレータ受信機は、第1の整流器回路(例えば、図3における差動整流器回路304)と、第1のトランジスタ(例えば、図3及び図4におけるトランジスタM2)とを含む。第1の整流器回路は、第1の端子(例えば、第1の端子306)、第2の端子(例えば、第2の端子308)、及び第3の端子(例えば、第4の端子312)を有する。第1のトランジスタは、第1の端子、第2の端子、及び制御端子を有する。トランジスタの制御端子は、整流器回路の第3の端子に結合される。オプトエミュレータ受信機は、電流コントローラ(例えば、図2における電流コントローラ222、図5における関連回路要素)、発振器回路(例えば、図2におけるLC発振器)、第2の整流器回路(例えば、図2における差動整流器回路258)、及び第2のトランジスタ(例えば、図2におけるトランジスタM1)を含む。電流コントローラは、第1の端子(例えば、図2における第1の端子224)、第2の端子(例えば、図2における第3の端子228)、及び第3の端子(例えば、図2における第4の端子230)を有する。発振器回路は、第1の端子(例えば、図2における第1の端子240)、第2の端子(例えば、図2における第2の端子242)、及び第3の端子(例えば、図2における第3の端子244)を有する。発振器回路の第1の端子は、電流コントローラの第2の端子に結合される。第2の整流器回路は、第1の端子(例えば、図2における第1の端子260)、第2の端子(例えば、図2における第2の端子262)、及び第3の端子(例えば、図2における第3の端子264)を有する。第2の整流器回路の第1の端子は発振器回路の第2の端子に結合される。第2の整流器回路の第2の端子は発振器回路の第3の端子に結合される。第2のトランジスタは、第1の端子、第2の端子、及び制御端子を有する。トランジスタの制御端子は、第2の整流器回路の第3の端子に結合される。
【】
幾つかの例において、オプトエミュレータは、オプトエミュレータ送信機とオプトエミュレータ受信機の間に隔離回路要素(例えば、図1における隔離回路要素134、又は図4における隔離回路要素134A)を含む。隔離回路要素は、第1の端子(例えば、図1及び図4における第1の端子136)、第2の端子(例えば、図1及び図4における第2の端子138)、第3の端子(例えば、図1及び図4における第3の端子140)、及び第4の端子(例えば、図1及び図4における第4の端子142)を有する。隔離回路要素の第1の端子は、発振器回路の第2の端子に結合される。隔離回路要素の第2の端子は、発振器回路の第3の端子に結合される。隔離回路要素の第3の端子は、第1の整流器回路の第1の端子に結合される。隔離回路要素の第4の端子は、第1の整流器回路の第2の端子に結合され、隔離回路要素は変圧器(例えば、図4における変圧器回路要素406)を含む。
【】
幾つかの例において、オプトエミュレータ送信機は、減衰器回路(例えば、図2及び図4における減衰器回路248)を含み、減衰器回路は、第1の端子(例えば、図2における第1の端子250)、第2の端子(例えば、図2における第2の端子252)、第3の端子(例えば、図2における第3の端子254)、及び第4の端子(例えば、図2における第4の端子256)を有する。減衰器回路の第1の端子は発振器回路の第2の端子に結合される。減衰器回路の第2の端子は発振器回路の第3の端子に結合される。発振器回路の第3の端子は整流器回路の第1の端子に結合される。発振器回路の第4の端子は、整流器回路の第2の端子に結合される。減衰器回路は、隔離回路要素の減衰に一致する減衰係数を有する。
【】
幾つかの例において、オプトエミュレータ送信機、隔離回路要素、及びオプトエミュレータ受信機の各々は、別個の集積回路ダイ上にある。幾つかの例において、第1の整流器回路は第1の差動整流器回路であり、第2の整流器回路は第2の差動整流器回路であり、発振器回路は差動発振器回路であり、第2の整流器回路は第1の整流器回路のレプリカであり、第2のトランジスタは第1のトランジスタのレプリカである。幾つかの例において、第2の整流器回路は、発振器回路から送信信号を受信し、送信信号に応答してフィードバック信号を提供するように構成される。このような例において、電流コントローラは、フィードバック信号に基づく電流(例えば、トランジスタM1を介する電流)をターゲット電流(例えば、LC発振器への出力電流)と比較して比較結果を取得し、比較結果に応答して発振器回路への電流を調整するように構成される。
【】
本記載において、「結合する」という用語は、本明細書の説明と一貫する機能的関係を可能にする、接続、通信、又は信号経路を網羅し得る。例えば、デバイスAが、或る行為を実施するように制御デバイスBを制御するための信号を生成する場合、(a)第1の例において、デバイスAがデバイスBに直接接続によって結合され、(b)第2の例において、介在構成要素CがデバイスAとデバイスBとの間の機能的関係を変更しない場合に、デバイスAが介在構成要素Cを介してデバイスBに結合されて、デバイスAによって生成された制御信号を介してデバイスBがデバイスAによって制御されるようにされる。
【】
また、本記載において、「~に基づく」という記載は、「少なくとも部分的に~に基づく」という意味である。従って、XがYに基づく場合、Xは、Y及び任意の数の他の要因の関数であり得る。
【】
或るタスク又は機能を実施するように「構成される」デバイスは、製造時に製造業者によってその機能を実施するように構成され(例えば、プログラム及び/又は配線接続され)得、或いは、製造後にユーザによりそういった機能及び/又は他の付加的な又は代替的な機能を実施するように構成可能(又は再構成可能)とし得る。こういった構成は、デバイスのファームウェア及び/又はソフトウェアプログラミングを介してもよく、又はハードウェア構成要素の構成及び/又はレイアウト、デバイスの相互接続、又はそれらの組み合わせを介してもよい。
【】
本明細書に用いられるように、「端子」、「ノード」、「相互接続」、「ピン」、及び「リード」という用語は、交換可能に用いられている。特に反対の記載がない限り、これらの用語は、概して、デバイス素子、回路素子、集積回路、デバイス、又は他の電子機器又は半導体構成要素の間の相互接続又は終端を意味するために用いられている。
【】
或る構成要素を含むと説明される回路又はデバイスが、代わりに、それらの構成要素に結合されるように適合されて、説明された回路要素又はデバイスを形成してもよい。例えば、一つ又は複数の半導体要素(トランジスタ等)、一つ又は複数の受動要素(抵抗器、キャパシタ、及び/又はインダクタ等)、及び/又は、一つ又は複数の供給源(電圧及び/又は電流電源等)を含むとして説明される構造が、代わりに、単一の物理デバイス(例えば、半導体ダイ及び/又は集積回路(IC)パッケージ)内に半導体要素のみを含んでもよく、受動要素及び/又は供給源の少なくとも幾つかに結合されるように適合されてもよく、そのため、製造時又は製造時以降の時点のいずれかで、例えば、エンドユーザ及び/又は第三者によって、説明された構造を形成してもよい。
【】
明細書で説明される回路は、構成要素の交換の前に利用可能であった機能性に少なくとも部分的に類似した機能性を提供するように、付加的な又は異なる構成要素を含むように再構成可能である。別途記載のない限り、抵抗器として示されている構成要素は、概して、示された抵抗器によって表されるインピーダンスの量を提供するため直列又は並列に結合される、任意の一つ又は複数の要素を表す。例えば、本明細書に単一の構成要素として説明された抵抗器が、代わりに、それぞれ、同じノード間に並列に結合され得る複数の抵抗器とし得る複数の抵抗器又はキャパシタとしてもよい。例えば、本明細書に単一の構成要素として図示及び説明された抵抗器又はキャパシタが、代わりに、単一の抵抗器又はキャパシタとして、同じ2つのノード間に直列に結合された複数の抵抗器又はキャパシタとしてもよい。
【】
説明された例の或る要素が或る集積回路に含まれ、他の要素がその集積回路の外部にあるが、他の例示の例において、付加的な又はより少ない特徴がその集積回路に組み込まれてもよい。また、集積回路の外部にあるように示される特徴の幾つか又は全てがその集積回路に含まれてもよく、及び/又は、集積回路の内部にあるように示されている幾つかの特徴が、集積回路の外側で組み込まれてもよい。本明細書で用いられるように、「集積回路」という用語は、(1)半導体基板内/上に組み込まれる、(2)単一の半導体パッケージに組み込まれる、(3)同じモジュールに組み込まれる、及び/又は、(4)同一のプリント回路基盤内/上に組み込まれる、一つ又は複数の回路を意味する。
【】
前述の説明における「接地」という語句の使用は、本記載の教示に適用可能な又は適した、シャーシ接地、アース接地、フローティング接地、仮想接地、デジタル接地、共通接地、及び/又は、任意のその他の形式の接地接続を含む。本記載において、別途記載のない限り、パラメータの前にある「約」、「およそ」、又は「実質的に」は、記載されたパラメータの+/-10パーセントを意味し、パラメータがゼロの場合はゼロ付近の妥当な値の範囲を意味する。
【】
特許請求の範囲内で、説明した実施例における改変が可能であり、他の実施例が可能である。
【図】
【図】
【図】
【図】
【図】
【図】
【国際調査報告】