JP3228239B2 - Optical receiving circuit - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光受信回路に係わ
り、詳細には広いダイナミックレンジを実現する光受信
回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical receiving circuit , and more particularly, to an optical receiving circuit that realizes a wide dynamic range.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、情報処理技術および光伝送技術の
発達にともない光伝送容量の増大化および光伝送距離の
長距離化による毎秒１０ギガビットを越える伝送速度が
要求されている。この大容量光伝送の一形態として、こ
れまでの時分割多重方式を用いたものから、波長多重方
式や光アンプを用いた線形中継伝送方式、超長距離伝送
技術を用いた光伝送が実用化されるに至っている。この
ような新しい光伝送技術の導入にともない光受信回路に
も高い光受信感度特性が要求されている。しかし、光受
信回路には局内伝送など短距離伝送されてくる光信号
や、光アンプを用いたシステム等で自局の折り返し試験
用の大信号も受信する場合があり、広範な適用範囲をも
つ光受信回路には非常に広いダイナミックレンジが必要
とされている。2. Description of the Related Art In recent years, with the development of information processing technology and optical transmission technology, a transmission speed exceeding 10 gigabits per second has been required due to an increase in optical transmission capacity and an increase in optical transmission distance. As one form of this large-capacity optical transmission, wavelength transmission multiplexing, linear repeater transmission using an optical amplifier, and optical transmission using ultra-long-distance transmission technology have been put into practical use, instead of those using conventional time-division multiplexing. Has been done. With the introduction of such new optical transmission technology, optical receiving circuits are also required to have high optical receiving sensitivity characteristics. However, the optical receiver circuit may receive optical signals transmitted over short distances such as intra-office transmissions or large signals for the return test of the local station in systems using optical amplifiers, etc. An extremely wide dynamic range is required for an optical receiving circuit.
【０００３】図４は従来提案された広ダイナミックレン
ジを有する光受信回路の構成の概要を表わしたものであ
る。この光受信回路は、光電変換素子としてのフォトダ
イオード（Photo Diode：以下、ＰＤと略す。）１０を
有しており、そのカソード端子は電源電圧ＶＣＣに、ア
ノード端子は入力する電流信号を電圧信号に変換する前
置増幅器１１に、それぞれ接続されている。前置増幅器
１１の出力端子は、所定の増幅率で電気信号の増幅を行
う主増幅器１２の入力端子に接続されている。主増幅器
１２の出力端子は、信号の波形を整形する波形整形回路
１３に接続されている。前置増幅器１１は、反転増幅器
１４と、電流分配制御回路１５と、帰還抵抗１６、１７
とを備えており、ＰＤ１０のアノード端子は、反転増幅
器１４と電流分配制御回路１５に接続されている。反転
増幅器１４の出力端子は、主増幅器１２に接続されると
ともに、並列に接続された帰還抵抗１６、１７を介して
それぞれ電流分配制御回路１５に接続されている。FIG. 4 shows an outline of the configuration of a conventionally proposed optical receiving circuit having a wide dynamic range. This light receiving circuit has a photodiode (Photo Diode: hereinafter, abbreviated as PD) 10 as a photoelectric conversion element. The cathode terminal of the photodiode 10 is a power supply voltage VCC, and the anode terminal is a voltage signal. Are connected to a preamplifier 11 for converting the data into a preamplifier. An output terminal of the preamplifier 11 is connected to an input terminal of a main amplifier 12 that amplifies an electric signal at a predetermined amplification factor. An output terminal of the main amplifier 12 is connected to a waveform shaping circuit 13 for shaping a signal waveform. The preamplifier 11 includes an inverting amplifier 14, a current distribution control circuit 15, and feedback resistors 16 and 17.
The anode terminal of the PD 10 is connected to the inverting amplifier 14 and the current distribution control circuit 15. The output terminal of the inverting amplifier 14 is connected to the main amplifier 12 and to the current distribution control circuit 15 via feedback resistors 16 and 17 connected in parallel.
【０００４】このような構成の光受信回路では、ＰＤ１
０に入射された光信号１８の強度に応じて電気信号が光
電流Ｉ1として発生する。電流分配制御回路１５は、こ
の光電流Ｉ1に応じて帰還抵抗１６を流れる電流Ｉ2と帰
還抵抗１７を流れる電流Ｉ3との電流分配比を変化させ
ることができるようになっている。したがって、光電流
Ｉ1が小さいとき、すなわちＰＤ１０に入射する光信号
１８の強度が小さいときには、電流Ｉ3を小さくするこ
とで、前置増幅器１１の変換利得は、帰還抵抗１６の抵
抗値と電流Ｉ2によって決まる大きな値とすることがで
きる。これに対して、光電流Ｉ1が大きいとき、すなわ
ちＰＤ１０に入射する光信号１８の強度が大きいときに
は、電流Ｉ3が流れ始めるようにすることで、帰還抵抗
１６と帰還抵抗１７が並列接続される。このとき前置増
幅器１１の変換利得は、帰還抵抗１６の抵抗値と、電流
Ｉ2と、帰還抵抗１７の抵抗値と、電流Ｉ3とで決まる小
さい値とすることができる。このように光電流Ｉ1に応
じて帰還率を制御することで広ダイナミックレンジを有
する反転増幅器１４の出力信号は、主増幅器１２によっ
て所定の増幅率で電圧増幅された後、波形整形回路１３
で所定の閾値に基づいて波形整形が行われる。これによ
り、ＰＤ１０に入力した光信号に対応したディジタル電
気信号を出力することができる。In the optical receiving circuit having such a configuration, the PD1
Electrical signal is generated as a photocurrent I 1 according to the intensity of the incident optical signal 18 to zero. The current distribution control circuit 15 can change the current distribution ratio between the current I 2 flowing through the feedback resistor 16 and the current I 3 flowing through the feedback resistor 17 according to the photocurrent I 1 . Therefore, when the photocurrent I 1 is small, that is, when the intensity of the optical signal 18 incident on the PD 10 is small, the conversion gain of the preamplifier 11 is reduced by reducing the current I 3 so that the resistance of the feedback resistor 16 and the current it can be a large value determined by I 2. On the other hand, when the optical current I 1 is large, that is, when the intensity of the optical signal 18 incident on the PD 10 is large, the current I 3 starts to flow, so that the feedback resistors 16 and 17 are connected in parallel. You. Conversion gain of this time the preamplifier 11, and the resistance value of the feedback resistor 16, the current I 2, and the resistance value of the feedback resistor 17 can be a small value determined by the current I 3. By controlling the feedback rate according to the photocurrent I 1 , the output signal of the inverting amplifier 14 having a wide dynamic range is subjected to voltage amplification at a predetermined amplification rate by the main amplifier 12, and then the waveform shaping circuit 13.
Performs waveform shaping based on a predetermined threshold. Thereby, a digital electric signal corresponding to the optical signal input to the PD 10 can be output.
【０００５】このような光受信回路に関する技術は、た
とえば特開平１０−７９６２５号公報「光受信回路」に
開示されている。A technique relating to such an optical receiving circuit is disclosed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-79625, entitled "Optical Receiving Circuit".
【０００６】また実開昭６２−１９６４１５号公報「光
受信装置」には、増幅信号のピーク値に基づいて、反転
増幅回路の入出力端子間に並列接続された帰還抵抗の１
つの接続を切り換えるようにすることで、帰還抵抗値と
電流値とを調整して広ダイナミックレンジを実現する光
受信回路に関する技術が開示されている。Japanese Utility Model Laid-Open Publication No. Sho 62-196415 discloses an "optical receiving apparatus" that includes one of feedback resistors connected in parallel between input and output terminals of an inverting amplifier circuit based on a peak value of an amplified signal.
A technique related to an optical receiving circuit that realizes a wide dynamic range by adjusting a feedback resistance value and a current value by switching one connection is disclosed.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の光
受信回路について、たとえば実開昭６２−１９６４１５
号公報に記載された技術では、帰還抵抗値と電流値とを
制御するために増幅信号のピーク値を検出するピーク値
検出回路という付加回路が必要となり、回路構成の規模
拡大と複雑化を招く。また、特開平１０−７９６２５号
公報に開示された技術では、光受信回路における電流分
配制御回路の回路構成が複雑になる。すなわち、この電
流分配制御回路では光電変換素子で発生した電流を帰還
抵抗に分配するために、カレントミラー回路によって帰
還抵抗の１つに流れる電流を制御するようにしている。
しかし、カレントミラー回路は、特性がそろった２つの
トランジスタを必要とするため、集積化された場合のみ
に適しているといわざるを得ない。このように従来の光
受信回路では、回路構成が複雑になるとともに、所望の
特性を得るために種々の制約があることから、製造コス
トも高くなってしまうという問題がある。However, a conventional optical receiving circuit is disclosed in, for example, Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 62-196415.
In the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. H11-207, an additional circuit called a peak value detection circuit that detects a peak value of an amplified signal is required to control a feedback resistance value and a current value, which causes an increase in the scale and complexity of a circuit configuration. . In the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-79625, the circuit configuration of the current distribution control circuit in the optical receiving circuit becomes complicated. That is, in this current distribution control circuit, a current flowing through one of the feedback resistors is controlled by a current mirror circuit in order to distribute the current generated by the photoelectric conversion element to the feedback resistors.
However, since the current mirror circuit requires two transistors having uniform characteristics, it must be said that the current mirror circuit is suitable only for an integrated circuit. As described above, the conventional optical receiving circuit has a problem that the circuit configuration becomes complicated and various costs are imposed to obtain desired characteristics, so that the manufacturing cost is increased.
【０００８】そこで本発明の目的は、回路構成の簡素化
と低コスト化を実現する光受信回路を提供することにあ
る。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical receiving circuit which can simplify the circuit configuration and reduce the cost.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、（イ）第１の抵抗を介して電源電圧レベルの逆バイ
アス電圧が付加されているフォトダイオードと、（ロ）
このフォトダイオードに入射される光信号の強度に応じ
て発生する光電流を電圧値に変換する反転増幅器と、
（ハ）第１の抵抗とフォトダイオードの接続点に一端を
接続し、他端を接地した第２および第３の抵抗の直列回
路からなり、これら第２および第３の抵抗の接続点の電
圧がフォトダイオードに入射する光信号のレベルに応じ
て変化する入力レベル検出回路と、（ニ）第２および第
３の抵抗の接続点の電圧をベース電圧としてコレクタと
エミッタ間の電流をオン・オフ動作するトランジスタ
と、（ホ）反転増幅器入力端子および出力端子間に接続
されている第１の帰還抵抗と、（へ）この第１の帰還抵
抗の一端と共通接続されていると共にトランジスタのコ
レクタとエミッタ間を介して第１の帰還抵抗の他端と接
続されている第２の帰還抵抗とを光受信回路に具備させ
る。According to the present invention, (a) a photodiode to which a reverse bias voltage of a power supply voltage level is added via a first resistor;
An inverting amplifier that converts a photocurrent generated according to the intensity of an optical signal incident on the photodiode into a voltage value;
(C) a series circuit of second and third resistors having one end connected to the connection point of the first resistor and the photodiode and the other end grounded, and the voltage at the connection point of the second and third resistors; An input level detection circuit that changes according to the level of an optical signal incident on a photodiode; and (d) turning on / off a current between a collector and an emitter using a voltage at a connection point of the second and third resistors as a base voltage. An operating transistor, (e) a first feedback resistor connected between the input terminal and the output terminal of the inverting amplifier, and (f) a collector of the transistor commonly connected to one end of the first feedback resistor. The optical receiving circuit is provided with a second feedback resistor connected to the other end of the first feedback resistor via the emitter.
【００１０】すなわち請求項１記載の発明では、入射さ
れる光信号を光電変換手段で電流値に変換するとともに
これを増幅手段で反転増幅するようにしている。一方、
第１の抵抗とフォトダイオードの接続点に一端を接続
し、他端を接地した第２および第３の抵抗の直列回路か
らなり、これら第２および第３の抵抗の接続点の電圧が
フォトダイオードに入射する光信号のレベルに応じて変
化する入力レベル検出回路を設け、その接続点の電圧に
応じてトランジスタをオン・オフ制御し、これによって
増幅手段の帰還抵抗を第１の帰還抵抗の抵抗値だけとす
るか、このトランジスタのコレクタ・エミッタ間抵抗に
第２の帰還抵抗を直列接続した抵抗分を第１の帰還抵抗
に並列接続した抵抗値とするか選択させることによっ
て、増幅手段の帰還量を変更するようにしている。That is, in the first aspect of the present invention, the incident optical signal is converted into a current value by the photoelectric conversion means, and the current value is inverted and amplified by the amplification means. on the other hand,
A second circuit includes a series circuit of second and third resistors having one end connected to a connection point between the first resistor and the photodiode, and the other end grounded. An input level detection circuit that changes in accordance with the level of an optical signal incident on the transistor, and controls the on / off of the transistor in accordance with the voltage at the connection point, thereby reducing the feedback resistance of the amplifying means to the resistance of the first feedback resistance. The value of the feedback of the amplifying means is selected by selecting whether the value is a value only or a value obtained by connecting a second feedback resistor in series to the collector-emitter resistance of the transistor in parallel with the first feedback resistor. I try to change the amount.
【００１１】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
光受信回路で、直列回路を構成する第２および第３の抵
抗の合成値は、これらの抵抗を流れる電流が、第１の抵
抗からフォトダイオードの方向に流れる電流よりも十分
小さくなるような高抵抗に設定されていることを特徴と
している。[0011] In a second aspect of the present invention, in <br/> light receiving circuit according to claim 1, the second and the combined value of the third resistor constituting the series circuit, the current through these resistors, It is characterized in that the resistance is set high enough to be sufficiently smaller than the current flowing from the first resistor in the direction of the photodiode.
【００１２】すなわち請求項２記載の発明では、直列回
路を構成する第２および第３の抵抗を比較的高抵抗とす
ることで、この光受信回路の消費電力を低く設定するこ
とができる。 That is, according to the second aspect of the present invention, the series circuit
The second and third resistances constituting the road are relatively high resistance.
Power consumption of this optical receiver circuit.
Can be.
【００１３】[0013]
【００１４】[0014]
【００１５】[0015]
【００１６】[0016]
【００１７】[0017]
【００１８】[0018]
【００１９】[0019]
【００２０】[0020]
【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to embodiments.
【００２１】[0021]
【００２２】図１は本発明の説明の参考となる光受信回
路の構成の概要を表わしたものである。この光受信回路
は、光電変換素子としてのＰＤ２０を有しており、その
カソード端子は保護抵抗２１を介して電源電圧ＶＣＣ
に、アノード端子は入力する電流信号を電圧信号に変換
する帰還増幅回路２２に、それぞれ接続されている。Ｐ
Ｄ２０のカソード端子は、比較回路２３の一方の入力端
子に接続されており、比較回路２３の他方の入力端子は
参照電圧Ｖｒｅｆが常に印加されている。比較回路２３
の出力信号は、帰還増幅回路２２に入力されている。帰
還増幅回路２２は、入力信号を反転増幅する反転増幅器
２４と、経路切り換えのためのスイッチ２５と、互いに
抵抗値の異なる帰還抵抗２６、２７とを備えている。Ｐ
Ｄ２０のアノード端子は、反転増幅器２４の入力端子と
スイッチ２５に接続されている。反転増幅器２４の出力
端子は、光受信回路の出力端子２８に接続されていると
ともに、並列に接続された帰還抵抗２６、２７を介して
それぞれスイッチ２５に接続されている。スイッチ２５
は、比較回路２３の出力信号に基づいて、ＰＤ２０のア
ノード端子を帰還抵抗２６あるいは帰還抵抗２７のいず
れか一方に経路切り換えできるようになっている。FIG. 1 shows an outline of a configuration of an optical receiving circuit which is a reference for explanation of the present invention. This light receiving circuit has a PD 20 as a photoelectric conversion element, and its cathode terminal is connected to a power supply voltage VCC through a protection resistor 21.
The anode terminal is connected to a feedback amplifier circuit 22 that converts an input current signal into a voltage signal. P
The cathode terminal of D20 is connected to one input terminal of the comparison circuit 23, and the other input terminal of the comparison circuit 23 is always supplied with the reference voltage Vref. Comparison circuit 23
Are input to the feedback amplifier circuit 22. The feedback amplifier circuit 22 includes an inverting amplifier 24 for inverting and amplifying an input signal, a switch 25 for switching a path, and feedback resistors 26 and 27 having different resistance values. P
The anode terminal of D20 is connected to the input terminal of inverting amplifier 24 and switch 25. The output terminal of the inverting amplifier 24 is connected to the output terminal 28 of the optical receiving circuit, and is also connected to the switch 25 via feedback resistors 26 and 27 connected in parallel. Switch 25
Can switch the anode terminal of the PD 20 to either the feedback resistor 26 or the feedback resistor 27 based on the output signal of the comparison circuit 23.
【００２３】このような構成の光受信回路では、ＰＤ２
０に入射された光信号２９の強度に応じて電気信号が光
電流Ｉ4として発生する。ＰＤ２０と保護抵抗２１との
接続点をＡ点とすると、このＡ点の電位は電源電圧ＶＣ
Ｃから保護抵抗２１を流れる光電流Ｉ4に応じた電圧降
下を生じる。このＡ点の電圧を比較回路２３で所定の参
照電圧Ｖｒｅｆと比較し、その比較結果をスイッチ２５
に出力する。この比較結果によって反転増幅器２４の帰
還抵抗の抵抗値を変更することができるので、反転増幅
器２４の帰還量を変更することができ、反転増幅器２４
の出力信号を飽和させることなく広ダイナミックレンジ
の光受信回路を構成することができる。In the optical receiving circuit having such a configuration, the PD2
Electrical signal is generated as a photocurrent I 4 according to the intensity of the optical signal 29 incident to zero. Assuming that the connection point between the PD 20 and the protection resistor 21 is a point A, the potential at the point A is the power supply voltage VC.
A voltage drop occurs from C in accordance with the photocurrent I 4 flowing through the protection resistor 21. The voltage at the point A is compared with a predetermined reference voltage Vref by the comparison circuit 23, and the comparison result is expressed by the switch 25.
Output to Since the resistance value of the feedback resistor of the inverting amplifier 24 can be changed according to the comparison result, the feedback amount of the inverting amplifier 24 can be changed, and the inverting amplifier 24 can be changed.
A light receiving circuit having a wide dynamic range can be configured without saturating the output signal of the optical receiver.
【００２４】ここで、帰還抵抗２６の抵抗値Ｒ1が帰還
抵抗２７の抵抗値Ｒ2よりも大きいものとする。そこ
で、ＰＤ２０に入射される光信号２９の強度が小さいと
きには、発生する光電流Ｉ4も小さい。電源電圧ＶＣＣ
から保護抵抗２１によって発生する電圧降下によるＡ点
における電位は、比較回路２３で参照電圧Ｖｒｅｆと比
較される。保護抵抗２１による電圧降下分が小さいた
め、参照電圧Ｖｒｅｆよりも大きな値として、比較結果
が出力される。その比較結果は、スイッチ２５に入力さ
れる。この場合、スイッチ２５は抵抗値Ｒ1の帰還抵抗
２６の経路に設定される。これにより、反転増幅器２４
の帰還抵抗を大きくとることができるため、帰還増幅回
路２２の利得も大きくとることができる。Here, it is assumed that the resistance R 1 of the feedback resistor 26 is larger than the resistance R 2 of the feedback resistor 27. Therefore, when the intensity of the optical signal 29 incident on the PD 20 is small, the generated photocurrent I 4 is also small. Power supply voltage VCC
, The potential at the point A due to the voltage drop generated by the protection resistor 21 is compared with the reference voltage Vref by the comparison circuit 23. Since the voltage drop due to the protection resistor 21 is small, the comparison result is output as a value larger than the reference voltage Vref. The comparison result is input to the switch 25. In this case, the switch 25 is set to the path of the feedback resistor 26 of resistance R 1. Thereby, the inverting amplifier 24
Can be increased, the gain of the feedback amplifier circuit 22 can be increased.
【００２５】これに対して、ＰＤ２０に入射される光信
号２９の強度が大きいときには、発生する光電流Ｉ4も
大きくなる。そして、電源電圧ＶＣＣから保護抵抗２１
によって発生する電圧降下によるＡ点による電位が、比
較回路２３で参照電圧Ｖｒｅｆと比較される。しかし、
保護抵抗による電圧降下分が大きいため、参照電圧Ｖｒ
ｅｆよりも小さな値として、比較結果が出力される。そ
の比較結果はスイッチ２５に入力され、スイッチ２５は
抵抗値Ｒ2の帰還抵抗２７の経路に経路切り換えされ
る。これにより、反転増幅器２４の帰還抵抗を小さくと
ることができるため、帰還増幅回路２２の出力信号が飽
和することを回避することができる。On the other hand, when the intensity of the optical signal 29 incident on the PD 20 is high, the generated photocurrent I 4 also increases. Then, the protection resistance 21 is changed from the power supply voltage VCC.
The potential at the point A due to the voltage drop generated by the comparison circuit 23 is compared with the reference voltage Vref by the comparison circuit 23. But,
Since the voltage drop due to the protection resistor is large, the reference voltage Vr
The comparison result is output as a value smaller than ef. As a result of the comparison is input to the switch 25, the switch 25 is routed switching the path of the feedback resistor 27 of the resistance value R 2. As a result, the feedback resistance of the inverting amplifier 24 can be reduced, so that the output signal of the feedback amplifier circuit 22 can be prevented from being saturated.
【００２６】このようにこの参考例における光受信回路
は、電源電圧ＶＣＣと保護抵抗２１を介して接続されて
いるＰＤ２０に入射される光信号２９の強度に応じて発
生する光電流Ｉ4を、この電源電圧ＶＣＣから保護抵抗
２１による電圧降下分として検出し、これを所定の参照
電圧Ｖｒｅｆと比較している。そして、この比較結果に
より、反転増幅器２４の出力信号を入力側に帰還させる
際に、互いに異なる抵抗値の帰還抵抗２６、２７のうち
スイッチ２５でいずれか一方の帰還抵抗を選択させるよ
うにしている。これにより、入射される光信号の強度が
小さいときには、帰還抵抗値を大きくすることで帰還量
を大きくして増幅器の利得を大きくすることができる一
方、入射される光信号の強度が大きいときには帰還抵抗
値を小さくすることで帰還量を小さくして増幅器の飽和
を回避することができる。したがって、比較回路やスイ
ッチなどの非常に簡素な構成で広ダイナミックレンジの
光受信回路を実現することができる。As described above, the optical receiving circuit according to the reference example converts the photocurrent I 4 generated according to the intensity of the optical signal 29 incident on the power supply voltage VCC and the PD 20 connected via the protection resistor 21 from the power supply voltage VCC. The power supply voltage VCC is detected as a voltage drop by the protection resistor 21 and is compared with a predetermined reference voltage Vref. Then, based on the comparison result, when the output signal of the inverting amplifier 24 is fed back to the input side, one of the feedback resistors 26 and 27 having different resistance values is selected by the switch 25. . Thus, when the intensity of the incident optical signal is low, the amount of feedback can be increased by increasing the feedback resistance value to increase the gain of the amplifier. By reducing the resistance value, the amount of feedback can be reduced and the saturation of the amplifier can be avoided. Therefore, an optical receiving circuit having a wide dynamic range can be realized with a very simple configuration such as a comparison circuit and a switch.
【００２７】[0027]
【００２８】参考例における光受信回路は、スイッチ２
５によって予め設けられている複数の帰還抵抗の中から
最適な帰還抵抗値を選択するようにしていたが、本発明
の実施例における光受信回路は、スイッチ２５の代わり
に電流制御回路を用いて帰還抵抗に流れる電流値を制御
するようにしている。The light receiving circuit in the reference example is a switch 2
It had to choose an optimum feedback resistance value from among a plurality of feedback resistors provided in advance by 5, the present invention
In the optical receiving circuit of the embodiment, a current control circuit is used instead of the switch 25 to control the value of the current flowing through the feedback resistor.
【００２９】図２は本発明の実施例における光受信回路
の構成の概要を表わしたものである。ただし、図１に示
す参考例における光受信回路と同一部分には同一符号を
付し、適宜説明を省略する。この光受信回路は、光電変
換素子としてのＰＤ２０を有しており、そのカソード端
子は保護抵抗２１を介して電源電圧ＶＣＣに、アノード
端子は入力する電流信号を電圧信号に変換する帰還増幅
回路３０に、それぞれ接続されている。ＰＤ２０のカソ
ード端子は、入力レベル検出回路３１にも接続されてい
る。帰還増幅回路３０は、反転増幅器２４と、電流制御
回路３２と、互いに異なる帰還抵抗２６、２７とを備え
ている。ＰＤ２０のアノード端子は、反転増幅器２４の
入力端子と電流制御回路３２に接続されている。反転増
幅器２４の出力端子は、光受信回路の出力端子２８に接
続されているとともに、並列に接続された帰還抵抗２
６、２７を介してそれぞれ電流制御回路３２に接続され
ている。電流制御回路３２は、入力レベル検出回路３１
の出力信号に基づいて、帰還抵抗２６、２７それぞれに
流れる電流を制御することができるようになっている。FIG. 2 shows the outline of the configuration of the optical receiving circuit in the embodiment of the present invention . However, the same parts as those of the optical receiving circuit in the reference example shown in FIG. This light receiving circuit has a PD 20 as a photoelectric conversion element, a cathode terminal of which is connected to a power supply voltage VCC via a protective resistor 21 and an anode terminal of which is a feedback amplifier circuit 30 for converting an input current signal into a voltage signal. , Respectively. The cathode terminal of the PD 20 is also connected to the input level detection circuit 31. The feedback amplifier circuit 30 includes an inverting amplifier 24, a current control circuit 32, and feedback resistors 26 and 27 different from each other. The anode terminal of the PD 20 is connected to the input terminal of the inverting amplifier 24 and the current control circuit 32. The output terminal of the inverting amplifier 24 is connected to the output terminal 28 of the optical receiving circuit and is connected to the feedback resistor 2 connected in parallel.
6 and 27 are connected to the current control circuit 32, respectively. The current control circuit 32 includes an input level detection circuit 31
, The current flowing through each of the feedback resistors 26 and 27 can be controlled.
【００３０】このような構成の光受信回路では、ＰＤ２
０で入射された光信号２９の強度に応じて電気信号が光
電流Ｉ5として発生する。ＰＤ２０と保護抵抗２１との
接続点であるＡ点の電位は、電源電圧ＶＣＣから保護抵
抗２１を流れる光電流Ｉ5に応じて、電圧降下を生じ
る。入力レベル検出回路３１は、このＡ点の電位に基づ
いて電流制御回路３２を制御し、帰還抵抗２６、２７そ
れぞれに流れる電流の量を調整することができるように
なっている。In the optical receiving circuit having such a configuration, the PD2
Electrical signal is generated as a photocurrent I 5 according to the intensity of the incident optical signal 29 at zero. Potential at point A which is the connection point between the PD20 and the protection resistor 21 in accordance with the photocurrent I 5 flowing through the protection resistor 21 from the power supply voltage VCC, produces a voltage drop. The input level detection circuit 31 controls the current control circuit 32 based on the potential at the point A, and can adjust the amount of current flowing through each of the feedback resistors 26 and 27.
【００３１】ここで、ＰＤ２０に入射される光信号２９
の強度が小さいときには、発生する光電流Ｉ5も小さ
い。したがって、このときのＡ点の電位を検出した入力
レベル検出回路３１は、電流制御回路３２を制御して帰
還抵抗２７に電流を流さないようにすることで、帰還増
幅器の利得を、帰還抵抗２６の抵抗値と、帰還抵抗２６
を流れる電流によって決めることができる。これに対し
て、ＰＤ２０に入射される光信号２９の強度が大きいと
きには、発生する光電流Ｉ5も大きくなる。このときの
Ａ点の電位を検出した入力レベル検出回路３１は、電流
制御回路３２を制御して、帰還抵抗２７に電流を分流す
ることで、帰還量を下げることができるので、広ダイナ
ミックレンジの光受信回路を実現することができるよう
になる。Here, the optical signal 29 incident on the PD 20
When the strength is small, the photocurrent I 5 also small occur. Therefore, the input level detection circuit 31 which has detected the potential at the point A at this time controls the current control circuit 32 so that no current flows through the feedback resistor 27, thereby reducing the gain of the feedback amplifier and the feedback resistor 26. And the feedback resistance 26
Can be determined by the current flowing through In contrast, when the intensity of the optical signal 29 incident on the PD20 is large also increases the photocurrent I 5 generated. At this time, the input level detection circuit 31 that has detected the potential at the point A controls the current control circuit 32 and shunts the current to the feedback resistor 27 to reduce the feedback amount. An optical receiving circuit can be realized.
【００３２】以下では、本実施例における光受信回路に
ついて、より詳細に説明する。Hereinafter, the optical receiving circuit according to the present embodiment will be described in more detail.
【００３３】図３は、本実施例における光受信回路の構
成要部を具体的に表わしたものである。したがって、図
２における本実施例の光受信回路と同一部分には同一符
号を付し、説明を適宜省略する。この光受信回路は、光
電変換素子としてのＰＤ２０を有しており、そのカソー
ド端子は保護抵抗２１を介して電源電圧ＶＣＣに、アノ
ード端子は入力する電流信号を電圧信号に変換する帰還
増幅回路３０に、それぞれ接続されている。ＰＤ２０の
カソード端子は、入力レベル検出回路３１の一端に接続
されている。すなわちＰＤ２０のカソード端子には、分
圧抵抗４０1、４０2が直列に接続され、この他方の端子
は接地されており、分圧抵抗４０1、４０2の接続点が電
流制御回路３２に電気的に接続されている。FIG. 3 specifically shows the main components of the optical receiving circuit according to this embodiment . Therefore, the same parts as those of the optical receiving circuit of this embodiment in FIG. This light receiving circuit has a PD 20 as a photoelectric conversion element, a cathode terminal of which is connected to a power supply voltage VCC via a protective resistor 21 and an anode terminal of which is a feedback amplifier circuit 30 for converting an input current signal into a voltage signal. , Respectively. The cathode terminal of the PD 20 is connected to one end of the input level detection circuit 31. That is, the voltage dividing resistors 40 1 and 40 2 are connected in series to the cathode terminal of the PD 20, the other terminal is grounded, and the connection point of the voltage dividing resistors 40 1 and 40 2 is electrically connected to the current control circuit 32. Connected.
【００３４】帰還増幅回路３０は、入力段増幅部４１
と、帰還部４２とを有している。入力段増幅部４１は、
ｎｐｎ型トランジスタ４３を有している。そのベース端
子はＰＤ２０のアノード端子に、そのコレクタ端子は抵
抗４４を介して電源電圧ＶＣＣにそれぞれ接続されてお
り、そのエミッタ端子は接地されている。帰還部４２
は、ｎｐｎ型トランジスタ４５を有している。そのコレ
クタ端子は電源電圧ＶＣＣに、そのベース端子はｎｐｎ
型トランジスタ４３のコレクタ端子にそれぞれ接続さ
れ、エミッタ端子は抵抗４６を介して接地されている。
出力端子２８は、ｎｐｎ型トランジスタ４５のエミッタ
端子に接続されている。The feedback amplification circuit 30 includes an input stage amplification unit 41
And a feedback section 42. The input stage amplifying unit 41
It has an npn transistor 43. The base terminal is connected to the anode terminal of the PD 20, the collector terminal is connected to the power supply voltage VCC via the resistor 44, and the emitter terminal is grounded. Return section 42
Has an npn transistor 45. Its collector terminal is at the power supply voltage VCC and its base terminal is npn
The emitter terminal is connected to the collector terminal of the type transistor 43, and the emitter terminal is grounded via the resistor 46.
The output terminal 28 is connected to the emitter terminal of the npn transistor 45.
【００３５】また、このエミッタ端子には、帰還抵抗２
６、２７のそれぞれ一端が接続されている。帰還抵抗２
６の他端には、ｎｐｎ型トランジスタ４３のベース端子
が接続されている。帰還抵抗２７の他端には、電流制御
回路３２が接続されている。電流制御回路３２は、ｐｎ
ｐ型トランジスタ４７からなり、そのコレクタ端子は帰
還抵抗２７の他端に、ベース端子は分圧抵抗４０1、４
０2の分圧点に、エミッタ端子はｎｐｎ型トランジスタ
４３のベース端子に、それぞれ接続されている。A feedback resistor 2 is connected to this emitter terminal.
One end of each of 6, 6 is connected. Feedback resistor 2
The other end of 6 is connected to the base terminal of npn transistor 43. A current control circuit 32 is connected to the other end of the feedback resistor 27. The current control circuit 32
A p-type transistor 47 has a collector terminal connected to the other end of the feedback resistor 27 and a base terminal connected to a voltage dividing resistor 40 1 , 4.
At the voltage dividing point of O 2 , the emitter terminal is connected to the base terminal of the npn transistor 43.
【００３６】このような構成の光受信回路では、ＰＤ２
０に入射される光信号２９の強度が小さいとき、ＰＤ２
０で発生する光電流Ｉphが小さいため、保護抵抗２１に
よる電圧降下が小さいため、Ａ点における電位は高いま
まである。したがって、このＡ点における電位が一端に
付加される入力レベル検出回路３１では、分圧抵抗４０
1、４０2による分圧点における分圧電位レベルも高いま
まである。このとき、ｐｎｐ型トランジスタ４７は動作
しないようにすれば、帰還抵抗２７に電流が流れないた
め、帰還抵抗２６によって決まる帰還量が入力段増幅部
４１に帰還される。In the optical receiving circuit having such a configuration, the PD2
When the intensity of the optical signal 29 incident on 0 is small, PD2
Since the photocurrent Iph generated at 0 is small and the voltage drop due to the protection resistor 21 is small, the potential at the point A remains high. Therefore, in the input level detection circuit 31 to which the potential at the point A is added to one end, the voltage dividing resistor 40
1, 40 2 divided potential level at the voltage dividing point by also remains high. At this time, if the pnp transistor 47 is not operated, no current flows through the feedback resistor 27, and the amount of feedback determined by the feedback resistor 26 is fed back to the input stage amplifier 41.
【００３７】これに対して、ＰＤ２０に入射される光信
号２９の強度が大きいとき、ＰＤ２０で発生する光電流
Ｉphが大きくなるため、保護抵抗２１による電圧降下も
大きくなる。したがって、Ａ点における電位が下がり、
これを一端に付加される入力レベル検出回路３１では、
分圧抵抗４０1、４０2による分圧点における分圧電位レ
ベルも低くなる。このとき、ｐｎｐ型トランジスタ４７
を動作するようにすれば、帰還抵抗２７に流れる電流と
帰還抵抗２６に流れる電流の比によって決まる帰還量が
入力段増幅部４１に帰還される。[0037] On the contrary, when the intensity of the optical signal 29 incident on the PD20 is large, the photocurrent I ph generated in PD20 increases, the voltage drop is also increased by the protection resistor 21. Therefore , the potential at point A drops,
In the input level detection circuit 31 having this added to one end,
Divided potential level at the voltage dividing point by dividing resistors 40 1, 40 2 is also lowered. At this time, the pnp transistor 47
Is operated, the feedback amount determined by the ratio of the current flowing through the feedback resistor 27 to the current flowing through the feedback resistor 26 is fed back to the input stage amplifier 41.
【００３８】このとき入力レベル検出回路３１の分圧抵
抗４０1、４０2それぞれの抵抗値の比を変えることによ
って、分圧点の電位レベルも変更することができ、ｐｎ
ｐ型トランジスタ４７の動作点を変更することができ
る。これにより、帰還抵抗２６、２７それぞれに流れる
電流の比を任意に調整することができる。たとえば帰還
抵抗２６、２７のいずれか一方を可変抵抗器にすること
で、容易にｐｎｐ型トランジスタ４７の動作点を変更す
BR>ることができる。At this time, the potential level at the voltage dividing point can be changed by changing the ratio between the resistance values of the voltage dividing resistors 40 1 and 40 2 of the input level detecting circuit 31.
The operating point of the p-type transistor 47 can be changed. As a result, the ratio of the current flowing through each of the feedback resistors 26 and 27 can be arbitrarily adjusted. For example, by using one of the feedback resistors 26 and 27 as a variable resistor, the operating point of the pnp transistor 47 can be easily changed.
BR> you can.
【００３９】なお図３における光受信回路では、入力レ
ベル検出回路３１に流れる電流Ｉbは、ＰＤ２０で発生
するＩphより十分小さくなるように、たとえばＩbはＩ
phの１０分の１以下になるように分圧抵抗４０1、４０2
の抵抗値を選択することが望ましい。これは、電源電圧
ＶＣＣが保護抵抗２１、分圧抵抗４０1、４０2を介して
接地電位と接続されるため、分圧抵抗４０1、４０2の抵
抗値の選択を誤れば、消費電流が著しく大きくなってし
まうからである。[0039] In the light receiving circuit in Fig. 3 Note that the current I b flowing in the input level detection circuit 31, to be sufficiently smaller than the I ph generated by PD 20, for example, I b is I
The voltage dividing resistors 40 1 and 40 2 are set to be 1/10 or less of ph
It is desirable to select the resistance value. This power supply voltage VCC protection resistor 21, to be connected to the ground potential via the voltage dividing resistors 40 1, 40 2, if a mistake in the selection of the voltage dividing resistors 40 1, 40 2 of the resistance value, the current consumption This is because it becomes extremely large.
【００４０】このように本実施例における光受信回路
は、電源電圧ＶＣＣと保護抵抗２１を介して接続されて
いるＰＤ２０に入射される光信号２９の強度に応じて発
生する光電流を、この電源電圧ＶＣＣから保護抵抗２１
による電圧降下分として検出している。この電圧降下し
た電位レベルに基づいて、反転増幅器２４の出力信号を
入力側に帰還する際に、互いに異なる抵抗値の帰還抵抗
２６、２７それぞれに流れる電流の量を調整している。
すなわち、入射された光信号の強度をＰＤ２０で発生し
た光電流による保護抵抗２１の電圧降下として検出しこ
れを分圧することで、一方の帰還抵抗に流れる電流を調
整するトランジスタを制御することができるので、広ダ
イナミックレンジの光受信回路を非常に簡素な構成で実
現することができるようになる。As described above, the optical receiving circuit in this embodiment converts the photocurrent generated according to the intensity of the optical signal 29 incident on the PD 20 connected via the power supply voltage VCC and the protection resistor 21 into the power supply voltage VCC. Protection resistor 21 from voltage VCC
Is detected as the voltage drop due to The amount of current flowing through each of the feedback resistors 26 and 27 having different resistance values when the output signal of the inverting amplifier 24 is fed back to the input side is adjusted based on the potential level at which the voltage has dropped.
That is, by detecting the intensity of the incident optical signal as a voltage drop of the protection resistor 21 due to the photocurrent generated by the PD 20 and dividing the voltage, it is possible to control the transistor that adjusts the current flowing through one feedback resistor. Therefore, an optical receiving circuit having a wide dynamic range can be realized with a very simple configuration.
【００４１】なお実施例では、２種類の帰還抵抗による
帰還について説明しているが、この帰還抵抗の数に限定
されるものではない。たとえば、３種類以上の帰還抵抗
を、光信号の強度に応じて切り換え、あるいは並列に電
流を分流することで、広ダイナミックレンジを実現する
ことも可能である。In the embodiment , feedback by two types of feedback resistors is described, but the number of feedback resistors is not limited. For example, a wide dynamic range can be realized by switching three or more types of feedback resistors according to the intensity of an optical signal or by shunting current in parallel.
【００４２】なお実施例では、ＰＤにより光信号を電気
信号を変換するものとして説明したが、これに限定され
るものではない。Although the embodiment has been described on the assumption that the PD converts an optical signal into an electric signal, the present invention is not limited to this.
【００４３】[0043]
【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、第１の抵抗とフォトダイオードの接続点に一
端を接続し、他端を接地した第２および第３の抵抗の直
列回路と、その接続点の電圧に応じてオン・オフ動作す
るトランジスタを用い、このトランジスタのコレクタ・
エミッタ間抵抗に第２の帰還抵抗を直列接続した抵抗分
を第１の帰還抵抗に並列接続した抵抗値とするか選択さ
せることによって、増幅手段の帰還量を変更するように
したので、簡単な回路で増幅手段の帰還量の変更が可能
になる。As described above, according to the first aspect of the present invention, one end is connected to the connection point between the first resistor and the photodiode, and the other end is grounded. Circuit and a transistor that turns on and off according to the voltage at the connection point.
The amount of feedback of the amplifying means is changed by selecting whether or not a resistance value obtained by connecting the second feedback resistor in series to the emitter-to-emitter resistance is a resistance value connected in parallel with the first feedback resistor. The amount of feedback of the amplifying means can be changed by the circuit.
【００４４】また、請求項２記載の発明によれば、直列
回路を構成する第２および第３の抵抗を比較的高抵抗と
することで、この光受信回路の消費電力を低く設定する
ことができる。 According to the second aspect of the present invention, the series connection
The second and third resistors constituting the circuit are relatively high in resistance.
To reduce the power consumption of this optical receiver circuit.
be able to.
【００４５】[0045]
【図１】参考例における光受信回路の構成の概要を示す
ブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating an outline of a configuration of an optical receiving circuit according to a reference example .
【図２】本発明の実施例における光受信回路の構成の概
要を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating an outline of a configuration of an optical receiving circuit according to an embodiment of the present invention.
【図３】本実施例における光受信回路の構成要部の詳細
を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram illustrating details of a main configuration of an optical receiving circuit in the present embodiment .
【図４】従来提案された光受信回路の構成の概要を示す
ブロック図である。FIG. 4 is a block diagram illustrating an outline of a configuration of a conventionally proposed optical receiving circuit.
２０ ＰＤ ２１ 保護抵抗 ２２、３０ 帰還増幅回路 ２３ 比較回路 ２４ 反転増幅器 ２５ スイッチ ２６、２７ 帰還抵抗 ２８ 出力端子 ２９ 光信号 ３１ 入力レベル検出回路 ３２ 電流制御回路 ４０1、４０2 分圧抵抗 ４１ 入力段増幅部 ４２ 帰還部 ４３、４５ ｎｐｎ型トランジスタ ４４、４６ 抵抗 ４７ ｐｎｐ型トランジスタREFERENCE SIGNS LIST 20 PD 21 protection resistor 22, 30 feedback amplifier circuit 23 comparison circuit 24 inverting amplifier 25 switch 26, 27 feedback resistor 28 output terminal 29 optical signal 31 input level detection circuit 32 current control circuit 40 1 , 40 2 voltage dividing resistor 41 input stage Amplifying section 42 Feedback section 43, 45 npn-type transistor 44, 46 resistor 47 pnp-type transistor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/28 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI H04B 10/28
Claims (2)
バイアス電圧が付加されているフォトダイオードと、 このフォトダイオードに入射される光信号の強度に応じ
て発生する光電流を電圧値に変換する反転増幅器と、 第１の抵抗とフォトダイオードの接続点に一端を接続
し、他端を接地した第２および第３の抵抗の直列回路か
らなり、これら第２および第３の抵抗の接続点の電圧が
前記フォトダイオードに入射する光信号のレベルに応じ
て変化する入力レベル検出回路と、 前記第２および第３の抵抗の接続点の電圧をベース電圧
としてコレクタとエミッタ間の電流をオン・オフ動作す
るトランジスタと、 前記反転増幅器入力端子および出力端子間に接続されて
いる第１の帰還抵抗と、 この第１の帰還抵抗の一端と共通接続されていると共に
前記トランジスタのコレクタとエミッタ間を介して第１
の帰還抵抗の他端と接続されている第２の帰還抵抗とを
具備することを特徴とする光受信回路。1. A photodiode to which a reverse bias voltage of a power supply voltage level is added via a first resistor, and a photocurrent generated according to the intensity of an optical signal incident on the photodiode is converted into a voltage value. An inverting amplifier for conversion, a series circuit of second and third resistors having one end connected to a connection point between the first resistor and the photodiode and the other end grounded , and connecting the second and third resistors; An input level detection circuit in which the voltage at a point changes according to the level of an optical signal incident on the photodiode; and turning on the current between the collector and the emitter using the voltage at the connection point of the second and third resistors as a base voltage. A transistor that is turned off, a first feedback resistor connected between the input terminal and the output terminal of the inverting amplifier, and a transistor commonly connected to one end of the first feedback resistor. The first through the collector and emitter of the transistor
And a second feedback resistor connected to the other end of the feedback resistor.
の抵抗の合成値は、これらの抵抗を流れる電流が、前記
第１の抵抗から前記フォトダイオードの方向に流れる電
流よりも十分小さくなるような高抵抗に設定されている
ことを特徴とする請求項１記載の光受信回路。2. A second and a third circuit constituting the series circuit.
Claims combined value of the resistance of the current flowing through these resistors, characterized in that the said first resistor is set to a high resistance such that sufficiently smaller than the current flowing in the direction of the photodiode 2. The optical receiving circuit according to 1.
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