JP3149911B2 - プリアンプ回路 - Google Patents

プリアンプ回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、トランスインピー
ダンス型のプリアンプ回路に関し、特にその高周波特性
を改善するための技術に関する。
【0002】
【従来の技術】光ファイバ通信は、非常に広い帯域をも
ち、この広い帯域を十分に利用することができれば大容
量の転送が可能となる。そのため、光ファイバ通信等に
用いられる受信器、送信器等の機器には、広帯域性が要
求されている。そのため、光通信用の受信器のプリアン
プ回路にはトランスインピーダンス型のプリアンプ回路
が用いられている。
【0003】従来、この種のトランスインピーダンス型
のプリアンプは、例えば、特開平5−110346号公
報や、「1995年10月,アイ・イー・イー・イー・
ジャーナル・オブ・ソリッドステート・サーキット,第
30巻,10号,pp1051−1054(IEEE
JOURNAL OF SOLID−STATE CI
RCUITS,VOL30,NO.10,OCTOBE
R,1995,pp1051−1054)」等に示され
ているように、トランスインピーダンス利得における広
帯域化、および、高いダイナミックレンジを得ることを
目的として用いられている。
【0004】図6は、従来のトランスインピーダンス型
のプリアンプ回路の一例を示す回路図である。
【0005】図6を参照すると、この従来のプリアンプ
回路59は、エミッタ接地されたトランジスタ1と抵抗
6からなる電流−電圧変換増幅部と、トランジスタ2と
ダイオード31と抵抗7からなるエミッタフォロワ・バ
ッファ段20と、トランジスタ3と抵抗8からなる2段
目のエミッタフォロワ・バッファ段と、ダイオード31
を介したトランジスタ2のエミッタとトランジスタ1の
ベースを接続する帰還抵抗5と、エミッタ接地されたト
ランジスタ4と抵抗10と抵抗9からなる電圧増幅部と
から構成される。
【0006】エミッタフォロワ・バッファ段20のダイ
オード31は、トランジスタ2の動作点を調整するため
のものであり、動作上必ずしも必要なものではない。
【0007】また、光検出器18は、受信した光信号を
電気信号に変換して出力する。
【0008】この従来のプリアンプ回路59は、光検出
器18から出力された電気信号をインピーダンス変換す
るとともに一定の電圧に増幅して出力するものである。
【0009】また、プリアンプ回路59は集積回路によ
り構成されていて、外部との接続はボンディング・ワイ
ヤを介して行われている。そのため、エミッタフォロワ
・バッファ段20には、プリアンプ回路59の外部に設
けられた電源27からボンディング・ワイヤ13、およ
びリード線28を介して直流バイアス電圧が印加されて
いる。そして、そのボンディング・ワイヤ13、リード
線28の間にはエミッタフォロワ・バッファ段20を構
成するトランジスタ2のコレクタを交流的に接地するた
めのバイパスコンデンサ17が設けられている。
【0010】また、トランジスタ1と抵抗6からなる電
流−電圧変換増幅部にも同様にして電源26からリード
線30、ボンディング・ワイヤ12を介して直流バイア
ス電圧が印加されていて、リード線30、ボンディング
・ワイヤ12の間にはバイパスコンデンサ16が設けら
れている。
【0011】さらに、光検出器18からの入力信号もボ
ンディング・ワイヤ11を介してトランジスタ1のベー
スに入力され、トランジスタ4により増幅された信号も
ボンディング・ワイヤ14を介して出力される。また、
光検出器18もボンディング・ワイヤ15を介してグラ
ンドに接続されている。
【0012】次に、この従来のプリアンプ回路59の動
作について説明する。
【0013】先ず、光検出器18において受信された光
信号は電気信号に変換された後、トランジスタ1のベー
スに入力されることにより電流−電圧変換増幅される。
その後、エミッタフォロワ・バッファ段20とトランジ
スタ3と抵抗8からなるエミッタフォロワ・バッファ段
によりインピーダンス変換された後に、トランジスタ4
により電圧増幅が行われ、トランジスタ4のコレクタか
ら出力される。
【0014】この、従来のプリアンプ回路59では、エ
ミッタフォロワ・バッファ段20を形成するトランジス
タ2の抵抗7の端子間電圧を、帰還抵抗5を介して、初
段のトランジスタ1のベースに並列入力帰還を行うこと
により、プリアンプ回路59の入力インピーダンスを小
さくし、トランスインピーダンス利得特性の広帯域化を
図っている。
【0015】しかし、扱う信号が高周波域になると、ボ
ンデイング・ワイヤ13のインダクタンス、およびトラ
ンジスタ2のベース・コレクタ間の寄生容量の影響が無
視できなくなり、ボンデイング・ワイヤ13に加わる端
子間電圧が、トランジスタ2のベース・コレクタ間の寄
生容量を介して、並列入力帰還されてしまう。そのた
め、従来のプリアンプ回路59においては、エミッタフ
ォロワ・バッファ段20を構成するトランジスタ2のコ
レクタとバイパスコンデンサ17を結ぶボンディング・
ワイヤ13の高周波域のインダクタンスのため、トラン
スインピーダンス利得特性において、ピーキングと帯域
の劣化が生じてしまう。
【0016】図7は、図6に示したプリアンプ回路59
において、ボンディング・ワイヤ13のインダクタンス
の値をパラメータとして、トランスインピーダンス利得
特性を数値シミュレーションした結果である。
【0017】図7より、ボンディング・ワイヤ13の高
周波域でのインダクタンスの増加に伴い、トランスイン
ピーダンス利得特性において、ピーキングと帯域の劣化
が生じていることがわかる。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のプリアンプ
回路では、エミッタフォロワ・バッファ段を構成するト
ランジスタのコレクタとそのコレクタを交流的に接地す
るためのバイパスコンデンサを接続するボンディング・
ワイヤのインダクタンスの影響により、トランスインピ
ーダンス利得特性において、ピーキングと帯域の劣化が
生じてしまうという問題点があった。
【0019】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、ピーキングを抑圧して、高周波域に渡って、平
坦かつ広帯域なトランスインピーダンス利得特性を有す
るプリアンプ回路を提供することを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のプリアンプ回路は、増幅回路と、前記増幅
回路の出力インピーダンスのインピーダンス変換をおこ
なうエミッタフォロワ・バッファ回路と、前記エミッタ
フォロワ・バッフア回路を構成するトランジスタのエミ
ッタと前記増幅回路の入力部を結ぶ第1の帰還抵抗とを
有するプリアンプ回路において、前記エミッタフォロワ
・バッファ回路を構成する前記トランジスタのベース・
コレクタ間を接続する第2の帰還抵抗を有することを特
徴とする。
【0021】本発明は、エミッタフォロワ・バッファ回
路を構成するトランジスタのベース・コレクタ間に第2
の帰還抵抗を接続したことにより、高周波域におけるボ
ンディング・ワイヤのインダクタンスの影響を低減する
ようにしたものである。
【0022】したがって、トランスインピーダンス利得
特性のピーキングを抑圧することができるとともにピー
キングのボンディング・ワイヤのインダクタンスの値に
対する依存性を弱くすることができる。
【0023】本発明の実施態様によれば、前記エミッタ
フォロワ・バッファ回路を構成する前記トランジスタの
コレクタとグランドとの間を直列に接続する抵抗とコン
デンサを有する。
【0024】本発明は、エミッタフォロワ・バッファ回
路を構成するトランジスタのコレクタとグランドとの間
に抵抗とコンデンサを直列に接続したことにより、高周
波域におけるボンディング・ワイヤのインダクタンスの
影響を低減するようにしたものである。したがって、ボ
ンディングのインダクタンスによって引き起こされる帯
域縮小の効果を弱めることができる。
【0025】また、本発明のプリアンプ回路は、増幅回
路と、前記増幅回路の出力インピーダンスのインピーダ
ンス変換をおこなうエミッタフォロワ・バッファ回路
と、前記エミッタフォロワ・バッフア回路を構成するト
ランジスタのエミッタと前記増幅回路の入力部を結ぶ第
1の帰還抵抗と、前記エミッタフォロワ・バッファ回路
を構成するトランジスタのコレクタを交流的に接地する
ためのバイパスコンデンサを有するプリアンプ回路にお
いて、前記エミッタフォロワ・バッファ回路を構成する
前記トランジスタのコレクタと前記バイパスコンデンサ
との間を並列に接続する抵抗とコンデンサを有すること
を特徴とする。
【0026】本発明は、エミッタフォロワ・バッファ回
路を構成するトランジスタのコレクタとそのコレクタを
交流的に接地するためのバイパスコンデンサとの間に抵
抗とコンデンサを並列に接続することにより、高周波域
におけるボンディング・ワイヤのインダクタンスの影響
を低減するようにしたものである。
【0027】したがって、トランスインピーダンス利得
特性のピーキングを抑圧することができるとともにピー
キングのボンディング・ワイヤのインダクタンスの値に
対する依存性を弱くすることができる。
【0028】本発明の実施態様によれば、前記エミッタ
フォロワ・バッファ回路を構成する前記トランジスタの
コレクタとグランドとの間を直列に接続する抵抗とコン
デンサを有する。
【0029】本発明は、エミッタフォロワ・バッファ回
路を構成するトランジスタのコレクタとグランドとの間
に抵抗とコンデンサを直列に接続したことにより、高周
波域におけるボンディング・ワイヤのインダクタンスの
影響を低減するようにしたものである。
【0030】したがって、ボンディングのインダクタン
スによって引き起こされる帯域縮小の効果を弱めること
ができる。
【0031】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して詳細に説明する。
【0032】(第1の実施形態)図1は本発明の第1の
実施形態のプリアンプ回路の回路図である。図6中と同
番号は同じ構成要素を示す。
【0033】本実施形態のプリアンプ回路19は、図6
の従来のプリアンプ回路に対して、トランジスタ2のコ
レクタ・ベース間を接続する帰還抵抗21を設けたもの
である。
【0034】本実施形態のプリアンプ回路19では、エ
ミッタフォロワ・バッファ段20を構成するトランジス
タ2のコレクタに直流バイアス電圧を印加する際、コレ
クタを交流的に接地するためにバイパスコンデンサ17
を用いているが、バイパスコンデンサ17とトランジス
タ2のコレクタを接続するボンディング・ワイヤ13の
インダクタンスの影響を低減するため、トランジスタ2
のコレクタ・ベース間を第2の帰還抵抗21で接続す
る。
【0035】次に、本実施形態のプリアンプ回路19の
効果について説明する。
【0036】図2は、図1に示したプリアンプ回路19
において、ボンディング・ワイヤ13のインダクタンス
の値をパラメータとして、トランスインピーダンス利得
特性を数値シミュレーションした結果である。
【0037】この図2と、図6の従来のプリアンプ回路
59のトランスインピーダンス利得特性を数値シミュレ
ーションした結果である図7とを比較すると、本実施形
態のプリアンプ回路19では、ピーキングを抑圧するこ
とができ、また、ピーキングのボンディング・ワイヤ1
3のインダクタンスの値に対する依存性が弱くなってい
ることがわかる。
【0038】本実施形態のプリアンプ回路では、この結
果として、高周波域にわたって、平坦なトランスインピ
ーダンス利得特性を得ることができるので、出力波形の
ジッタ、リンギングや回路の発振を抑えることができ、
良好な光信号の検出および受信ができる。
【0039】(第2の実施形態)図3は本発明の第2の
実施形態のプリアンプ回路の回路図である。
【0040】図3を参照すると、本実施形態のプリアン
プ回路29は、図1の第1の実施形態のプリアンプ回路
で示した回路構成に対して、トランジスタ2のコレクタ
とグランド間を抵抗22とコンデンサ23で直列に接続
したバイパス回路を設けたものである。
【0041】本実施形態の効果は、上記第1の実施形態
の効果に加えて、ボンディング・ワイヤによる高周波域
でのインダクタンスによって引き起こされる帯域縮小の
効果を弱めるものである。
【0042】(第3の実施形態)図4は本発明の第3の
実施形態のプリアンプ回路の回路図である。
【0043】図4を参照すると、本実施形態のプリアン
プ回路39は、図6の従来のプリアンプ回路59に対し
て、トランジスタ2のコレクタとボンディング・ワイヤ
13との間を並列に接続する抵抗24とコンデンサ25
を設けたものである。
【0044】本実施形態のプリアンプ回路39では、エ
ミッタフォロワ・バッファ段20を構成するトランジス
タ2のコレクタに直流バイアス電圧を印加する際、コレ
クタを交流的に接地するためにバイパスコンデンサ17
を用いているが、バイパスコンデンサ17とトランジス
タ2のコレクタを接続するボンディング・ワイヤ13に
よる高周波域でのインダクタンスの影響を低減するた
め、トランジスタ2のコレクタとボンディング・ワイヤ
13との間を抵抗24とコンデンサ25により並列接続
する。
【0045】本実施形態のプリアンプ回路39の効果
は、第1の実施形態と同様に、トランスインピーダンス
利得特性における、ピーキングを抑圧することができ、
また、ピーキングのボンディング・ワイヤ13による高
周波域でのインダクタンスの値に対する依存性を弱くす
るものである。
【0046】(第4の実施形態)図5は本発明の第4の
実施形態のプリアンプ回路の回路図である。
【0047】図5を参照すると、本実施形態のプリアン
プ回路49は、図4の第3の実施形態のプリアンプ回路
で示した回路構成に対して、トランジスタ2のコレクタ
とグランド間を抵抗22とコンデンサ23で直列に接続
したバイパス回路を設けたものである。
【0048】本実施形態の効果は、上記第3の実施形態
の効果に加えて、ボンディング・ワイヤ13による高周
波域でのインダクタンスによって引き起こされる帯域縮
小の効果を弱めるものである。
【0049】上記第1〜第4の実施形態においては、初
段、および、最終段の増幅部はトランジスタ1つで構成
したが、この構成に限られるものではなく、差動型やカ
スコード型等を組み合わせて、複数のトランジスタによ
り構成してもよい。
【0050】また、上記第1〜第4の実施形態における
回路構成は、入力側の増幅部1段、エミッタフォロワ・
バッファ2段、出力側の増幅部1段であったが、入力側
増幅段は2段以上でもよく、エミッタフォロワ・バッフ
ァ段は1段以上あればよく、出力側の増幅部は1段以上
でもよいし場合によっては無くてもよい。
【0051】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、トラン
スインピーダンス利得特性におけるピーキングを抑圧す
ることができ、エミッタフォロワ・バッファ回路のトラ
ンジスタのコレクタとバイパスコンデンサを接続するボ
ンディング・ワイヤのインダクタンス値に対するピーキ
ングの依存性を弱くするという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態のプリアンプ回路の回
路図である。
【図2】図1のプリアンプ回路19のトランスインピー
ダンス特性を、インダクタンス13をパラメータとして
示した図である。
【図3】本発明の第2の実施形態のプリアンプ回路の回
路図である。
【図4】本発明の第3の実施形態のプリアンプ回路の回
路図である。
【図5】本発明の第4の実施形態のプリアンプ回路の回
路図である。
【図6】従来のプリアンプ回路の回路図である。
【図7】図6の従来のプリアンプ回路59のトランスイ
ンピーダンス特性を、インダクタンス13をパラメータ
として示した図である。
【符号の説明】
1〜4 トランジスタ 5 帰還抵抗 6〜10 抵抗 11〜15 ボンディング・ワイヤ 16、17 バイパスコンデンサ 18 光検出器 19 プリアンプ回路 20 エミッタフォロワ・バッファ段 21 帰還抵抗 22 抵抗 23 コンデンサ 24 抵抗 25 コンデンサ 26、27 電源 28 リード線 29 プリアンプ回路 30 リード線 31 ダイオード 39 プリアンプ回路 49 プリアンプ回路 59 プリアンプ回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H04B 10/26 10/28 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03F 1/00 - 3/72 H04B 10/06

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 受信した光信号を電気信号に変換する光
    検出器からの前記電気信号を増幅する増幅回路と、前記
    増幅回路の出力インピーダンスのインピーダンス変換を
    おこなうエミッタフォロワ・バッファ回路と、前記エミ
    ッタフォロワ・バッフア回路を構成するトランジスタの
    エミッタと前記増幅回路の入力部を結ぶ第1の帰還抵抗
    とを備え、前記エミッタフォロワ・バッファ回路のコレ
    クタと、前記エミッタフォロワ・バッファ回路を構成す
    るトランジスタのコレクタを交流的に接地するためのバ
    イパスコンデンサとの間がボンディング・ワイヤにより
    接続されているプリアンプ回路において、 前記エミッタフォロワ・バッファ回路を構成する前記ト
    ランジスタのベース・コレクタ間を接続する第2の帰還
    抵抗を有することを特徴とするプリアンプ回路。
  2. 【請求項2】 前記エミッタフォロワ・バッファ回路を
    構成する前記トランジスタのコレクタとグランドとの間
    を直列に接続する抵抗とコンデンサを有する請求項1記
    載のプリアンプ回路。
  3. 【請求項3】 受信した光信号を電気信号に変換する光
    検出器からの前記電気信号を増幅する増幅回路と、前記
    増幅回路の出力インピーダンスのインピーダンス変換を
    おこなうエミッタフォロワ・バッファ回路と、前記エミ
    ッタフォロワ・バッフア回路を構成するトランジスタの
    エミッタと前記増幅回路の入力部を結ぶ第1の帰還抵抗
    とを備え、前記エミッタフォロワ・バッファ回路のコレ
    クタと、前記エミッタフォロワ・バッファ回路を構成す
    るトランジスタのコレクタを交流的に接地するためのバ
    イパスコンデンサとの間がボンディング・ワイヤにより
    接続されているプリアンプ回路において、 前記エミッタフォロワ・バッファ回路を構成する前記ト
    ランジスタのコレクタと前記ボンディンディングワイヤ
    との間に接続された、抵抗とコンデンサからなる並列回
    路を有することを特徴とするプリアンプ回路。
  4. 【請求項4】 前記エミッタフォロワ・バッファ回路を
    構成する前記トランジスタのコレクタとグランドとの間
    を直列に接続する抵抗とコンデンサを有する請求項3記
    載のプリアンプ回路。
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