JP2011091688A - トランスインピーダンスアンプ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】トランスインピーダンスアンプは、電流信号を入力とするトランスインピーダンスアンプコア回路1と、コア回路1と同じ構成で入力がオープン状態のトランスインピーダンスアンプコア回路2と、コア回路1,2の出力信号の平均値の電圧差を検出する平均値検出回路5と、コア回路1の出力信号を差動信号に変換する単相−差動変換回路3を有する。コア回路1,2は、平均値検出回路5の検出結果に応じて帰還抵抗Rfの値を変化させる利得制御回路9,11を備える。単相−差動変換回路3は、平均値検出回路5の検出結果に応じて差動信号のオフセットをキャンセルするオフセット制御回路を備える。
【選択図】 図1
Description
図11に示したTIAでは、トランスインピーダンスアンプコア回路101の出力振幅をモニタし、増幅器107の利得を所望の値に設定するための利得制御信号VGをトランスインピーダンスアンプコア回路101にフィードバックすることにより、TIAの利得を制御している。
さらに、AGC機能とAOC機能の両方を備えたTIAを有するOLTの光受信回路の構成は図13のようになる。
したがって、PONシステム用途の従来のTIAでは図13に示した構成を採用することはできず、AGCとAOCのどちらか一方のみの制御を行う構成となっていた。
また、本発明のトランスインピーダンスアンプの1構成例において、前記第1、第2のトランスインピーダンスアンプコア回路は、それぞれ信号入力端子に接続されたエミッタ接地回路と、このエミッタ接地回路から出力される電圧信号を電力増幅して信号出力端子に出力するエミッタフォロア回路と、一端が前記信号出力端子に接続され、他端が前記信号入力端子に接続された前記帰還抵抗と、前記利得制御回路とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明のトランスインピーダンスアンプの1構成例において、前記平均値検出回路は、検出結果を出力するオペアンプと、前記第1のトランスインピーダンスアンプコア回路の出力信号の平均電圧を前記オペアンプの非反転入力端子に与える第1の平均電圧検出手段と、前記第2のトランスインピーダンスアンプコア回路の出力信号の平均電圧を前記オペアンプの反転入力端子に与える第2の平均電圧検出手段とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明のトランスインピーダンスアンプの1構成例において、前記第1、第2のトランスインピーダンスアンプコア回路は、それぞれ第1、第2のトランスインピーダンスアンプコア回路の周波数帯域が前記入力電流信号の伝送速度に応じた帯域になるように第1、第2のトランスインピーダンスアンプコア回路の帰還抵抗の値を変化させる周波数帯域制御回路を備えることを特徴とするものである。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の第1の実施の形態に係るOLTの光受信回路の構成を示すブロック図である。
図1に示すように、OLTの光受信回路は、従来と同様に受光素子100と、TIAとを有する。TIAは、受光素子100から出力された電流信号INを帰還抵抗Rfの値に比例する利得によって増幅すると同時に電圧信号に変換するトランスインピーダンスアンプコア回路1と、トランスインピーダンスアンプコア回路1と同じ構成で入力がオープン状態のトランスインピーダンスアンプコア回路2と、トランスインピーダンスアンプコア回路1から出力された単相の出力信号を差動信号に変換する単相−差動変換回路3と、単相−差動変換回路3によって変換された信号を差動出力信号OUTP,OUTNとして外部に出力する出力バッファ4と、トランスインピーダンスアンプコア回路1の出力信号の平均値とトランスインピーダンスアンプコア回路2の出力信号の平均値との電圧差を検出信号VCとして出力する平均値検出回路5と、平均値検出回路5から出力された検出信号VCに所定の係数を乗算した電圧を利得制御信号VGとして出力するオペアンプ等の係数乗算器6と、検出信号VCに所定の係数を乗算した電圧をオフセット制御信号VOとして出力するオペアンプ等の係数乗算器7とから構成される。
同様に、トランスインピーダンスアンプコア回路2は、増幅器10と、増幅器10の信号出力端子と信号入力端子間を接続する帰還抵抗Rfの値を、利得制御信号VGに応じて変化させる利得制御回路11とから構成される。
トランジスタQ7,Q8と抵抗Rb1,Rb2と電流源I2とは、差動出力信号OUTP,OUTNのオフセットをキャンセルするオフセット制御回路を構成している。オフセット制御回路は、オフセット制御信号VOに応じて、抵抗Rl1,Rl2に流れる電流値のバランスを変えることで、差動出力信号OUTP,OUTNの直流オフセット電圧を調整する。
なお、図3、図4に示した構成では、いずれもバイポーラトランジスタを使用しているが、電界効果トランジスタを使用しても問題ない。
同様に、利得制御回路11は、利得制御信号VGに応じて、トランスインピーダンスアンプコア回路2の帰還抵抗Rfの抵抗値を連続的に変化させる役割を果たす。
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。図6は本発明の第2の実施の形態に係るOLTの光受信回路の構成を示すブロック図であり、図1と同一の構成には同一の符号を付してある。
本実施の形態のTIAは、トランスインピーダンスアンプコア回路1a,2aと、単相−差動変換回路3と、出力バッファ4と、平均値検出回路5と、係数乗算器6、7とから構成される。
同様に、トランスインピーダンスアンプコア回路2は、増幅器10と、利得制御回路11と、周波数帯域制御回路13とから構成される。
トランスインピーダンスアンプコア回路2aは、信号入力端子がオープンになっている点以外は、図7に示したトランスインピーダンスアンプコア回路1aと同じ構成を有している。
Claims (6)
- 入力電流信号を帰還抵抗の値に比例する利得によって増幅すると同時に電圧信号に変換する第1のトランスインピーダンスアンプコア回路と、
この第1のトランスインピーダンスアンプコア回路と同じ構成で入力がオープン状態の第2のトランスインピーダンスアンプコア回路と、
前記第1のトランスインピーダンスアンプコア回路の出力信号の平均値と前記第2のトランスインピーダンスアンプコア回路の出力信号の平均値との電圧差を検出する平均値検出回路と、
前記第1のトランスインピーダンスアンプコア回路の出力信号と前記第2のトランスインピーダンスアンプコア回路の出力信号とを入力とし、前記第1のトランスインピーダンスアンプコア回路の出力信号を差動信号に変換する単相−差動変換回路とを有し、
前記第1、第2のトランスインピーダンスアンプコア回路は、それぞれ前記平均値検出回路の検出結果に応じて、前記第1、第2のトランスインピーダンスアンプコア回路の帰還抵抗の値を変化させる利得制御回路を備え、
前記単相−差動変換回路は、前記平均値検出回路の検出結果に応じて、前記差動信号のオフセットがゼロになるように前記差動信号の直流電圧を制御するオフセット制御回路を備え、
前記利得の制御方式としてフィードバック制御を用い、前記オフセットの制御方式としてフィードフォワード制御を用いることを特徴とするトランスインピーダンスアンプ。 - 請求項1記載のトランスインピーダンスアンプにおいて、
さらに、前記平均値検出回路と前記利得制御回路との間に設けられ、前記平均値検出回路から出力された電圧に第1の係数を乗算した電圧を利得制御信号として前記利得制御回路に出力する第1の係数乗算器と、
前記平均値検出回路と前記オフセット制御回路との間に設けられ、前記平均値検出回路から出力された電圧に第2の係数を乗算した電圧をオフセット制御信号として前記オフセット制御回路に出力する第2の係数乗算器とを備えることを特徴とするトランスインピーダンスアンプ。 - 請求項1または2記載のトランスインピーダンスアンプにおいて、
前記第1、第2のトランスインピーダンスアンプコア回路は、
それぞれ信号入力端子に接続されたエミッタ接地回路と、
このエミッタ接地回路から出力される電圧信号を電力増幅して信号出力端子に出力するエミッタフォロア回路と、
一端が前記信号出力端子に接続され、他端が前記信号入力端子に接続された前記帰還抵抗と、
前記利得制御回路とを備えることを特徴とするトランスインピーダンスアンプ。 - 請求項1または2記載のトランスインピーダンスアンプにおいて、
前記平均値検出回路は、
検出結果を出力するオペアンプと、
前記第1のトランスインピーダンスアンプコア回路の出力信号の平均電圧を前記オペアンプの非反転入力端子に与える第1の平均電圧検出手段と、
前記第2のトランスインピーダンスアンプコア回路の出力信号の平均電圧を前記オペアンプの反転入力端子に与える第2の平均電圧検出手段とを備えることを特徴とするトランスインピーダンスアンプ。 - 請求項1または2記載のトランスインピーダンスアンプにおいて、
前記単相−差動変換回路は、
前記第1のトランスインピーダンスアンプコア回路の出力信号と前記第2のトランスインピーダンスアンプコア回路の出力信号とを入力とする第1のトランジスタ対と、
一端に電源電圧が供給され、他端が前記第1のトランジスタ対の出力端子に接続された1対の負荷抵抗と、
前記第1のトランジスタ対の出力を入力とし、前記差動信号を出力する1対のエミッタフォロア回路と、
前記第1のトランジスタ対に一定の電流を供給する第1の電流源と、
前記オフセット制御回路とを備え、
前記オフセット制御回路は、
前記平均値検出回路の検出結果に応じて、前記負荷抵抗に流れる電流量を制御する第2のトランジスタ対と、
この第2のトランジスタ対に一定の電流を供給する第2の電流源とから構成されることを特徴とするトランスインピーダンスアンプ。 - 請求項1乃至5のいずれか1項に記載のトランスインピーダンスアンプにおいて、
前記第1、第2のトランスインピーダンスアンプコア回路は、それぞれ第1、第2のトランスインピーダンスアンプコア回路の周波数帯域が前記入力電流信号の伝送速度に応じた帯域になるように第1、第2のトランスインピーダンスアンプコア回路の帰還抵抗の値を変化させる周波数帯域制御回路を備えることを特徴とするトランスインピーダンスアンプ。
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