JP3400286B2 - Receiver circuit - Google Patents

Receiver circuit

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JP3400286B2
JP3400286B2 JP05924697A JP5924697A JP3400286B2 JP 3400286 B2 JP3400286 B2 JP 3400286B2 JP 05924697 A JP05924697 A JP 05924697A JP 5924697 A JP5924697 A JP 5924697A JP 3400286 B2 JP3400286 B2 JP 3400286B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光伝送装置、特
に、任意のパターンのバースト信号を伝送する必要があ
る光データ伝送装置の光受信回路の如き受信回路に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical transmission device, and more particularly to a receiving circuit such as an optical receiving circuit of an optical data transmission device which needs to transmit a burst signal having an arbitrary pattern.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、マルチメディアの発達に伴い、情
報・通信機器の大容量化と高速化の要求が高まり、機器
内および機器間の電気配線では高周波化と結線数の増大
が深刻な問題となってきている。特に、波形歪と減衰、
EMI対策、接地アイソレーション、及び、低消費電力
化など厳しいシステム要求に対して、電気配線ではこれ
らの全てをクリアするのは難しくなってきた。
2. Description of the Related Art In recent years, with the development of multimedia, the demand for large capacity and high speed of information / communication devices has increased, and the electric wiring in and between devices has a serious problem that the frequency is high and the number of connections is large. Is becoming. Waveform distortion and attenuation,
To meet strict system requirements such as EMI measures, ground isolation, and low power consumption, it has become difficult for electrical wiring to meet all of these requirements.

【0003】一方、光通信技術の成功により、高速で大
容量の長距離の信号伝送には、一旦信号を光に変換して
光ファイバーを使って伝達する方が直接電気信号をその
まま伝送するよりは優位性なことが証明された。即ち、
システム内に光電変換機能を導入した光伝送が実用的に
優れていることを示している。当然、光の持つ種々の特
徴を利用し、上記電気配線の諸問題を解決する方法、即
ち、光配線技術が考えられる。
On the other hand, due to the success of optical communication technology, for high-speed, large-capacity, long-distance signal transmission, it is better to first convert the signal into light and transmit it using an optical fiber than to directly transmit the electric signal as it is. It proved to be superior. That is,
It shows that the optical transmission with the photoelectric conversion function in the system is practically superior. As a matter of course, a method of solving various problems of the electric wiring, that is, an optical wiring technique by utilizing various characteristics of light can be considered.

【0004】近年、光配線技術を実現する上で必須な光
デバイスの性能が向上し、さらに、光・電気実装に関す
る要求技術開発が進んだため、電気配線に代わり光配線
で置き換えるモジュールの開発が活発になってきてい
る。ただし、電気配線の置き換えを目指す光配線モジュ
ールでは、光通信技術と異なり複雑な制御を排除して、
電気のインターフェースICと同様の使い勝手を実現す
ること、小型であること、低消費電力化と低コスト化な
ど、実用化上必須な要求課題も多い。必然的に、これを
実現するICへの要求課題が多い。
In recent years, the performance of optical devices essential for realizing optical wiring technology has been improved, and further the development of required technology for optical / electrical mounting has progressed. Therefore, the development of a module replacing optical wiring with optical wiring has been developed. It is becoming active. However, in optical wiring modules that aim to replace electrical wiring, complicated control is eliminated, unlike optical communication technology.
There are many requirements that are indispensable for practical use, such as realizing usability similar to that of an electrical interface IC, compactness, low power consumption, and low cost. Inevitably, there are many demanding tasks for ICs that realize this.

【0005】従来の光通信で利用されているAC結合型
光受信器では、連続したマーク率一定のデータ信号が入
力することを前提としており、そのためにデータにコー
ディング処理回路を付加して実現している。同様の発想
で、光配線でもコーディング回路を導入して、光通信と
同様な構成で光受信回路を実現しようとする試みもある
が、回路規模が大きくなることに加えて、データの転送
効率が落ち、かつ、データ伝送の内部遅延時間が増大す
る問題があった。
In the conventional AC-coupled optical receiver used in optical communication, it is premised that a continuous data signal having a constant mark ratio is input. Therefore, a coding processing circuit is added to the data to realize it. ing. Based on the same idea, there is an attempt to introduce a coding circuit in optical wiring to realize an optical receiving circuit with a configuration similar to that of optical communication, but in addition to increasing the circuit scale, it also improves data transfer efficiency. There is a problem that the internal delay time of data transmission increases and the internal delay time of data transmission increases.

【0006】図8に示す一従来例に係るDC結合型光受
信器では、光信号100を光半導体検出器(pin−P
D)101で検出し、該検出信号をトランスインピーダ
ンス増幅器102に入力し、トランスインピーダンス増
幅器102の出力を識別器103で再生識別する。この
識別時の識別レベルの参照電圧Vrefは、一定である
ため、入力レベルの変動に伴って入力波形の全振幅に対
する識別レベルの割合が変り、出力パルスの幅が変動し
たり、伝送信号の誤り率が変わる問題があった。勿論こ
の場合には、伝送系全体を実際に結合した状態で最適な
識別レベルに微妙に手動調節することを必要としてお
り、光配線のように多数の結線が求められる場合には、
沢山の手動調整箇所があっては実用的には向かない。
In the conventional DC-coupled optical receiver shown in FIG. 8, an optical signal 100 is sent to an optical semiconductor detector (pin-P).
D) 101, the detection signal is input to the transimpedance amplifier 102, and the output of the transimpedance amplifier 102 is reproduced and discriminated by the discriminator 103. Since the reference voltage Vref of the discrimination level at the time of discrimination is constant, the ratio of the discrimination level to the total amplitude of the input waveform changes with the variation of the input level, the width of the output pulse fluctuates, and the transmission signal error occurs. There was a problem of changing rates. Of course, in this case, it is necessary to make a slight manual adjustment to the optimum discrimination level in the state where the entire transmission system is actually coupled, and when a large number of connections are required like optical wiring,
It is not suitable for practical use with many manual adjustment points.

【0007】また、図9に示す他の従来例に係るDC結
合型光受信器では、トランスインピーダンス増幅器20
2が差動出力になっているため識別器202の識別レベ
ルが差動入力となって、基準電圧のVrefの調整が多
少容易にはなるが、上記の本質的問題は残されたままで
ある。
Further, in the DC coupling type optical receiver according to another conventional example shown in FIG. 9, the transimpedance amplifier 20 is used.
Since 2 is a differential output, the discrimination level of the discriminator 202 becomes a differential input, and the adjustment of the reference voltage Vref becomes somewhat easier, but the above-mentioned essential problem remains.

【0008】さらに、図10に示される別のDC結合型
光受信回路は、識別レベルの変動や外部調節を避けるた
め、内部で識別レベルを自動的に決めるようにしたもの
であり、J.Nishikidoらにより提案されてい
る(“Demonstration of multi
gigabit optical interconn
ection using offset laser
driving for a broadband
switching network”,OFC/IO
OC‘93 Technical Digest,pa
per ThC3,p168,1993)。この例で
は、ピーク検出器3(増幅器304,305,抵抗30
6,307)の保持時間以内に論理レベル1と0が少な
くとも1回以上反転することが必要であり、そのような
信号変換回路が不可欠である。
Further, another DC-coupled optical receiving circuit shown in FIG. 10 is one in which the discrimination level is automatically determined internally in order to avoid fluctuations in the discrimination level and external adjustment. Proposed by Nishikido et al. (“Demonstration of multi”
gigabit optical interconn
election using offset laser
driving for a broadband
switching network ", OFC / IO
OC'93 Technical Digest, pa
per ThC3, p168, 1993). In this example, the peak detector 3 (amplifier 304, 305, resistor 30
It is necessary to invert the logic levels 1 and 0 at least once more than the retention time of (6, 307), and such a signal conversion circuit is indispensable.

【0009】これらの問題を解決して真にバースト信号
を受信できる回路方式が、Y.Otaらにより提案され
た(“Burst mode digital dat
areceiver”,USP No.5 025 4
56,June 18,1991;“DC−1Gb/s
Burst Mode CompatibleRec
eiver for Optical Bus App
lications”,Jour.Didit.Tec
h.Vol.10,p244,1992)。基本的には
受信したデータ信号の差動信号を出力し、しかも、差動
出力信号が論理全振幅の中点で交差する出力となるよう
に自動的にオフセットを調整できる帰還構造を備え、結
果的に入力信号の論理振幅の中点で常に識別された矩形
パルスが得られる機能が実現されている。
A circuit system that can solve these problems and can truly receive a burst signal is disclosed in Y. Proposed by Ota et al. (“Burst mode digital dat
areceiver ", USP No. 5 025 4
56, June 18, 1991; "DC-1 Gb / s.
Burst Mode Compatible Rec
ever for Optical Bus App
licenses ”, Jour. Didit. Tec
h. Vol. 10, p244, 1992). Basically, it has a feedback structure that outputs a differential signal of the received data signal and can automatically adjust the offset so that the differential output signal becomes an output that intersects at the midpoint of the logical total amplitude. Therefore, the function of always obtaining the rectangular pulse identified at the midpoint of the logical amplitude of the input signal is realized.

【0010】ただし、このような理想的な動作を得るた
めには、ICの半導体プロセスに合わせた高速の帰還回
路を最適設計することが鍵であり、負帰還回路の不安定
性を抑え、かつ、所望の動作をさせる設計が難しい。加
えて、直接入力回路に直接帰還が懸かっているため、入
力信号のレベルが大きくなった時には、入力の動作電圧
が信号のレベルによって大きく変動し、光半導体検出器
(pin−PD)に印加される逆バイアス電圧が変動し
て接合容量が変調され、周波数特性が変わったり、内部
回路の動作点が変動してダイナミックレンジが制限され
るという問題を抱えている。
However, in order to obtain such an ideal operation, it is a key to optimally design a high-speed feedback circuit according to the semiconductor process of the IC, suppressing the instability of the negative feedback circuit, and It is difficult to design for the desired operation. In addition, since the direct feedback is directly applied to the input circuit, when the level of the input signal becomes large, the operating voltage of the input largely fluctuates according to the level of the signal and is applied to the optical semiconductor detector (pin-PD). There are problems that the reverse bias voltage fluctuates and the junction capacitance is modulated, the frequency characteristics change, and the operating point of the internal circuit fluctuates, limiting the dynamic range.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
技術による光受信回路では、電気信号の代わりに光に置
き換えて信号結線を実現する光配線に必須な特性を備え
ていないか、ある程度の特性は備えていても一部特性が
不十分であるという問題があった。
As described above, the optical receiving circuit according to the prior art does not have the characteristics required for the optical wiring to realize the signal connection by substituting the electric signal for light instead of the electric signal. However, there is a problem that some of the characteristics are insufficient even though the characteristics of (1) are provided.

【0012】本発明の目的は、例えば光信号の形態での
バースト信号を含めた任意パターンの論理信号データの
入力に対して、伝送波形と先頭パルスを含めてパルス幅
の変化の少ない波形を識別再生することが可能な、広い
ダイナミックレンジを有する受信回路を提供することに
ある。
An object of the present invention is to identify a waveform having a small change in pulse width including a transmission waveform and a head pulse with respect to an input of logic signal data of an arbitrary pattern including a burst signal in the form of an optical signal. It is an object to provide a receiving circuit having a wide dynamic range that can be reproduced.

【0013】また、本発明の目的は、上述した機能を奏
すると共に、比較的単純な回路構成で回路規模が小さく
て済み、また複雑な帰還を使用せずに設計が容易であ
り、さらにプロセスのバラ付きによる特性の変化が小さ
い受信回路を提供することにある。
Further, the object of the present invention is to achieve the above-mentioned functions, to have a relatively simple circuit structure, to reduce the circuit scale, to facilitate the design without using complicated feedback, and to further improve the process. An object of the present invention is to provide a receiving circuit whose characteristic change due to variation is small.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の受信回路は、入
力信号を電流信号に変換する入力信号変換回路と、この
入力信号変換回路からの出力振幅以内で電流の向きが逆
の直流バイアス電流を発生する直流バイアス発生器と、
前記直流バイアス電流によりバイアスされる前記入力信
号変換回路の出力に対応する2つの電流信号を電圧信号
に変換し、かつ、正相と逆相の同じ振幅の差動信号を出
力するトランスインピーダンス増幅器と、このトランス
インピーダンス増幅器からの正相と逆相の各々の出力信
号の正のピーク値を検出するピーク検出器と、このピー
ク検出器の出力と前記正相と逆相の同じ振幅の差動信号
の平均値とを比較し出力信号を切り替えるスイッチ回路
と、前記トランスインピーダンス増幅器の出力電圧と前
記スイッチ回路の出力電圧との間の加算演算を行う抵抗
回路網と、この抵抗回路網からの加算演算出力が交差す
る電位を識別し、該識別電位に応じて論理レベルを反転
して矩形パルス波形を発生する識別器とを具備すること
を特徴とする。
The receiving circuit of the present invention comprises an input signal conversion circuit for converting an input signal into a current signal, and a DC bias current in which the direction of the current is reversed within the output amplitude from the input signal conversion circuit. A DC bias generator for generating
A transimpedance amplifier that converts two current signals corresponding to the output of the input signal conversion circuit biased by the DC bias current into a voltage signal and outputs a differential signal of the same amplitude in the positive phase and the negative phase. , A peak detector for detecting the positive peak value of each of the positive and negative phase output signals from the transimpedance amplifier, and the output of the peak detector and the differential signal of the same amplitude of the positive and negative phases. Of the output voltage of the transimpedance amplifier and the output voltage of the switch circuit, and the addition operation from the resistance circuit And a discriminator that discriminates a potential at which the outputs intersect and inverts a logic level according to the discrimination potential to generate a rectangular pulse waveform.

【0015】このような構成の本発明においては、入力
変換回路にる電流信号をトランスインピーダンス増幅器
に入力する。同時に光受信パルスに対応する光電流出力
振幅以内で電流の向きが逆の電流を発生する直流バイア
ス発生器の出力を入力する。トランスインピーダンス増
幅器は、合成入力電流に比例した電圧信号に変換すると
同時に、正相と逆相の同じ大きさの振幅の差動信号とし
て出力する。二つのパルス電圧信号は、電圧レベルが互
いに交差するようになっている。交差点がパルス振幅の
中心になる理想的状態が直流バイアス電流の最適値であ
り、原理的に光電流パルス振幅の1/2の電流である。
これら正相と逆相の出力信号を、各々ピーク検出器に入
力する。ピーク検出器では、入力パルスの振幅によらず
正パルスのピーク値を、理想的には伝送データの最小パ
ルス幅以内、または、悪くともその2倍以内で検出でき
る機能を持たせる。各々のピーク検出器の出力信号は、
差動型増幅器の正相と逆相の信号の平均値の電圧と比較
され、大きければそのまま、小さければ反対側のピーク
検出信号を瞬時瞬時でダイナミックにスイッチ選択し、
正相と逆相のピーク参照電圧を出力する。
In the present invention having such a configuration, the current signal from the input conversion circuit is input to the transimpedance amplifier. At the same time, the output of a DC bias generator that generates a current with a reverse current direction within the photocurrent output amplitude corresponding to the optical reception pulse is input. The transimpedance amplifier converts it into a voltage signal proportional to the combined input current, and at the same time, outputs it as a differential signal of the same amplitude in the positive and negative phases. The two pulsed voltage signals are such that the voltage levels cross each other. The ideal state in which the crossing point is the center of the pulse amplitude is the optimum value of the DC bias current, which is, in principle, half the photocurrent pulse amplitude.
These positive-phase and negative-phase output signals are input to the peak detector, respectively. The peak detector has a function of detecting the peak value of the positive pulse regardless of the amplitude of the input pulse, ideally within the minimum pulse width of the transmission data, or at most within twice the minimum pulse width. The output signal of each peak detector is
It is compared with the voltage of the average value of the positive-phase and negative-phase signals of the differential amplifier, if it is large, it is as it is, if it is small, the peak detection signal on the opposite side is dynamically and instantaneously and switch-selected,
Outputs the peak reference voltage of positive phase and negative phase.

【0016】差動増幅器の逆相出力と正相ピーク参照電
圧出力間、および、正相出力と逆相ピーク参照電圧出力
間に理想条件としては同一値の2個の抵抗を接続し、各
々の中点から信号波形を出力する。
Under ideal conditions, two resistors having the same value are connected between the negative-phase output and the positive-phase peak reference voltage output of the differential amplifier, and between the positive-phase output and the negative-phase peak reference voltage output. The signal waveform is output from the midpoint.

【0017】結果的にパルスピーク電圧の差異の1/2
だけ互いにシフトされ、原理的に、これらの出力電圧の
交差は、パルス信号の振幅の中点となる。交差電位を識
別して矩形波形を発生する識別器の出力からは、入力さ
れた光信号の振幅の大きさによらず、常に振幅の中点を
識別レベルとした再生波形が得られる。
As a result, 1/2 of the difference in pulse peak voltage
Are shifted relative to each other, and in principle, the intersection of these output voltages is at the midpoint of the amplitude of the pulse signal. From the output of the discriminator that discriminates the cross potential and generates a rectangular waveform, a reproduced waveform whose discrimination level is always the midpoint of the amplitude is obtained regardless of the magnitude of the amplitude of the input optical signal.

【0018】本発明における各要素はDC結合されてお
り、結果的に任意の波形に対して内部で自動的に識別レ
ベルを発生できる光受信回路となっている。また本発明
においては、ピーク電圧が正確に決まらないバースト信
号の第1パルスが入力した場合でも、予めバイアス電流
が印加され振幅のセンター付近で交差するため、パルス
幅の変化は小さく抑えられる。
Each element in the present invention is DC-coupled, and as a result, it is an optical receiving circuit capable of automatically generating a discrimination level internally for an arbitrary waveform. Further, in the present invention, even when the first pulse of the burst signal whose peak voltage is not accurately determined is input, the bias current is applied in advance and the crossing occurs near the center of the amplitude, so that the change in the pulse width is suppressed to a small level.

【0019】さらに本発明においては、第1パルスの立
上がりは近似的に、第1パルスの立下がり以降は、等価
的に入力信号の論理振幅の中点を自動的に識別レベルと
して伝送波形を再生できる。このため、バースト信号を
含めた任意パターンの論理信号データ入力に対してもパ
ルス幅を保持したまま伝送することが可能である。この
場合、伝送信号のコーディングなどを必要としないの
で、データの伝送効率も高く、遅延時間も小さく光配線
に最適な機能を備えたものとなっている。
Further, in the present invention, the rising edge of the first pulse is approximately, and after the falling edge of the first pulse, the transmission waveform is reproduced equivalently automatically with the midpoint of the logical amplitude of the input signal as the discrimination level. it can. Therefore, it is possible to transmit the logic signal data of an arbitrary pattern including the burst signal while maintaining the pulse width. In this case, since transmission signal coding or the like is not required, the data transmission efficiency is high, the delay time is small, and the optimal function for optical wiring is provided.

【0020】また、本発明の受信回路は、上述した機能
を奏すると共に、比較的単純な回路構成であり回路規模
も小さく、複雑な帰還を使っていないため、設計が容易
である。しかも、半導体プロセスのバラ付きによる特性
の変化が小さい特徴を持つ。この特徴から、多チャンネ
ルの光配線に使う時には、時間スキューが小さくて同期
配線が可能となるため光バス回路に適用可能な特徴も兼
ね備える。また、バイアス電流回路を共通にしてピン数
を削減でき、さらに共通のバイアス調整以外には無調整
で動くので、多チャンネルの光配線の小型化が実現でき
る。
Further, the receiving circuit of the present invention has the above-mentioned function, has a relatively simple circuit configuration, has a small circuit scale, and does not use complicated feedback, so that it is easy to design. Moreover, it has a characteristic that the change in characteristics due to variations in the semiconductor process is small. Due to this feature, when it is used for multi-channel optical wiring, the time skew is small and synchronous wiring is possible, so it also has the characteristics applicable to optical bus circuits. Further, the number of pins can be reduced by using the common bias current circuit, and the adjustment can be performed without adjustment other than the common bias adjustment, so that the multi-channel optical wiring can be downsized.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下発明の一実施形態を図1を参
照して説明する。図1に示すように、本実施形態の受信
回路は光信号を受信する光受信回路であり、入力変換回
路であって入力光信号を電流信号に変換するpin−P
D1と、直流バイアス発生器であって直流バイアス定電
流電源7と、前置増幅器21と帰還抵抗ZTとによる差
動型トランスインピーダンス増幅器2と、識別器3と、
抵抗回路網4と、スイッチ回路5,5´と、ピーク検出
器6,6´とを具備する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the receiving circuit of the present embodiment is an optical receiving circuit that receives an optical signal, is an input conversion circuit, and is a pin-P that converts an input optical signal into a current signal.
D1, a DC bias generator which is a DC bias constant current power supply 7, a differential transimpedance amplifier 2 including a preamplifier 21 and a feedback resistor ZT, and a discriminator 3.
It comprises a resistor network 4, switch circuits 5, 5 ', and peak detectors 6, 6'.

【0022】この構成にて、逆バイアス電圧Vbが印加
されたpin−PD1に光信号100が入射され、この
pin−PD1により電流信号に変換されて出力Iin
を得る。また、Iinの振幅以下、理想的には論理振幅
の1/2の大きさの直流電流Ibを吸い込むタイプの直
流バイアス定電流電源7を具備する。前置増幅器21
は、帰還抵抗ZTと組合わさってトランスインピーダン
ス増幅器2を構成し、同じ振幅の正相出力V−と逆相出
力V−の差動電圧を出力する。
With this configuration, the optical signal 100 is incident on the pin-PD1 to which the reverse bias voltage Vb is applied, is converted into a current signal by the pin-PD1, and is output as Iin.
To get Further, it is provided with a DC bias constant current power supply 7 of a type that absorbs a DC current Ib that is equal to or less than the amplitude of Iin, ideally ½ of the logical amplitude. Preamplifier 21
Forms a transimpedance amplifier 2 in combination with a feedback resistor ZT, and outputs a differential voltage of a positive phase output V- and a negative phase output V- of the same amplitude.

【0023】ここで、論理1のパルス入力(光信号10
0)がpin−PD1に入射すると、トランスインピー
ダンス増幅器2の出力V+は、正のパルスを出力し、ト
ランスインピーダンス増幅器2の出力V−は、負のパル
スを出力する。pin−PD1の出力Iinが零のとき
は、直流バイアス定電流電源7のバイアスIbにより、
トランスインピーダンス増幅器2の出力V+とV−と
は、電位差を持ち、その値は理想的にはパルス電圧振幅
と等しい値となる。
Here, a pulse input of logic 1 (optical signal 10
0) enters the pin-PD1, the output V + of the transimpedance amplifier 2 outputs a positive pulse and the output V- of the transimpedance amplifier 2 outputs a negative pulse. When the output Iin of the pin-PD1 is zero, the bias Ib of the DC bias constant current power supply 7 causes
The outputs V + and V- of the transimpedance amplifier 2 have a potential difference, and the value thereof is ideally equal to the pulse voltage amplitude.

【0024】トランスインピーダンス増幅器2の出力V
+及びV−は、各々ピーク検出器6、6′に入力され
る。ピーク検出器6、6′の出力Vp+、Vp−は、ピ
ーク検出器の応答時間の遅れを持って立上がるが、理想
的には伝送データの最小パルス幅以内、遅くともその2
倍以内で瞬時瞬時で入力パルスのピーク値に等しくな
る。なお、ピーク値の減衰時間は、最小パルス幅の5倍
以上1000倍以下の時定数を選定している。
Output V of transimpedance amplifier 2
+ And V- are input to the peak detectors 6 and 6 ', respectively. The outputs Vp + and Vp- of the peak detectors 6 and 6'rise with a delay in the response time of the peak detectors, but ideally, within the minimum pulse width of the transmission data, or at the second.
It becomes equal to the peak value of the input pulse instantly within double. For the decay time of the peak value, a time constant of 5 times or more and 1000 times or less of the minimum pulse width is selected.

【0025】光信号100のpin−PD1に対する入
力が連続(連続パルス入力)するときには、ピーク検出
器6,6´は、常に入力パルスのピーク値を保持する。
しかし、入力論理変化が継続的に途絶えたときには、ピ
ーク検出器6,6´の一方のピーク値はV+とV−の平
均値よりも小さい値となって、保持すべきピーク値とは
かけ離れた低い値となり、他方の値は正しいピーク値を
出力する。
When the input of the optical signal 100 to the pin-PD1 is continuous (continuous pulse input), the peak detectors 6 and 6'always hold the peak value of the input pulse.
However, when the input logic change is interrupted continuously, one of the peak detectors 6 and 6'has a value smaller than the average value of V + and V- and is far from the peak value to be held. The other value will output the correct peak value.

【0026】このようにピーク検出器6,6´の一方の
出力が低い場合には、他方の出力値を選択して、近似的
なピーク値Vpr+、またはVpr−が得られ、論理変
化が適宜ある定常時には、Vpr+=Vp+、Vpr−
=Vp−が成り立つ。
In this way, when the output of one of the peak detectors 6 and 6'is low, the output value of the other is selected to obtain the approximate peak value Vpr + or Vpr-, and the logical change is appropriately made. In a certain steady state, Vpr + = Vp +, Vpr−
= Vp- is established.

【0027】一方、光信号100のpin−PD1に対
する入力が例えば論理0の入力が続くときには、Vpr
+=Vp−、Vpr−=Vp−となる。トランスインピ
ーダンス増幅器2の出力V−とスイッチ回路5の出力V
pr+、トランスインピーダンス増幅器2の出力V+と
スイッチ回路5´の出力Vpr−に、抵抗回路網4の抵
抗R1、R2、R3、R4をそれぞれ接続し、電圧の加
算演算を行うようにしているので(理想条件として、R
1=R2、R3=R4なる抵抗値を選定する。)、識別
器3の入力端には、電圧((V+)+(Vp−))/2
と((V−)+(Vp+))/2が入力することにな
る。
On the other hand, when the input to the pin-PD1 of the optical signal 100 is, for example, the input of logic 0 continues, Vpr
+ = Vp−, Vpr− = Vp−. Output V- of transimpedance amplifier 2 and output V of switch circuit 5
The resistors R1, R2, R3, and R4 of the resistor network 4 are connected to pr +, the output V + of the transimpedance amplifier 2 and the output Vpr- of the switch circuit 5 ', respectively, so that the voltage addition operation is performed ( As an ideal condition, R
The resistance values 1 = R2 and R3 = R4 are selected. ), A voltage ((V +) + (Vp −)) / 2 is applied to the input terminal of the discriminator 3.
And ((V-) + (Vp +)) / 2 will be input.

【0028】本実施形態の光受信回路の各部電圧の変化
の様子は、図2の(a)、(b)、(c)、(d)、
(e)、(f)の波形となった。図2の(f)から明ら
かなように、識別器3の差動入力信号は、最初のパルス
入力の立下がり以降では、必ず振幅の中点で交差してお
り、電圧の交差反転で出力論理レベルを反転する出力V
Dは内部応答遅延だけ遅れて(g)の出力波形を得る。
The manner in which the voltage of each part of the optical receiving circuit of this embodiment changes is shown in FIGS. 2 (a), 2 (b), 2 (c), 2 (d),
The waveforms of (e) and (f) are obtained. As is clear from (f) of FIG. 2, the differential input signal of the discriminator 3 always crosses at the midpoint of the amplitude after the fall of the first pulse input, and the output logic is generated by the voltage cross reversal. Output V that inverts the level
D is delayed by the internal response delay to obtain the output waveform (g).

【0029】最初の信号入力の立上がりが、パルス振幅
の中点で、厳密には交差しない例外を除くと、光データ
入力の振幅によらず、常に入力パルス振幅の中点で識別
再生が可能となる。
Except for the exception that the rising edge of the first signal input is at the midpoint of the pulse amplitude and does not cross exactly, it is always possible to perform identification and reproduction at the midpoint of the input pulse amplitude regardless of the optical data input amplitude. Become.

【0030】本実施形態の受信回路では、光信号100
のpin−PD1に対する最初の信号入力の場合でも、
バイアス電流によって予めパルス振幅の中点、または、
中点に近い点で交差するため、先行する発明者による特
許出願(特願平7−76287号)では不可避だったパ
ルス幅の変化は小さく抑えられる。
In the receiving circuit of this embodiment, the optical signal 100
Even in the case of the first signal input to the pin-PD1 of
The midpoint of the pulse amplitude in advance depending on the bias current, or
Since they intersect at a point near the midpoint, the change in pulse width, which was inevitable in the patent application by the preceding inventor (Japanese Patent Application No. 7-76287), can be suppressed to a small level.

【0031】また本実施形態の受信回路では、回路構成
としてバイアス定電流とピーク検出器が増えただけで、
本質的には特願平7−76287号と変わらないため、
複雑な帰還回路を使わなくて済む分、回路設計が容易で
あること、プロセスによって変動する素子特性のバラ付
きにそれ程影響されない特徴は保持されたままである。
また、トランスインピーダンス増幅器2は、の入力部へ
の電圧帰還を懸けない標準的な使い方をしているので、
一般に増幅器の入力電位は変動しないし、その後の回路
の動作中心が変動して予期せぬダイナミックレンジの制
限が生じる虞れもない。
In the receiving circuit of this embodiment, the bias constant current and the peak detector are simply added as the circuit configuration,
Since it is essentially the same as Japanese Patent Application No. 7-76287,
Since a complicated feedback circuit is not required, the circuit design is easy, and the characteristics that are not so affected by variations in device characteristics that change depending on the process are retained.
In addition, the transimpedance amplifier 2 has a standard usage that does not depend on the voltage feedback to the input section of
Generally, the input potential of the amplifier does not fluctuate, and there is no possibility that the center of operation of the circuit thereafter fluctuates and the dynamic range is unexpectedly limited.

【0032】従って、回路構成も比較的簡単であるの
で、コンパクトでチップサイズが小さくて、消費電力の
少ない回路が実現できる。一般に受信回路では、pin
−PDの暗電流を保証するためにバイアス電流源を付け
るので、実質的にはピーク検出器が一個増えるだけで回
路規模の増大は小さい。
Therefore, since the circuit structure is relatively simple, it is possible to realize a compact circuit having a small chip size and low power consumption. Generally, in the receiving circuit,
Since a bias current source is provided to guarantee the dark current of the PD, the number of peak detectors is substantially increased and the increase in circuit size is small.

【0033】以上述べたように本実施形態によれば、光
受信回路を構成する回路ブロックを全てDC結合してお
り、等価的に入力信号の論理振幅の中点を自動的に識別
レベルとして伝送波形を再生できる回路構成となってい
る。このため、バースト信号を含めた任意パターンの論
理信号データ入力に対してもパルス幅を保持したまま伝
送することが可能であり、伝送信号のコーディングなど
を必要としないのでデータの伝送効率も高く、遅延時間
も小さく光配線に最適な機能を備えている。また、比較
的単純な回路であり回路規模も小さく、複雑な帰還を使
っていないため設計が容易であることに加えて、半導体
プロセスのバラ付きによる特性の変化が小さい特徴を持
つ。
As described above, according to the present embodiment, all the circuit blocks forming the optical receiving circuit are DC-coupled, and equivalently, the midpoint of the logical amplitude of the input signal is automatically transmitted as the discrimination level. It has a circuit configuration that can reproduce waveforms. For this reason, it is possible to transmit while maintaining the pulse width even for logical signal data input of an arbitrary pattern including a burst signal, and since transmission signal coding is not required, the data transmission efficiency is high, It has a small delay time and is equipped with optimal functions for optical wiring. In addition, the circuit is relatively simple, the circuit scale is small, and complicated feedback is not used, so that the design is easy, and the characteristic change due to variations in the semiconductor process is small.

【0034】以上の特徴から本実施形態の光受信回路
を、多チャンネルの光配線に用いた場合は、伝送信号の
スキューが小さくて同期配線が可能となるため光バス回
路に適用可能な特徴も兼ね備える。
From the above characteristics, when the optical receiver circuit of the present embodiment is used for multi-channel optical wiring, the skew of the transmission signal is small and synchronous wiring is possible, so that it is also applicable to optical bus circuits. Have both.

【0035】次に、本発明を適用した受信回路を集積回
路素子(IC)として実際に試作した場合の詳細な回路
構成例について説明する。図3と図4にそれぞれ同回路
構成例を示す。なお、図4は、図3のピーク検出器に後
述するダンピング回路を付加したものであり、図4の回
路のA−A′の左側の部分には、図3の回路のA−A′
の左側の半分と同じ回路が存在するが、図面上では省略
している。
Next, a detailed circuit configuration example in the case where a receiver circuit to which the present invention is applied is actually prototyped as an integrated circuit element (IC) will be described. 3 and 4 show examples of the same circuit configuration. 4 is a peak detector of FIG. 3 to which a damping circuit to be described later is added, and the left side of AA ′ of the circuit of FIG. 4 has a portion AA ′ of the circuit of FIG.
Although the same circuit as the left half of the circuit exists, it is omitted in the drawing.

【0036】図3において、pin−PD1の電流出力
は入力端子Inputより入力され、トランジスタQ1
のベースに入る。トランジスタQ1、Q2の負荷抵抗R
10、R11、および、トランジスタQ24、Vcs、
抵抗R27の定電流源で構成される差動増幅器と、それ
に続くトランジスタQ3、Q4、Q5、Q6、Q25、
Q26によるエミッターフォロワと、帰還抵抗Rfとで
トランスインピーダンス増幅器を形成している。このト
ランスインピーダンス増幅器は、二つの抵抗Rc1=R
c2=2RfでV+とV−の出力の中点を取りQ2のベ
ースに入力しており、理想値に近いトランスインピーダ
ンス利得を得ることと、バランス良い差動出力を得るこ
とができる特徴がある。そして、請求項2の実施例とも
なっている。また、Input端子をVccに対して−
3V程度の電圧を採るように設計することができる。さ
らにこの電圧は入力の大きさに依存せず一定であるた
め、良好なpin−PDの逆バイアスとして利用でき
る。この回路は、請求項10の実施例にもなっている。
In FIG. 3, the current output of the pin-PD1 is input from the input terminal Input, and the transistor Q1
Enter the base of. Load resistance R of transistors Q1 and Q2
10, R11 and transistors Q24, Vcs,
A differential amplifier composed of a constant current source of a resistor R27, followed by transistors Q3, Q4, Q5, Q6, Q25,
The emitter follower by Q26 and the feedback resistor Rf form a transimpedance amplifier. This transimpedance amplifier has two resistors Rc1 = R.
Since the midpoint between the outputs of V + and V- is taken at c2 = 2Rf and input to the base of Q2, it is possible to obtain a transimpedance gain close to an ideal value and obtain a well-balanced differential output. It is also the embodiment of claim 2. In addition, the input terminal is -Vcc
It can be designed to adopt a voltage of about 3V. Further, since this voltage is constant regardless of the magnitude of the input, it can be used as a good reverse bias of the pin-PD. This circuit is also an embodiment of claim 10.

【0037】V+信号は、トランジスタQ7のベースに
入力される。トランジスタQ7、トランジスタQ8の負
荷抵抗R12、R13、および、トランジスタQ27、
Vcs、R30の定電流源で構成される差動増幅器と、
スイッチとエミッターフォロワの作用を果たすトランジ
スタQ9と、電圧保持容量Cpdと、そのエミッターフ
ォロワトランジスタQ10と、定電流発生トランジスタ
Q28とによりピーク検出器を構成している。
The V + signal is input to the base of the transistor Q7. The load resistances R12 and R13 of the transistor Q7 and the transistor Q8, and the transistor Q27,
A differential amplifier composed of a constant current source of Vcs and R30,
A peak detector is constituted by a transistor Q9 which functions as a switch and an emitter follower, a voltage holding capacitor Cpd, an emitter follower transistor Q10 thereof, and a constant current generating transistor Q28.

【0038】出力電圧Vp−は、正のパルスが入力した
とき、トランジスタQ9がオンして電圧保持容量Cpd
がチャージされ、パルスのピーク値が出力される。実際
に回路を作ってみると、帰還回路の伝搬遅延が作用して
信号入力が小さい時には2倍程度のオーバーシュートが
観測された。トランジスタQ9のエミッターと電圧保持
容量Cpdの間には数10から数100Ωの抵抗を挿入
すると、オーバーシュートを改善することができる。
When a positive pulse is input to the output voltage Vp-, the transistor Q9 turns on and the voltage holding capacitance Cpd-
Is charged and the peak value of the pulse is output. When actually making a circuit, about twice as much overshoot was observed when the signal input was small due to the propagation delay of the feedback circuit. Overshooting can be improved by inserting a resistor of several tens to several hundreds of Ω between the emitter of the transistor Q9 and the voltage holding capacitance Cpd.

【0039】しかし、入力振幅の大きさによって、最適
な値が変わった。抵抗R12とR13の間に容量Cbと
抵抗Rbを直列に接続すると、ピース検出器の誤差増幅
器の利得特性を図5の実線のように変形できる。fBと
G1の値は、容量Cbと抵抗Rbの値を変えることによ
って自由に変えることができ、最適化を試みることによ
って入力変動に対して立上がり時間をほぼ一定にするこ
とができた。最適値はICのプロセスに依存して一概に
は言えないが、G1=G0/2〜4、fB=fc/2〜
5であった。これは、請求項6の実施例になっている。
However, the optimum value changed depending on the magnitude of the input amplitude. By connecting the capacitor Cb and the resistor Rb in series between the resistors R12 and R13, the gain characteristic of the error amplifier of the piece detector can be modified as shown by the solid line in FIG. The values of fB and G1 can be freely changed by changing the values of the capacitance Cb and the resistance Rb, and by attempting optimization, the rise time can be made almost constant with respect to the input fluctuation. The optimum value cannot be generally determined depending on the IC process, but G1 = G0 / 2 to 4 and fB = fc / 2 to
It was 5. This is an embodiment of claim 6.

【0040】帰還増幅器の利得G0を得るため、抵抗R
12を零とした変形も可能であるが、出力のオフセット
電圧が変わることと、容量Cbと抵抗Rbの最適値が変
わることに注意しなければならない。
In order to obtain the gain G0 of the feedback amplifier, the resistor R
It is possible to change the value of 12 to zero, but it should be noted that the output offset voltage changes and the optimum values of the capacitance Cb and the resistance Rb change.

【0041】通常、以上の方法によってピーク検出器の
必要なダイナミックレンジを確保できる。しかし、さら
に広いダイナミックレンジを得るためには、図3のA−
A′、B−B′間のピーク検出器を図4に示す回路構成
が効果的である。すなわち、ピーク検出器は、原理的に
は前記の図3と同様に設計した後、トランジスタQ9の
トランジスタサイズを2〜4倍に大きくする。これによ
ってピーク検出器は、入力の大きさによらず出力は常に
オーバーシュート気味の特性を持つ。オーバーシュート
を持つピーク検出信号出力の過渡応答を、抵抗R14、
抵抗R15、容量C1と、トランジスタQ1、トランジ
スタQ12からなる差動増幅器で検出し増幅する。
Usually, the above-mentioned method can secure the required dynamic range of the peak detector. However, in order to obtain a wider dynamic range, A- in FIG.
The circuit configuration shown in FIG. 4 is effective for the peak detector between A'and BB '. That is, the peak detector is designed in principle in the same manner as in FIG. 3, and then the transistor size of the transistor Q9 is increased to 2 to 4 times. As a result, the peak detector always has a characteristic that the output tends to overshoot regardless of the size of the input. The transient response of the peak detection signal output with overshoot is measured by the resistor R14,
A differential amplifier including a resistor R15, a capacitor C1, and a transistor Q1 and a transistor Q12 detects and amplifies.

【0042】トランジスタQ11、トランジスタQ12
からなる差動増幅器は、抵抗負荷R16で発生する過渡
信号電圧をトランジスタQ13によるエミッターフォロ
ワを介し、さらに抵抗R17、R33を通じてトランジ
スタQ11、トランジスタQ12の共通エミッタに供給
する電流発生トランジスタQ29のベースに供給され、
全体的には帰還増幅器となっている。
Transistors Q11 and Q12
The differential amplifier composed of (3) supplies the transient signal voltage generated in the resistive load R16 to the base of the current generating transistor Q29 which is supplied to the common emitter of the transistor Q11 and the transistor Q12 through the emitter follower of the transistor Q13 and the resistors R17 and R33. Is
It is a feedback amplifier as a whole.

【0043】通常過渡信号が入力されていないときの共
通エミッタへのバイアス電流は、100μA以下で増幅
回路の必要とする帯域幅が確保できる範囲でできるだけ
小さい値になるように帰還増幅器の定数を決める。同時
に、トランジスタQ11のコレクターはピーク保持容量
Cpdに接続されており、過渡応答が入っている時だけ
最大mAオーダーの電流が流れて、ピーク検出器のオー
バーシュート分を速やかに減衰させるように回路定数を
決める。
Normally, the bias current to the common emitter when no transient signal is input is 100 μA or less, and the constant of the feedback amplifier is determined so as to have a value as small as possible within a range in which the bandwidth required by the amplifier circuit can be secured. . At the same time, the collector of the transistor Q11 is connected to the peak holding capacitance Cpd, and the maximum mA order current flows only when the transient response is included, so that the overshoot of the peak detector is quickly attenuated. Decide.

【0044】以上の様に、ピーク検出器に過渡応答に伴
うオーバーシュートを抑圧するダンピング回路を付加し
た組合せ回路により、広いダイナミックレンジで過渡応
答を含めて精度良く作動するピーク検出器を構成でき
た。ただし、この場合には高速の帰還型ダンピング回路
の最適化が必要となり、トランジスタの性能が影響する
ので多少プロセス依存性が強くなるが止むを得ない。
As described above, the combination of the damping circuit which suppresses the overshoot caused by the transient response to the peak detector makes it possible to construct the peak detector which operates accurately including the transient response in a wide dynamic range. . However, in this case, the high-speed feedback damping circuit needs to be optimized, and the performance of the transistor is affected, so that the process dependence becomes somewhat strong, but it cannot be helped.

【0045】V−に対するピーク検出器は、図3と図4
では表記を省略しているが、上記V+信号に対する回路
と同一なものとする。これにより、Vp−信号処理の遅
延などは、Vp+と同一な特性を持つようになる。
The peak detector for V-is shown in FIGS.
Although not shown, the circuit is the same as the circuit for the V + signal. As a result, Vp- signal processing delay and the like have the same characteristics as Vp +.

【0046】ピーク検出されたVp−信号は、トランジ
スタQ17のベースに入力される。トランジスタQ1
7、トランジスタQ18と負荷抵抗R18、および、ト
ランジスタQ31、Vcs、抵抗R35の定電流源で構
成される比較増幅器は、抵抗R19=R20でV+とV
−との平均電圧がトランジスタQ18のベースに入力さ
れているので、Vp−がV+とV−の平均値より小さい
時にはトランジスタQ16のベースがHighとなるた
め、トランジスタQ16がスイッチonしてトランジス
タQ15のエミッターフォロワ動作が可能となってVp
r+はVp−を出力する。
The peak-detected Vp- signal is input to the base of the transistor Q17. Transistor Q1
7, a comparison amplifier composed of a transistor Q18 and a load resistor R18, and a constant current source of transistors Q31, Vcs, and resistor R35, has a resistor R19 = R20 and V + and V +.
Since the average voltage of − and − is input to the base of the transistor Q18, when Vp− is smaller than the average value of V + and V−, the base of the transistor Q16 becomes High, so that the transistor Q16 is switched on and the transistor Q15 is turned on. Emitter follower operation becomes possible and Vp
r + outputs Vp-.

【0047】バースト信号が入力してVp−信号が立上
ると、トランジスタQ16はoffしてトランジスタQ
15もoffし、一方トランジスタQ14のエミッター
フォロワが動作開始して、Vpr+にはトランジスタQ
10のエミッターと同じ電圧のVp+が出力される。
When the burst signal is input and the Vp- signal rises, the transistor Q16 is turned off and the transistor Q16 is turned off.
15 also turns off, on the other hand, the emitter follower of the transistor Q14 starts to operate, and the transistor Q is connected to Vpr +.
Vp + of the same voltage as the emitter of 10 is output.

【0048】これらの過渡特性は、図2の(b)、
(d)、(e)に示される。バースト波形が入力される
前のVpr+の電圧レベルは、Vp+が低い電圧となる
ため近似値としてVp−が選ばれる。
These transient characteristics are shown in FIG.
It is shown in (d) and (e). As for the voltage level of Vpr + before the burst waveform is input, Vp− is selected as an approximate value because Vp + becomes a low voltage.

【0049】信号入力があって一旦Vp−が正しいピー
ク値に近づくと、自動的にVpr−はVp−にスイッチ
切り替えが起こる。前記のとおり、入力バイアス電流I
bを調整してVp−は理想的にはVp+と同じ値になる
ように設定するが、理想状態からずれた場合でも保持す
べきピーク電圧に近い。
Once there is a signal input and Vp- approaches the correct peak value, Vpr- is automatically switched to Vp-. As described above, the input bias current I
Although b is adjusted so that Vp− is ideally set to the same value as Vp +, it is close to the peak voltage to be held even when deviating from the ideal state.

【0050】この結果、Vpr−出力は常時保持すべき
ピーク電圧に近い値を採ることができるので、識別され
たバースト信号の第1パルス幅の広がりは、殆どないか
あっても小さくなる特徴をもつ。
As a result, the Vpr-output can take a value close to the peak voltage to be always held, so that the spread of the first pulse width of the identified burst signal is small or small. Hold.

【0051】V−、V+、Vpr−、Vrp+の電圧間
の加算演算を行う抵抗R1、抵抗R2、抵抗R3、抵抗
R4の理想的な値は上記の通りであるが、実際に設計し
たところでは、殆ど理想値のままで差し支えなかった。
厳密には、差動信号の大きさと波形のバランスが多少崩
れているので、抵抗値を理想値から多少振ってやること
によってアンバランスを補正することができた。これ
は、請求項4の実施例である。トランジスタQ19、ト
ランジスタQ20のトランジスタと負荷抵抗R21、抵
抗R22、抵抗R23、および、トランジスタQ32、
Vcs、抵抗R36の定電流源で構成される差動増幅器
はリミッタ増幅器として設計されており、後段の出力回
路と組み合わせて識別器を構成するようにしてある。
The ideal values of the resistor R1, the resistor R2, the resistor R3, and the resistor R4, which perform the addition operation between the voltages of V-, V +, Vpr-, and Vrp +, are as described above, but actually designed. , It was almost the same as the ideal value.
Strictly speaking, the magnitude of the differential signal and the waveform are out of balance, so that the imbalance could be corrected by slightly changing the resistance value from the ideal value. This is the embodiment of claim 4. Transistor Q19, transistor Q20 and load resistance R21, resistance R22, resistance R23, and transistor Q32,
The differential amplifier composed of a constant current source of Vcs and resistor R36 is designed as a limiter amplifier, and is configured to be combined with an output circuit in the subsequent stage to form a discriminator.

【0052】入力部に接続されているトランジスタQ2
3は、直流のオフセットバイアス電流を発生させる定電
流源である。Control入力によってバイアス電流
量を調節する。Controlは、前記条件を満たすよ
うに外部から設定しても良いが、クロック信号やマーク
率が決まった信号がありパルス振幅の平均値が内部的に
得られる場合には、これを基準とした帰還回路を構成し
て常時最適値に近い値となるようにすることができる。
Transistor Q2 connected to the input section
A constant current source 3 generates a DC offset bias current. The amount of bias current is adjusted by the Control input. Control may be set from the outside so as to satisfy the above conditions, but if there is a clock signal or a signal with a fixed mark ratio and the average value of the pulse amplitude is obtained internally, feedback is performed based on this. The circuit can be configured so that the value is always close to the optimum value.

【0053】また、伝送信号の論理レベルが適宜変移す
る場合には、正相と逆相のピーク検出器の出力電圧Vp
+とVp−とを基準とした帰還を行うこともできる。こ
れは、請求項11の実施例である。
Further, when the logical level of the transmission signal changes appropriately, the output voltage Vp of the peak detector of the positive phase and the negative phase
It is also possible to perform feedback based on + and Vp-. This is the embodiment of claim 11.

【0054】実施例に示した回路例によれば、回路規模
はコンパクトであり、消費電力の低減とチップサイズの
縮小が可能なことは明らかである。また、回路をアレイ
化して多チャンネルの光受信器に利用することは容易で
ある。必然的に、光配線の受信回路に適用できることは
明白である。
According to the circuit example shown in the embodiment, it is apparent that the circuit scale is compact and that the power consumption and the chip size can be reduced. In addition, it is easy to use the circuit as an array for a multi-channel optical receiver. Inevitably, it is obvious that it can be applied to the optical receiver circuit.

【0055】図6と図7は、請求項8、9の実施例であ
り、図1の差動型トランスインピーダンス増幅器2が、
単相のトランスインピーダンス増幅器12と差動増幅器
13との組合わせを用いたもの、または、単相のトラン
スインピーダンス増幅器12と差動増幅器13の間に可
変利得回路14を挿入して、入力のダイナミックレンジ
を拡大したものである。
6 and 7 show an embodiment of claims 8 and 9, wherein the differential transimpedance amplifier 2 of FIG.
A combination of a single-phase transimpedance amplifier 12 and a differential amplifier 13 is used, or a variable gain circuit 14 is inserted between the single-phase transimpedance amplifier 12 and the differential amplifier 13 to obtain a dynamic input signal. It is an expanded range.

【0056】以上の実施例ではSiバイポーラ・トラン
ジスタを使った回路を使って説明したが、MOSFET
や、GaAs MESFET、GaAs HBT、In
PHEMT、InP HBTなどの能動素子で構成する
こともできる。また、光半導体検出器として、pin−
PDを例に説明してきたが、APDやMSM光り検出器
や、フォトトランジスタでも良い。
In the above-mentioned embodiments, the circuit using the Si bipolar transistor is used for explanation.
, GaAs MESFET, GaAs HBT, In
It can also be composed of an active element such as PHEMT or InP HBT. Moreover, as an optical semiconductor detector, a pin-
Although the PD has been described as an example, it may be an APD, an MSM light detector, or a phototransistor.

【0057】上記では任意のパターンのバースト信号を
伝送する必要がある光データ伝送装置の光受信回路を例
示したが、任意のパターンのバースト信号を伝送する光
以外の信号のデータ伝送装置の受信回路にも適用できる
ことはいうまでもない。
In the above description, the optical receiving circuit of the optical data transmitting apparatus that needs to transmit the burst signal of an arbitrary pattern has been exemplified, but the receiving circuit of the data transmitting apparatus of the signal other than the light that transmits the burst signal of an arbitrary pattern is illustrated. It goes without saying that it can also be applied to.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、入
力パルス振幅の中点を自動識別することによって、バー
スト信号を含めた任意パターンの論理信号入力に対し、
その振幅の大きさによらず、元々の入力波形を識別再生
することができ、しかも、先頭パルスを含めた全パルス
に対してパルス幅変化が小さいこと、入力のダイナミッ
クレンジが広い等の利点を奏する受信回路を提供でき
る。
As described above in detail, according to the present invention, by automatically identifying the midpoint of the input pulse amplitude, a logical signal input of an arbitrary pattern including a burst signal can be performed.
The original input waveform can be identified and reproduced regardless of the magnitude of its amplitude, and the pulse width change is small for all pulses including the first pulse, and the input dynamic range is wide. It is possible to provide a receiving circuit that plays.

【0059】また、本発明によれば、比較的単純な回路
構成で回路規模が小さくて済み、複雑な帰還を使用せず
に設計が容易であり、しかもプロセスのバラ付きによる
特性の変化が小さいことなどの利点を有し、低コスト
化、多チャンネル化が可能となる受信回路を提供でき
る。
Further, according to the present invention, the circuit scale can be small with a relatively simple circuit configuration, the design is easy without using complicated feedback, and the change in characteristics due to process variations is small. It is possible to provide a receiving circuit that has advantages such as the above, and that can reduce costs and increase the number of channels.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る受信回路の一実施形態のブロック
図。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a receiving circuit according to the present invention.

【図2】同実施形態におけるバースト信号入力時の回路
内部の波形を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing waveforms inside a circuit when a burst signal is input in the same embodiment.

【図3】同実施形態のIC回路の具体例を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a specific example of an IC circuit of the same embodiment.

【図4】本発明に係る受信回路の他の実施形態を示すも
のであって、ピーク検出器にオーバーシュートを抑圧す
る回路を具備した実施形態のIC回路の具体例を示す
図。
FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the receiving circuit according to the present invention, and is a diagram showing a specific example of the IC circuit of the embodiment provided with a circuit for suppressing overshoot in the peak detector.

【図5】実施形態におけるピーク検出器の誤差増幅器の
周波数特性を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing frequency characteristics of the error amplifier of the peak detector in the embodiment.

【図6】本発明における差動型トランスインピーダンス
増幅器の一変形例を示す回路図。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a modification of the differential transimpedance amplifier according to the present invention.

【図7】本発明における差動型トランスインピーダンス
増幅器の他の変形例を示す回路図。
FIG. 7 is a circuit diagram showing another modification of the differential transimpedance amplifier according to the present invention.

【図8】従来の受信回路の一例を示す回路図。FIG. 8 is a circuit diagram showing an example of a conventional receiving circuit.

【図9】従来の受信回路の他例を示す回路図。FIG. 9 is a circuit diagram showing another example of a conventional receiving circuit.

【図10】従来のDC結合型光受信回路の回路図。FIG. 10 is a circuit diagram of a conventional DC-coupled optical receiver circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…pin−PD 2…差動型トランスインピーダンス増幅器 3…識別器(弁別器) 4…抵抗回路網 5…スイッチ回路 6…ピーク検出器 7…直流バイアス定電流電源 100…入射光信号 1 ... pin-PD 2 ... Differential type transimpedance amplifier 3. Discriminator (discriminator) 4 resistance network 5 ... Switch circuit 6 ... Peak detector 7 ... DC bias constant current power supply 100 ... Incident light signal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H04B 10/26 10/28 H04L 25/03 (56)参考文献 特開 平8−331064(JP,A) 特開 平8−84160(JP,A) 特開 平1−286655(JP,A) 特開 平6−232917(JP,A) 特開 平8−293838(JP,A) 特開 昭57−11515(JP,A) 特開 昭56−107628(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03F 3/08 H03K 5/01 H04B 9/00 H04L 25/03 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI H04B 10/26 10/28 H04L 25/03 (56) References JP-A-8-331064 (JP, A) JP-A-8- 84160 (JP, A) JP-A 1-286655 (JP, A) JP-A 6-232917 (JP, A) JP-A 8-293838 (JP, A) JP-A 57-11515 (JP, A) JP-A-56-107628 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H03F 3/08 H03K 5/01 H04B 9/00 H04L 25/03

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 入力信号を電流信号に変換する入力信号
変換回路と、 この入力信号変換回路からの出力振幅以内で電流の向き
が逆の直流バイアス電流を発生する直流バイアス発生器
と、 前記直流バイアス電流によりバイアスされる前記入力信
号変換回路の出力に対応する2つの電流信号を電圧信号
に変換し、かつ、正相と逆相の同じ振幅の差動信号を出
力するトランスインピーダンス増幅器と、 このトランスインピーダンス増幅器からの正相と逆相の
各々の出力信号の正のピーク値を検出するピーク検出器
と、 このピーク検出器の出力と前記正相と逆相の同じ振幅の
差動信号の平均値とを比較し出力信号を切り替えるスイ
ッチ回路と、 前記トランスインピーダンス増幅器の出力電圧と前記ス
イッチ回路の出力電圧との間の加算演算を行う抵抗回路
網と、 この抵抗回路網からの加算演算出力が交差する電位を識
別し、該識別電位に応じて論理レベルを反転して矩形パ
ルス波形を発生する識別器とを具備することを特徴とす
る受信回路。
1. An input signal conversion circuit for converting an input signal into a current signal, a direct current bias generator for generating a direct current bias current with a reverse current direction within an output amplitude from the input signal conversion circuit, and the direct current. A transimpedance amplifier that converts two current signals corresponding to the output of the input signal conversion circuit biased by a bias current into a voltage signal and outputs a differential signal of the same amplitude in the positive phase and the negative phase. A peak detector that detects the positive peak value of each of the positive and negative phase output signals from the transimpedance amplifier, and the average of the output of this peak detector and the differential signal of the same amplitude of the positive and negative phases. A switch circuit for comparing output values and switching output signals, and a resistor for performing addition operation between the output voltage of the transimpedance amplifier and the output voltage of the switch circuit. A circuit network and a discriminator that discriminates a potential at which an addition operation output from the resistance network intersects and inverts a logic level according to the discriminating potential to generate a rectangular pulse waveform. Receiver circuit.
【請求項2】 前記識別器は差動増幅器からなり、 前記ピーク検出器は正相ピーク検出器及び逆相ピーク検
出器からなり、 前記抵抗回路網は互いの抵抗値の間に所定の関係を有す
る4つの抵抗R1、R2、R3、R4からなると共に、 前記識別器をなす差動増幅器の逆相入力端子には、前記
正相ピーク検出器に接続した抵抗R1と前記逆相電圧信
号に接続した抵抗R2との接続点の電圧を与え、 前記識別器の正相入力端子に、前記逆相ピーク検出器に
接続した抵抗R3と前記正相電圧信号に接続した抵抗R
4との接続点の電圧を与えることを特徴とする請求項1
に記載の受信回路。
2. The discriminator comprises a differential amplifier, the peak detector comprises a positive phase peak detector and a negative phase peak detector, and the resistance network has a predetermined relationship between resistance values. The differential amplifier, which has four resistors R1, R2, R3, and R4, has a negative-phase input terminal of the differential amplifier, which is the discriminator, and is connected to the resistor R1 connected to the positive-phase peak detector and the negative-phase voltage signal. A voltage at a connection point with the resistor R2 is applied, and a resistor R3 connected to the negative-phase peak detector and a resistor R connected to the positive-phase voltage signal are connected to the positive-phase input terminal of the discriminator.
4. The voltage at the connection point with 4 is applied.
The receiving circuit according to.
【請求項3】 前記抵抗回路網をなす抵抗R1、R2、
R3、R4の抵抗値は、R1=R2、R3=R4なる関
係に設定したことを特徴とする請求項2に記載の受信回
路。
3. Resistors R1, R2 forming the resistor network,
3. The receiving circuit according to claim 2, wherein the resistance values of R3 and R4 are set to satisfy a relationship of R1 = R2 and R3 = R4.
【請求項4】 前記抵抗回路網をなす抵抗のうち所定の
抵抗は、抵抗値が他の回路の利得とオフセットのアンバ
ランスを補償する量だけ理論値からずらして設定されて
いることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に
記載の受信回路。
4. The predetermined resistance among the resistances forming the resistance network is set such that the resistance value is deviated from the theoretical value by an amount that compensates the imbalance between the gain and the offset of the other circuit. The receiving circuit according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】 前記トランスインピーダンス増幅器は、
差動増幅器を有する差動型トランスインピーダンス増幅
器であり、前記差動増幅器の逆相入力端子には、前記正
相の電圧信号と前記逆相の電圧信号の平均電圧を基準電
圧として与えることを特徴とする請求項1又は4に記載
の受信回路。
5. The transimpedance amplifier comprises:
A differential transimpedance amplifier having a differential amplifier, wherein an average voltage of the positive phase voltage signal and the negative phase voltage signal is applied as a reference voltage to a negative phase input terminal of the differential amplifier. The receiving circuit according to claim 1 or 4.
【請求項6】 前記ピーク検出器は負帰還増幅回路を具
備し、当該負帰還増幅回路は、2段ロールオフ特性の利
得特性を有することを特徴とする請求項1乃至5のいず
れか1項に記載の受信回路。
6. The peak detector is provided with a negative feedback amplifier circuit, and the negative feedback amplifier circuit has a gain characteristic of a two-stage roll-off characteristic. The receiving circuit according to.
【請求項7】 前記ピーク検出器は、過渡応答に伴うオ
ーバーシュートを抑圧するダンピング回路を具備するこ
とを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の
受信回路。
7. The receiving circuit according to claim 1, wherein the peak detector includes a damping circuit that suppresses overshoot caused by a transient response.
【請求項8】 前記トランスインピーダンス増幅回路
は、単相型のトランスインピーダンス増幅器および差動
増幅器を具備することを特徴とする請求項1乃至4、6
又は7のいずれか1項に記載の受信回路。
8. The transimpedance amplifier circuit comprises a single-phase type transimpedance amplifier and a differential amplifier.
Or the receiving circuit according to any one of 7.
【請求項9】 前記トランスインピーダンス増幅回路
は、単相型のトランスインピーダンス増幅器、可変利得
回路および差動増幅器を具備することを特徴とする請求
項1乃至4、6又は7のいずれか1項に記載の受信回
路。
9. The transimpedance amplifier circuit includes a single-phase type transimpedance amplifier, a variable gain circuit, and a differential amplifier, according to claim 1. The receiver circuit described.
【請求項10】 前記トランスインピーダンス増幅器
は、前記入力変換回路に一定電圧の逆バイアス電圧を印
加する手段を具備することを特徴とする請求項1乃至
5、8又は9のいずれか1項に記載の受信回路。
10. The transimpedance amplifier comprises means for applying a constant reverse bias voltage to the input conversion circuit, as claimed in any one of claims 1 to 5, 8 or 9. Receiver circuit.
【請求項11】 前記直流バイアス発生器の制御電圧と
して、外部固定電圧に代って差動増幅器出力、または、
ピーク検出器の出力信号を利用した帰還回路を具備する
ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記
載の受信回路。
11. A differential amplifier output instead of an external fixed voltage as a control voltage for the DC bias generator, or
The receiving circuit according to claim 1, further comprising a feedback circuit that uses an output signal of the peak detector.
【請求項12】 前記直流バイアス発生器は、電圧制御
型定電流源を具備することを特徴とする請求項1乃至1
1のいずれか1項に記載の受信回路。
12. The DC bias generator comprises a voltage controlled constant current source.
1. The receiving circuit according to any one of 1.
【請求項13】 前記入力信号変換回路は、光信号を入
力し、該光信号を電流信号を変換する光半導体検出器を
具備することを特徴とする請求項1乃至12のいずれか
1項に記載の受信回路。
13. The input signal conversion circuit comprises an optical semiconductor detector for inputting an optical signal and converting the optical signal into a current signal, according to any one of claims 1 to 12. The receiver circuit described.
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