JP2518522B2 - 光受信回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光受信回路に係わり、
たとえば、光通信システムの受信系に用いられる光受信
回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、光通信システムの受信系にお
いてはアバランシェフォトダイオード（Avalanche Phot
o Diode ：ＡＰＤ）が用いられている。ＡＰＤは、光電
流を増倍する機能を有するフォトダイオードであり、高
感度、高速応答という特徴を有する。ＡＰＤでは、空乏
層を厚くしてキャリアを拡散させるのと同時に、逆バイ
アス電圧を加えることによりｐｎ接合に隣接して高電界
領域を設ける。入射された信号光によって生じた電子
は、この電界のために加速され、中性原子と衝突して新
しい電子を発生させるため、なだれ的に電子数が増倍す
る。増倍される電子数は増倍率と呼ばれる。増倍率Ｍは
逆バイアス電圧に依存し、また、ＡＰＤの、信号に対す
る雑音の比率（ＳＮ比）を最大にする増倍率Ｍが存在
し、そのＳＮ比を最大にする増倍率は、入力光電力に依
存する。このため、ＡＰＤを用いた光受信回路では、通
常、ＳＮ比が最大となるＭが実現するように、逆バイア
ス電圧の調整が行われる。

【０００３】図５に、従来の光受信回路の概要を示す。
光受信回路は、ＡＰＤ１１と前置増幅器１２とＡＧＣ回
路１３とピーク値検出回路１４とＡＰＤバイアス制御回
路１６と高電圧発生回路１７と増幅回路１８で構成され
る。ＡＰＤ１１に入力された光信号は、ここで電気信号
に変換され、前置増幅器１２に供給される。前置増幅器
１２の出力は、ＡＧＣ（Automatic Gain Controll)回路
１３で、振幅が一定になるように制御されて出力信号と
して出力される。出力信号の一部は、ピーク値検出回路
１４に入力される。ピーク値検出回路１４は、出力信号
のレベルをモニタし、ＡＧＣ回路１３は、モニタされた
レベルに応じて、増幅率を調整する。

【０００４】ピーク値検出回路１４が出力するレベル信
号は、増幅回路１８を通った後に、ＡＰＤバイアス制御
回路１６にも入力される。ＡＰＤバイアス制御回路１６
は、高電圧発生回路１７から供給される電圧を調整し
て、この入力に応じたバイアス電圧をＡＰＤ１１に供給
する。

【０００５】従来の光受信回路では、このように２つの
フィードバックループを形成して、ＳＮ比の大きな、一
定レベルの出力信号を得ていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の光受信回路で
は、フィードバックループの時定数を小さくすることに
より、光入力レベルの急変に追従させていたので、回路
の安定性が悪く、発振が起こりやすいといった問題があ
った。

【０００７】そこで本発明の目的は、安定性を維持した
まま、応答速度を上げられる光受信回路を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では、光信号を受
光するアバランシェフォトダイオードと、このアバラン
シェフォトダイオードにバイアス電圧を供給するバイア
ス電圧供給手段と、アバランシェフォトダイオードの出
力を増幅する増幅手段と、増幅手段の出力をモニタして
その出力レベルのピーク値に応じたレベル信号を出力す
る出力レベルモニタ手段と、レベル信号に応じて増幅手
段の増幅率をその出力の振幅が一定になるように制御す
る増幅率制御手段と、コンデンサが並列に接続された入
力抵抗を介してレベル信号の入力されたオペアンプを用
いた反転増幅回路であって、レベル信号の周波数がこの
オペアンプの出力をバイアス電圧の制御信号として帰還
することによって形成されるフィードバックループの利
得の零になる周波数近傍のとき、入力されたレベル信号
の位相を進ませて出力する位相補償手段と、この位相補
償手段の出力に応じてバイアス電圧供給手段の供給する
バイアス電圧を制御するバイアス電圧制御手段とを具備
する。

【０００９】すなわち、本発明では、ＡＰＤと増幅手段
と出力レベルモニタ手段とバイアス電圧制御手段で構成
される光ＡＧＣループ内に位相補償手段を設ける。位相
補償手段は、所定の周波数、すなわち、位相余裕が小さ
くなる周波数において、位相補償を行うように構成され
る。この位相補償手段としては、たとえば、オペアンプ
を用いた反転増幅回路の入力抵抗にコンデンサを並列に
接続した回路を用いることができる。これにより、その
周波数における位相余裕を増加させることができる。

【００１０】

【実施例】以下、実施例につき本発明を詳細に説明す
る。

【００１１】図１に、実施例の光受信回路の構成を示
す。光受信回路は、ＡＰＤ１１と前置増幅器１２とＡＧ
Ｃ回路１３とピーク値検出回路１４と位相補償回路１５
とＡＰＤバイアス制御回路１６と高電圧発生回路１７で
構成される。ＡＰＤ１１に入力された光信号は、電気信
号に変換されて、前置増幅器１２に供給される。前置増
幅器１２の出力は、ＡＧＣ回路１３により、振幅が一定
になるように制御されて、出力信号として出力される。
この出力信号の一部は、ピーク値検出回路１４に入力さ
れる。ピーク値検出回路１４は、出力信号のレベルをモ
ニタし、ＡＧＣ回路１３は、モニタされたレベルに応じ
て、増幅率を調整する。

【００１２】また、ピーク値検出回路１４の出力は、位
相補償回路１５にも入力される。位相補償回路１５は、
所定の周波数における位相を進ませるように構成された
回路であり、詳細は後述する。位相補償回路１５の出力
は、ＡＰＤバイアス制御回路１６に入力される。ＡＰＤ
バイアス制御回路１６は、高電圧発生回路１７から供給
される電圧を調整して、この入力に応じたバイアス電圧
をＡＰＤ１１に供給することにより、ＡＰＤ１１の増倍
率の制御を行う。

【００１３】図２に、位相補償回路の構成を示す。位相
補償回路１５は、オペアンプ１３を用いた反転増幅回路
の入力抵抗２１に、コンデンサ１９を並列接続すること
により構成される。この回路では、コンデンサ１９の定
数を適当な値とすることにより、所望の周波数における
位相を進ませることができる。

【００１４】図３に、この位相補償回路の周波数・利益
特性を、図４に周波数・位相特性を示す。図３、図４に
おいて、点線で示された特性は、コンデンサを設けない
場合の特性である。ループの安定度は、そのループの利
得が０になる周波数での位相余裕で与えられる。これら
の図から、コンデンサを設けないときには、ループの利
得が０になる周波数はｆ₀ であり、周波数ｆ₀ に対する
位相は−１８０度であることがわかる。すなわち、この
場合の位相余裕は０となる。これに対し、コンデンサを
設けた実施例の位相補償回路では、利得が０になる周波
数は、ｆ₀ ′となり、周波数ｆ₀ ′における位相余裕が
増大するため、この位相補償回路を用いることにより、
光受信回路の動作が安定化される。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光ＡＧＣループ上に位相補償回路を設けることにより、
ループの安定性を確保しながら応答速度の速い光受信回
路を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による光受信回路の構成を示す
ブロック図である。

【図２】実施例の光受信回路で用いた位相補償回路の構
成を示すブロック図である。

【図３】実施例の光受信回路で用いた位相補償回路の周
波数・利得特性図である。

【図４】実施例の光受信回路で用いた位相補償回路の周
波数・位相特性図である。

【図５】従来例による光受信回路の構成を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１１…アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ） １２…前置増幅器 １３…ＡＧＣ回路 １４…ピーク値検出回路 １５…位相補償回路 １６…ＡＰＤバイアス制御回路 １７…高電圧発生回路 １８…増幅回路 １９…コンデンサ ２０、２１、２２…抵抗 ２３…プリアンプ ２４…入力端 ２５…出力端

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光信号を受光するアバランシェフォトダ
   イオードと、このアバランシェフォトダイオードにバイアス電圧を供
   給するバイアス電圧供給手段と、 前記アバランシェフォトダイオードの出力を増幅する増
   幅手段と、 前記増幅手段の出力をモニタしてその出力レベルのピー
   ク値に応じたレベル信号を出力する出力レベルモニタ手
   段と、 前記レベル信号に応じて前記増幅手段の増幅率をその出
   力の振幅が一定になるように制御する増幅率制御手段
   と、コンデンサが並列に接続された入力抵抗を介して前記レ
   ベル信号の入力されたオペアンプを用いた反転増幅回路
   であって、 レベル信号の周波数がこのオペアンプの出力
   を前記バイアス電圧の制御信号として帰還することによ
   って形成されるフィードバックループの利得の零になる
   周波数近傍のとき、入力されたレベル信号の位相を進ま
   せて出力する位相補償手段と、この 位相補償手段の出力に応じて前記バイアス電圧供給
   手段の供給するバイアス電圧を制御するバイアス電圧制
   御手段とを具備することを特徴とする光受信回路。