JP3270221B2 - 光信号受信回路 - Google Patents

光信号受信回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は光信号を電気信号に再
生する光信号受信回路に係り、特に光データリンクに使
用される光信号受信回路に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の光信号受信回路として従来では
例えば特公昭63−25738号公報に記載されている
ものが良く知られており、その回路構成を図4に示す。
すなわち、光信号は受光素子31で電気信号に変換され
る。この受光素子31で変換された電気信号は増幅器32で
増幅され、比較器33の(+)側入力端子に供給される。
【0003】また、上記増幅器32と同様に構成された基
準電圧発生回路34が設けられており、増幅器32とこの基
準電圧発生回路34の出力端子相互間には等価な抵抗値を
持つ一対の抵抗35、36が直列接続されている。そして、
上記一対の抵抗35、36の直列接続点の信号が、差動増幅
器37、ダイオード38及びキャパシタ39からなるピーク値
検出回路40に供給される。このピーク値検出回路40では
上記増幅器32と基準電圧発生回路34の各出力信号の中間
のレベルを持つ信号のピーク値が検出され、これが上記
比較器33の(−)側入力端子に供給されて両信号が比較
される。
【0004】また、ピーク値検出回路40の出力端子に接
続された電流源41と入力側に接続された抵抗42により、
無信号時のオフセット電圧がピーク値検出回路40に供給
されるようになっている。
【0005】このような構成でなる光信号受信回路にお
いて、光信号が入力し、それに対応した電気信号が増幅
器32で増幅され、比較器33の(+)側入力端子に入力さ
れる。また、一対の抵抗35、36及びピーク値検出回路40
により、増幅器32からの出力信号の1/2のレベルの信
号電圧が比較器33の(−)側入力端子にしきい値として
入力される。そして、比較器33で両入力信号が比較され
ることにより、光信号の光強度に依存せずに、安定した
パルス信号が出力される。
【0006】一方、光信号がないときは、上記オフセッ
ト電圧により、比較器33の出力信号は論理“L”レベル
に固定される。このような構成の光信号受信回路では直
流信号の受信も可能であるが、増幅器32及び基準電圧発
生回路34それぞれの内部で使用されるバイポーラトラン
ジスタのベース・エミッタ間電圧の相対的なばらつき等
の影響により、無信号時の直流バイアス点が全く同一値
とはならず、前記オフセット電圧はこの点を考慮して高
めに設定しなければならず、この結果、感度が低下する
と共に最小受信電力の悪化をもたらすという欠点があ
る。
【0007】一方、AC(交流)結合方式によれば上記
のような問題は解決することができる。この場合には例
えば図5に示すような構成の回路が考えられる。すなわ
ち、この回路は、前記増幅器32と比較器33を結合コンデ
ンサ43を介して接続するもので、このような構成とする
ことにより最小受信電力を上げることができる。
【0008】しかるにこの方式では、無信号時には増幅
器32の雑音が出力信号に現れるという欠点がある。ま
た、AC結合の時定数により決まる時間だけ始めの光信
号が再生できないという欠点もある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の光信
号受信回路では感度が低下すると共に最小受信電力が悪
化するという欠点があり、これを改善しようとすると無
信号時に出力信号に雑音が現れると共に無信号時から始
めの光信号が再生できないという欠点がある。
【0010】この発明は上記のような事情を考慮してな
されたものであり、その目的は、高感度で無信号時の雑
音もなく、なおかつ無信号時から光信号を再生すること
ができる光信号受信回路を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】第1の発明の光信号受信
回路は、光信号を電気信号に変換する受光素子と、上記
受光素子で変換された電気信号を増幅する増幅器と、上
記増幅器の出力信号のピーク値を検出する第1のピーク
値検出回路と、上記第1のピーク値検出回路の出力端子
と上記増幅器の出力端子との間に直列接続され、互いに
等価な抵抗値を持つ一対の抵抗素子と、上記増幅器の出
力信号を基準にして上記一対の抵抗素子の直列接続点の
信号のピーク値を検出する第2のピーク値検出回路と、
上記第2のピーク値検出回路に所定のオフセット電圧を
供給するオフセット電圧発生回路と、上記第1、第2の
ピーク値検出回路の出力電圧を比較する比較器とを具備
したことを特徴とする。
【0012】第2の発明の光信号受信回路は、光信号を
電気信号に変換する受光素子と、上記受光素子で変換さ
れた電気信号を増幅する増幅器と、上記増幅器の出力信
号のピーク値を検出する第1のピーク値検出回路と、上
記増幅器の出力信号を基準にして上記第1のピーク値検
出回路の出力信号のピーク値を検出する第2のピーク値
検出回路と、上記増幅器の出力端子と上記第2のピーク
値検出回路の出力端子との間に直列接続され、互いに等
価な抵抗値を持つ一対の抵抗素子と、上記第2のピーク
値検出回路に所定のオフセット電圧を供給するオフセッ
ト電圧発生回路と、上記第1のピーク値検出回路の出力
電圧と上記一対の抵抗素子の直列接続点の信号の電圧と
を比較する比較器とを具備したことを特徴とする。
【0013】
【作用】第1の発明の光信号受信回路では、増幅器の出
力信号のピーク値が第1のピーク値検出回路で検出さ
れ、比較器に供給される。一方、第1のピーク値検出回
路の出力信号と増幅器の出力信号の中間レベルの信号が
一対の抵抗素子によって形成され、第2のピーク値検出
回路によって上記増幅器の出力信号を基準にしてこの中
間レベルの信号のピーク値が検出され、比較器に供給さ
れる。また、オフセット電圧発生回路によって発生され
る所定のオフセット電圧が第2のピーク値検出回路に供
給される。
【0014】第2の発明の光信号受信回路では、増幅器
の出力信号のピーク値が第1のピーク値検出回路で検出
され、比較器に供給される。一方、第1のピーク値検出
回路の出力信号のピーク値が第2のピーク値検出回路で
検出され、この第2のピーク値検出回路の出力信号と増
幅器の出力信号の中間レベルの信号が一対の抵抗素子に
よって形成され、比較器に供給される。また、オフセッ
ト電圧発生回路によって発生される所定のオフセット電
圧が第2のピーク値検出回路に供給される。
【0015】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明を実施例によ
り説明する。図1はこの発明に係る光信号受信回路の第
1の実施例の構成を示す回路図である。11は例えばホト
ダイオードで構成され、光信号を電気信号に変換する受
光素子であり、カソードは電源電圧の印加点に接続され
ており、アノードは増幅器12の入力端子に接続されてい
る。上記受光素子11で変換された電気信号はこの増幅器
12で増幅される。上記増幅器12の出力信号Vaは第1の
ピーク値検出回路13に供給される。
【0016】この第1のピーク値検出回路13は、差動増
幅器14、この差動増幅器14の出力端子にアノードが接続
されたダイオード15、このダイオード15のカソードに一
端が接続され他端が接地電圧の印加点に接続されたキャ
パシタ16とから構成され、差動増幅器14の(+)側入力
端子には上記信号Vaが、(−)側入力端子にはダイオ
ード15とキャパシタ16との接続点の信号がそれぞれ供給
され、上記増幅器12の出力信号Vaのピーク値を検出
し、信号Vbとして出力する。
【0017】また、上記第1のピーク値検出回路13の出
力端子と上記増幅器12の出力端子との間には等価な抵抗
値を持つ一対の抵抗17、18が直列接続されている。この
一対の抵抗17、18は、第1のピーク値検出回路13の出力
信号Vbと増幅器12の出力信号Vaとの中間のレベルを
持つ信号Vcを発生する。この中間レベル信号Vcは第
2のピーク値検出回路19に供給される。
【0018】上記第2のピーク値検出回路19は、上記第
1のピーク値検出回路13と同様に差動増幅器14、ダイオ
ード15及びキャパシタ16とから構成されており、キャパ
シタ16の他端は第1のピーク値検出回路13の場合とは異
なり上記増幅器12の出力端子に接続されている。すなわ
ち、この第2のピーク値検出回路19は、上記増幅器12の
出力信号Vaを基準にして上記中間レベル信号Vcのピ
ーク値を検出し、信号Vdとして出力する。また、電流
源20と抵抗21から構成され、所定値のオフセット電圧を
発生するオフセット電圧発生回路22が設けられており、
ここで発生されたオフセット電圧は第2のピーク値検出
回路19に供給される。
【0019】上記第1のピーク値検出回路13の出力信号
Vbは比較器23の(+)側入力端子に、第2のピーク値
検出回路19の出力信号Vdは比較器23の(−)側入力端
子にそれぞれ供給される。
【0020】次に上記構成でなる回路の動作を説明す
る。まず、無信号時は、増幅器12の出力信号Vaと、第
1のピーク値検出回路13の出力信号Vb及び中間レベル
信号Vcの電圧はそれぞれ等しくなる。また、オフセッ
ト電圧発生回路22において、電流源20の電流値をIg、
抵抗21の抵抗値をRgとすると、第2のピーク値検出回
路19の出力電圧Vdは、Vaに比べてIgRgだけ高く
なる。従って、次の式が成立する。
【0021】 Va=Vb=Vc … 1 Vd=Va+IgRg=Vb+IgRg … 2 すなわち、無信号時には、比較器23の(−)側入力端子
の電圧は(+)側入力端子の電圧に比べてIgRgのオ
フセット電圧だけ高くなり、比較器23の出力信号Voは
論理“L”レベルに固定される。このとき、この出力信
号Voには増幅器12の雑音は現れない。
【0022】次に光信号が入射した場合の動作を図2の
波形図を用いて説明する。光信号が受光素子11に入射
し、増幅器12により受光素子11からの電流信号iが増幅
されて、その出力信号Vaとして受光素子11の電流信号
iと逆相の電圧信号Vaが得られる。この信号Vaが第
1のピーク値検出回路13に供給されることにより、信号
Vaのピーク値が検出され、Vbが得られる。次にVa
の信号を基準(図ではこれをVa′として表している)
にVbの信号を観測するとVb′の波形となる。第2の
ピーク値検出回路19は、Vaの信号を基準(Va′)に
Vb′の1/2の値の信号のピーク値を検出し、その出
力信号を図2中ではVd′として表している。比較器23
では、Vb′(Vb)の信号が、この信号Vb′(V
b)の1/2のレベルを持つしきい値用のVd′(V
d)信号と比較され、その出力には光信号に対応した正
確なパルス幅の信号Voが出力される。すなわち、無信
号時から光信号を安定に再生することができる。
【0023】また、増幅器12と別回路で従来のような基
準電圧発生回路を設ける必要もなく、その電圧誤差を補
償するために第2のピーク値検出回路19に対して余分の
オフセット電圧を与える必要がないため、高感度化が実
現できる。
【0024】このように上記実施例回路によれば、高感
度で無信号時の雑音もなく、なおかつ無信号時から光信
号を再生することができる。図3はこの発明に係る光信
号受信回路の第2の実施例の構成を示す回路図である。
上記図1に示す第1の実施例回路では、第1のピーク値
検出回路13の出力信号Vbと増幅器12の出力信号Vaと
の中間のレベルを持つ信号Vcを発生させた後に、この
中間レベル信号Vcのピーク値を第2のピーク値検出回
路19で検出するようにしていたが、この第2の実施例回
路では、第1のピーク値検出回路13の出力信号Vbのピ
ーク値を第2のピーク値検出回路19で検出した後、この
第2のピーク値検出回路19の出力信号と増幅器12の出力
信号Vaとの中間のレベルを持つ信号を発生させ、比較
器23にしきい値電圧として供給するようにしたものであ
る。
【0025】なお、この実施例回路では、前記オフセッ
ト電圧発生回路22を構成する前記抵抗21として抵抗17、
18を使用するようにしており、この実施例では抵抗21は
省略されている。
【0026】この実施例回路でも、上記第1の実施例回
路の場合と同様に、高感度化を図ることができ、無信号
時の雑音もなく、無信号時から光信号を再生することが
できるという効果を得ることができる。
【0027】なお、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、種々の変形が可能であることはいうまで
もない。例えば上記各実施例では、増幅器12は受光素子
11の電流信号iと逆相の電圧信号を出力する場合ついて
説明したが、これは増幅器12として受光素子11の電流信
号iと同相の電圧信号を出力するものを使用し、第1、
第2のピーク値検出回路13、19として負のピーク値を検
出する回路を使用するようしても同様の効果を得ること
ができる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
高感度で無信号時の雑音もなく、なおかつ無信号時から
光信号を再生することができる光信号受信回路を提供す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例回路の回路図。
【図2】上記第1の実施例回路の波形図。
【図3】この発明の第2の実施例回路の回路図。
【図4】従来の回路図。
【図5】従来の回路図。
【符号の説明】
11…受光素子、12…増幅器、13…第1のピーク値検出回
路、14…差動増幅器、15…ダイオード、16…キャパシ
タ、17,18…抵抗、19…第2のピーク値検出回路、20…
電流源、21…抵抗、22…オフセット電圧発生回路、23…
比較器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04L 25/03 H04B 1/10 H04L 25/06

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光信号を電気信号に変換する受光素子
    と、 上記受光素子で変換された電気信号を増幅する増幅器
    と、 上記増幅器の出力信号のピーク値を検出する第1のピー
    ク値検出回路と、 上記第1のピーク値検出回路の出力端子と上記増幅器の
    出力端子との間に直列接続され、互いに等価な抵抗値を
    持つ一対の抵抗素子と、 上記増幅器の出力信号を基準にして上記一対の抵抗素子
    の直列接続点の信号のピーク値を検出する第2のピーク
    値検出回路と、 上記第2のピーク値検出回路に所定のオフセット電圧を
    供給するオフセット電圧発生回路と、 上記第1、第2のピーク値検出回路の出力電圧を比較す
    る比較器とを具備したことを特徴とする光信号受信回
    路。
  2. 【請求項2】 光信号を電気信号に変換する受光素子
    と、 上記受光素子で変換された電気信号を増幅する増幅器
    と、 上記増幅器の出力信号のピーク値を検出する第1のピー
    ク値検出回路と、 上記増幅器の出力信号を基準にして上記第1のピーク値
    検出回路の出力信号のピーク値を検出する第2のピーク
    値検出回路と、 上記増幅器の出力端子と上記第2のピーク値検出回路の
    出力端子との間に直列接続され、互いに等価な抵抗値を
    持つ一対の抵抗素子と、 上記第2のピーク値検出回路に所定のオフセット電圧を
    供給するオフセット電圧発生回路と、 上記第1のピーク値検出回路の出力電圧と上記一対の抵
    抗素子の直列接続点の信号の電圧とを比較する比較器と
    を具備したことを特徴とする光信号受信回路。
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