JP2001068943A - Temperature compensation circuit, temperature compensated logarithmic conversion circuit and optical receiver - Google Patents

Temperature compensation circuit, temperature compensated logarithmic conversion circuit and optical receiver

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JP2001068943A
JP2001068943A JP2000196269A JP2000196269A JP2001068943A JP 2001068943 A JP2001068943 A JP 2001068943A JP 2000196269 A JP2000196269 A JP 2000196269A JP 2000196269 A JP2000196269 A JP 2000196269A JP 2001068943 A JP2001068943 A JP 2001068943A
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Japan
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circuit
temperature
operational amplifier
output
resistor
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JP2000196269A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomonao Kikuchi
知直 菊池
Akihiro Hayami
明弘 速見
Osamu Hatano
督 畑農
Yasuhiro Yamada
靖浩 山田
Tadaaki Fujii
忠昭 藤井
Takayuki Nakao
隆之 中雄
Tomoaki Shimozu
智明 下津
Toshiaki Murai
俊明 村井
Toru Oyama
徹 大山
Hidehiro Ikeuchi
英洋 池内
Masayuki Miyoshi
政行 三好
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Hitachi Ltd
Hitachi Advanced Digital Inc
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Video and Information System Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a temperature compensation circuit and an optical receiver with high reliability at a low cost by compensating a signal with a characteristic such as a gain inversely proportional to the absolute temperature. SOLUTION: This temperature compensation circuit has a 1st circuit network 1 between an inverting input terminal of an operational amplifier 13 and an output terminal of the operational amplifier 13, has a 2nd circuit network 2 between the inverting input terminal of the operational amplifier 13 and a reference potential. At least either of the 1st circuit network 1 and the 2nd circuit network 2 is configured to be a circuit network where a plurality of thermister-resistor pairs each consisting of parallel connection of a thermister and a resistor are connected in series. As a result, the temperature compensation circuit compensates a signal received by a noninverting input terminal of the operational amplifier 13 that depends on the temperature, and outputs a compensated signal.

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、光通信システム光
受信回路のフォトダイオードの電流から光受信入力強度
を検出し、モニタする対数変換回路などに関わり、特に
その温度補償回路に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a logarithmic conversion circuit and the like for detecting and monitoring the intensity of light reception input from the current of a photodiode in an optical communication circuit light reception circuit, and more particularly to a temperature compensation circuit for the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】周知の通り、対数変換を行うには被測定
電流と基準電流を2個のバイポーラ素子に流してベース
・エミッタ間電圧の差を取り出すのが一般的である。と
ころが、バイポーラ素子が本質的な特性として絶対温度
に比例する係数を含んでいるので、温度に関係なく被測
定電流と基準電流の比の対数を得るためには温度補償回
路で絶対温度に反比例する利得を与える必要がある。
2. Description of the Related Art As is well known, in order to perform logarithmic conversion, it is common to flow a current to be measured and a reference current through two bipolar elements to extract a difference between a base-emitter voltage. However, since the bipolar element contains a coefficient proportional to the absolute temperature as an essential characteristic, the temperature compensation circuit is inversely proportional to the absolute temperature in order to obtain the logarithm of the ratio of the measured current and the reference current regardless of the temperature. We need to give a gain.

【0003】従来の対数変換回路中の温度補償回路は、
文献1(角田秀夫著 実用オペアンプ回路 pp.40
−41 東京電機大学出版局(1983.7.20))
および文献2(加藤康雄監訳 演算増幅器 pp.29
8−305 マグロウヒルブック株式会社(1983.
6.30))に示されるように、図2のごとく構成され
た。11は感温抵抗器、12は抵抗器、13は演算増幅
器、14は入力端子、15は出力端子である。この動作
は周知の正相増幅器であって、入力端子14から出力端
子15に至る電圧利得は、演算増幅器13の反転入力端
子に接続された帰還回路の感温抵抗器11と抵抗器12
で決まり、(R11+R12)/R11(ただし、R
11は感温抵抗器11の抵抗値、R12は抵抗器12の
抵抗値)である。感温抵抗器11が約0.39%/℃の
温度係数をもつため絶対温度に反比例する利得が得られ
る。感温抵抗器11には白金などの金属が抵抗体として
利用された。
A temperature compensation circuit in a conventional logarithmic conversion circuit includes:
Document 1 (Hideo Tsunoda, practical operational amplifier circuit, pp. 40)
-41 Tokyo Denki University Press (1983.7.20))
And Reference 2 (translated by Yasuo Kato, Operational Amplifier pp.29
8-305 McGraw-Hill Book Co., Ltd. (1983.
6.30)), it was configured as shown in FIG. 11 is a temperature-sensitive resistor, 12 is a resistor, 13 is an operational amplifier, 14 is an input terminal, and 15 is an output terminal. This operation is a well-known positive-phase amplifier. The voltage gain from the input terminal 14 to the output terminal 15 is determined by the temperature-sensitive resistor 11 and the resistor 12 of the feedback circuit connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 13.
(R 11 + R 12 ) / R 11 (where R
11 the resistance value of the temperature-sensitive resistor 11, R 12 is the resistance value of the resistor 12). Since the temperature-sensitive resistor 11 has a temperature coefficient of about 0.39% / ° C., a gain inversely proportional to the absolute temperature can be obtained. Metal such as platinum was used as a resistor for the temperature-sensitive resistor 11.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】近年、光通信システム
では、光受信入力強度をモニタすることにより、送り側
である光送信器や伝送路等の異常を検出し、その警報を
発したり、システムを切り替えたりすることが要求され
ている。
In recent years, in an optical communication system, by monitoring the optical reception input intensity, an abnormality in an optical transmitter or a transmission line on the transmission side is detected, and an alarm is issued or the system is alerted. Switching is required.

【0005】ところが、単に、フォトダイオードからの
電流をモニタすると、例えば、ITU−T(Inter
national Telecommunicatio
nUnion − Telecommunicatio
n Standardization Sectio
n)の勧告によると、STM−4ではー28〜ー8dB
m、STM−16ではー28〜ー9dBmとなり、約1
00倍の光受信入力強度範囲を表現する必要がある。こ
のため、ログスケールに変換する対数変換回路が必須と
なる。
However, if the current from the photodiode is simply monitored, for example, the ITU-T (Inter
national Telecommunication
nUnion-Telecommunication
n Standardization Section
According to the recommendation of n), -28 to -8 dB for STM-4
m, -28 to -9 dBm in STM-16, about 1
It is necessary to express a light receiving input intensity range of 00 times. For this reason, a logarithmic conversion circuit for converting to a log scale is required.

【0006】さらに、光通信システムの長距離化の流れ
の中でアバランシェ・フォトダイオード(以下、APD
と略記する)が用いられることも多くなってきている。
APD特有の電流増倍率が光受信入力レベルの高いとこ
ろで低下するように使用することが一般的であるから、
モニタするには対数変換回路に温度補償を行う以外に電
流増倍率の変化を補正する機能を備えることが望まし
い。
[0006] Furthermore, avalanche photodiodes (hereinafter referred to as APDs) have been developed in the trend of longer distance optical communication systems.
Is abbreviated).
Since it is common to use such that the current multiplication factor specific to the APD decreases at a high optical reception input level,
For monitoring, it is desirable that the logarithmic conversion circuit be provided with a function of correcting a change in current multiplication factor in addition to performing temperature compensation.

【0007】また、従来の温度補償回路では高価な白金
抵抗などを使用するため、低価格にならないという欠点
があった。
Further, the conventional temperature compensation circuit has a drawback that the price is not reduced because expensive platinum resistors are used.

【0008】本発明の目的は、温度補償回路を内蔵した
対数変換回路を用いて、温度依存性が無く、高精度で安
価な光受信モニタ回路、光受信器、及び、光通信システ
ムを提供することである。
An object of the present invention is to provide a highly accurate and inexpensive optical reception monitor circuit, an optical receiver, and an optical communication system having no temperature dependency, using a logarithmic conversion circuit having a built-in temperature compensation circuit. That is.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】演算増幅器の反転入力端
子と出力端子との間に第1の回路網を有し、また、反転
入力端子とグランドとの間に第2の回路網を有し、第1
の回路網と第2の回路網の2つの回路網の少なくとも一
方を、サーミスタと抵抗とを並列に接続したサーミスタ
−抵抗対を複数直列に接続した構成とし、演算増幅器の
正相入力端子に入力した温度に依存した信号を補償し出
力することを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION A first network is provided between an inverting input terminal and an output terminal of an operational amplifier, and a second network is provided between the inverting input terminal and ground. , First
At least one of the two networks, the first network and the second network, has a configuration in which a plurality of thermistor-resistor pairs in which a thermistor and a resistor are connected in parallel are connected in series, and input to the positive-phase input terminal of the operational amplifier. It is characterized by compensating and outputting the temperature-dependent signal.

【0010】また、変形として、演算増幅器の反転入力
端子と出力端子との間に第1の回路網を有し、また、反
転入力端子と信号入力端子との間に第2の回路網を有
し、さらに、演算増幅器の正相入力端子をグランドに接
続し、第1の回路網と第2の回路網の2つの回路網の少
なくとも一方を、サーミスタと抵抗とを並列に接続した
サーミスタ−抵抗対を複数直列に接続した構成とし、信
号入力端子に入力した温度に依存した信号を補償し出力
することを特徴とする。
As a modification, a first network is provided between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier, and a second network is provided between the inverting input terminal and the signal input terminal. Further, the positive-phase input terminal of the operational amplifier is connected to the ground, and at least one of the first and second networks is connected to a thermistor and a resistor in parallel. A plurality of pairs are connected in series, and a signal dependent on temperature input to a signal input terminal is compensated and output.

【0011】また、対数変換回路を有し、対数変換回路
出力端子を前述の温度補償回路入力に接続したことを特
徴とする。
[0011] Further, it is characterized in that a logarithmic conversion circuit is provided, and an output terminal of the logarithmic conversion circuit is connected to the input of the temperature compensation circuit.

【0012】また、前述の温度補償対数変換回路出力端
子と第2の演算増幅器の正相入力端子との間に第3の回
路網を有し、第2の演算増幅器出力端子と正相入力端子
との間に第4の回路網を有し、上記第3の回路網と上記
第4の回路網の2つの回路網の少なくとも一方を、サー
ミスタと抵抗とを並列に接続したサーミスタ−抵抗対を
複数直列に接続した構成とし、第2演算増幅器の反転入
力端子から第2の演算増幅器出力に至る利得を(1+
G)とした時、前段の演算増幅器の正相入力端子から前
段の演算増幅器出力に至る利得が概ね(1+(1/
G))であることを特徴とする。
In addition, a third network is provided between the output terminal of the temperature compensation logarithmic conversion circuit and the positive-phase input terminal of the second operational amplifier, wherein the second operational amplifier output terminal and the positive-phase input terminal are provided. A fourth thermistor and at least one of the third network and the fourth network, a thermistor-resistance pair in which a thermistor and a resistor are connected in parallel. A plurality of amplifiers are connected in series, and the gain from the inverting input terminal of the second operational amplifier to the output of the second operational amplifier is (1+
G), the gain from the positive-phase input terminal of the previous-stage operational amplifier to the output of the previous-stage operational amplifier is approximately (1+ (1/1)
G)).

【0013】また、対数変換回路の一方の出力部の電圧
を第1の入力とし、対数変換回路の他方の出力の電圧を
第2の入力とし、出力が第1の入力のp倍(p>0)と
第2の入力電圧の(1―p)倍の和となる加算回路と、
加算回路の出力をエミッタに印加されるバイポーラ素子
と、バイポーラ素子のベースに一端を接続された抵抗器
と、抵抗器の一端が入力部に接続され、出力部が第1の
電圧に接続された電圧フォロワ回路とを具備し、第2の
演算増幅器の出力部と上記抵抗器の他端との電位差を出
力とすることを特徴とする。
The voltage at one output of the logarithmic conversion circuit is used as a first input, the voltage at the other output of the logarithmic conversion circuit is used as a second input, and the output is p times as large as the first input (p> p). 0) and a sum of (1−p) times the second input voltage;
A bipolar element having the output of the adder circuit applied to the emitter, a resistor having one end connected to the base of the bipolar element, one end of the resistor connected to the input section, and the output section connected to the first voltage; A voltage follower circuit is provided, and the potential difference between the output of the second operational amplifier and the other end of the resistor is output.

【0014】また、温度補償対数変換回路において、加
算回路の第2の入力が対数変換回路の第2の出力端子の
電圧であることを特徴とする。
In the temperature compensation logarithmic conversion circuit, the second input of the adder circuit is a voltage of a second output terminal of the logarithmic conversion circuit.

【0015】また、加算回路が抵抗分圧器と、抵抗分圧
器の中間点の電位を入力とする第2の電圧フォロワを備
え、抵抗分圧器の両端が加算回路の入力端子であり、第
2の電圧フォロワの出力端子が加算回路の出力端子であ
ることを特徴とする。
The adder circuit includes a resistor divider and a second voltage follower for inputting a potential at an intermediate point of the resistor divider. Both ends of the resistor divider are input terminals of the adder circuit. The output terminal of the voltage follower is an output terminal of the adder circuit.

【0016】また、光信号を受信する受光素子と、上記
受光素子で光−電気変換された信号を増幅する第1の増
幅器と、上記第1の増幅器出力を更に増幅する第2の増
幅器と、第2の増幅器出力を識別再生し信号を出力する
識別再生器と、第2の増幅器出力がらクロック成分を抽
出しクロックを出力するタイミング抽出器と、受光素子
出力信号の一部を入力し対数に変換する温度補償対数変
換回路を用いて光受信入力強度モニタを出力することを
特徴とする。
A light-receiving element for receiving an optical signal; a first amplifier for amplifying the signal optical-electrically converted by the light-receiving element; a second amplifier for further amplifying the output of the first amplifier; A discriminating regenerator that discriminates and regenerates the second amplifier output and outputs a signal; a timing extractor that extracts a clock component from the second amplifier output and outputs a clock; It is characterized in that an optical reception input intensity monitor is output using a temperature compensation logarithmic conversion circuit for conversion.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】図1は本発明の第一の実施形態の
回路図である。以下、図1について説明する。
FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention. Hereinafter, FIG. 1 will be described.

【0018】1は抵抗器、2は負の温度係数をもつ抵抗
回路網、3〜5はサーミスタ、6〜9は抵抗器である。
サーミスタはNTC型が推奨できる。この動作は単純な
正相増幅器であって、入力端子14から出力端子15に
至る電圧利得は、演算増幅器13の反転入力端子に接続
された帰還回路の抵抗器1と抵抗回路網2で決まり、
(R+R)/R(ただし、Rは抵抗器1の抵抗
値、Rは抵抗回路網2の抵抗値)である。抵抗回路網
2は直列接続したサーミスタ3〜5と抵抗器9、およ
び、サーミスタ3〜5それぞれに並列接続した抵抗器6
〜8で構成される。絶対温度に反比例した利得を得るた
めに、Rが適切な負の温度係数を持つよう設計されて
いる。なお、抵抗器9は無限大の抵抗値を持つサーミス
タが並列に接続されていると考えてもよい。
1 is a resistor, 2 is a resistor network having a negative temperature coefficient, 3 to 5 are thermistors, and 6 to 9 are resistors.
NTC type can be recommended for the thermistor. This operation is a simple positive-phase amplifier, and the voltage gain from the input terminal 14 to the output terminal 15 is determined by the resistor 1 and the resistor network 2 of the feedback circuit connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 13.
(R 1 + R 2 ) / R 1 (where R 1 is the resistance of the resistor 1 and R 2 is the resistance of the resistor network 2). The resistor network 2 includes thermistors 3 to 5 and a resistor 9 connected in series, and a resistor 6 connected to the thermistors 3 to 5 in parallel.
~ 8. To obtain a gain which is inversely proportional to the absolute temperature, R 2 is designed to have a suitable negative temperature coefficient. The resistor 9 may be considered to be connected in parallel with a thermistor having an infinite resistance value.

【0019】まず、定性的に抵抗回路網2の特性を説明
する。この時、各抵抗の抵抗値、各サーミスタの抵抗値
・B定数を適当に選択したと仮定する。十分に低い温度
ではサーミスタ3〜5が十分高い抵抗値を持つから、R
は抵抗器6〜9の抵抗値の合計値になる。温度を上げ
て行くと、最初にサーミスタ3の抵抗値が下がるためR
は抵抗器7〜9の抵抗値の合計値に近づく。さらに温
度を上げるとサーミスタ4の抵抗値も下がるためR
抵抗器8〜9の抵抗値の合計値に近づく。十分に高い温
度ではサーミスタ5も抵抗値が下がるためRは抵抗器
9の抵抗値に近づく。
First, the characteristics of the resistance network 2 will be described qualitatively. At this time, it is assumed that the resistance value of each resistor and the resistance value / B constant of each thermistor are appropriately selected. At a sufficiently low temperature, the thermistors 3 to 5 have a sufficiently high resistance value.
2 is the total value of the resistance values of the resistors 6 to 9. As the temperature increases, the resistance of the thermistor 3 first decreases, so that R
2 approaches the total value of the resistance values of the resistors 7 to 9. Furthermore R 2 for raising the temperature also decreases the resistance value of the thermistor 4 approaches the sum of the resistance values of the resistors 8-9. At a sufficiently high temperature, the resistance of the thermistor 5 also decreases, so that R 2 approaches the resistance of the resistor 9.

【0020】図3は図1の回路のR+Rの温度特性
を視覚的に補足説明するためのグラフである。X軸は絶
対温度、Y軸は抵抗値であって、曲線Aは抵抗値が絶対
温度に反比例する理想値を表す。温度下限値をT、温
度上限値をTとすると、所要の温度範囲T〜T
おいて、R+Rが曲線Aに近い特性を得るものとす
る。以下の説明でR〜Rはサーミスタ3〜5の抵抗
値、R〜Rは抵抗器6〜9の抵抗値、T〜T
各々並列に対応するサーミスタと抵抗器の抵抗値が一致
する温度を示すものとし、本件では等抵抗温度と呼ぶこ
とにする。例えば、抵抗6とサーミスタ3のみに着目す
ると、その並列した合成抵抗は、低温では抵抗6の抵抗
値のみ支配的となり、一方、高温では、サーミスタ3の
抵抗値がゼロに近づくため、並列した合成抵抗もゼロに
近づく。この時、温度が変化する過程で、抵抗6の抵抗
値とサーミスタ3の抵抗値が同じ値となる温度を等抵抗
温度と定義する。
FIG. 3 is a graph for visually supplementarily explaining the temperature characteristics of R 1 + R 2 of the circuit of FIG. The X axis represents the absolute temperature and the Y axis represents the resistance. Curve A represents an ideal value in which the resistance is inversely proportional to the absolute temperature. The lower limit temperature T L, if the temperature upper limit and T U, the required temperature range T L through T U, it is assumed that R 1 + R 2 to obtain a characteristic close to the curve A. In the following description, R 3 to R 5 are the resistance values of the thermistors 3 to 5, R 6 to R 9 are the resistance values of the resistors 6 to 9, and T 1 to T 3 are the resistances of the corresponding thermistors and resistors, respectively. It indicates the temperature at which the values match, and in this case, it is referred to as isoresistance temperature. For example, focusing on the resistor 6 and the thermistor 3 alone, the parallel combined resistance becomes dominant only at the low temperature at the resistance value of the resistor 6, while at high temperature, the resistance value of the thermistor 3 approaches zero. The resistance also approaches zero. At this time, a temperature at which the resistance value of the resistor 6 and the resistance value of the thermistor 3 become the same value in the process of changing the temperature is defined as an equal resistance temperature.

【0021】図3で、領域BはR+Rで、温度に関
係なく一定値である。領域CはRとRの並列抵抗で
あって、低い温度ではRに近く、高い温度では0に近
く、等抵抗温度T付近で変化する。同様に、領域Dは
とRの並列抵抗であって、等抵抗温度T付近で
変化する。領域EはRとRの並列抵抗であって、等
抵抗温度T付近で変化する。したがって、R+R
は領域B〜Eの合計として曲線Fで表され、温度範囲T
〜Tにおいて曲線Aの近似曲線となる。
In FIG. 3, the area B is R 1 + R 9 and is a constant value regardless of the temperature. Region C is a parallel resistance of R 5 and R 8, at low temperatures close to R 8, close to zero at high temperatures, changes in the vicinity of an equal resistance temperature T 3. Similarly, area D has a parallel resistance of R 4 and R 7, which varies around equal resistance temperature T 2. Region E is the parallel resistance of R 3 and R 6 , which changes near the isoresistance temperature T 1 . Therefore, R 1 + R 2
Is represented by the curve F as the sum of the areas B to E, and the temperature range T
The approximate curve of the curve A in L ~T U.

【0022】次に、サーミスタ3〜5の抵抗値R〜R
およびB定数、抵抗器6〜9の抵抗値R〜Rを決
定する方法を説明する。市販のサーミスタの抵抗値(2
5℃などの基準温度における値)とB定数は自由に選ぶ
ことができず、標準値として定められた一連の数値から
選ぶしかないので、最終的な定数の決定方法は後述のよ
うにやや煩雑になる。しかし、最初はサーミスタの抵抗
値とB定数が自由に選ぶことができるものとして述べ
る。また、わかりやすさのためにB定数が十分大きいと
ころから始めて、順次実用値に近付けて説明する。
Next, the resistance values R 3 to R 3 of the thermistors 3 to 5
A method for determining 5 and the B constant and the resistance values R 6 to R 9 of the resistors 6 to 9 will be described. The resistance value of a commercially available thermistor (2
The value at a reference temperature such as 5 ° C.) and the B constant cannot be freely selected, and must be selected from a series of numerical values determined as standard values. Therefore, the final constant determination method is somewhat complicated as described later. become. However, at first, the resistance value and the B constant of the thermistor are described as being freely selectable. In addition, for the sake of simplicity, the description will be made starting from a place where the B constant is sufficiently large and sequentially approaching a practical value.

【0023】図4はサーミスタのB定数が無限大に近い
場合の設計法を説明する図であって、B定数が実用的な
値の場合の出発点となる。X軸は絶対温度、Y軸は抵抗
値/所要抵抗値であって、Y軸の1は誤差0を意味す
る。ただし、ここで誤差とは抵抗値ではなく、比率で表
すものとする。X軸上では使用するサーミスタの員数n
(以下ではn=3として説明をすすめる。)に対して所
要の温度範囲T〜Tを等比的にn+1分して等抵抗
温度T〜Tなどとする。このときの比rは(T
1/(n+1)である。図4の相似三角形を利用
して、Y軸上では誤差d=(r−1)/(r+1)を
算出し、1+dと1−dをとり、X軸と平行に伸ば
せば直線GおよびHとなる。温度T1、、T、T
のそれぞれにおいて直線Gと交わり原点を通る直線I
〜Lを引けば、それぞれが温度T、T1、、T
で直線Hと交わる。直線LはR+Rに対応し、直線
Kと直線Lの差はRとRの並列抵抗に対応し、直線
Jと直線Kの差はRとRの並列抵抗に対応し、直線
Iと直線Jの差はRとRの並列抵抗に対応する。し
たがって、R+Rは太線で示す折線Mのようにな
る。R〜Rの抵抗値はそれぞれ対応する等抵抗温度
〜Tでの所要抵抗値Rに対して2dの割合で
変化し、等抵抗温度T〜Tに反比例した値をとる。
FIG. 4 is a diagram for explaining a design method when the B constant of the thermistor is close to infinity, and is a starting point when the B constant is a practical value. The X axis is the absolute temperature, the Y axis is the resistance value / the required resistance value, and 1 on the Y axis means 0 error. Here, the error is represented not by a resistance value but by a ratio. On the X-axis, the number of thermistors used n
(Hereinafter, n = 3 as the description proceeds.), And the like required temperature range for T L through T U geometric manner n + 1 minute to an equal resistance temperature T 1 through T 3. The ratio r at this time is (T U /
T L ) 1 / (n + 1) . Using the similar triangle in FIG. 4, an error d 0 = (r−1) / (r + 1) is calculated on the Y axis, and 1 + d 0 and 1−d 0 are taken. And H. Temperature T 1, T 2, T 3 , T
A straight line I passing through the origin at each of U
By pulling the ~L, each temperature T L, T 1, T 2 , T 3
Intersects the straight line H at The straight line L corresponds to R 1 + R 9 , the difference between the straight lines K and L corresponds to the parallel resistance of R 5 and R 8 , and the difference between the straight lines J and K corresponds to the parallel resistance of R 4 and R 7. , the difference between the straight line I and the straight line J corresponds to the parallel resistance of R 3 and R 6. Therefore, R 1 + R 2 becomes like a broken line M shown by a thick line. The resistance of R 6 to R 8 is changed at a rate of 2d 0 for the required resistance value R i of an equal resistance temperature T 1 through T 3 corresponding respectively, inversely proportional to the value to equal resistance temperature T 1 through T 3 Take.

【0024】一方、B定数の大小を問わず数式で表現す
ると、絶対温度TとTでのサーミスタの抵抗値R
とRの関係がR/R=exp[B(T −1−T
)](ただし、BはB定数)となること、およ
び、等抵抗温度T〜Tで対応するサーミスタと抵抗
器が同じ抵抗値になることを用いて(数1)を得る。
On the other hand, when expressed in a formula of all sizes of B constant, the resistance value of the thermistor at absolute temperature T a and T b R a
A relation of R b is R a / R b = exp [ B (T a -1 -T
b - 1)] (provided that, B is B constant) it becomes possible, and to obtain with the (Formula 1) using the corresponding thermistor and the resistor with constant resistance temperature T 1 through T 3 are the same resistance value .

【0025】[0025]

【数1】 (Equation 1)

【0026】ここに、B〜Bはサーミスタ3〜5の
B定数、Cは定数である。
Here, B 1 to B 3 are B constants of the thermistors 3 to 5, and C is a constant.

【0027】定数Cの値はR+Rが25℃(298
K)で10kΩとする場合は、C=2.98×10
[ΩK]であるが、設計上の暫定値であって、後述の
ように実用的な回路定数を決定する際に都合のよい値に
置き換えることができる。
The value of the constant C is R 1 + R 2 at 25 ° C. (298 ° C.).
When K) is set to 10 kΩ, C = 2.98 × 10
6 [ΩK], which is a temporary value in design and can be replaced with a convenient value when determining a practical circuit constant as described later.

【0028】すでに図4に示したように、B定数が無限
大に近いときは等抵抗温度の各点では対応するサーミス
タがスイッチのような動作をし、等抵抗温度の上側では
短絡であり下側では開放となるので、誤差が比較的大き
い。しかし、B定数が小さくなると折線の山から右隣の
谷に至る傾斜が緩やかになるから、誤差が小さくなるこ
とが予想される。
As shown in FIG. 4, when the B constant is close to infinity, the corresponding thermistor behaves like a switch at each point of the isoresistance temperature, and a short circuit occurs above the isoresistance temperature, and a lower portion occurs. Since the side is open, the error is relatively large. However, when the B constant becomes smaller, the slope from the crest of the broken line to the valley on the right becomes gentler, so that the error is expected to be smaller.

【0029】図5は、B定数を3000〜5000K程
度に近づけて行くときの問題点を説明するグラフであっ
て、多くのパラメータの一部を固定し、自由度を狭める
ため、B/T=B/T=B/Tと仮定し
て、この比を一先ず270〜22(実用的には15程度
である)まで下げたものである。図4と同じくX軸は絶
対温度、Y軸は抵抗値/所要抵抗値である。曲線群は図
4で述べた等抵抗温度と抵抗値に対応しており、B定数
だけを変化させたものである。リップルが大きい方から
/T=B/T=B/Tが270、12
0、68、47、33、22である。B/T等が下
がるに連れてリップルが小さくなることは期待どおりで
あるが、33まで下がると所要温度範囲の中央付近での
正方向へのずれ、左肩下がり、および、右肩上がりが目
立ってくる。これらのずれを防止するためには、T
下げ、Tを上げ、R〜Rを大きくし、Rを小さ
くするなどして新たな定数を設定する必要がある。
FIG. 5 is a graph for explaining a problem when the B constant approaches 3000 to 5000 K. In order to fix a part of many parameters and narrow the degree of freedom, B 1 / T assuming 1 = B 2 / T 2 = B 3 / T 3, ( practically, about 15) this ratio in outline 270-22 is obtained down to. As in FIG. 4, the X axis is the absolute temperature, and the Y axis is the resistance value / the required resistance value. The curve group corresponds to the equal resistance temperature and the resistance value described in FIG. 4, and is obtained by changing only the B constant. B 1 / T 1 = B 2 / T 2 = B 3 / T 3 is 270 or 12 from the larger ripple.
0, 68, 47, 33, 22. It is expected that the ripple becomes smaller as B 1 / T 1 etc. goes down, but when it goes down to 33, the shift in the positive direction near the center of the required temperature range, the left shoulder drop, and the right shoulder rise It stands out. To prevent these deviations lowers the T 1, raising the T 3, by increasing the R 6 to R 8, it is necessary to set a new constant, such as by reducing the R 9.

【0030】この新たな定数は、図5のグラフ枠のY方
向を2d(dは誤差であって、図4のdよりも小さ
い)に縮めた方形の中でリップルが枠一杯に広がった形
(各B2/T2の時、リップルのピーク同士をつないだ
直線とリップルの谷同士をつないだ直線とTとT
囲んだ方形)を実現するものであり、(数1)でリップ
ルの山3個所とTでの値が1+d、および、リップル
の谷3個所とTでの値が1−d、リップルの山と谷6
個所の微分係数が0として得られる連立方程式を解いて
得られるはずである。しかし、容易には解けないので、
以下では繰り返し計算により求めた近似解を用いて説明
する。仮に連立方程式を数学的に解いて正確な解を得た
としても、後述のように、最終的には現実の部品を使用
するために近似解を求める必要がある。
[0030] The new constant, Y direction 2d graph frame as shown in FIG. 5 (d is an error, less than d 0 in FIG. 4) ripple in a rectangle shortened to is widened to full frame (when the B2 / T2, square enclosed by straight lines and T L and T U by connecting the troughs between lines and ripple defined by connecting peaks between ripple) form is intended to realize, ripple (Equation 1) values in the mountains three locations and T U is 1 + d, and the value of the valley 3 points and T L ripples 1-d, ripple peaks and valleys 6
It should be obtained by solving a system of equations in which the differential coefficient at each location is 0. However, it is not easy to solve,
Hereinafter, description will be made using an approximate solution obtained by repeated calculation. Even if an exact solution is obtained by mathematically solving the simultaneous equations, it is necessary to finally obtain an approximate solution in order to use actual components as described later.

【0031】図6はT=228K(−45℃)、T
=363K(90℃)、B/T=B/T=B
/Tの条件下でBを数段階に変えて、各段階ごとに
等抵抗温度T〜T、抵抗値R〜R、および抵抗
値(R+R)を計算上で調整しながら「リップルの
山3個所とTでの値が1+d、および、リップルの谷
3個所とTでの値が1−dになるように」求めた近似
解のグラフである。X軸は温度、Y軸は誤差(%)であ
る。近似解を求める方法は、まず、Bを希望する一番
大きな値に設定し、図4で述べた抵抗値と等抵抗温度を
初期値に選び、「リップルの山3個所とTでの値が1
+d、および、リップルの谷3個所とTでの値が1−
dになるように」抵抗値と等抵抗温度の一つ一つを徐々
に動かしていく。解が得られたら、2番目に大きいB
を選び、前の近似解を出発点にして再び調整をする。順
次B/T等の比を小さくしていくことで図6のグラ
フが得られる。
FIG. 6 shows T L = 228 K (−45 ° C.) and T U
= 363 K (90 ° C.), B 1 / T 1 = B 2 / T 2 = B 3
Under the conditions of / T 3 changing the B 2 in several steps, equal resistance temperature T 1 through T 3 in each step, the resistance value R 6 to R 8, and the resistance value (R 1 + R 9) on a computing while adjusting a graph of approximate solution obtained "value in the mountains three locations and T U ripples 1 + d, and the value of the valley 3 points and T L of ripple such that the 1-d". The X axis is temperature, and the Y axis is error (%). Method of obtaining an approximate solution, first, set the largest to the desired value B 2, select the resistance value and equal resistance temperature described in Figure 4 to an initial value, "in the mountains three locations and T U ripple Value is 1
+ D, and the value at three ripple valleys and TL is 1−
The resistance value and the iso-resistance temperature are gradually moved so as to be d. Once the solution is obtained, the second largest B 2
And adjust again using the previous approximate solution as a starting point. The graph of FIG. 6 is obtained by sequentially decreasing the ratio such as B 2 / T 2 .

【0032】表1は図6に対応した定数表である。表1
でBが無限大の行は図4の説明に対応した定数であ
る。また、無限大、3900K、および3300Kの行
は見やすさのために図6では省いてある。図6と表1に
より、新たな定数の存在が確認できる。
Table 1 is a constant table corresponding to FIG. Table 1
In rows B 2 is infinite is a constant corresponding to the description of FIG. Also, the rows for infinity, 3900K, and 3300K are omitted in FIG. 6 for clarity. From FIG. 6 and Table 1, the existence of a new constant can be confirmed.

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】図7は、近似解によって求めた誤差対B定
数の特性のグラフであって、X軸はB定数、Y軸は誤差
(%)である。サーミスタ員数と温度範囲をパラメータ
にしており、サーミスタ2個の場合はB/T=B
/T、3個の場合はB/T=B/T=B
の条件下で計算している。また、図7の中で温度範
囲の100degは−25〜75℃、135degは−
45〜90℃、180degは−55〜125℃として
計算したものである。図7から、市販品で入手可能な3
000〜5000K程度のB定数で、所要の温度範囲に
合わせてサーミスタ員数を選べば、実用的に十分な誤差
(たとえば、0.1%以内)を達成できることがわか
る。
FIG. 7 is a graph of the characteristic of the error versus the B constant obtained by the approximate solution, wherein the X axis is the B constant and the Y axis is the error (%). And a thermistor Number and temperature range parameters, in the case of two thermistors B 1 / T 1 = B 2
/ T 2 , B 1 / T 1 = B 2 / T 2 = B 3 /
It is calculated under the conditions of T 3. In FIG. 7, 100 deg of the temperature range is −25 to 75 ° C., and 135 deg is −
45 to 90 ° C and 180 deg are calculated as -55 to 125 ° C. FIG. 7 shows that 3
It can be seen that a practically sufficient error (for example, within 0.1%) can be achieved by selecting the number of thermistors in accordance with the required temperature range at a B constant of about 000 to 5000K.

【0035】ここまでの説明では、サーミスタの抵抗値
とB定数が実際には限られた数値(たとえば、抵抗値は
E−6数列、B定数は公称抵抗22〜150Ωに対して
3250K、公称抵抗が一桁上がるごとに順次365
0、 4100、 4550、4750Kとなる)から
選ばなければならない問題、およびB/T=B
=B/Tの仮定をしたが現実にはB定数が自由
に選べないので仮定が成立しないという問題を無視して
きたので、次にこれらの問題への対応方法を述べる。図
6の中でBに現実的な値を採用した曲線1本を出発点
として、等抵抗温度Tでのサーミスタ5の抵抗値R
をRに近い値になるよう決める。さらに、係数回路で
あるから抵抗の絶対値は特性に寄与しないことに着目
し、等抵抗温度Tにおけるサーミスタ5の抵抗値R
がRに一致するようにR+Rの値を変更する。続
いて、等抵抗温度TとTでの抵抗値がそれぞれR
とRに近いサーミスタを選びだす。つぎに、再び微調
整をして誤差を最小にして行くが、この場合に重要なこ
とは第一にサーミスタを調整の対象から外すこと、第二
にリップルの山同士または谷同士の高さが必ずしも揃わ
ないので適当に妥協する必要があることである。また、
微調整の結果として算出されたサーミスタ以外の抵抗値
は、複数個の抵抗器の合成抵抗により実現されるものと
する。
In the description so far, the resistance value and the B constant of the thermistor are actually limited numerical values (for example, the resistance value is an E-6 sequence, the B constant is 3250K for a nominal resistance of 22 to 150Ω, and the nominal resistance is 365 for each digit up
0, 4100, 4550, 4750K), and B 1 / T 1 = B 2 /
Although the assumption of T 2 = B 3 / T 3 was made, the problem that the assumption does not hold because the B constant cannot be freely selected in practice has been ignored. Next, a method for dealing with these problems will be described. Starting from one curve in FIG. 6 that uses a realistic value for B 3 , the resistance value R 5 of the thermistor 5 at the equal resistance temperature T 3.
The decide to become a value close to R 8. Further, paying attention to the fact that the absolute value of the resistance does not contribute to the characteristics because of the coefficient circuit, the resistance value R 5 of the thermistor 5 at the equal resistance temperature T 3 is considered.
Change the value of R 1 + R 2 so that is equal to R 8 . Subsequently, the resistance values at the equal resistance temperatures T 1 and T 2 are R 6, respectively.
And select a thermistor close to R 7. Next, fine adjustment is again performed to minimize the error. In this case, it is important to first remove the thermistor from the adjustment target, and secondly, to adjust the height of the peaks or valleys of the ripple. This is not necessarily the case, so it is necessary to compromise appropriately. Also,
The resistance values other than the thermistor calculated as a result of the fine adjustment are realized by the combined resistance of the plurality of resistors.

【0036】以上の説明で、図1に示す本発明の第一の
実施形態により現実的な部品を用いて所望の特性を実現
できることを示した。また、以上の説明ではサーミスタ
の員数n=3の場合について述べたが、n=2または4
以上の場合にも同様であることは言うまでもない。
The above description has shown that the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 can realize desired characteristics using realistic components. In the above description, the case where the number of thermistors is n = 3 is described, but n = 2 or 4
It goes without saying that the same applies to the above cases.

【0037】以上の説明では正相増幅器について述べた
が、反転増幅器の場合も同様(ただし、R+Rを帰
還側抵抗とし、入力側の抵抗値は任意)であることは言
うまでもない。
In the above description, the positive-phase amplifier has been described. However, it goes without saying that the same applies to the case of the inverting amplifier (where R 1 + R 2 is a feedback-side resistor and the input-side resistance value is arbitrary).

【0038】以上の説明では本回路の利得がを絶対温度
に反比例する場合について述べたが、別の回路でも図4
の説明以降に述べた定数計算方法が応用可能である。た
とえば、所要抵抗R=C/T(ただし、m>0)の
場合、図4の直線I〜Lに相当するものはTに係数を
乗じた原点を通る曲線群になること、B定数が無限大に
近い時の誤差dはm>1ならば図4の場合より大きく
m<1なら小さいことが主要な相違点であるが、出発点
での等抵抗温度T〜TがT、Tとともに等比数
列をなすことは図4の場合と同じである。さらに、R
=C/Tの形とも異なる関数であったり、数学的に表
現しにくい形であった場合は、R=C/Tの形で比
較的近いものを選んで出発点の定数を求め、調整の過程
で本来の特性に追い込むことができる。
In the above description, the case where the gain of the present circuit is inversely proportional to the absolute temperature has been described.
The method of calculating the constants described later is applicable. For example, when the required resistance R i = C / T m (where m> 0), those corresponding to the straight lines I to L in FIG. 4 are a group of curves passing through the origin obtained by multiplying T m by a coefficient. Although constant is error d 0 is m> 1 if larger m <1 if less that a major difference from the case of FIG. 4 when nearly infinite, like resistance temperature T 1 through T 3 at the starting point There it is the same as in FIG. 4 T L, with T U form a geometric progression. Further, R i
= C / T m , or a function that is difficult to express mathematically, choose a relatively close one in the form of R i = C / T m to find the starting point constant In the process of adjustment, the original characteristics can be driven.

【0039】以上の説明では本回路の利得が負の温度係
数を持つ場合をとりあげたが、正の温度係数を実現する
場合にも本発明を応用することが可能である。この場合
は図1で抵抗1と抵抗回路網2を入れ替えた形の接続に
する必要がある。
In the above description, the case where the gain of the circuit has a negative temperature coefficient has been described. However, the present invention can be applied to a case where a positive temperature coefficient is realized. In this case, it is necessary to make a connection in which the resistor 1 and the resistor network 2 are replaced in FIG.

【0040】図8は本発明の第二の実施形態の回路図で
ある。以下、図8について説明する。
FIG. 8 is a circuit diagram of a second embodiment of the present invention. Hereinafter, FIG. 8 will be described.

【0041】構成は図1と類似の温度補償回路21のほ
かに電流ミラー16、電流増幅回路17、対数変換用の
ペアトランジスタ18、基準電流発生回路19、第2の
温度補償(利得補償)回路20を備えており、全体とし
ては対数変換回路である。
In addition to the temperature compensating circuit 21 similar to that shown in FIG. 1, a current mirror 16, a current amplifying circuit 17, a pair transistor 18 for logarithmic conversion, a reference current generating circuit 19, and a second temperature compensating (gain compensating) circuit 20 and is a logarithmic conversion circuit as a whole.

【0042】この動作の概要は、ホトダイオードに供給
した電流を電流ミラー16で写し取り、電流増幅回路1
7で増幅してからペアトランジスタ18の一方のエミッ
タに注入すると同時にこのエミッタの電位を温度補償回
路21の正相入力(演算増幅器IC104−C1として
は、後段にあるトランジスタのため反転入力)とし、基
準電流発生回路19が発生した基準電流をペアトランジ
スタ18の他方のエミッタに注入すると同時にこのエミ
ッタの電位を基準電流発生回路19中の電圧フォロワを
経由して第2の温度補償(利得補償)回路20に与え、
利得の補償をしてから温度補償回路21の反転入力端子
に印加する。周知のように、ペアトランジスタ18の両
エミッタ電位はそれぞれの注入電流の対数に比例し、両
エミッタの電位差は両注入電流の比の対数と絶対温度に
比例する。
The outline of this operation is as follows. The current supplied to the photodiode is copied by the current mirror 16 and
After being amplified by 7, the voltage is injected into one emitter of the pair transistor 18, and at the same time, the potential of this emitter is used as the positive-phase input of the temperature compensation circuit 21 (inverting input for the operational amplifier IC 104 -C 1 because it is a transistor at a subsequent stage). The reference current generated by the reference current generation circuit 19 is injected into the other emitter of the pair transistor 18 and the potential of this emitter is simultaneously passed through a voltage follower in the reference current generation circuit 19 to a second temperature compensation (gain compensation) circuit. Give to 20,
After the gain is compensated, it is applied to the inverting input terminal of the temperature compensation circuit 21. As is well known, the emitter potential of the pair transistor 18 is proportional to the logarithm of the respective injection current, and the potential difference between the emitters is proportional to the logarithm of the ratio of the injection currents and the absolute temperature.

【0043】第2の温度補償(利得補償)回路20で行
う利得の補償は、差動入力信号を温度補償回路21で扱
うために設けたもので、具体的にはペアトランジスタ1
8の両エミッタの電位差に比例した電圧出力を温度補償
回路21から取り出すために設けたものである。温度補
償回路21の正相入力に対する利得を1+Gと表したと
き反転入力に対する利得は−Gであるから、温度補償回
路20の利得が1+G−1であればペアトランジスタ1
8の両エミッタから温度補償回路21の出力に至る利得
が1+Gと−(1+G)となる。したがって、温度補償
回路21の出力はペアトランジスタ18の両エミッタの
電位差の(1+G)倍となる。
The gain compensation performed by the second temperature compensation (gain compensation) circuit 20 is provided to handle the differential input signal by the temperature compensation circuit 21.
8 is provided to extract a voltage output proportional to the potential difference between the two emitters from the temperature compensation circuit 21. When the gain for the non-inverting input of the temperature compensation circuit 21 is expressed as 1 + G, the gain for the inverting input is −G. Therefore, if the gain of the temperature compensation circuit 20 is 1 + G− 1 , the pair transistor 1
The gain from both emitters 8 to the output of the temperature compensation circuit 21 is 1 + G and-(1 + G). Therefore, the output of the temperature compensation circuit 21 is (1 + G) times the potential difference between the two emitters of the pair transistor 18.

【0044】ところで、温度補償回路21の利得1+G
は図1の回路と同じく抵抗器とサーミスタからなる回路
網によって絶対温度に反比例するので、温度補償(利得
補償)回路20の利得1+G−1も温度変化に対応する
ことが必要である。よって、温度補償(利得補償)回路
20の抵抗器とサーミスタからなる回路網は、図1の抵
抗器1と抵抗回路網2を入れ替えた形にすればよい。し
かし実際には、温度補償回路21の出力振幅が3Vであ
るのに対し、温度補償(利得補償)回路20の働きによ
って消去する電圧は約一桁小さいトランジスタのエミッ
タ・ベース電圧であり、誤差が目立ちにくいという理由
で温度補償(利得補償)回路20のサーミスタを2個と
して原価低減を図っている。また、この対数変換回路は
もともと多数の部品の総合的特性としての誤差(固体
差、ばらつき)を持っていて、対数変換前の分(温度を
パラメータとし、出力電圧対入力電流を対数のグラフで
表現した場合、その特性が温度によって平行移動する
分:図は省略)が温度範囲−40〜85℃においてフォ
トダイオードの光入力換算で約0.4dB(低温で出力
が低下する方向)である。この平行移動分の誤差は、温
度補償(利得補償)回路20の調整時に相殺分を織り込
むことにより消されている。なお、対数変換後の分(温
度をパラメータとし、出力電圧対入力電流を対数のグラ
フで表現した場合、その傾きが温度によって変動する
分:図は省略)の誤差は温度補償回路21の調整時に相
殺分を織り込むことが可能であるが、この実施の形態で
は±0.1dB程度であるため織り込みをしていない。
Incidentally, the gain of the temperature compensation circuit 21 is 1 + G
1 is inversely proportional to the absolute temperature by a network composed of a resistor and a thermistor, as in the circuit of FIG. 1, so that the gain 1 + G- 1 of the temperature compensation (gain compensation) circuit 20 needs to correspond to the temperature change. Therefore, the network composed of the resistor and the thermistor of the temperature compensation (gain compensation) circuit 20 may be formed by replacing the resistor 1 and the resistor network 2 of FIG. However, actually, while the output amplitude of the temperature compensating circuit 21 is 3 V, the voltage to be erased by the operation of the temperature compensating (gain compensating) circuit 20 is the emitter-base voltage of the transistor which is smaller by about one order of magnitude. The temperature compensation (gain compensation) circuit 20 has two thermistors to reduce the cost because it is less noticeable. In addition, this logarithmic conversion circuit originally has an error (individual difference, variation) as a comprehensive characteristic of a large number of parts, and the part before logarithmic conversion (using temperature as a parameter and output voltage vs. input current as a logarithmic graph) In the case of expressing the characteristic, the characteristic is parallel-translated depending on the temperature: the figure is omitted) is about 0.4 dB in terms of the light input of the photodiode in the temperature range of -40 to 85 ° C. (the direction in which the output decreases at low temperature). The error of the parallel movement is eliminated by incorporating the offset when the temperature compensation (gain compensation) circuit 20 is adjusted. Note that the error after the logarithmic conversion (when the output voltage versus the input current is represented by a logarithmic graph with temperature as a parameter and the slope fluctuates depending on the temperature: not shown), the error in the adjustment of the temperature compensation circuit 21 Although it is possible to incorporate the offset, it is not included in this embodiment because it is about ± 0.1 dB.

【0045】ここで温度補償回路21の内容について補
足説明をする。演算増幅器(IC104−1)とインバ
ータとしての抵抗付きトランジスタ(IC107)と電
流源としてのペアトランジスタ(IC103)の三者複
合によって図1の演算増幅器の動作をする。演算増幅器
(IC104−1)を単電源で動作させると出力電圧が
0Vまで下がらないという問題を解決するために抵抗付
きトランジスタ(IC107)を設け、電源電圧3.3
Vで出力電圧を3Vまで取り出すときの消費電流を節約
するためにペアトランジスタ(IC103)を設けてい
る。また、演算増幅器(IC104−1)にインバータ
(IC107)が接続されるので、複合体としての演算
増幅器の入力端子の極性は部品としての演算増幅器(I
C104−1)とは逆になる。帰還回路の抵抗回路網は
温度範囲−45〜90℃で絶対温度に反比例する利得を
得るように設計されている。
Here, the contents of the temperature compensation circuit 21 will be supplementarily described. The operation of the operational amplifier of FIG. 1 is performed by a three-way combination of an operational amplifier (IC104-1), a transistor with a resistor (IC107) as an inverter, and a pair transistor (IC103) as a current source. In order to solve the problem that the output voltage does not drop to 0 V when the operational amplifier (IC104-1) is operated by a single power supply, a transistor with a resistor (IC107) is provided, and the power supply voltage is 3.3.
A pair transistor (IC103) is provided in order to save current consumption when the output voltage is extracted to 3V with V. In addition, since the inverter (IC107) is connected to the operational amplifier (IC104-1), the polarity of the input terminal of the operational amplifier as a composite has the polarity of the operational amplifier (I
This is the reverse of C104-1). The resistor network of the feedback circuit is designed to obtain a gain that is inversely proportional to absolute temperature in the temperature range -45 to 90C.

【0046】以上説明したように、本発明の第二の実施
形態によれば、温度補償(利得補償)回路20の付加に
より差動入力信号が扱えるので、単電源で対数変換回路
を構成できて低廉化が図れるという利点がある。さら
に、出力電圧対入力電流の対数のグラフの平行移動分の
誤差を相殺できるので、対数変換回路に利用すると高性
能にできる利点がある。
As described above, according to the second embodiment of the present invention, since the differential input signal can be handled by adding the temperature compensation (gain compensation) circuit 20, the logarithmic conversion circuit can be constituted by a single power supply. There is an advantage that the cost can be reduced. Furthermore, since the error of the parallel movement of the graph of the output voltage versus the logarithm of the input current can be canceled, there is an advantage that high performance can be obtained when used in a logarithmic conversion circuit.

【0047】以上の説明では温度補償回路の利得が正ま
たは負の温度係数を持つ場合をとりあげたが、一部の温
度範囲で正の温度係数、他の温度範囲で負の温度係数が
必要な場合にも、演算増幅器の反転入力端子に接続した
二つの枝に抵抗回路網2のように複数個のサーミスタを
有する抵抗回路網を含ませることにより本発明が応用で
きることはもちろんである。
In the above description, the case where the gain of the temperature compensation circuit has a positive or negative temperature coefficient has been described. However, a positive temperature coefficient is required in some temperature ranges, and a negative temperature coefficient is required in other temperature ranges. In this case, the present invention can of course be applied by including a resistor network having a plurality of thermistors, such as the resistor network 2, in the two branches connected to the inverting input terminal of the operational amplifier.

【0048】図9は本発明の第三の実施形態の回路図で
ある。以下、図9について説明する。この回路はAPD
特有の電流増倍率の変化を補正する機能を持つことが特
徴である。
FIG. 9 is a circuit diagram of a third embodiment of the present invention. Hereinafter, FIG. 9 will be described. This circuit is APD
It is characterized by having a function of correcting a characteristic change in the current multiplication factor.

【0049】本回路のの出力電圧は、受光素子が通常の
フォトダイオードである場合には、光入力(dBm)と
の関係が図10の直線Aのようになる。一方、受光素子
がアバランシェフォトダイオードである場合には、周知
のとおり降伏電圧とバイアス電圧から決まる電流増倍率
が存在し、一般に光入力の増加とともにこの電流増倍率
が低下するようなバイアス回路で使用するために、補正
しない場合の出力電圧は図10の曲線Bのような飽和気
味の特性となる。図9の回路には、この曲線Bを直線A
に近づけるための工夫が施されている。
When the light receiving element is a normal photodiode, the output voltage of this circuit has a relationship with the light input (dBm) as shown by a straight line A in FIG. On the other hand, when the light receiving element is an avalanche photodiode, as is well known, there is a current multiplication factor determined by the breakdown voltage and the bias voltage, and generally used in a bias circuit in which this current multiplication factor decreases with an increase in light input. Therefore, the output voltage in the case where no correction is performed has a slightly saturated characteristic as shown by a curve B in FIG. The circuit shown in FIG.
The device has been devised to get closer to.

【0050】構成は図8と同等の回路と付加部分からな
っており、101はトランジスタ、102と106と1
8はペアトランジスタ、103〜104と107は抵抗
器、105と108は電圧フォロワ、114は入力端
子、115は出力端子、16は電流ミラー、119は基
準電流発生回路、120と121は温度依存性の係数回
路である。
The structure is the same as that of FIG. 8 and includes additional parts, 101 is a transistor, 102, 106 and 1
8 is a pair transistor, 103 to 104 and 107 are resistors, 105 and 108 are voltage followers, 114 is an input terminal, 115 is an output terminal, 16 is a current mirror, 119 is a reference current generation circuit, and 120 and 121 are temperature dependent. Is a coefficient circuit.

【0051】この動作は図8の場合と同様に、入力端子
114から受光素子に供給した電流を電流ミラー16で
写し取り、トランジスタ101とペアトランジスタ10
2で電圧シフトしてからバイポーラのペアトランジスタ
18の一方のエミッタに注入すると同時にこのエミッタ
の電位を係数回路121の正相入力とし、基準電流発生
回路191が発生した基準電流をペアトランジスタ18
の他方のエミッタに注入すると同時にこのエミッタの電
位を係数回路120に与え、利得の補正をしてから係数
回路121の反転入力端子に印加する。
In this operation, as in the case of FIG. 8, the current supplied from the input terminal 114 to the light receiving element is copied by the current mirror 16, and the transistor 101 and the paired transistor 10 are copied.
After the voltage is shifted by 2, the potential is applied to one emitter of the bipolar pair transistor 18 at the same time as the positive-phase input of the coefficient circuit 121, and the reference current generated by the reference current generating circuit 191 is used as the pair transistor 18.
And at the same time, the potential of this emitter is applied to the coefficient circuit 120 to correct the gain, and then applied to the inverting input terminal of the coefficient circuit 121.

【0052】ここまでは図8と同等の部分であるが、設
計条件の相違による回路の相違を補足説明する。
Up to this point, the parts are the same as those in FIG. 8, but differences in circuits due to differences in design conditions will be supplementarily described.

【0053】電流ミラー16からアバランシェフォトダ
イオードに供給する電圧が50〜70Vと高いためトラ
ンジスタ101とペアトランジスタ102による電圧シ
フトを利用して電流ミラー16の両コレクタ間の電圧を
小さくし、電流ミラー16の入出力電流比の安定化を図
っている。トランジスタ101はエミッタフォロワとし
て動作してペアトランジスタ102の両方のエミッタ電
位を決定し、電流ミラー16の両コレクタ間の電圧はほ
ぼトランジスタ101のベースエミッタ電圧に等しくな
る。また、アバランシェフォトダイオードが電流増倍を
行うので、図8で用いた電流増幅回路は不要となる。基
準電流発生回路191が図8で用いた電圧フォロワを含
まないのは、原価低減のための単純な合理化である。係
数回路121の演算増幅器の電源が±5Vであるため出
力電圧範囲−0.25〜1.85Vは演算増幅器だけで
出力でき、図8で用いた反転増幅器と電流源たるペアト
ランジスタが省略可能になっている。
Since the voltage supplied from the current mirror 16 to the avalanche photodiode is as high as 50 to 70 V, the voltage between both collectors of the current mirror 16 is reduced by utilizing the voltage shift by the transistor 101 and the paired transistor 102. Stabilization of the input / output current ratio. Transistor 101 operates as an emitter follower to determine both emitter potentials of paired transistor 102, and the voltage between both collectors of current mirror 16 is substantially equal to the base-emitter voltage of transistor 101. Further, since the avalanche photodiode multiplies the current, the current amplifying circuit used in FIG. 8 becomes unnecessary. The fact that the reference current generating circuit 191 does not include the voltage follower used in FIG. 8 is a simple rationalization for cost reduction. Since the power supply of the operational amplifier of the coefficient circuit 121 is ± 5 V, the output voltage range of −0.25 to 1.85 V can be output only by the operational amplifier, and the inverting amplifier used in FIG. 8 and the pair transistor as the current source can be omitted. Has become.

【0054】また、付加部分の動作は、抵抗器103〜
104からなる分圧器でペアトランジスタ18の両エミ
ッタの中間の電位を取り出し電圧フォロワ105で低イ
ンピーダンス化した後、バイポーラのペアトランジスタ
106の片側のトランジスタと抵抗器107に共通の電
流を通じるよう印加する。ペアトランジスタ106と抵
抗器107の接続点の電位を電圧フォロワ108で読取
り、低インピーダンス化してペアトランジスタ18のコ
ールド側に与える。この結果、ペアトランジスタ18と
106のベース端子同士が同電位となり、後述のよう
に、バイポーラ素子の一般的特性からペアトランジスタ
106の電流Iはペアトランジスタ18の電流I
の関数としてI (1−p)となる。ここ
に、pは抵抗器103〜104の抵抗値R、Rの関
数で、p=R/(R+R)である。電圧フォロワ
108の出力がペアトランジスタ18と106および係
数回路120〜121の基準電位になっているので、抵
抗器107の電圧降下は回路全体の電位を持ち上げる効
果がある。つまり、地気を基準とした係数回路121の
出力電圧Vexは入力電流を対数変換した電圧Vout
と抵抗器107の電圧降下の和である。
The operation of the additional portion is determined by the resistors 103 to
An intermediate potential between the two emitters of the pair transistor 18 is taken out by a voltage divider 104 and reduced in impedance by a voltage follower 105, and then applied to a transistor on one side of the bipolar pair transistor 106 and a resistor 107 so as to pass a common current. . The potential at the connection point between the pair transistor 106 and the resistor 107 is read by a voltage follower 108, and the impedance is reduced and applied to the cold side of the pair transistor 18. As a result, the base terminals of the pair transistors 18 and 106 have the same potential, and the current I 3 of the pair transistor 106 becomes the current I 1 of the pair transistor 18 and the current I 1 of the pair transistor 18 from the general characteristics of the bipolar element, as described later.
The I 1 p I 2 (1- p) as a function of I 2. Here, p is a function of the resistance values R 3 and R 4 of the resistors 103 to 104, and p = R 4 / (R 3 + R 4 ). Since the output of the voltage follower 108 is the reference potential of the pair transistors 18 and 106 and the coefficient circuits 120 to 121, the voltage drop of the resistor 107 has the effect of raising the potential of the entire circuit. That is, the output voltage V ex of the coefficient circuit 121 based on the earth's ground is a voltage V out obtained by logarithmically converting the input current.
And the voltage drop of the resistor 107.

【0055】付加部分についてさらに詳しく説明する。
ペアトランジスタ18の両エミッタの電位差により抵抗
器103〜104に流れる電流が電流I、Iと比べ
て十分小さくなるように、抵抗器103〜104は大き
い抵抗値に選ばれる。また、電圧フォロワ105の正相
入力端子の電位が抵抗器103〜104の高抵抗とバイ
アス電流によってずれるため、反転入力端子にも同程度
のずれを生ずるよう抵抗器が付加される。その結果、抵
抗器103〜104の分圧出力はペアトランジスタ18
のベース電位を基準として、電流Iが印加されたエミ
ッタの電圧Vd1、電流Iが印加されたエミッタの電
圧Vd2、および、抵抗器103〜104の抵抗値
、Rから、次の(数2)のVd3となってペアト
ランジスタ106の片側のエミッタベース間に印加され
る。
The additional portion will be described in more detail.
The resistors 103 to 104 are selected to have large resistance values so that the current flowing through the resistors 103 to 104 is sufficiently smaller than the currents I 1 and I 2 due to the potential difference between the two emitters of the pair transistor 18. Further, since the potential of the positive-phase input terminal of the voltage follower 105 shifts due to the high resistance of the resistors 103 to 104 and the bias current, a resistor is added to the inverting input terminal so as to cause the same shift. As a result, the divided output of the resistors 103 to 104 is
From the base voltage V d1 of the emitter to which the current I 1 is applied, the voltage V d2 of the emitter to which the current I 2 is applied, and the resistance values R 3 and R 4 of the resistors 103 to 104, The voltage becomes Vd3 of the following ( Equation 2) and is applied between the emitter and the base on one side of the pair transistor 106.

【0056】[0056]

【数2】 (Equation 2)

【0057】トランジスタの特性を揃えるためにペアト
ランジスタ106にはペアトランジスタ18と同一品種
を使うのでVd3によってペアトランジスタ106に流
れる電流Iは、周知の関係式I≒Iexp(qV
d1/kT)、I≒Iexp(qVd2/kT)
(ただし、I:飽和電流、q:電子の電荷1.6x1
−19(C )、k:ボルツマン定数1.38x10
−23(J/K)、T:絶対温度(K)である。)にお
いて飽和電流が等しいとして次のように表される。
[0057] current I 3 flowing through the transistor pair 106 by V d3 Since transistor pair 106 in order to align the characteristics of the transistor using the same kind as the pair transistors 18, known relationship I 1I s exp (qV
d1 / kT), I 2 ≒ I s exp (qV d2 / kT)
(However, I s: saturation current, q: electron charge 1.6x1
0 -19 (C), k: Boltzmann's constant 1.38x10
-23 (J / K), T: Absolute temperature (K). ) Is expressed as follows assuming that the saturation currents are equal.

【0058】[0058]

【数3】 (Equation 3)

【0059】つまり、ペアトランジスタ106の電流I
は前述のとおり電流Iのp乗に比例する。電流I
は図11の曲線群に示すようにpが小さいときは緩やか
に(曲率半径が大きく)曲がり、pが大きくなるに連れ
て急速に(曲率半径が小さく)曲がるので、pの選び方
で様々な形が実現でき、図10の曲線Bと適当な比率で
合成すれば直線Aに近づけることができる(ただし、図
11では曲線の形状を比べる目的のために−10dBm
で同一値になるよう個々の曲線を調整してあり、Y軸目
盛りは一例である。)。
That is, the current I of the pair transistor 106
3 is proportional to the squared p of the above as a current I 1. Current I 3
As shown in the curve group of FIG. 11, when p is small, it bends slowly (the radius of curvature is large), and as p becomes large, it bends rapidly (the radius of curvature is small). Can be realized and can be approximated to the straight line A by combining with the curve B in FIG. 10 at an appropriate ratio (however, in FIG. 11, -10 dBm is used for the purpose of comparing the shapes of the curves.
Are adjusted to have the same value, and the Y-axis scale is an example. ).

【0060】(数3)に示すとおり電流Iは電流I
の(1−p)乗にも比例するが、これは広い温度範囲で
使用する場合に重要な特性である。(数3)を後ろから
たどると分かるように、Iの指数とIの指数の和が
1であるから電流Iの式にpを含まず、温度に関係す
るIとTがI等と同じ形でになっているので、温度
に関係なく(数3)が成立する。
As shown in (Equation 3), the current I 3 is equal to the current I 2
, Which is an important characteristic when used in a wide temperature range. As you can follow the equation (3) from behind, free of p in the formula of the current I 3 from the sum of the exponent of the exponential and I 2 of I 1 is 1, I s and T related to temperature I Since it has the same shape as 1 etc., (Equation 3) holds regardless of the temperature.

【0061】以上の説明では抵抗器103〜104およ
び電圧フォロワ105からなる加算回路の入力がVd1
とVd2であったが、Vd2の代わりに別のバイポーラ
素子に一定電流を通じて得た電圧降下を用いても同様の
効果が得られることは言うまでもない。Vd2を使えば
回路が簡素になり小形化、低廉化に有利である反面、出
力電圧を全体に300mV負側に平行移動するなどの変
更が生じたときには基準電流発生回路の抵抗値だけでな
く抵抗器107の定数も変更する必要が出て煩雑であ
る。つまり、100mV/dBのモニタ回路で言えば、
300mV負側に平行移動はIを2倍にすることによ
って実現できるが、その結果Iがp=0.5の場合で
1.414倍になるため抵抗器107の抵抗値を0.7
07倍に変更する必要がある。上記の別のバイポーラ素
子に一定電流を通じて得た電圧降下を用いる方法は、こ
れらの変更の煩雑さを軽減する効果がある。
In the above description, the input of the adder including the resistors 103 to 104 and the voltage follower 105 is V d1.
And was the V d2, it is needless to say that the same effect can be obtained by using a voltage drop obtained through constant current to another bipolar device instead of V d2. The use of Vd2 simplifies the circuit and is advantageous for downsizing and cost reduction. On the other hand, when the output voltage is shifted in parallel to the negative side of 300 mV, not only the resistance value of the reference current generation circuit but also The constant of the resistor 107 also needs to be changed, which is complicated. In other words, for a 100 mV / dB monitor circuit,
Although translated 300mV negative side can be realized by doubling the I 2, the resistance value of the resistor 107 for the result I 3 is 1.414 times in the case of p = 0.5 0.7
It is necessary to change it to 07 times. The method of using the voltage drop obtained by passing a constant current through another bipolar element has the effect of reducing the complexity of these changes.

【0062】以上の説明では抵抗器103〜104から
なる分圧器を直接ペアトランジスタ18に接続したが、
電圧フォロワを介して接続しても同等の動作が可能であ
ることは言うまでもない。
In the above description, the voltage divider composed of the resistors 103 to 104 is directly connected to the pair transistor 18.
It goes without saying that the same operation can be performed even if the connection is made via a voltage follower.

【0063】以上説明したごとく、本実施形態によれば
アバランシェフォトダイオードの飽和気味の電流対光入
力特性に適合する曲線を選んで加算補正することができ
るから、直線的な出力電圧対光入力特性の光入力モニタ
回路が提供できる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to select a curve suitable for the current-to-light input characteristic of the avalanche photodiode that is slightly saturated and correct the addition, so that the linear output voltage-to-light input characteristic can be corrected. Can be provided.

【0064】図12は温度補償型対数変換器を内蔵した
光受信器の一例を示す。アバランシュフォトダイオード
(APD)等の受光素子31と、受光素子31で光電気
変換した微弱な信号を増幅する前置増幅器32とで構成
されたフロントエンド部33と、フロントエンド部33
の前置増幅器出力信号を増幅するポストアンプ34と、
ポストアンプ出力を入力し信号を識別再生する識別再生
器35と、クロック成分を抽出するタイミング抽出器3
6と、光入力受信強度が劣化した時警報を発する光入力
信号断検出器37と、本発明の温度補償型対数変換器3
8で構成される。なお、バイアス回路39はAPD用の
高電圧発生回路であって、受光素子31にフォトダイオ
ード(PD)を使用する場合は通常のバイアスで良い。
FIG. 12 shows an example of an optical receiver incorporating a temperature-compensated logarithmic converter. A front end section 33 including a light receiving element 31 such as an avalanche photodiode (APD); a preamplifier 32 for amplifying a weak signal photoelectrically converted by the light receiving element 31;
A post-amplifier 34 for amplifying the preamplifier output signal of
A discriminator / reproducer 35 which receives a post-amplifier output and discriminates and reproduces a signal;
6, an optical input signal disconnection detector 37 that issues an alarm when the optical input reception strength is degraded, and a temperature-compensated logarithmic converter 3 of the present invention.
8. The bias circuit 39 is a high-voltage generation circuit for APD. When a photodiode (PD) is used as the light receiving element 31, a normal bias may be used.

【0065】本構成によって、光ファイバ等の伝送路か
ら受信入力した光信号を電気信号としてデータ及びクロ
ックとして出力することができる。また、従来は光入力
信号断検出器出力で“1”、“0”判定をしていたが、
本方式を採用することによって、光入力受信強度から事
前に伝送路の劣化情報を入手できるので、より、信頼性
の高い光信号の受信が可能となる。
With this configuration, an optical signal received and input from a transmission line such as an optical fiber can be output as an electrical signal as data and a clock. Also, conventionally, “1” and “0” are determined by the output of the optical input signal disconnection detector.
By adopting this method, the deterioration information of the transmission path can be obtained in advance from the optical input reception intensity, so that a more reliable optical signal can be received.

【0066】なお、図12の構成は一般的もので、受光
素子31は前述の通りAPD以外にPDが考えられる。
識別再生器35に大きなゲインを持たせることができれ
ば、ポストアンプ34は省略してもよい。タイミング抽
出するにはPLLやSAW等のフィルタを採用した回路
が考えられる。また、識別再生・タイミング抽出機能が
不要な場合は、識別再生器35、タイミング抽出器36
を省略しても良い。光入力信号断検出器37はクロック
成分の振幅で判定しても良いし、本発明の温度補償型対
数変換器38を利用しても構成できる。さらに、光送信
器を本発明の光受信器に付属させることによって、一体
型光送受信器を構成することができる。
The configuration shown in FIG. 12 is general, and the light receiving element 31 may be a PD other than the APD as described above.
The post-amplifier 34 may be omitted as long as the discriminating regenerator 35 can have a large gain. For the timing extraction, a circuit employing a filter such as a PLL or SAW can be considered. If the discrimination reproduction / timing extraction function is unnecessary, the discrimination reproduction unit 35 and the timing extraction unit 36
May be omitted. The optical input signal disconnection detector 37 may be determined based on the amplitude of the clock component, or may be configured using the temperature-compensated logarithmic converter 38 of the present invention. Further, by attaching an optical transmitter to the optical receiver of the present invention, an integrated optical transceiver can be configured.

【0067】一方、光送信器に本回路を搭載することも
有効である。発光素子出力をモニタ用受光素子で受信
し、前述と同様の方式をとることができる。
On the other hand, it is also effective to mount this circuit on the optical transmitter. The output of the light emitting element is received by the monitoring light receiving element, and the same method as described above can be employed.

【0068】さらに、上述した光送信器と光受信器、ま
たは、一体型光送受信器を光通信装置に搭載し、光通信
システムを構成することができる。通常、このようなシ
ステムでは、信頼性向上のため、第1の通信系が障害と
なった場合、第2の通信系に切り替えられることが要求
される。従来は主に光入力信号断検出出力を用いて、通
信系を切り替えていたが、光入力信号断検出は完全に障
害状態になるまで、検出信号が出力されない。これに対
し、本技術では、対数変換したモニタ信号を、比較器等
を用いて自由に検出レベルを設定できるため、事前に障
害を検知し、光通信装置の制御部にこの情報を伝達し、
その後、制御部は不具合の通信系を切り替える情報を装
置内、及び、対向となる光通信装置に伝えることができ
る。
Further, the above-described optical transmitter and optical receiver, or an integrated optical transceiver can be mounted on an optical communication device to configure an optical communication system. Normally, in such a system, it is required to switch to the second communication system when the first communication system fails, in order to improve reliability. Conventionally, the communication system is switched mainly using the optical input signal disconnection detection output. However, in the optical input signal disconnection detection, the detection signal is not output until a complete failure state occurs. In contrast, in the present technology, since the detection level of the logarithmically converted monitor signal can be freely set using a comparator or the like, a failure is detected in advance, and this information is transmitted to the control unit of the optical communication device.
Thereafter, the control unit can transmit information for switching the communication system having the problem to the inside of the device and to the optical communication device facing the device.

【0069】また、複数波長の光信号を多重化して伝送
する、いわゆるWDM光通信システムの場合、受信側の
光通信装置には、分波された各波長毎に光受信器が搭載
されるこの光受信器に、本技術の光入力信号検出機能を
採用することにより、各波長別に障害状況を把握するこ
とができ、さらに益するところ大である。
In the case of a so-called WDM optical communication system in which optical signals of a plurality of wavelengths are multiplexed and transmitted, an optical receiver on the receiving side is equipped with an optical receiver for each demultiplexed wavelength. By employing the optical input signal detection function of the present technology in the optical receiver, it is possible to ascertain the failure status for each wavelength, which is a great advantage.

【0070】また、完全に空調されたところであれば問
題はないが、特に光通信システムでは装置間の距離が非
常に大きく、光通信装置の置かれた環境は場所によって
異なる。場合によっては、環境の悪い、柱上等の屋外の
可能性も少なくない。このため、温度補償型対数変換回
路を内蔵した光受信器は、同一設計で、あらゆる環境に
適用できるため非常に有効である。
There is no problem if the air conditioning is completely air-conditioned, but particularly in an optical communication system, the distance between the devices is very large, and the environment where the optical communication device is placed differs depending on the place. In some cases, there are many possibilities for outdoor environments, such as on bad poles or on poles. Therefore, the optical receiver incorporating the temperature-compensated logarithmic conversion circuit is very effective because it has the same design and can be applied to any environment.

【0071】[0071]

【発明の効果】以上説明したごとく、本発明によれば、
温度補償回路を内蔵した対数変換回路を用いて、温度依
存性が無く、高精度で安価な光受信モニタ回路、光受信
器、及び、光通信システムを提供できる。
As described above, according to the present invention,
By using a logarithmic conversion circuit having a built-in temperature compensation circuit, a highly accurate and inexpensive optical reception monitor circuit, optical receiver, and optical communication system having no temperature dependency can be provided.

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

【図1】本発明の第一の実施形態の回路図。FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】従来の対数変換回路中の温度補償回路。FIG. 2 shows a temperature compensation circuit in a conventional logarithmic conversion circuit.

【図3】R+Rの温度特性を視覚的に補足説明する
ためのグラフ。
FIG. 3 is a graph for visually supplementarily explaining the temperature characteristics of R 1 + R 2 .

【図4】サーミスタのB定数が無限大に近い場合の設計
法を説明する図。
FIG. 4 is a diagram illustrating a design method when the B constant of the thermistor is close to infinity.

【図5】B定数を3000〜5000K程度に近づけて
行くときの問題点を説明するグラフ。
FIG. 5 is a graph for explaining a problem when the B constant approaches 3000 to 5000K.

【図6】B/T=B/T=B/Tの条件下
でBを数段階に変えて求めた近似解のグラフ。
FIG. 6 is a graph of an approximate solution obtained by changing B 2 in several steps under the condition of B 1 / T 1 = B 2 / T 2 = B 3 / T 3 .

【図7】近似解によって求めた誤差対B定数の特性のグ
ラフ。
FIG. 7 is a graph of a characteristic of an error versus a B constant obtained by an approximate solution.

【図8】本発明の第二の実施形態の回路図。FIG. 8 is a circuit diagram of a second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第三の実施形態の回路図。FIG. 9 is a circuit diagram of a third embodiment of the present invention.

【図10】モニタ入出力特性のグラフFIG. 10 is a graph of monitor input / output characteristics.

【図11】加算する曲線の形状を説明するグラフFIG. 11 is a graph illustrating the shape of a curve to be added;

【図12】温度補償型対数変換器を内蔵した光受信器の
一例を示す図。
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of an optical receiver including a temperature-compensated logarithmic converter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…抵抗器、2…抵抗回路網、3〜5…サーミスタ、6
〜9…抵抗器、10…抵抗回路網、11…感温抵抗器、
12…抵抗器、13…演算増幅器、14…入力端子、1
5…出力端子、20…温度補償回路、31…受光素子、
32…前置増幅器、33…フロントエンド部、34…ポ
ストアンプ、35…識別再生器、36…タイミング抽出
部、37…光入力信号断検出、38…温度補償型対数変
換器、39…バイアス回路、101…トランジスタ、1
02、106、18…ペアトランジスタ、103〜10
4、107…抵抗器、105、108…電圧フォロワ、
114…入力端子、115…出力端子、16…電流ミラ
ー、119…基準電流発生回路、120、121…温度
依存性の係数回路。
REFERENCE SIGNS LIST 1 resistor, 2 resistor network, 3 to 5 thermistor, 6
-9: resistor, 10: resistor network, 11: temperature-sensitive resistor,
12: resistor, 13: operational amplifier, 14: input terminal, 1
5 output terminal, 20 temperature compensation circuit, 31 light receiving element,
32: Preamplifier, 33: Front-end unit, 34: Post-amplifier, 35: Identification regenerator, 36: Timing extraction unit, 37: Optical input signal disconnection detection, 38: Temperature compensation type logarithmic converter, 39: Bias circuit , 101 ... transistor, 1
02, 106, 18 ... Pair transistors, 103 to 10
4, 107: resistor, 105, 108: voltage follower,
Reference numeral 114 denotes an input terminal, 115 denotes an output terminal, 16 denotes a current mirror, 119 denotes a reference current generating circuit, 120 and 121 denotes a temperature-dependent coefficient circuit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04B 10/04 10/06 (72)発明者 速見 明弘 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所通信事業部内 (72)発明者 畑農 督 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所通信事業部内 (72)発明者 山田 靖浩 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所通信事業部内 (72)発明者 藤井 忠昭 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立画像情報システム内 (72)発明者 中雄 隆之 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所通信事業部内 (72)発明者 下津 智明 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所通信事業部内 (72)発明者 村井 俊明 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立画像情報システム内 (72)発明者 大山 徹 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所通信事業部内 (72)発明者 池内 英洋 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町180番地 日 立通信システム株式会社内 (72)発明者 三好 政行 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町180番地 日 立通信システム株式会社内──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H04B 10/04 10/06 (72) Inventor Akihiro Hayami 216 Totsukacho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Pref. Hitachi, Ltd.Communications Division (72) Inventor Minoru Hata 216, Totsuka-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Co., Ltd. (72) Inventor Tadaaki Fujii 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside Hitachi Image Information Systems Co., Ltd. (72) Takayuki Nakao 216 Totsuka-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture (72) Inventor Tomoaki Shimotsu 216 Totsuka-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Pref. Hitachi, Ltd. (72) Inventor Toshiaki Murai 292, Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside Hitachi Image Information System (72) Inventor Toru Oyama 216 Totsuka-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Hitachi, Ltd. (72) Inventor Hidehiro Ikeuchi 180 Totsuka-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Hitachi Communication Systems Co., Ltd. In company

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】演算増幅器の反転入力端子と該演算増幅器
の出力端子との間に第1の回路網を有し、 上記演算増幅器の反転入力端子と基準電位との間に第2
の回路網を有し、 上記第1の回路網と上記第2の回路網の2つの回路網の
少なくとも一方を、サーミスタと抵抗とを並列に接続し
たサーミスタ−抵抗対を複数個直列に含む構成とし、 上記演算増幅器の正相入力端子に入力した温度に依存し
た信号を補償し出力することを特徴とする温度補償回
路。
A first network between an inverting input terminal of the operational amplifier and an output terminal of the operational amplifier; a second circuit between the inverting input terminal of the operational amplifier and a reference potential;
A configuration in which at least one of the first and second networks is connected in series with a thermistor and a resistor pair in which a thermistor and a resistor are connected in parallel. And a temperature compensation circuit for compensating and outputting a temperature-dependent signal input to a positive-phase input terminal of the operational amplifier.
【請求項2】演算増幅器の反転入力端子と該演算増幅器
の出力端子との間に第1の回路網を有し、 上記演算増幅器の反転入力端子と信号入力端子との間に
第2の回路網を有し、 上記演算増幅器の正相入力端子を基準電位に接続し、 上記第1の回路網と上記第2の回路網の2つの回路網の
少なくとも一方を、サーミスタと抵抗とを並列に接続し
たサーミスタ−抵抗対を複数個直列に含む構成とし、 上記演算増幅器の上記信号入力端子に入力した温度に依
存した信号を補償し出力することを特徴とする温度補償
回路。
2. An operational amplifier comprising a first network between an inverting input terminal of the operational amplifier and an output terminal of the operational amplifier, and a second circuit connected between the inverting input terminal and the signal input terminal of the operational amplifier. A positive-phase input terminal of the operational amplifier is connected to a reference potential, and at least one of the first network and the second network is connected in parallel with a thermistor and a resistor. A temperature compensating circuit comprising a plurality of connected thermistor-resistance pairs connected in series, and compensating and outputting a temperature-dependent signal input to the signal input terminal of the operational amplifier.
【請求項3】対数変換回路を有し、該対数変換回路出力
端子を請求項1または請求項2記載の温度補償回路入力
に接続したことを特徴とする温度補償対数変換回路。
3. A temperature compensation logarithmic conversion circuit having a logarithmic conversion circuit, wherein an output terminal of the logarithmic conversion circuit is connected to an input of the temperature compensation circuit according to claim 1.
【請求項4】入力信号を対数変換し、差動出力する対数
変換回路と、 第1の演算増幅器の反転入力部と該第1の演算増幅器の
出力部との間に第1の回路網を有し、上記第1の演算増
幅器の反転入力部と第1の電圧との間に第2の回路網を
有し、上記第1の回路網と上記第2の回路網の2つの回
路網の少なくとも一方を、サーミスタと抵抗とを並列に
接続したサーミスタ−抵抗対を複数個直列に含む構成と
し、上記第1の演算増幅器の正相入力部に上記対数変換
回路の差動出力の一方を入力し、温度に依存した信号を
補償し出力する第1の温度補償回路と、第2の演算増幅
器の反転入力部と該第2の演算増幅器の出力部との間に
第3の 回路網を有し、上記第2の演算増幅器の反転入力部と上
記第1の温度補償回路の出力部との間に第4の回路網を
有し、上記第3の回路網と上記第4の回路網の2つの回
路網の少なくとも一方を、サーミスタと抵抗とを並列に
接続したサーミスタ−抵抗対を複数個直列に含む構成と
し、上記第2の演算増幅器の正相入力部に上記対数変換
回路の差動出力の他方を入力し、温度に依存した信号を
補償し出力する第2の温度補償回路とを有し、 上記第1の温度補償回路の正相入力部から該第1の温度
補償回路出力に至る利得を(1+G)とした時、 上記第2の温度補償回路入力部から該第2の温度補償回
路出力に至る利得が概ね(1+(1/G))であること
を特徴とする温度補償対数変換回路。
4. A logarithmic conversion circuit that logarithmically converts an input signal and outputs a differential output, and a first network between an inverting input section of the first operational amplifier and an output section of the first operational amplifier. And a second network between the inverting input of the first operational amplifier and a first voltage, wherein two networks of the first network and the second network are provided. At least one is configured to include a plurality of thermistor-resistor pairs in which a thermistor and a resistor are connected in parallel, and one of the differential outputs of the logarithmic conversion circuit is input to a positive-phase input section of the first operational amplifier. A first temperature compensating circuit for compensating and outputting a temperature-dependent signal; and a third network between an inverting input of the second operational amplifier and an output of the second operational amplifier. And a fourth circuit between the inverting input of the second operational amplifier and the output of the first temperature compensation circuit. Wherein at least one of the third network and the fourth network includes a plurality of thermistor-resistor pairs in which a thermistor and a resistor are connected in parallel; A second temperature compensating circuit for inputting the other of the differential outputs of the logarithmic conversion circuit to a positive-phase input section of a second operational amplifier and compensating and outputting a temperature-dependent signal; Assuming that the gain from the positive phase input of the temperature compensation circuit to the output of the first temperature compensation circuit is (1 + G), the gain from the input of the second temperature compensation circuit to the output of the second temperature compensation circuit is A temperature-compensated logarithmic conversion circuit, which is approximately (1+ (1 / G)).
【請求項5】前記対数変換回路の一方の出力部の電圧を
第1の入力とし、該対数変換回路の他方の出力の電圧を
第2の入力とし、出力が第1の入力のp倍(p>0)と
第2の入力電圧の(1―p)倍の和となる加算回路と、 上記加算回路の出力をエミッタに印加されるバイポーラ
素子と、 上記バイポーラ素子のベースに一端を接続された抵抗器
と、 上記抵抗器の一端が入力部に接続され、出力部が前記第
1の電圧に接続された電圧フォロワ回路とを具備し、 前記第2の演算増幅器の出力部と上記抵抗器の他端との
電位差を出力とすることを特徴とする請求項4に記載の
温度補償対数変換回路。
5. The voltage of one output of the logarithmic conversion circuit is used as a first input, the voltage of the other output of the logarithmic conversion circuit is used as a second input, and the output is p times as large as the first input. p> 0) and a sum of (1−p) times the second input voltage, a bipolar element to which an output of the addition circuit is applied to an emitter, and one end connected to a base of the bipolar element. And a voltage follower circuit having one end connected to the input part and the output part connected to the first voltage. The output part of the second operational amplifier and the resistor 5. The temperature compensation logarithmic conversion circuit according to claim 4, wherein a potential difference from the other end is output.
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