JPS62285555A - Optical transmission-reception circuit - Google Patents

Optical transmission-reception circuit

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Publication number
JPS62285555A
JPS62285555A JP61129717A JP12971786A JPS62285555A JP S62285555 A JPS62285555 A JP S62285555A JP 61129717 A JP61129717 A JP 61129717A JP 12971786 A JP12971786 A JP 12971786A JP S62285555 A JPS62285555 A JP S62285555A
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JP
Japan
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frequency
circuit
signal
output
digital signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP61129717A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Jiro Tanaka
二郎 田中
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP61129717A priority Critical patent/JPS62285555A/en
Publication of JPS62285555A publication Critical patent/JPS62285555A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain a circuit for optical data link not requiring a broad band amplifier at a reception side by applying 1/2 frequency division to a reference frequency when a digital signal is logic 1 and applying 1/4 frequency division when the signal is 0 so as to send a binary digital signal of 0/1. CONSTITUTION:A non-return zero (NRZ) code is not sent directly but send after being converted into a frequency shift keying (FSK) code. That is, the FSK code expresses a digital signal by using the pulse train of a frequency (f) and the pulse train of a frequency 2f, and a reference frequency whose frequency is 4f is oscillated, and the frequency 2f is obtained by 1/2 frequency division and the frequency (f) is obtained by 1/4 frequency division. The frequencies corresond to 0/1 of the digital signal to sent them. The frequency of the sent pulse train is far higher than the pulse frequency of the original signal, but the band requested for the amplifier is between f-2f and the portion close to the DC is eliminated from the band.

Description

【発明の詳細な説明】 m 技術分野 この発明は、F’SK変調を用いて、簡単な回路構成に
した光データリンクに関する。
Detailed Description of the Invention m Technical Field The present invention relates to an optical data link using F'SK modulation and having a simple circuit configuration.

光データリンクは、光ファイバによって連結された複数
の送受信回路の中で、データを双方向的に送信受信する
ものである。
An optical data link bidirectionally transmits and receives data among a plurality of transmitting and receiving circuits connected by optical fibers.

それぞれの局は、送信回路と受信回路とを持つている。Each station has a transmitting circuit and a receiving circuit.

送信回路は、送信するディジタル信号を変調する回路と
、これを増幅する回路、増幅した電流により、発光ダイ
オードLED又はレーザダイオードLDを駆動する回路
よりなる。
The transmitting circuit includes a circuit that modulates a digital signal to be transmitted, a circuit that amplifies the digital signal, and a circuit that drives a light emitting diode LED or a laser diode LD using the amplified current.

光ファイバは石英ガラスファイバ、多成分系ガラスファ
イバ、プラスチックファイバなどがあり、伝送距離や価
格を勘案し、適当なものが選ばれる。
Optical fibers include silica glass fibers, multi-component glass fibers, and plastic fibers, and the appropriate one is selected in consideration of transmission distance and price.

受信回路は、光信号を電流信号にかえるpinホトダイ
オード、アバランシェホトダイオードなどと、電流を増
幅する回路、これを二値化する回路、復調回路などより
なっている。
The receiving circuit consists of a pin photodiode, an avalanche photodiode, etc. that converts an optical signal into a current signal, a circuit that amplifies the current, a circuit that binarizes it, a demodulation circuit, etc.

送信すべき原信号は、ディジタル信号であるから、0と
1が連続する信号である。
Since the original signal to be transmitted is a digital signal, it is a signal containing consecutive 0's and 1's.

これはノンリターンゼロ(NRZ)符号ということがで
きる。原信号をさまざまに符号変調することがあるが、
原信号そのものを使う場合は、NRZ符号を使うという
事になる。
This can be called a non-return zero (NRZ) code. The original signal may be code-modulated in various ways,
When using the original signal itself, the NRZ code is used.

0と1の2値が連続し、1ビツト内に於て必ずしもOに
値を落さないからノンリターンゼつという。
It is called a non-return zero because the two values 0 and 1 are continuous and the value does not necessarily fall to O within one bit.

これに対し、リターンゼロ(RZ)は、0を短かいパル
ス、1を長いパルスで表現する。1ビツト内で必ず0に
落とすから、リターンゼロという。
On the other hand, return zero (RZ) expresses 0 with a short pulse and 1 with a long pulse. Since it always drops to 0 within 1 bit, it is called return zero.

イ)従来技術とその問題点 従来の技術としては、NRZ符号のまま伝送する方式や
、自己同期型の符号を用い、受信側で伝送信号に同期し
たクロックにより復号化する方式が主流であった。
B) Conventional technology and its problems The mainstream of conventional technology was to transmit the NRZ code as is, or to use a self-synchronized code and decode it on the receiving side using a clock synchronized with the transmitted signal. .

NRZ符号を送受信するのは、単純であって変調回路な
どが不要であるという利点がある。
Transmitting and receiving the NRZ code has the advantage that it is simple and does not require a modulation circuit.

ところが、これは、受信側で広帯域のアンプが必要であ
る、という欠点がある。
However, this has the disadvantage that a wideband amplifier is required on the receiving side.

ディジタル信号をそのまま送るわけであるから、Oと1
が1ビツトずつ交代する部分もある。○ばかりが続く部
分もある。1ばかりが続く部分もある。
Since the digital signal is sent as is, O and 1
There is also a part where the bits are alternated one by one. There are parts where only ○ continues. There are parts where only 1 continues.

矩形波であるパルスを正しく復元するには、パルスの繰
返し周期fの何倍もの帯域をもつ増幅回路が必要である
In order to correctly restore a pulse that is a rectangular wave, an amplifier circuit having a bandwidth many times the pulse repetition period f is required.

矩形波をフーリエ成分に分解すれば、基本波fの他に数
多くの高調波nfを含む。これら高調波も増幅できる回
路でなければ、矩形波をそのまま増幅する事ができない
。適当な高調波nfで切るとしても、速いパルス変化を
増幅するためf−nfの帯域が必要である。
When a rectangular wave is decomposed into Fourier components, it includes many harmonics nf in addition to the fundamental wave f. Unless the circuit is capable of amplifying these harmonics, the rectangular wave cannot be directly amplified. Even if it is cut at an appropriate harmonic nf, a band of f-nf is required to amplify fast pulse changes.

一方、0又は1ばかりが続く部分も増幅しなければなら
ないので、0〜Eの帯域も必要さなる。
On the other hand, since it is also necessary to amplify the part where only 0 or 1 continue, a band from 0 to E is also required.

結局、O% n fの帯域が要求さ、れるのである。In the end, a bandwidth of O%nf is required.

自己同期型の符号を用い、受信側で送信信号に同期した
クロックにより復号化する方式には次の欠点がある。
The method of using a self-synchronized code and decoding with a clock synchronized with the transmitted signal on the receiving side has the following drawbacks.

ディジタル回路をカスタムIC化したり、SSI (s
mall 5cale integrated cir
cuit )  を使用したりして、送信、受信回路が
構成されていた。
We can convert digital circuits into custom ICs, SSI (s
mall 5cale integrated cir
The transmitting and receiving circuits were constructed using

このため、コスト面で難点があった。また寸法が大きく
なりすぎる、という欠点もある。
Therefore, there was a problem in terms of cost. Another drawback is that the dimensions are too large.

(つ1  目       的 受信側に於て、広帯域アンプを不要とする光デ゛ −タ
リンク用の回路を提供する事が本発明の目的である。
(1) An object of the present invention is to provide an optical data link circuit that does not require a broadband amplifier on the receiving side.

安価な光データリンク用の送受信回路を提供する事が本
発明の第2の目的である。
A second object of the present invention is to provide an inexpensive transmitting/receiving circuit for optical data links.

寸法の小さい光データリンク用の送受信回路を提供する
事が本発明の第3の目的である。
It is a third object of the present invention to provide a transmitter/receiver circuit for an optical data link that is small in size.

内構 成 本発明は、NRZ符号を直接送らず、FSX符号に変換
してから送信する事にする。
Internal Structure The present invention does not directly send the NRZ code, but converts it into an FSX code before transmitting it.

F S K (frequency 5hift ke
ying ) 符号は、周波数がfのパルス列と、2f
のパルス列を使って、ディジタル信号を表現するもので
ある。
F S K (frequency 5hift ke
ying ) code is a pulse train of frequency f and 2f
A digital signal is expressed using a pulse train.

本発明に於ては、周波数が4fの基準周波数を発振させ
て、これを2分周して2fの周波数を得、4分周してf
の周波数を得る。
In the present invention, a reference frequency with a frequency of 4f is oscillated, divided by 2 to obtain a frequency of 2f, and divided by 4 to obtain a frequency of f.
Obtain the frequency of

これを、ディジタル信号の0と1に対応させて送信する
。送信されたパルス列の周波数は、原信号のパルス繰返
し周波数よりずっと高いものになる。しかし、増幅器に
要求される帯域は、E〜2fの間になる。直流に近い部
分が必要な帯域から除かれる。
This is transmitted in correspondence with 0 and 1 of the digital signal. The frequency of the transmitted pulse train will be much higher than the pulse repetition frequency of the original signal. However, the band required for the amplifier is between E and 2f. The portion close to direct current is excluded from the required band.

また、本発明はFSX変調、復調するために、市販のS
SIを用いる事ができ、コストを大幅に下げる事ができ
る。これは特別の回路を不要とするからである。また寸
法も小さくできる。
In addition, the present invention can be used to perform FSX modulation and demodulation.
SI can be used and costs can be significantly reduced. This is because no special circuit is required. Also, the size can be reduced.

以下、図面によって説明する。This will be explained below with reference to the drawings.

第1図は本発明の光データリンク用送受信回路の内、送
信回路を示す。第2図は受信回路を示している。
FIG. 1 shows a transmitting circuit of the optical data link transmitting/receiving circuit of the present invention. FIG. 2 shows the receiving circuit.

送信回路は3つのSSI  SSIと、LED。The transmitting circuit consists of three SSIs and an LED.

いくつかの外付は抵抗、コンデンサ、発振器用の水晶か
らなっている。
Some external components consist of resistors, capacitors, and crystals for the oscillator.

困 送信回路の構成・作用 この例では、74HCO4,74HC112,5N75
451の3つの551を使っている。いずれも容易に入
手できるものである。これらをICI 、IC2、IC
3と呼ぶことにする。
In this example, 74HCO4, 74HC112, 5N75
I am using three 551s. Both are easily available. These are ICI, IC2, IC
I'll call it 3.

ICIはHex Inverterであって7404タ
イプのものであればよい。IC2は、JKフリップフロ
ップであって74112タイプであればよい。
The ICI may be a Hex Inverter of the 7404 type. IC2 may be a JK flip-flop of the 74112 type.

IC3はオープンコレクタのドライバであって、これも
多くの種類がある。
IC3 is an open collector driver, and there are many types of this as well.

電源電圧は5Vであって、安定化のためコンデンサC1
が入っている。またIC3の片一方のドライバは不要で
あるから、抵抗R3で入力を電源につり上げて、ナント
ゲート16を機能しないようにしである。
The power supply voltage is 5V, and capacitor C1 is used for stabilization.
Contains. Also, since a driver for one side of IC3 is unnecessary, the input is pulled up to the power supply using resistor R3, so that the Nant gate 16 does not function.

このままでは、回路の接続を追いにくいので、第3図に
同じ回路をより見やすい形で示す。
As it is, it is difficult to follow the circuit connections, so Figure 3 shows the same circuit in a more easily visible form.

対応を取るため、同じ素子には、同じ番号を附しである
。第3図によって送信回路を説明する。
For correspondence, the same elements are given the same number. The transmitting circuit will be explained with reference to FIG.

インバータ11の入力と出力の間に、水晶発振子10、
抵抗R4、が接続しである。また入力、出力はコンデン
サCz 、 C3を介して接地しである。
A crystal oscillator 10 is connected between the input and output of the inverter 11,
Resistor R4 is connected. Also, the input and output are grounded via capacitors Cz and C3.

このため、ここで、発振子の周波数の発振が起こる。こ
れを4fとする。
Therefore, oscillation of the frequency of the oscillator occurs here. Let this be 4f.

インバータ12は、発振子10の発振端子Cの電圧を反
転することにより、正しい矩形波のパルスにする。
The inverter 12 inverts the voltage at the oscillation terminal C of the oscillator 10 to produce a correct square wave pulse.

周波数4Eの矩形波パルスdは、ふたつのフリップフロ
ップFl、 F2のクロックCKに入力する。
A rectangular wave pulse d of frequency 4E is input to the clock CK of two flip-flops Fl and F2.

フリップフロップF1 、 Fzはリセット、プリセッ
ト可能なJKフリップフロップである。
Flip-flops F1 and Fz are JK flip-flops that can be reset and preset.

リセット端子λは、これが0の時に出力QがOになると
いう端子である。
The reset terminal λ is a terminal whose output Q becomes O when it is 0.

プリセット端子PRは、これがOの時に出力Qが1にな
るという端子である。いずれも、0人力によって機能す
る端子である。
The preset terminal PR is a terminal whose output Q becomes 1 when the preset terminal PR is O. Both terminals function with zero human effort.

送信すべきディジタルデータをSDとする。これはOと
1の2値をとるディジタル信号列である。
Let SD be the digital data to be transmitted. This is a digital signal string that takes two values, O and 1.

なんの変調も加えていないもので、NRZ符号と同じで
ある。
It does not undergo any modulation and is the same as the NRZ code.

送信信号SDをインバータ13の入力1に入力する。反
転出力すを、フリップ10ツブF1のプリセット入力P
Rに接続する。
The transmission signal SD is input to the input 1 of the inverter 13. The inverted output is the preset input P of the flip 10 knob F1.
Connect to R.

フリップフロップF1のJ入力、K入力ともに電源Vc
cに引上げておく。リセット端子艮もVccに引上げて
おく。
Both the J input and K input of flip-flop F1 are connected to the power supply Vc.
Raise it to c. Also pull up the reset terminal to Vcc.

J、にともに1の時、フリップフロップは単に2分周器
として機能する。つまり、クロックCKlrス+1ψ−
Rルwml/n箇目油助のノぐルスル出力Q及び反転出
力Qに生ずる。
When J and both are 1, the flip-flop simply functions as a divider by two. In other words, the clock CKlr+1ψ−
This occurs in the nozzle output Q and the reverse output Q of the Rle wml/n item Yusuke.

J=1、K=Qの時、出力Qは1となる。When J=1 and K=Q, the output Q becomes 1.

J=O,に=1の時、出力Qは0となる。When J=O, J=1, the output Q becomes 0.

J=O1K=0の時、出力は直前の出力Qを維持する。When J=O1K=0, the output maintains the previous output Q.

フリップフロップF2のプリセット端子PR及びリセッ
ト端子には電源電圧Vccに引上げられている。
The preset terminal PR and reset terminal of the flip-flop F2 are pulled up to the power supply voltage Vcc.

フリップフロップF2のJ、に入力は、ともに、F2の
出力Qが入力されている。F2の出力Qは、ナントゲー
ト14の入力につながれている。ナントゲート14は単
にインバータとして作用する。
The output Q of F2 is input to both J and J of the flip-flop F2. The output Q of F2 is connected to the input of the Nandt gate 14. Nant gate 14 simply acts as an inverter.

ナントゲート14の出力りは、トランジスタ15のベー
スhにつながれている。エミッタは接地されている。コ
レクタiは抵抗R2を介して、LEDのアノードに接続
されている。
The output of the Nandt gate 14 is connected to the base h of the transistor 15. Emitter is grounded. Collector i is connected to the anode of the LED via resistor R2.

LEDのカソードは接地されている。The cathode of the LED is grounded.

LEDのアノードjは、Rsを介し電源Vccに接続さ
れている。
The anode j of the LED is connected to the power supply Vcc via Rs.

送信回路の動作を説明する。The operation of the transmitting circuit will be explained.

fat  送信信号SDが“1″の場合、PRが0にな
り、Flはプリセットされる。
When the fat transmission signal SD is "1", PR becomes 0 and Fl is preset.

つまり出力Qは1である。出力Qが1であるからF2の
J、に入力は1である。
In other words, the output Q is 1. Since the output Q is 1, the input to J of F2 is 1.

F2はトグルされ、2分周器になる。クロックCKに4
fの周波数を入力するから、F2の出力Qには2fの周
波数のパルスが現われる。
F2 is toggled and becomes a divider by two. 4 to clock CK
Since the frequency of f is input, a pulse with a frequency of 2f appears at the output Q of F2.

Q=1とQ=Oが交代し、これがLEDをオン・オフす
る事になる。
Q=1 and Q=O alternate, which turns the LED on and off.

Q=1の時、ナントゲート14の出力りは0、トランジ
スタ15はオフであるから、j点の電圧は高くなり、L
EDが発光する。この時R1は電流制限抵抗として機能
する。
When Q=1, the output of the Nandt gate 14 is 0 and the transistor 15 is off, so the voltage at point j becomes high and L
ED emits light. At this time, R1 functions as a current limiting resistor.

Q=Oの時、ナントゲート14の出力りは1、トランジ
スタ15はオンであるから、j点の電圧は・、Vccを
R1,R2で分圧したものより低くなり、LEDは消え
る。
When Q=O, the output of the Nandt gate 14 is 1 and the transistor 15 is on, so the voltage at point j becomes lower than Vcc divided by R1 and R2, and the LED turns off.

LEDが消えている時の方がより多くの電力を消費する
事になっているが、とにかく、2Eの周波数で、LED
が点滅する。
It is supposed that more power is consumed when the LED is off, but anyway, at a frequency of 2E, the LED
flashes.

lbl  送信信号SDが′O″の場合F1のプリセッ
ト入力がPR:lとなる。
lbl When the transmission signal SD is 'O'', the preset input of F1 becomes PR:l.

プリセットが効かなくなるわけである。リセットλ=1
で、これも効いていない。J、に入力は電源で引上げて
いる。
This means that the presets will no longer work. Reset λ=1
And this isn't working either. The input to J is powered up by the power supply.

従って、このフリップフロップはトグルされた通常のフ
リツプフロプとして作用する。
Therefore, this flip-flop acts as a normal toggled flip-flop.

つまり、2分周器となる。これはクロックパルスの1/
2の周波数のパルスを出力Qに与える。
In other words, it becomes a frequency divider by two. This is 1/1 of the clock pulse.
A pulse with a frequency of 2 is applied to the output Q.

出力Qの値は次段のフリップフロップF2のJ、Kに入
力される。
The value of the output Q is input to J and K of the next stage flip-flop F2.

J、に入力が0である時、フリップフロップF2の出力
の値は、クロックパルスを受けても不変である。従って
、Flの出力Qが0である間、F2の出力は不変である
When the input to J is 0, the value of the output of flip-flop F2 remains unchanged even when receiving a clock pulse. Therefore, while the output Q of Fl is 0, the output of F2 remains unchanged.

Flの出力Qが1になった時、F2はJ=に=1となっ
て、クロックパルスによって、Qの値が変化する。
When the output Q of Fl becomes 1, F2 becomes J=1, and the value of Q changes according to the clock pulse.

Flの出力Qは2fのパルス繰返しとなるが、1周期の
内にFlの出力Q=1となるのが1回あり、このときF
2の出力が1から0へ、或はOから1へと変化する。従
ってFlの2周期分で、F2の出力が1から0へ、0か
ら1へと変化する。
The output Q of Fl is a 2f pulse repetition, but the output Q of Fl becomes 1 once in one cycle, and at this time, the output Q of Fl becomes 1.
The output of 2 changes from 1 to 0 or from O to 1. Therefore, the output of F2 changes from 1 to 0 and from 0 to 1 in two periods of Fl.

従ってF2の出力変化はEという事になる。Therefore, the output change of F2 is E.

つまり、Fl、F2によって基本パルスの174の周波
数のパルスを得る事になる。
That is, by Fl and F2, pulses of 174 frequencies of the fundamental pulse are obtained.

以上、fat 、 lblの説明によって明らかなよう
に、F2の出力Qの繰返し周波数は 5D=lであれば   2f SD=Qであれば    f という事になり、基本波を1/2分周、1/4分周する
事によって容易に得られる。2rとfであるから、これ
はFSK変調である。
As is clear from the above explanation of fat and lbl, the repetition frequency of the output Q of F2 is 2f if 5D=l and f if SD=Q. It can be easily obtained by dividing the frequency by /4. 2r and f, this is FSK modulation.

力)受信回路の構成・作用 第2図は受信回路を示している。power) configuration and operation of the receiving circuit FIG. 2 shows the receiving circuit.

これは、ホトダイオードPDの光電流を増幅し、FSK
変調したものを復調する回路である。
This amplifies the photocurrent of photodiode PD and FSK
This is a circuit that demodulates the modulated signal.

電流電圧変換部はディスクリートな素子で組上げられて
いる。この後は、74HCO4,74HC123のよう
なSSIによって構成する事ができる。
The current-voltage converter is assembled with discrete elements. After this, it can be configured by SSI such as 74HCO4 and 74HC123.

IC4と書いたものは、123タイプのワンショット(
単安定)マルチバイブレータ2つを含んだSSIである
Those written as IC4 are 123 type one-shots (
This is an SSI that includes two monostable (monostable) multivibrators.

IC5は、単なる04タイプのHex Inverto
rである。
IC5 is just 04 type Hex Invert
It is r.

この回路図も、動作を追跡しにくいので、第4図に同じ
ものをより見分く書き換えて示した。
Since it is difficult to trace the operation of this circuit diagram, the same circuit diagram has been rewritten and shown in FIG. 4 to make it easier to understand.

コンデンサC4,C5、自己インダクタンスLlは、電
源からのノイズの混入を防ぎ、電源電圧のふらつきを抑
制するものである。
The capacitors C4 and C5 and the self-inductance Ll prevent noise from being mixed in from the power supply and suppress fluctuations in the power supply voltage.

これらは、ふつうに入れるノイズフィルタであり、動作
に無関係であるから、第4図では省略している。
These are noise filters that are normally inserted and are not related to the operation, so they are omitted in FIG.

まず電流電圧変換回路について説明する。First, the current-voltage conversion circuit will be explained.

ホトダイオードPDiこは、光ファイバからの光信号が
入る。ホトダイオードPDは逆バイアスされており、ア
ノードが接地されている。
The photodiode PDi receives an optical signal from an optical fiber. Photodiode PD is reverse biased and has an anode grounded.

PDのカソードには、トランジスタQ!のベースに接続
しである。Qlのコレクタnは、抵抗R9を経て電源V
ccに接続しである。
A transistor Q! is used as the cathode of the PD. It is connected to the base. The collector n of Ql is connected to the power supply V through a resistor R9.
It is connected to cc.

’     Qlのエミッタlは、Q2のベースに接続
しである。Q2のエミッタは接地しである。
'The emitter l of Ql is connected to the base of Q2. The emitter of Q2 is grounded.

Q2のコレクタmは、抵抗R8を介し、抵抗R9の他端
nに接続しである。Q2のコレクタmは、抵抗R7を介
し% QtのベースでありPDのカソードであるに点に
接続されている。この抵抗R7が電流を電圧に変換する
ものである。     □R7と並列に、順方向のダイ
オードDlがmk間に接続しである。これは、R7の両
端の電圧を0.7V以下に抑えるためのものである。入
力が大きくても、波形が歪まないようにDlを入れであ
る。
A collector m of Q2 is connected to the other end n of a resistor R9 via a resistor R8. The collector m of Q2 is connected through a resistor R7 to a point which is the base of Qt and the cathode of PD. This resistor R7 converts current into voltage. □ In parallel with R7, a forward diode Dl is connected between mk. This is to suppress the voltage across R7 to 0.7V or less. Even if the input is large, Dl should be inserted so that the waveform will not be distorted.

コンデンサC8がn点とアースの間に接続される。これ
は、n点の電圧を安定化させるものであるO R9は小さい抵抗であって、R8に比べて十分小さくす
る(例えばR9= 100Ω、Rs = 2 KQ )
 から、n点はほぼ電源だと考えてよいが、ここを高周
波的に安定化させるためCs (例えば0.01μF)
を用いている。
A capacitor C8 is connected between point n and ground. This is to stabilize the voltage at point n. R9 is a small resistance, and should be sufficiently smaller than R8 (for example, R9 = 100Ω, Rs = 2 KQ).
Therefore, point n can be considered to be almost a power supply, but in order to stabilize it at high frequency, Cs (for example, 0.01 μF) is applied.
is used.

m点が電流電圧変換部の出力である。Point m is the output of the current-voltage converter.

Ql、Q2はエミッタ・ベースが接続されているから、
k点の電圧は、アースよりも、pn接合電圧降下の2倍
分の電圧になる。
Since the emitter and base of Ql and Q2 are connected,
The voltage at point k is twice the pn junction voltage drop as compared to ground.

ホトダイオードPDは、それだけの電圧によって逆バイ
アスされている事になり、光電流Ipが流れると、m点
の電圧は、R7IPだけに点より高くなる。これによっ
て電圧が電流に比例して変化する事になる。
The photodiode PD is reverse biased by such a voltage, and when the photocurrent Ip flows, the voltage at point m becomes higher than that at point R7IP only. This causes the voltage to change in proportion to the current.

インバータ21〜23、抵抗Rto  、 R11、R
12よりなる部分は交流増幅回路である。
Inverters 21 to 23, resistors Rto, R11, R
The part consisting of 12 is an AC amplifier circuit.

インバータをアナログ量の増幅に使うというのは極めて
珍奇なことといえるかもしれない。
It may be said that it is extremely unusual to use an inverter to amplify analog quantities.

アナログ増幅には、差動増幅回路などが用いられる。イ
ンバータはロジックICなのであり、ディジタル信号と
して既に確立した信号を扱うものである。
A differential amplifier circuit or the like is used for analog amplification. The inverter is a logic IC and handles signals that have already been established as digital signals.

インバータをアナログ増幅に使うというのは、本出願人
の独創になる(特願昭60−2188401560.1
0.1出願)。
The use of an inverter for analog amplification is an originality of the applicant (Patent application No. 60-2188401560.1)
0.1 application).

インバータは7404シリーズのSSIが極めて安価に
入手できる。差動増幅回路、オペアンプなどに比べて格
段に安いし、74o4シリーズの場合、ひとつの551
の中に6つのインバータがある。三段増幅するにしても
ひとつのICの半分を使うだけである。
The 7404 series SSI inverter is available at an extremely low price. It is much cheaper than differential amplifier circuits, operational amplifiers, etc., and in the case of the 74o4 series, one 551
There are 6 inverters inside. Even if it is amplified in three stages, only half of one IC is used.

本発明の特徴は、インバータによる交流増幅回路にある
わけではないが、この増幅動作は公知でないので、説明
する。
The feature of the present invention is not in the AC amplification circuit using an inverter, but since this amplification operation is not known, it will be explained.

インバータの入力と出力とを帰還抵抗にで接続する。イ
ンバータの入出力をこのように連結するということが、
そもそも反常識的であって、新規である。
Connect the input and output of the inverter to a feedback resistor. Connecting the input and output of the inverter in this way means that
In the first place, it is contrary to common sense and is new.

こうすると、発振するようにも思えるがそうではない。This may seem to cause oscillation, but it does not.

奇妙に見えるかもしれないが、良でつながれた入力、出
力は、Vccの半分程度の電圧Voにとどまる。
It may seem strange, but a well-connected input and output will remain at a voltage Vo that is about half of Vcc.

Voは、入力のLレベルでもなければHレベルでもない
。中間的な電圧であって、入力が禁止されている領域の
電圧という事ができる。これは安定な状態であって、入
力電圧がなければ入出力はvOてありつづける。
Vo is neither the L level nor the H level of the input. It is an intermediate voltage, and can be said to be a voltage in a region where input is prohibited. This is a stable state, and if there is no input voltage, the input and output will continue to be at vO.

出力入力がコンデンサで仕切られている場合、交流信号
入力がなければ入出力はVoである。
When the output input is partitioned by a capacitor, the input/output is Vo if there is no AC signal input.

ところが、交流入力電圧がインバー、夕の入力に入ると
、入力がVoから上るか、又は下る。そうすると出力は
反対側に動く。入力変化より出力変化が大きいので増幅
する作用が生ずる。
However, when the AC input voltage enters the inverter input, the input goes up or down from Vo. Then the output will move in the opposite direction. Since the output change is larger than the input change, an amplifying effect occurs.

ところが抵抗によって入力は出力と接続されているから
、入力電圧は出力電圧に引きよせられる。
However, since the input is connected to the output through a resistor, the input voltage is pulled towards the output voltage.

このため抵抗の値が小さい時は、増幅率も小さくなる。Therefore, when the resistance value is small, the amplification factor is also small.

この回路は、同一じようなインバータからなる3段の交
流増幅回路からなっている。
This circuit consists of three stages of AC amplifier circuits each consisting of identical inverters.

−例を示す。RIO=50KQ%R11= l MΩ、
R12” 100 KG 、 Ctt == 0.01
μF%C12= 2.2pFとする。増幅度は1段目が
約10dB、2段目が2QdB。
- Give an example. RIO=50KQ%R11=l MΩ,
R12” 100 KG, Ctt == 0.01
Let μF%C12=2.2pF. The amplification level is approximately 10dB in the first stage and 2QdB in the second stage.

3段目が3 dBであった。3段目は、力°ンプリング
コンデンサの容量が(C12= 2.2 pF )小さ
いので、増幅率が小さくなっている。
The third stage was 3 dB. In the third stage, the capacity of the power sampling capacitor is small (C12=2.2 pF), so the amplification factor is small.

増幅回路の出力Uは、抵抗R13とコンデンサC13に
より、シュミットトリガ回路に接続される。
The output U of the amplifier circuit is connected to a Schmitt trigger circuit by a resistor R13 and a capacitor C13.

シュミット回路は、入力信号を二値化するものである。A Schmitt circuit binarizes an input signal.

これもアナログ回路のひとつであって、コンパレータI
Cを利用することも多い。
This is also one of the analog circuits, and the comparator I
C is often used.

しかし、ここでは、インバータ2つを利用している。However, here, two inverters are used.

インバータ24の出力をインバータ25の入力につなぎ
、25の出力Wを24の入力Vに抵抗R14により接続
している。
The output of the inverter 24 is connected to the input of the inverter 25, and the output W of the inverter 25 is connected to the input V of the inverter 24 via a resistor R14.

R1o〜RL2は負帰還を与えているが、R14は正帰
還を与えるものである。インバータ2つを直列に接続し
、正帰還抵抗でつなぐという回路は周知である。これに
より波形整形できるという事はよく知られている。
R1o to RL2 provide negative feedback, while R14 provides positive feedback. A circuit in which two inverters are connected in series and connected through a positive feedback resistor is well known. It is well known that this allows waveform shaping.

入力VがLになると、インバータ24の出力が上り、2
5の出力が下る。25の出力の低下分が抵抗λ口により
入力Vに正帰還されるので、入力Vがより低下し、出力
Wが決定的に下る。R14は例えば200 KQである
When the input V becomes L, the output of the inverter 24 goes up and the 2
5 output goes down. Since the decrease in the output of 25 is positively fed back to the input V by the resistor λ, the input V further decreases, and the output W decreases decisively. R14 is, for example, 200 KQ.

R13は例えば62 KQ 、 C,3は0.01 P
Fである。
For example, R13 is 62 KQ, C,3 is 0.01 P
It is F.

交流会は主にコンデンサC13を通じてシュミットトリ
ガ回路に伝わる。
The exchange signal is mainly transmitted to the Schmitt trigger circuit through capacitor C13.

インバータ26は、単に信号を反転するものである。Inverter 26 simply inverts the signal.

Ml、 M2  はワンショットマルチバイブレータで
ある。外付けの抵抗とコンデンサの積がワンショットパ
ルスの幅を決定する。
Ml and M2 are one-shot multivibrators. The product of the external resistor and capacitor determines the width of the one-shot pulse.

Mlのパルス幅T1は、基本周波数を2分周した2fの
1周期(1/2f)  より長く、2周期(1/4 )
より短かい。つまり、 である。M2のパルス幅はたとえばT1の2倍とするが
、一般には であればよい。Tl、 T2はRs 、 Cs 、 R
6、Crの値により与えられる。
The pulse width T1 of Ml is longer than one cycle (1/2f) of 2f, which is the fundamental frequency divided by two, and is two cycles (1/4).
It's shorter. In other words, . The pulse width of M2 is, for example, twice that of T1, but generally any width is sufficient. Tl, T2 are Rs, Cs, R
6, given by the value of Cr.

FSX符号のより高い方の信号(2E)が入るとする。Assume that a higher signal (2E) of the FSX code is input.

これはNRZ符号の′°1′”に対応している。This corresponds to '°1'" of the NRZ code.

この信号の周期は1/2Eであり、Mlのワンショット
パルスの幅Tlより小さい。
The period of this signal is 1/2E, which is smaller than the width Tl of the one-shot pulse of Ml.

74123タイプのワンショットマルチバイブレータは
、レトリガプルであるので、Tlのパルスが続いている
間に、次のパルス変化が入る場合、出力Q (1n H
+tレベルのままである。
The 74123 type one-shot multivibrator is a retrigger pull, so if the next pulse change occurs while the Tl pulse continues, the output Q (1n H
It remains at +t level.

出力Qは無変化であって、これを第2のワンショットマ
ルチバイブレータに入力しているから、M2は全<トリ
がされない。出力QはHのままである。
Since the output Q remains unchanged and is input to the second one-shot multivibrator, M2 is not fully trivialized. Output Q remains high.

つまり、高い周波数信号(2E)に対して、出力RDは
Hとなる。X点のパルス変化が速すぎて、Mlがトリガ
されたままとなり、7点の電圧が動かず、M2にはトリ
がパルスが入らない。Q=0となりQ=1となるのであ
る。
That is, the output RD becomes H for a high frequency signal (2E). The pulse change at point X is too fast, Ml remains triggered, the voltage at point 7 does not move, and no pulse is applied to M2. Therefore, Q=0 and Q=1.

FSX符号のより低い方の信号(f)がMlに入るとす
る。これはNRZ符号のOItに対応している。この信
号(f)の周期は1/fであり、Mlのワンショットパ
ルスの幅T1より広い。
Assume that the lower signal (f) of the FSX code enters Ml. This corresponds to OIt of the NRZ code. The period of this signal (f) is 1/f, which is wider than the width T1 of the one-shot pulse of Ml.

従って、IA周期ごとに、M2の出力は1となるが、T
1後に0となる。T1−1/fの間は0であるが、1/
f後にトリガされ再び出力は1になる。
Therefore, in each IA period, the output of M2 becomes 1, but T
It becomes 0 after 1. It is 0 between T1-1/f, but 1/
It is triggered after f and the output becomes 1 again.

つまり7点はパルス幅がT1であって、周期が1/fの
パルス列を生ずる。
In other words, the seven points generate a pulse train with a pulse width of T1 and a period of 1/f.

M2は7点のパルスによりトリがされる。M2のパルス
幅T2はたとえばT1の2倍であるから、パルスの周期
1/fより長い。
M2 is trigged by pulses at 7 points. Since the pulse width T2 of M2 is, for example, twice T1, it is longer than the pulse period 1/f.

−<T2           (3)M2はしI−I
Jガプルマルチバイブレータであるから、このようなT
2より短いパルス周期のパルスが入ると、出力QはHレ
ベルのままとなる。
-<T2 (3) M2 Hashi I-I
Since it is a J pull multi vibrator, such T
When a pulse with a pulse period shorter than 2 is input, the output Q remains at the H level.

従ってQはLレベルとなる。こうして、FSK符号が高
い周波数(2f)の時RD=1、低い周波数(f)の時
RD==Qとなる事が分る。
Therefore, Q becomes L level. Thus, it can be seen that when the FSK code is at a high frequency (2f), RD=1, and when the FSK code is at a low frequency (f), RD==Q.

キ)効 果 (1)ディジタル信号をそのまま(NRZ符号)伝送す
ると直流(DC)からフラットに増幅できる増幅回路を
必要とする。
G) Effects (1) Transmitting digital signals as they are (NRZ code) requires an amplifier circuit that can flatten direct current (DC).

本発明では、NRZ符号を、より速い振動数の2つのパ
ルス列に変換しく2f、f)で伝送している。増幅回路
の帯域はE〜2Eだけ必要である。
In the present invention, the NRZ code is converted into two pulse trains of faster frequency and transmitted at 2f, f). The band of the amplifier circuit is only required to be E to 2E.

直流から増幅する必要がない。すると、差動増幅器のよ
うな直流も増幅できる回路でなくてよい、という事にな
る。
There is no need to amplify the direct current. This means that it does not need to be a circuit that can also amplify direct current, such as a differential amplifier.

実際、本発明では、交流増幅回路を用いている。インバ
ータ21.22.23よりなるものである。これらは、
カップリングコンデンサC9,C11,’ C12、に
よって互に接続されている。これらがあるので、直流分
は増幅できず、速い周波数の信号しか増幅できない。
In fact, the present invention uses an AC amplifier circuit. It consists of inverters 21, 22, and 23. these are,
They are interconnected by coupling capacitors C9, C11, and C12. Because of these, the DC component cannot be amplified, and only fast frequency signals can be amplified.

(2)交流だけを増幅することにしたので、増幅段が極
めて簡単なものになる。インバータの入出力を抵抗でつ
なぎ、コンデンサで入力、出力を直流的に遮断したもの
を用いる事ができるからである。
(2) Since we decided to amplify only alternating current, the amplification stage becomes extremely simple. This is because the input and output of the inverter can be connected with a resistor, and the input and output can be cut off in direct current with a capacitor.

(3)従来は、直流から増幅しなければならず、差動増
幅器を用いていたから、価格、寸法ともに問題があった
。インバータと抵抗を用いた簡単な交流増幅回路を用い
るので、低価格で、寸法も小さくなりうる。
(3) Conventionally, direct current had to be amplified and a differential amplifier was used, which caused problems in both cost and size. Since a simple AC amplifier circuit using an inverter and a resistor is used, the cost can be reduced and the size can be reduced.

実際、第2図で、インバータIC74HCO4は6つの
インバータを内蔵するが、増幅段、シュミットトリガ段
がひとつのICによって構成できる。
In fact, although the inverter IC74HCO4 in FIG. 2 has six inverters built in, the amplification stage and Schmitt trigger stage can be configured by one IC.

(4)FSX復調回路も、ふたつのワンショットマルチ
バイブレークMl 、 M2によって構成できる。これ
らは74HC112にふたつアルから、このICひとつ
で構成できるのである。
(4) The FSX demodulation circuit can also be configured with two one-shot multi-by-breaks Ml and M2. These can be constructed from two 74HC112 ICs using this single IC.

(5)’FSX変調回路も、基準波(4C)発振回路と
、ふたつのJKフリップフロップよりなる。
(5) The FSX modulation circuit also consists of a reference wave (4C) oscillation circuit and two JK flip-flops.

74112タイプのものは、JKフリツプフロプを2つ
もっているから、これひとつで2分周、4分周回路を構
成する事ができる。
The 74112 type has two JK flip-flops, so you can configure a divide-by-2 or divide-by-4 circuit with just one.

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

第1図はSSI  IC上に表わした本発明の実施例に
かかる送信回路図。 第2図はSSI  IC上に表わした本発明の実施例に
かかる受信回路図。 第3図は第14図の回路をより見やすいものに書き換え
た送信回路図。 第4図は第2図の回路をより見やすいものに書き換えた
受信回路図。
FIG. 1 is a transmitting circuit diagram according to an embodiment of the present invention expressed on an SSI IC. FIG. 2 is a receiving circuit diagram according to an embodiment of the present invention expressed on an SSI IC. FIG. 3 is a transmission circuit diagram in which the circuit in FIG. 14 has been rewritten to make it easier to see. FIG. 4 is a receiving circuit diagram in which the circuit in FIG. 2 has been rewritten to make it easier to see.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)0と1の2値のディジタル信号を伝送する光送受
信回路であって、伝送すべきディジタル信号のビットレ
ートより充分高い振動数を持つ基準周波数発振回路と、
前記ディジタル信号が1の時は基準周波数を2分周し、
前記ディジタル信号が0の時は基準周波数を4分周する
分周回路と、分周回路の出力によって発光素子を点滅さ
せる駆動回路とからなる送信部と、受光素子と、受光素
子に流れる電流を電圧に変換する電流電圧変換回路と、
信号電圧を交流増幅する交流増幅回路と、4分周された
信号を0に、2分周された信号を1に変換する回路とを
有する受信部となる事を特徴とする光送受信回路。
(1) An optical transmitter/receiver circuit that transmits a binary digital signal of 0 and 1, and a reference frequency oscillation circuit that has a frequency sufficiently higher than the bit rate of the digital signal to be transmitted;
When the digital signal is 1, divide the reference frequency by 2,
When the digital signal is 0, the transmitter consists of a frequency divider circuit that divides the reference frequency by four, a drive circuit that blinks the light emitting element using the output of the frequency divider circuit, a light receiving element, and a current flowing through the light receiving element. a current-voltage conversion circuit that converts into voltage;
An optical transmitting/receiving circuit comprising an AC amplifying circuit that AC amplifies a signal voltage, and a circuit that converts a signal frequency-divided by 4 to 0 and a signal frequency-divided by 2 to 1.
(2)基準周波数が4^fであり、これを水晶発振子と
インバータを組合わせて発振させ、2つのJKフリップ
フロップF_1、F_2を用いて2分周、4分周し周波
数が2^fのパルス列と、周波数がfのパルス列とを発
生させる事とし、受信側の交流増幅回路は、インバータ
の入力と出力とを抵抗によって接続したものをカップリ
ングコンデンサで多段結合したものであり、時定数T_
1、T_2が1/f<T_2であって、1/2^f<T
_1<1/fであるようなふたつのワンショットマルチ
バイブレータを直列に接続する回路によって、4分周信
号を0に、2分周された信号を1に変換するようにした
事を特徴とする光送受信回路。
(2) The reference frequency is 4^f, which is oscillated by a combination of a crystal oscillator and an inverter, and divided by 2 and 4 using two JK flip-flops F_1 and F_2, resulting in a frequency of 2^f. A pulse train with a frequency of T_
1, T_2 is 1/f<T_2, and 1/2^f<T
It is characterized by converting a frequency-divided signal by 4 to 0 and a signal frequency-divided by 2 to 1 using a circuit that connects two one-shot multivibrators in series such that _1<1/f. Optical transmitter/receiver circuit.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0489544A2 (en) * 1990-12-05 1992-06-10 AT&T Corp. Switched impedance FSK modulator
EP0538644A2 (en) * 1991-10-19 1993-04-28 DaimlerChrysler Aerospace Airbus Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optical data transmission with FSK

Cited By (2)

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