JP2003168933A - Photoreceiving circuit - Google Patents

Photoreceiving circuit

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JP2003168933A
JP2003168933A JP2001366036A JP2001366036A JP2003168933A JP 2003168933 A JP2003168933 A JP 2003168933A JP 2001366036 A JP2001366036 A JP 2001366036A JP 2001366036 A JP2001366036 A JP 2001366036A JP 2003168933 A JP2003168933 A JP 2003168933A
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circuit
output
signal
limit
offset
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Minoru Okamoto
稔 岡本
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Nef KK
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Nef KK
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a low-noise and wide-band photoreceiving circuit by keeping 50% in duty ratio of output waveform at all times to a wide range of optical input signal level. <P>SOLUTION: This photoreceiving circuit is equipped with a preamplifying means 2 which amplifies a received signal, a differential amplifying circuit 4 which linearly differentially amplifies the output signal of the preamplifying means 2, a signal limit amplifying means 5 which amplifies the limit of input signals through a plurality of cascaded limit amplifying circuits, and a feedback circuit which includes an offset detecting circuit 6 for detecting the quantity of offset of the limit amplifying circuit at the final stage. The feedback circuit converts the output signal of the offset detecting circuit 6 into a signal for reducing the quantity of offset, and feeds it back to the point between the output end of the differential amplifying circuit and the input end of the limit amplifying circuit at the latter stage. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、光受信回路、特
に、オフセット補償を行う差動増幅回路を備えた光受信
回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical receiver circuit, and more particularly to an optical receiver circuit having a differential amplifier circuit for offset compensation.

【0002】[0002]

【従来の技術】光通信システムに用いられる光受信回路
では、低雑音、広ダイナミックレンジ、高利得及び広帯
域等の特性が要求される。
2. Description of the Related Art Optical receiving circuits used in optical communication systems are required to have characteristics such as low noise, wide dynamic range, high gain and wide band.

【0003】従来の光受信回路の一例として、例えば、
特開平7−79257号公報に記載の光受信回路は、図
5に示すように、光信号を受光して、その受信強度に応
じた電流信号を発生する受光素子21と、受光素子21
からの電流信号を電圧信号に増幅変換する前置増幅器2
2と、その電圧信号の振幅をあるリミット値に制限する
振幅制限器25と、振幅制限器25の出力信号をあるし
きい値でスライスして2値信号に変換する比較器26
と、振幅制限器25の出力レベルに応じて、比較器26
に対して最適な識別が確保できるようなしきい値を与え
るしきい値設定器27とで構成される。
As an example of a conventional optical receiving circuit, for example,
As shown in FIG. 5, the optical receiving circuit described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-79257 includes a light receiving element 21 that receives an optical signal and generates a current signal according to the received intensity, and a light receiving element 21.
Preamplifier 2 for amplifying and converting the current signal from the amplifier into a voltage signal
2, an amplitude limiter 25 that limits the amplitude of the voltage signal to a certain limit value, and a comparator 26 that slices the output signal of the amplitude limiter 25 with a certain threshold value to convert it into a binary signal.
And the comparator 26 according to the output level of the amplitude limiter 25.
And a threshold value setting device 27 that gives a threshold value for ensuring optimum discrimination.

【0004】また、従来よく用いられているトランスイ
ンピーダンス型前置増幅器の基本構成の動作を図6
(a)を参照しながら説明する。端子207より入力さ
れた電流は、反転増幅器301及び抵抗205に各々分
流される。反転増幅器301は、入力電流が増加すると
出力端子208の電位Voが低下するように動作する。
出力電圧Voが下がると、抵抗205を介して流れる電
流が増加し、反転増幅器301への入力電流は減少す
る。この場合、出力電圧Voは上昇し、抵抗205を介
して流れる電流を減少させ、反転増幅器301の入力電
流を再び増加させる。このような帰還動作により前置増
幅器としての平衡が達成される。
FIG. 6 shows the operation of the basic structure of a transimpedance type preamplifier which has been often used conventionally.
A description will be given with reference to (a). The current input from the terminal 207 is divided into the inverting amplifier 301 and the resistor 205. The inverting amplifier 301 operates so that the potential Vo of the output terminal 208 decreases as the input current increases.
When the output voltage Vo decreases, the current flowing through the resistor 205 increases and the input current to the inverting amplifier 301 decreases. In this case, the output voltage Vo rises, reducing the current flowing through the resistor 205 and increasing the input current of the inverting amplifier 301 again. By such a feedback operation, balance as a preamplifier is achieved.

【0005】次に、上記トランスインピーダンス型前置
増幅器の具体的構成例の動作原理を図6(b)を参照し
ながら説明する。トランジスタ201、抵抗203で反
転増幅器を、トランジスタ202、抵抗204で出力バ
ッファ回路を各々構成し、抵抗205により出力端子2
08から入力端子207に電流帰還を行う。すなわち、
端子207から入力される受光素子によって光電変換さ
れた電流は、トランジスタ201のベース電流となり、
増幅されて抵抗203の両端に電圧として変換される。
これは、トランジスタ202を介して端子208に取り
出される一方、抵抗205を介して入力端子207に電
流帰還され、入力電流の増減を打ち消す方向に機能し、
回路の平衡が保たれる。従って、この前置増幅器では、
入力端子207の電流Iinと出力端子208の電圧V
oとの関係は、帰還抵抗205をRfとすると、 Vo=−Iin・Rf (1) となり、トランスインピーダンス利得は、略々帰還抵抗
Rfに等しくなる。また、帰還抵抗による熱雑音Irf
は、次式で表される。
Next, the operating principle of a specific configuration example of the above transimpedance type preamplifier will be described with reference to FIG. 6 (b). The transistor 201 and the resistor 203 configure an inverting amplifier, the transistor 202 and the resistor 204 configure an output buffer circuit, and the resistor 205 configures the output terminal 2
Current feedback is performed from 08 to the input terminal 207. That is,
The current photoelectrically converted by the light receiving element input from the terminal 207 becomes the base current of the transistor 201,
It is amplified and converted as a voltage across the resistor 203.
This is taken out to the terminal 208 via the transistor 202, while being fed back to the input terminal 207 via the resistor 205, and functions to cancel the increase / decrease in the input current.
The circuit is balanced. So in this preamplifier,
Input terminal 207 current Iin and output terminal 208 voltage V
The relationship with o is Vo = −Iin · Rf (1) when the feedback resistor 205 is Rf, and the transimpedance gain is approximately equal to the feedback resistor Rf. Also, the thermal noise Irf due to the feedback resistance
Is expressed by the following equation.

【0006】 Irf=4kTB/Rf (2) ここで、kはボルツマン定数、Tは絶対温度、Bは周波
数帯域であり、周波数帯域Bは、受光素子の接合容量、
増幅器の入力容量、及び実装上付加される浮遊容量の和
をCt、反転増幅器の電圧利得をAとすると、 B=A/(2π・Rf・Ct) (3) と表される。従って、トランスインピーダンス利得を大
きく、熱雑音を小さくするには、帰還抵抗の値を上げる
必要がある。
Irf = 4 kTB / Rf (2) where k is Boltzmann's constant, T is absolute temperature, B is frequency band, frequency band B is junction capacitance of light receiving element,
When the sum of the input capacitance of the amplifier and the stray capacitance added in mounting is Ct and the voltage gain of the inverting amplifier is A, B = A / (2π · Rf · Ct) (3) Therefore, in order to increase the transimpedance gain and reduce the thermal noise, it is necessary to increase the value of the feedback resistor.

【0007】図7は、図6に示した前置増幅器における
入力電流と出力電圧特性の帰還抵抗依存性を示してい
る。帰還抵抗Rfが小さい場合には、広範囲の線形増幅
動作が可能であるが、帰還抵抗Rfが大きい場合には、
図7の入力電流c点までが線形増幅動作となり、入力電
流d点では図6におけるトランジスタ201が飽和し、
出力に歪みが生じ、デューティー比が変動する。
FIG. 7 shows the feedback resistance dependence of the input current and output voltage characteristics in the preamplifier shown in FIG. When the feedback resistance Rf is small, a wide range of linear amplification operation is possible, but when the feedback resistance Rf is large,
The linear amplification operation is performed up to the input current c point in FIG. 7, and the transistor 201 in FIG. 6 is saturated at the input current d point,
The output is distorted and the duty ratio changes.

【0008】ここで、前置増幅器のデューティー比の変
動について説明する。図8は、前置増幅器の入力電流に
対する出力波形を示した一例である。図のように、入力
電流が大きくなるにつれて出力振幅が増大するととも
に、クロスポイントは出力に対して下限に近づき、デュ
ーティー比が変動する。
Now, the variation of the duty ratio of the preamplifier will be described. FIG. 8 is an example showing the output waveform with respect to the input current of the preamplifier. As shown in the figure, as the input current increases, the output amplitude increases, the cross point approaches the lower limit of the output, and the duty ratio changes.

【0009】図9は、前置増幅器の入力電流に対する出
力振幅とデューティー比の変化を示した一例である。入
力電流が大きくなるに従い、出力振幅は大きくなり、デ
ューティー比は小さくなる。この場合、デューティー比
の変動量は約10%である。この前置増幅器のデューテ
ィー比が変動した場合、図5のような振幅制限器25の
出力は、正相出力と逆相出力でクロスポイントのずれが
生じる。このクロスポイントのずれを押さえるため、従
来は、図10に示すような特開昭62−15909号公
報に示されるようなリミット増幅器のオフセットを制御
する回路を備える回路が適用されてきた。
FIG. 9 is an example showing changes in the output amplitude and the duty ratio with respect to the input current of the preamplifier. As the input current increases, the output amplitude increases and the duty ratio decreases. In this case, the variation of the duty ratio is about 10%. When the duty ratio of the preamplifier changes, the output of the amplitude limiter 25 as shown in FIG. 5 has a cross point shift between the positive phase output and the negative phase output. In order to suppress the deviation of the cross points, conventionally, a circuit including a circuit for controlling the offset of the limit amplifier as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 62-15909 as shown in FIG. 10 has been applied.

【0010】同図において、受光素子31により光電変
換された電流は、前置増幅器32により電圧に変換され
た後、オフセット制御器33を介してリミット増幅器3
5に入力される。尚、参照番号32’は、前置増幅器3
2と同一回路構成の参照用前置増幅器である。リミット
増幅器35で増幅された信号は、出力端子C及びDに出
力される。オフセット検出器36は、端子Cの出力信号
の平均値と端子Dの出力信号の中心値を比較し、この差
分信号を差動増幅器により増幅する。リミット増幅器3
5の出力信号の平均値は、容量と抵抗による積分回路に
より得られる。また、リミット増幅器35の出力信号の
中心値は、正相出力Cと逆相出力Dを抵抗分割して得ら
れる。光信号が平均マーク率50%の信号、及びクロス
ポイントのオフセットがない信号であれば、リミット増
幅器35の出力信号の平均値と出力信号の中心値は等し
くなる。一方、出力信号のクロスポイントにオフセット
がある信号の場合には、オフセット検出器36は、電位
の異なった2つの出力となる。この出力を受けて、オフ
セット制御器33はオフセットが正常となるように、リ
ミッット増幅器35の初段の差動増幅器の入力電位を制
御する。
In the figure, the current photoelectrically converted by the light receiving element 31 is converted into a voltage by the preamplifier 32, and then the limit amplifier 3 is passed through an offset controller 33.
Input to 5. Incidentally, reference numeral 32 'indicates the preamplifier 3
2 is a reference preamplifier having the same circuit configuration as that of No. 2. The signal amplified by the limit amplifier 35 is output to the output terminals C and D. The offset detector 36 compares the average value of the output signal of the terminal C with the center value of the output signal of the terminal D, and amplifies the difference signal by a differential amplifier. Limit amplifier 3
The average value of the output signals of No. 5 is obtained by the integrating circuit of the capacitance and the resistance. The center value of the output signal of the limit amplifier 35 is obtained by resistance-dividing the positive-phase output C and the negative-phase output D. When the optical signal is a signal having an average mark ratio of 50% and a signal having no cross point offset, the average value of the output signals of the limit amplifier 35 and the central value of the output signals are equal. On the other hand, in the case of a signal having an offset at the cross point of the output signal, the offset detector 36 produces two outputs having different potentials. In response to this output, the offset controller 33 controls the input potential of the first stage differential amplifier of the limit amplifier 35 so that the offset becomes normal.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】図10に示した特開昭
62−15909号公報に記載の従来の光受信回路は、
以上のように構成されていたので、入力光信号レベルが
増加し、前置増幅器32の入力電流が大きい場合には、
図11に示す出力波形のように、端子C及びDの出力信
号はジッタが多くなってしまう。これは、リミット増幅
器35の初段の差動増幅器において、入力ダイナミック
レンジが小さいことと、非線形増幅による歪みが存在す
ることが原因である。この場合、リミット増幅器35の
初段の出力信号は、信号側の増幅と基準電圧側の増幅で
の正相出力と逆相出力において、立ち上がり時間と立ち
下がり時間とに差が生じる。この信号を後段の多段接続
されたリミット増幅器で受けるとジッタになる。この出
力信号を、後段の比較器または識別器で受ける場合に
は、位相方向の余裕が減少し、受信感度を劣化させる要
因となる。
The conventional optical receiving circuit disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 62-15909 shown in FIG.
With the configuration as described above, when the input optical signal level increases and the input current of the preamplifier 32 is large,
As in the output waveform shown in FIG. 11, the output signals at the terminals C and D have a lot of jitter. This is due to the small input dynamic range and the presence of distortion due to non-linear amplification in the first stage differential amplifier of the limit amplifier 35. In this case, the output signal of the first stage of the limit amplifier 35 has a difference between the rising time and the falling time in the positive phase output and the negative phase output in the signal side amplification and the reference voltage side amplification. When this signal is received by a limit amplifier connected in multiple stages in the subsequent stage, it becomes jitter. When this output signal is received by the comparator or discriminator in the subsequent stage, the margin in the phase direction is reduced, which causes deterioration of the reception sensitivity.

【0012】また、上記公報に記載の光受信回路では、
前置増幅器の出力レベルを変化させるように帰還をかけ
ているため、受信感度を決定する前置増幅器の帰還抵抗
に影響がないようにベース抵抗を挿入している。そのた
め、帯域が劣化する可能性がある。
Further, in the optical receiving circuit described in the above publication,
Since the feedback is applied so as to change the output level of the preamplifier, the base resistance is inserted so as not to affect the feedback resistance of the preamplifier that determines the receiving sensitivity. Therefore, the band may deteriorate.

【0013】さらに、図12に示すように、前置増幅器
の入力側で信号のハイレベルに受光素子からのショット
雑音が加わった場合、前置増幅器の出力側には、ローレ
ベルに前置増幅器の利得倍されたショット雑音と前置増
幅器からの電気系雑音が生じる。この場合、上記公報に
記載の光受信回路では、h点の基準電圧値は、g点の出
力信号のクロスポイント付近であり、ローレベルの雑音
に近くなり、符号誤りを起こす可能性がある。
Further, as shown in FIG. 12, when the shot noise from the light receiving element is added to the high level of the signal at the input side of the preamplifier, the preamplifier goes low at the output side of the preamplifier. Gain noise and electrical noise from the preamplifier are generated. In this case, in the optical receiving circuit described in the above publication, the reference voltage value at the point h is near the cross point of the output signal at the point g, and is close to low level noise, which may cause a code error.

【0014】そこで、本発明は、上記従来の光受信回路
における問題点に鑑みてなされたものであって、帯域、
受信感度を劣化させることなく、広範囲な光入力信号レ
ベルに対して常にデューティー比50%を維持し、ジッ
タのない出力波形を得ることのできる光受信回路を提供
することを目的とする。
Therefore, the present invention has been made in view of the problems in the above-mentioned conventional optical receiving circuit.
An object of the present invention is to provide an optical receiving circuit which can always maintain a duty ratio of 50% for a wide range of optical input signal levels without deteriorating the receiving sensitivity and obtain an output waveform without jitter.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の発明は、光受信回路であって、受信
信号を増幅する前置増幅手段と、該前置増幅手段の出力
信号を線形差動増幅する差動増幅回路と、複数のリミッ
ト増幅回路を縦続して入力信号をリミット増幅する信号
リミット増幅手段と、最終段のリミット増幅回路のオフ
セット量を検出するオフセット検出回路を含む帰還回路
とを備え、該帰還回路が前記オフセット検出回路の出力
信号を前記オフセット量を低減するための信号に変換し
て前記差動増幅回路の出力端と後段のリミット増幅回路
の入力端との間に帰還させることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is an optical receiving circuit, which is a preamplifying means for amplifying a received signal, and an output signal of the preamplifying means. A differential amplification circuit that linearly differentially amplifies the signal, a signal limit amplification unit that cascades a plurality of limit amplification circuits to limit-amplify an input signal, and an offset detection circuit that detects the offset amount of the final-stage limit amplification circuit A feedback circuit, the feedback circuit converting an output signal of the offset detection circuit into a signal for reducing the offset amount, and connecting the output end of the differential amplification circuit and the input end of the limit amplification circuit in the subsequent stage. It is characterized by returning in the meantime.

【0016】そして、請求項1記載の発明によれば、前
置増幅手段の後段を線形差動増幅する差動増幅回路にす
ることにより、入力光信号レベルが大きい場合、または
歪んだ光信号が入力された場合に前置増幅手段のオフセ
ット量が明確になり、そのオフセット量をオフセット検
出回路にて抽出し、帰還回路にて電流信号に変換し、差
動増幅回路の出力においてデューティー比が50%にな
るように出力レベルを変化させることが可能となる。
According to the first aspect of the present invention, the differential amplifier circuit for linearly differentially amplifying the latter stage of the preamplifying means is used, so that when the input optical signal level is large or the distorted optical signal is generated. When input, the offset amount of the preamplification means becomes clear, the offset amount is extracted by the offset detection circuit, converted into a current signal by the feedback circuit, and the duty ratio is 50 at the output of the differential amplification circuit. It is possible to change the output level so that it becomes%.

【0017】請求項2記載の発明は、請求項1記載の光
受信回路の好ましい一形態として、前記帰還回路は、前
記オフセット検出回路の出力の差分を検出するコンパレ
ータと、該コンパレータの出力を電流信号に変換する変
換回路とを備え、該変換回路の出力値に基づいて前記オ
フセット量を低減させるための信号を生成することを特
徴とする。
According to a second aspect of the present invention, as a preferred form of the optical receiving circuit according to the first aspect, the feedback circuit detects a difference between the outputs of the offset detection circuit and a current output from the comparator. A conversion circuit for converting the signal into a signal, and generating a signal for reducing the offset amount based on an output value of the conversion circuit.

【0018】請求項3記載の発明は、請求項2記載の光
受信回路の好ましい一形態として、前記コンパレータの
出力値を半導体差動対によって前記電流信号に変換する
ことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, as a preferred form of the optical receiving circuit according to the second aspect, the output value of the comparator is converted into the current signal by a semiconductor differential pair.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】次に、本発明にかかる光受信回路
の実施の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, a specific example of an embodiment of an optical receiving circuit according to the present invention will be described with reference to the drawings.

【0020】図1は、本発明にかかる光受信回路の一実
施例を示し、この光受信回路は、受光素子1と、前置増
幅器2と、電圧電流変換回路3と、線形増幅する差動増
幅回路4と、差動増幅回路が多段接続されたリミット増
幅器5と、オフセット検出器6と、コンパレータ7と、
基準電圧生成器8とを備える。
FIG. 1 shows an embodiment of a light receiving circuit according to the present invention. This light receiving circuit comprises a light receiving element 1, a preamplifier 2, a voltage-current conversion circuit 3, and a differential amplifier for linear amplification. An amplifier circuit 4, a limit amplifier 5 in which differential amplifier circuits are connected in multiple stages, an offset detector 6, a comparator 7,
And a reference voltage generator 8.

【0021】差動増幅回路4は、図2に示すように、ト
ランジスタ101、102と、抵抗105、106、1
07、108と、定電流源109とで構成され、線形増
幅する差動増幅回路である。この差動増幅回路4に、図
示の点線枠で示される電圧電流変換回路3としての半導
体差動対が接続され、出力オフセットの補償信号が差動
増幅回路4の出力端と後段のリミット増幅器5の入力端
に帰還される。電圧電流変換回路3は、トランジスタ1
03、104と、定電流源110とで構成されている。
As shown in FIG. 2, the differential amplifier circuit 4 includes transistors 101, 102 and resistors 105, 106, 1.
07 and 108 and a constant current source 109, which is a differential amplifier circuit for linear amplification. The differential amplifier circuit 4 is connected to a semiconductor differential pair as the voltage-current converter circuit 3 shown by the dotted frame, and the output offset compensation signal is output from the differential amplifier circuit 4 and the limit amplifier 5 at the subsequent stage. Is fed back to the input terminal of. The voltage-current conversion circuit 3 includes a transistor 1
03 and 104, and a constant current source 110.

【0022】次に、上記構成を有する光受信回路の動作
について説明する。尚、以下の説明においては、光受信
回路のトランスインピーダンス利得を大きく、雑音を小
さくするため、前置増幅器2の帰還抵抗を大きく設定し
た場合について考える。
Next, the operation of the optical receiving circuit having the above configuration will be described. In the following description, the case where the feedback resistance of the preamplifier 2 is set large in order to increase the transimpedance gain of the optical receiving circuit and reduce the noise will be considered.

【0023】図4は、前置増幅器2の入力電流に対する
出力e点のハイレベル、ローレベル、中心値、クロスポ
イント値、及び基準電圧生成器8の出力f点を比較した
一例である。入力電流が大きくなるにつれて、クロスポ
イント値は、ローレベルに近づくが、基準電圧生成器8
の出力は、略々中心値と等しくなっている。これは、抵
抗と容量で構成された積分回路において、デューティー
比の減少による平均値の低下と出力振幅の増加による平
均値の増加で相殺されているためである。
FIG. 4 is an example comparing the high level, the low level, the center value, the crosspoint value of the output e point with respect to the input current of the preamplifier 2 and the output f point of the reference voltage generator 8. As the input current increases, the cross point value approaches the low level, but the reference voltage generator 8
The output of is approximately equal to the central value. This is because in the integrating circuit composed of resistors and capacitors, the decrease of the average value due to the decrease of the duty ratio and the increase of the average value due to the increase of the output amplitude are offset.

【0024】以上の説明から、受光素子1の光入力信号
レベルが小さい場合には、前置増幅器2、差動増幅回路
4及びリミット増幅器5は、線形増幅領域で動作し、図
3(a)に示すような出力波形を得る。差動増幅回路4
における初段のトランジスタのベース電流を小さく設定
した場合、基準電圧生成器9の抵抗による電位ドロップ
は小さくなる。従って、f点の電位は、e点の出力波形
に対して略々中心となり、差動増幅回路4及びリミット
増幅器5の出力にはクロスポイントのオフセットはな
く、デューティー比は50%となる。
From the above description, when the light input signal level of the light receiving element 1 is small, the preamplifier 2, the differential amplifier circuit 4 and the limit amplifier 5 operate in the linear amplification region, and FIG. An output waveform as shown in is obtained. Differential amplifier circuit 4
When the base current of the transistor in the first stage in is set to be small, the potential drop due to the resistance of the reference voltage generator 9 becomes small. Therefore, the potential at the point f is substantially centered with respect to the output waveform at the point e, there is no cross point offset in the outputs of the differential amplifier circuit 4 and the limit amplifier 5, and the duty ratio is 50%.

【0025】一方、受光素子1の光入力信号レベルが大
きくなると、図3(b)に示すように、前置増幅器2の
出力e点は、クロスポイントのオフセットが生じ、デュ
ーティー比が変動する。この場合、図3(b)に示すよ
うにf点の電位はe点の出力波形の略々中心となり、後
段の差動増幅回路4は線形増幅するため、g点、及びh
点の出力波形は直流オフセットを持った信号となる。
On the other hand, when the optical input signal level of the light receiving element 1 becomes large, as shown in FIG. 3B, at the output point e of the preamplifier 2, a cross point offset occurs and the duty ratio fluctuates. In this case, as shown in FIG. 3B, the potential at the point f is substantially at the center of the output waveform at the point e, and the differential amplifier circuit 4 in the subsequent stage performs linear amplification.
The output waveform at the point is a signal with a DC offset.

【0026】オフセット検出器6、コンパレータ7及び
電圧電流変換回路3の帰還ループがない場合には、リミ
ット増幅器5の正相出力及び逆相出力には、振幅値は等
しく、デューティー比が異なる波形が出力される。
When the offset detector 6, the comparator 7 and the feedback loop of the voltage-current conversion circuit 3 are not provided, the positive-phase output and the negative-phase output of the limit amplifier 5 have waveforms having the same amplitude value but different duty ratios. Is output.

【0027】一方、帰還ループがある場合、オフセット
検出器6の出力には、リミット増幅器5の正相出力及び
逆相出力のデューティー比の差に応じた直流信号が出力
される。この直流信号をコンパレータ7で増幅し、電圧
電流変換回路3で電流信号に変換し、g点、及びh点の
クロスポイントの電位が等しくなるように自動制御す
る。この信号をリミット増幅器5で受けるので、リミッ
ト増幅器5の出力は、常にデューティー比が50%とな
る。
On the other hand, when there is a feedback loop, a DC signal corresponding to the difference in duty ratio between the positive phase output and the negative phase output of the limit amplifier 5 is output to the output of the offset detector 6. This DC signal is amplified by the comparator 7, converted into a current signal by the voltage-current conversion circuit 3, and automatically controlled so that the potentials at the cross points of the points g and h become equal. Since this signal is received by the limit amplifier 5, the output of the limit amplifier 5 always has a duty ratio of 50%.

【0028】ここで、図2を参照しながら、電圧電流変
換回路3と差動増幅回路4の動作を説明する。
The operation of the voltage / current conversion circuit 3 and the differential amplifier circuit 4 will be described with reference to FIG.

【0029】電圧電流変換回路3を構成するトランジス
タ103、104のベースに接続されている入力端子1
14、115から、コンパレータ8からの出力電位が入
力されると、トランジスタ103、104のコレクタか
ら出力される電流が変化し、差動増幅回路4の出力信号
が変化する。変化方向は、オフセットを低減させる方向
である。これにより、出力端子116、117以降の信
号レベルが変化し、リミット増幅器5の入力クロスポイ
ントのオフセットが補償され、リミット増幅器5の出力
は、デューティー比が50%となる。
The input terminal 1 connected to the bases of the transistors 103 and 104 which form the voltage-current conversion circuit 3.
When the output potential from the comparator 8 is input from 14, 115, the current output from the collectors of the transistors 103, 104 changes, and the output signal of the differential amplifier circuit 4 changes. The changing direction is a direction in which the offset is reduced. As a result, the signal level after the output terminals 116 and 117 changes, the offset of the input crosspoint of the limit amplifier 5 is compensated, and the output of the limit amplifier 5 has a duty ratio of 50%.

【0030】このように、本実施例にかかる光受信回路
では、差動増幅回路4の出力において、クロスポイント
の電位が等しくなるように帰還がかかるため、図9の従
来の回路のような立ち上がり時間と立ち下がり時間の差
が生じなくなり、後段のリミット増幅器5では出力のジ
ッタはない。
As described above, in the optical receiver circuit according to the present embodiment, since feedback is applied at the output of the differential amplifier circuit 4 so that the potentials of the cross points become equal, the rise as in the conventional circuit of FIG. There is no difference between the time and the fall time, and there is no output jitter in the limit amplifier 5 in the subsequent stage.

【0031】また、本実施例にかかる光受信回路では、
前置増幅器2の後段に線形増幅する差動増幅回路4を設
け、電圧電流変換回路3の出力を、差動増幅回路4の出
力とリミット増幅器5の初段との間に帰還させているの
で、前置増幅器2の帰還抵抗への影響はなく、低雑音を
維持できる。
Further, in the optical receiving circuit according to the present embodiment,
Since the differential amplifier circuit 4 that linearly amplifies is provided after the preamplifier 2 and the output of the voltage-current conversion circuit 3 is fed back between the output of the differential amplifier circuit 4 and the first stage of the limit amplifier 5, The feedback resistance of the preamplifier 2 is not affected, and low noise can be maintained.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
前置増幅器の帰還抵抗を大きくして低雑音を実現すると
ともに、広範囲な光入力信号レベルに対して常にデュー
ティー比を50%に維持し、ジッタのない出力波形を得
ることが可能となる。
As described above, according to the present invention,
It is possible to increase the feedback resistance of the preamplifier to realize low noise, always maintain the duty ratio at 50% for a wide range of optical input signal levels, and obtain an output waveform without jitter.

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

【図1】本発明にかかる光受信回路の一実施例を示すブ
ロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an optical receiving circuit according to the present invention.

【図2】図1の光受信回路の差動増幅回路と電圧電流変
換回路の回路構成図である。
FIG. 2 is a circuit configuration diagram of a differential amplifier circuit and a voltage / current conversion circuit of the optical receiver circuit of FIG.

【図3】図1の光受信回路の各ノードの出力波形を示す
図であって、(a)は、受光素子の光入力信号レベルが
小さい場合、(b)は、受光素子の光入力信号レベルが
大きく前置増幅器の動作が非線形動作領域に近い場合を
示す。
3A and 3B are diagrams showing output waveforms of respective nodes of the optical receiving circuit of FIG. 1, where FIG. 3A is a case where the light input signal level of the light receiving element is small, and FIG. 3B is a light input signal of the light receiving element. The case where the level is large and the operation of the preamplifier is close to the non-linear operation region is shown.

【図4】図1の光受信回路の前置増幅器の入力電流に対
する出力のハイレベル、ローレベル、クロスポイント
値、中心値、及び基準電圧生成器の出力を比較した図で
ある。
FIG. 4 is a diagram comparing a high level, a low level, a crosspoint value, a center value of an output with respect to an input current of a preamplifier of the optical receiving circuit of FIG. 1, and an output of a reference voltage generator.

【図5】従来の光受信回路の一例を示すブロック図であ
る。
FIG. 5 is a block diagram showing an example of a conventional optical receiving circuit.

【図6】従来の前置増幅器を示す図であって、(a)は
ブロック図、(b)は回路構成図である。
6A and 6B are diagrams showing a conventional preamplifier, in which FIG. 6A is a block diagram and FIG. 6B is a circuit configuration diagram.

【図7】従来の前置増幅器の入出力における伝達特性を
示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing transfer characteristics at input and output of a conventional preamplifier.

【図8】従来の前置増幅器の入力電流に対する出力波形
の比較図である。
FIG. 8 is a comparison diagram of the output waveform with respect to the input current of the conventional preamplifier.

【図9】従来の前置増幅器の入力電流に対する出力振幅
とデューティー比を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing an output amplitude and a duty ratio with respect to an input current of a conventional preamplifier.

【図10】従来の光受信回路の他の例を示すブロック図
である。
FIG. 10 is a block diagram showing another example of a conventional optical receiving circuit.

【図11】従来の光受信回路における各ノードの出力波
形を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing an output waveform of each node in the conventional optical receiving circuit.

【図12】従来の前置増幅器の入出力におけるノイズを
示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing noise at the input and output of a conventional preamplifier.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 受光素子 2 前置増幅器 3 電圧電流変換回路 4 差動増幅回路 5 リミット増幅器 6 オフセット検出器 7 コンパレータ 8 基準電圧生成器 101 トランジスタ 102 トランジスタ 103 トランジスタ 104 トランジスタ 105 抵抗 106 抵抗 107 抵抗 108 抵抗 109 定電流源 110 定電流源 114 入力端子 115 入力端子 116 出力端子 117 出力端子 1 Light receiving element 2 Preamplifier 3 voltage-current conversion circuit 4 Differential amplifier circuit 5 Limit amplifier 6 Offset detector 7 comparator 8 Reference voltage generator 101 transistor 102 transistor 103 transistor 104 transistor 105 resistance 106 resistance 107 resistance 108 resistance 109 constant current source 110 constant current source 114 input terminals 115 input terminals 116 output terminal 117 output terminal

───────────────────────────────────────────────────── 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 10/26 10/28 Fターム(参考) 5J092 AA01 AA56 CA41 CA62 FA00 HA02 HA19 HA25 HA29 HA44 KA00 KA02 KA05 KA11 KA17 KA20 MA11 SA13 TA01 TA02 TA06 UL02 5J500 AA01 AA56 AC41 AC62 AF00 AH02 AH19 AH25 AH29 AH44 AK00 AK02 AK05 AK11 AK17 AK20 AM11 AS13 AT01 AT02 AT06 LU02 5K002 AA03 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H04B 10/26 10/28 F term (reference) 5J092 AA01 AA56 CA41 CA62 FA00 HA02 HA19 HA25 HA29 HA44 KA00 KA02 KA05 KA11 KA17 KA20 MA11 SA13 TA01 TA02 TA06 UL02 5J500 AA01 AA56 AC41 AC62 AF00 AH02 AH19 AH25 AH29 AH44 AK00 AK02 AK05 AK11 AK17 AK20 AM11 AS13 AT01 AT02 AT06 LU02 5K002 AA03

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 受信信号を増幅する前置増幅手段と、該
前置増幅手段の出力信号を線形差動増幅する差動増幅回
路と、複数のリミット増幅回路を縦続して入力信号をリ
ミット増幅する信号リミット増幅手段と、最終段のリミ
ット増幅回路のオフセット量を検出するオフセット検出
回路を含む帰還回路とを備え、 該帰還回路が前記オフセット検出回路の出力信号を前記
オフセット量を低減するための信号に変換して前記差動
増幅回路の出力端と後段のリミット増幅回路の入力端と
の間に帰還させることを特徴とする光受信回路。
1. A preamplifier for amplifying a received signal, a differential amplifier circuit for linearly differentially amplifying an output signal of the preamplifier, and a plurality of limit amplifier circuits connected in series to limit-amplify an input signal. And a feedback circuit that includes an offset detection circuit that detects the offset amount of the final stage limit amplification circuit, and the feedback circuit reduces the offset amount of the output signal of the offset detection circuit. An optical receiving circuit, which is converted into a signal and fed back between an output end of the differential amplifier circuit and an input end of a limit amplifier circuit at a subsequent stage.
【請求項2】 前記帰還回路は、前記オフセット検出回
路の出力の差分を検出するコンパレータと、該コンパレ
ータの出力を電流信号に変換する変換回路とを備え、該
変換回路の出力値に基づいて前記オフセット量を低減さ
せるための信号を生成することを特徴とする請求項1記
載の光受信回路。
2. The feedback circuit includes a comparator that detects a difference between the outputs of the offset detection circuit and a conversion circuit that converts the output of the comparator into a current signal, and the feedback circuit includes the comparator based on the output value of the conversion circuit. The optical receiving circuit according to claim 1, wherein a signal for reducing the offset amount is generated.
【請求項3】 前記コンパレータの出力値を半導体差動
対によって前記電流信号に変換することを特徴とする請
求項2記載の光受信回路。
3. The optical receiving circuit according to claim 2, wherein the output value of the comparator is converted into the current signal by a semiconductor differential pair.
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