JP2003046113A - 光受信回路 - Google Patents

光受信回路

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JP2003046113A JP2001234993A JP2001234993A JP2003046113A JP 2003046113 A JP2003046113 A JP 2003046113A JP 2001234993 A JP2001234993 A JP 2001234993A JP 2001234993 A JP2001234993 A JP 2001234993A JP 2003046113 A JP2003046113 A JP 2003046113A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 受光素子が過大な光信号を入力しても受光素
子の損傷を防止できる光受信回路を提供する。 【解決手段】 受光素子3を流れる電流を検出手段で検
出し、この電流を誤差増幅器8で誤差増幅して所定値以
上になると、受光素子3に印加されているバイアス電圧
を低下させて受光電流を最大許容電流以下に制限する。
その結果、受光素子3が過大な光信号を入力しても受光
素子3が劣化したり、破壊されたりするのが防止され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光信号を受光素子
で受光して電気信号に変換する光受信回路に関する。
【0002】
【従来の技術】光信号を受信し、データ信号(ディジタ
ル信号)、あるいはアナログ信号として出力する光通信
用の光受信回路として、光受信レベルを検出して受光素
子への光入力レベルを調整し、あるいは制限することが
できる光受信回路がある。
【0003】図3は光受信回路の従来例を示す回路図で
ある。
【0004】同図に示す光受信回路は、陰極が接地され
た直流電源1と、一端が直流電源1の陽極に接続された
プルアップ用の抵抗器2と、カソードが抵抗器2の他端
に接続され光信号を電気信号に変換する受光素子(フォ
トダイオード)3と、入力端子が受光素子3のアノード
に接続されたプリアンプ4と、プリアンプ4の入出力端
子間に接続された帰還用の抵抗器5とで構成されてい
る。
【0005】この光受信回路の受光素子3に入射した光
信号は、プリアンプ4で増幅されて受信信号となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図3に示し
た光受信回路において、高速、広帯域信号を受信する場
合、受光素子3は接合容量の小さいものが要求され、プ
リアンプ4は周波数帯域が広帯域な特性が要求される。
接合容量の小さい受光素子3は必然的に受光面積を小さ
くし、かつ寄生容量も小さくする必要があり、受光素子
3の劣化や破壊を防止するため最大受光電流を1mA程
度に制限される。
【0007】ここで、抵抗器2による電圧降下を利用し
て、受光電流を制限することは可能であるが、ある程度
抵抗値を大きくせざるを得ず、この場合、受光可能な光
レベルの範囲においても受光素子3へ印加できる電圧が
低下するので、高速、広帯域の受信が困難になるという
問題があった。
【0008】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、受光素子が過大な光信号を入力しても受光素子の損
傷を防止できる光受信回路を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の光受信回路は、光信号を受光素子で受光して
電気信号に変換する光受信回路において、光信号の入力
時に受光素子に流れる電流を検出する検出手段と、受光
素子に流れる電流が所定値以上になると受光素子に流れ
る電流を制限する制限手段とを備えたものである。
【0010】上記構成に加え本発明の光受信回路は、検
出手段が基準電圧源と、受光素子に流れる電流を電圧に
変換する抵抗器と、抵抗器の両端の電圧と基準電圧源の
電圧とを比較して得られた誤差を増幅する誤差増幅器と
で構成されており、制限手段が受光素子と電源との間に
挿入され誤差増幅器からの信号が所定値以上になると導
通状態から遮断状態に切り替わるトランジスタからなる
のが好ましい。
【0011】上記構成に加え本発明の光受信回路は、ト
ランジスタがバイポーラトランジスタか、あるいは電界
効果トランジスタであるのが好ましい。
【0012】上記構成に加え本発明の光受信回路は、検
出手段がツェナーダイオード、抵抗器及び誤差増幅器か
らなるカレントミラー回路を構成し、受光素子に印加す
る逆バイアス電圧を受光素子に流れる電流に関係なく一
定に保持するのが好ましい。
【0013】本発明によれば、受光素子を流れる電流を
検出手段で検出し、この電流を誤差増幅して所定値以上
になると、受光素子に印加されているバイアス電圧を低
下させて受光電流を最大許容電流以下に制限する。その
結果、受光素子が過大な光信号を入力しても受光素子が
劣化したり破壊されたりするのが防止される。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
【0015】図1は本発明の光受信回路の一実施の形態
を示す回路図である。尚、図3に示した従来例と同様の
部材には共通の符号を用いた。
【0016】本光受信回路は、陰極が接地された直流電
源1と、カソードが直流電源1の陽極に接続された基準
電圧源としてのツェナーダイオード6と、一端が接地さ
れ他端がツェナーダイオード6のアノードに接続された
抵抗器7と、一端が直流電源1の陽極に接続された光電
流検出用の抵抗器2と、光信号を電気信号に変換する受
光素子(例えばフォトダイオード)3と、受光素子3の
アノードに入力端子が接続されたプリアンプ4と、プリ
アンプ4の入出力端子間に接続された帰還用の抵抗器5
と、非反転入力端子がツェナーダイオード6のアノード
に接続され反転入力端子が抵抗器2の他端に接続された
誤差増幅器8と、抵抗器2の他端にコレクタが接続さ
れ、受光素子3のカソードにエミッタが接続されベース
が誤差増幅器8の出力端子に接続されたnpn型バイポ
ーラトランジスタ9とで構成されている。
【0017】この光受信回路の受光素子3に光信号が入
力されると受光素子3に光電流が流れ、抵抗器2に電圧
降下が生じる。この電圧が基準電圧源の電圧に達するま
では誤差増幅器8の出力は最高電位にある。従って受光
素子3の逆バイアス電圧は、最高電位にある誤差増幅器
8の出力より、トランジスタ9のベース−エミッタ間の
電圧分だけ降下した電圧になる。抵抗器2によって降下
した電圧が基準電圧源の電圧に達したとき、またはこの
電圧を超えようとしたとき、誤差増幅器8の出力電圧
が、最高電位より降下して、受光素子3のバイアス電圧
が低下する。受光素子3に逆バイアス電圧が印加されな
くなると、光電流は流れなくなるので、過大光入力があ
った場合でも受光電流は、抵抗器2と基準電圧源とで設
定される最大光電流値で制限される。
【0018】図2は本発明の光受信回路の他の実施の形
態を示す回路図である。
【0019】尚、図1に示した実施の形態と同様の部材
には共通の符号を用いた。
【0020】図1に示した実施の形態との相違点は、バ
イポーラトランジスタの代わりに電界効果トランジスタ
を用いた点である。
【0021】すなわち、本光受信回路は、陰極が接地さ
れた直流電源1と、カソードが直流電源1の陽極に接続
された基準電圧源としてのツェナーダイオード6と、一
端が接地され他端がツェナーダイオード6のアノードに
接続された抵抗器7と、一端が直流電源1の陽極に接続
された抵抗器2と、光信号を電気信号に変換する受光素
子3と、受光素子3のアノードに入力端子が接続された
プリアンプ4と、プリアンプ4の入出力端子間に接続さ
れた帰還用の抵抗器5と、非反転入力端子がツェナーダ
イオード6のアノードに接続され反転入力端子が抵抗器
2の他端に接続された誤差増幅器8と、抵抗器2の他端
にドレインが接続され、受光素子3のカソードにソース
が接続されゲートが誤差増幅器8の出力端子に接続され
たpチャネル電界効果トランジスタ(pMOSFET)
10とで構成されている。
【0022】光受信回路を図2に示すように構成するこ
とで、電界効果トランジスタ10による電圧降下を極め
て小さく抑えることができるため、直流電源1の電圧が
低い場合でも受光素子3の逆バイアス電圧を十分印加で
きるので、高速、広帯域動作の光受信回路に特に有効で
ある。
【0023】本光受信回路は、光アンプで中継増幅する
伝送システム等、大きな光出力が得られる光通信システ
ムに特に有効である。
【0024】以上において、本発明の光受信回路を用い
ると、光アンプ出力光等大きなパワーの光信号を誤って
光受信回路に入力した場合でも、受光素子が劣化した
り、破壊されたりすることが防止される。過大光入力に
対する保護が不要になるため、設置調整が容易となる。
また、本光受信回路は、信号の形式がディジタル信号で
あってもアナログ信号であっても関係無く適用すること
ができる。
【0025】本発明によれば、プリアンプや電界吸収型
光変調回路制御回路も含めてモノリシック集積化が可能
であり、IC、LSI化することにより、小型、高機
能、高精度な光受信界を実現することができる。
【0026】尚、本実施の形態ではトランジスタにnp
n型バイポーラトランジスタを用いた場合と、pチャネ
ルMOSFETを用いた場合とで説明したが、本発明は
これらに限定されるものではなく、pnp型バイポーラ
トランジスタを用いてもnチャネルMOSFETを用い
てもよい。また、受光素子としてフォトダイオードを用
いた場合で説明したが、フォトトランジスタを用いても
よい。
【0027】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
【0028】受光素子が過大な光信号を入力しても受光
素子の損傷を防止できる光受信回路の提供を実現するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光受信回路の一実施の形態を示す回路
図である。
【図2】本発明の光受信回路の他の実施の形態を示す回
路図である。
【図3】光受信回路の従来例を示す回路図である。
【符号の説明】
1 直流電源 2、5、7 抵抗器 3 受光素子(フォトダイオード) 4 プリアンプ 6 ツェナーダイオード 8 誤差増幅器 9 npn型バイポーラトランジスタ(トランジスタ)
───────────────────────────────────────────────────── 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 10/28

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光信号を受光素子で受光して電気信号に
    変換する光受信回路において、上記光信号の入力時に上
    記受光素子に流れる電流を検出する検出手段と、上記受
    光素子に流れる電流が所定値以上になると上記受光素子
    に流れる電流を制限する制限手段とを備えたことを特徴
    とする光受信回路。
  2. 【請求項2】 上記検出手段が基準電圧源と、上記受光
    素子に流れる電流を電圧に変換する抵抗器と、該抵抗器
    の両端の電圧と上記基準電圧源の電圧とを比較して得ら
    れた誤差を増幅する誤差増幅器とで構成されており、上
    記制限手段が上記受光素子と電源との間に挿入され上記
    誤差増幅器からの信号が所定値以上になると導通状態か
    ら遮断状態に切り替わるトランジスタからなる請求項1
    に記載の光受信回路。
  3. 【請求項3】 上記トランジスタがバイポーラトランジ
    スタか、あるいは電界効果トランジスタである請求項2
    に記載光受信回路。
  4. 【請求項4】 上記検出手段がツェナーダイオード、抵
    抗器及び誤差増幅器からなるカレントミラー回路を構成
    し、上記受光素子に印加する逆バイアス電圧を上記受光
    素子に流れる電流に関係なく一定に保持する請求項1か
    ら3のいずれかに記載の光受信回路。
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