JPS6258717A - 光２値信号の受信回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は２値符号で振幅変調された光信号を電気論理レ
ベルに変換する受信回路に関し、％　　　−にリミッタ
増幅回路音用いた光２値信号の受信回路に関する。

（従来の技術） 第８図はこの棟の光受信回路の従来例を示すブロック図
である。第８図に示すように、元′酩気変換回路１１と
、１電気変換回路１１の出力信号全入力とする線形増幅
回路１２と、線形増幅回路１２の出力信号全入力とする
フィルタ１３と、フィルタ１３と交流結合するリミッタ
増幅回路１４と、リミッタ増幅回路１４の出力と直流結
合する識別回路１５とから構成される。

元２値信号は、光電気変換回路１１に供給され、電気信
号に変換されるとともに増幅される。受信回路の信号対
雑音比はほぼ光電気変換回路１１の雑音指数により決ま
る。

元′４気変換回路１１の出力信号は、線形増幅回路１２
により波形に変化を与えることなく、心壁な振幅になる
まで増幅される。

線形増幅回路１２の出力信号は、フィルタ１３により帯
域制限されて信号の職別じやすい波形に変換される。

一般にはフィルタ１３の出力波形を、帯域幅が狭く、か
つ符号量干渉が小さいｆｕｌｌ　ｃｏｓｉｎｅｒｏｌｌ
−ｏｆｆ関数の波形に近づけるようにフィルタ１３を選
択する。

フィルタ１３の出力信号は交流結合されてリミッタ増幅
回路１４に入力され、増幅さ汎、論理レベルまたは七ｎ
に近い振幅にクランプされて出力さルる。股間の交流結
合は各段の直流動作点の差金吸収するために用いらルる
。

（発明が解決しようとする問題点） しかし上述した光受信回路は、受信信号のマーク率が０
．５であるときは有効であるが、０．５でない場合には
リミッタ増幅回路１４の出力でのパルス幅の変化やジッ
タが大きくなり動作余裕度が小さくなるという欠点があ
る。こｎｔ図全全参照て説明する。

第９図は信号のマーク率が０．５の場合を示す図であり
、第９図（ａ）はリミッタ増幅回路１４の入力波形全示
し、入力信号の直流動作点は破線で示すように信号感幅
の５０％点にあるので、第９図（ｂ）に示す’Ｊ　ミッ
タ増幅回路１４の出力波形のパルス幅の変化はない。し
かし、第１０図に示すようにマーク率が０．５でない場
合には、第１０図（ａ）に示すようにリミッタ増幅回路
１４の入力での直流動作点線信号振幅の５０％よりずｎ
るために第１０図（ｂ）に示すようにリミッタ増幅回路
１４の出力波形のパルス幅は正規のパルス幅より変化す
る。

マーク率が変動する場合には、出力パルス幅もそｎに対
厄して変動するのでジッタが大きくなる。リミッタ増幅
回路１４の前段で、フィルタ１３により帯域制限を行な
っているので波形のなまり方は大きく従ってジッタも大
きくなる。

このように従来の光受信回路は、信号のマーク率が０．
５でない場合にはパルス幅の変化やジッタが大きくなシ
動作余裕度が小さくなるという問題がある。

本発明の目的は上述の欠点を解決するもので、信号のマ
ーク率が０．５でない場合でもパルス幅の変化およびジ
ッタを小さくでき、動作余裕度音大きくとることができ
る元２値信号の受信回路を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 前記目的を連取するために本発明による光２値信号の受
信回路は２値符号で振幅変調された光信号を電気論理レ
ベルに変換する一ｆｆｉＺ値信号の受信回路において、
前記光信号を電気信号に変換する光電気変換回路と、前
記光電気変換回路の出力信号の立上がシ時間と立下がシ
時間を小さくする高速化回路と、前記高速化回路と交流
結合され、高速化回路の出力信号を増幅しかつ出力振幅
が制限さルるリミッタ増幅回路と、前記リミッタ増幅回
路の出力に直流結合さｎ前記リミッタ増幅回路の出力信
号の蛍域制限七行なりフィルタと、フィルタの出力に直
流結合され、前記フィルタの出力信号全クロック信号に
よシサンプリングし論理レベルの信号を出力する識別回
路とから構成さｎている。

（実施例） 次に、本発明について図面を参照して説明する０ 第１図は本発明による光２値信号の受信回路の一実施例
金示すブロック図である。

光電気変換回路１の出力は高速化回路２に入力され、高
速化回路２の出力はリミッタ増幅回路３に交流結合され
る。

リミッタ増幅回路３の出力はフィルタ４に直流結合さｎ
ｌ　フィルタ４の出力は識別回路５に直流結合される。

元２値信号は光電気変換回路１に入力され、電気信号に
変換されるとともに増幅さ扛る。光電気変換回路１の出
力信号は高速化回路２によ、り立上がり／立下がり時間
が小さくなりリミッタ増幅回路３と交流結合される。

リミッタ増幅回路３は、入力信号全増幅し、論ユ四レベ
ルあるいは論理レベルに近いレベルにりラングして出力
する。

フィルタ４は、高速化回路２により生じる高周波成分を
除去するとともに、符号誤り率全最小にするための帯域
制限全行なう。識別回路５はフィルタ４の出力信号を最
適なりロックタイミングでサンプリングし、論理レベル
の信号全出力する。

第２図は、第１図に示す本発明の一実施ψりの各部の動
作波形を示すものである。信号のマーク率が０．５より
小さい場合を考える。第２ス（ａ）はｉ￥１Ｌ気変換回
路１の出力波形であり、光送信側あるいは光電気変換回
路１の鍵域制限により波形の立上がり／立下が９時間は
ある有限の値に、なる。第２図（ｂ）はリミッタ回路３
の入力波形で、高速化回路２により立上がり／立下がり
時間が小さくなった波形である。直流動作点は、第２図
（ｂ）の破線で示すように信号振幅レベルの５０％二り
下になるが、信号の立上がり／立下がり時間が小さいた
めに、第２図（Ｃ）に示すようにリミッタ増幅回路３の
出力波形のパルス幅の変化を小さくすることができる。

今、簡単のため波形の立上がり／立下がり全直線と考え
、その傾きｋｄＶ／ａｔとし、振幅レベルの５０％点か
らの直流動作点の変化分をΔＶとすると、出力パルス幅
の変化分Δｔは となり、立上がり／立下がり時間に反比例する。

立上がり／立下がり時間金小さくすｎばする程マーク率
の変化によるパルス幅の変化を小さくすることができる
。

一般に立上がり／立下がり時１１．ｉ　ｋ小さくするこ
とは、高周波成分全増大させることになるため雑音やリ
ンギングが増加する。

第２図（Ｃ）のヒゲ状のパルスはその影響の一例を示す
ものであるが、次段のフィルタ４により高周波成分の悪
形０全除去することができる。

第２１１Ｎ（ｄ）はフィルタ４の出力波形全示し高周波
取分の除去と符号誤り率を最小にするための栄職制限を
行なった波形である。第２図（ｄ）の十印は識別回路５
でのサンプリング点の一例に示ｆものである。

第２１．ｉ＋ｅｌは識別回路５の出力すなわち振幅と時
間の両方で職別された論理レベルの出力波形を示す。

リミッタ増幅回路３とフィルタ４の間、およびフィルタ
４と識別回路５の間は直流結合するためマーク率の変化
があっても直流動作点に影響は生じないのでパルス幅の
変化は新たに生じない。

第３図は光電気変換回路１の主要部の詳細図である。光
電気変換素子５１のアノードはバイアス電源ｖＢＫ接続
され、反転増幅器５３の入力は光電気変換素子５１のカ
ソードに接続され、抵抗５２は反転増１ｍ器５３の入出
力の間に挿入さｎ。

出力端子５４は反転増幅器５３の出力に接続される。光
電気変換素子５１は入力する光信号全電流に変換する素
子で、ＰＩＮホトダイオードあるいはアバランシェホト
ダイオードＡＰＩ）が用いられる。反転増幅器５３と負
帰還抵抗の抵抗５２にｎ滝を電圧に変換する回路であり
、また信号を低雑音で増幅する機能を持つ。

第４図は高速化回路２の主要部の詳細図である。

入力端子６１はトランジスタ６５のベースニ、抵抗６２
ハ電源ＶＣとトランジスタ６５のベース間ニ、抵抗６３
はトランジスタ６５のベースと接地間に、抵抗６４は電
源ＶＣとトランジスタ６５のコレクタ間に、抵抗６６は
トランジスタ６５のエミッタと接地間に、コンデンサ６
７は抵抗６６に並列に、出力端子６８はトランジスタ６
５のコレクタにそれぞｎ接続される。いわゆるエミッタ
ピーキング回路の例である。

抵抗６２と抵抗６３はトランジスタ６５のバイアス用抵
抗であり、利得は抵抗６４と、抵抗６６とコンデンサ６
７の並列インピーダンスの比によりほぼ決定する。高周
波での利得を上げるために、コンデンサ６７によりエミ
ッタ側インピーダンス金下げている。高周波での利得金
玉げることにより立上がり／立下がり時間の高速化を行
なうことができる。

抵抗６４、抵抗６６およびコンデンサ６７全変えること
により利得の周波数特性を変えることができ、立上がり
／立下がり時間を変えることができる。

高速化回路２の実施例としては上述の回路以外にも、微
分回路を含む回路等種々考えら汎る。

第５図はリミッタ増幅回路３の主要部の詳細図である。

コンデンサ７９は入力端子７０とトランジスタ７４のベ
ース間に、抵抗７１は電源ＶＣとトランジスタ７４のベ
ース間に、抵抗７２はトランジスタ７４のベースと接地
間に、抵抗７３は′屯源ＶＯとトランジスタ７４のコレ
クタとの間に、抵抗７．５は電源ＶＣとトランジスタ７
６との間に、定ＮＲ源７７はトランジスタ７４および７
６のエミッタに、トランジスタ７６のベースは電源ＶＲ
に、出力端子７８はトランジスタ７６のコレクタにそｎ
ぞれ接続される。

電源Ｖｋ％は閾値電圧を決めるための電源でありコンデ
ンサ７９は交流結合用のコンデンサであり、抵抗７１と
抵抗７２はトランジスタ７４のバイアス用抵抗である。

入力信号が小さい場合には、入力信号電圧と電源ＶＲと
の差電圧が増幅されるが、入力信号が大きい場合には出
力の振幅は定を電源７７の電流値と抵抗７５との債の値
にクランプさｎｌ−足振１陥の信号が出力される。出力
がクランプさ扛た場合にトランジスタ７４および７６を
飽和させないようにバイアス電圧等全設定する。

第５図に示すリミッタ増幅回路３が１段だけでは所要の
利得が得られない場合には、複数段の縦属接続を行なう
こともできる。

第６図はフィルタ回路４の主要部の詳細図である。

コイル９３の一端は入力端子９１とコンデンサ９２の一
端とに接続され、コンデンサ９２の他端は接地され、コ
イル９３の他端は出力端子９５とコンデンサ９４の一端
とに接続され、コンデンサ９４の他端は接地される。

一般によく用いられるパイ形の低域フィルタである。帯
域は符号誤シ率全最小にするため一般には伝送周波数の
７０％程度に設定することが多く行なわｎｌま念、入力
／出力インピーダンスは接続する回路によって決定する
。

第７図は識別回路５の主要部の詳細図である。

信号入力端子１０１はフリップフロップ１０３のデータ
入力に、クロック入力端子１０２はフリップフロップ１
０３のクロック入力に、出力端子１０４はフリップフロ
ップ１０３の出力にそれぞｎ接続される。フリップフロ
ップ１０３は、データ入力に供給される信号全クロック
入力に入力するクロック信号により符号誤り率が最小と
なるタイミングでサンプリングし、論理レベルの信号を
出力する。

（発明の効果） 以上、詳しく説明したよりに本発明によｎば信号の立上
がり／立下がＦ）時間を小さくしてからリミッタ増幅を
行なっているので信号のマーク率が０．５でない場合で
もパルス幅の変化およびジッタを小さくすることができ
、従って動作余裕度を大きくすることができる効果があ
る。

また、マーク率が０．５の場合でも、リミッタ増幅回路
が入力オフセット電圧を持つ回路であｎば、直流動作点
が変化することになるので、同様に高速化することによ
シ、パルス幅の変化を低減できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による元２値信号の受信回路の実施例を
示すブロック図、第２図は第１あの回路の動作を説明す
るためのタイムチャート、第３図〜＠７図は第１図の回
路の主要部を示すもので、第３図は光電気変換回路の回
路図、第４図は高速化回路の回路図、第５図はリミッタ
　。 増幅回路の回路図、第６因はフィルタの回路図、第７図
は識別回路の回路図をそｎぞれ示している。第８因は従
来の受信回路金示すブロック図、第９因および第１０図
は従来の受信回路の動作を説明するためのタイムチャー
トである。 １．１１・・・ｔｔ気変換回路　　２・・・高速化回路
３．１４・・・リミッタ増幅回路 ４、工３・・・フィルタ　　５，１５・・・識別回路１
２・・・線形増幅回路　　５１・・・光電気変換素子５
３・・・反転増幅器 ５２、６２，６３，６４．６６．７１，７２，７３．７
５・・・抵抗６７．７９．９２．９４・・・コンデンサ
６５．７４．７６・・・トランジスタ ７７・・・定を漆原　　　　９３・・・コイル１０３・
・・フリラグフロッグ ６１．７０，９１，１０１．１０２・・・入力端子５４
．６８．７８，９５，１０４・・・出力端子特許出願人
　　日本゛亀気株式会社 代理人　弁理士　　井　ノ　ロ　　　４オ１　図 才２図 （ｅ） 才３図 、５２ 才４図　　　　　　　　　オ６図 Ｃ 才５図　　　　　　　　オフ図 Ｃ 才９　１．１ 才１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２値符号で振幅変調された光信号を電気論理レベルに変
   換する光２値信号の受信回路において、前記光信号を電
   気信号に変換する光電気変換回路と、前記光電気変換回
   路の出力信号の立上がり時間と立下がり時間を小さくす
   る高速化回路と、前記高速化回路の出力に交流結合され
   、前記高速化回路の出力信号を増幅し、かつ出力振幅が
   制限されるリミッタ増幅回路と、前記リミッタ増幅回路
   の出力に直流結合され、前記リミッタ増幅回路の出力信
   号の帯域制限を行なうフィルタと、前記フィルタの出力
   に直流結合され、前記フィルタの出力信号をクロック信
   号によりサンプリングし論理レベルの信号を出力する識
   別回路とから構成したことを特徴とする光２値信号の受
   信回路。