JP2018056731A - Optical receiver, level detection circuit and receiver - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光通信に用いられる光受信装置に関するものである。 The present invention relates to an optical receiver used for optical communication.
光信号を送受信する通信システムとしてPON(Passive Optical Network)システムがある。PONシステムは、複数の加入者宅の端末(ONU:Optical Network Unit)と、局(OLT:Optical Line Terminal)とを光ファイバで接続して通信するシステムである。PONシステムの性質上、OLTと各々のONUとの距離が大きく異なるため、OLTの光受信装置が各々のONUから受信する光信号の振幅(以後、受光レベルと表記する)は大きく異なる。また、ONUから送信される信号はバースト信号であるため、OLTが各々のONUから受信する光信号には光信号と光信号の間に光信号が存在しない間隔が生じることになる。このようなことから、受信する光信号の受光レベルやタイミングが異なる場合でも、一定の水準で受信できるようにするための処理が光受信装置には必要となる。更には、PONシステムのような通信システムには伝送速度の高速化が要求されており、この要求が将来も継続して求められていくことが予想される。このような観点から、前記したような光受信装置が一定の水準で光信号を受信できるようにするための処理には、通信システムに適用される伝送速度に因らずに適用できることも必要となる。 There is a PON (Passive Optical Network) system as a communication system for transmitting and receiving optical signals. The PON system is a system in which a plurality of subscriber home terminals (ONU: Optical Network Unit) and a station (OLT: Optical Line Terminal) are connected via an optical fiber for communication. Due to the nature of the PON system, the distance between the OLT and each ONU is greatly different, and therefore the amplitude of the optical signal received by each optical unit of the OLT (hereinafter referred to as the light reception level) is greatly different. In addition, since a signal transmitted from the ONU is a burst signal, an optical signal received by the OLT from each ONU has an interval in which no optical signal exists between the optical signals. For this reason, even if the light reception level and timing of the received optical signal are different, the optical receiving apparatus needs to be processed so that it can be received at a constant level. Furthermore, the communication system such as the PON system is required to increase the transmission speed, and it is expected that this request will be continuously demanded in the future. From such a point of view, the processing for enabling the optical receiver as described above to receive an optical signal at a certain level needs to be applicable regardless of the transmission rate applied to the communication system. Become.
図10は、一般的な光受信装置の構成概略図である。光受信装置は、フォトダイオードであるPD(Photo Diode)10、トランスインピーダンスアンプであるTIA(Trans Impedance Amplifier)20、リミッティングアンプであるLA(Limiting Amplifier)40、及び信号処理部50を備える。PD10は、図示しない光送信装置から送出された光信号を検出して電流信号11をTIA20に出力する。TIA20は電流信号11を電圧信号に変換し、電圧信号(最終出力22)をLA40に出力する。LA40は電圧信号(最終出力22)を所定の電圧振幅に増幅して信号処理部50に出力する。信号処理部50は増幅された電圧信号(最終出力22)に受信処理を実行して受信データを取得する。信号処理部50における受信処理の例としては、図示したクロック・データ・リカバリであるCDR(Clock and Data Recovery)51において受信した光信号からクロック信号の生成やデータの抽出を行い、付加的情報からデータ本体の判別や論理演算する処理などを含む。
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a general optical receiver. The optical receiver includes a PD (Photo Diode) 10 that is a photodiode, a TIA (Trans Impedance Amplifier) 20 that is a transimpedance amplifier, an LA (Limiting Amplifier) 40 that is a limiting amplifier, and a
一般的に光受信装置が受信した信号レベルを一定の水準に揃える処理としては、TIAやLAに利得の自動調整(AGC:Auto Gain Control)機能が実装される、又はその回路を実装することで実現される。AGCの一例としては、TIAの出力と入力の間に帰還抵抗部を設け、TIAの出力レベルに基づいて帰還抵抗値を可変させ、TIAの出力が一定レベルとなるようにTIAの利得を自動で制御する構成がある(例えば、特許文献1〜特許文献5参照)。これらの構成では、TIAの出力レベルの検出結果を利得制御電圧として帰還抵抗部に入力し、帰還抵抗値を可変することでAGCを実現するが、TIAの出力レベルを検出するレベル検出部のコンデンサと抵抗に起因した時定数によって、利得制御電圧の決定速度と保持時間(以後、双方を合わせて応答性能とする)が決まる。利得制御電圧の応答性能は、AGC機能の応答性能と等価である。一般的に、時定数が大きければ決定速度は遅く、保持時間は長い。逆に時定数が小さければ決定速度は速く、保持時間は短い。即ち、同一データ内のレベル変化に追随できるように決定速度を速くすると、極性が同じデータ(特に、ゼロないし“Low”)が連続するような場合であっても利得制御電圧が変わってしまい、逆に極性が同じデータが連続してしまう信号パターン列にも適合するように保持時間を長くすると、急激なレベル変化に追随できずにAGC機能が適切に動作しなくなってしまう。更には、コンデンサ容量や抵抗値は固定パラメータであるため、伝送速度が異なるシステム間で構成部品を共有することは困難である。 In general, as a process for aligning the signal level received by the optical receiver to a certain level, an automatic gain control (AGC) function or a circuit thereof is implemented in TIA or LA. Realized. As an example of AGC, a feedback resistance unit is provided between the output and input of the TIA, the feedback resistance value is varied based on the output level of the TIA, and the gain of the TIA is automatically adjusted so that the output of the TIA becomes a constant level. There exists a structure to control (for example, refer patent documents 1-patent documents 5). In these configurations, the AGC is realized by inputting the detection result of the output level of the TIA to the feedback resistor unit as the gain control voltage and changing the feedback resistor value. However, the capacitor of the level detecting unit that detects the output level of the TIA The speed of determining the gain control voltage and the holding time (hereinafter referred to as response performance together) are determined by the time constant caused by the resistance. The response performance of the gain control voltage is equivalent to the response performance of the AGC function. In general, if the time constant is large, the determination speed is slow and the holding time is long. Conversely, if the time constant is small, the determination speed is fast and the holding time is short. That is, if the decision speed is increased so that the level change in the same data can be followed, the gain control voltage changes even when data having the same polarity (especially zero or “Low”) continues. On the other hand, if the holding time is extended so as to be adapted to a signal pattern sequence in which data having the same polarity continues, the AGC function cannot be properly operated without following a rapid level change. Furthermore, since the capacitor capacity and resistance value are fixed parameters, it is difficult to share components between systems having different transmission speeds.
理想的には、AGC機能の応答性能が、利得制御電圧が即座に決定され、極性が同じデータが連続する信号パターン列でも電圧が変動しない程度に保持時間が長く、かつ急激なレベル変動にも追随できるような、応答性能であることが望ましい。更には、伝送速度が異なる通信システムに適用した場合にも、伝送速度の違いに影響されない一様な応答性能であることが望ましい。 Ideally, the response performance of the AGC function is such that the gain control voltage is determined immediately, the holding time is long enough that the voltage does not fluctuate even in a signal pattern sequence in which data of the same polarity continues, and the level fluctuation is abrupt. It is desirable that the response performance can be followed. Furthermore, even when applied to communication systems with different transmission rates, it is desirable that the response performance be uniform without being affected by the difference in transmission rates.
特許文献1及び特許文献2では、AGC機能の応答速度最適化については述べられてない。特許文献3〜特許文献5において、AGC機能の応答速度を最適化する試みはなされているものの、特許文献3におけるにおけるAGC機能の応答速度最適化の試みは、時定数が異なるレベル抽出部を2つ用意し、時定数切替信号に基づいてレベル抽出部を切替えてレベルを抽出し、その出力をAGC機能の利得制御電圧として帰還抵抗部にフィードバックするものである。しかしながら、特許文献3によるAGC機能の応答速度最適化では、適用する通信システムの伝送速度や信号パターン列などから想定される時定数に合わせてレベル抽出部を予め用意するので、汎用性の観点から望ましくない。また、汎用性を高めるためにはレベル抽出部を複数用意する必要があるが、この場合回路規模が大きくなるため、省電力化や低コスト化の観点から望ましくない。
In
特許文献4におけるAGC機能の応答速度最適化の試みは、増幅器出力を差動信号に変換して平均値検出回路に入力し、ローパスフィルタを適用した正相信号と、ハイパスフィルタを適用した逆相信号を重畳し、その出力を利得制御電圧として帰還抵抗部にフィードバックするものである。しかしながら、特許文献4によるAGC機能の応答速度最適化では、同一通信システムにおける隣接するパケットデータ間の強度差に対する応答速度とデータ内の同符号連続区間に対する応答速度とのトレードオフを緩和することのみを目的としている。このため、伝送速度が異なる通信システムに適用しようとする場合にはその通信システムに適合するような平均値検出回路を用意する必要があり、特許文献1の場合と同様に、汎用性を高めるためには平均値検出回路を複数用意する必要があり、省電力化や低コスト化の観点から望ましくない。
In the attempt to optimize the response speed of the AGC function in
特許文献5におけるAGC機能の応答速度最適化の試みは、適用する通信システムの伝送速度に基づいたレート切替信号を帰還抵抗部に入力し、帰還抵抗部の構成要素であるトランジスタがレート切替信号に基づいてON/OFF制御されることでTIAの利得が制御されるものである。しかしながら、特許文献5によるAGC機能の応答速度最適化では、伝送速度が異なるシステムの信号を受信する場合の利得制御には適応できるものの、伝送速度が等しい同一通信システムにおけるデータの強度差に対しての利得制御には適応できない。
In the attempt to optimize the response speed of the AGC function in
本発明の目的は、AGC機能を実現するための回路規模を大きくすることなくこれらの課題を解決することにあり、より具体的には、受信信号の強度変化に追随する即応性、極性が同じデータが連続する信号パターン列に対する保持性、及び伝送速度が異なる通信システムへの適応性、これら3つの特性を満足するAGC機能の応答速度最適化を実現することにある。 An object of the present invention is to solve these problems without increasing the circuit scale for realizing the AGC function. More specifically, the present invention has the same responsiveness and polarity following the intensity change of the received signal. The object is to realize the holdability for a signal pattern sequence in which data is continuous, adaptability to a communication system having different transmission speeds, and optimize the response speed of the AGC function satisfying these three characteristics.
上述の目的を達成するため、本発明による光受信装置は、以下の特徴的な構成を備えている。 In order to achieve the above object, an optical receiver according to the present invention has the following characteristic configuration.
本発明の一の光受信装置は、受信した光信号の受光レベルに応じた電流信号を出力する受光素子、受光素子から出力される電流信号を電圧信号に変換して出力するTIA、TIAの出力電圧レベルを検出して出力するレベル検出部、TIAの出力電圧信号が所定の電圧振幅となるように増幅するLA、及びLAで増幅された電圧信号を受信処理して受信データを得る信号処理部によって主に構成される。また、TIAは、出力電圧信号の利得を制御するため、出力端と入力端との間に挿入される帰還抵抗部を備え、帰還抵抗部には、レベル検出部の検出結果が利得制御電圧として入力される。これによりTIAは、帰還抵抗部の抵抗値が可変制御されて利得が制御される。 An optical receiver according to the present invention includes a light receiving element that outputs a current signal corresponding to a received light level of a received optical signal, and outputs TIA and TIA that convert a current signal output from the light receiving element into a voltage signal and output the voltage signal. A level detection unit that detects and outputs a voltage level, an LA that amplifies the TIA output voltage signal to have a predetermined voltage amplitude, and a signal processing unit that receives the voltage signal amplified by LA and obtains received data It is mainly composed of In addition, the TIA includes a feedback resistor section inserted between the output terminal and the input terminal in order to control the gain of the output voltage signal, and the detection result of the level detection section is used as a gain control voltage in the feedback resistor section. Entered. Thereby, the gain of the TIA is controlled by variably controlling the resistance value of the feedback resistor unit.
レベル検出部には、周波数成分を持つ正相及び逆相の電圧信号の入力端子を備え、この入力端子から入力された正相及び逆相の電圧信号の周波数に基づいて、レベル検出に適用する時定数が可変制御される。 The level detection unit includes input terminals for positive-phase and negative-phase voltage signals having frequency components, and is applied to level detection based on the frequencies of the positive-phase and negative-phase voltage signals input from this input terminal. The time constant is variably controlled.
周波数成分を持つ電圧信号として、伝送速度に基づいたクロック信号又は分周されたクロック信号を適用する。 As a voltage signal having a frequency component, a clock signal based on a transmission speed or a divided clock signal is applied.
TIAの出力電圧信号が入力され、この入力信号に基づいたクロック信号を生成してレベル検出部に出力するクロック生成部をさらに備える。 A TIA output voltage signal is input, and a clock generation unit that generates a clock signal based on the input signal and outputs the clock signal to the level detection unit is further provided.
レベル検出部は、TIAの出力電圧信号が入力され、その電圧レベルを検出するレベル検出回路と、周波数成分を持つ正相及び逆相の電圧信号が入力され、レベル検出回路における電圧レベルの検出に適用する時定数を可変制御する時定数調整回路とを備える。 The level detection unit receives a TIA output voltage signal, receives a level detection circuit for detecting the voltage level, and a positive phase signal and a negative phase voltage signal having frequency components, and detects the voltage level in the level detection circuit. And a time constant adjusting circuit for variably controlling the time constant to be applied.
本発明の他の光受信装置は、受光素子と、受光素子の出力電流の変化を電圧の変化に変換するTIAと、前記電圧の変化の電圧レベルを検出する電圧レベル検出部とを備える光受信装置であって、前記TIAは、その帰還抵抗器の抵抗値を電圧制御することができるものであり、前記電圧レベル検出部は、スイッチドキャパシタを用いた擬似抵抗器と、キャパシタとの時定数で前記電圧を時間積分することを特徴とする。 Another optical receiver of the present invention includes a light receiving element, a TIA that converts a change in output current of the light receiving element into a change in voltage, and a voltage level detector that detects a voltage level of the change in voltage. The TIA is capable of voltage-controlling the resistance value of the feedback resistor, and the voltage level detecting unit includes a pseudo-resistor using a switched capacitor and a time constant of the capacitor. The voltage is integrated over time.
本発明の一のレベル検出回路は、第1及び第2のトランジスタ、バッファ回路、電源電圧端子、第1のキャパシタ、抵抗、及び時定数制御回路を備え、入力された電圧信号の電圧レベルを検出するレベル検出回路であって、前記第1のトランジスタのゲート端子を入力点として、レベル検出対象である電圧信号が前記バッファ回路を介して入力されるように接続され、前記第1のトランジスタのドレイン端子に前記電源電圧端子が接続され、前記第1のトランジスタのソース端子に、前記第1のキャパシタの一端、前記抵抗の一端、及び前記時定数制御回路の高電位端が接続され、前記第1のキャパシタの他端は接地され、前記抵抗の他端及び前記時定数制御回路の低電位端は、前記第2のトランジスタのドレイン端子に接続され、前記第2のトランジスタのゲート端子に電流調整用の制御電圧端子が接続され、前記第2のトランジスタのソース端子が接地され、前記時定数制御回路の高電位端が出力点であることを特徴とする。 One level detection circuit of the present invention includes first and second transistors, a buffer circuit, a power supply voltage terminal, a first capacitor, a resistor, and a time constant control circuit, and detects a voltage level of an input voltage signal. A level detection circuit that is connected so that a voltage signal as a level detection target is input via the buffer circuit with the gate terminal of the first transistor as an input point, and the drain of the first transistor The power supply voltage terminal is connected to the terminal, the one terminal of the first capacitor, the one end of the resistor, and the high potential terminal of the time constant control circuit are connected to the source terminal of the first transistor, The other end of the capacitor is grounded, and the other end of the resistor and the low potential end of the time constant control circuit are connected to the drain terminal of the second transistor, Control voltage terminal for current adjustment to the gate terminal of the transistor is connected, the source terminal of the second transistor is grounded, wherein the high-potential end of the time constant control circuit is the output point.
本発明の他のレベル検出回路は、第1及び第2のトランジスタ、バッファ回路、電源電圧端子、第1のキャパシタ、抵抗、及び時定数制御回路を備え、入力された電圧信号の電圧レベルを検出するレベル検出回路であって、前記第1のトランジスタのゲート端子を入力点として、前記バッファ回路を介してレベル検出対象である電圧信号が入力されるように接続され、前記第1のトランジスタのドレイン端子に電源電圧端子が接続され、前記第1のトランジスタのソース端子に、前記時定数制御回路の高電位端、抵抗の一端、及び前記第2のトランジスタのドレイン端子が接続され、前記時定数制御回路の低電位端と、前記抵抗の他端と、前記第1のキャパシタの一端とが接続され、前記第2のトランジスタのゲート端子に電流調整用の制御電圧端子が接続され、前記第2のトランジスタのソース端子及び前記第1のキャパシタの他端が接地され、前記時定数制御回路の低電位端が出力点であることを特徴とする。 Another level detection circuit of the present invention includes first and second transistors, a buffer circuit, a power supply voltage terminal, a first capacitor, a resistor, and a time constant control circuit, and detects a voltage level of an input voltage signal. A level detection circuit configured to receive a voltage signal as a level detection target via the buffer circuit with the gate terminal of the first transistor as an input point, and to the drain of the first transistor A power supply voltage terminal is connected to the terminal, a high potential end of the time constant control circuit, one end of a resistor, and a drain terminal of the second transistor are connected to the source terminal of the first transistor, and the time constant control is performed. A low potential end of the circuit, the other end of the resistor, and one end of the first capacitor are connected, and a current adjustment control is connected to the gate terminal of the second transistor. Voltage terminal is connected, the source terminal and the other end of said first capacitor of the second transistor is grounded, and wherein the low potential end of the time constant control circuit is the output point.
本発明の光受信装置によれば、回路規模を大きくすることなく、受信信号の強度変化に追随する即応性、同符号が連続する信号パターン列に対する保持性、及び伝送速度が異なるシステムへの適応性、これらを満足するAGC機能の応答速度最適化を実現することができる。 According to the optical receiving apparatus of the present invention, without increasing the circuit scale, the responsiveness to follow the intensity change of the received signal, the retention for the signal pattern sequence in which the same sign continues, and the adaptation to the system having different transmission speeds The response speed of the AGC function that satisfies these requirements can be realized.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明するが、各構成要素の形状、大きさ、及び配置関係などについては、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎず、発明を図示例に限定するものではない。各図面間において同様の構成要素については、同一の番号を付して示し、その重複する説明を省略することもある。また、以下の説明において特定の条件等を用いることがあるが、これらの条件等は好適例の一つに過ぎないため、本発明はこれらに限定されるものではなく、この発明の構成の範囲を逸脱せずにこの発明の効果を達成できる多くの変更又は変形を行うことができる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the shape, size, arrangement relationship, and the like of each component are merely schematically shown to the extent that the present invention can be understood. The invention is not limited to the illustrated example. Constituent elements that are the same between the drawings are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof may be omitted. In addition, specific conditions and the like may be used in the following description, but these conditions and the like are only one of preferred examples, and the present invention is not limited to these, and the scope of the configuration of the present invention. Many changes or modifications can be made that can achieve the effects of the present invention without departing from the invention.
(第1の実施形態)
図1を参照して、本発明の第1の実施形態における光受信装置(以後、第1の光受信装置とする)について説明する。図1は第1の光受信装置のブロック図である。
(First embodiment)
With reference to FIG. 1, an optical receiver (hereinafter, referred to as a first optical receiver) in the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram of a first optical receiver.
第1の光受信装置100は、受信した光信号の受光レベルに応じた電流信号11を出力する受光素子10、受光素子10から出力される電流信号11を電圧信号(最終出力22の信号)に変換増幅するトランスインピーダンスアンプ(TIA:Trans Impedance Amplifier)20、TIA20の中間出力21の電圧レベルを検出するレベル検出部30、TIA20の最終出力22を所定のレベルに増幅するリミッティングアンプであるLA(Limiting Amplifier)40、LA40で増幅された電圧信号を信号処理して受信信号を得る信号処理部50を備える。TIA20は、その出力端と入力端との間に抵抗値が可変可能な帰還抵抗部25を備え、利得(トランスインピーダンス)を制御することができる。
The first
なお、詳細な説明は後述するが、TIA20の中間出力21とは、その名の通りTIA20の構成回路における中間点での出力電圧を意味し、最終出力22はTIA20の構成回路における出力端での出力電圧を意味する。中間出力21と最終出力22との間の主な違いは電圧レベルであり、信号として含むデータ成分等が異なるわけではないので、特に回路上の出力点を区別する必要がない場合などは、単にTIAの出力信号(あるいは出力電圧信号)と称する場合がある。図1ではTIA20の中間出力21をレベル検出部30に入力する構成となっているが、TIA20の最終出力22をレベル検出部30に入力する構成とすることも可能である。レベル検出部30の検出結果は、利得制御電圧38として帰還抵抗部25に入力され、帰還抵抗部25のインピーダンスが調節されることでTIA20の利得が制御される。
Although the detailed description will be given later, the
レベル検出部30は、信号処理部50の構成要素の一例であるCDR51によって抽出される正相及び逆相のクロック信号55が入力される。CDR51は、受信した光信号からクロック信号の生成や、該クロック信号に同期したデータを抽出する。つまり、レベル検出部30には、受信した光信号から再生されたクロック信号55が入力される。言い換えれば、クロック信号55の周波数は、受信した光信号の伝送速度に応じて変化する。
The
以後、クロック信号55の正相及び逆相を区別する場合は、正相のクロック信号をクロック信号55p、逆相のクロック信号をクロック信号55nと表記する。クロック信号55としては、前述したCDR51によって抽出されるクロック信号の他、CDR51によって抽出されるクロック信号を分周した信号など、周波数成分を有する信号を適用することができる。
Hereinafter, when the positive phase and the negative phase of the
図2及び図3を参照して、第1の光受信装置100におけるTIA20、帰還抵抗部25、及びレベル検出部30の回路構成について説明する。図2は第1の光受信装置100におけるTIA20、帰還抵抗部25、及びレベル検出部30の回路図であり、図3は第1の光受信装置100におけるレベル検出部30の回路図である。なお、図2においても、TIA20の中間出力21をレベル検出部30に入力する構成とし、以後の説明もそれに準じているが、図1の場合と同様に、TIA20の最終出力22をレベル検出部30に入力する構成とすることも可能である。
With reference to FIGS. 2 and 3, circuit configurations of the
図2に示すように、第1の光受信装置100におけるTIA20は、4つのトランジスタT1〜T4、負荷抵抗RL、帰還抵抗Rf1、及び帰還抵抗Rf2とで構成される。電源電圧VDDに負荷抵抗RLの一端とトランジスタT2のドレイン端子が並列接続される。負荷抵抗RLの他端にはトランジスタT1のドレイン端子が接続され、同ソース端子が接地されてソース接地回路を形成する。トランジスタT2のソース端子にはトランジスタT3のドレイン端子が接続され、トランジスタT3のソース端子が接地されてソースフォロワ回路を形成する。トランジスタT3のゲート端子には、電流調整用の制御電圧VCが印加される。ソース接地回路の出力端子であるトランジスタT1のドレイン端子に、ソースフォロワ回路の入力端子であるトランジスタT2のゲート端子が接続され、ソース接地回路とソースフォロワ回路とが接続されてTIA20を構成する。トランジスタT1のゲート端子がTIA20の入力端子として機能し、受光素子10から出力される電流信号11が入力される。ソース接地回路の出力端子であるトランジスタT1のドレイン端子は、TIA20の中間出力端子として機能し、中間出力21を出力する。ソースフォロワ回路の出力端子であるトランジスタT2のソース端子は、TIA20の最終出力端子として機能し、中間出力21と同相の最終出力22を出力する。
As shown in FIG. 2, the
TIA20は、帰還抵抗Rf1と、帰還抵抗Rf2と、トランジスタT4とから構成される帰還抵抗部25を備える。帰還抵抗部25は、帰還抵抗Rf1の一端と帰還抵抗Rf2の一端を接続し、その接続点がTIA20の最終出力22の端子に接続される。帰還抵抗Rf2の他端にはトランジスタT4のソース端子が接続され、同ドレイン端子と帰還抵抗Rf1の他端とが接続され、その接続点がTIA20の入力端子に接続される。帰還抵抗Rf1と、帰還抵抗Rf2及びトランジスタT4で構成される並列回路部分が帰還抵抗部25であり、トランジスタT4のゲート端子にはレベル検出部30から出力される利得制御電圧38が入力される。
The
TIA20は電流信号11が帰還抵抗部25を流れるように構成されているので、TIA20の最終出力22の端子の電位は、帰還抵抗部25の可変抵抗値と電流信号11の過渡電流値とを乗じた電圧値と、トランジスタT1のゲート電位とを加算した電位になる。言い換えれば、TIA20は、受光素子10の出力電流の変化を帰還抵抗部25の可変抵抗値で乗算した電圧変化で出力する。
Since the
レベル検出部30は、図3に示すようにレベル検出回路31、時定数調整回路32、及びバッファ回路33で構成される。レベル検出回路31は、バッファ回路33を介して入力されるTIA20の中間出力21の電圧レベルを検出し、帰還抵抗部25に利得制御電圧38を出力する。時定数調整回路32は、信号処理部50から出力される正相及び逆相のクロック信号55(図1)の周波数に基づいて、レベル検出回路31での電圧レベル検出に適用する時定数を調整する。バッファ回路33は、レベル検出回路31に入力されるTIA20の中間出力21の、インピーダンスや電圧レベルを調整するために、入力インピーダンスが高く設定されるのが好適である。
The
レベル検出回路31は、2つのトランジスタT5及びT6、キャパシタC1,及び抵抗R1で構成される。ここで、トランジスタT5は、特許請求の範囲の第1のトランジスタであり、トランジスタT6は、特許請求の範囲の第2のトランジスタである。トランジスタT5のドレイン端子に電源電圧VDDが印加され、同ゲート端子にバッファ回路33を介してTIA20の中間出力21が入力され、同ソース端子にキャパシタC1の一端と抵抗R1の一端が接続される。キャパシタC1の他端は接地され、抵抗R1の他端にはトランジスタT6のドレイン端子が接続される。トランジスタのゲート端子には電流調整用の制御電圧VCが印加され、同ソース端子は接地される。このように構成されたレベル検出回路31において、抵抗R1と並列に時定数調整回路32が接続される。抵抗R1とトランジスタT5との接続点側を高電位端、抵抗R1とトランジスタT6との接続点側を低電位端とすると、高電位端がレベル検出回路31の出力端子であり、この出力端子がレベル検出部30の出力端子として利得制御電圧38を出力する。
The
時定数調整回路32は、2つのトランジスタT7及びT8と、キャパシタC2で構成される。ここで、トランジスタT7は、特許請求の範囲の第3のトランジスタであり、トランジスタT8は、特許請求の範囲の第4のトランジスタである。時定数調整回路32は、トランジスタT7のソース端子に、トランジスタT8のドレイン端子とキャパシタC2の一端が接続され、キャパシタC2の他端が接地された回路構成であり、前述の通りレベル検出回路31の抵抗R1と並列に接続される。このとき、トランジスタT7のドレイン端子が時定数調整回路の高電位端であり、レベル検出回路31における抵抗R1とトランジスタT5との接続点である、トランジスタT5のソース端子に接続される。一方、トランジスタT8のソース端子が時定数調整回路32の低電位端であり、レベル検出回路31における抵抗R1とトランジスタT6との接続点であるトランジスタT6のドレイン端子に接続される。信号処理部50(図1)から出力される正相のクロック信号55pがトランジスタT7のゲート端子に入力され、逆相のクロック信号55nがトランジスタT8のゲート端子に入力される。
The time
時定数調整回路32は、スイッチドキャパシタとして構成されており、正相のクロック信号55p、及び逆相のクロック信号55nの周波数fckで実効抵抗値Reffが可変制御される擬似抵抗器として機能する。
The time
レベル検出回路31は、トランジスタT5と、抵抗R1と、トランジスタT6との直列回路を構成しており、トランジスタT5のソース端と抵抗R1との接続点の電圧がキャパシタC1で保持される構成になっている。また、キャパシタC1は、抵抗R1と、時定数調整回路32のスイッチドキャパシタによる擬似抵抗器との並列回路が接続されており、充放電を行う積分回路の時定数が、周波数fckで可変可能に構成されている。ここで、クロック信号55nの周波数fckは、光信号の伝送速度に応じて変化するので、充放電を行う積分回路の時定数も光信号の伝送速度に応じて変化する。
The
バッファ回路33は、3つのトランジスタT9からT11と抵抗R2で構成される。トランジスタT9のドレイン端子とトランジスタT10のソース端子を接続し、その接続点にトランジスタT11のゲート端子を接続する。バッファ回路33は、トランジスタT11のソース端子に抵抗R2を接続し、その接続点をバッファ回路33の出力端子として、レベル検出回路31におけるトランジスタT5のゲート端子に接続する。トランジスタT9のソース端子と抵抗R2の他端に電源電圧VDDが印加され、トランジスタT10のゲート端子に電流調整用の制御電圧VCが印加される。トランジスタT10及びトランジスタT11のドレイン端子は、それぞれ接地される。
The
トランジスタT6とトランジスタT10とは電流源として機能する。このため、トランジスタT9、及びトランジスタT10は、ソースフォロアとして機能する。また、トランジスタT11、及び抵抗R2は、前記ソースフォロアの出力電圧を増幅する増幅器として機能する。 The transistors T6 and T10 function as a current source. For this reason, the transistor T9 and the transistor T10 function as a source follower. The transistor T11 and the resistor R2 function as an amplifier that amplifies the output voltage of the source follower.
本発明の第1の実施形態における第1の光受信装置100の動作を説明する。受光素子10は、受信した光信号の受光レベルに応じた電流信号11を出力し、TIA20に入力する。TIA20は電流信号11を電圧信号に変換し、中間出力21及び最終出力22を出力する。中間出力21はレベル検出部30に入力され、時定数調整回路32で定められる時定数に則ってレベル検出回路31によって電圧レベルが検出され、利得制御電圧38として出力される。利得制御電圧38は、TIA20の帰還抵抗部25におけるトランジスタT4のゲート端子に印加されるため、利得制御電圧38によってトランジスタT4のソース−ドレイン間を流れる電流量が制御される。この電流量の増減が実効抵抗値の変化となり、TIA20の利得が可変制御され、AGC機能を提供する。
An operation of the first
第1の光受信装置100における、レベル検出部30の時定数調整回路32での時定数調整動作について説明する。時定数調整回路32は、入力されるクロック信号55が“High”レベルのとき、正相のクロック信号55pが入力されるトランジスタT7が“ON”となり、逆相のクロック信号55nが入力されるトランジスタT8が“OFF”となり、キャパシタC2に電荷が充電される。クロック信号55が“Low”レベルのとき、トランジスタT7は“OFF”、トランジスタT8は“ON”となり、キャパシタC2の電荷が放電される。クロック信号55に応じてこの動作が繰り返されることで生じる電荷の流れが実効的な抵抗値となり、その実効抵抗値Reffはクロック信号55の周波数fckとキャパシタC2の容量CC2から(1)式で定まる。従って、時定数調整回路32の時定数τは、(2)式により定まる。ここで、CC1はキャパシタC1の容量であり、Rは第1の抵抗R1の抵抗値RR1と実効抵抗値Reffから(3)式によって定まる値である。
The time constant adjustment operation in the time
Reff=1/(fck×CC2) (1)
τ=CC1×R (2)
R=(RR1×Reff)/(RR1+Reff) (3)
R eff = 1 / (f ck × C C2 ) (1)
τ = C C1 × R (2)
R = (R R1 × R eff ) / (R R1 + R eff ) (3)
レベル検出部30は、入力信号(例えば、中間出力21の電圧)に伴って、キャパシタC1の容量CC1と、実効抵抗値Reffとの時定数で、利得制御電圧38の電圧が変化するものである。
The
図4は、レベル検出回路の電圧レベルについて説明する説明図である。
入力信号は、時刻t1〜t2までON/OFFの繰り返しが継続し、時刻t2以降でON/OFFの繰り返しが途切れるものとする。利得制御電圧38であるキャパシタC1(図3)の電位は、時刻t1まで直流電位VDCであり、時刻t1〜t2まで所定の時定数で、飽和電圧Vsatまで増加し、時刻t2以降、該所定の時定数で、直流電位VDCまで減少する。電圧レベルは、飽和電圧Vsatと、直流電位VDCとの差分電圧を意味し、入力信号(光信号)の振幅やバースト状態によって、変動するものである。なお、入力信号がOFF状態であっても、保持時間までは、利得制御電圧38が保持される。
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the voltage level of the level detection circuit.
It is assumed that the ON / OFF repetition of the input signal continues from time t1 to t2, and the ON / OFF repetition is interrupted after time t2. The potential of the capacitor C1 (FIG. 3), which is the
図5を用い、本発明の第1の光受信装置100を伝送速度10Gbpsの通信システムに適用した場合にレベル検出部が出力する利得制御電圧38(図1,3)を計算した結果について説明する。さらに、図6を用いて、本発明の第1の光受信装置100を伝送速度1Gbpsの通信システムに適用した場合にレベル検出部が出力する利得制御電圧38を計算した結果について説明する。図5及び図6共に、横軸はナノ秒(nsec)を単位とした時間、縦軸はボルト(V)を単位とした電圧であり、信号源の出力波形(例えば、電流信号11の波形)、本発明による第1の光受信装置100のレベル検出部が出力する利得制御電圧38(38a)の波形、従来回路におけるレベル検出回路(図5では1Gbps用に設計した回路、図6では10Gbps用に設計した回路)が出力する利得制御電圧38bの波形を示す。
The results of calculating the gain control voltage 38 (FIGS. 1 and 3) output from the level detection unit when the first
図5に示す、伝送速度10Gbpsの通信システムの場合、本発明の第1の光受信装置100は、データパターン列の変化に因らずほぼ一定の利得制御電圧38aが得られているのに対し、従来回路では、極性が同じデータが連続(図5では、“High”が連続)すると利得制御電圧38bは徐々に増える傾向であった。
In the case of the communication system with a transmission rate of 10 Gbps shown in FIG. 5, the first
図6に示す伝送速度1Gbpsの通信システムの場合においても、本発明の第1の光受信装置ではほぼ一定の利得制御電圧38aが得られているのに対し、従来回路では、極性が同じデータが連続(図6では、“High”が連続)すると利得制御電圧38bは急激に減る傾向であった。このような従来回路による不具合を解消するには、適用する通信システムの伝送速度に合わせてパラメータを変更する必要があるため、部品や回路構成の共有などは困難である。
Even in the case of the communication system with a transmission rate of 1 Gbps shown in FIG. 6, the first optical receiver of the present invention obtains a substantially constant
(第1の実施形態の効果)
本発明の第1の光受信装置100では、伝送速度に基づいたクロック信号をレベル検出部30に入力し、レベル検出に適用する時定数をクロック信号に基づいて可変制御するので、例えばGEPON(伝送速度1.25Gbps)や10G−EPON(伝送速度10.3125Gbps)のように伝送速度が異なるPONシステムに第1の光受信装置100を適用しても、伝送速度に応じた最適な応答速度かつ保持時間でのトランスインピーダンスアンプの利得制御が可能である。
(Effects of the first embodiment)
In the first optical receiving
レベル検出部30に入力されるクロック信号は、例えばCDR等の信号処理回路のように、光受信装置内から得ることができるので、新たに専用の回路を追加実装する必要もない。また、レベル検出部30に入力されるクロック信号は、光受信装置内から得られるクロック信号を分周したクロック信号としてもよく、前記したように適用されるPONシステムの伝送速度の違いと、分周したクロック信号の違いが等比であればよい。
Since the clock signal input to the
(第2の実施形態)
図7を参照して、本発明の第2の実施形態における光受信装置200(以後、第2の光受信装置とする)について説明する。図7は第2の光受信装置200のブロック図である。なお、第1の実施形態において説明した第1の光受信装置100と同じ構成要素については、同じ符号を付し詳細な説明は省略する。
(Second Embodiment)
With reference to FIG. 7, an optical receiver 200 (hereinafter referred to as a second optical receiver) in the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a block diagram of the second
第2の光受信装置200は、第1の実施形態で説明した第1の光受信装置100と同様に、受光素子10、TIA20、レベル検出部30、LA40、信号処理部50、及び帰還抵抗部25で構成されるが、TIA20の中間出力21を入力信号としてクロック信号55をレベル検出部30に出力するクロック生成部60を備える点で第1の光受信装置とは異なる。なお、図7ではTIA20の中間出力21をレベル検出部30及びクロック生成部60に入力する構成となっているが、TIA20の最終出力22をレベル検出部30及びクロック生成部60に入力する構成とすることも可能である。
Similar to the first
信号処理部50は、第1の光受信装置と同様に、その構成要素としてCDR51を含んでもよいが、例えば光の直交周波数分割多重(OFDM:Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)方式のような光デジタルコヒーレント伝送方式への適用を想定して、図7に示したように、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ‐デジタル変換器であるADC(Analog to Digital Converter)52や、デジタル信号で受信信号を得るための復調処理を行うデジタルシグナルプロセッサであるDSP(Digital Signal Processor)53などを構成要素としてもよい。
Like the first optical receiver, the
図8を参照して、第2の光受信装置におけるクロック生成部60について説明する。図8はクロック生成部60のブロック図である。
With reference to FIG. 8, the
クロック生成部60として、位相比較器61、チャージポンプ62、ループフィルタ63、電圧制御発振器64、分周器65、及びインバータ66を主な構成要素とした位相同期回路(PLL:Phase Locked Loop)が適用できる。これらの構成要素の主な機能は次の通りである。位相比較器61は、2つの入力信号間の位相ずれを比較して検出した位相ずれに応じた時間幅の電圧パルスを出力し、チャージポンプ62は、位相比較器61から出力される電圧パルスを電流パルスに変換する。ループフィルタ63はチャージポンプ62から出力される電流パルスを電圧信号に変換し、電圧制御発振器64は、ループフィルタ63から出力される電圧信号の周波数に基づいて電圧信号を発振する。分周器65は入力信号の周波数をN分岐(Nは2以上の自然数)して出力し、インバータ66は入力信号の極性を反転させて出力する。
As the
第2の光受信装置200におけるレベル検出部30も、前述の通り第1の光受信装置100におけるレベル検出部30と同様の回路構成としているが、図9に示すような回路構成とすることも可能である。レベル検出部30との区別のため図9に示すレベル検出部をレベル検出部35とする。
レベル検出部35はレベル検出回路36、時定数調整回路32、及びバッファ回路33で構成される。時定数調整回路32およびバッファ回路33は、第1の光受信装置におけるレベル検出部30の構成回路とそれぞれ同構成であるため、同じ番号を付してある。
The
The
図9を参照してレベル検出回路36について説明する。レベル検出回路36は、レベル検出回路31と同様に、2つのトランジスタT5,T6、キャパシタC1、及び抵抗R1で構成されるので、同じ番号を付して説明する。レベル検出回路36では、トランジスタT5のドレイン端子に電源電圧VDDが印加され、同ゲート端子にバッファ回路33を介してTIA20の中間出力21が入力され、同ソース端子に時定数調整回路32の高電位端、抵抗R1の一端、及びトランジスタT6のドレイン端子が接続される。抵抗R1の他端と、時定数調整回路32の低電位端と、キャパシタC1の一端とが接続され、この接続点がレベル検出回路36の出力端子であり、この出力端子がレベル検出部35の出力端子として利得制御電圧38を出力する。トランジスタT6のゲート端子には電流調整用の制御電圧VCが印加され、同ソース端子及びキャパシタC1の他端は接地される。
The
本発明の第2の実施形態における第2の光受信装置200は、クロック生成部60の動作を除いて第1の光受信装置の基本動作と同様に動作するため、重複部分の詳細な説明は割愛する。クロック生成部60にTIA20の中間出力21が入力されると、位相比較器61において電圧制御発振器64で生成した電圧信号との位相のずれが検出され、この検出結果に応じた時間幅を持つ電圧パルスが生成される。この電圧パルスはチャージポンプ62において電流パルスに変換され、ループフィルタ63で電圧制御発振器64の制御電圧に変換される。この制御電圧に基づいて、電圧制御発振器64から出力される電圧信号を3分岐し、その内の1つは分周器65を経由させて位相比較器61にフィードバックする比較信号として適用する。残り2信号のうち1つは正相のクロック信号として適用し、もう1つはインバータ66を経由させて逆相のクロック信号として適用する。このようにクロック生成部60では、その入力信号(本実施形態ではTIA20の中間出力21)に基づいた局所的なクロック信号を生成する。
The second
(第2の実施形態の効果)
本発明の第2の光受信装置では、レベル検出に係る時定数を調整するためのクロック信号を、クロック生成部において受信信号から生成する。このため、例えばADCやDSPなどを構成要素とした光デジタルコヒーレント伝送方式向けの光受信装置など、クロック信号を生成する回路等を含まない光受信装置などに適用することもできるので汎用性を広げられ、更なる低コスト化にも寄与する。
(Effect of 2nd Embodiment)
In the second optical receiver of the present invention, a clock signal for adjusting a time constant related to level detection is generated from the received signal in the clock generator. For this reason, for example, it can be applied to an optical receiver that does not include a circuit that generates a clock signal, such as an optical receiver for an optical digital coherent transmission system including ADC, DSP, etc. This contributes to further cost reduction.
10 受光素子
11 電流信号
20 TIA
21 中間出力
22 最終出力
25 帰還抵抗部
30,35 レベル検出部
31,36 レベル検出回路
32 時定数調整回路(擬似抵抗器)
33 バッファ回路
38,38a,38b 利得制御電圧
40 LA
50 信号処理部
51 CDR
52 ADC
53 DSP
55,55p,55n クロック信号
60 クロック生成部
61 位相比較器
62 チャージポンプ
63 ループフィルタ
64 電圧制御発振器
65 分周器
66 インバータ
100,200 光受信装置
T1,T2,T3,T4,T9,T10,T11 トランジスタ
T5 トランジスタ(第1のトランジスタ)
T6 トランジスタ(第2のトランジスタ)
T7 トランジスタ(第3のトランジスタ)
T8 トランジスタ(第4のトランジスタ)
R1,R2 抵抗
RL 負荷抵抗
Rf1,Rf2 帰還抵抗
Reff 実効抵抗値
RR1 抵抗値
C1,C2 キャパシタ
CC1,CC2 容量
VDD 電源電圧
VC 制御電圧
Vsat 飽和電圧
VDC 直流電位
fck 周波数
10 light receiving
21
33
50
52 ADC
53 DSP
55, 55p,
T6 transistor (second transistor)
T7 transistor (third transistor)
T8 transistor (fourth transistor)
R1, R2 resistance RL load resistance Rf1, Rf2 feedback resistance R eff effective resistance value R R1 resistance value C1, C2 capacitors C C1 , C C2 capacitance VDD power supply voltage VC control voltage Vsat saturation voltage V DC DC potential fck frequency
上述の目的を達成するため、本発明による光受信装置又は受信装置は、以下の特徴的な構成を備えている。 In order to achieve the above object, an optical receiving apparatus or receiving apparatus according to the present invention has the following characteristic configuration.
本発明の一の光受信装置、及び受信装置は、電流信号を電圧信号に変換して出力するTIA、TIAの出力電圧レベルを検出して出力するレベル検出部、TIAの出力電圧信号が所定の電圧振幅となるように増幅するLA、及びLAで増幅された電圧信号を受信処理して受信データを得る信号処理部によって主に構成される。また、TIAは、出力電圧信号の利得を制御するため、出力端と入力端との間に挿入される帰還抵抗部を備え、帰還抵抗部には、レベル検出部の検出結果が利得制御電圧として入力される。これによりTIAは、帰還抵抗部の抵抗値が可変制御されて利得が制御され、
前記レベル検出部は、周波数成分を持つ正相及び逆相の電圧信号入力用の端子を備え、
当該端子より入力された正相及び逆相の電圧信号の周波数に基づいて、レベル検出に適用する時定数を可変制御する。
One optical receiver of the present invention, and the receiving apparatus, the level detecting unit TIA, which detects the output voltage level of the TIA output for converting the current signal into a voltage signal, the output voltage signal of the TIA is given It is mainly comprised by the signal processing part which receives and processes LA which amplifies so that it may become a voltage amplitude of LA, and the voltage signal amplified by LA, and receives data. In addition, the TIA includes a feedback resistor section inserted between the output terminal and the input terminal in order to control the gain of the output voltage signal, and the detection result of the level detection section is used as a gain control voltage in the feedback resistor section. Entered. As a result, the gain of the TIA is controlled by variably controlling the resistance value of the feedback resistor unit ,
The level detection unit includes terminals for inputting positive and negative phase voltage signals having frequency components,
The time constant applied to level detection is variably controlled based on the frequency of the positive-phase and negative-phase voltage signals input from the terminal .
本発明の他の光受信装置、及び受信装置は、電流の変化を電圧の変化に変換するTIAと、前記電圧の変化の電圧レベルを検出する電圧レベル検出部と、前記電圧の変化を用いて、クロック及びデータを再生するクロック・データ・リカバリと、を備える受信装置であって、前記TIAは、その帰還抵抗器の抵抗値を電圧制御することができるものであり、前記電圧レベル検出部は、スイッチドキャパシタを用いた擬似抵抗器と、キャパシタとの時定数で前記電圧を時間積分するものであり、前記スイッチドキャパシタは、前記再生されたクロックを用いて、前記擬似抵抗器を構成することを特徴とする。 Other optical receiver, and the receiver of the present invention, using a TIA that converts the change in current to the change of the voltage, the voltage level detection unit for detecting a voltage level of change of the voltage, a change in the voltage Te, a clock data recovery to recover the clock and data, a receiving device Ru wherein the TIA are those which can be a voltage controlled resistance value of the feedback resistor, said voltage level The detection unit time-integrates the voltage with a pseudo-resistor using a switched capacitor and a time constant of the capacitor, and the switched capacitor uses the regenerated clock to generate the pseudo-resistor. and characterized in that it constitutes a.
本発明によれば、回路規模を大きくすることなく、受信信号の強度変化に追随する即応性、同符号が連続する信号パターン列に対する保持性、及び伝送速度が異なるシステムへの適応性、これらを満足するAGC機能の応答速度最適化を実現することができる。 According to the onset bright, without increasing the circuit scale, responsiveness to follow the change of intensity of the received signal, held against signal pattern sequence same symbol are consecutive, and adaptability of the transmission speed to a different system, these It is possible to realize the response speed optimization of the AGC function that satisfies the above.
Claims (18)
前記受光素子から出力される電流信号を電圧信号に変換して出力するトランスインピーダンスアンプと、
前記トランスインピーダンスアンプから出力される電圧信号の電圧レベルを検出し、利得制御電圧として出力するレベル検出部と、
前記トランスインピーダンスアンプから出力される電圧信号を、所定の電圧レベルまで増幅して出力するリミッティングアンプと、
前記リミッティングアンプで増幅された電圧信号から受信データを得るための信号処理を行う信号処理部と、
を備え、
前記トランスインピーダンスアンプは、その入力端子と出力端子との間に接続される帰還抵抗部と、前記レベル検出部が出力する前記利得制御電圧が入力される端子とを備え、
前記帰還抵抗部は、前記レベル検出部が出力する前記利得制御電圧によって、その抵抗値が可変制御され、前記トランスインピーダンスアンプの利得が制御される
ことを特徴とする光受信装置。 A light receiving element that outputs a current signal according to the received light level of the received optical signal;
A transimpedance amplifier that converts a current signal output from the light receiving element into a voltage signal and outputs the voltage signal;
A level detection unit that detects a voltage level of a voltage signal output from the transimpedance amplifier and outputs a gain control voltage;
A limiting amplifier that amplifies and outputs the voltage signal output from the transimpedance amplifier to a predetermined voltage level;
A signal processing unit that performs signal processing to obtain received data from the voltage signal amplified by the limiting amplifier;
With
The transimpedance amplifier includes a feedback resistance unit connected between an input terminal and an output terminal thereof, and a terminal to which the gain control voltage output from the level detection unit is input.
The optical feedback apparatus according to claim 1, wherein a resistance value of the feedback resistance unit is variably controlled by the gain control voltage output from the level detection unit, and a gain of the transimpedance amplifier is controlled.
当該端子より入力された前記正相及び逆相の電圧信号の周波数に基づいて、レベル検出に適用する時定数を可変制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の光受信装置。 The level detection unit includes terminals for inputting positive and negative phase voltage signals having frequency components,
The optical receiver according to claim 1, wherein a time constant applied to level detection is variably controlled based on the frequencies of the positive-phase and negative-phase voltage signals input from the terminal.
ことを特徴とする請求項2に記載の光受信装置。 3. The optical receiver according to claim 2, wherein the voltage signal having the frequency component is a clock signal or a divided clock signal.
ことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の光受信装置。 The output voltage signal of the said transimpedance amplifier is input, The clock generation part which produces | generates the clock signal based on this output voltage signal and outputs it to the said level detection part is further provided. The optical receiver according to any one of the above.
前記周波数成分を持つ正相及び逆相の電圧信号が入力され、前記レベル検出回路における電圧レベルの検出に適用する時定数を可変制御する時定数調整回路と、
を備える
ことを特徴とする請求項2〜4の何れかに記載の光受信装置。 The level detection unit receives an output voltage signal of the transimpedance amplifier, and detects a voltage level of the level detection circuit.
A time constant adjusting circuit that variably controls a time constant applied to voltage level detection in the level detection circuit, in which positive and negative phase voltage signals having the frequency component are input;
The optical receiver according to claim 2, further comprising:
前記トランスインピーダンスアンプの出力端子が、前記第1のトランジスタのゲート端子にバッファ回路を介して接続され、
前記第1のトランジスタのドレイン端子に電源電圧端子が接続され、
前記第1のトランジスタのソース端子に、前記第1のキャパシタの一端、前記抵抗の一端、及び前記時定数調整回路の高電位端が接続され、
前記第1のキャパシタの他端は接地され、
前記抵抗の他端及び前記時定数調整回路の低電位端は、前記第2のトランジスタのドレイン端子に接続され、
前記第2のトランジスタのゲート端子に電流調整用の制御電圧端子が接続され、
前記第2のトランジスタのソース端子が接地されており、
前記時定数調整回路の高電位端が、当該レベル検出回路並びに前記レベル検出部の出力点である
ことを特徴とする請求項5に記載の光受信装置。 The level detection circuit includes first and second transistors, a first capacitor, and a resistor;
An output terminal of the transimpedance amplifier is connected to a gate terminal of the first transistor via a buffer circuit;
A power supply voltage terminal is connected to the drain terminal of the first transistor;
One end of the first capacitor, one end of the resistor, and a high potential end of the time constant adjusting circuit are connected to the source terminal of the first transistor,
The other end of the first capacitor is grounded;
The other end of the resistor and the low potential end of the time constant adjusting circuit are connected to the drain terminal of the second transistor,
A control voltage terminal for current adjustment is connected to the gate terminal of the second transistor;
The source terminal of the second transistor is grounded;
6. The optical receiver according to claim 5, wherein a high potential end of the time constant adjusting circuit is an output point of the level detection circuit and the level detection unit.
前記トランスインピーダンスアンプの出力端子が、前記第1のトランジスタのゲート端子にバッファ回路を介して、又は直接接続され、
前記第1のトランジスタのドレイン端子に電源電圧端子が接続され、
前記第1のトランジスタのソース端子に、前記時定数調整回路の高電位端、前記抵抗の一端、及び前記第2のトランジスタのドレイン端子が接続されており、
前記抵抗の他端に、前記時定数調整回路の低電位端及び前記第1のキャパシタの一端が接続され、
前記第2のトランジスタのゲート端子に電流調整用の制御電圧端子が接続され、
前記第2のトランジスタのソース端子及び前記第1のキャパシタの他端が接地されており、
前記時定数調整回路の低電位端が、当該レベル検出回路並びに前記レベル検出部の出力点である
ことを特徴とする請求項5に記載の光受信装置。 The level detection circuit includes first and second transistors, a first capacitor, and a resistor;
The output terminal of the transimpedance amplifier is connected to the gate terminal of the first transistor via a buffer circuit or directly,
A power supply voltage terminal is connected to the drain terminal of the first transistor;
The high potential end of the time constant adjusting circuit, one end of the resistor, and the drain terminal of the second transistor are connected to the source terminal of the first transistor,
The other end of the resistor is connected to a low potential end of the time constant adjusting circuit and one end of the first capacitor,
A control voltage terminal for current adjustment is connected to the gate terminal of the second transistor;
The source terminal of the second transistor and the other end of the first capacitor are grounded;
6. The optical receiver according to claim 5, wherein a low potential end of the time constant adjusting circuit is an output point of the level detection circuit and the level detection unit.
前記第3のトランジスタのソース端子に、前記第4のトランジスタのドレイン端子と前記第2のキャパシタの一端が接続され、
前記第2のキャパシタの他端は接地されており、
前記第3のトランジスタのドレイン端子が当該時定数調整回路の高電位端、前記第4のトランジスタのソース端子が当該時定数調整回路の低電位端であり、
前記第3のトランジスタのゲート端子が、前記周波数成分を持つ正相の電圧信号の入力端子であり、前記第4のトランジスタのゲート端子が、前記周波数成分を持つ逆相の電圧信号の入力端子である
ことを特徴とする請求項5〜請求項7の何れかに記載の光受信装置。 The time constant adjusting circuit includes third and fourth transistors and a second capacitor;
A drain terminal of the fourth transistor and one end of the second capacitor are connected to a source terminal of the third transistor;
The other end of the second capacitor is grounded;
The drain terminal of the third transistor is a high potential end of the time constant adjustment circuit, and the source terminal of the fourth transistor is a low potential end of the time constant adjustment circuit;
The gate terminal of the third transistor is an input terminal for a positive phase voltage signal having the frequency component, and the gate terminal of the fourth transistor is an input terminal for a negative phase voltage signal having the frequency component. The optical receiver according to claim 5, wherein the optical receiver is provided.
前記位相比較器から出力される電圧パルスを電流パルスに変換するチャージポンプと、
前記チャージポンプの出力電流パルスを電圧信号に変換するループフィルタと、
前記ループフィルタの出力電圧を制御電圧として、当該制御電圧に基づいた発振周波数で電圧信号を出力する電圧制御発振器と、
を備え、
前記電圧制御発振器の出力は3分岐され、第1の出力は前記比較信号として位相比較器にフィードバックされるように、分周器を介して位相比較器の比較信号入力端子に入力され、第2の出力は当該クロック生成部における正相のクロック信号として出力され、第3の出力はインバータを介して当該クロック生成部における逆相のクロック信号として出力される
ことを特徴とする請求項4〜請求項8に記載の光受信装置。 A phase comparator that detects a phase shift between the voltage signal input from the transimpedance amplifier and the comparison signal, and outputs a voltage pulse having a time width corresponding to the detected phase shift;
A charge pump that converts voltage pulses output from the phase comparator into current pulses;
A loop filter that converts an output current pulse of the charge pump into a voltage signal;
A voltage-controlled oscillator that outputs a voltage signal at an oscillation frequency based on the control voltage, using the output voltage of the loop filter as a control voltage;
With
The output of the voltage controlled oscillator is branched into three, and the first output is input to the comparison signal input terminal of the phase comparator via the frequency divider so as to be fed back to the phase comparator as the comparison signal, and the second The output of is output as a positive-phase clock signal in the clock generation unit, and the third output is output as a reverse-phase clock signal in the clock generation unit via an inverter. Item 9. The optical receiver according to Item 8.
前記第1のトランジスタのゲート端子を入力点として、レベル検出対象である電圧信号が前記バッファ回路を介して入力されるように接続され、
前記第1のトランジスタのドレイン端子に前記電源電圧端子が接続され、
前記第1のトランジスタのソース端子に、前記第1のキャパシタの一端、前記抵抗の一端、及び前記時定数制御回路の高電位端が接続され、
前記第1のキャパシタの他端は接地され、
前記抵抗の他端及び前記時定数制御回路の低電位端は、前記第2のトランジスタのドレイン端子に接続され、
前記第2のトランジスタのゲート端子に電流調整用の制御電圧端子が接続され、
前記第2のトランジスタのソース端子が接地され、
前記時定数制御回路の高電位端が出力点である
ことを特徴とするレベル検出回路。 A level detection circuit that includes first and second transistors, a buffer circuit, a power supply voltage terminal, a first capacitor, a resistor, and a time constant control circuit, and detects a voltage level of an input voltage signal,
With the gate terminal of the first transistor as an input point, a voltage signal that is a level detection target is connected so as to be input via the buffer circuit,
The power supply voltage terminal is connected to the drain terminal of the first transistor;
One end of the first capacitor, one end of the resistor, and a high potential end of the time constant control circuit are connected to the source terminal of the first transistor,
The other end of the first capacitor is grounded;
The other end of the resistor and the low potential end of the time constant control circuit are connected to the drain terminal of the second transistor,
A control voltage terminal for current adjustment is connected to the gate terminal of the second transistor;
The source terminal of the second transistor is grounded;
A level detection circuit, wherein a high potential end of the time constant control circuit is an output point.
前記第1のトランジスタのゲート端子を入力点として、前記バッファ回路を介してレベル検出対象である電圧信号が入力されるように接続され、
前記第1のトランジスタのドレイン端子に電源電圧端子が接続され、
前記第1のトランジスタのソース端子に、前記時定数制御回路の高電位端、抵抗の一端、及び前記第2のトランジスタのドレイン端子が接続され、
前記時定数制御回路の低電位端と、前記抵抗の他端と、前記第1のキャパシタの一端とが接続され、
前記第2のトランジスタのゲート端子に電流調整用の制御電圧端子が接続され、
前記第2のトランジスタのソース端子及び前記第1のキャパシタの他端が接地され、
前記時定数制御回路の低電位端が出力点である
ことを特徴とするレベル検出回路。 A level detection circuit that includes first and second transistors, a buffer circuit, a power supply voltage terminal, a first capacitor, a resistor, and a time constant control circuit, and detects a voltage level of an input voltage signal,
With the gate terminal of the first transistor as an input point, a voltage signal that is a level detection target is connected via the buffer circuit,
A power supply voltage terminal is connected to the drain terminal of the first transistor;
A high potential end of the time constant control circuit, one end of a resistor, and a drain terminal of the second transistor are connected to the source terminal of the first transistor,
The low potential end of the time constant control circuit, the other end of the resistor, and one end of the first capacitor are connected,
A control voltage terminal for current adjustment is connected to the gate terminal of the second transistor;
The source terminal of the second transistor and the other end of the first capacitor are grounded;
A level detection circuit, wherein the low potential end of the time constant control circuit is an output point.
前記第3のトランジスタのソース端子に、前記第4のトランジスタのドレイン端子と前記第2のキャパシタの一端が接続され、
前記第2のキャパシタの他端は接地され、
前記第3のトランジスタのドレイン端子が当該時定数制御回路の高電位端であり、
前記第4のトランジスタのソース端子が当該時定数制御回路の低電位端であり、
前記第3のトランジスタのゲート端子が周波数成分を持つ正相の電圧信号の入力端子であり、
前記第4のトランジスタのゲート端子が前記周波数成分を持つ逆相の電圧信号の入力端子であり、
入力された正相及び逆相の電圧信号の周波数に基づいて、前記電圧レベルの検出に適用する時定数を可変制御する
ことを特徴とする請求項10又は請求項11の何れかに記載のレベル検出回路。 The time constant control circuit includes third and fourth transistors and a second capacitor;
A drain terminal of the fourth transistor and one end of the second capacitor are connected to a source terminal of the third transistor;
The other end of the second capacitor is grounded;
The drain terminal of the third transistor is the high potential end of the time constant control circuit;
The source terminal of the fourth transistor is the low potential end of the time constant control circuit;
The gate terminal of the third transistor is an input terminal for a positive-phase voltage signal having a frequency component;
The gate terminal of the fourth transistor is an input terminal for a negative-phase voltage signal having the frequency component;
12. The level according to claim 10, wherein the time constant applied to the detection of the voltage level is variably controlled based on the frequency of the input positive-phase and negative-phase voltage signals. Detection circuit.
ことを特徴とする請求項12に記載のレベル検出回路。 13. The level detection circuit according to claim 12, wherein the voltage signal having the frequency component is a clock signal or a divided clock signal.
ことを特徴とする請求項12又は請求項13に記載のレベル検出回路。 The voltage detection circuit further includes a clock generation circuit that receives the voltage signal as the level detection target, generates a local clock signal based on the input voltage signal, and outputs the local clock signal to the level detection circuit. The level detection circuit according to claim 12 or claim 13.
前記位相比較器から出力される電圧パルスを電流パルスに変換するチャージポンプと、
前記チャージポンプの出力電流パルスを電圧信号に変換するループフィルタと、
前記ループフィルタの出力電圧を制御電圧として、当該制御電圧に基づいた発振周波数で電圧信号を出力する電圧制御発振器と、
を備え、
前記電圧制御発振器の出力は3分岐され、第1の出力は前記比較信号として位相比較器にフィードバックされるように、分周器を介して位相比較器の比較信号入力端子に入力され、第2の出力は当該クロック生成回路が生成した正相のクロック信号として出力され、第3の出力はインバータを介して当該クロック生成回路が生成した逆相のクロック信号として出力される
ことを特徴とする請求項14に記載のレベル検出回路。 The clock generation circuit detects a phase shift between the voltage signal that is the level detection target and a comparison signal, and outputs a voltage pulse having a time width according to the detected phase shift; and
A charge pump that converts voltage pulses output from the phase comparator into current pulses;
A loop filter that converts an output current pulse of the charge pump into a voltage signal;
A voltage-controlled oscillator that outputs a voltage signal at an oscillation frequency based on the control voltage, using the output voltage of the loop filter as a control voltage;
With
The output of the voltage controlled oscillator is branched into three, and the first output is input to the comparison signal input terminal of the phase comparator via the frequency divider so as to be fed back to the phase comparator as the comparison signal, and the second Is output as a positive-phase clock signal generated by the clock generation circuit, and the third output is output as a negative-phase clock signal generated by the clock generation circuit via an inverter. Item 15. The level detection circuit according to Item 14.
前記受光素子の出力電流の変化を電圧の変化に変換するトランスインピーダンスアンプと、
前記電圧の変化の電圧レベルを検出する電圧レベル検出部と、
を備える光受信装置であって、
前記トランスインピーダンスアンプは、その帰還抵抗器の抵抗値を電圧制御することができるものであり、
前記電圧レベル検出部は、少なくともスイッチドキャパシタを用いた擬似抵抗器と、キャパシタとを用いた積分回路を備え、該積分回路が前記電圧を時間積分する
ことを特徴とする光受信装置。 A light receiving element;
A transimpedance amplifier that converts a change in output current of the light receiving element into a change in voltage;
A voltage level detector for detecting a voltage level of the voltage change;
An optical receiver comprising:
The transimpedance amplifier is capable of voltage-controlling the resistance value of the feedback resistor,
2. The optical receiver according to claim 1, wherein the voltage level detection unit includes an integration circuit using at least a pseudo-resistor using a switched capacitor and a capacitor, and the integration circuit time-integrates the voltage.
前記電圧の変化を用いて、クロック及びデータを再生するクロック・データ・リカバリをさらに備え、
前記スイッチドキャパシタは、前記再生されたクロックを用いて、前記擬似抵抗器を構成する
ことを特徴とする光受信装置。 The optical receiver according to claim 16, wherein
Further comprising clock data recovery to recover the clock and data using the voltage change;
The switched-capacitor constitutes the pseudo-resistor by using the regenerated clock.
前記電圧の変化と位相同期させて、クロックを生成するクロック生成部をさらに備え、
前記スイッチドキャパシタは、前記クロックを用いて、前記擬似抵抗器を構成する
ことを特徴とする光受信装置。 The optical receiver according to claim 16, wherein
A clock generation unit that generates a clock in phase with the voltage change;
The switched-capacitor constitutes the pseudo-resistor by using the clock.
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