JPH06314815A - Apd bias circuit - Google Patents
Apd bias circuitInfo
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- JPH06314815A JPH06314815A JP5124957A JP12495793A JPH06314815A JP H06314815 A JPH06314815 A JP H06314815A JP 5124957 A JP5124957 A JP 5124957A JP 12495793 A JP12495793 A JP 12495793A JP H06314815 A JPH06314815 A JP H06314815A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、アバランシェ・フォ
ト・ダイオード（以下、ＡＰＤという。）のバイアス回
路についてのものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bias circuit for an avalanche photodiode (hereinafter referred to as APD).
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、ＡＰＤを使用した光受信回路に
おいては、光受信レベルの変動にかかわらずレベル変動
の少ない電気信号を得るために、ＡＰＤの電流利得を自
動制御するようにしている。このための回路としてＡＰ
Ｄバイアス回路が用いられる。2. Description of the Related Art Generally, in an optical receiving circuit using an APD, the current gain of the APD is automatically controlled in order to obtain an electric signal with a small level fluctuation regardless of the fluctuation of the optical receiving level. AP as a circuit for this
A D bias circuit is used.
【０００３】そして、ＡＰＤへの入力光によって発生す
る光電流をＡＰＤバイアス回路にフィード・バックをか
けることにより、光ＡＧＣをかけて、出力を安定させ
る。従来のＡＰＤバイアス回路では、入力光が増加した
時、ＡＰＤの電流利得を最小にするため、ＡＰＤの逆バ
イアス電圧Ｖr がＶr ＝０〔Ｖ〕になるように構成され
ていた。しかし、このような構成では、ＡＰＤのインピ
ーダンスの低下を生じ、これが信号出力の低下や帯域の
低下を引き起こし、符号間干渉の増大を招くという欠点
があった。そこでこれを克服するために、Ｖr の最小値
を決めておく必要があった。Then, by feeding back the photocurrent generated by the input light to the APD to the APD bias circuit, the optical AGC is applied to stabilize the output. In the conventional APD bias circuit, the reverse bias voltage V r of the APD is set to V r = 0 [V] in order to minimize the current gain of the APD when the input light increases. However, in such a configuration, there is a drawback that the impedance of the APD is lowered, which lowers the signal output and the band, and causes an increase in intersymbol interference. Therefore, in order to overcome this, it was necessary to determine the minimum value of V r .
【０００４】このため、図２に示すような従来のＡＰＤ
バイアス回路（光ＡＧＣ回路）では、 (i) ＡＰＤのバイアス回路をＡＰＤの流れる電流が一定
になる様に制御する（定電流バイアス制御）。Therefore, the conventional APD as shown in FIG.
In the bias circuit (optical AGC circuit), (i) the bias circuit of the APD is controlled so that the current flowing through the APD becomes constant (constant current bias control).
【０００５】(ii)電流利得の下限設定を行う。(Ii) The lower limit of the current gain is set.
【０００６】(iii) 光入力の大小にかかわらず電流利得
の制御を行う。(Iii) The current gain is controlled regardless of the magnitude of the optical input.
【０００７】等の回路が必要となり回路の複雑、大規模
化が避けられない。A circuit such as the above is required, and the circuit is inevitably complicated and large-scaled.
【０００８】図２の回路を簡単に説明すると、ＡＰＤバ
イアス回路は、ＡＰＤ１とＡＰＤ１で発生した光電流を
増幅する光電流増幅器１４と、光電流増幅器１４の出力
を基準信号発生回路１６の出力と比較する比較回路１５
と、比較回路１５の出力によりＡＰＤバイアス制御を行
うＡＰＤバイアス制御回路１２と、ＡＰＤのバイアスの
下限を設定するＡＰＤバイアス電圧下限設定回路１３と
光電流増幅器１４で増幅された電流を電圧に変換する電
流−電圧変換器１１とから構成される。電流−電圧変換
器１１からの出力は等化増幅器６により等化増幅され、
さらに可変利得増幅器７でさらに増幅されて出力され
る。可変利得増幅器７の出力は検波回路８で検波され、
利得制御回路９により可変利得増幅器７の利得が制御さ
れる。The circuit of FIG. 2 will be briefly described. The APD bias circuit includes a photocurrent amplifier 14 for amplifying the photocurrent generated by APD1 and APD1, and an output of the photocurrent amplifier 14 as an output of the reference signal generation circuit 16. Comparison circuit 15 for comparison
And an APD bias control circuit 12 that performs APD bias control by the output of the comparison circuit 15, an APD bias voltage lower limit setting circuit 13 that sets a lower limit of the bias of the APD, and a current amplified by the photocurrent amplifier 14 is converted into a voltage. It is composed of a current-voltage converter 11. The output from the current-voltage converter 11 is equalized and amplified by the equalizing amplifier 6,
Further, the variable gain amplifier 7 further amplifies and outputs. The output of the variable gain amplifier 7 is detected by the detection circuit 8,
The gain control circuit 9 controls the gain of the variable gain amplifier 7.
【０００９】次に図２に示す従来回路の動作を図４によ
り、簡単に説明する。図４は、ＡＰＤ１の電流利得Ｍ
と、それに続く増幅器６の利得Ｇと、この２つの利得の
和の全利得Ａが入力光に対して、いかなる値をとるかを
示した特性図である。Next, the operation of the conventional circuit shown in FIG. 2 will be briefly described with reference to FIG. FIG. 4 shows the current gain M of the APD1.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing what value a gain G of the amplifier 6 following and a total gain A of the sum of these two gains take with respect to input light.
【００１０】入力光Ｐがある値Ｐ0 以下の場合、ＡＰＤ
１の利得Ｍを制御して増幅器６の出力を一定とする。こ
の時、増幅器６の利得Ｇは、ほぼ、最大値Ｇmax で一定
となる。When the input light P is less than a certain value P 0 , the APD
The gain M of 1 is controlled to make the output of the amplifier 6 constant. At this time, the gain G of the amplifier 6 is almost constant at the maximum value G max .
【００１１】次に入力光ＰがＰ0 以上の場合、ＡＰＤ１
の利得Ｍを最小値Ｍmin で一定となるように定める。こ
の時、全利得Ａは、入力光ＰがＰ0 以下では（Ｇmax ＋
Ｍ）となり、入力光ＰがＰ0 以上では（Ｇ＋Ｍmin ）と
なるように変化する。Next, when the input light P is P 0 or more, APD1
The gain M is determined to be constant at the minimum value M min . At this time, when the input light P is P 0 or less, the total gain A is (G max +
M), and changes to become (G + M min ) when the input light P is P 0 or more.
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】従来のＡＰＤ回路で
は、前述した(i),(ii),(iii)の制御を行う必要があるた
め、回路の複雑化、大規模化、及びそれに伴う消費電力
の増大、さらには温度上昇による信頼性低下という問題
が発生する。しかも、光入力範囲は−４６〜−２８〔ｄ
Ｂｍ〕とせまいものであった。In the conventional APD circuit, since it is necessary to control the above-mentioned (i), (ii), and (iii), the circuit becomes complicated, large-scaled, and consumed accordingly. There arises a problem that reliability is deteriorated due to increase in electric power and temperature rise. Moreover, the light input range is -46 to -28 [d
Bm] was small.
【００１３】この発明は、限定された光入力可変範囲に
おいて、十分良好な光ＡＧＣが実現可能なＡＰＤバイア
ス回路を提供することを目的とする。An object of the present invention is to provide an APD bias circuit which can realize a sufficiently good optical AGC in a limited optical input variable range.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、この発明は、ＡＰＤ１にバイアス電流を供給するＡ
ＰＤバイアス回路において、ＡＰＤ１に供給するバイア
ス電圧を出力端子に発生させるＡＰＤバイアス発生回路
４と、出力端子とＡＰＤ１のカソードとの間に接続され
る抵抗素子２と、抵抗素子２とＡＰＤ１との接続点と接
地点との間に接続されるバイパスコンデンサ３とを備
え、ＡＰＤ１のアノード端子より光入力信号５を電気信
号に変換して取出す。In order to achieve this object, the present invention provides an A for supplying a bias current to APD1.
In the PD bias circuit, an APD bias generation circuit 4 for generating a bias voltage to be supplied to APD1 at an output terminal, a resistance element 2 connected between the output terminal and a cathode of APD1, and a connection between the resistance element 2 and APD1. A bypass capacitor 3 connected between the point and the ground point is provided, and the optical input signal 5 is converted into an electric signal from the anode terminal of the APD 1 and taken out.
【００１５】[0015]
【作用】この発明は、ＡＰＤバイアス発生回路４とＡＰ
Ｄ１のカソードとの間に高抵抗２を設けた点が従来例と
異なっている。本ＡＰＤバイアス回路の制御方式を具体
的に説明すると、まず、初めに、ＡＰＤバイアス発生回
路４の電圧ＶB を最小受光レベルにおいて、最適電流利
得となるように設定する。The present invention relates to the APD bias generation circuit 4 and the AP.
This is different from the conventional example in that a high resistance 2 is provided between the cathode of D1 and the cathode. The control method of the present APD bias circuit will be specifically described. First, the voltage V B of the APD bias generation circuit 4 is set so as to have the optimum current gain at the minimum light receiving level.
【００１６】次に、ＡＰＤ１に入力する光入力レベルに
応じた、ＡＰＤ電流がＡＰＤ１のカソードからアノード
に向って流れ、高抵抗２により、この電流による電圧降
下が生じ、電圧Ｖr がＡＰＤ１のカソードに発生する。Next, an APD current flows from the cathode of the APD1 toward the anode according to the optical input level input to the APD1, and the high resistance 2 causes a voltage drop due to this current, and the voltage V r is the cathode of the APD1. Occurs in.
【００１７】その結果、この電圧Ｖr に応じた、電流利
得がＡＰＤ１に設定される。最小受光レベルでは、ＡＰ
Ｄ電流は、微小電流なため、高抵抗２による電圧降下
は、ほとんどなく、ＶR ≒ＶB となり、電流利得は最大
となる。As a result, the current gain corresponding to this voltage V r is set in APD1. At the minimum light receiving level, AP
Since the D current is a minute current, there is almost no voltage drop due to the high resistance 2 and V R ≈V B , and the current gain becomes maximum.
【００１８】光入力レベルが大きくなるにつれて、ＡＰ
Ｄ電流は増加するため、高抵抗２による電圧降下は増大
し、ＶR ＝ＶB −Ｉ・Ｒとなり電流利得は徐々に低下す
る。但し、最大受光時に電流利得ＭがＭ＝０〔ｄＢ〕以
下とならないように、高抵抗値を最適に決定する。これ
により、光ＡＧＣ制御がシンプルな回路で実現させるこ
とができる。As the optical input level increases, the AP
Since the D current increases, the voltage drop due to the high resistance 2 increases, and V R = V B −I · R, and the current gain gradually decreases. However, the high resistance value is optimally determined so that the current gain M does not become M = 0 [dB] or less at the time of maximum light reception. Thereby, the optical AGC control can be realized by a simple circuit.
【００１９】[0019]
【実施例】次に、この発明によるＡＰＤバイアス回路の
構成図を図１に示す。図１で、ＡＰＤバイアス発生回路
４と高抵抗２とバイパスコンデンサ３とを直列に接続
し、高抵抗２とバイパスコンデンサとの接続点にＡＰＤ
１のカソードを接続する。他の構成は図２に示す従来の
構成と同一である。実施例では、図１における高抵抗２
の抵抗値を１〔ＭΩ〕としている。1 is a block diagram of an APD bias circuit according to the present invention. In FIG. 1, the APD bias generation circuit 4, the high resistance 2 and the bypass capacitor 3 are connected in series, and the APD is connected to the connection point between the high resistance 2 and the bypass capacitor.
1. Connect the cathode. The other structure is the same as the conventional structure shown in FIG. In the embodiment, the high resistance 2 in FIG.
Has a resistance value of 1 [MΩ].
【００２０】次に、図３を参照して、実施例の動作を説
明する。図３は、実施例におけるＡＰＤ１の電流利得Ｍ
と、それに続く増幅器６の利得Ｇと、この２つの利得和
の全利得Ａが入力光Ｐに対して、いかなる値をとるかを
示した特性図である。Next, the operation of the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows the current gain M of the APD 1 in the embodiment.
3 is a characteristic diagram showing what value the gain G of the amplifier 6 and the total gain A of the sum of the two gains take with respect to the input light P.
【００２１】この実施例では、入力光Ｐに対するＡＰＤ
１の電流利得Ｍは、ゆるやかに変化しており、入力光が
Ｐ＝−１０〔ｄＢｍ〕付近で利得が０〔ｄＢ〕以下にな
る。In this embodiment, the APD for the input light P
The current gain M of 1 gradually changes, and the gain becomes 0 [dB] or less when the input light is in the vicinity of P = -10 [dBm].
【００２２】要求されている光入力レベル範囲は、Ｐ＝
−４６〔ｄＢｍ〕〜−１５〔ｄＢｍ〕であるため、最大
受光レベルＰmax （＝−１５〔ｄＢｍ〕）においても、
帯域劣化は起こらない。The required optical input level range is P =
Since it is −46 [dBm] to −15 [dBm], even at the maximum light receiving level P max (= −15 [dBm]),
Bandwidth degradation does not occur.
【００２３】この実施例では、最小受光レベルＰmin に
おいて、電流利得Ｍが最適（本実施例ではＭ＝２０〔ｄ
Ｂ〕とした。）になるように、ＡＰＤバイアス発生回路
４の電圧ＶB を調整し、最小受光時のＳ／Ｎが最適にな
るように設定している。In this embodiment, the current gain M is optimum at the minimum light receiving level P min (M = 20 [d] in this embodiment).
B]. ), The voltage V B of the APD bias generation circuit 4 is adjusted so that the S / N at the time of minimum light reception is optimized.
【００２４】この結果、本受信器のエラーレイト特性
は、Ｐ＝−４６〔ｄＢｍ〕〜−１５〔ｄＢｍ〕におい
て、符号誤り率＝１×１０-11 以下を得ている。As a result, the error rate characteristic of this receiver has a code error rate of 1 × 10 -11 or less at P = -46 [dBm] to -15 [dBm].
【００２５】[0025]
【発明の効果】この発明によれば、ＡＰＤのバイアス制
御回路が、高抵抗だけで実現できるため、回路のシンプ
ル化、消費電力の低減化による信頼性向上をはかること
ができる。また、光入力範囲がＰ＝−４６〔ｄＢｍ〕〜
−１５〔ｄＢｍ〕という広範囲なＡＧＣを実現すること
ができる。According to the present invention, since the bias control circuit of the APD can be realized with only high resistance, the circuit can be simplified and the power consumption can be reduced to improve the reliability. In addition, the light input range is from P = -46 [dBm] to
A wide range AGC of -15 [dBm] can be realized.
【図１】この発明によるＡＰＤバイアス回路の実施例の
構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of an APD bias circuit according to the present invention.
【図２】従来技術によるＡＰＤバイアス回路の構成図で
ある。FIG. 2 is a configuration diagram of an APD bias circuit according to a conventional technique.
【図３】図１に示す実施例の入力光に対する制御系の利
得を示した特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram showing the gain of the control system with respect to the input light of the embodiment shown in FIG.
【図４】図２に示す従来の回路の入力光に対する制御系
の利得を示した特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing a gain of a control system with respect to input light of the conventional circuit shown in FIG.
１ アバランシェ・フォト・ダイオード ２ 高抵抗 ３ バイパスコンデンサ ４ ＡＰＤバイアス発生回路 ５ 光入力信号 ６ 等化増幅回路 ７ 可変利得増幅器 ８ 利得制御回路 ９ 検波回路 １１ 電流−電圧変換器 １２ ＡＰＤバイアス制御回路 １３ ＡＰＤバイアス下限設定回路 １４ 光電流増幅器 １５ 比較回路 １６ 基準電圧発生回路 1 Avalanche Photo Diode 2 High Resistance 3 Bypass Capacitor 4 APD Bias Generation Circuit 5 Optical Input Signal 6 Equalization Amplification Circuit 7 Variable Gain Amplifier 8 Gain Control Circuit 9 Detection Circuit 11 Current-Voltage Converter 12 APD Bias Control Circuit 13 APD Bias lower limit setting circuit 14 Photocurrent amplifier 15 Comparison circuit 16 Reference voltage generation circuit
Claims (1)
ＰＤ)(1)にバイアス電流を供給するＡＰＤバイアス回路
において、 ＡＰＤ(1) に供給するバイアス電圧を出力端子に発生さ
せるＡＰＤバイアス発生回路(4) と、 前記出力端子とＡＰＤ(1) のカソードとの間に接続され
る抵抗素子(2) と、 抵抗素子(2) とＡＰＤ(1) との接続点と接地点との間に
接続されるバイパスコンデンサ(3) とを備え、 ＡＰＤ(1) のアノード端子より光入力信号(5) を電気信
号に変換して取り出すことを特徴とするＡＰＤバイアス
回路。1. An avalanche photo diode (A
PD) (1), an APD bias circuit for supplying a bias current to the APD (1), an APD bias generation circuit (4) for generating a bias voltage to be supplied to the APD (1), And a bypass capacitor (3) connected between the connection point between the resistance element (2) and the APD (1) and the ground point. The APD bias circuit is characterized in that the optical input signal (5) is converted into an electric signal and taken out from the anode terminal of (4).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5124957A JPH06314815A (en) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | Apd bias circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5124957A JPH06314815A (en) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | Apd bias circuit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06314815A true JPH06314815A (en) | 1994-11-08 |
Family
ID=14898407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5124957A Pending JPH06314815A (en) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | Apd bias circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06314815A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007300133A (en) * | 2007-07-03 | 2007-11-15 | Eudyna Devices Inc | Semiconductor light receiving device |
| JP2010178383A (en) * | 2010-05-06 | 2010-08-12 | Mitsubishi Electric Corp | Optical receiver |
| JP2017034583A (en) * | 2015-08-05 | 2017-02-09 | 三菱電機株式会社 | Optical module |
-
1993
- 1993-04-28 JP JP5124957A patent/JPH06314815A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007300133A (en) * | 2007-07-03 | 2007-11-15 | Eudyna Devices Inc | Semiconductor light receiving device |
| JP2010178383A (en) * | 2010-05-06 | 2010-08-12 | Mitsubishi Electric Corp | Optical receiver |
| JP2017034583A (en) * | 2015-08-05 | 2017-02-09 | 三菱電機株式会社 | Optical module |
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