(57)【要約】【課題】光結合回路において、ノイズの性質にかかわらず、出力信号に対するノイズの影響を除去すること。【解決手段】フォトカプラ１は、発光部１０及び受光部２０を有する。受光部２０では、光信号検出フォトダイオード２１が、光信号Ｌ１に応じた光電流Ｉｏｐｔを出力する。ノイズ検出フォトダイオード２２は、光信号Ｌ１を受光しないように設けられる。電流複製回路２４は、ノイズ検出フォトダイオード２２に流れるノイズ電流Ｉｎ２１を複製する。電流電圧変換回路２５は、光信号検出フォトダイオード２１に流れる電流から電流複製回路２４が複製したノイズ電流Ｉｎ２１を減じた電流を、電圧信号Ｖ１に変換する。コンパレータ２６は、電圧信号Ｖ１と閾値電圧Ｖｔｈとの比較結果を出力信号ＶＯＵＴとして出力する。【選択図】図１
2015216571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される電気信号に対応した光信号を出力する発光部と、
受光した前記光信号に応じた電気信号を出力信号として出力する、前記発光部と電気的に絶縁された受光部と、を備え、
前記受光部は、
前記光信号に応じた光電流を出力する第１の受光素子と、
前記光信号を受光しないように設けられた第２の受光素子と、
前記第２の受光素子に流れる電流を複製する電流複製回路と、
前記第１の受光素子に流れる電流から前記電流複製回路が複製した電流を減じた電流を、電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、
前記電流電圧変換回路が変換した前記電圧信号と閾値電圧との比較結果を出力信号として出力する比較器と、を備える、
光結合回路。
【請求項２】
前記第１の受光素子及び前記第２の受光素子は、前記発光部と電気的に絶縁され、
前記第１の受光素子及び前記第２の受光素子には、前記発光部との容量結合によるノイズ電流が流れる、
請求項１に記載の光結合回路。
【請求項３】
前記電流複製回路は、
第１の電源と第２の電源との間に縦続接続される第１のトランジスタ及び第１の定電流源と、
前記第１の電源と前記第２の電源との間に縦続接続される第２のトランジスタ及び第２の定電流源と、を備え、
前記第２の受光素子の一端は、前記第１のトランジスタと前記第１の定電流源との間のノードに接続され、
前記第１のトランジスタの制御端子は、前記第１のトランジスタの一端と前記第２のトランジスタの制御端子と接続されることで、前記第１及び第２のトランジスタと前記第１の定電流源とは、カレントミラー回路を構成し、
前記第１の受光素子の一端及び前記電流電圧変換回路は、前記第２のトランジスタと前記第２の定電流源との間のノードに接続される、
請求項１に記載の光結合回路。
【請求項４】
前記第１の受光素子の受光面積と前記第２の受光素子の受光面積とは同じであり、
前記第１のトランジスタと前記第２のトランジスタとは、同じ大きさのトランジスタであり、
前記第１の定電流源及び前記第２の定電流源は、同じ値の電流を出力する、
請求項３に記載の光結合回路。
【請求項５】
第１の電流を出力する電流生成回路と、
電流信号を前記閾値電圧に変換して出力する閾値電圧生成回路と、を更に備え、
前記電流生成回路は、
前記第１の電源と前記第２の電源との間に縦続接続される第３のトランジスタ及び第３の定電流源と、
前記第１の電源と前記第２の電源との間に縦続接続される第４のトランジスタ及び第４の定電流源と、を備え、
前記閾値電圧生成回路は、前記第４のトランジスタと前記第４の定電流源との間のノードに接続され、
前記第３のトランジスタと前記第４のトランジスタとは、同じ大きさのトランジスタであり、
前記第３の定電流源及び前記第４の定電流源は、同じ値の電流を出力する、
請求項４に記載の光結合回路。
【請求項６】
前記第１の受光素子の受光面積は、前記第２の受光素子の受光面積と比較して所定の比率の大きさであり、
前記第１のトランジスタは、前記第２のトランジスタと比較して前記所定の比率の大きさのトランジスタであり、
前記第１の定電流源は、前記第２の定電流源と比較して前記所定の比率の大きさの電流を出力する、
請求項３に記載の光結合回路。
【請求項７】
第１の電流を出力する電流生成回路と、
電流信号を前記閾値電圧に変換して出力する閾値電圧生成回路と、を更に備え、
前記電流生成回路は、
前記第１の電源と前記第２の電源との間に縦続接続される第３のトランジスタ及び第３の定電流源と、
前記第１の電源と前記第２の電源との間に縦続接続される第４のトランジスタ及び第４の定電流源と、を備え、
前記閾値電圧生成回路は、前記第４のトランジスタと前記第４の定電流源との間のノードに接続され、
前記第３のトランジスタは、前記第４のトランジスタと比較して前記所定の比率の大きさのトランジスタであり、
前記第３の定電流源は、前記第４の定電流源と比較して前記所定の比率の大きさの電流を出力する、
請求項６に記載の光結合回路。
【請求項８】
受光した光信号に応じた光電流を出力する第１の受光素子と、
前記光信号を受光しないように設けられた第２の受光素子と、
前記第２の受光素子に流れる電流を複製する電流複製回路と、
前記第１の受光素子に流れる電流から前記電流複製回路が複製した電流を減じた電流を、電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、
前記電流電圧変換回路が変換した前記電圧信号と閾値電圧との比較結果を出力信号として出力する比較器と、を備える、
光結合回路の受光装置。
【請求項９】
入力電気信号に応じて出力電気信号を出力する信号生成部と、
入力と出力とを電気的に絶縁しつつ電気信号を印加する光結合回路と、を備え、
前記信号生成部に前記入力電気信号が入力される経路、及び、前記信号生成部から前記出力電気信号が出力される経路の一方もしくは両方に前記光結合回路が挿入され、
前記光結合回路は、
入力される電気信号に対応した光信号を出力する発光部と、
受光した前記光信号に応じた電気信号を出力信号として出力する、前記発光部と電気的に絶縁された受光部と、を備え、
前記受光部は、
前記光信号に応じた光電流を出力する第１の受光素子と、
前記光信号を受光しないように設けられた第２の受光素子と、
前記第２の受光素子に流れる電流を複製する電流複製回路と、
前記第１の受光素子に流れる電流から前記電流複製回路が複製した電流を減じた電流を、電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、
前記電流電圧変換回路が変換した前記電圧信号と閾値電圧との比較結果を出力信号として出力する比較器と、を備える、
信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光結合回路、光結合回路の受光装置及び信号処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
入力側と出力側との間を電気的に絶縁しつつ、信号伝達を行うことができる素子として、光結合回路（フォトカプラとも称する）が知られている。光結合回路は、ＡＣサーボやインバータなど、様々なシステムで用いられている。
【０００３】
光結合回路は、入力された電気信号を発光素子に入力し、光信号に変換する。この光信号は、発光素子と電気的に絶縁された受光素子で受光され、電気信号に変換される。変換された電気信号は、出力信号として出力側に出力される。
【０００４】
従って、光結合回路は、入力された電気信号を、正確に出力信号に変換できることが望ましい。しかし、光結合回路では、一般に発光部と受光部との間に容量結合が生じる。そのため、この容量結合により、ノイズが発光部から受光部へ伝搬する。例えば、ノイズが大きく、ノイズに起因する信号が受光部での出力信号生成の基準となる閾値を超えると、出力信号が誤って出力される事態が発生する。そのため、光結合回路では、ノイズの影響を抑制することが求められる。例えば、光結合回路の発光部と受光部との間を伝搬するノイズ信号に対する誤動作のしにくさを表す指標として、瞬時同相除去電圧 (ＣＭＲ：Ｃｏｍｍｏｎ Ｍｏｄｅ Ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ)と称される特性が要求される。  
【０００５】
ノイズ耐性を有する光結合回路として、ダミーフォトダイオードとトランスインピーダンスアンプとを追加して、ノイズに対応する電圧信号を生成し、出力信号からノイズに対応する電圧信号を除去する光信号受信回路が提案されている（特許文献１）。
【０００６】
この例では、光信号が入力される第１フォトダイオードで生成された第１電流信号が、第１トランスインピーダンスアンプにより第１電圧信号に変換される。また、光信号が入力されないように構成された第２フォトダイオードで生成された第２電流信号が、第２トランスインピーダンスアンプにより、前記第２電圧信号に変換される。第１電圧信号と第２電圧信号とは、コンパレータに入力され、比較結果が出力信号として出力される。
【０００７】
この光信号受信回路では、ノイズ信号を検出すると、第１電圧信号と第２電圧信号との間の電位差が広がるように、第１電圧信号及び第２電圧信号の一方の電圧をシフトする。これにより、ノイズ信号による影響はコンパレータでキャンセルされる。その結果、出力信号からノイズの影響を除去することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−３４００７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、発明者は、上述の光信号受信回路は、以下に示す問題点を有することを見出した。上述の光信号受信回路では、コンパレータでノイズをキャンセルしているが、コンパレータやコンパレータに電源を供給する電源の能力に依存して、耐量を向上できるノイズ信号の方向が制限される。つまり、ノイズが第１電圧信号及び第２電圧信号を低下させる場合には、コンパレータの非動作方向のノイズとなるので、ノイズを除去しきれない事態が生じる。また、ノイズによる電圧の変動が第１トランスインピーダンスアンプ及び第２トランスインピーダンスアンプの内部のダイナミックレンジを越える場合、コンパレータでノイズを除去することができなくなってしまう。
【００１０】
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
一実施の形態によれば、光結合回路は、発光部と、受光部と、を備え、前記受光部は、光信号に応じた光電流を出力する第１の受光素子と、前記光信号を受光しないように設けられた第２の受光素子と、前記第２の受光素子に流れる電流を複製する電流複製回路と、前記第１の受光素子に流れる電流から前記電流複製回路が複製した電流を減じた電流を、電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、前記電流電圧変換回路が変換した前記電圧信号と閾値電圧との比較結果を出力信号として出力する比較器と、を備えるものである。
【００１２】
一実施の形態によれば、光結合回路の受光装置は、前記光信号に応じた光電流を出力する第１の受光素子と、光信号を受光しないように設けられた第２の受光素子と、前記第２の受光素子に流れる電流を複製する電流複製回路と、前記第１の受光素子に流れる電流から前記電流複製回路が複製した電流を減じた電流を、電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、前記電流電圧変換回路が変換した前記電圧信号と閾値電圧との比較結果を出力信号として出力する比較器と、を備えるものである。
【００１３】
一実施の形態によれば、信号処理装置は、入力電気信号に応じて出力電気信号を出力する信号生成部と、入力と出力とを電気的に絶縁しつつ電気信号を印加する光結合回路と、を備え、前記信号生成部に前記入力電気信号が入力される経路、及び、前記信号生成部から前記出力電気信号が出力される経路の一方もしくは両方に前記光結合回路が挿入され、前記光結合回路は、発光部と、受光部と、を備え、前記受光部は、光信号に応じた光電流を出力する第１の受光素子と、前記光信号を受光しないように設けられた第２の受光素子と、前記第２の受光素子に流れる電流を複製する電流複製回路と、前記第１の受光素子に流れる電流から前記電流複製回路が複製した電流を減じた電流を、電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、前記電流電圧変換回路が変換した前記電圧信号と閾値電圧との比較結果を出力信号として出力する比較器と、を備えるものである。
【発明の効果】
【００１４】
一実施の形態によれば、光結合回路において、ノイズの性質にかかわらず、出力信号に対するノイズの影響を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１にかかるフォトカプラの構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】実施の形態１にかかるフォトカプラの受光部の構成を模式的に示すブロック図である。
【図３】光信号検出フォトダイオードの構成例を示す断面図である。
【図４】ノイズ検出フォトダイオードの構成例を示す断面図である。
【図５】実施の形態１にかかるフォトカプラにおいて、光信号検出フォトダイオードに光信号が入射していない場合の信号のタイミング図である。
【図６】実施の形態１にかかるフォトカプラにおいて、光信号検出フォトダイオードに光信号が入射している場合の信号のタイミング図である。
【図７】実施の形態２にかかるフォトカプラの受光部の構成を模式的に示す回路図である。
【図８】実施の形態３にかかるフォトカプラの受光部の構成を模式的に示す回路図である。
【図９】実施の形態４にかかるフォトカプラ４の受光部の構成を模式的に示す回路図である。
【図１０】実施の形態５にかかるモータ駆動システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。
【００１７】
実施の形態１
実施の形態１にかかるフォトカプラ（光結合回路）について説明する。図１は、実施の形態１にかかるフォトカプラ１の構成を模式的に示すブロック図である。フォトカプラ１は、１次側である発光部１０及び２次側である受光部２０からなる。発光部１０と受光部２０とは、電気的に絶縁されている。なお、フォトカプラの発光部及び受光部は、それぞれ発光装置及び受光装置とも称する。
【００１８】
発光部１０は、発光素子１１を有する。発光素子１１は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられる。図１の例では、発光素子１１に順方向の電圧が印加されることで、光信号Ｌ１が発生する。
【００１９】
受光部２０は、フォトダイオード（Photo Diode）を含み、フォトダイオードが受光した光信号Ｌ１を電気信号に変換する。フォトダイオードから出力される電流信号は電圧信号に変換されて、出力信号ＶＯＵＴとして出力される。
【００２０】
図２は、実施の形態１にかかるフォトカプラ１の構成をより詳しく示す回路図である。受光部２０は、光信号検出フォトダイオード２１、ノイズ検出フォトダイオード２２、遮光部材２３、電流複製回路２４、電流電圧変換回路２５及びコンパレータ２６を有する。
【００２１】
光信号検出フォトダイオード２１は、アノードがグランドと接続され、カソードは、後述するように、電流複製回路２４と電流電圧変換回路２５とに接続される。光信号検出フォトダイオード２１は、光信号Ｌ１を受光して光電変換することで、光信号Ｌ１の光強度に対応する光電流Ｉｏｐｔが流れる。また、光信号検出フォトダイオード２１には、発光部１０と受光部２０との間の容量結合によるノイズに起因する、ノイズ電流Ｉｎ１も流れる。
【００２２】
図３は、光信号検出フォトダイオード２１の構成例を示す断面図である。図３に示す光信号検出フォトダイオード２１は、半導体で構成されるＰＩＮ（p-intrinsic-n）型のフォトダイオードである。
【００２３】
光信号検出フォトダイオード２１は、ｐ型の単結晶シリコン基板１０１上に、例えばエピタキシャル成長により、アノードであるｐ型シリコン層１０２、真正半導体層であるｉ−シリコン層１０３が順に形成されている。ｉ−シリコン層１０３の中央上部には、カソードであるｎ型シリコン層１０４が形成されている。ｉ−シリコン層１０３及びｎ型シリコン層１０４上には、絶縁体からなる表面保護膜１０５と、光信号Ｌ１の反射を防止する反射防止膜１０６が形成されている。反射防止膜１０６上には、層間絶縁膜１０７が形成されている。
【００２４】
ｎ型シリコン層１０４の一部には、ｎ型コンタクト１１１が形成されている。ｎ型コンタクト１１１上には、表面保護膜１０５、反射防止膜１０６及び層間絶縁膜１０７を貫通したカソード側引き出し電極１１２が形成されている。
【００２５】
ｐ型シリコン層１０２の上方には、ｉ−シリコン層１０３を貫通するように、ｐ型コンタクト１２１が形成される。ｐ型コンタクト１２１上には、表面保護膜１０５、反射防止膜１０６及び層間絶縁膜１０７を貫通したアノード側引き出し電極１２２が形成されている。
【００２６】
層間絶縁膜１０７上には、カソード側引き出し電極１１２と接続するカソード側アルミ電極１１３と、アノード側引き出し電極１２２と接続するアノード側アルミ電極１２３と、が形成される。アノード側アルミ電極１２３は、グランドと接続される。カソード側アルミ電極１１３は、電流複製回路２４及び電流電圧変換回路２５と接続される。
【００２７】
以上の構成より、光信号検出フォトダイオード２１には逆バイアスがかけられ、中央の受光部１３０に入射する光信号Ｌ１に応じた電流を出力する。
【００２８】
ノイズ検出フォトダイオード２２は、アノードがグランドと接続され、カソードは、後述するように、電流複製回路２４と接続される。ノイズ検出フォトダイオード２２と発光部１との間には、遮光部材２３が配置される。ノイズ検出フォトダイオード２２は遮光部材２３によって遮光されるので、ノイズ検出フォトダイオード２２には光信号Ｌ１は入射しない。したがって、ノイズ検出フォトダイオード２２に光電流は流れず、発光部１０と受光部２０との間の容量結合によるノイズに起因するノイズ電流Ｉｎ２１が流れる。
【００２９】
図４は、ノイズ検出フォトダイオード２２の構成例を示す断面図である。図４に示すノイズ検出フォトダイオード２２は、図３に示す光信号検出フォトダイオード２１に、遮光部材２３として機能するフローティングアルミ膜１４０が追加された構成を有する。フローティングアルミ膜１４０は、アノード側アルミ電極１２３及びカソード側アルミ電極１１３と同じ金属膜として形成され、中央の受光部１３０を覆うように形成される。フローティングアルミ膜１４０は、アノード側アルミ電極１２３及びカソード側アルミ電極１１３と同じ層の金属膜で形成することができる。
【００３０】
フローティングアルミ膜１４０は、他の電圧源とは接続されておらず、フローティング電位となる。したがって、フローティングアルミ膜１４０は遮光部材２３として光信号Ｌ１を遮光するが、発光部１０とノイズ検出フォトダイオード２２との間の容量結合は遮断しない。したがって、容量結合に起因するノイズは、遮断されることなくノイズ検出フォトダイオード２２に伝搬する。
【００３１】
電流複製回路２４は、バイポーラトランジスタＱ１及びＱ２、定電流源２７及び２８を有する。この例では、バイポーラトランジスタＱ１及びＱ２は、同じ大きさのＰＮＰトランジスタである。バイポーラトランジスタＱ１及びＱ２のエミッタには、電源電圧ＶＣＣが供給される。また、バイポーラトランジスタＱ１のコレクタ及びベースと、バイポーラトランジスタＱ２のベースとは、相互に接続される。バイポーラトランジスタＱ１のコレクタとグランドとの間には、定電流源２７が挿入される。また、バイポーラトランジスタＱ１のコレクタは、ノイズ検出フォトダイオード２２のカソードとも接続される。定電流源２７は、一定の電流Ｉ１を出力する。本実施の形態では、定電流源２７に流れる電流Ｉ１と定電流源２８に流れる電流Ｉ２とが、１：１の比率となるように設計される。以上より、バイポーラトランジスタＱ１及びＱ２、定電流源２７は、ミラー比１：１のカレントミラー回路を構成する。
【００３２】
バイポーラトランジスタＱ２のコレクタとグランドとの間には、定電流源２８が挿入される。定電流源２８は、一定の電流Ｉ２を出力する。また、バイポーラトランジスタＱ２のコレクタは、光信号検出フォトダイオード２１のカソードと、電流電圧変換回路２５と、に接続され、出力電流Ｉｎ２２が出力される。
【００３３】
電流電圧変換回路２５は、電流電圧変換回路２５から光信号検出フォトダイオード２１に流れ込む出力電流Ｉｉｎを、電圧信号Ｖ１に変換する。電流電圧変換回路２５は、差動増幅器２９と抵抗Ｒ１とで構成される。差動増幅器２９の反転入力端子は、バイポーラトランジスタＱ２のコレクタと、光信号検出フォトダイオード２１のカソードと、に接続される。差動増幅器２９の非反転入力端子には、基準電圧ＶＲＥＦが入力される。差動増幅器２９の反転入力端子と出力端子との間には、抵抗Ｒ１が接続される。
【００３４】
コンパレータ２６の非反転入力端子は、電流電圧変換回路２５の出力端子（差動増幅器２９の出力端子）と接続され、電圧信号Ｖ１が入力される。コンパレータ２６の反転入力端子には、閾値電圧Ｖｔｈが入力される。コンパレータ２６の出力端子からは、電圧信号Ｖ１と閾値電圧Ｖｔｈとの比較結果である出力信号ＶＯＵＴが出力される。この例では、電圧信号Ｖ１が閾値電圧Ｖｔｈよりも大きい場合（Ｖ１＞Ｖｔｈ）には、出力信号ＶＯＵＴはＨＩＧＨとなる。電圧信号Ｖ１が閾値電圧Ｖｔｈよりも小さい場合（Ｖ１＜Ｖｔｈ）には、出力信号ＶＯＵＴはＬＯＷとなる。
【００３５】
続いて、フォトカプラ１の動作について説明する。
【００３６】
受光部２０に光信号Ｌ１が入力されると、光信号検出フォトダイオード２１には、光電流Ｉｏｐｔが流れる。光信号検出フォトダイオード２１には逆バイアスがかけられており、光電流Ｉｏｐｔは、カソードからアノードに向かう方向に流れる。また、ノイズが発生した場合には、光信号検出フォトダイオード２１のカソードからノイズ電流Ｉｎ１が発生する。Ｉｎ１をカソードに流入する方向を正として定義すると、光信号検出フォトダイオード２１に流れる電流は、Ｉｏｐｔ＋Ｉｎ１となる。
【００３７】
一方、ノイズ検出フォトダイオード２２は遮光されているので光電流は流れず、ノイズが発生した場合にノイズ電流Ｉｎ２１のみが流れる。
【００３８】
次いで、電流複製回路２４に流れる電流について説明する。
バイポーラトランジスタＱ１には、電流ＩＱ１が流れる。電流ＩＱ１は、ノイズ電流Ｉｎ２１と電流Ｉ１とを加算した電流であるので、以下の式（１）が成立する。
ＩＱ１＝Ｉｎ２１＋Ｉ１    ・・・（１）
【００３９】
上述のように、バイポーラトランジスタＱ１及びＱ２と定電流源２７とは、ミラー比１：１のカレントミラー回路を構成している。よって、バイポーラトランジスタＱ２に流れる電流ＩＱ２は、バイポーラトランジスタＱ１に流れる電流ＩＱ１と等しく、以下の式（２）が成立する。
ＩＱ２＝Ｉｎ２１＋Ｉ１    ・・・（２）
【００４０】
定電流源２８に流れる電流Ｉ２は、定電流源に流れる電流Ｉ１と等しいので、以下の式（３）が成立する。
Ｉ１＝Ｉ２    ・・・（３）
よって、電流複製回路２４の出力電流Ｉｎ２２は以下の式（４）で表される。
Ｉｎ２２＝Ｉｎ２１＋Ｉ１−Ｉ２
＝Ｉｎ２１                ・・・（４）
すなわち、電流複製回路２４は、出力電流Ｉｎ２２として、ノイズ電流Ｉｎ２１を出力することが理解できる。
【００４１】
キルヒホッフの法則により、ノイズ電流Ｉｎ２１（すなわち、出力電流Ｉｎ２２、電流電圧変換回路２５の出力電流Ｉｉｎ、光電流Ｉｏｐｔ、ノイズ電流Ｉｎ１の総和は０となるので、以下の式（５）が成立する。
Ｉｎ２１＋Ｉｉｎ＝Ｉｏｐｔ＋Ｉｎ１    ・・・（５）
式（５）を変形して、以下の式（６）が得られる。
Ｉｉｎ＝Ｉｏｐｔ＋Ｉｎ１−Ｉｎ２１    ・・・（６）
【００４２】
ここで、電流電圧変換回路２５が出力電流Ｉｉｎを電圧信号Ｖ１に変換する際の係数をＡとする。この時、以下の式（７）が成立する。
Ｖ１＝Ａ・Ｉｉｎ＋Ｂ  ・・・（７）
なお、図２に示す電流電圧変換回路２５の構成においては、式（７）は以下の式（８）に書き換えることができる。
Ｖ１＝Ｒ１・Ｉｉｎ＋ＶＲＥＦ  ・・・（８）
以下、電圧信号Ｖ１と出力電流Ｉｉｎとの間には、式（８）に示す関係が成立しているものとして説明する。
【００４３】
式（８）は式（６）を用いて、以下の式（９）に変形できる。
Ｖ１＝Ｒ１（Ｉｏｐｔ＋Ｉｎ１−Ｉｎ２１）＋ＶＲＥＦ    ・・・（９）
【００４４】
以上、式（９）より、ノイズ電流Ｉｎ１とノイズ電流Ｉｎ２１とは、互いに相殺することが理解できる。光信号検出フォトダイオード２１の受光面積とノイズ検出フォトダイオード２２の受光面積とが同じとなるように設計することで、以下の式（１０）が成立する。
Ｉｎ１＝Ｉｎ２１    ・・・（１０）
【００４５】
よって、式（１０）を用いることで、式（１１）に示すように、電圧信号Ｖ１からノイズ電流Ｉｎ１の影響を除去し、光電流Ｉｏｐｔのみを反映させることができる。
Ｖ１＝Ｒ１・Ｉｏｐｔ＋ＶＲＥＦ    ・・・（１１）
【００４６】
以上、本構成によれば、式（１１）に示すように、ノイズの影響を受けることなく、電流電圧変換回路２５は光電流Ｉｏｐｔのみが反映した電圧信号Ｖ１を出力することができる。その結果、コンパレータ２６へ入力される電圧信号Ｖ１がノイズの影響を受けないので、受光部２０が出力する出力信号ＶＯＵＴについても、ノイズの影響を受けないことが理解できる。
【００４７】
続いて、フォトカプラ１での信号の様子について説明する。まず、光信号検出フォトダイオード２１に光信号Ｌ１が入射していない場合について検討する。図５は、実施の形態１にかかるフォトカプラ１において、光信号検出フォトダイオード２１に光信号Ｌ１が入射していない場合の信号のタイミング図である。初期状態では、光信号Ｌ１が入射しておらず、かつ、ノイズも入力されていない。よって、光信号検出フォトダイオード２１の出力電流Ｉｏｐｔ＋Ｉｎ１は「０」となる。よって、電流電圧変換回路２５の出力電流Ｉｉｎは「０」となり、電流電圧変換回路２５の電圧信号Ｖ１も「０」となる。その結果、コンパレータ２６の出力信号ＶＯＵＴは「ＬＯＷ」となる。
【００４８】
その後、あるタイミング（タイミングＴ１）でノイズが入力されると、ノイズによる電圧が生じ、光信号検出フォトダイオード２１の出力電流Ｉｏｐｔ＋Ｉｎ１には変化が生じる。Ｉｏｐｔ＝０であるので、光信号検出フォトダイオード２１からは、ノイズ電流Ｉｎ１が出力される。同様に、ノイズ検出フォトダイオード２２からは、ノイズ電流Ｉｎ２１が出力される。
【００４９】
上記で説明したように、ノイズ電流Ｉｎ１とノイズ電流Ｉｎ２１とはキャンセルされるので、電流電圧変換回路２５の出力電流Ｉｉｎは「０」、電圧信号Ｖ１は「０」のままで維持される。その結果、コンパレータ２６の出力信号ＶＯＵＴは「ＬＯＷ」のままで維持されるので、出力信号ＶＯＵＴはノイズによる誤動作などの影響を受けないことが理解できる。
【００５０】
次に、光信号検出フォトダイオード２１に光信号Ｌ１が入射している場合について検討する。図６は、実施の形態１にかかるフォトカプラ１において、光信号検出フォトダイオード２１に光信号Ｌ１が入射している場合の信号のタイミング図である。初期状態では、光信号Ｌ１が入射し、かつ、ノイズは入力されていない。よって、光信号検出フォトダイオード２１の出力電流Ｉｏｐｔ＋Ｉｎ１は光信号Ｌ１に応じた値となる。よって、電流電圧変換回路２５の出力電流Ｉｉｎは光電流Ｉｏｐｔと同じ値となり、電流電圧変換回路２５の電圧信号Ｖ１は、Ｒ１・Ｉｏｐｔ＋ＶＲＥＦとなる。電流電圧変換回路２５の電圧信号Ｖ１が閾値電圧Ｖｔｈよりも大きいとき、コンパレータ２６の出力信号ＶＯＵＴは「ＨＩＧＨ」となる。
【００５１】
その後、あるタイミング（タイミングＴ２）でノイズが入力されると、ノイズによる電圧が生じ、光信号検出フォトダイオード２１の出力電流Ｉｏｐｔ＋Ｉｎ１にはノイズ電流加算される。同様に、ノイズ検出フォトダイオード２２からは、ノイズ電流Ｉｎ２１が出力される。
【００５２】
上記で説明したように、ノイズ電流Ｉｎ１とノイズ電流Ｉｎ２１とはキャンセルされるので、電流電圧変換回路２５の出力電流Ｉｉｎは光電流Ｉｏｐｔ、電圧信号Ｖ１はＲ１・Ｉｏｐｔ＋ＶＲＥＦのままで維持される。その結果、コンパレータ２６の出力信号ＶＯＵＴは「ＨＩＧＨ」のままで維持されるので、出力信号ＶＯＵＴはノイズによる誤動作などの影響を受けないことが理解できる。
【００５３】
以上、本構成によれば、光結合回路において、出力信号へのノイズによる誤動作などの影響を除去することができる。
【００５４】
また、本構成では、ノイズ電流を電圧信号に変換することなく、光信号検出フォトダイオード２１の出力電流からノイズ電流を減算する。よって、電流電圧変換回路２５は、ノイズの影響が除去された電流を電圧に変換するので、電流電圧変換回路の内部のダイナミックレンジがノイズ除去能力の制約となることはない。また、コンパレータ２６には、ノイズの影響が既に除去された電圧信号が入力されるので、特許文献１と比較して、ノイズの方向性に起因する制約が生じることはない。
【００５５】
従って、本構成によれば、光結合回路において、ノイズの性質にかかわらず、出力信号に対するノイズの影響を除去することができる。
【００５６】
実施の形態２
実施の形態２にかかるフォトカプラについて説明する。図７は、実施の形態２にかかるフォトカプラ２の受光部３０の構成を模式的に示す回路図である。フォトカプラ２は、実施の形態１にかかるフォトカプラ１の受光部２０を受光部３０に置換した構成を有する。受光部３０は、受光部２０のノイズ検出フォトダイオード２２と電流複製回路２４とを、それぞれノイズ検出フォトダイオード３２と電流複製回路３４とに置換した構成を有する。
【００５７】
ノイズ検出フォトダイオード３２は、実施の形態１にかかるノイズ検出フォトダイオード２２と同様に、遮光されている。しかしながら、ノイズ検出フォトダイオード３２の受光面積は、ノイズ検出フォトダイオード３２の受光面積の１／Ｎとなっている。換言すれば、ノイズ検出フォトダイオード３２の受光面積は、光信号検出フォトダイオード２１の受光面積の１／Ｎとなっている。本実施の形態では、ノイズ検出フォトダイオード３２に流れるノイズ電流をＩｎ３１とする。
【００５８】
電流複製回路３４は、電流複製回路２４のバイポーラトランジスタＱ１及びＱ２、定電流源２７及び２８を、それぞれバイポーラトランジスタＱ３及びＱ４、定電流源３７及び３８に置換した構成を有する。実施の形態１では、バイポーラトランジスタＱ１及びＱ２は、同じ大きさのトランジスタであるものとして説明した。これに対し、実施の形態２にかかるバイポーラトランジスタＱ３とバイポーラトランジスタＱ４は、異なる大きさのトランジスタである。具体的には、本実施の形態では、バイポーラトランジスタＱ３とバイポーラトランジスタＱ４との大きさの比が１：Ｎであるものとする。電流複製回路３１のその他の構成は、電流複製回路２４と同様であるので、説明を省略する。また、実施の形態１では、定電流源２７及び２８が同じ値の電流を出力すると説明したが、定電流源３７及び３８は、異なる電流を出力する。本実施の形態では、定電流源３７に流れる電流Ｉ３と定電流源３８に流れる電流Ｉ４とが、１：Ｎの比率となるように設計される。以上より、バイポーラトランジスタＱ３及びＱ４、定電流源３７は、ミラー比１：Ｎのカレントミラー回路を構成する。
【００５９】
次いで、電流複製回路３４に流れる電流について説明する。
バイポーラトランジスタＱ３には、電流ＩＱ３が流れる。図７に示すように、電流ＩＱ３は、ノイズ電流Ｉｎ３１と電流Ｉ３とを加算した電流であるので、以下の式（１２）が成立する。
ＩＱ３＝Ｉｎ３１＋Ｉ３    ・・・（１２）
【００６０】
図７に示すように、バイポーラトランジスタＱ３とバイポーラトランジスタＱ４、定電流源３７は、ミラー比１：Ｎのカレントミラーを構成している。よって、バイポーラトランジスタＱ４に流れる電流ＩＱ４は、以下の式（１３）で表される。
ＩＱ４＝Ｎ（Ｉｎ３１＋Ｉ３）    ・・・（１３）
【００６１】
定電流源３８に流れる電流Ｉ４は、定電流源３７に流れる電流Ｉ３のＮ倍であるので、以下の式が成立する。
Ｉ４＝Ｎ・Ｉ３    ・・・（１４）
よって、電流複製回路３４の出力電流Ｉｎ３２は以下の式（１５）で表される。
Ｉｎ３２＝ＩＱ４−Ｎ・Ｉ３
＝Ｎ・Ｉｎ３１＋Ｎ・Ｉ３−Ｎ・Ｉ３
＝Ｎ・Ｉｎ３１                          ・・・（１５）
すなわち、電流複製回路３４は、出力電流Ｉｎ３２として、ノイズ電流Ｉｎ３１をＮ倍した電流を出力することが理解できる。
【００６２】
キルヒホッフの法則により、ノイズ電流Ｉｎ３１をＮ倍した電流（すなわち出力電流Ｉｎ３２）、出力電流Ｉｉｎ、光電流Ｉｏｐｔ、ノイズ電流Ｉｎ１の総和は０となるので、以下の式（１６）が成立する。
Ｎ・Ｉｎ３１＋Ｉｉｎ＝Ｉｏｐｔ＋Ｉｎ１    ・・・（１６）
式（１６）を変形して、以下の式（１７）が得られる。
Ｉｉｎ＝Ｉｏｐｔ＋Ｉｎ１−Ｎ・Ｉｎ３１    ・・・（１７）
【００６３】
本実施の形態では、実施の形態１と同様に、電流電圧変換回路２５について上述の式（８）が成立する。よって、式（１７）を用いて、式（８）を式（１８）に書き換えることができる。
Ｖ１＝Ｒ１（Ｉｏｐｔ＋Ｉｎ１−Ｎ・Ｉｎ３１）＋ＶＲＥＦ    ・・・（１８）
【００６４】
式（１８）より、ノイズ電流Ｉｎ１とノイズ電流Ｉｎ３１とは、互いに相殺することが理解できる。上述の通り、光信号検出フォトダイオード２１の受光面積とノイズ検出フォトダイオード３２の受光面積とは、Ｎ：１であるので、ノイズ電流Ｉｎ１とノイズ電流Ｉｎ３１とは、以下の式（１９）を満たす関係となる。
Ｉｎ１＝Ｎ・Ｉｎ３１    ・・・（１９）
【００６５】
よって、式（１９）を用いることで、式（２０）に示すように、電圧信号Ｖ１からノイズ電流の影響を除去し、光電流Ｉｏｐｔのみを反映させることができる。
Ｖ１＝Ｒ１・Ｉｏｐｔ＋ＶＲＥＦ    ・・・（２０）
【００６６】
すなわち、式（２０）は上述の式（１１）と同じ形となり、受光部３０は、実施の形態１にかかる受光部２０と同様に、ノイズ電流の影響を除去できることが理解できる。
【００６７】
更に、本構成によれば、ノイズ除去のために設けたノイズ検出フォトダイオード２２を、光信号検出フォトダイオード２１に比べて小型化することができる。かつ、電流複製部でカレントミラーを構成する２個のトランジスタの一方と、これに接続される定電流源と、を小型化することができる。その結果、ノイズ除去に要する構成を小型化し、光結合回路の大型化を抑制することができる。
【００６８】
実施の形態３
実施の形態３にかかるフォトカプラについて説明する。図８は、実施の形態３にかかるフォトカプラ３の受光部４０の構成を模式的に示す回路図である。フォトカプラ３は、実施の形態１にかかるフォトカプラ１に電流生成回路４１及び閾値電圧生成回路５１を追加した構成を有する。
【００６９】
電流生成回路４１は、バイポーラトランジスタＱ５及びＱ６、定電流源４７及び４８を有し、電流複製回路２４と同様の構成を有する。バイポーラトランジスタＱ５及びＱ６、定電流源４７及び４８は、それぞれ電流複製回路２４のバイポーラトランジスタＱ１及びＱ２、定電流源２７及び２８に対応する。
【００７０】
バイポーラトランジスタＱ５及びＱ６は、ＰＮＰトランジスタである。バイポーラトランジスタＱ５及びＱ６のエミッタには、電源電圧ＶＣＣが供給される。バイポーラトランジスタＱ５のコレクタとグランドとの間には、定電流源４７が挿入される。定電流源４７は、一定の電流Ｉ５を出力する。以上より、バイポーラトランジスタＱ５及びＱ６、定電流源４７は、ミラー比１：１のカレントミラー回路を構成する。バイポーラトランジスタＱ６のコレクタとグランドとの間には、定電流源４８が挿入される。定電流源４８は、一定の電流Ｉ６を出力する。また、バイポーラトランジスタＱ６のコレクタは、後述するように、閾値電圧生成回路５１に接続される。
【００７１】
閾値電圧生成回路５１は、差動増幅器５２、定電流源５３及び抵抗Ｒ２を有する。差動増幅器５２の反転入力端子は、バイポーラトランジスタＱ６のコレクタに接続される。差動増幅器５２の反転入力端子及びバイポーラトランジスタＱ６のコレクタと、グランドとの間には、定電流源５３が挿入される。差動増幅器５２の非反転入力端子には、基準電圧ＶＲＥＦが入力される。差動増幅器５２の反転入力端子と出力端子との間には、抵抗Ｒ２が接続される。
【００７２】
次いで、受光部４０の動作について説明する。電流複製回路２４では、バイポーラトランジスタＱ１とバイポーラトランジスタＱ２がミラー比１：１のカレントミラーを構成している。しかし、実際には、アーリー効果によりミラー比には、ずれが生じてしまう。アーリー効果によるズレをΔＩとすると、以下の式（２１）が成立する。
ＩＱ１＝ＩＱ２＋ΔＩ    ・・・（２１）
また、電流ＩＱ１は、上述の式（１）と同様に、以下の式（２２）で表される。
ＩＱ１＝Ｉｎ２１＋Ｉ１    ・・・（２２）
式（２１）と式（２２）とから、以下の式（２３）が得られる。
ＩＱ２＝Ｉｎ２１＋Ｉ１−ΔＩ    ・・・（２３）
【００７３】
定電流源２８に流れる電流Ｉ２は、定電流源に流れる電流Ｉ１と等しいので、上述の式（３）と同様に、以下の式（２４）が成立する。
Ｉ１＝Ｉ２    ・・・（２４）
よって、電流複製回路２４の出力電流Ｉｎ２２は以下の式（２５）で表される。
Ｉｎ２２＝Ｉｎ２１＋Ｉ１−ΔＩ−Ｉ２
＝Ｉｎ２１−ΔＩ                ・・・（２５）
すなわち、電流複製回路２４は、出力電流Ｉｎ２２として、ノイズ電流Ｉｎ２１にアーリー効果による誤差が作用した電流を出力することが理解できる。
【００７４】
実施の形態１で説明した式（８）は、本実施の形態でも同様に成立するので、式（８）と式（２５）とから、以下の式（２６）が得られる。
Ｖ１＝Ｒ１（Ｉｏｐｔ＋Ｉｎ１−Ｉｎ２１＋ΔＩ）＋ＶＲＥＦ    ・・・（２６）
【００７５】
上述の式（９）と式（２６）とを比較すると、本実施の形態にかかる電流電圧変換回路２５の電圧信号Ｖ１には、式（２７）で表されるアーリー効果に起因する誤差ΔＶ１が含まれることが理解できる。
ΔＶ１＝Ｒ１・ΔＩ    ・・・（２７）
【００７６】
次いで、電流生成回路４１の動作について説明する。バイポーラトランジスタＱ５及びＱ６、定電流源４７は、ミラー比１：１のカレントミラーを構成している。しかし、電流複製回路２４と同様に、アーリー効果により、ミラー比にはずれが生じてしまう。バイポーラトランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ５、Ｑ６は、それぞれ同じ大きさの同様のトランジスタであるので、電流生成回路４１でのアーリー効果による電流誤差は、電流複製回路２４と同様にΔＩとなる。よって、以下の式（２８）が成立する。
ＩＱ５＝ＩＱ６＋ΔＩ    ・・・（２８）
電流ＩＱ５は、以下の式（２９）で表される。
ＩＱ５＝Ｉ５    ・・・（２９）
式（２８）と式（２９）とから、以下の式（３０）が得られる。
ＩＱ６＝Ｉ５−ΔＩ    ・・・（３０）
また、電流生成回路４１の出力電流をＩｅとすると、以下の式（３１）が成立する。
ＩＱ６＝Ｉ６＋Ｉe    ・・・（３１）
定電流源４７及び４８は、同じ定電流源であるので、以下の式（３２）が成立する。
Ｉ５＝Ｉ６    ・・・（３２）
式（３１）と式（３２）とから、以下の式（３３）が得られる。
Ｉｅ＝−ΔＩ    ・・・（３３）
【００７７】
ここで、閾値電圧生成回路５１の出力電流Ｉｔを閾値電圧Ｖｔｈに変換する条件を示す式は、式（８）と同様に、以下の式（３４）で表される。
Ｖｔｈ＝Ｒ２・Ｉｔ＋ＶＲＥＦ  ・・・（３４）
キルヒホッフの定理より、定電流源５３に流れる電流Ｉ７、電流生成回路４１の出力電流Ｉｅ、閾値電圧生成回路５１の出力電流Ｉｔは、以下の式（３５）に示す関係を満たす。
Ｉ７＝Ｉｔ＋Ｉｅ
＝Ｉｔ−ΔＩ    ・・・（３５）
【００７８】
式（３４）は式（３５）を用いて、以下の式（３６）に変形できる。
Ｖｔｈ＝Ｒ２（Ｉ７＋ΔＩ）＋ＶＲＥＦ    ・・・（３６）
【００７９】
ここで、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とは、式（３７）に示す通り、同じ抵抗値を有するものとする。
Ｒ２＝Ｒ１    ・・・（３７）
【００８０】
式（３６）は、式（３７）を用いて、以下の式（３８）に書き換えることができる。
Ｖｔｈ＝Ｒ１（Ｉ７＋ΔＩ）＋ＶＲＥＦ    ・・・（３８）
【００８１】
式（３８）に示す通り、本実施の形態では、閾値電圧Ｖｔｈには、式（３９）に示すように、アーリー効果に起因する誤差ΔＶｔｈが含まれることが理解できる。
ΔＶｔｈ＝Ｒ１・ΔＩ    ・・・（３９）
【００８２】
以上より、式（２７）と式（３９）とから、以下の式（４０）が成立する。
ΔＶ１＝ΔＶｔｈ    ・・・（４０）
【００８３】
上述の通り、電流電圧変換回路２５の電圧信号Ｖ１と閾値電圧Ｖｔｈとには、アーリー効果による誤差が含まれる。しかしながら、本実施の形態にかかる受光部３０によれば、電流電圧変換回路２５の電圧信号Ｖ１と閾値電圧Ｖｔｈとに含まれるアーリー効果による誤差を同じ値にすることができる。これにより、コンパレータ２６で行われる比較では、実質的にアーリー効果による誤差はキャンセルされる。その結果、本実施の形態にかかる受光部３０によれば、トランジスタのアーリー効果に起因する出力信号ＶＯＵＴの誤差を除去することができる。
【００８４】
実施の形態４
実施の形態４にかかるフォトカプラについて説明する。図９は、実施の形態４にかかるフォトカプラ４の受光部５０の構成を模式的に示す回路図である。フォトカプラ４は、実施の形態２にかかるフォトカプラ２に電流生成回路６１及び閾値電圧生成回路５１を追加した構成を有する。
【００８５】
電流生成回路６１は、電流生成回路４１のバイポーラトランジスタＱ５及びＱ６、定電流源４７及び４８を、それぞれバイポーラトランジスタＱ７及びＱ８、定電流源６７及び６８に置換した構成を有する。実施の形態３では、バイポーラトランジスタＱ５及びＱ６は、同じ大きさのトランジスタであるものとして説明した。これに対し、実施の形態４にかかるバイポーラトランジスタＱ７とバイポーラトランジスタＱ８は、異なる大きさのトランジスタである。具体的には、本実施の形態では、電流複製回路３４のバイポーラトランジスタＱ３及びＱ４と同様に、バイポーラトランジスタＱ７及びＱ８の大きさの比が１：Ｎである。また、実施の形態３では、定電流源４７及び４８が同じ値の電流を出力すると説明したが、定電流源６７及び６８は、異なる電流を出力する。本実施の形態では、定電流源６７に流れる電流Ｉ８と定電流源３８に流れる電流Ｉ９とが、１：Ｎの比率となるように設計される。電流生成回路６１のその他の構成は、電流生成回路４１と同様であるので、説明を省略する。
【００８６】
次いで、受光部４０の動作について説明する。電流複製回路３４では、実施の形態３にかかる電流複製回路２４と同様に、バイポーラトランジスタＱ３とバイポーラトランジスタＱ４とが構成するカレントミラーのミラー比（１：Ｎ）には、実際にはアーリー効果により、ずれが生じてしまう。この場合、アーリー効果によるズレは、実施の形態２のＮ倍、すなわちＮ・ΔＩとなる。
【００８７】
よって、本実施の形態にかかる電流電圧変換回路２５の電圧信号Ｖ１には、式（４１）で表されるアーリー効果に起因する誤差ΔＶ１が含まれることが理解できる。
ΔＶ１＝Ｎ・Ｒ１・ΔＩ    ・・・（４１）
【００８８】
電流生成回路６１では、実施の形態３にかかる電流複製回路２４と同様に、バイポーラトランジスタＱ７とバイポーラトランジスタＱ８とが構成するカレントミラーのミラー比（１：Ｎ）には、実際にはアーリー効果により、ずれが生じてしまう。この場合、アーリー効果によるズレは、本実施の形態にかかる電流複製回路３４と同様に、Ｎ・ΔＩとなる。
【００８９】
よって、本実施の形態では、閾値電圧Ｖｔｈには、式（４２）に示すように、アーリー効果に起因する誤差ΔＶｔｈが含まれることが理解できる。
ΔＶｔｈ＝Ｎ・Ｒ１・ΔＩ    ・・・（４２）
【００９０】
以上より、式（４１）と式（４２）とから、以下の式（４３）が成立する。
ΔＶ１＝ΔＶｔｈ    ・・・（４３）
【００９１】
上述の通り、本実施の形態において、電流電圧変換回路２５の電圧信号Ｖ１と閾値電圧Ｖｔｈとには、アーリー効果による誤差が含まれる。しかしながら、本実施の形態にかかる受光部５０によれば、電流電圧変換回路２５の電圧信号Ｖ１と閾値電圧Ｖｔｈとに含まれるアーリー効果による誤差を同じ値にすることができる。これにより、コンパレータ２６で行われる比較では、実質的にアーリー効果による誤差はキャンセルされる。その結果、本実施の形態にかかる受光部５０によれば、トランジスタのアーリー効果に起因する出力信号ＶＯＵＴの誤差を除去することができる。
【００９２】
実施の形態５
本実施の形態では、実施の形態１〜４のいずれかで説明したフォトカプラを用いて信号電圧を行うシステムについて説明する。ここでは、一例として、フォトカプラを用いたモータ駆動システムについて説明する。図１０は、実施の形態５にかかるモータ駆動システム５の構成を示すブロック図である。モータ駆動システム５は、フォトカプラ６〜８、インバータ７１、３相交流モータ７２を有する。フォトカプラ６〜８のそれぞれは、実施の形態１〜４のいずれかで説明したフォトカプラ１〜４が用いられる。
【００９３】
インバータ７１には、フォトカプラ６を介して、制御信号ＣＯＮを入力する。インバータ７１は、制御信号ＣＯＮに基づいて３相出力し、各相はそれぞれ配線２０１〜２０３を介して、３相交流モータ７２に供給される。
【００９４】
配線２０１からは配線２０４が引き出され、フォトカプラ７の入力と接続される。配線２０２からは配線２０５が引き出され、フォトカプラ８の入力と接続される。フォトカプラ７の出力及びフォトカプラ８の出力は、例えば電圧監視回路（不図示）と接続される。この場合、電圧監視回路は、フォトカプラを介して、３相交流モータ７２への電力出力状況を監視することができる。
【００９５】
一般に、３相交流モータ７２から大きな駆動力を出力するには、３相交流モータ７２を高電圧で駆動することが望ましい。そのため、インバータ７１は高電圧の電源と接続される。これに対し、制御信号ＣＯＮを出力する制御系や、上記の電圧監視回路などの監視系は、インバータ７１及び３相交流モータ７２よりも低電圧で動作する。
【００９６】
本実施の形態では、インバータ７１及び３相交流モータ７２と、これらの外部の制御系や監視系との間にフォトカプラを挿入しているので、高電圧で動作する部位と低電圧で動作する部位とを電気的に絶縁できる。これにより、異なる電圧で動作する部位を好適な電圧で独立して動作させるとともに、異なる電圧で動作する部位の間での信号伝達を実現することができる。
【００９７】
また、実施の形態１〜４のいずれかで説明したフォトカプラ１〜４を用いることで、フォトカプラ内部の容量結合に起因するノイズに影響されることなく、異なる電圧で動作する部位の間で、正確に信号を伝達することができる。
【００９８】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述で説明した電流複製回路、電流電圧変換回路、電流生成回路、閾値電圧生成回路の構成は例示に過ぎず、同様の機能を発揮できるならば、適宜他の回路構成とすることができる。
【００９９】
上述の光信号検出フォトダイオード及びノイズ検出フォトダイオードの構成は例示に過ぎない。すなわち、他の構造のＰＩＮフォトダイオードやアバランシェ型フォトダイオードなどの他のタイプのフォトダイオードとしてもよい。また、シリコン材料のフォトダイオードに限らず、ＩｎＰ系などの化合物半導体材料のフォトダイオードなどを用いてもよい。
【０１００】
上述の実施の形態では、電流複製回路及び電流生成回路がバイポーラトランジスタを含むものとして説明したが、これは例示に過ぎない。例えば、ＭＯＳトランジスタなどの他の形式のトランジスタを用いてもよい。
【０１０１】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【０１０２】
１〜４、６〜８  フォトカプラ
５  モータ駆動システム
１０  発光部
１１  発光素子
２０、３０、４０、５０  受光部
２１  光信号検出フォトダイオード
２２、３２  ノイズ検出フォトダイオード
２３  遮光部材
２４、３１、４１、６１  電流複製回路
２５  電流電圧変換回路
２６  コンパレータ
２７、２８、３７、３８、４７、４８、５３、６７、６８  定電流源
２９  差動増幅器
５１  閾値電圧生成回路
５２  差動増幅器
７１  インバータ
７２  ３相交流モータ
１０１  単結晶シリコン基板
１０２  ｐ型シリコン層
１０３  ｉ−シリコン層
１０４  ｎ型シリコン層
１０５  表面保護膜
１０６  反射防止膜
１０７  層間絶縁膜
１１１  ｎ型コンタクト
１１２  カソード側引き出し電極
１１３  カソード側アルミ電極
１２１  ｐ型コンタクト
１２２  アノード側引き出し電極
１２３  アノード側アルミ電極
１３０  受光部
１４０  フローティングアルミ膜
２０１〜２０５  配線
ＣＯＮ            制御信号
Ｌ１  光信号
Ｑ１〜Ｑ８  バイポーラトランジスタ
Ｒ１、Ｒ２  抵抗
Ｖ１  電圧信号
ＶＣＣ  電源電圧
ＶＯＵＴ  出力信号
ＶＲＥＦ  基準電圧
Ｖｔｈ  閾値電圧
【図１】
2015216571.tif 000003
【図２】
2015216571.tif 000004
【図３】
2015216571.tif 000005
【図４】
2015216571.tif 000006
【図５】
2015216571.tif 000007
【図６】
2015216571.tif 000008
【図７】
2015216571.tif 000009
【図８】
2015216571.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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