JPH07321565A - 受光信号増幅回路及び受光信号処理装置 - Google Patents
受光信号増幅回路及び受光信号処理装置Info
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- JPH07321565A JPH07321565A JP13146994A JP13146994A JPH07321565A JP H07321565 A JPH07321565 A JP H07321565A JP 13146994 A JP13146994 A JP 13146994A JP 13146994 A JP13146994 A JP 13146994A JP H07321565 A JPH07321565 A JP H07321565A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は受光信号増幅回路において、増幅回路
の諸特性に影響を与えることなく差動信号の振幅を容易
に調整できるようにする。 【構成】受光素子から入力された受光信号を第１のイン
ピーダンス手段を介して電流電圧変換し、エミツタフオ
ロア出力段の出力端子に与える。これにより受光信号に
対して逆相の出力電圧を出力させる。またこのエミツタ
フオロア出力段に流れる電流を電流源によつて折り返
し、第２のインピーダンス手段に供給してエミツタフオ
ロア出力段の出力端子に現れる出力電圧に対して逆相の
出力電圧を出力させる。このとき第２のインピーダンス
手段を第１のインピーダンス手段を含まない回路で構成
できる。この結果、各出力電圧の振幅を調整するために
第２のインピーダンス手段を調整しても増幅回路の諸特
性が影響を受けないようにできる。
の諸特性に影響を与えることなく差動信号の振幅を容易
に調整できるようにする。 【構成】受光素子から入力された受光信号を第１のイン
ピーダンス手段を介して電流電圧変換し、エミツタフオ
ロア出力段の出力端子に与える。これにより受光信号に
対して逆相の出力電圧を出力させる。またこのエミツタ
フオロア出力段に流れる電流を電流源によつて折り返
し、第２のインピーダンス手段に供給してエミツタフオ
ロア出力段の出力端子に現れる出力電圧に対して逆相の
出力電圧を出力させる。このとき第２のインピーダンス
手段を第１のインピーダンス手段を含まない回路で構成
できる。この結果、各出力電圧の振幅を調整するために
第２のインピーダンス手段を調整しても増幅回路の諸特
性が影響を受けないようにできる。
Description
【０００１】
【目次】以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術（図４及び図５） 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段（図１〜図３） 作用 実施例（図１〜図３） （１）全体構成（図１） （２）前置増幅回路１３Ａの構成（図２及び図３） 発明の効果
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は受光信号増幅回路及び受
光信号処理装置に関し、例えば光通信の分野で用いられ
るものに適用して好適なものである。
光信号処理装置に関し、例えば光通信の分野で用いられ
るものに適用して好適なものである。
【０００３】
【従来の技術】今日、フオトダイオードによつて受光さ
れた受光信号を増幅して後段の信号処理回路へ与える前
置増幅回路として図４や図５に示す回路構成のものが一
般に用いられている。ここで図４に示す前置幅回路は単
相出力型の増幅回路であり、図５に示す前置増幅回路は
差動出力型の増幅回路である。これら前置増幅回路は次
に説明するように、フオトダイオードＰＤによつて光電
変換された受光信号を電流電圧変換して増幅し、後段の
信号処理回路に出力するものである。
れた受光信号を増幅して後段の信号処理回路へ与える前
置増幅回路として図４や図５に示す回路構成のものが一
般に用いられている。ここで図４に示す前置幅回路は単
相出力型の増幅回路であり、図５に示す前置増幅回路は
差動出力型の増幅回路である。これら前置増幅回路は次
に説明するように、フオトダイオードＰＤによつて光電
変換された受光信号を電流電圧変換して増幅し、後段の
信号処理回路に出力するものである。
【０００４】まず単相出力型の前置増幅回路１について
説明する。この前置増幅回路１はフオトダイオードＰＤ
から与えられる信号電流ＩINをトランスインピダンス
（ここでは抵抗ＲT ）を介してエミツタ抵抗Ｒ１へ供給
し、抵抗ＲT の両端に信号電流ＩINに応じた大きさの電
圧を発生させている。このとき入力端に当る抵抗ＲT の
一端はトランジスタＱ１の順方向降下電圧Ｖf で与えら
れる一定バイアス電位に固定されている。従つて抵抗Ｒ
T とエミツタ抵抗Ｒ１との接続中点である出力端子から
は一定バイアス電位に対して信号電流ＩINに応じた大き
さの電圧分だけ降下した電圧が出力されるようになされ
ている。すなわち信号電流ＩINに対して逆相の出力電圧
ＶOUT （＝Ｖf −ＲT ・ＩIN）が発生される。
説明する。この前置増幅回路１はフオトダイオードＰＤ
から与えられる信号電流ＩINをトランスインピダンス
（ここでは抵抗ＲT ）を介してエミツタ抵抗Ｒ１へ供給
し、抵抗ＲT の両端に信号電流ＩINに応じた大きさの電
圧を発生させている。このとき入力端に当る抵抗ＲT の
一端はトランジスタＱ１の順方向降下電圧Ｖf で与えら
れる一定バイアス電位に固定されている。従つて抵抗Ｒ
T とエミツタ抵抗Ｒ１との接続中点である出力端子から
は一定バイアス電位に対して信号電流ＩINに応じた大き
さの電圧分だけ降下した電圧が出力されるようになされ
ている。すなわち信号電流ＩINに対して逆相の出力電圧
ＶOUT （＝Ｖf −ＲT ・ＩIN）が発生される。
【０００５】一方、この構成に加えてトランジスタＱ２
のコレクタ側にインピーダンス回路ＺX を挿入したのが
前置増幅回路２である。このインピーダンス回路ＺX に
は信号電流ＩINに対して逆相に増減するコレクタ電流Ｉ
1 が流れ、このコレクタ電流Ｉ1 に応じた大きさの電圧
分だけ降下した電圧がトランジスタＱ２のコレクタに発
生する。すなわち信号電流ＩINに対して同相の出力電圧
ＶOUT0（＝ＶCC−ＺX・Ｉ1 ）が発生され出力されるよ
うになされている。
のコレクタ側にインピーダンス回路ＺX を挿入したのが
前置増幅回路２である。このインピーダンス回路ＺX に
は信号電流ＩINに対して逆相に増減するコレクタ電流Ｉ
1 が流れ、このコレクタ電流Ｉ1 に応じた大きさの電圧
分だけ降下した電圧がトランジスタＱ２のコレクタに発
生する。すなわち信号電流ＩINに対して同相の出力電圧
ＶOUT0（＝ＶCC−ＺX・Ｉ1 ）が発生され出力されるよ
うになされている。
【０００６】また前置増幅回路２の場合、入力段を構成
するトランジスタＱ１のエミツタにダイオードＤ１を挿
入する。このダイオードＤ１はトランスインピーダンス
ＺT（この例では抵抗ＲT とダイオードＤ２との並列接
続回路）の一端に印加される一定バイアス電位を高くす
るためのものである。これによりトランスインピーダン
スＺT と抵抗Ｒ１との接続中点から出力される出力電圧
ＶOUT のダイナミツクレンジを広げることができるよう
になされている。
するトランジスタＱ１のエミツタにダイオードＤ１を挿
入する。このダイオードＤ１はトランスインピーダンス
ＺT（この例では抵抗ＲT とダイオードＤ２との並列接
続回路）の一端に印加される一定バイアス電位を高くす
るためのものである。これによりトランスインピーダン
スＺT と抵抗Ｒ１との接続中点から出力される出力電圧
ＶOUT のダイナミツクレンジを広げることができるよう
になされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところがこの回路構成
の前置増幅回路２には次のような問題があつた。１つは
ゲイン特性、ノイズ特性及び周波数特性等の諸特性を最
適な状態に保ちながら差動信号（すなわちＶOUT 及びＶ
OUTB）の振幅を同じにすることが難しい点である。これ
を出力電圧ＶOUT 及びＶOUTBを信号電流ＩINを用いた式
によつて表すことにより説明する。この説明では電源電
圧ＶEEを接地電位（すなわちＧＮＤ）とし、またトラン
ジスタＱ１、Ｑ２のベース電流を無視して考えるものと
する。
の前置増幅回路２には次のような問題があつた。１つは
ゲイン特性、ノイズ特性及び周波数特性等の諸特性を最
適な状態に保ちながら差動信号（すなわちＶOUT 及びＶ
OUTB）の振幅を同じにすることが難しい点である。これ
を出力電圧ＶOUT 及びＶOUTBを信号電流ＩINを用いた式
によつて表すことにより説明する。この説明では電源電
圧ＶEEを接地電位（すなわちＧＮＤ）とし、またトラン
ジスタＱ１、Ｑ２のベース電流を無視して考えるものと
する。
【０００８】まず差動信号である出力電圧ＶOUT 及びＶ
OUTBは、それぞれ順方向降下電圧Ｖf や信号電流ＩINを
用いて、次式
OUTBは、それぞれ順方向降下電圧Ｖf や信号電流ＩINを
用いて、次式
【数１】
【数２】 のように表すことができる。
【０００９】ここで出力電圧ＶOUTBの電位を設定するト
ランジスタＱ２のコレクタ電流Ｉ1には抵抗Ｒ１を流れ
る電流Ｉ2 と信号電流ＩINとの間に、次式
ランジスタＱ２のコレクタ電流Ｉ1には抵抗Ｒ１を流れ
る電流Ｉ2 と信号電流ＩINとの間に、次式
【数３】 の関係が成り立つ。因に電流Ｉ2 は（１）式で与えられ
る出力電圧ＶOUT を抵抗Ｒ１の抵抗値で割ることにより
求められる。これらの関係を（２）式に代入すると、出
力電圧ＶOUTBは、次式
る出力電圧ＶOUT を抵抗Ｒ１の抵抗値で割ることにより
求められる。これらの関係を（２）式に代入すると、出
力電圧ＶOUTBは、次式
【数４】 と表すことができる。
【００１０】この（１）式及び（４）式を基に各出力電
圧ＶOUT 及びＶOUTBの振幅分だけを抜き出すと、次式
圧ＶOUT 及びＶOUTBの振幅分だけを抜き出すと、次式
【数５】
【数６】 となる。
【００１１】この（５）式及び（６）式から２つの出力
電圧ＶOUT 及びＶOUT0の振幅が等しくなる（すなわち｜
ΔＶOUT ｜＝｜ΔＶOUT0｜）ための条件を求めると、次
式
電圧ＶOUT 及びＶOUT0の振幅が等しくなる（すなわち｜
ΔＶOUT ｜＝｜ΔＶOUT0｜）ための条件を求めると、次
式
【数７】 となり、トランジスタＱ２のコレクタに接続されるイン
ピーダンス回路ＺX をトランスインピーダンスＺT と抵
抗Ｒ１との並列接続回路とすれば良いことが分かる。
ピーダンス回路ＺX をトランスインピーダンスＺT と抵
抗Ｒ１との並列接続回路とすれば良いことが分かる。
【００１２】ところがこの項の中にはアンプゲインや周
波数特性及びノイズ等の主要な特性を決定するトランス
インピーダンスＺT が含まれているので他の特性を満足
させながら（７）式を満たすのは難しい。例えばトラン
スインピーダンスＺT を大きくすればゲインを大きくか
つノイズを小さくすることができるが周波数特性が劣化
する。この反対にトランスインピーダンスＺT を小さく
すれば周波数特性は向上されるがゲインは小さくなりか
つノイズは増える。このようにトランスインピーダンス
ＺT の増減によつて特性が向上するものと劣化するもの
とが共存するため調整が困難であつた。
波数特性及びノイズ等の主要な特性を決定するトランス
インピーダンスＺT が含まれているので他の特性を満足
させながら（７）式を満たすのは難しい。例えばトラン
スインピーダンスＺT を大きくすればゲインを大きくか
つノイズを小さくすることができるが周波数特性が劣化
する。この反対にトランスインピーダンスＺT を小さく
すれば周波数特性は向上されるがゲインは小さくなりか
つノイズは増える。このようにトランスインピーダンス
ＺT の増減によつて特性が向上するものと劣化するもの
とが共存するため調整が困難であつた。
【００１３】２つめの問題点としては出力電圧ＶOUT 及
びＶOUT0のダイナミツクレンジを広げるためトランジス
タＱ１のエミツタに複数のダイオードＤ１を接続しても
電源電圧の制限から限界がある点である。すなわちトラ
ンジスタＱ１のエミツタに接続するダイオードＤ１の段
数を増やせば（１）式からも分かるように出力電圧Ｖ
OUT の最大値を大きくできかつダイナミツクレンジも大
きくすることができる一方で、逆相出力である出力電圧
ＶOUT0の最小値が（４）式から分かるように段数を増や
すだけ低くなり、段数を増やしすぎるとトランジスタＱ
２が飽和するおそれがでてくる。このように出力ダイナ
ミツクレンジを広げるにも一定の限界があつた。
びＶOUT0のダイナミツクレンジを広げるためトランジス
タＱ１のエミツタに複数のダイオードＤ１を接続しても
電源電圧の制限から限界がある点である。すなわちトラ
ンジスタＱ１のエミツタに接続するダイオードＤ１の段
数を増やせば（１）式からも分かるように出力電圧Ｖ
OUT の最大値を大きくできかつダイナミツクレンジも大
きくすることができる一方で、逆相出力である出力電圧
ＶOUT0の最小値が（４）式から分かるように段数を増や
すだけ低くなり、段数を増やしすぎるとトランジスタＱ
２が飽和するおそれがでてくる。このように出力ダイナ
ミツクレンジを広げるにも一定の限界があつた。
【００１４】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、差動信号の振幅を容易に一致させることができ、か
つ出力のダイナミツクレンジを従来に比して一段と広げ
ることができる受光信号増幅回路及びこれを用いた受光
信号処理装置を提案しようとするものである。
で、差動信号の振幅を容易に一致させることができ、か
つ出力のダイナミツクレンジを従来に比して一段と広げ
ることができる受光信号増幅回路及びこれを用いた受光
信号処理装置を提案しようとするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、一定バイアス電圧（例えばＶf）
が与えられている入力端子（例えばトランジスタＱ１の
ベース）とエミツタフオロア出力段（Ｑ２、Ｒ１）の出
力端子との間に接続され、受光素子（ＰＤ）から入力さ
れた受光信号（ＩIN）を電流電圧変換して出力端子に与
える第１のインピーダンス手段（ＺT ）と、エミツタフ
オロア出力段（Ｑ２、Ｒ１）に流れる電流を折り返して
第２のインピーダンス手段（ＺX ）に供給し、エミツタ
フオロア出力段（Ｑ２、Ｒ１）の出力端子に現れる出力
電圧（ＶOUT ）に対して逆相の出力電圧（ＶOUT0）を発
生させる電流源（１３Ａ１）とを設けるようにする。
め本発明においては、一定バイアス電圧（例えばＶf）
が与えられている入力端子（例えばトランジスタＱ１の
ベース）とエミツタフオロア出力段（Ｑ２、Ｒ１）の出
力端子との間に接続され、受光素子（ＰＤ）から入力さ
れた受光信号（ＩIN）を電流電圧変換して出力端子に与
える第１のインピーダンス手段（ＺT ）と、エミツタフ
オロア出力段（Ｑ２、Ｒ１）に流れる電流を折り返して
第２のインピーダンス手段（ＺX ）に供給し、エミツタ
フオロア出力段（Ｑ２、Ｒ１）の出力端子に現れる出力
電圧（ＶOUT ）に対して逆相の出力電圧（ＶOUT0）を発
生させる電流源（１３Ａ１）とを設けるようにする。
【００１６】また本発明においては、受光素子（ＰＤ）
によつて光電変換された受光信号（ＩIN）を入力し、当
該受光信号（ＩIN）を電流電圧変換して出力する受光信
号増幅回路（１３Ａ）を有する受光信号処理装置（１
３）において、受光信号増幅回路（１３Ａ）は、一定バ
イアス電圧（例えばＶf ）が与えられている入力端子
（例えばトランジスタＱ１のベース）とエミツタフオロ
ア出力段（Ｑ２、Ｒ１）の出力端子との間に接続され、
受光素子（ＰＤ）から入力された受光信号（ＩIN）を電
流電圧変換して出力端子に与える第１のインピーダンス
手段（ＺT ）と、エミツタフオロア出力段（Ｑ２、Ｒ
１）に流れる電流を折り返して第２のインピーダンス手
段（ＺX ）に供給し、エミツタフオロア出力段（Ｑ２、
Ｒ１）の出力端子に現れる出力電圧（ＶOUT ）に対して
逆相の出力電圧（ＶOUT0）を発生させる電流源（１３
Ａ）とを設けるようにする。
によつて光電変換された受光信号（ＩIN）を入力し、当
該受光信号（ＩIN）を電流電圧変換して出力する受光信
号増幅回路（１３Ａ）を有する受光信号処理装置（１
３）において、受光信号増幅回路（１３Ａ）は、一定バ
イアス電圧（例えばＶf ）が与えられている入力端子
（例えばトランジスタＱ１のベース）とエミツタフオロ
ア出力段（Ｑ２、Ｒ１）の出力端子との間に接続され、
受光素子（ＰＤ）から入力された受光信号（ＩIN）を電
流電圧変換して出力端子に与える第１のインピーダンス
手段（ＺT ）と、エミツタフオロア出力段（Ｑ２、Ｒ
１）に流れる電流を折り返して第２のインピーダンス手
段（ＺX ）に供給し、エミツタフオロア出力段（Ｑ２、
Ｒ１）の出力端子に現れる出力電圧（ＶOUT ）に対して
逆相の出力電圧（ＶOUT0）を発生させる電流源（１３
Ａ）とを設けるようにする。
【００１７】
【作用】受光素子（ＰＤ）から入力された受光信号（Ｉ
IN）は第１のインピーダンス手段（ＺT ）によつて電流
電圧変換されエミツタフオロア出力段（Ｑ２、Ｒ１）の
出力端子に与えられる。このとき第１のインピーダンス
手段（ＺT ）の入力端子側に一定バイアス電圧（例えば
Ｖf ）が与えられていることにより受光信号（ＩIN）に
対して逆相の出力電圧（ＶOUT ）が発生される。またエ
ミツタフオロア出力段（Ｑ２、Ｒ１）に流れる電流は電
流源（１３Ａ１）によつて折り返された後、第２のイン
ピーダンス手段（ＺX ）に供給され、エミツタフオロア
出力段（Ｑ２、Ｒ１）の出力端子に現れる出力電圧（Ｖ
OUT ）に対して逆相の出力電圧（ＶOUT0）が発生させ
る。このように互いの位相関係が逆相となる差動出力を
２つの単相出力段から出力するようにしたことにより各
差動出力のダイナミツクレンジを一段と広げることがで
きる。
IN）は第１のインピーダンス手段（ＺT ）によつて電流
電圧変換されエミツタフオロア出力段（Ｑ２、Ｒ１）の
出力端子に与えられる。このとき第１のインピーダンス
手段（ＺT ）の入力端子側に一定バイアス電圧（例えば
Ｖf ）が与えられていることにより受光信号（ＩIN）に
対して逆相の出力電圧（ＶOUT ）が発生される。またエ
ミツタフオロア出力段（Ｑ２、Ｒ１）に流れる電流は電
流源（１３Ａ１）によつて折り返された後、第２のイン
ピーダンス手段（ＺX ）に供給され、エミツタフオロア
出力段（Ｑ２、Ｒ１）の出力端子に現れる出力電圧（Ｖ
OUT ）に対して逆相の出力電圧（ＶOUT0）が発生させ
る。このように互いの位相関係が逆相となる差動出力を
２つの単相出力段から出力するようにしたことにより各
差動出力のダイナミツクレンジを一段と広げることがで
きる。
【００１８】またこのとき第２のインピーダンス手段
（ＺX ）は、ゲインや周波数特性、またノイズ等の主要
な特性を決定する第１のインピーダンス手段（ＺT ）を
含まない回路で実現できる。これによりエミツタフオロ
ア出力段（Ｑ２、Ｒ１）から出力される出力電圧（Ｖ
OUT ）の振幅と、第２のインピーダンス手段（ＺX ）に
よつて発生される出力電圧（ＶOUT0）の振幅とが揃うよ
うにインピーダンスを調整する場合にも他の特性への影
響を心配することなく容易に調整することができる。
（ＺX ）は、ゲインや周波数特性、またノイズ等の主要
な特性を決定する第１のインピーダンス手段（ＺT ）を
含まない回路で実現できる。これによりエミツタフオロ
ア出力段（Ｑ２、Ｒ１）から出力される出力電圧（Ｖ
OUT ）の振幅と、第２のインピーダンス手段（ＺX ）に
よつて発生される出力電圧（ＶOUT0）の振幅とが揃うよ
うにインピーダンスを調整する場合にも他の特性への影
響を心配することなく容易に調整することができる。
【００１９】またこのような構成の受光信号増幅回路
（１３Ａ）を受光信号処理装置（１３）の初段に設ける
ことにより後段の処理回路に信号振幅が大きく、かつ信
号振幅の揃つた出力信号を与えることができる。これに
より受光信号処理装置による信号処理の信頼性を一段と
高めることができる。
（１３Ａ）を受光信号処理装置（１３）の初段に設ける
ことにより後段の処理回路に信号振幅が大きく、かつ信
号振幅の揃つた出力信号を与えることができる。これに
より受光信号処理装置による信号処理の信頼性を一段と
高めることができる。
【００２０】
【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。
する。
【００２１】（１）全体構成 図１において、１０は全体として光フアイバを用いた光
通信システムの全体構成を示している。この光通信シス
テム１０は光送信器１１から出力された光信号を光フア
イバ１２を介して光受信器１３に伝送することにより情
報の伝送を実現するものである。光通信システム１０は
次に説明する各部によつて構成されている。まず光送信
器１１は光信号を出力するレーザーダイオード（ＬＤ：
Laser Diode ）と、これを駆動するＬＤ駆動回路１１Ａ
とによつてなる。ここでＬＤ駆動回路１１Ａは情報に応
じてＬＤを駆動し、発光出力の光量を制御するようにな
されている。
通信システムの全体構成を示している。この光通信シス
テム１０は光送信器１１から出力された光信号を光フア
イバ１２を介して光受信器１３に伝送することにより情
報の伝送を実現するものである。光通信システム１０は
次に説明する各部によつて構成されている。まず光送信
器１１は光信号を出力するレーザーダイオード（ＬＤ：
Laser Diode ）と、これを駆動するＬＤ駆動回路１１Ａ
とによつてなる。ここでＬＤ駆動回路１１Ａは情報に応
じてＬＤを駆動し、発光出力の光量を制御するようにな
されている。
【００２２】一方、光受信器１３はフオトダイオードＰ
Ｄによつて光電変換された信号電流ＩINを増幅して後段
に配置された信号処理回路（図示せず）に与えるための
入力段である。これは最小信号電流ＩINが１〔μＡ〕以
下と非常に小さい電流となる場合があり、信号電流ＩIN
を信号処理回路に直接入力しても信号処理回路を駆動で
きないためである。光受信器１３はカツプリングコンデ
ンサＣを介して接続された前置増幅回路１３Ａと受光検
出機能付増幅回路１３Ｂとの２段の増幅回路を主構成と
している。
Ｄによつて光電変換された信号電流ＩINを増幅して後段
に配置された信号処理回路（図示せず）に与えるための
入力段である。これは最小信号電流ＩINが１〔μＡ〕以
下と非常に小さい電流となる場合があり、信号電流ＩIN
を信号処理回路に直接入力しても信号処理回路を駆動で
きないためである。光受信器１３はカツプリングコンデ
ンサＣを介して接続された前置増幅回路１３Ａと受光検
出機能付増幅回路１３Ｂとの２段の増幅回路を主構成と
している。
【００２３】まず前置増幅回路１３Ａは信号電流ＩINの
電流電圧変換と増幅とを機能とする増幅段である。この
前置増幅回路１３Ａによつて信号電流ＩINは１〔ｍＶ〕
程度の振幅でなる差動信号ＶOUT 及びＶOUTBに増幅され
出力端から出力されることになる。また受光検出機能付
増幅回路１３Ｂは差動信号ＶOUT 及びＶOUTBのさらなる
増幅と、光信号入力の有無の検出とを機能とする増幅段
である。すなわち受光検出機能付増幅回路１３Ｂは差動
信号ＶOUT 及びＶOUTBを 0.8〔Ｖ〕程度の振幅の差動信
号ＶOUT1及びＶOUT2に増幅し、これを出力端から出力す
るようになされている。また受光検出機能付増幅回路１
３Ｂは光信号の入力の有無を差動信号ＶOUT及びＶOUTB
（又はＶOUT1及びＶOUT2）の信号レベルを基に検出し、
例えば光信号の入力時に論理レベルが論理「Ｈ」に立ち
上がるアラーム信号Ｓ１を出力するようになされてい
る。
電流電圧変換と増幅とを機能とする増幅段である。この
前置増幅回路１３Ａによつて信号電流ＩINは１〔ｍＶ〕
程度の振幅でなる差動信号ＶOUT 及びＶOUTBに増幅され
出力端から出力されることになる。また受光検出機能付
増幅回路１３Ｂは差動信号ＶOUT 及びＶOUTBのさらなる
増幅と、光信号入力の有無の検出とを機能とする増幅段
である。すなわち受光検出機能付増幅回路１３Ｂは差動
信号ＶOUT 及びＶOUTBを 0.8〔Ｖ〕程度の振幅の差動信
号ＶOUT1及びＶOUT2に増幅し、これを出力端から出力す
るようになされている。また受光検出機能付増幅回路１
３Ｂは光信号の入力の有無を差動信号ＶOUT及びＶOUTB
（又はＶOUT1及びＶOUT2）の信号レベルを基に検出し、
例えば光信号の入力時に論理レベルが論理「Ｈ」に立ち
上がるアラーム信号Ｓ１を出力するようになされてい
る。
【００２４】（２）前置増幅回路１３Ａの構成 この前置増幅回路１３Ａの概略構成を図５との対応部分
に同一符号を付して図２に示す。この前置増幅回路１３
Ａは差動出力ＶOUT 及びＶOUTBの出力段をそれぞれ単相
出力とする。また一方の出力段に流れる電流Ｉ13をエミ
ツタ抵抗付きのカレントミラー電流源１３Ａ１によつて
他方の出力段（インピーダンス回路ＺX ）へ折り返すこ
とにより差動出力を実現するものである。ここで電流Ｉ
3 は信号電流ＩINの増減に応じて増減する電流であり、
信号電流ＩINに対して逆相の関係にある。
に同一符号を付して図２に示す。この前置増幅回路１３
Ａは差動出力ＶOUT 及びＶOUTBの出力段をそれぞれ単相
出力とする。また一方の出力段に流れる電流Ｉ13をエミ
ツタ抵抗付きのカレントミラー電流源１３Ａ１によつて
他方の出力段（インピーダンス回路ＺX ）へ折り返すこ
とにより差動出力を実現するものである。ここで電流Ｉ
3 は信号電流ＩINの増減に応じて増減する電流であり、
信号電流ＩINに対して逆相の関係にある。
【００２５】すなわち信号電流ＩINに対して逆相の出力
電圧ＶOUT が現れるエミツタフオロア回路（トランジス
タＱ２及び抵抗Ｒ１）に流れる電流Ｉ13をカレントミラ
ー回路１３Ａ１によつて他方の出力段（インピーダンス
回路ＺX ）に折り返すことによりインピーダンス回路Ｚ
X とカレントミラー電流源１３Ａ１との接続中点に信号
電流ＩINと同相の出力電圧ＶOUTBを発生させるようにな
されている。このように各差動出力ＶOUT 及びＶOUTBが
出力される出力段を単相出力とすることによりトランジ
スタＱ２の飽和を気にすることなく出力ダイナミツクレ
ンジを広げることができるようになされている。
電圧ＶOUT が現れるエミツタフオロア回路（トランジス
タＱ２及び抵抗Ｒ１）に流れる電流Ｉ13をカレントミラ
ー回路１３Ａ１によつて他方の出力段（インピーダンス
回路ＺX ）に折り返すことによりインピーダンス回路Ｚ
X とカレントミラー電流源１３Ａ１との接続中点に信号
電流ＩINと同相の出力電圧ＶOUTBを発生させるようにな
されている。このように各差動出力ＶOUT 及びＶOUTBが
出力される出力段を単相出力とすることによりトランジ
スタＱ２の飽和を気にすることなく出力ダイナミツクレ
ンジを広げることができるようになされている。
【００２６】この前置増幅回路１３Ａの具体的回路構成
を図３に示す。この実施例の場合、前置増幅回路１３Ａ
の入力段を構成するトランジスタＱ１のエミツタには出
力ダイナミツクレンジを広げるための２つのダイオード
Ｄ１及びＤ２が接続されている。このダイオードＤ１及
びＤ２によつて差動信号ＶOUTの最大値を３Ｖf とで
き、ダイナミツクレンジを広げることができるようにな
されている。
を図３に示す。この実施例の場合、前置増幅回路１３Ａ
の入力段を構成するトランジスタＱ１のエミツタには出
力ダイナミツクレンジを広げるための２つのダイオード
Ｄ１及びＤ２が接続されている。このダイオードＤ１及
びＤ２によつて差動信号ＶOUTの最大値を３Ｖf とで
き、ダイナミツクレンジを広げることができるようにな
されている。
【００２７】またカレントミラー電流源１３Ａ１は同じ
大きさのエミツタサイズを有する一対のトランジスタＱ
１１及びＱ１２と、同一の抵抗値を有するエミツタ抵抗
Ｒ１１及びＲ１２とによつて構成されている。また差動
信号ＶOUT と同じ振幅で逆相の差動信号ＶOUTBを出力す
る他方の出力段は、カレントミラー電流源１３Ａ１の内
部抵抗である抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１との直列回路でなる
インピーダンス回路ＺX によつて構成されている。
大きさのエミツタサイズを有する一対のトランジスタＱ
１１及びＱ１２と、同一の抵抗値を有するエミツタ抵抗
Ｒ１１及びＲ１２とによつて構成されている。また差動
信号ＶOUT と同じ振幅で逆相の差動信号ＶOUTBを出力す
る他方の出力段は、カレントミラー電流源１３Ａ１の内
部抵抗である抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１との直列回路でなる
インピーダンス回路ＺX によつて構成されている。
【００２８】このようにインピーダンス回路ＺX を抵抗
Ｒ１及びＲ１１の直列接続回路とすることによつて差動
信号ＶOUT 及びＶOUTBの振幅を等しくできるのは次の理
由による。まず従来回路の説明の場合と同様、各差動出
力ＶOUT 及びＶOUTBの出力振幅を求めることから説明を
始める。エミツタフオロア回路から出力される信号電流
ＩINに対して逆相の差動信号ＶOUT は、順方向降下電圧
Ｖf を用いて、次式
Ｒ１及びＲ１１の直列接続回路とすることによつて差動
信号ＶOUT 及びＶOUTBの振幅を等しくできるのは次の理
由による。まず従来回路の説明の場合と同様、各差動出
力ＶOUT 及びＶOUTBの出力振幅を求めることから説明を
始める。エミツタフオロア回路から出力される信号電流
ＩINに対して逆相の差動信号ＶOUT は、順方向降下電圧
Ｖf を用いて、次式
【数８】 と表すことができる。
【００２９】一方、他方の差動信号ＶOUTBはカレントミ
ラー電流源１３Ａ１によつて折り返される電流Ｉ3 を用
いて、次式
ラー電流源１３Ａ１によつて折り返される電流Ｉ3 を用
いて、次式
【数９】 と表すことができる。ところでこの電流Ｉ3 は、この実
施例の場合、次式
施例の場合、次式
【数１０】 に示すように信号電流ＩINを含んだ式として表すことが
できる。
できる。
【００３０】この（10）式を（９）式に代入すると、差
動信号ＶOUTBは、次式
動信号ＶOUTBは、次式
【数１１】 と表すことができる。
【００３１】これら（８）式及び（11）式を基に各差動
信号ＶOUT 及びＶOUT0の振幅成分｜ΔＶOUT ｜及び｜Δ
ＶOUT0｜を求めると、それぞれ次式
信号ＶOUT 及びＶOUT0の振幅成分｜ΔＶOUT ｜及び｜Δ
ＶOUT0｜を求めると、それぞれ次式
【数１２】
【数１３】 となる。
【００３２】この（12）式及び（13）式から差動信号Ｖ
OUT 及びＶOUT0の振幅成分｜ΔＶOUT ｜及び｜ΔＶOUT0
｜が等しくなる（｜ΔＶOUT ｜＝｜ΔＶOUT0｜）ための
条件を求めると、次式
OUT 及びＶOUT0の振幅成分｜ΔＶOUT ｜及び｜ΔＶOUT0
｜が等しくなる（｜ΔＶOUT ｜＝｜ΔＶOUT0｜）ための
条件を求めると、次式
【数１４】 が得られる。
【００３３】この（14）式の両辺からトランスインピー
ダンスＺT 及び信号電流ＩINを消去すれば、次式
ダンスＺT 及び信号電流ＩINを消去すれば、次式
【数１５】 だ得られ、インピーダンス回路ＺX を抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ
１１の直列抵抗とすれば差動信号ＶOUT 及びＶOUT0の出
力振幅を合わせることができることが分かる。
１１の直列抵抗とすれば差動信号ＶOUT 及びＶOUT0の出
力振幅を合わせることができることが分かる。
【００３４】以上の構成によれば、差動信号ＶOUT0の発
生に用いられるインピーダンス回路ＺX をトランスイン
ピーダンスＺT を含まない回路構成とできることにより
インピーダンス回路ＺX を調整しても特性変動が影響さ
れるおそれがない。このため差動信号ＶOUT 及びＶOUT0
の出力振幅を合わせるために抵抗値の微調整が必要とな
る場合も容易に合わせることができる。また逆に特性を
調整したい場合にも従来のように出力振幅の変動を気に
せずとも良くなり適正な状態に得ることが容易な前置増
幅回路を実現できる。また差動信号ＶOUT0のトランジエ
ント特性もインピーダンスＺX 及び電流Ｉ3によつて決
定されるため一段の向上が期待できる。
生に用いられるインピーダンス回路ＺX をトランスイン
ピーダンスＺT を含まない回路構成とできることにより
インピーダンス回路ＺX を調整しても特性変動が影響さ
れるおそれがない。このため差動信号ＶOUT 及びＶOUT0
の出力振幅を合わせるために抵抗値の微調整が必要とな
る場合も容易に合わせることができる。また逆に特性を
調整したい場合にも従来のように出力振幅の変動を気に
せずとも良くなり適正な状態に得ることが容易な前置増
幅回路を実現できる。また差動信号ＶOUT0のトランジエ
ント特性もインピーダンスＺX 及び電流Ｉ3によつて決
定されるため一段の向上が期待できる。
【００３５】なお上述の実施例においては、トランスイ
ンピーダンスＺT を抵抗ＲT とダイオードＤ２との並列
接続回路とする場合について述べたが、本発明はこれに
限らず、フオトダイオードＰＤから入力される信号電流
ＩINに応じた大きさの電圧を発生することができる回路
であれば良い。例えば抵抗ＲT だけであつても良く、ま
た他の回路素子を用いても良い。また複数の回路素子を
用いる場合にも並列接続回路だけに限らず、他の接続回
路の場合にも広く適用し得る。要はインピーダンス回路
であれば線形回路であるか非線形回路であるかは問わな
い。同様に、インピーダンス回路ＺL 及びＺX も線形又
は非線形によらないインピーダンス回路であれば良い。
ンピーダンスＺT を抵抗ＲT とダイオードＤ２との並列
接続回路とする場合について述べたが、本発明はこれに
限らず、フオトダイオードＰＤから入力される信号電流
ＩINに応じた大きさの電圧を発生することができる回路
であれば良い。例えば抵抗ＲT だけであつても良く、ま
た他の回路素子を用いても良い。また複数の回路素子を
用いる場合にも並列接続回路だけに限らず、他の接続回
路の場合にも広く適用し得る。要はインピーダンス回路
であれば線形回路であるか非線形回路であるかは問わな
い。同様に、インピーダンス回路ＺL 及びＺX も線形又
は非線形によらないインピーダンス回路であれば良い。
【００３６】また上述の実施例においては、図３に示す
基本的な接続のカレントミラー電流源１３Ａ１によつて
エミツタフオロア回路に流れる電流を折り返す場合につ
いて述べたが、本発明はこれに限らず、他の接続方式の
カレントミラー回路を用いても実施例と同様の効果を得
ることができる。例えばエミツタ抵抗を有しないカレン
トミラー回路や３トランジスタ形カレントミラー回路、
またウイルソン形のカレントミラー回路等にも適用し得
る。
基本的な接続のカレントミラー電流源１３Ａ１によつて
エミツタフオロア回路に流れる電流を折り返す場合につ
いて述べたが、本発明はこれに限らず、他の接続方式の
カレントミラー回路を用いても実施例と同様の効果を得
ることができる。例えばエミツタ抵抗を有しないカレン
トミラー回路や３トランジスタ形カレントミラー回路、
またウイルソン形のカレントミラー回路等にも適用し得
る。
【００３７】但し他の接続方式のカレントミラー電流源
を用いる場合には、カレントミラー電流源を構成する内
部抵抗のうちエミツタフオロア段の抵抗Ｒ１に対して直
列の関係になる内部抵抗の抵抗値と抵抗Ｒ１の抵抗値の
和と同じ大きさの抵抗値を有するものをインピーダンス
回路ＺX として用いれば良い。因にエミツタ抵抗を有し
ないカレントミラー回路の場合にはエミツタフオロア回
路の抵抗Ｒ１がインピーダンス回路ＺX となる。
を用いる場合には、カレントミラー電流源を構成する内
部抵抗のうちエミツタフオロア段の抵抗Ｒ１に対して直
列の関係になる内部抵抗の抵抗値と抵抗Ｒ１の抵抗値の
和と同じ大きさの抵抗値を有するものをインピーダンス
回路ＺX として用いれば良い。因にエミツタ抵抗を有し
ないカレントミラー回路の場合にはエミツタフオロア回
路の抵抗Ｒ１がインピーダンス回路ＺX となる。
【００３８】さらに上述の実施例においては、出力信号
ＶOUT のダイナミツクレンジを広げるため入力段を構成
するトランジスタＱ１のエミツタに２つのダイオードＤ
１及びＤ３を接続する場合について述べたが、本発明は
これに限らず、３段以上接続する場合にも１段だけ接続
する場合にも広く適用し得る。このようにしても出力ダ
イナミツクレンジを広げることができる。またトランジ
スタＱ１のエミツタをそのまま接地する場合にも適用し
得る。この場合にも特性変動を気にすることなく出力信
号ＶOUT 及びＶOUT0の振幅を同じ幅に容易に調整するこ
とができ、従来に比して一段と使い勝手を向上させるこ
とができる。
ＶOUT のダイナミツクレンジを広げるため入力段を構成
するトランジスタＱ１のエミツタに２つのダイオードＤ
１及びＤ３を接続する場合について述べたが、本発明は
これに限らず、３段以上接続する場合にも１段だけ接続
する場合にも広く適用し得る。このようにしても出力ダ
イナミツクレンジを広げることができる。またトランジ
スタＱ１のエミツタをそのまま接地する場合にも適用し
得る。この場合にも特性変動を気にすることなく出力信
号ＶOUT 及びＶOUT0の振幅を同じ幅に容易に調整するこ
とができ、従来に比して一段と使い勝手を向上させるこ
とができる。
【００３９】さらに上述の実施例においては、光信号の
伝送路を光フアイバとする場合について述べたが、本発
明はこれに限らず、他の伝送路を介して光信号を送信す
る場合に広く適用し得る。例えば大気中を伝送路とする
場合にも適用し得る。
伝送路を光フアイバとする場合について述べたが、本発
明はこれに限らず、他の伝送路を介して光信号を送信す
る場合に広く適用し得る。例えば大気中を伝送路とする
場合にも適用し得る。
【００４０】さらに上述の実施例においては、光通信シ
ステムで用いる光受信器について述べたが、本発明はこ
れに限らず、受光素子によつて受光された光量に応じて
流れる電流を電圧に変換し増幅する初段の増幅器に広く
適用し得る。
ステムで用いる光受信器について述べたが、本発明はこ
れに限らず、受光素子によつて受光された光量に応じて
流れる電流を電圧に変換し増幅する初段の増幅器に広く
適用し得る。
【００４１】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、受光素子
から入力された受光信号を第１のインピーダンス手段に
よつて電流電圧変換し、これをエミツタフオロア出力段
の出力端子から出力すると共に、エミツタフオロア出力
段に流れる電流を電流源によつて折り返し、これを第２
のインピーダンス手段に供給してエミツタフオロア出力
段の出力端子に現れる出力電圧に対して逆相の出力電圧
が発生させることにより、各差動出力のダイナミツクレ
ンジを従来に比して一段と広げることができる。
から入力された受光信号を第１のインピーダンス手段に
よつて電流電圧変換し、これをエミツタフオロア出力段
の出力端子から出力すると共に、エミツタフオロア出力
段に流れる電流を電流源によつて折り返し、これを第２
のインピーダンス手段に供給してエミツタフオロア出力
段の出力端子に現れる出力電圧に対して逆相の出力電圧
が発生させることにより、各差動出力のダイナミツクレ
ンジを従来に比して一段と広げることができる。
【００４２】またこのような構成の受光信号増幅回路を
受光信号処理装置の初段に設けることにより後段の処理
回路に信号振幅が大きく、かつ信号振幅の揃つた出力信
号を与えることができ、受光信号処理装置による信号処
理の信頼性を一段と高めることができる。
受光信号処理装置の初段に設けることにより後段の処理
回路に信号振幅が大きく、かつ信号振幅の揃つた出力信
号を与えることができ、受光信号処理装置による信号処
理の信頼性を一段と高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による受光信号増幅回路を用いた受光信
号処理装置の一実施例を示すブロツク図である。
号処理装置の一実施例を示すブロツク図である。
【図２】本発明による受光信号増幅回路の概略構成を示
す接続図である。
す接続図である。
【図３】本発明による受光信号増幅回路の一実施例を示
す接続図である。
す接続図である。
【図４】従来用いられている単相出力形の受光信号増幅
回路を示す接続図である。
回路を示す接続図である。
【図５】従来用いられている差動出力形の受光信号増幅
回路を示す接続図である。
回路を示す接続図である。
１０……光通信システム、１１……光送信器、１２……
光フアイバ、１３……光受信器、１３Ａ……前置増幅回
路、１３Ｂ……受光検出機能付増幅回路、ＰＤ……フオ
トダイオード。
光フアイバ、１３……光受信器、１３Ａ……前置増幅回
路、１３Ｂ……受光検出機能付増幅回路、ＰＤ……フオ
トダイオード。
Claims (5)
- 【請求項１】一定バイアス電圧が与えられている入力端
子とエミツタフオロア出力段の出力端子との間に接続さ
れ、受光素子から入力された受光信号を電流電圧変換し
て上記出力端子に与える第１のインピーダンス手段と、 上記エミツタフオロア出力段に流れる電流を折り返して
第２のインピーダンス手段に供給し、上記エミツタフオ
ロア出力段の出力端子に現れる出力電圧に対して逆相の
出力電圧を発生させる電流源とを具える受光信号増幅回
路。 - 【請求項２】上記電流源は、エミツタ抵抗を有するカレ
ントミラー型基本定電流回路でなることを特徴とする請
求項１に記載の受光信号増幅回路。 - 【請求項３】上記第２のインピーダンス手段は、上記電
流源のうち上記エミツタフオロア出力段に対して直列に
接続された内部抵抗の直列回路で与えられることを特徴
とする請求項１又は請求項２に記載の受光信号増幅回
路。 - 【請求項４】上記第１のインピーダンス手段は、非線形
素子と線形素子との並列接続回路でなることを特徴とす
る請求項１、請求項２又は請求項３に記載の受光信号増
幅回路。 - 【請求項５】受光素子によつて光電変換された受光信号
を入力し、当該受光信号を電流電圧変換して出力する受
光信号増幅回路を有する受光信号処理装置において、 上記受光信号増幅回路は、 一定バイアス電圧が与えられている入力端子とエミツタ
フオロア出力段の出力端子との間に接続され、受光素子
から入力された受光信号を電流電圧変換して上記出力端
子に与える第１のインピーダンス手段と、 上記エミツタフオロア出力段に流れる電流を折り返して
第２のインピーダンス手段に供給し、上記エミツタフオ
ロア出力段の出力端子に現れる出力電圧に対して逆相の
出力電圧を発生させる電流源とを具えることを特徴とす
る受光信号処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13146994A JP3431282B2 (ja) | 1994-05-19 | 1994-05-19 | 受光信号増幅回路及び受光信号処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13146994A JP3431282B2 (ja) | 1994-05-19 | 1994-05-19 | 受光信号増幅回路及び受光信号処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07321565A true JPH07321565A (ja) | 1995-12-08 |
| JP3431282B2 JP3431282B2 (ja) | 2003-07-28 |
Family
ID=15058698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13146994A Expired - Fee Related JP3431282B2 (ja) | 1994-05-19 | 1994-05-19 | 受光信号増幅回路及び受光信号処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3431282B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10242772A (ja) * | 1997-02-26 | 1998-09-11 | Sharp Corp | 電流電圧変換回路およびその調整方法 |
| WO1999008377A1 (de) * | 1997-08-12 | 1999-02-18 | Klaus Wolter | Vorrichtung zum umsetzen kleiner, von einer nicht-idealen stromquelle an dem eingang der vorrichtung eingeprägter ströme in spannungssignale |
| JP4908223B2 (ja) * | 2004-09-28 | 2012-04-04 | ローム株式会社 | 受信装置およびそれを用いた電子機器 |
| US8153953B2 (en) | 2007-09-28 | 2012-04-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Light receiving circuit |
| JP2013098801A (ja) * | 2011-11-01 | 2013-05-20 | Mitsubishi Electric Corp | 受光レベル取得装置、光受信器、光通信システム、受光レベル取得方法及びプログラム |
| JP2017169156A (ja) * | 2016-03-18 | 2017-09-21 | アンリツ株式会社 | トランスインピーダンスアンプおよび光信号受信装置 |
-
1994
- 1994-05-19 JP JP13146994A patent/JP3431282B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10242772A (ja) * | 1997-02-26 | 1998-09-11 | Sharp Corp | 電流電圧変換回路およびその調整方法 |
| WO1999008377A1 (de) * | 1997-08-12 | 1999-02-18 | Klaus Wolter | Vorrichtung zum umsetzen kleiner, von einer nicht-idealen stromquelle an dem eingang der vorrichtung eingeprägter ströme in spannungssignale |
| JP4908223B2 (ja) * | 2004-09-28 | 2012-04-04 | ローム株式会社 | 受信装置およびそれを用いた電子機器 |
| US8153953B2 (en) | 2007-09-28 | 2012-04-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Light receiving circuit |
| JP2013098801A (ja) * | 2011-11-01 | 2013-05-20 | Mitsubishi Electric Corp | 受光レベル取得装置、光受信器、光通信システム、受光レベル取得方法及びプログラム |
| JP2017169156A (ja) * | 2016-03-18 | 2017-09-21 | アンリツ株式会社 | トランスインピーダンスアンプおよび光信号受信装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3431282B2 (ja) | 2003-07-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |