JP2003163544A - 帰還増幅回路及びそれを用いた受信装置 - Google Patents
帰還増幅回路及びそれを用いた受信装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ダイナミックレンジが広く、かつ、トランスイ
ンピーダンスの可変に伴い変化する極周波数間距離を制
御し、入射する光信号の全範囲において、位相余裕を確
保した光受信回路を提供する。 【解決手段】光−電気変換素子１０と、光−電気変換素
子１０が出力する電流信号Iinを電圧信号に変換し、増
幅するトランスインピーダンス型前置増幅回路２０と、
光−電気変換素子１０に入射する光信号強度に応じて、
前置増幅回路２０の帰還抵抗値を制御し、トランスイン
ピーダンスを可変する回路２３と、入射する光信号の強
度に応じてＯＮ動作抵抗（数Ω）からＯＦＦ動作抵抗
（∞Ω）値に変化するデバイスを用い、上記前置増幅回
路の入力端子に見える容量値を変化させる容量可変制御
回路２４と、上記前置増幅回路が出力する単相信号を増
幅し、差動信号として出力する主増幅回路３０で構成さ
れる。または、前置増幅回路２０の増幅段を構成する負
荷抵抗を入射する光信号の強度に応じて可変制御する利
得可変制御回路２５を有する。
ンピーダンスの可変に伴い変化する極周波数間距離を制
御し、入射する光信号の全範囲において、位相余裕を確
保した光受信回路を提供する。 【解決手段】光−電気変換素子１０と、光−電気変換素
子１０が出力する電流信号Iinを電圧信号に変換し、増
幅するトランスインピーダンス型前置増幅回路２０と、
光−電気変換素子１０に入射する光信号強度に応じて、
前置増幅回路２０の帰還抵抗値を制御し、トランスイン
ピーダンスを可変する回路２３と、入射する光信号の強
度に応じてＯＮ動作抵抗（数Ω）からＯＦＦ動作抵抗
（∞Ω）値に変化するデバイスを用い、上記前置増幅回
路の入力端子に見える容量値を変化させる容量可変制御
回路２４と、上記前置増幅回路が出力する単相信号を増
幅し、差動信号として出力する主増幅回路３０で構成さ
れる。または、前置増幅回路２０の増幅段を構成する負
荷抵抗を入射する光信号の強度に応じて可変制御する利
得可変制御回路２５を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、帰還増幅回路及び
それを用いた受信装置、更に詳しく言えば、受信電流信
号を電圧信号に変換し、増幅するトランスインピーダン
ス型増幅回路をもつ受信装置、特に広ダイナミックレン
ジを必要とする光受信装置に好適な受信装置に関する。
それを用いた受信装置、更に詳しく言えば、受信電流信
号を電圧信号に変換し、増幅するトランスインピーダン
ス型増幅回路をもつ受信装置、特に広ダイナミックレン
ジを必要とする光受信装置に好適な受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の光受信装置に用いられ広ダイナミ
ックレンジをもつの光受装置として、図４に示すような
トランスインピーダンス可変型増幅回路をもつ光受装置
が知られている。このトランスインピーダンス可変型増
幅回路は、光−電気変換素子１０からの入射光信号の強
度に比例した電流信号Iinは、反転増幅回路２１により
帰還抵抗２２の抵抗値に比例した利得で増幅され、電圧
信号Vout に変換出力される。トランスインピーダンス
可変回路２３の制御により帰還抵抗値は、電流信号Iin
の振幅に応じて可変する。例えば、小振幅の光信号で
は、帰還回路のインピーダンスが増加し、大きな利得で
電流信号Iinを増幅する。一方、大振幅の光信号では、
帰還回路のインピーダンスが減少し、小さな利得で電流
信号Iinは増幅される。すなわち、上記トランスインピ
ーダンス可変型増幅回路は、入射光信号の振幅に応じて
トランスインピーダンスのみを変化させ、出力信号Vout
の振幅を一定にするように動作し、増幅回路内のトラ
ンジスタの直流的な飽和防止、もしくは回路直流動作点
を保ち受信可能な入力電流信号の振幅（以下、ダイナミ
ックレンジと称す）の広範囲化を実現している。トラン
スインピーダンス可変型増幅回路について記載された文
献として、例えば特許公開公報、特開平１０−２８４９
５３号公報がある。
ックレンジをもつの光受装置として、図４に示すような
トランスインピーダンス可変型増幅回路をもつ光受装置
が知られている。このトランスインピーダンス可変型増
幅回路は、光−電気変換素子１０からの入射光信号の強
度に比例した電流信号Iinは、反転増幅回路２１により
帰還抵抗２２の抵抗値に比例した利得で増幅され、電圧
信号Vout に変換出力される。トランスインピーダンス
可変回路２３の制御により帰還抵抗値は、電流信号Iin
の振幅に応じて可変する。例えば、小振幅の光信号で
は、帰還回路のインピーダンスが増加し、大きな利得で
電流信号Iinを増幅する。一方、大振幅の光信号では、
帰還回路のインピーダンスが減少し、小さな利得で電流
信号Iinは増幅される。すなわち、上記トランスインピ
ーダンス可変型増幅回路は、入射光信号の振幅に応じて
トランスインピーダンスのみを変化させ、出力信号Vout
の振幅を一定にするように動作し、増幅回路内のトラ
ンジスタの直流的な飽和防止、もしくは回路直流動作点
を保ち受信可能な入力電流信号の振幅（以下、ダイナミ
ックレンジと称す）の広範囲化を実現している。トラン
スインピーダンス可変型増幅回路について記載された文
献として、例えば特許公開公報、特開平１０−２８４９
５３号公報がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来知られているのト
ランスインピーダンス可変型増幅回路は、ダイナミック
レンジの任意の中間から最大側の入力電流において、発
振等の不安定な動作となる場合がある。すなわち、この
発振の原因は、開ループ利得を決定する増幅段の負荷抵
抗と、初段入力トランジスタの寄生容量とで決まる極周
波数Ａと、入力電流値に合わせてトランスインピーダン
ス可変制御回路により可変されたトランスインピーダン
スと、前記トランスインピーダンスから回路的に見える
トランジスタ寄生容量と受信回路の入力端子に回路的に
見える入力容量とで決まる極周波数Ｂとの２極間距離が
近接した時に、位相余裕が下述の理由によって不足する
ためである。
ランスインピーダンス可変型増幅回路は、ダイナミック
レンジの任意の中間から最大側の入力電流において、発
振等の不安定な動作となる場合がある。すなわち、この
発振の原因は、開ループ利得を決定する増幅段の負荷抵
抗と、初段入力トランジスタの寄生容量とで決まる極周
波数Ａと、入力電流値に合わせてトランスインピーダン
ス可変制御回路により可変されたトランスインピーダン
スと、前記トランスインピーダンスから回路的に見える
トランジスタ寄生容量と受信回路の入力端子に回路的に
見える入力容量とで決まる極周波数Ｂとの２極間距離が
近接した時に、位相余裕が下述の理由によって不足する
ためである。
【０００４】図５は、従来知られているトランスインピ
ーダンス可変型増幅回路の等価回路（a)と、その増幅回
路の持つ極周波数の数を夫々Ａ，Ｂの２つに簡単化した
時の周波数特性（b）と位相余裕と周波数の関係(c)（以
下、ボーデ線図と称す）を示す。
ーダンス可変型増幅回路の等価回路（a)と、その増幅回
路の持つ極周波数の数を夫々Ａ，Ｂの２つに簡単化した
時の周波数特性（b）と位相余裕と周波数の関係(c)（以
下、ボーデ線図と称す）を示す。
【０００５】等価回路(a)は増幅回路Ａｍ、可変帰還抵
抗Ｒf及び入力容量Ｃｉnで表せる。増幅回路Amの極周波
数Ａは、増幅回路のトランジスタの容量をＣr、負荷抵
抗をＲとすると、Ａ＝１／(２π・ＣTr・Ｒ)で表され、
周波数によって影響されない固定極であるのに対し、可
変帰還抵抗Ｒf及び入力容量Ｃｉn を考慮した極周波数
Ｂは、Ｂ＝１／(２π・Ｃin・Ｒf) で表され、入力信号
強度の変動に伴い抵抗Ｒfが変動するため、周波数特性
（b）に示すように、入力信号レベルの大小によって極周
波数Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は移動する移動極となる。極周波
数Ａ及びＢの２極間の周波数距離が十分離れている時
（図中実線で示すＢ１の場合）は、位相余裕は確保され
るが、固定極と移動極との距離が近接した時、すなわち
入力信号が大きくなる（図中破線で示すＢ３の場合）
と、位相はまわり余裕不足が生じる。この結果、不安定
回路動作となり不安定動作のため、発振現象を生じるこ
とがあり、入力信号がパルス信号のとき忠実なパルス信
号が生成できず、広ダイナミックレンジ化が困難で、光
受信回路に用いた場合、１機種の光受信装置がカバー可
能な伝送距離が制限される問題が発生する。
抗Ｒf及び入力容量Ｃｉnで表せる。増幅回路Amの極周波
数Ａは、増幅回路のトランジスタの容量をＣr、負荷抵
抗をＲとすると、Ａ＝１／(２π・ＣTr・Ｒ)で表され、
周波数によって影響されない固定極であるのに対し、可
変帰還抵抗Ｒf及び入力容量Ｃｉn を考慮した極周波数
Ｂは、Ｂ＝１／(２π・Ｃin・Ｒf) で表され、入力信号
強度の変動に伴い抵抗Ｒfが変動するため、周波数特性
（b）に示すように、入力信号レベルの大小によって極周
波数Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は移動する移動極となる。極周波
数Ａ及びＢの２極間の周波数距離が十分離れている時
（図中実線で示すＢ１の場合）は、位相余裕は確保され
るが、固定極と移動極との距離が近接した時、すなわち
入力信号が大きくなる（図中破線で示すＢ３の場合）
と、位相はまわり余裕不足が生じる。この結果、不安定
回路動作となり不安定動作のため、発振現象を生じるこ
とがあり、入力信号がパルス信号のとき忠実なパルス信
号が生成できず、広ダイナミックレンジ化が困難で、光
受信回路に用いた場合、１機種の光受信装置がカバー可
能な伝送距離が制限される問題が発生する。
【０００６】従って、本発明の主な目的は、トランスイ
ンピーダンス型増幅回路に入力する入力電流の全範囲に
おいて、十分な位相余裕を確保し、入射信号に忠実な信
号を再生する安定動作可能な広ダイナミックレンジの帰
還増幅回路、及びそれを用いた受信装置を提供すること
である。本発明の他の目的は、光伝送システムに前記受
信装置を用いることで、受信可能な伝送距離の長距離化
を実現し、従来、短距離、中距離、長距離に専用化した
複数個の光受信装置を必要としていた伝送区間を１機種
の光受信装置で対応可能とすることにある。
ンピーダンス型増幅回路に入力する入力電流の全範囲に
おいて、十分な位相余裕を確保し、入射信号に忠実な信
号を再生する安定動作可能な広ダイナミックレンジの帰
還増幅回路、及びそれを用いた受信装置を提供すること
である。本発明の他の目的は、光伝送システムに前記受
信装置を用いることで、受信可能な伝送距離の長距離化
を実現し、従来、短距離、中距離、長距離に専用化した
複数個の光受信装置を必要としていた伝送区間を１機種
の光受信装置で対応可能とすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の受信装置では、受信装置の主要部を構成す
る増幅回路は、入力電流信号を電圧信号に変換し、増幅
するトランスインピーダンス型増幅回路と、上記トラン
スインピーダンス型増幅回路の出力を入力に帰還する帰
還抵抗値と、上記入力電流信号の強度を検出する信号強
度検出回路と、上記信号強度検出回路の出力によって、
上記トランスインピーダンス型増幅回路の入力端子に見
える容量、上記トランスインピーダンス型増幅回路の負
荷抵抗及び上記帰還抵抗値を上記入力電流信号が、所定
のレベル以上のときトランスインピーダンスを小さくす
るように可変する制御回路とを備えて構成される。
に、本発明の受信装置では、受信装置の主要部を構成す
る増幅回路は、入力電流信号を電圧信号に変換し、増幅
するトランスインピーダンス型増幅回路と、上記トラン
スインピーダンス型増幅回路の出力を入力に帰還する帰
還抵抗値と、上記入力電流信号の強度を検出する信号強
度検出回路と、上記信号強度検出回路の出力によって、
上記トランスインピーダンス型増幅回路の入力端子に見
える容量、上記トランスインピーダンス型増幅回路の負
荷抵抗及び上記帰還抵抗値を上記入力電流信号が、所定
のレベル以上のときトランスインピーダンスを小さくす
るように可変する制御回路とを備えて構成される。
【０００８】図１は、本発明における帰還増幅回路の原
理説明のための図で、（ａ）、(ｂ)及び(ｃ)はそれぞれ
帰還増幅回路の等価回路、利得−周波数特性図及び位相
余裕−周波数特性図（ボーデ線図）を示す。帰還増幅回
路は入力端子ＩNからの入力電流信号Iinを電圧信号に変
換し、増幅する可変負荷抵抗Ｒをもつトランスインピー
ダンス型増幅回路Ａｍと、トランスインピーダンス型増
幅回路Ａm の出力Ｖoを入力に帰還する可変帰還抵抗Ｒ
ｆ、入力−アース間の入力容量Ｃｉｎ並列に接続された
可変抵抗Ｒaと容量Ｃａの直列回路と、上記入力電流信
号の強度を検出する信号強度検出回路Ｄとで構成され
る。
理説明のための図で、（ａ）、(ｂ)及び(ｃ)はそれぞれ
帰還増幅回路の等価回路、利得−周波数特性図及び位相
余裕−周波数特性図（ボーデ線図）を示す。帰還増幅回
路は入力端子ＩNからの入力電流信号Iinを電圧信号に変
換し、増幅する可変負荷抵抗Ｒをもつトランスインピー
ダンス型増幅回路Ａｍと、トランスインピーダンス型増
幅回路Ａm の出力Ｖoを入力に帰還する可変帰還抵抗Ｒ
ｆ、入力−アース間の入力容量Ｃｉｎ並列に接続された
可変抵抗Ｒaと容量Ｃａの直列回路と、上記入力電流信
号の強度を検出する信号強度検出回路Ｄとで構成され
る。
【０００９】本回路の極周波数は、入力信号の強度に応
じて負荷抵抗Ｒとデバイス抵抗Ｒａを同時に可変制御す
ることで、図（ｂ）に示すように、極周波数Ｂ１がＢ２
に移動と同時に極周波数Ａ１もＡ２に移動する。つま
り、極周波数Ａ１−Ｂ１、Ａ２−Ｂ２のように２極間の
周波数距離を一定に保つように極制御できるため、図
（ｃ）の位相−周波数特性図に示すように、入力信号の
大小を問わず位相余裕は確保できる。入力信号が大きく
なっても(破線で示す)、極周波数Ａ２が右側に移動する
ため、一定の位相余裕をもつ領域が拡大され、発振が防
止される。
じて負荷抵抗Ｒとデバイス抵抗Ｒａを同時に可変制御す
ることで、図（ｂ）に示すように、極周波数Ｂ１がＢ２
に移動と同時に極周波数Ａ１もＡ２に移動する。つま
り、極周波数Ａ１−Ｂ１、Ａ２−Ｂ２のように２極間の
周波数距離を一定に保つように極制御できるため、図
（ｃ）の位相−周波数特性図に示すように、入力信号の
大小を問わず位相余裕は確保できる。入力信号が大きく
なっても(破線で示す)、極周波数Ａ２が右側に移動する
ため、一定の位相余裕をもつ領域が拡大され、発振が防
止される。
【００１０】
【発明の実施の形態】図２は、本発明による光受信装置
の一実施例の構成を示すブロック図である。同図におい
て、ブロック２０は、本発明の受信回路を構成する帰還
増幅回路であって、光受信装置の前置増幅回路となる。
光−電気変換素子１０は、入射した光信号を出力電流信
号Iinに変換する。出力電流信号Iinは、前置増幅回路を
構成する帰還増幅回路２０に入力される。帰還増幅回路
２０は、入力した電流信号Iinを電圧信号に変換し、増
幅する。
の一実施例の構成を示すブロック図である。同図におい
て、ブロック２０は、本発明の受信回路を構成する帰還
増幅回路であって、光受信装置の前置増幅回路となる。
光−電気変換素子１０は、入射した光信号を出力電流信
号Iinに変換する。出力電流信号Iinは、前置増幅回路を
構成する帰還増幅回路２０に入力される。帰還増幅回路
２０は、入力した電流信号Iinを電圧信号に変換し、増
幅する。
【００１１】ブロック７０は、前置増幅回路２０の出力
信号を処理する受信信号処理回路で、前置増幅回路２０
と共に光受信装置を構成する。受信信号処理回路７０は
前置増幅回路２０の出力信号の識別及び電圧振幅増幅を
行う主増幅回路３０と、主増幅回路３０の出力を信号処
理回路６０に接続する出力バッファ５０をもつ。主増幅
回路３０は、平均値検出回路、すなわち信号強度検出回
路４０で検出した電圧値を閾値とし、閾値に基づいて差
動信号を出力する。
信号を処理する受信信号処理回路で、前置増幅回路２０
と共に光受信装置を構成する。受信信号処理回路７０は
前置増幅回路２０の出力信号の識別及び電圧振幅増幅を
行う主増幅回路３０と、主増幅回路３０の出力を信号処
理回路６０に接続する出力バッファ５０をもつ。主増幅
回路３０は、平均値検出回路、すなわち信号強度検出回
路４０で検出した電圧値を閾値とし、閾値に基づいて差
動信号を出力する。
【００１２】前置増幅回路２０は、反転増幅回路２１
と、反転増幅回路２１の出力を反転増幅回路２１の入力
に帰還する帰還抵抗２２と、帰還抵抗２２に並列に接続
され一端が、反転増幅回路２１の入出力間に接続されて
いるトランスインピーダンス可変制御回路２３と、入力
容量可変制御回路２４と、利得可変制御回路２５によっ
て構成されており、トランスインピーダンス型帰還増幅
回路を構成する。
と、反転増幅回路２１の出力を反転増幅回路２１の入力
に帰還する帰還抵抗２２と、帰還抵抗２２に並列に接続
され一端が、反転増幅回路２１の入出力間に接続されて
いるトランスインピーダンス可変制御回路２３と、入力
容量可変制御回路２４と、利得可変制御回路２５によっ
て構成されており、トランスインピーダンス型帰還増幅
回路を構成する。
【００１３】入力容量可変制御回路２４は、反転増幅回
路２１の入力端と容量２７の一端との間に接続され、容
量２７の他端は接地されている。利得可変制御回路２５
は、反転増幅回路２１の増幅段を構成する負荷抵抗Ｒと
並列接続される。光信号強度の検出回路２６は帰還増幅
回路２０の出力信号を平均化し、入力光信号の強度信号
として、制御信号に変換する。上記制御信号は各制御回
路２３、２４及び２５の動作を制御する。信号強度が一
定のレベル以下では各制御回路２３、２４及び２５は動
作しないが大信号領域においては動作し始め、以下の働
きをする。
路２１の入力端と容量２７の一端との間に接続され、容
量２７の他端は接地されている。利得可変制御回路２５
は、反転増幅回路２１の増幅段を構成する負荷抵抗Ｒと
並列接続される。光信号強度の検出回路２６は帰還増幅
回路２０の出力信号を平均化し、入力光信号の強度信号
として、制御信号に変換する。上記制御信号は各制御回
路２３、２４及び２５の動作を制御する。信号強度が一
定のレベル以下では各制御回路２３、２４及び２５は動
作しないが大信号領域においては動作し始め、以下の働
きをする。
【００１４】トランスインピーダンス可変制御回路２３
は、数Ωから∞Ω間の任意の抵抗値に制御され、帰還抵
抗２２と並列接続となり、合成抵抗値を変えることでト
ランスインピーダンスを小さくする。入力容量可変制御
回路２４は、反転増幅回路２１の入力に、可変する制御
抵抗を介して容量２７が接続され、入力端子に容量２７
がつながることにより、等価入力容量値を増やし、周波
数特性のピーキング量を抑圧する。利得可変制御回路２
５は、数Ωから∞Ω間の所定の抵抗値に制御され、増幅
段を構成する負荷抵抗Ｒと並列接続になり開ループ利得
を小さくする。
は、数Ωから∞Ω間の任意の抵抗値に制御され、帰還抵
抗２２と並列接続となり、合成抵抗値を変えることでト
ランスインピーダンスを小さくする。入力容量可変制御
回路２４は、反転増幅回路２１の入力に、可変する制御
抵抗を介して容量２７が接続され、入力端子に容量２７
がつながることにより、等価入力容量値を増やし、周波
数特性のピーキング量を抑圧する。利得可変制御回路２
５は、数Ωから∞Ω間の所定の抵抗値に制御され、増幅
段を構成する負荷抵抗Ｒと並列接続になり開ループ利得
を小さくする。
【００１５】図３は、本発明の一実施形態による前置増
幅回路２０の具体的構成を示す回路図である。前置増幅
回路２０は、電源ＶＣＣとアースＧＮＤ間に直列に接続
されたＦＥＴ２１a、トランジスタ２１ｂ及び負荷抵抗２
１ｃによる増幅段と、入出力間に接続された帰還抵抗２
２と、帰還抵抗２２の両端にソース・ドレイン端子が接
続され、ゲート電位が信号強度検出回路２ｂの出力が加
えられるＦＥＴ２３a によるトランスインピーダンス可
変制御回路と、入力端ＩＮとアースＧＮＤ間にソース・
ドレイン端子と容量素子２７が直列に接続され、ゲート
に信号強度検出回路２６の出力が加えられるＦＥＴ２４
ａによる入力容量可変制御回路と、負荷抵抗２１ｃの両
端にソース・ドレイン端子が接続され、ゲートに信号強
度識別回路２６の出力が加えられるＦＥＴ２５ａによる
利得可変制御回路によって構成されており、トランスイ
ンピーダンス型帰還増幅回路を構成している。
幅回路２０の具体的構成を示す回路図である。前置増幅
回路２０は、電源ＶＣＣとアースＧＮＤ間に直列に接続
されたＦＥＴ２１a、トランジスタ２１ｂ及び負荷抵抗２
１ｃによる増幅段と、入出力間に接続された帰還抵抗２
２と、帰還抵抗２２の両端にソース・ドレイン端子が接
続され、ゲート電位が信号強度検出回路２ｂの出力が加
えられるＦＥＴ２３a によるトランスインピーダンス可
変制御回路と、入力端ＩＮとアースＧＮＤ間にソース・
ドレイン端子と容量素子２７が直列に接続され、ゲート
に信号強度検出回路２６の出力が加えられるＦＥＴ２４
ａによる入力容量可変制御回路と、負荷抵抗２１ｃの両
端にソース・ドレイン端子が接続され、ゲートに信号強
度識別回路２６の出力が加えられるＦＥＴ２５ａによる
利得可変制御回路によって構成されており、トランスイ
ンピーダンス型帰還増幅回路を構成している。
【００１６】トランジスタ２１ｂは、トランジスタ２１
ａのミラー容量を低減し、さらにＦＥＴ２１ｄが増幅段
に電流を注入し、トランジスタ２１ｂ、ＦＥＴ２１aに
流れる電流を増加させている。電流を注入することで、
ＦＥＴ２１ａの相互インダクタンスｇｍを大きくする。
その結果、前置増幅回路２０の開ループ利得を大きくで
き、３ｄＢ帯域の改善効果が得られる。
ａのミラー容量を低減し、さらにＦＥＴ２１ｄが増幅段
に電流を注入し、トランジスタ２１ｂ、ＦＥＴ２１aに
流れる電流を増加させている。電流を注入することで、
ＦＥＴ２１ａの相互インダクタンスｇｍを大きくする。
その結果、前置増幅回路２０の開ループ利得を大きくで
き、３ｄＢ帯域の改善効果が得られる。
【００１７】各制御回路２３、２４及び２５のＭＯＳFE
T２３ａ、２４ａ及び２５ａのゲート電圧を光−電気変
換素子１０に入射する光信号強度に応じて与え、オン
（ＯＮ）動作抵抗（数Ω）からオフ（ＯＦＦ）動作抵抗
（∞Ω）間の抵抗値変化を利用し制御する。これはＭＯ
ＳＦＥＴ２３ａ、２４ａ、及び２５ａに流れるドレイン
電流Ｉｄが光信号強度で変化するのに伴い、ソース −
ドレイン間のインピーダンスが変化する特性を利用し、
トランスインピーダンスと、等価入力容量と、利得を可
変制御する。また、各ＭＯＳＦＥＴ２３ａ、２４ａ、及
び２５ａのソース− ドレイン間インピーダンス比率
は、トランジスタサイズにより設定できる。
T２３ａ、２４ａ及び２５ａのゲート電圧を光−電気変
換素子１０に入射する光信号強度に応じて与え、オン
（ＯＮ）動作抵抗（数Ω）からオフ（ＯＦＦ）動作抵抗
（∞Ω）間の抵抗値変化を利用し制御する。これはＭＯ
ＳＦＥＴ２３ａ、２４ａ、及び２５ａに流れるドレイン
電流Ｉｄが光信号強度で変化するのに伴い、ソース −
ドレイン間のインピーダンスが変化する特性を利用し、
トランスインピーダンスと、等価入力容量と、利得を可
変制御する。また、各ＭＯＳＦＥＴ２３ａ、２４ａ、及
び２５ａのソース− ドレイン間インピーダンス比率
は、トランジスタサイズにより設定できる。
【００１８】本実施例の回路は、各制御回路２３、２４
及び２５ａの可変抵抗比を一定に保つことで、帰還増幅
回路における開ループの極周波数と閉ループの極周波数
との極間の周波数距離が一定となり、入射する光信号の
全範囲において位相余裕を確保し発振を防止、かつ、ダ
イナミックレンジを広くする。
及び２５ａの可変抵抗比を一定に保つことで、帰還増幅
回路における開ループの極周波数と閉ループの極周波数
との極間の周波数距離が一定となり、入射する光信号の
全範囲において位相余裕を確保し発振を防止、かつ、ダ
イナミックレンジを広くする。
【００１９】以上本発明の実施が特に有効な光受信回
路、光受信装置の実施形態について、説明したが本発明
は一般の電気信号の受信回路、受信装置に適用できるこ
とは明らかである。
路、光受信装置の実施形態について、説明したが本発明
は一般の電気信号の受信回路、受信装置に適用できるこ
とは明らかである。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、ダイナミックレンジが
広く、かつ、入力信号の全範囲において、位相余裕を確
保でき、光伝送システムに前記受信回路を搭載した光受
信装置を用いることで、伝送距離の長距離化と安定した
高速伝送受信回路が実現できる。結果、これまで複数機
種で対応していた伝送区間を１機種の光受信装置で対応
が可能となる。
広く、かつ、入力信号の全範囲において、位相余裕を確
保でき、光伝送システムに前記受信回路を搭載した光受
信装置を用いることで、伝送距離の長距離化と安定した
高速伝送受信回路が実現できる。結果、これまで複数機
種で対応していた伝送区間を１機種の光受信装置で対応
が可能となる。
【図１】本発明の原理説明のための等価回路、位相余裕
の回路特性と周波数のボーデ線図である。
の回路特性と周波数のボーデ線図である。
【図２】本発明による光受信装置の一実施例の構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図３】図２の増幅回路２０の具体的回路図である。
【図４】従来のトランスインピーダンス可変型増幅回路
の構成ブロック図である。
の構成ブロック図である。
【図５】従来知られているトランスインピーダンス可変
型増幅回路の位相余裕の回路特性と周波数のボーデ線図
である。
型増幅回路の位相余裕の回路特性と周波数のボーデ線図
である。
１０・・・光−電気変換素子
２０・・・前置増幅回路
２１・・・反転増幅回路
２１ａ，２１ｄ，２３ａ，２４ａ，２５ａ・・・ＭＯＳ
トランジスタ ２１ｂ・・・バイポーラトランジスタ ２１ｃ・・・負荷抵抗 ２２・・・帰還抵抗 ２３・・・トランスインピーダンス可変制御回路 ２４・・・入力容量可変制御回路 ２５・・・利得可変制御回路 ２６・・・信号強度検出回路 ２７・・・容量 ３０・・・主増幅回路 ４０・・・平均値検出回路 ５０・・・出力バッファ
トランジスタ ２１ｂ・・・バイポーラトランジスタ ２１ｃ・・・負荷抵抗 ２２・・・帰還抵抗 ２３・・・トランスインピーダンス可変制御回路 ２４・・・入力容量可変制御回路 ２５・・・利得可変制御回路 ２６・・・信号強度検出回路 ２７・・・容量 ３０・・・主増幅回路 ４０・・・平均値検出回路 ５０・・・出力バッファ
─────────────────────────────────────────────────────
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(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０４Ｂ 10/14
10/26
10/28
(72)発明者 時田 茂
神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 日
本オプネクスト株式会社内
(72)発明者 山下 武
神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 日
本オプネクスト株式会社内
(72)発明者 スニール シャルコ
神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 日
本オプネクスト株式会社内
Ｆターム(参考） 5J090 AA01 AA56 CA32 CA54 DN02
FA17 HA02 HA10 HA18 HA19
HA25 HA26 HA29 HA44 KA03
KA04 KA05 MA08 MA11 MA21
MN01 TA01 TA03
5J092 AA01 AA56 CA32 CA54 FA17
HA02 HA10 HA18 HA19 HA25
HA26 HA29 HA44 KA03 KA04
KA05 MA08 MA11 MA21 TA01
TA03 UL02
5J100 JA01 KA01 LA00 QA01 SA02
5J500 AA01 AA56 AC32 AC54 AF17
AH02 AH10 AH18 AH19 AH25
AH26 AH29 AH44 AK03 AK04
AK05 AM08 AM11 AM21 AT01
AT03 LU02 ND02 NM01
5K002 AA03 CA03
Claims (4)
- 【請求項１】入力電流信号を電圧信号に変換し、増幅す
るトランスインピーダンス型増幅回路と、上記増幅回路
の入出力間に接続された帰還抵抗回路と、上記入力電流
信号の強度を検出する信号強度検出回路と、上記信号強
度検出回路の出力によって上記帰還抵抗回路の抵抗値を
制御するトランスインピーダンス可変制御回路と、上記
信号強度検出回路の出力によって上記増幅回路の入力端
子に容量を付加する入力容量を可変する入力容量可変制
御回路と、上記信号強度検出回路の出力によって上記増
幅回路の負荷抵抗を可変する負荷抵抗可変御回路とを有
し、上記入力電流信号が所定のレベル以上のとき、上記
トランスインピーダンス可変制御回路、上記帰還抵抗回
路及び上記入力容量可変制御回路が上記信号強度検出回
路の出力によって、それぞれトランスインピーダンスの
値を小さくし、入力端子に等価的に接続される容量値を
増やす方向に制御されるように構成されたことを特徴と
する帰還増幅回路。 - 【請求項２】上記負荷抵抗制御回路は上記信号強度検出
回路の出力によって上記負荷抵抗回路の抵抗値を可変
し、上記増幅回路の周波数特性のピーキング量と、３ｄ
Ｂ帯域幅と及び開ループ利得を変化させるように構成さ
れたことを特徴とする請求項１記載の帰還増幅回路。 - 【請求項３】請求項１又は２記載の帰還増幅回路を前置
増幅器とし、上記前置増幅器の出力と上記信号強度検出
回路の出力の差分を増幅する差動増幅器と、上記差動増
幅器の出力を処理する受信信号処理回路とを備えたこと
を特徴とする受信装置。 - 【請求項４】請求項３記載の受信装置に上記入力電流信
号を得るため光−電気変換素子が付加されたことを特徴
とする光受信装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001359435A JP2003163544A (ja) | 2001-11-26 | 2001-11-26 | 帰還増幅回路及びそれを用いた受信装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001359435A JP2003163544A (ja) | 2001-11-26 | 2001-11-26 | 帰還増幅回路及びそれを用いた受信装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003163544A true JP2003163544A (ja) | 2003-06-06 |
Family
ID=19170443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001359435A Pending JP2003163544A (ja) | 2001-11-26 | 2001-11-26 | 帰還増幅回路及びそれを用いた受信装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003163544A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005093946A1 (ja) * | 2004-03-25 | 2005-10-06 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 前置増幅器 |
| JP2008022249A (ja) * | 2006-07-12 | 2008-01-31 | Dx Antenna Co Ltd | 増幅器 |
| US8218976B2 (en) | 2009-01-05 | 2012-07-10 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical receiver with trans-impedance responding in bit-by-bit to input signal |
| US8421538B2 (en) | 2010-11-01 | 2013-04-16 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Feedback amplifier |
| US9543906B2 (en) | 2014-09-26 | 2017-01-10 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical receiver to enhance dynamic range thereof |
| CN113659943A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-11-16 | 江苏科大亨芯半导体技术有限公司 | 大动态范围跨阻放大器 |
-
2001
- 2001-11-26 JP JP2001359435A patent/JP2003163544A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005093946A1 (ja) * | 2004-03-25 | 2005-10-06 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 前置増幅器 |
| US7268628B2 (en) | 2004-03-25 | 2007-09-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Preamplifier |
| JP2008022249A (ja) * | 2006-07-12 | 2008-01-31 | Dx Antenna Co Ltd | 増幅器 |
| US8218976B2 (en) | 2009-01-05 | 2012-07-10 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical receiver with trans-impedance responding in bit-by-bit to input signal |
| US8421538B2 (en) | 2010-11-01 | 2013-04-16 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Feedback amplifier |
| US9543906B2 (en) | 2014-09-26 | 2017-01-10 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical receiver to enhance dynamic range thereof |
| CN113659943A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-11-16 | 江苏科大亨芯半导体技术有限公司 | 大动态范围跨阻放大器 |
| CN113659943B (zh) * | 2021-07-30 | 2023-08-01 | 江苏科大亨芯半导体技术有限公司 | 大动态范围跨阻放大器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050204 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050719 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20051115 |