JPH11136196A - 光受信器 - Google Patents

光受信器

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JPH11136196A
JPH11136196A JP9298222A JP29822297A JPH11136196A JP H11136196 A JPH11136196 A JP H11136196A JP 9298222 A JP9298222 A JP 9298222A JP 29822297 A JP29822297 A JP 29822297A JP H11136196 A JPH11136196 A JP H11136196A
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JP
Japan
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signal
voltage
preamplifier
photodiode
output
Prior art date
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Application number
JP9298222A
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English (en)
Inventor
Yoichi Furuto
洋一 古戸
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の光受信器は最大入力時、光入力信号に
ノイズが重畳すると光電流信号を電圧信号に変換するプ
リアンプの入出力特性の非線形性のためノイズが強調し
て出力され、プリアンプの出力信号を所望の電圧振幅に
増幅するリミッタアンプの閾値を超えてしまうため、誤
りを発生してしまうという問題点があった。 【解決手段】 リミッタアンプの閾値に光入力信号の平
均値で制御されたオフセットを加えることで、ノイズに
よる誤り発生を防いだ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は光ファイバーを伝
送路とする光通信に用いられる光受信器に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は従来の光受信器の構成を示すブロ
ック図である。図5において1は受光素子のフォトダイ
オード、2はプリアンプ、3はリミッタアンプ、4はク
ロック抽出・データ識別回路、5は直流電圧源である。
【0003】次に動作について説明する。2値のデジタ
ル信号である光入力信号はフォトダイオード1に入力さ
れ電流信号に変換された後、プリアンプ2により電圧信
号に変換される。プリアンプ2の出力電圧信号はリミッ
タアンプ3の正相入力端子に入力され、直流電圧源5に
よってリミッタアンプ3の負相入力端子に与えられる閾
値電圧を判別基準として所望の振幅レベルの電圧信号に
増幅される。この閾値電圧は入力される電圧信号振幅の
中心に設定されている。リミッタアンプ3の出力電圧信
号はデータ識別回路4に入力され、データ識別回路4は
入力された信号からクロック成分を抽出しデータを識別
してクロック信号及びデータ信号を出力する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の光受信器は上述
のように構成されているので、特に高感度のフォトダイ
オード1およびプリアンプ2を使用する場合、光入力最
大入力時、光入力信号にノイズが重畳するとプリアンプ
2の入出力特性の非線形性のため信号成分に比べてノイ
ズが強調されて出力され、直流電圧源5によって与えら
れたリミッタアンプ3の閾値電圧を超えてしまい、誤り
を発生してしまうという問題があった。またリミッタア
ンプ3の閾値が入力電圧信号振幅の中心値に固定されて
いるため、必ずしも受光感度に対して最適な閾値電圧に
なっていないという問題もあった。
【0005】本発明はこのような問題点を解決するもの
であり光入力信号が劣化したとき、例えばノイズが重畳
している場合などに誤りを発生しない高感度な光受信器
を構成することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】第1の発明による光受信
器ではリミッタアンプ3の閾値電圧にオフセット電圧を
加え、光入力信号の平均値の大きさによってこのオフセ
ット電圧を制御することにより、最大入力時光入力信号
にノイズが加わっても誤りが発生することを防止するよ
うにした。
【0007】また、第2の発明による光受信器では第1
の発明による光受信器にオフセット電圧を温度補償する
機能を加えることにより、周囲温度が変動してもオフセ
ット電圧を最適化するようにした。
【0008】また、第3の発明による光受信器ではリミ
ッタアンプ3の閾値電圧のオフセット電圧を光入力信号
の平均値ではなく振幅値の大きさによりオフセット電圧
を制御することにより、光入力信号の劣化により信号振
幅の実効値が変動しても誤りを発生することなく、かつ
光入力信号に加わるノイズに対する耐力も確保するよう
にした。
【0009】また、第4の発明による光受信器では第3
の発明による光受信器にオフセット電圧を温度補償する
機能を加えることにより、周囲温度が変動してもオフセ
ット電圧を最適化するようにした。
【0010】また、第5の発明による光受信器ではリミ
ッタアンプ3の閾値電圧のオフセット電圧を光入力信号
の平均値とプリアンプ2の出力振幅との比でオフセット
電圧を制御することにより、光入力信号の劣化により信
号振幅の実効値が変動しても誤りを発生することなく、
かつ光入力信号に加わるノイズに対する耐力も確保する
ようにした。
【0011】また、第6の発明による光受信器では第5
の発明による光受信器にオフセット電圧を温度補償する
機能を加えることにより、周囲温度が変動してもオフセ
ット電圧を最適化するようにした。
【0012】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1を示すブ
ロック図であり、図において1はフォトダイオード、2
はプリアンプ、3はリミッタアンプ、4はデータ識別回
路、5は直流電圧源、6は抵抗、7は平滑用のキャパシ
タ、8は温度検知器である。
【0013】次に動作について説明する。0、1の2値
のデジタル信号である光入力信号はフォトダイオード1
に入力され電流信号に変換された後、プリアンプ2によ
り電圧信号に変換される。プリアンプ2の出力電圧信号
はリミッタアンプ3の正相入力端子に入力され、直流電
圧源5によってリミッタアンプ3の負相入力端子に与え
られる閾値電圧を判別基準として所望の振幅レベルの電
圧信号に増幅される。リミッタアンプ3の出力電圧信号
はデータ識別回路4に入力され、データ識別回路4は入
力された信号からクロック成分を抽出しデータを識別し
てクロック信号及びデータ信号を出力する。
【0014】図4は高感度であるプリアンプ2の出力電
圧信号レベルと光入力信号レベルとの関係を示したもの
である。プリアンプ2の出力電圧振幅は図中の線形領域
では光入力信号と比例しているが、図中の飽和領域では
光入力信号が増加しても一定値となる。ここでデジタル
信号の0レベルにノイズが重畳したとする。光入力信号
レベルが小さいときには0レベルと1レベルはともに線
形領域にありプリアンプ2からはそれぞれに比例した電
圧信号が出力されるため1レベルとノイズレベルの比は
光入力信号と変わらない。しかし光入力信号レベルが大
きくなるとデジタル信号の1レベルが飽和領域に入って
しまい図で示すとおり線形領域にあるノイズレベルが信
号成分に比べて強調されて出力され、1レベルとノイズ
レベルの比が変わってしまう。従って従来の光受信器の
ようにリミッタアンプ3の閾値電圧がプリアンプ2の出
力電圧信号振幅の中心に設定されていると誤りを発生す
ることになる。
【0015】そこで、フォトダイオード1のカソードに
接続された抵抗6と平滑用のキャパシタ7により光入力
信号に比例したフォトダイオード1の電流の平均値を検
出し、抵抗6の両端にかかる電圧によって直流電圧源5
を制御する。つまり、光入力最大時には図4中でリミッ
タアンプ3の閾値にΔVだけオフセット電圧を加えノイ
ズによる誤りの発生を防止し、光入力最小時にはオフセ
ット電圧がほぼ0になるようにする。但し、光入力最小
時にもオフセット電圧は完全に0ではなく受信感度がも
っとも良くなる電圧に設定する。以上のようにすること
でノイズのある光入力信号に対しても光入力最大時誤り
を発生することのなく、かつ高感度の光送受信器を構成
することができる。
【0016】また、プリアンプ2の周波数特性、および
入出力特性は温度によって変動するのでリミッタアンプ
3の閾値電圧の最適値も温度によって異なる。そこで温
度検知器8により周囲温度を検知し、その検知出力信号
で直流電圧源5の出力電圧を微調整することで、より最
適なオフセット電圧の設定が可能になる。
【0017】実施の形態2.図2はこの発明の実施の形
態2を示すブロック図であり9は、ピーク検波器であ
る。発明の実施の形態1ではフォトダイオード1の電流
の平均値を検出していたが、この方法では1レベルと0
レベルの比が減少した光信号、つまり消光比の劣化した
光信号が入力された場合、同じ光電力でもプリアンプ2
から出力される信号の振幅が小さくなり、リミッタアン
プ3の閾値電圧に与えられるオフセット電圧が過大にな
ってしまう。そこで実施の形態2ではフォトダイオード
1の電流の平均値ではなく、抵抗6の両端にかかる交流
電圧の振幅値をピーク検波器9により検知し、ピーク検
波器9から出力される直流電圧信号により直流電圧源5
を制御することで、リミッタアンプ3に最適な閾値電圧
が与えられるようにした。つまり光入力最大時に光入力
信号の消光比に応じたオフセット電圧がリミッタアンプ
3の閾値電圧に加わることで、光信号のノイズだけでな
く光信号の消光比の劣化にも耐えられる光受信器を構成
することができる。更に、光入力最小時にも最適なオフ
セット電圧を与えることで高感度も得ることができる。
【0018】また、発明の実施の形態1と同じくプリア
ンプ2の温度特性を考慮して、温度検知器8により直流
電圧源5の出力電圧を微調整することで、より最適なオ
フセット電圧の設定が可能になる。
【0019】実施の形態3.図3はこの発明の実施の形
態3を示すブロック図である。発明の実施の形態2では
光信号の1レベルと0レベルの比の劣化、すなわち消光
比の劣化をフォトダイオード1に接続された抵抗にかか
る交流電圧のピーク値を検出することにより実現してい
たが、実施の形態3ではプリアンプ2の出力電圧信号の
振幅とフォトダイオード1の電流の平均値との比により
リミッタアンプ3の閾値電圧を制御する。図3でピーク
検波器9はプリアンプ2の出力電圧信号の振幅値を検知
する。フォトダイオード1のカソードに接続された抵抗
6とキャパシタ7により平均化された直流電圧はピーク
検波器9の出力直流電圧とともに直流電圧源5に入力さ
れる。直流電圧源5は入力される2つの電圧を比較しリ
ミッタアンプ3に閾値電圧を与える。入力光信号の消光
比が劣化するとプリアンプ2の出力電圧振幅は小さくな
るためピーク検波器の出力電圧は減少するが、フォトダ
イオード1の電流の平均値は変化しないので抵抗6の両
端にかかる電圧も変化しない。従って光入力信号の消光
比が劣化するとピーク検波器9出力と抵抗6の両端にか
かる電圧との比が小さくなる。つまり光入力信号の消光
比劣化した場合、光入力最大時に与えられるリミッタア
ンプ3の閾値電圧のオフセット電圧が小さくなるように
制御することで、光信号のノイズだけでなく光信号の消
光比の劣化にも耐えられる光受信器を構成することがで
きる。更に、光入力最小時にも最適なオフセット電圧を
与えることで高感度も得ることができる。
【0020】また、発明の実施の形態1、発明の実施の
形態2と同じくプリアンプ2の温度特性を考慮して、温
度検知器8により直流電圧源5の出力電圧を微調整する
ことで、より最適なオフセット電圧の設定が可能にな
る。
【0021】
【発明の効果】第1の発明によれば光入力最大時、リミ
ッタアンプ3の閾値電圧に光入力信号の平均値の大きさ
により制御されたオフセット電圧が加えることで光入力
信号にノイズが加わっても誤りの発生せず、かつオフセ
ットの最適化により高感度な光受信器を構成することが
できた。
【0022】また、第2の発明によれば、第1の発明に
リミッタアンプ3の閾値電圧に加わるオフセット電圧に
温度補償機能を追加することで温度変動耐力を持たせる
ことができた。
【0023】また、第3の発明によれば光入力最大時、
リミッタアンプ3の閾値電圧に光入力信号の振幅の大き
さにより制御されたオフセット電圧を加えることで、光
入力信号の消光比劣化により信号振幅の実効値が変動し
ても誤りを発生しせず、しかも光入力信号に加わるノイ
ズに対しても耐力をもつ光受信器を構成することができ
た。
【0024】また、第4の発明によれば第3の発明にリ
ミッタアンプ3の閾値電圧に加わるオフセット電圧に温
度補償機能を追加することで温度変動耐力を持たせるこ
とができた。
【0025】また、第5の発明によれば光入力最大時、
リミッタアンプ3の閾値電圧に、光入力信号の平均値と
プリアンプ2出力振幅との比で制御されたオフセット電
圧を加えることで、光入力信号の消光比劣化により信号
振幅の実効値が変動しても誤りを発生しせず、しかも光
入力信号に加わるノイズに対しても耐力をもつ光受信器
を構成することができた。
【0026】また、第6の発明によれば第5の発明にリ
ミッタアンプ3の閾値電圧に加わるオフセット電圧に温
度補償機能を追加することで温度変動耐力を持たせるこ
とができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明による光受信器の実施の形態1を示
すブロック図である。
【図2】 この発明による光受信器の実施の形態2を示
すブロック図である。
【図3】 この発明による光受信器の実施の形態3を示
すブロック図である。
【図4】 プリアンプ出力レベル対光入力レベルの関係
を示す図である。
【図5】 従来の光受信器を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 フォトダイオード、2 プリアンプ、3 リミッタ
アンプ、4 データ識別再生回路、5 直流電圧源、6
抵抗、7 キャパシタ、8 温度検知器、9ピーク検
波器。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光入力信号を電流信号に変換するフォト
    ダイオードと、前記フォトダイオードのアノードに接続
    され前記フォトダイオードの電流信号を電圧信号に変換
    するプリアンプと、前記プリアンプの出力端に接続され
    前記プリアンプの出力信号を所望のレベルの電圧信号に
    増幅するリミッタアンプと、前記リミッタアンプの出力
    信号からクロック・データ信号を再生して出力するデー
    タ識別再生回路と、上記フォトダイオードのカソードに
    接続され上記フォトダイオードの電流信号に応じた電圧
    を発生する抵抗と、前記抵抗に並列に接続された平滑用
    のキャパシタと、上記フォトダイオードのカソードに接
    続され上記抵抗の電圧によって決められる直流電圧を上
    記リミッタアンプに閾値電圧として与える直流電圧源と
    を備えたことを特徴とする光受信器。
  2. 【請求項2】 直流電圧源に周囲温度に応じた信号を入
    力する温度検知器を付加したことを特徴とする請求項1
    記載の光受信器。
  3. 【請求項3】 光入力信号を電流信号に変換するフォト
    ダイオードと、前記フォトダイオードのアノードに接続
    され前記フォトダイオードの電流信号を電圧信号に変換
    するプリアンプと、前記プリアンプの出力端に接続され
    前記プリアンプの出力信号を所望のレベルの電圧信号に
    増幅するリミッタアンプと、前記リミッタアンプの出力
    信号からクロック・データ信号を再生して出力するデー
    タ識別再生回路と、上記フォトダイオードのカソードに
    接続され上記フォトダイオードの電流信号に応じた電圧
    信号を発生する抵抗と、上記フォトダイオードのカソー
    ドに接続され前記抵抗の電圧信号のピーク値に比例した
    直流電圧信号を出力するピーク検波器と、上記ピーク検
    波器の出力直流電圧信号によって決められる直流電圧を
    上記リミッタアンプに閾値電圧として与える直流電圧源
    とを備えたことを特徴とする光受信器。
  4. 【請求項4】 直流電圧源に周囲温度に応じた信号を入
    力する温度検知器を付加したことを特徴とする請求項3
    記載の光受信器。
  5. 【請求項5】 光入力信号を電流信号に変換するフォト
    ダイオードと、前記フォトダイオードのアノードに接続
    され前記フォトダイオードの電流信号を電圧信号に変換
    するプリアンプと、前記プリアンプの出力端に接続され
    前記プリアンプの出力信号を所望のレベルの電圧信号に
    増幅するリミッタアンプと、前記リミッタアンプの出力
    信号からクロック・データ信号を再生して出力するデー
    タ識別再生回路と、上記フォトダイオードのカソードに
    接続され上記フォトダイオードの電流信号に応じた電圧
    を発生する抵抗と、前記抵抗に並列に接続された平滑用
    のキャパシタと、上記プリアンプ出力に接続され上記プ
    リアンプの出力信号のピーク値に比例した直流電圧信号
    を出力するピーク検波器と、前記ピーク検波器の出力直
    流電圧信号と上記抵抗にかかる電圧の比によって制御さ
    れた直流電圧を上記リミッタアンプに閾値電圧として与
    える直流電圧源とを備えたことを特徴とする光受信器。
  6. 【請求項6】 直流電圧源に周囲温度に応じた信号を入
    力する温度検知器を付加したことを特徴とする請求項5
    記載の光受信器。
JP9298222A 1997-10-30 1997-10-30 光受信器 Pending JPH11136196A (ja)

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