JP2003179551A - 光受信装置及び光受信方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 再生されるクロック成分及びデータ成分のジ
ッタ特性を良好にする。 【解決手段】 フォトディテクタ２は光信号をデータ信
号の光電電流に変換し、プリアンプ５はデータ信号の光
電電流の電流振幅をデータ信号の電圧振幅に変換し、ポ
ストアンプ６ａは出力振幅が一定となるようにデータ信
号の電圧振幅を増幅する。ピーク検出回路１５はポスト
アンプ６ａからのデータ信号の交流成分のピーク電圧を
検出し、可変バイアス発生回路１６はピーク電圧に応じ
て直流バイアスを発生し、ＣＤＲ１１はバイアス抵抗１
０からの直流バイアスが付加されたデータ信号の交流成
分を入力し、クロック成分とデータ成分を再生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は光信号を受信しク
ロック成分及びデータ成分を再生する光受信装置及び光
受信方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１５は光ファイバ通信に使用される標
準的な従来の光受信装置の構成を示すブロック図であ
り、図１５において、１は光信号を伝送する光ファイ
バ、２は光ファイバ１より入力された光信号をデータ信
号の光電電流に変換するフォトディテクタ、３はフォト
ディテクタ２により変換されたデータ信号の光電電流を
監視するモニタ抵抗、４は電源、５はフォトディテクタ
２により変換されたデータ信号の光電電流の電流振幅を
データ信号の電圧振幅に変換するプリアンプ、６はプリ
アンプ５からのデータ信号の電圧振幅を増幅するポスト
アンプ、７はポストアンプ６からのデータ信号の直流成
分を遮断しデータ信号の交流成分を通過させるコンデン
サである。

【０００３】また、図１５において、８は所定の直流電
圧を発生して直流バイアスとして出力するバイアス発生
回路、９はバイアス発生回路８からの直流バイアスを閾
値電圧としてＣＤＲ１１の逆相側に入力するバイアス抵
抗、１０はバイアス発生回路８からの直流バイアスをコ
ンデンサ７からのデータ信号の交流成分に付加してＣＤ
Ｒ１１の正相側に入力させるバイアス抵抗である。

【０００４】さらに、図１５において、１１は直流バイ
アスが付加されたコンデンサ７からのデータ信号の交流
成分を入力し、逆相側に供給されている閾値電圧により
データ信号の０レベルと１レベルを判別してクロック成
分とデータ成分を再生するＣＤＲ(Clock and Data Reco
very；クロック／データ再生回路）、１２はＣＤＲ１１
からのクロック成分を出力するクロック出力端子、１３
はＣＤＲ１１からのデータ成分を出力するデータ出力端
子である。

【０００５】次に動作について説明する。フォトディテ
クタ２は光ファイバ１から受信した光信号を光電変換し
てデータ信号の光電電流を出力する。つまり、フォトデ
ィテクタ２はＯＮ／ＯＦＦを繰り返すデータ信号である
光信号をＯＮ／ＯＦＦを繰り返すデータ信号の光電電流
に変換する。また、フォトディテクタ２と電源４との間
に接続されたモニタ抵抗３は、必要に応じてフォトディ
テクタ２により変換されたデータ信号の光電電流を監視
する。

【０００６】プリアンプ５はフォトディテクタ２により
変換されたデータ信号の光電電流の電流振幅をデータ信
号の電圧振幅に変換する。図１６はプリアンプ５の構成
を示す回路図であり、通常、プリアンプ５として、図１
６に示すように、帰還抵抗方式の増幅回路が用いられ、
この帰還抵抗値を変換係数として、データ信号の光電電
流の電流振幅をデータ信号の電圧振幅に変換する。フォ
トディテクタ２とプリアンプ５は近接して配置した方が
良好な特性が期待できるため、多くの場合、１個のモジ
ュールとして構成される。

【０００７】プリアンプ５から出力されるデータ信号の
電圧振幅が十分でない場合等には、必要に応じてポスト
アンプ６を挿入し、ポストアンプ６は、データ信号の所
定の電圧振幅がＣＤＲ１１に入力されるように、プリア
ンプ５からのデータ信号の電圧振幅を増幅する。コンデ
ンサ７は、ポストアンプ６から、又はポストアンプ６が
挿入されない場合はプリアンプ５から出力されるデータ
信号の直流成分を遮断して、データ信号の交流成分を通
過させる。

【０００８】コンデンサ７を通過したデータ信号の交流
成分は、バイアス発生回路８からバイアス抵抗１０を介
した直流バイアスが付加されてＣＤＲ１１の正相側に入
力される。また、ＣＤＲ１１の逆相側には、バイアス発
生回路８からバイアス抵抗９を介した直流バイアスが閾
値電圧として供給される。このように、ＣＤＲ１１の入
力回路は正相側及び逆相側の差動入力となっており、正
相側の直流バイアスと逆相側の直流バイアスとして同じ
直流電圧が供給されている。

【０００９】ここで、ポストアンプ６からのデータ信号
の電圧振幅の直流成分をコンデンサ７によって遮断し、
バイアス発生回路８により新たに所定の直流電圧による
直流バイアスを付加する理由は、ポストアンプ６の出力
が、必ずしもＣＤＲ１１の最適動作点とはならない場合
があるためである。

【００１０】ＣＤＲ１１は直流バイアスが付加されたコ
ンデンサ７からのデータ信号の交流成分を正相側に入力
し、逆相側に供給されている闘値電圧によりデータ信号
の０レベルと１レベルを判別することでデータ成分を抽
出し、抽出したデータ成分によりクロック成分を再生
し、再生したクロック成分のタイミングに基づいて、抽
出したデータ成分のリタイミング及び波形整形を行いデ
ータ成分を再生する。再生されたクロック成分及びデー
タ成分は、それぞれクロック出力端子１２及びデータ出
力端子１３から光受信装置外に出力される。

【００１１】このように、従来の光受信装置では、ＣＤ
Ｒ１１の正相側に入力されるバイアス発生回路８からの
直流バイアスは固定されており、初期調整以外では調整
することができない。

【００１２】図１７はＣＤＲ１１の正相側に入力される
データ信号のアイパターンとＣＤＲ１１から再生される
クロック成分を示す図である。図１７（ａ）はプリアン
プ５に入力されるデータ信号の光電電流が通常レベルの
場合を示し、図１７（ｂ）及び図１７（ｃ）はプリアン
プ５に入力されるデータ信号の光電電流が大きなレベル
で、プリアンプ５から出力されるデータ信号が波形歪み
を起こす場合を示している。

【００１３】プリアンプ５に入力されるデータ信号の光
電電流が通常レベルの場合には、図１７（ａ）に示すと
おり、ＣＤＲ１１の正相側に入力されるデータ信号の立
ち上がりと立下りのクロス点は、データ信号の０レベル
と１レベルのほぼ中央のレベル（１／２レベル）に位置
している。また、ＣＤＲ１１の逆相側には、この中央の
レベルと同じ電圧の直流バイアスが闘値電圧として供給
されているので、データ信号のクロス点がＣＤＲ１１の
逆相側に供給されている闘値電圧と一致し、抽出された
データ成分が０レベルの場合と１レベルの場合でビット
間隔が等しくなり、周波数変動がほとんどないため、図
１７（ａ）に示すように、ジッタの少ない良好なクロッ
ク成分が再生される。

【００１４】ところが、プリアンプ５は、一般的に図１
６に示すような帰還抵抗型の回路構成となっているた
め、光信号の受光レベルが大きくなり、入力されるデー
タ信号の光電電流の振幅が所定以上に大きくなると、回
路が飽和して大きな振幅を出力することができず、出力
するデータ信号に波形歪みを発生させる。

【００１５】従って、入力される光電電流が大きくなっ
た場合に、図１７（ｂ）や図１７（ｃ）のデータ信号に
示すように、クロス点がデータ信号の中央のレベルより
も上又は下にずれてしまい、クロス点がＣＤＲ１１の逆
相側に供給されている闘値電圧と一致しなくなり、抽出
されるデータ成分の０レベルのビット幅と１レベルのビ
ット幅が異なることになる。このとき、ＣＤＲ１１に入
力されたデータ信号が０レベルの場合と１レベルの場合
とでは、周波数が異なると判断されてしまい、図１７
（ｂ）や図１７（ｃ）のクロック成分に示すように、再
生されるクロック成分の周波数変動（ジッタ）が大きく
なりジッタ特性が劣化してしまう。

【００１６】なお、クロス点がデータ信号の中央のレベ
ルよりも上にずれるか、又は下にずれるかは、プリアン
プ５の特性により決定される。また、図１７（ｂ）、図
１７（ｃ）では、ジッタの大きいクロック成分を示して
いるが、クロック成分と同様に、ＣＤＲ１１から再生さ
れるデータ成分のジッタも大きくなる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】従来の光受信装置は以
上のように構成されているので、光信号の受光レベルが
大きくなり、プリアンプ５から出力されるデータ信号が
波形歪みを起こして、ＣＤＲ１１に入力されるデータ信
号の立ち上がりと立下りのクロス点が、データ信号の０
レベルと１レベルの中央のレベルからずれた場合には、
ＣＤＲ１１により再生されるクロック成分及びデータ成
分の周波数変動が大きくなり、ジッタ特性が劣化すると
いう課題があった。

【００１８】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、光信号の受光レベルが大きい場合
にも、ＣＤＲ１１により再生されるクロック成分及びデ
ータ成分の周波数変動が少なく、ジッタ特性の良好な光
受信装置及び光受信方法を得ることを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る光受信装
置は、入力された光信号をデータ信号の光電電流に変換
する光／電気変換回路と、データ信号の光電電流の電流
振幅を電圧振幅に変換する前置増幅回路と、この前置増
幅回路からのデータ信号の電圧振幅を出力振幅が一定と
なるように増幅する後置増幅回路と、第１の直流バイア
スを発生するバイアス発生回路と、後置増幅回路からの
データ信号の交流成分のピーク値を検出するピーク検出
回路と、検出されたピーク値に応じて第２の直流バイア
スを発生する可変バイアス発生回路と、第２の直流バイ
アスが付加された後置増幅回路からのデータ信号の交流
成分を入力し、第１の直流バイアスを闘値電圧としてデ
ータ信号の０レベルと１レベルを判別し、クロック成分
とデータ成分を再生するクロック／データ再生回路とを
備えたものである。

【００２０】この発明に係る光受信装置は、可変バイア
ス発生回路が、クロック／データ再生回路に入力される
データ信号の立ち上がりと立下りのクロス点がデータ信
号の０レベルと１レベルの中央のレベルにある場合に、
ピーク検出回路が検出したピーク値を記憶すると共に、
第１の直流バイアスと同じ直流電圧の第２の直流バイア
スを発生し、クロス点が中央のレベルより上にずれて、
ピーク検出回路が検出したピーク値が、可変バイアス発
生回路が記憶しているピーク値より減少した場合に、可
変バイアス発生回路は減少したピーク値に対応して第１
の直流バイアスより減少させた第２の直流バイアスを発
生し、クロス点が中央のレベルより下にずれて、ピーク
検出回路が検出したピーク値が、可変バイアス発生回路
が記憶しているピーク値より増加した場合に、可変バイ
アス発生回路は増加したピーク値に対応して第１の直流
バイアスより増加させた第２の直流バイアスを発生する
ものである。

【００２１】この発明に係る光受信装置は、入力された
光信号をデータ信号の光電電流に変換する光／電気変換
回路と、データ信号の光電電流の電流振幅を電圧振幅に
変換する前置増幅回路と、この前置増幅回路からのデー
タ信号の電圧振幅を出力振幅が一定となるように増幅す
る後置増幅回路と、第１の直流バイアスを発生するバイ
アス発生回路と、後置増幅回路からのデータ信号の平均
値を検出する平均値検出回路と、検出された平均値に応
じて第２の直流バイアスを発生する可変バイアス発生回
路と、第２の直流バイアスが付加された後置増幅回路か
らのデータ信号の交流成分を入力し、第１の直流バイア
スを闘値電圧としてデータ信号の０レベルと１レベルを
判別し、クロック成分とデータ成分を再生するクロック
／データ再生回路とを備えたものである。

【００２２】この発明に係る光受信装置は、可変バイア
ス発生回路が、クロック／データ再生回路に入力される
データ信号の立ち上がりと立下りのクロス点がデータ信
号の０レベルと１レベルの中央のレベルにある場合に、
平均値検出回路が検出した平均値を記憶すると共に、第
１の直流バイアスと同じ直流電圧の第２の直流バイアス
を発生し、クロス点が中央のレベルより上にずれて、平
均値検出回路が検出した平均値が、可変バイアス発生回
路が記憶している平均値より増加した場合に、可変バイ
アス発生回路は増加した平均値に対応して第１の直流バ
イアスより減少させた第２の直流バイアスを発生し、ク
ロス点が中央のレベルより下にずれて、平均値検出回路
が検出した平均値が、可変バイアス発生回路が記憶して
いる平均値より減少した場合に、可変バイアス発生回路
は減少した平均値に対応して第１の直流バイアスより増
加させた第２の直流バイアスを発生するものである。

【００２３】この発明に係る光受信装置は、入力された
光信号をデータ信号の光電電流に変換する光／電気変換
回路と、データ信号の光電電流の電流振幅を電圧振幅に
変換する増幅回路と、第１の直流バイアスを発生するバ
イアス発生回路と、データ信号の光電電流を監視して光
信号の光強度を検出する光強度検出回路と、検出された
光信号の光強度に応じて第２の直流バイアスを発生する
可変バイアス発生回路と、第２の直流バイアスが付加さ
れた増幅回路からのデータ信号の交流成分を入力し、第
１の直流バイアスを闘値電圧としてデータ信号の０レベ
ルと１レベルを判別し、クロック成分とデータ成分を再
生するクロック／データ再生回路とを備えたものであ
る。

【００２４】この発明に係る光受信装置は、可変バイア
ス発生回路が、光強度検出回路が検出した光強度が所定
レベル以下の場合に、第１の直流バイアスと同じ直流電
圧の第２の直流バイアスを発生し、光強度検出回路が検
出した光強度が所定レベルを超えた場合に、第１の直流
バイアスより減少又は増加させた第２の直流バイアスを
発生するものである。

【００２５】この発明に係る光受信装置は、入力された
光信号をデータ信号の光電電流に変換する光／電気変換
回路と、データ信号の光電電流を監視して光信号の光強
度を検出する光強度検出回路と、光信号の光強度に応じ
てデータ信号の光電電流の電流振幅を制限する減衰器
と、光信号の光強度に応じてデータ信号の電流振幅が制
限された光電電流を電圧振幅に変換する増幅回路と、直
流バイアスを発生するバイアス発生回路と、直流バイア
スが付加された増幅回路からのデータ信号の交流成分を
入力し、直流バイアスを闘値電圧としてデータ信号の０
レベルと１レベルを判別し、クロック成分とデータ成分
を再生するクロック／データ再生回路とを備えたもので
ある。

【００２６】この発明に係る光受信装置は、光強度検出
回路が検出した光強度が所定レベルを超えた場合に、減
衰器がデータ信号の光電電流の電流振幅を制限するもの
である。

【００２７】この発明に係る光受信装置は、入力された
光信号をデータ信号の光電電流に変換する光／電気変換
回路と、データ信号の光電電流の電流振幅を電圧振幅に
変換する増幅回路と、第１の直流バイアスを発生するバ
イアス発生回路と、第２の直流バイアスを発生する可変
バイアス発生回路と、第２の直流バイアスが付加された
増幅回路からのデータ信号の交流成分を入力し、第１の
直流バイアスを闘値電圧としてデータ信号の０レベルと
１レベルを判別し、クロック成分とデータ成分を再生す
るクロック／データ再生回路と、このクロック／データ
再生回路からのデータ成分と位相が合うように、第２の
直流バイアスが付加された増幅回路からのデータ信号の
交流成分を遅延させる遅延回路と、この遅延回路からの
データ信号と、第１の直流バイアスが付加されたクロッ
ク／データ再生回路からのデータ成分の交流成分との差
分を検出し、データ信号の立ち上がりと立下りのクロス
点が、データ信号の０レベルと１レベルの中央のレベル
から下にずれていることを示す第１のパルス信号又は上
にずれていることを示す第２のパルス信号を出力する差
分検出回路と、第１のパルス信号を平滑する第１の平滑
化回路と、第２のパルス信号を平滑する第２の平滑化回
路とを備え、可変バイアス発生回路が、第１の平滑化回
路からの出力電圧又は第２の平滑化回路からの出力電圧
に応じて第２の直流バイアスを発生するものである。

【００２８】この発明に係る光受信装置は、可変バイア
ス発生回路が、第１の平滑化回路からの出力電圧及び第
２の平滑化回路からの出力電圧が０の場合に、第１の直
流バイアスと同じ直流電圧の第２の直流バイアスを発生
し、第１の平滑化回路からの出力電圧がある場合には、
その出力電圧に応じて第１の直流バイアスより増加させ
た第２の直流バイアスを発生し、第２の平滑化回路から
の出力電圧がある場合には、その出力電圧に応じて第１
の直流バイアスより減少させた第２の直流バイアスを発
生するものである。

【００２９】この発明に係る光受信方法は、入力された
光信号をデータ信号の光電電流に変換し、データ信号の
光電電流の電流振幅を電圧振幅に変換し、データ信号の
電圧振幅を出力振幅が一定となるように増幅し、第１の
直流バイアスを発生し、出力振幅が一定のデータ信号の
交流成分のピーク値を検出し、検出されたピーク値に応
じて第２の直流バイアスを発生し、第２の直流バイアス
が付加された出力振幅が一定のデータ信号の交流成分を
入力し、第１の直流バイアスを闘値電圧としてデータ信
号の０レベルと１レベルを判別し、クロック成分とデー
タ成分を再生するものである。

【００３０】この発明に係る光受信方法は、入力された
光信号をデータ信号の光電電流に変換し、データ信号の
光電電流の電流振幅を電圧振幅に変換し、データ信号の
電圧振幅を出力振幅が一定となるように増幅し、第１の
直流バイアスを発生し、出力振幅が一定のデータ信号の
平均値を検出し、検出された平均値に応じて第２の直流
バイアスを発生し、第２の直流バイアスが付加された出
力振幅が一定のデータ信号の交流成分を入力し、第１の
直流バイアスを闘値電圧としてデータ信号の０レベルと
１レベルを判別し、クロック成分とデータ成分を再生す
るものである。

【００３１】この発明に係る光受信方法は、入力された
光信号をデータ信号の光電電流に変換し、データ信号の
光電電流の電流振幅を電圧振幅に変換し、第１の直流バ
イアスを発生し、データ信号の光電電流を監視して光信
号の光強度を検出し、検出された光信号の光強度に応じ
て第２の直流バイアスを発生し、第２の直流バイアスが
付加されたデータ信号の電圧振幅の交流成分を入力し、
第１の直流バイアスを闘値電圧としてデータ信号の０レ
ベルと１レベルを判別し、クロック成分とデータ成分を
再生するものである。

【００３２】この発明に係る光受信方法は、入力された
光信号をデータ信号の光電電流に変換し、データ信号の
光電電流を監視して光信号の光強度を検出し、光信号の
光強度に応じてデータ信号の光電電流の電流振幅を制限
し、光信号の光強度に応じてデータ信号の電流振幅が制
限された光電電流を電圧振幅に変換し、直流バイアスを
発生し、直流バイアスが付加されたデータ信号の電圧振
幅の交流成分を入力し、直流バイアスを闘値電圧として
データ信号の０レベルと１レベルを判別し、クロック成
分とデータ成分を再生するものである。

【００３３】この発明に係る光受信方法は、入力された
光信号をデータ信号の光電電流に変換し、データ信号の
光電電流の電流振幅を電圧振幅に変換し、第１の直流バ
イアスを発生し、第２の直流バイアスを発生し、第２の
直流バイアスが付加されたデータ信号の電圧振幅の交流
成分を入力し、第１の直流バイアスを闘値電圧としてデ
ータ信号の０レベルと１レベルを判別し、クロック成分
とデータ成分を再生する光受信方法であって、データ成
分と位相が合うように、第２の直流バイアスが付加され
たデータ信号の交流成分を遅延させ、この遅延させたデ
ータ信号と、第１の直流バイアスが付加されたデータ成
分の交流成分との差分を検出し、データ信号の立ち上が
りと立下りのクロス点が、データ信号の０レベルと１レ
ベルの中央のレベルから下にずれていることを示す第１
のパルス信号又は上にずれていることを示す第２のパル
ス信号を出力し、第１のパルス信号又は第２のパルス信
号を平滑し、第１のパルス信号又は第２のパルス信号を
平滑した電圧に応じて第２の直流バイアスを発生するも
のである。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による光
受信装置の構成を示すブロック図である。図１におい
て、６ａはプリアンプ（前置増幅回路）５からのデータ
信号の電圧振幅を出力振幅が一定となるように増幅する
ポストアンプ（後置増幅回路）であり、ここでは、差動
型のリミッティングアンプやＡＧＣ回路等が使用され
る。

【００３５】また、図１において、９ａはバイアス発生
回路８からの直流バイアスを付加するバイアス抵抗、１
４はバイアス抵抗９ａによる直流バイアスが付加された
コンデンサ７からのデータ信号の交流成分を分岐する２
分岐回路、７ａは２分岐回路１４の一方の出力のデータ
信号の直流成分を遮断し、データ信号の交流成分を通過
させるコンデンサ、１５は２分岐回路１４の他方の出力
を入力しデータ信号のピーク電圧を検出するピーク検出
回路、１６はピーク検出回路１５が検出したピーク電圧
に応じて直流電圧を発生しバイアス抵抗１０を介して直
流バイアスとして出力する可変バイアス発生回路であ
る。その他の構成は従来の図１５に示す構成と同様であ
り、同じ符号を付してその説明を省略する。

【００３６】図２はピーク検出回路１５の構成を示す回
路図であり、図２に示すように、ダイオード３１、コン
デンサ３２及び抵抗３３から構成される。

【００３７】次に動作について説明する。フォトディテ
クタ（光／電気変換回路）２、プリアンプ５の動作は従
来の図１５に示すものと同様である。ポストアンプ６ａ
は大きな利得を持ち、光信号の受光レベルが小さい場合
にも、プリアンプ５からのデータ信号を出力振幅が一定
となるように増幅する。ポストアンプ６ａから出力され
るデータ信号は、コンデンサ７によって直流成分が遮断
されてデータ信号の交流成分のみが取り出され、バイア
ス発生回路８からバイアス抵抗９ａを介して直流バイア
スが付加されて２分岐回路１４に入力される。

【００３８】２分岐回路１４で分岐されたデータ信号の
うち、一方はコンデンサ７ａを通過しＣＤＲ（クロック
／データ再生回路）１１に入力されて、従来と同様にク
ロック成分及びデータ成分が再生され、それぞれクロッ
ク出力端子１２及びデータ出力端子１３より光受信装置
外へ出力される。２分岐回路１４の他方の出力は、図２
に示す構成のピーク検出回路１５に入力され、ピーク検
出回路１５はデータ信号のピーク電圧を検出する。可変
バイアス発生回路１６は、ピーク検出回路１５が検出し
たピーク電圧に応じて直流電圧を発生し、バイアス抵抗
１０を介して直流バイアスとして出力する。バイアス抵
抗１０からの直流バイアスは、コンデンサ７ａからのデ
ータ信号の交流成分に付加される。

【００３９】次に直流バイアス制御動作の詳細について
説明する。コンデンサ７によってデータ信号の直流成分
が遮断される場合、データ信号の平均値が０Ｖとなるよ
うに遮断される。すなわち、０Ｖを中心にデータ信号の
正となる部分と負となる部分の平均値が０Ｖとなるよう
に直流成分が遮断されるために、コンデンサ７を通過し
たデータ信号は、０Ｖを基準として正となる部分と負と
なる部分の面積が等しくなる。

【００４０】図３はコンデンサ７を通過前のデータ信号
のアイパターンとコンデンサ７を通過後のデータ信号の
アイパターンを示す図であり、図３（ａ）はプリアンプ
５に入力されるデータ信号の光電電流が通常レベルの場
合を示し、図３（ｂ）及び図３（ｃ）はプリアンプ５に
入力されるデータ信号の光電電流が大きなレベルで、プ
リアンプ５から出力されるデータ信号が波形歪みを起こ
す場合を示している。なお、図３において、コンデンサ
７を通過した後のデータ信号については、説明を簡単に
するために、バイアス抵抗９ａからの直流バイアス分は
削除されて図示されている。

【００４１】プリアンプ５に入力されるデータ信号の光
電電流が通常レベルの場合には、図３（ａ）に示すよう
に、データ信号の立ち上がりと立下りのクロス点は、デ
ータ信号の０レベルと１レベルのほぼ中央のレベルにあ
り、データ信号の正となる部分の面積１０１とデータ信
号の負となる部分の面積１０２が等しく、コンデンサ７
を通過したデータ信号の０Ｖとデータ信号の立ち上がり
と立下りのクロス点は一致する。このとき、コンデンサ
７を通過した後のデータ信号の正となる部分の面積１０
３とデータ信号の負となる部分の面積１０４は等しくな
る。

【００４２】ところが、プリアンプ５に入力されるデー
タ信号の光電電流が大きなレベルになり、プリアンプ５
の出力のデータ信号が歪み、図３（ｂ）及び図３（ｃ）
のコンデンサ７通過前のデータ信号に示すように、クロ
ス点が上又は下にずれると、データ信号の０レベルと１
レベルのほぼ中央のレベルを基準とすると、データ信号
の正となる部分の面積と負となる部分の面積が異なるよ
うになる。すなわち、図３（ｂ）におけるデータ信号の
正となる部分の面積１１１と負となる部分の面積１１２
が異なり、図３（ｃ）におけるデータ信号の正となる部
分の面積１２１と負となる部分の面積１２２が異なるよ
うになる。

【００４３】このため、コンデンサ７を通過した後のデ
ータ信号は、データ信号の０Ｖを基準として正となる部
分と負となる部分の面積が等しくなるので、データ信号
の０Ｖの位置は、クロス点と、データ信号の０レベルと
１レベルのほぼ中央のレベルとの間のどこかの電位とな
る。すなわち、図３（ｂ）に示すように、クロス点が中
央のレベルより上にずれた場合には、コンデンサ７を通
過したデータ信号は、全体的に電圧が低い方にシフトし
た波形となり、データ信号の０Ｖを基準として正となる
部分の面積１１３と負となる部分の面積１１４が等しく
なる。

【００４４】一方、図３（ｃ）に示すように、クロス点
が中央のレベルより下にずれた場合には、コンデンサ７
を通過したデータ信号は、全体的に電圧が高い方にシフ
トした波形となり、データ信号の０Ｖを基準として正と
なる部分の面積１２３と負となる部分の面積１２４が等
しくなる。

【００４５】従って、図３（ｂ）に示すようにクロス点
が上にずれた場合には、ピーク検出回路１５で検出され
るピーク値は図３（ａ）の場合よりも小さくなり、逆に
図３（ｃ）のようにクロス点が下にずれた場合には、ピ
ーク検出回路１５で検出されるピーク値は大きくなる。
このように、ピーク検出回路１５はプリアンプ５から出
力されるデータ信号の歪みに対応したピーク値を検出す
る。なお、光信号の入力レベルが小さい場合に、ピーク
検出回路１５が検出するピーク値が小さくならないよう
にするために、上述したように、ポストアンプ６ａは大
きな利得を持ち、プリアンプ５からのデータ信号の電圧
振幅を出力振幅が一定となるように増幅している。

【００４６】可変バイアス発生回路１６では、図３
（ａ）に示すように、クロス点が中央のレベルにある場
合のピーク値を記憶し、クロス点が中央のレベルにある
場合には、バイアス発生回路８から供給されている闘値
電圧と同じ直流電圧を出力して、データ信号のクロス点
を闘値電圧に一致させる。

【００４７】また、図３（ｂ）に示すように、ピーク値
が減少した場合には、可変バイアス発生回路１６は、ク
ロス点が中央のレベルにある場合の記憶しているピーク
値から減少したピーク値の電圧分に対応して、直流電圧
を減少させて出力し、データ信号のクロス点が闘値電圧
に概ね合うように、その差分を抑圧する。

【００４８】さらに、図３（ｃ）に示すように、ピーク
値が増加した場合には、可変バイアス発生回路１６は、
クロス点が中央のレベルにある場合の記憶しているピー
ク値から増加したピーク値の電圧分に対応して、直流電
圧を増加させて出力し、データ信号のクロス点が闘値電
圧に概ね合うように、その差分を抑圧する。

【００４９】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、ピーク検出回路１５が検出したピーク値に対応し
て、可変バイアス発生回路１６が出力する直流電圧を制
御して常にデータ信号のクロス点が闘値電圧に概ね合う
ように、その差分を抑圧することにより、光信号の受光
レベルが大きい場合にも、ＣＤＲ１１により再生される
クロック成分及びデータ成分の周波数変動が少なく、ジ
ッタ特性を良好にすることができるという効果が得られ
る。

【００５０】実施の形態２ 図４はこの発明の実施の形態２による光受信装置の構成
を示すブロック図である。図４において、１７はポスト
アンプ６ａからのデータ信号を入力し２分岐して一方の
出力をコンデンサ７に出力する２分岐回路、１８は２分
岐回路１７の他方の出力からのデータ信号の平均値の電
圧を検出する平均値検出回路、１６ａは平均値検出回路
１８が検出したデータ信号の平均値の電圧に応じて直流
電圧を発生し直流バイアスとして出力する可変バイアス
発生回路である。図４に示す構成は、実施の形態１の図
１と比較して、２分岐回路１４の代わりに２分岐回路１
７を備え、ピーク検出回路１５の代わりに平均値検出回
路１８を備え、可変バイアス発生回路１６の代わりに可
変バイアス発生回路１６ａを備えたもので、その他の構
成は図１と同様であり、同一符号を付してその説明を省
略する。

【００５１】図５は平均値検出回路１８の構成を示す回
路図であり、図に示すように、平均値検出回路１８は、
ポストアンプ６ａの差動出力からの正相側のデータ信号
と逆相側のデータ信号を入力して、ポストアンプ６ａか
らのデータ信号の直流電位を求める抵抗４１，４２と、
波形整形を行う積分回路である抵抗４３，４６，コンデ
ンサ４５及び抵抗４４，４８、コンデンサ４７と、正相
側のデータ信号と直流電位を入力して差分をとり正相側
のデータ信号の平均値の電圧を出力する増幅回路４９に
より構成されている。

【００５２】次に動作について説明する。フォトディテ
クタ２、プリアンプ５、ポストアンプ６ａの動作は、実
施の形態１と同様である。２分岐回路１７はポストアン
プ６ａからのデータ信号の電圧成分を分岐し、一方をコ
ンデンサ７に出力し、他方を平均値検出回路１８に出力
する。コンデンサ７は２分岐回路１７からのデータ信号
の直流成分を遮断し、データ信号の交流成分を通過させ
る。コンデンサ７を通過したデータ信号の交流成分は、
可変バイアス発生回路１６ａからバイアス抵抗１０を介
した直流バイアスが付加されてＣＤＲ１１の正相側に入
力される。

【００５３】ＣＤＲ１１は直流バイアスが付加されたコ
ンデンサ７からの交流信号を入力して、実施の形態１と
同様にしてクロック成分とデータ成分を再生する。再生
されたクロック成分及びデータ成分は、それぞれクロッ
ク出力端子１２及びデータ出力端子１３から光受信装置
外に出力される。

【００５４】平均値検出回路１８は２分岐回路１７から
の他方の出力を入力し、データ信号の平均値を検出す
る。図５に示す平均値検出回路１８において、ポストア
ンプ６の差動出力からの正相側のデータ信号と逆相側の
データ信号を入力して、同じ抵抗値を持つ抵抗４１，４
２により、正相側のデータ信号と逆相側のデータ信号の
中間値であるポストアンプ６ａからのデータ信号の直流
電位を求める。求められた直流電位は、抵抗４４，４
８、コンデンサ４７により波形整形されて増幅回路４９
に入力される。

【００５５】また、正相側のデータ信号は抵抗４３，４
６，コンデンサ４５により波形整形されて増幅回路４９
に入力される。増幅回路４９は正相側のデータ信号と直
流電位を入力して差分をとり正相側のデータ信号の平均
値の電圧を検出して可変バイアス発生回路１６ａに出力
する。

【００５６】図４において、可変バイアス発生回路１６
ａは平均値検出回路１８が検出した平均値の電圧に応じ
て直流電圧を発生し、バイアス抵抗１０を介して直流バ
イアスとして出力する。バイアス抵抗１０からの直流バ
イアスは、コンデンサ７からのデータ信号の交流成分に
付加される。

【００５７】次に直流バイアス制御動作の詳細について
説明する。図６は平均値検出回路１８に入力されるデー
タ信号のアイパターンと平均値検出回路１８が検出した
平均値の電圧を示す図であり、図６（ａ）はプリアンプ
５に入力されるデータ信号の光電電流が通常レベルの場
合を示し、図６（ｂ）及び図６（ｃ）はプリアンプ５に
入力されるデータ信号の光電電流が大きなレベルで、プ
リアンプ５から出力されるデータ信号が波形歪みを起こ
す場合を示している。図６（ａ）に示すように、プリア
ンプ５に入力されるデータ信号の光電電流が通常レベル
で、データ信号の立ち上がりと立下りのクロス点がデー
タ信号のほぼ中央のレベルにある場合に、平均値検出回
路１８で検出される平均値の電圧は、データ信号の０レ
ベルと１レベルのほぼ中央のレベルの電圧となる。

【００５８】また、図６（ｂ）に示すように、プリアン
プ５に入力されるデータ信号の光電電流が大きなレベル
になり、プリアンプ５の出力のデータ信号が歪み、クロ
ス点が中央のレベルよりも上にずれた場合には、平均値
検出回路１８で検出される平均値の電圧はデータ信号の
中央のレベルよりも大きくなり、中央のレベルとクロス
点の間の電圧となる。また、図６（ｃ）に示すように、
逆にクロス点が中央のレベルよりも下にずれた場合に
は、平均値検出回路１８で検出される平均値の電圧はデ
ータ信号の中央のレベルよりも小さくなり、中央のレベ
ルとクロス点の間の電圧となる。

【００５９】このように、平均値検出回路１８はプリア
ンプ５から出力されるデータ信号の歪みに対応した平均
値の電圧を検出する。なお、光信号の入力レベルが小さ
い場合に、平均値検出回路１８が検出する平均値の電圧
が下がらないようにするために、実施の形態１と同様
に、ポストアンプ６ａは大きな利得を持ち、プリアンプ
５からのデータ信号の電圧振幅を出力振幅が一定となる
ように増幅している。

【００６０】可変バイアス発生回路１６ａでは、図６
（ａ）に示すように、クロス点が中央のレベルにある場
合の平均値の電圧を記憶し、クロス点が中央のレベルに
ある場合には、バイアス発生回路８から供給されている
闘値電圧と同じ直流電圧を出力して、データ信号のクロ
ス点を闘値電圧に一致させる。

【００６１】また、図６（ｂ）に示すように、検出した
平均値の電圧が記憶している中央のレベルにある場合の
平均値の電圧より増加した場合には、可変バイアス発生
回路１６ａは、増加した電圧分に対応して直流電圧を減
少させて出力し、データ信号のクロス点を闘値電圧に一
致させる。

【００６２】さらに、図６（ｃ）に示すように、検出し
た平均値の電圧が記憶している中央のレベルにある場合
の平均値の電圧より減少した場合には、可変バイアス発
生回路１６ａは、減少した電圧分に対応して直流電圧を
増加させて出力し、データ信号のクロス点を闘値電圧に
一致させる。

【００６３】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、平均値検出回路１８が検出した平均値の電圧に対応
して、可変バイアス発生回路１６ａが出力する直流電圧
を制御して常にデータ信号のクロス点を闘値電圧に一致
させることにより、光信号の受光レベルが大きい場合に
も、ＣＤＲ１１により再生されるクロック成分及びデー
タ成分の周波数変動が少なく、ジッタ特性を良好にする
ことができるという効果が得られる。

【００６４】実施の形態３．図７はこの発明の実施の形
態３による光受信装置の構成を示すブロック図である。
図７において、１９はフォトディテクタ２のデータ信号
の光電電流をモニタ抵抗３により監視して、入力された
光信号の光強度を検出するレベルモニタ回路（光強度検
出回路）、１６ｂはレベルモニタ回路１９が検出した光
信号の光強度に応じて直流電圧を発生し直流バイアスと
して出力する可変バイアス発生回路である。その他の構
成は従来の図１５に示す構成と同様であり、同一符号を
付してその説明を省略する。なお、この実施の形態３で
は、プリアンプ（増幅回路）５からのデータ信号の電圧
振幅が十分大きな場合には、ポストアンプ６はなくても
良い。

【００６５】次に動作ついて説明する。光入力が大きく
なるとプリアンプ５の出力は徐々に飽和し、ある光入力
以上になると、プリアンプ５から出力されるデータ信号
の立ち上がりと立下りのクロス点は、実施の形態１と同
様に、その光入力に応じてデータ信号の０レベルと１レ
ベルのほぼ中央のレベルよりも高い方向又は低い方向に
ずれていく。従って、プリアンプ５が飽和し始める光入
力レベルを基準として、光入力がそれ以上に大きくなる
と可変バイアス発生回路１６ｂが発生する直流電圧を変
更するように制御することで、ＣＤＲ１１の正相側の直
流バイアスを適正に制御することが可能である。

【００６６】フォトディテクタ２に流れるデータ信号の
光電電流は、モニタ抵抗３の両端の電位差に反映され、
光入力が大きい場合は光電電流が大きいために電位差も
大きくなり、光入力が小さい場合は電位差も小さくな
る。レベルモニタ回路１９はこの電圧変動を検出して可
変バイアス発生回路１６ｂに出力する。

【００６７】レベルモニタ回路１９により検出された電
圧が所定の電圧を超えた場合に、クロス点が中央のレベ
ルより上にずれるようなプリアンプ５を使用していると
きには、可変バイアス発生回路１６ｂは、バイアス発生
回路８の出力電圧を基準として、出力する直流電圧を徐
々に下げる方向に制御し、データ信号のクロス点を闘値
電圧に一致させる。出力する直流電圧を下げる割合は、
クロック成分やデータ成分のジッタ特性を監視して決定
する。

【００６８】また、レベルモニタ回路１９により検出さ
れた電圧が所定の電圧を超えた場合に、クロス点が中央
のレベルより上にずれるようなプリアンプ５を使用して
いるときには、可変バイアス発生回路１６ｂは、バイア
ス発生回路８の出力電圧を基準として、出力する直流電
圧を徐々に上げる方向に制御して、データ信号のクロス
点を闘値電圧に一致させる。出力する直流電圧を上げる
割合は、クロック成分やデータ成分のジッタ特性を監視
して決定する。

【００６９】以上のように、この実施の形態３によれ
ば、レベルモニタ回路１９が検出した電圧変動に対応し
て、可変バイアス発生回路１６ｂが出力する直流電圧を
制御して常にデータ信号のクロス点を闘値電圧に一致さ
せることにより、光信号の受光レベルが大きい場合に
も、ＣＤＲ１１により再生されるクロック成分及びデー
タ成分の周波数変動が少なく、ジッタ特性を良好にする
ことができるという効果が得られる。

【００７０】実施の形態４．図８はこの発明の実施の形
態４による光受信装置の構成を示すブロック図である。
図において、１９は実施の形態３の図７に示すレベルモ
ニタ回路と同じで、２０はレベルモニタ回路１９が検出
した電圧変動に応じてフォトディテクタ２のデータ信号
の光電電流を制限する可変減衰器（減衰器）である。そ
の他の構成は従来の図１５に示す構成と同様であり、同
一符号を付してその説明を省略する。なお、この実施の
形態４でも、プリアンプ（増幅回路）５からのデータ信
号の電圧振幅が十分大きな場合には、ポストアンプ６は
なくても良い。

【００７１】次に動作について説明する。データ信号の
立ち上がりと立ち下りのクロス点が中央のレベルよりず
れる要因は、上記実施の形態で説明したように、光信号
の受光レベルが大きくなった場合に、プリアンプ５の内
部振幅が大きくなり回路が飽和することである。従っ
て、プリアンプ５が飽和しないように、プリアンプ５の
入力レベルを制限する、又は利得を下げることによりク
ロス点のオフセットを軽減することが可能である。

【００７２】フォトディテクタ２に流れるデータ信号の
光電電流は、モニタ抵抗３の両端の電位差として反映さ
れる。レベルモニタ回路１９はモニタ抵抗３の両端の電
位差によりフォトディテクタ２に流れるデータ信号の光
電電流を検出し、光電電流が大きくなり、プリアンプ５
が飽和し始める入力を超えた場合に、可変減衰器２０は
フォトディテクタ２に流れる光電電流を減衰させてプリ
アンプ５に出力する。これにより、プリアンプ５では内
部振幅が適当なレベルに制限されるために飽和しにくく
なり、データ信号の立ち上がりと立ち下りのクロス点の
ずれを小さく抑えることが可能となる。

【００７３】以上のように、この実施の形態４によれ
ば、レベルモニタ回路１９が検出した電圧変動に対応し
て、フォトディテクタ２に流れる光電電流を制御して常
にデータ信号のクロス点を闘値電圧に一致させることに
より、光信号の受光レベルが大きい場合にも、ＣＤＲ１
１により再生されるクロック成分及びデータ成分の周波
数変動が少なく、ジッタ特性を良好にすることができる
という効果が得られる。

【００７４】実施の形態５．図９はこの発明の実施の形
態５による光受信装置の構成を示すブロック図である。
図９において、１４は実施の形態１の図１に示すものと
同様の２分岐回路、２１はＣＤＲ１１で再生されたデー
タ成分を分岐して一方のデータ成分をデータ出力端子１
３に出力する２分岐回路、２２は２分岐回路２１からの
他方のデータ成分の交流成分を通過させるコンデンサ、
２３はバイアス発生回路８からの直流バイアスを、コン
デンサ２２を通過したデータ成分に付加するバイアス抵
抗、２４は２分岐回路１４の他方の出力からのデータ信
号を、コンデンサ２２を通過したデータ成分と位相が合
うように遅延させる遅延回路である。

【００７５】また、図９において、２５は遅延回路２４
からのデータ信号とコンデンサ２２を通過したデータ成
分の排他的論理和をとり、遅延回路２４からのデータ信
号とコンデンサ２２を通過したデータ成分との差分を検
出して、データ信号のクロス点がデータ信号の中央のレ
ベルより下にずれていることを示す第１のパルス信号、
又はデータ信号のクロス点がデータ信号の中央のレベル
より上にずれていることを示す第２のパルス信号を出力
する差分検出回路である。

【００７６】さらに、図９において、２６は差分検出回
路２３が出力する第１のパルス信号を平滑する平滑化回
路（第１の平滑化回路）、２７は差分検出回路２３が出
力する第２のパルス信号を平滑する平滑化回路（第２の
平滑化回路）、１６ｃは平滑化回路２６からの平滑出力
又は平滑化回路２７からの平滑出力により直流電圧を発
生し直流バイアスとして出力する可変バイアス発生回路
である。その他の構成は、従来の図１５に示す構成と同
様であり、同一符号を付してその説明を省略する。この
実施の形態５でも、プリアンプ（増幅回路）５からのデ
ータ信号の電圧振幅が十分大きな場合には、ポストアン
プ６はなくても良い。

【００７７】図１０は差分検出回路２５の構成を示すブ
ロック図である。図１０において、５１は図９に示すコ
ンデンサ２２からのデータ成分を入力し一方の出力と他
方の出力に分岐する２分岐回路、５２は図９に示す遅延
回路２４からのデータ信号を入力し一方の出力と他方の
出力に分岐する２分岐回路、５３は２分岐回路５１から
の他方の出力と２分岐回路５２からの一方の出力との排
他的論理和をとり、コンデンサ２２からのデータ成分と
遅延回路２４からのデータ信号との差分を出力する排他
的論理和回路である。

【００７８】また、図１０において、５４は排他的論理
和回路５３からの差分を入力し一方の差分と他方の差分
に分岐する２分岐回路、５５は２分岐回路５１からの一
方のデータ信号と２分岐回路５４からの一方の差分との
論理積をとり、データ信号のクロス点が下にずれている
ことを示す第１のパルス信号を出力する論理積回路、５
６は２分岐回路５２からの他方のデータ信号と２分岐回
路５４からの他方の差分との論理積をとり、データ信号
のクロス点が上にずれていることを示す第２のパルス信
号を出力する論理積回路である。

【００７９】次に動作について説明する。図１１はデー
タ信号の立ち上がりと立下りのクロス点が上にずれた場
合の各部の波形を示す図である。また、図１２は図１１
と同様にクロス点が上にずれた場合の各部の波形を示す
図であるが、論理演算の様子を明確にするために、デー
タ信号及びデータ成分を１つのパルス信号で表示した図
である。図９において、２分岐回路１４からの一方のデ
ータ信号はＣＤＲ１１に入力されてクロック成分とデー
タ成分が再生される。２分岐回路２１はＣＤＲ１１で再
生されたデータ成分を分岐し、一方のデータ成分をデー
タ出力端子１３に出力し、他方のデータ成分をコンデン
サ２２に出力する。

【００８０】コンデンサ２２は２分岐回路２１からの他
方のデータ成分の直流成分を遮断してデータ成分の交流
成分を通過させる。コンデンサ２２からのデータ成分の
交流成分は、バイアス抵抗２３によりバイアス発生回路
８からの直流バイアスが付加されて、図１１（ｂ）、図
１２（ｂ）に示すように差分検出回路２５に入力され
る。

【００８１】また、２分岐回路１４で分岐された他方の
データ信号は遅延回路２４に入力され、遅延回路２４
は、コンデンサ２２からのデータ成分と位相が合うよう
に、２分岐回路１４からの他方のデータ信号の遅延量を
調整する。遅延量が調整されたデータ信号は、バイアス
抵抗１０により可変バイアス発生回路１６ｃからの直流
バイアスが付加されており、図１１（ａ）、図１２
（ａ）に示すように差分検出回路２５に入力される。

【００８２】ここで、図１２（ａ）に示す遅延回路２４
からのデータ信号と図１２（ｂ）に示すコンデンサ２２
からのデータ成分を比較すると、コンデンサ２２からの
データ成分のパルス幅は遅延回路２４からのデータ信号
のパルス幅より短くなっている。これは、ＣＤＲ１１に
内蔵されているＰＬＬ回路が、入力されるデータストリ
ームの平均周波数を検出し、出力するデータの平均周波
数の変動が少なくなるように制御動作を行うことで、コ
ンデンサ２２からのデータ成分のクロス点のずれが、Ｃ
ＤＲ１１によりある程度抑圧されているためである。

【００８３】図１０において、２分岐回路５１はコンデ
ンサ２２からのデータ成分を入力し、一方のデータ成分
を論理積回路５５に出力し、他方のデータ成分を排他的
論理和回路５３に出力する。また、２分岐回路５２は遅
延回路２４からのデータ信号を入力し、一方のデータ信
号を排他的論理和回路５３に出力し、他方のデータ信号
を論理積回路５６に出力する。排他的論理和回路５３
は、バイアス発生回路８からの直流バイアスを闘値電圧
として、２分岐回路５１からの他方のデータ成分と２分
岐回路５２からの一方のデータ信号との排他的論理和を
とり、図１１（ｃ）、図１２（ｃ）に示すように、遅延
回路２４からのデータ信号とコンデンサ２２からのデー
タ成分との差分を出力する。

【００８４】２分岐回路５４は排他的論理和回路５３か
らの差分を入力し、一方の差分を論理積回路５５に出力
し、他方の差分を論理積回路５６に出力する。論理積回
路５５は２分岐回路５１からの一方のデータ成分と２分
岐回路５４からの一方の差分との論理積をとると、図１
１（ｄ）、図１２（ｄ）に示すように論理積は０とな
り、データ信号のクロス点が下にずれていることを示す
第１のパルス信号は出力されない。これは、図１２
（ｃ）の差分のパルス信号の出力期間における図１２
（ｂ）のデータ成分のバイアス発生回路８からの直流バ
イアスより高いレベルが存在しないからである。

【００８５】また、論理積回路５６は２分岐回路５２か
らの他方のデータ信号と２分岐回路５４からの他方の差
分との論理積をとり、図１１（ｅ）、図１２（ｅ）に示
すように、データ信号のクロス点が上にずれていること
を示す第２のパルス信号を出力する。これは、図１２
（ｃ）の差分のパルス信号の出力期間における図１２
（ａ）のデータ信号の可変バイアス発生回路１６ｃから
の直流バイアスより高いレベルが存在するからである。

【００８６】図１１（ｅ）、図１２（ｅ）に示すよう
な、データ信号のクロス点が上にずれていることを示す
第２のパルス信号の幅は、２分岐回路２１からのデータ
成分のクロス点のずれが、ＣＤＲ１１により抑圧されず
に残っている量を示している。

【００８７】図１３はデータ信号の立ち上がりと立下り
のクロス点が下にずれた場合の各部の波形を示す図であ
る。また、図１４は図１３と同様にクロス点が下にずれ
た場合の各部の波形を示す図であるが、論理演算の様子
を明確にするために、データ信号及びデータ成分を１つ
のパルス信号で表示した図である。クロス点が上にずれ
た場合と同様に、コンデンサ２２からのデータ成分の交
流成分は、バイアス抵抗２３によりバイアス発生回路８
からの直流バイアスが付加されて、図１３（ｂ）、図１
４（ｂ）に示すように差分検出回路２５に入力される。

【００８８】また、遅延回路２４により遅延量が調整さ
れたデータ信号は、バイアス抵抗１０により可変バイア
ス発生回路１６ｃからの直流バイアスが付加されてお
り、図１３（ａ）、図１４（ａ）に示すように差分検出
回路２５に入力される。ここで、図１４（ａ）に示す遅
延回路２４からのデータ信号と図１４（ｂ）に示すコン
デンサ２２からのデータ成分を比較すると、コンデンサ
２２からのデータ成分のパルス幅は遅延回路２４からの
データ信号のパルス幅より長くなっている。これは、コ
ンデンサ２２からのデータ成分のクロス点のずれが、Ｃ
ＤＲ１１によりある程度抑圧されているからである。

【００８９】図１０において、２分岐回路５１はコンデ
ンサ２２からのデータ成分を入力し、一方のデータ成分
を論理積回路５５に出力し、他方のデータ成分を排他的
論理和回路５３に出力する。また、２分岐回路５２は遅
延回路２４からのデータ信号を入力し一方のデータ信号
を排他的論理和回路５３に出力し、他方のデータ信号を
論理積回路５６に出力する。排他的論理和回路５３は、
バイアス発生回路８からの直流バイアスを闘値電圧とし
て、２分岐回路５１からの他方のデータ成分と２分岐回
路５２からの一方のデータ信号との排他的論理和をと
り、図１３（ｃ）、図１４（ｃ）に示すように、遅延回
路２４からのデータ信号とコンデンサ２２からのデータ
成分との差分を出力する。

【００９０】２分岐回路５４は排他的論理和回路５３か
らの差分を入力し、一方の差分を論理積回路５５に出力
し、他方の差分を論理積回路５６に出力する。論理積回
路５５は２分岐回路５１からの一方のデータ成分と２分
岐回路５４からの一方の差分との論理積をとり、図１３
（ｄ）、図１４（ｄ）に示すように、データ信号のクロ
ス点が下にずれていることを示す第１のパルス信号を出
力する。これは、図１４（ｃ）の差分のパルス信号の出
力期間における図１４（ｂ）のデータ成分のバイアス発
生回路８からの直流バイアスより高いレベルが存在する
からである。

【００９１】また、論理積回路５６は２分岐回路５２か
らの他方のデータ信号と２分岐回路５４からの他方の差
分との論理積をとると、図１３（ｅ）、図１４（ｅ）に
示すように論理積は０となり、データ信号のクロス点が
上にずれていることを示す第２のパルス信号は出力され
ない。これは、図１４（ｃ）の差分のパルス信号の出力
期間における図１４（ａ）のデータ信号の可変バイアス
発生回路８からの直流バイアスより高いレベルが存在し
ないからである。

【００９２】図１３（ｄ）、図１４（ｄ）に示すよう
な、データ信号のクロス点が下にずれていることを示す
第１のパルス信号の幅は、コンデンサ２２からのデータ
成分のクロス点のずれが、ＣＤＲ１１により抑圧されず
に残っている量を示している。

【００９３】図９において、平滑化回路２６は差分検出
回路２５が出力する第１のパルス信号を平滑してその電
圧を可変バイアス発生回路１６ｃに出力し、平滑化回路
２７は差分検出回路２５が出力する第２のパルス信号を
平滑してその電圧を可変バイアス発生回路１６ｃに出力
する。可変バイアス発生回路１６ｃは平滑化回路２６又
は平滑化回路２７からの出力電圧に応じて直流電圧を発
生し直流バイアスを出力する。

【００９４】上記のように、差分検出回路２５により、
ＣＤＲ１１に入力されるデータ信号とＣＤＲ１１から再
生されるデータ成分との差分を検出し、検出した差分に
対応して、可変バイアス発生回路１６ｃが直流電圧を出
力する一連の制御を繰り返すことにより、図１１
（ｅ）、図１２（ｅ）に示すような、データ信号のクロ
ス点が上にずれていることを示す第２のパルス信号の幅
や、図１３（ｄ）、図１４（ｄ）に示すような、データ
信号のクロス点が下にずれていることを示す第１のパル
ス信号の幅は狭くなり、最終的には第１及び第２のパル
ス信号は出力されなくなる。

【００９５】すなわち、可変バイアス発生回路１６ｃ
は、平滑化回路２６及び平滑化回路２７の出力電圧が０
の場合には、バイアス発生回路８が出力する直流電圧と
同じ直流電圧の直流バイアスを出力し、平滑化回路２６
から出力電圧がある場合には、その出力電圧に応じてバ
イアス発生回路８が出力する直流電圧より高い直流電圧
の直流バイアスを出力し、逆に平滑化回路２７から出力
電圧がある場合には、その出力電圧に応じてバイアス発
生回路８が出力する直流電圧より低い直流電圧の直流バ
イアスを出力するように、平滑化回路２６，２７の出力
がなくなる、すなわち、論理積回路５５，５６の両方に
パルス信号が出力されないようにフィードバック制御す
ることにより、データ信号の立ち上がりと立下りのクロ
ス点を闘値電圧に一致させる。

【００９６】以上のように、この実施の形態５によれ
ば、ＣＤＲ１１に入力されるデータ信号とＣＤＲ１１か
ら再生されるデータ成分との差分に対応して、可変バイ
アス発生回路１６ｃが出力する直流電圧を制御して常に
データ信号のクロス点を闘値電圧に一致させることによ
り、光信号の受光レベルが大きい場合にも、ＣＤＲ１１
により再生されるクロック成分及びデータ成分の周波数
変動が少なく、ジッタ特性を良好にすることができると
いう効果が得られる。

【００９７】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、光信
号の受光レベルが大きい場合にも、クロック／データ再
生回路により再生されるクロック成分及びデータ成分の
周波数変動が少なく、ジッタ特性を良好にすることがで
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による光受信装置の
構成を示すブロック図である。

【図２】 この発明の実施の形態１による光受信装置に
おけるピーク検出回路の構成を示す回路図である。

【図３】 この発明の実施の形態１による光受信装置に
おけるコンデンサを通過前のデータ信号のアイパターン
とコンデンサを通過後のデータ信号のアイパターンを示
す図である。

【図４】 この発明の実施の形態２による光受信装置の
構成を示すブロック図である。

【図５】 この発明の実施の形態２による光受信装置に
おける平均値検出回路の構成を示す回路図である。

【図６】 この発明の実施の形態２による光受信装置に
おける平均値検出回路に入力されるデータ信号のアイパ
ターンと平均値検出回路が検出した平均値を示す図であ
る。

【図７】 この発明の実施の形態３による光受信装置の
構成を示すブロック図である。

【図８】 この発明の実施の形態４による光受信装置の
構成を示すブロック図である。

【図９】 この発明の実施の形態５による光受信装置の
構成を示すブロック図である。

【図１０】 この発明の実施の形態５による光受信装置
における差分検出回路の構成を示すブロック図である。

【図１１】 この発明の実施の形態５による光受信装置
におけるデータ信号の立ち上がりと立下りのクロス点が
上に移動した場合の各部の波形を示す図である。

【図１２】 この発明の実施の形態５による光受信装置
におけるデータ信号の立ち上がりと立下りのクロス点が
上に移動した場合の各部の波形を示す図である。

【図１３】 この発明の実施の形態５による光受信装置
におけるデータ信号の立ち上がりと立下りのクロス点が
下に移動した場合の各部の波形を示す図である。

【図１４】 この発明の実施の形態５による光受信装置
におけるデータ信号の立ち上がりと立下りのクロス点が
下に移動した場合の各部の波形を示す図である。

【図１５】 従来の光受信装置の構成を示すブロック図
である。

【図１６】 従来の光受信装置におけるプリアンプの構
成を示す回路図である。

【図１７】 従来の光受信装置におけるＣＤＲの正相側
に入力されるデータ信号のアイパターンとＣＤＲから再
生されるクロック成分を示す図である。

【符号の説明】

１ 光ファイバ、２ フォトディテクタ、３ モニタ抵
抗、４ 電源、５ プリアンプ、６，６ａ ポストアン
プ、７，７ａ コンデンサ、８ バイアス発生回路、
９，９ａ バイアス抵抗、１０ バイアス抵抗、１１
ＣＤＲ、１２ クロック出力端子、１３ データ出力端
子、１４ ２分岐回路、１５ ピーク検出回路、１６，
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ 可変バイアス発生回路、１７
２分岐回路、１８ 平均値検出回路、１９ レベルモ
ニタ回路、２０ 可変減衰器、２１２分岐回路、２２
コンデンサ、２３ バイアス抵抗、２４ 遅延回路、２
５差分検出回路、２６，２７ 平滑化回路、３１ ダイ
オード、３２ コンデンサ、３３ 抵抗、４１，４２，
４３，４４ 抵抗、４５ コンデンサ、４６ 抵抗、４
７ コンデンサ、４８ 抵抗、４９ 増幅回路、５１，
５２ ２分岐回路、５３ 排他的論理和回路、５４ ２
分岐回路、５５，５６ 論理積回路。

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力された光信号をデータ信号の光電電
   流に変換する光／電気変換回路と、 上記データ信号の光電電流の電流振幅を電圧振幅に変換
   する前置増幅回路と、 この前置増幅回路からのデータ信号の電圧振幅を出力振
   幅が一定となるように増幅する後置増幅回路と、 第１の直流バイアスを発生するバイアス発生回路と、 上記後置増幅回路からのデータ信号の交流成分のピーク
   値を検出するピーク検出回路と、 検出された上記ピーク値に応じて第２の直流バイアスを
   発生する可変バイアス発生回路と、 上記第２の直流バイアスが付加された上記後置増幅回路
   からのデータ信号の交流成分を入力し、上記第１の直流
   バイアスを闘値電圧として上記データ信号の０レベルと
   １レベルを判別し、クロック成分とデータ成分を再生す
   るクロック／データ再生回路とを備えたことを特徴とす
   る光受信装置。
2. 【請求項２】 可変バイアス発生回路は、 クロック／データ再生回路に入力されるデータ信号の立
   ち上がりと立下りのクロス点が上記データ信号の０レベ
   ルと１レベルの中央のレベルにある場合に、ピーク検出
   回路が検出したピーク値を記憶すると共に、第１の直流
   バイアスと同じ直流電圧の第２の直流バイアスを発生
   し、 上記クロス点が上記中央のレベルより上にずれて、上記
   ピーク検出回路が検出したピーク値が、上記可変バイア
   ス発生回路が記憶しているピーク値より減少した場合
   に、上記可変バイアス発生回路は減少したピーク値に対
   応して上記第１の直流バイアスより減少させた第２の直
   流バイアスを発生し、 上記クロス点が上記中央のレベルより下にずれて、上記
   ピーク検出回路が検出したピーク値が、上記可変バイア
   ス発生回路が記憶しているピーク値より増加した場合
   に、上記可変バイアス発生回路は増加したピーク値に対
   応して上記第１の直流バイアスより増加させた第２の直
   流バイアスを発生することを特徴とする請求項１記載の
   光受信装置。
3. 【請求項３】 入力された光信号をデータ信号の光電電
   流に変換する光／電気変換回路と、 上記データ信号の光電電流の電流振幅を電圧振幅に変換
   する前置増幅回路と、 この前置増幅回路からのデータ信号の電圧振幅を出力振
   幅が一定となるように増幅する後置増幅回路と、 第１の直流バイアスを発生するバイアス発生回路と、 上記後置増幅回路からのデータ信号の平均値を検出する
   平均値検出回路と、 検出された上記平均値に応じて第２の直流バイアスを発
   生する可変バイアス発生回路と、 上記第２の直流バイアスが付加された上記後置増幅回路
   からのデータ信号の交流成分を入力し、上記第１の直流
   バイアスを闘値電圧として上記データ信号の０レベルと
   １レベルを判別し、クロック成分とデータ成分を再生す
   るクロック／データ再生回路とを備えたことを特徴とす
   る光受信装置。
4. 【請求項４】 可変バイアス発生回路は、 クロック／データ再生回路に入力されるデータ信号の立
   ち上がりと立下りのクロス点が上記データ信号の０レベ
   ルと１レベルの中央のレベルにある場合に、平均値検出
   回路が検出した平均値を記憶すると共に、第１の直流バ
   イアスと同じ直流電圧の第２の直流バイアスを発生し、 上記クロス点が上記中央のレベルより上にずれて、上記
   平均値検出回路が検出した平均値が、上記可変バイアス
   発生回路が記憶している平均値より増加した場合に、上
   記可変バイアス発生回路は増加した平均値に対応して上
   記第１の直流バイアスより減少させた第２の直流バイア
   スを発生し、 上記クロス点が上記中央のレベルより下にずれて、上記
   平均値検出回路が検出した平均値が、上記可変バイアス
   発生回路が記憶している平均値より減少した場合に、上
   記可変バイアス発生回路は減少した平均値に対応して上
   記第１の直流バイアスより増加させた第２の直流バイア
   スを発生することを特徴とする請求項３記載の光受信装
   置。
5. 【請求項５】 入力された光信号をデータ信号の光電電
   流に変換する光／電気変換回路と、 上記データ信号の光電電流の電流振幅を電圧振幅に変換
   する増幅回路と、 第１の直流バイアスを発生するバイアス発生回路と、 上記データ信号の光電電流を監視して上記光信号の光強
   度を検出する光強度検出回路と、 検出された上記光信号の光強度に応じて第２の直流バイ
   アスを発生する可変バイアス発生回路と、 上記第２の直流バイアスが付加された上記増幅回路から
   のデータ信号の交流成分を入力し、上記第１の直流バイ
   アスを闘値電圧として上記データ信号の０レベルと１レ
   ベルを判別し、クロック成分とデータ成分を再生するク
   ロック／データ再生回路とを備えたことを特徴とする光
   受信装置。
6. 【請求項６】 可変バイアス発生回路は、 光強度検出回路が検出した光強度が所定レベル以下の場
   合に、第１の直流バイアスと同じ直流電圧の第２の直流
   バイアスを発生し、 上記光強度検出回路が検出した光強度が所定レベルを超
   えた場合に、上記第１の直流バイアスより減少又は増加
   させた第２の直流バイアスを発生することを特徴とする
   請求項５記載の光受信装置。
7. 【請求項７】 入力された光信号をデータ信号の光電電
   流に変換する光／電気変換回路と、 上記データ信号の光電電流を監視して上記光信号の光強
   度を検出する光強度検出回路と、 上記光信号の光強度に応じて上記データ信号の光電電流
   の電流振幅を制限する減衰器と、 上記光信号の光強度に応じて上記データ信号の電流振幅
   が制限された光電電流を電圧振幅に変換する増幅回路
   と、 直流バイアスを発生するバイアス発生回路と、 上記直流バイアスが付加された上記増幅回路からのデー
   タ信号の交流成分を入力し、上記直流バイアスを闘値電
   圧として上記データ信号の０レベルと１レベルを判別
   し、クロック成分とデータ成分を再生するクロック／デ
   ータ再生回路とを備えたことを特徴とする光受信装置。
8. 【請求項８】 光強度検出回路が検出した光強度が所定
   レベルを超えた場合に、減衰器はデータ信号の光電電流
   の電流振幅を制限することを特徴とする請求項７記載の
   光受信装置。
9. 【請求項９】 入力された光信号をデータ信号の光電電
   流に変換する光／電気変換回路と、 上記データ信号の光電電流の電流振幅を電圧振幅に変換
   する増幅回路と、 第１の直流バイアスを発生するバイアス発生回路と、 第２の直流バイアスを発生する可変バイアス発生回路
   と、 上記第２の直流バイアスが付加された上記増幅回路から
   のデータ信号の交流成分を入力し、上記第１の直流バイ
   アスを闘値電圧として上記データ信号の０レベルと１レ
   ベルを判別し、クロック成分とデータ成分を再生するク
   ロック／データ再生回路と、 このクロック／データ再生回路からのデータ成分と位相
   が合うように、上記第２の直流バイアスが付加された上
   記増幅回路からのデータ信号の交流成分を遅延させる遅
   延回路と、 この遅延回路からのデータ信号と、上記第１の直流バイ
   アスが付加された上記クロック／データ再生回路からの
   データ成分の交流成分との差分を検出し、上記データ信
   号の立ち上がりと立下りのクロス点が、上記データ信号
   の０レベルと１レベルの中央のレベルから下にずれてい
   ることを示す第１のパルス信号又は上にずれていること
   を示す第２のパルス信号を出力する差分検出回路と、 上記第１のパルス信号を平滑する第１の平滑化回路と、 上記第２のパルス信号を平滑する第２の平滑化回路とを
   備え、 上記可変バイアス発生回路が、上記第１の平滑化回路か
   らの出力電圧又は上記第２の平滑化回路からの出力電圧
   に応じて上記第２の直流バイアスを発生することを特徴
   とする光受信装置。
10. 【請求項１０】 可変バイアス発生回路は、 第１の平滑化回路からの出力電圧及び第２の平滑化回路
    からの出力電圧が０の場合に、第１の直流バイアスと同
    じ直流電圧の第２の直流バイアスを発生し、 上記第１の平滑化回路からの出力電圧がある場合には、
    その出力電圧に応じて上記第１の直流バイアスより増加
    させた第２の直流バイアスを発生し、 上記第２の平滑化回路からの出力電圧がある場合には、
    その出力電圧に応じて上記第１の直流バイアスより減少
    させた第２の直流バイアスを発生することを特徴とする
    請求項９記載の光受信装置。
11. 【請求項１１】 入力された光信号をデータ信号の光電
    電流に変換し、 上記データ信号の光電電流の電流振幅を電圧振幅に変換
    し、 上記データ信号の電圧振幅を出力振幅が一定となるよう
    に増幅し、 第１の直流バイアスを発生し、 出力振幅が一定の上記データ信号の交流成分のピーク値
    を検出し、 検出された上記ピーク値に応じて第２の直流バイアスを
    発生し、 上記第２の直流バイアスが付加された出力振幅が一定の
    データ信号の交流成分を入力し、上記第１の直流バイア
    スを闘値電圧として上記データ信号の０レベルと１レベ
    ルを判別し、クロック成分とデータ成分を再生すること
    を特徴とする光受信方法。
12. 【請求項１２】 入力された光信号をデータ信号の光電
    電流に変換し、 上記データ信号の光電電流の電流振幅を電圧振幅に変換
    し、 上記データ信号の電圧振幅を出力振幅が一定となるよう
    に増幅し、 第１の直流バイアスを発生し、 出力振幅が一定の上記データ信号の平均値を検出し、 検出された上記平均値に応じて第２の直流バイアスを発
    生し、 上記第２の直流バイアスが付加された出力振幅が一定の
    上記データ信号の交流成分を入力し、上記第１の直流バ
    イアスを闘値電圧として上記データ信号の０レベルと１
    レベルを判別し、クロック成分とデータ成分を再生する
    ことを特徴とする光受信方法。
13. 【請求項１３】 入力された光信号をデータ信号の光電
    電流に変換し、 上記データ信号の光電電流の電流振幅を電圧振幅に変換
    し、 第１の直流バイアスを発生し、 上記データ信号の光電電流を監視して上記光信号の光強
    度を検出し、 検出された上記光信号の光強度に応じて第２の直流バイ
    アスを発生し、 上記第２の直流バイアスが付加された上記データ信号の
    電圧振幅の交流成分を入力し、上記第１の直流バイアス
    を闘値電圧として上記データ信号の０レベルと１レベル
    を判別し、クロック成分とデータ成分を再生することを
    特徴とする光受信方法。
14. 【請求項１４】 入力された光信号をデータ信号の光電
    電流に変換し、 上記データ信号の光電電流を監視して上記光信号の光強
    度を検出し、 上記光信号の光強度に応じて上記データ信号の光電電流
    の電流振幅を制限し、 上記光信号の光強度に応じて上記データ信号の電流振幅
    が制限された光電電流を電圧振幅に変換し、 直流バイアスを発生し、 上記直流バイアスが付加された上記データ信号の電圧振
    幅の交流成分を入力し、上記直流バイアスを闘値電圧と
    して上記データ信号の０レベルと１レベルを判別し、ク
    ロック成分とデータ成分を再生することを特徴とする光
    受信方法。
15. 【請求項１５】 入力された光信号をデータ信号の光電
    電流に変換し、 上記データ信号の光電電流の電流振幅を電圧振幅に変換
    し、 第１の直流バイアスを発生し、 第２の直流バイアスを発生し、 上記第２の直流バイアスが付加された上記データ信号の
    電圧振幅の交流成分を入力し、上記第１の直流バイアス
    を闘値電圧として上記データ信号の０レベルと１レベル
    を判別し、クロック成分とデータ成分を再生する光受信
    方法であって、 上記データ成分と位相が合うように、上記第２の直流バ
    イアスが付加された上記データ信号の交流成分を遅延さ
    せ、 この遅延させたデータ信号と、上記第１の直流バイアス
    が付加された上記データ成分の交流成分との差分を検出
    し、上記データ信号の立ち上がりと立下りのクロス点
    が、上記データ信号の０レベルと１レベルの中央のレベ
    ルから下にずれていることを示す第１のパルス信号又は
    上にずれていることを示す第２のパルス信号を出力し、 上記第１のパルス信号又は上記第２のパルス信号を平滑
    し、 上記第１のパルス信号又は上記第２のパルス信号を平滑
    した電圧に応じて上記第２の直流バイアスを発生するこ
    とを特徴とする光受信方法。