JP2003273389A - 光増幅回路 - Google Patents

光増幅回路

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JP2003273389A JP2002075769A JP2002075769A JP2003273389A JP 2003273389 A JP2003273389 A JP 2003273389A JP 2002075769 A JP2002075769 A JP 2002075769A JP 2002075769 A JP2002075769 A JP 2002075769A JP 2003273389 A JP2003273389 A JP 2003273389A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 結合コンデンサの容量を増加することなく、
低周波増幅特性によって生じるサグを補償し、誤パルス
の発生の可能性を低減する。 【解決手段】 光信号を光電流に変換するフォトダイオ
ードと、前記フォトダイオードに流れる光電流を電圧変
換するI/V変換回路と、第1の結合コンデンサで交流
接続された差動増幅器と、第2の結合コンデンサで交流
接続された波形整形回路とを有し、差動増幅器に出力振
幅制限用のリミッター回路を付加した光増幅回路におい
て、差動増幅回路4のリミッター回路は、リミッター用
ダイオードD1のアノード側を電源電圧に接続し、カソ
ード側を差動増幅器の出力端子に接続して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、バイポーラモノリ
シック集積回路において、パルス信号を受信する光増幅
回路に関し、特に赤外線通信IrDA Ver1.2の
規格であるデータレート2.4kbps〜115kbp
sのような低速の光信号を受信する場合に適合する光増
幅回路に関する。 【0002】 【従来の技術】従来の光増幅回路は、図3に示すような
回路構成を有している。同図における光増幅回路は、光
信号を光電流に変換するフォトダイオード1と、フォト
ダイオード1に流れる光電流を電圧変換するI/V変換
回路2と、直流成分を除去する結合コンデンサ3で接続
された差動増幅回路4と、直流成分を除去する結合コン
デンサ5で接続された波形整形回路6とを有する。 【0003】図4は、差動増幅回路4の構成を示すもの
であり、差動トランジスタTr1,Tr2の共通エミッタ
には定電流源7が接続され、コレクタ抵抗R1,R2間に
は、リミッター回路としてダイオードD2,D3が逆接続
され、差動増幅回路4の出力であるトランジスタTr2
のコレクタ電圧は、ダイオードD2,D3の順方向電圧V
Fの半分にリミットされる。このリミッター回路を設け
ることにより、大入力時にコレクタ電圧が下がりすぎて
トランジスタTr1,Tr2が飽和するという現象を解消
している。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】図5は、従来の光増幅
回路において、特に低周波のパルス信号で、かつ前記差
動増幅回路の出力がリミッターレベルに達するような光
電流が入力(通信距離が近い時)された時における各回
路部の波形を示す。 【0005】図5(1)に示すように、低速の光信号が
フォトダイオード1に入力されると、まず、I/V変換
回路2の出力段に接続された結合コンデンサ3における
低域増幅特性においてサグ(sag:平均傾斜歪)が生
じる。このサグの影響で、差動増幅回路4の入力V
2は、I/V変換回路2の出力V1の立ち下がりのエッジ
を境に負の方へも振れるので(図5(2)参照)、差動
増幅回路4の出力は、両リミッター用ダイオードD2
3共ONする。負に振れた差動増幅回路4の入力電圧
2の波形が元のバイアス電位に復帰する間にリミッタ
ー用ダイオードD3がOFFすると、差動増幅回路4の
出力V3は、結合コンデンサ3と差動増幅回路4の入力
インピーダンスで定まる時定数に反比例したスピードで
元のバイアス電位に戻る(図5(3)参照)。 【0006】この電圧V3は、さらに結合コンデンサ5
によりサグを生じる。すなわち波形整形回路入力V4
復帰波形は、図5(4)に示すように、結合コンデンサ
3,5のサグの影響が重畳された形となる。それは、リ
ミッター用ダイオードD3がオンしている時間は、AC
結合コンデンサ5と波形整形回路6の入力インピーダン
スで定まる時定数に反比例したスピードで上昇するが、
リミッター用ダイオードD3がオフした時間から、AC
結合コンデンサ3と差動増幅回路4で定まる時定数に反
比例した傾斜が重畳されて上昇する。そのため波形整形
回路入力V4は、2段階に傾斜が上昇する。この2段階
で上昇する波形が、しきい値VTHを超えると、図5
(5)に示すように波形整形回路6の出力は誤パルスP
eを出力するので符号誤りに至る。 【0007】以上の現象は、傾斜が大きくなる低速の光
信号、及び同じ時定数でも大入力信号で顕著となる。 【0008】上記サグの影響を低減するには、結合コン
デンサ3,5の容量値を大きくし、低域増幅特性を改善
すれば良いが、コンデンサの容量アップに伴ってICチ
ップ面積が大きくなるので、機器の小型化、コストダウ
ンには貢献できない。 【0009】本発明は、上記課題を解決するものであ
り、結合コンデンサの容量を増加することなく、低周波
増幅特性によって生じるサグを補償し、誤パルスの発生
の可能性を低減した光増幅回路を提供することを目的と
する。 【0010】 【課題を解決するための手段】本発明の光増幅回路にお
いては、差動増幅器に出力振幅制限用のリミッター回路
を付加した光増幅回路において、前記差動増幅器のリミ
ッター回路は、リミッター用ダイオードのアノード側を
電源電圧に接続し、カソード側を前記差動増幅器の出力
端子に接続して構成したものである。 【0011】この発明によれば、結合コンデンサの容量
を増加することなく、低周波増幅特性によって生じるサ
グを補償し、誤パルスの発生の可能性を低減した光増幅
回路が得られる。 【0012】 【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、光信号を光電流に変換するフォトダイオードと、前
記フォトダイオードに流れる光電流を電圧変換するI/
V変換回路と、第1の結合コンデンサで交流接続された
差動増幅器と、第2の結合コンデンサで交流接続された
波形整形回路とを有し、前記差動増幅器に出力振幅制限
用のリミッター回路を付加した光増幅回路において、前
記差動増幅器のリミッター回路は、リミッター用ダイオ
ードのアノード側を電源電圧に接続し、カソード側を前
記差動増幅器の出力端子に接続して構成したことを特徴
とする光増幅回路としたものであり、負荷抵抗の電圧降
下をリミッター用ダイオードがオンする順方向電圧値に
近い値に設定することにより、交流結合による低周波増
幅特性により生じるサグが補償されるという作用を有す
る。 【0013】これにより、低速かつ大入力の光信号を受
信した場合にも、低周波増幅特性によって生じるサグが
補償されるので、誤パルスの発生がなくなる。 【0014】以下、本発明の実施の形態について、図1
から図3を用いて説明する。 【0015】図1は本発明の実施の形態に係るリミッタ
ー回路の回路図を示している。 【0016】本実施の形態における光増幅回路の構成自
体は図3に示したブロック図と同様に、光信号を光電流
に変換するフォトダイオード1と、光電流を電圧変換す
るI/V変換回路2と、直流成分を除去する結合コンデ
ンサ3で接続された差動増幅回路4と、直流成分を除去
する結合コンデンサ5で接続された波形整形回路6とを
有する。 【0017】本実施の形態の特徴である差動増幅回路4
は、図1に示すように、差動トランジスタTr1,Tr2
の共通エミッタに定電流源7が接続され、差動トランジ
スタTr2のコレクタには電源電圧VCCとの間にコレク
タ抵抗R2が接続されており、リミッター用ダイオード
1のアノード側が電源電圧VCCに接続され、カソード
側が出力に接続されている。このリミッター回路によ
り、負荷抵抗R2の電圧降下をリミッター用ダイオード
1がオンする順方向電圧値に近い値に設定している。 【0018】図2に、図3の各部における信号波形を示
す波形図を示す。前記のリミッター回路は、交流結合に
よる低周波増幅特性により生じるサグの補償を兼ねる構
成としている。すなわちダイオードD1のアノード側が
電源電圧VCC、カソード側が出力に接続され、負荷抵抗
2の電圧降下をリミッター用ダイオードD1がオンする
順方向電圧値VFに近い値に設定しているので、図2
(3)に示すように、差動増幅回路4の出力V3は、サ
グの発生した入力電圧V2に対して、負側に振れる電圧
を発生させない。つまり振幅の大きな入力が入ってきて
も、結合コンデンサ5には、ほぼパルス状の波形が入力
されるので従来回路のように波形整形入力電圧V4のバ
イアス電位に復帰する波形が2段階に傾斜が上昇するこ
とはなくなる(図2(4)参照)。 【0019】従って波形整形回路入力電圧V4が閾値電
圧VTHを超えることはなくなるので、図2(5)の出力
0のような波形が出力され、誤パルスを発生する可能
性は大きく低減する。 【0020】また、本発明の実施の形態についてトラン
ジスタTr1,Tr2はNPNトランジスタを用いたが、
PNPトランジスタに置き換え、かつ適宜電源の極性を
変更しても、本発明の効果は変わらない。 【0021】 【発明の効果】以上のように本発明によれば、従来で
は、低速の信号を受信する際には、低周波増幅特性によ
り生じるサグの影響で誤パルスを発生する可能性が高か
ったが、リミッター回路をリミッター用ダイオードのア
ノード側を電源電圧に接続し、カソード側を差動増幅器
の出力端子に接続して構成したことにより、サグの補償
がなされるので、誤パルスの発生の可能性が低減する。
このため、信頼性の高い光通信システムの構築が可能と
なる。また、結合コンデンサの容量値を大きくすること
なくサグ対策ができるので、機器の小型化、コストダウ
ンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施の形態に係るリミッター回路の回
路図 【図2】本発明の実施の形態による図3の各部における
信号波形を示す波形図 【図3】光増幅回路の構成を示すブロック図 【図4】従来の光増幅回路における差動増幅回路のリミ
ッター回路の構成を示す回路図 【図5】従来の光増幅回路の各部における信号波形を示
す波形図 【符号の説明】 1 フォトダイオード 2 I/V変換回路 3 (第1の)結合コンデンサ 4 差動増幅回路 5 (第2の)結合コンデンサ 6 波形整形回路 7 定電流源 Tr1,Tr2 差動トランジスタ R1,R2 コレクタ抵抗 D1 リミッター用ダイオード
フロントページの続き Fターム(参考) 5F049 MA01 UA05 UA20 5J066 AA01 AA12 AA56 CA41 CA61 HA02 HA19 HA25 HA29 HA44 KA02 KA05 KA20 KA27 KA38 MA08 MA21 ND01 ND11 ND22 ND23 PD01 SA13 TA01 TA06 5J092 AA01 AA12 AA56 CA41 CA61 HA02 HA19 HA25 HA29 HA44 KA02 KA05 KA20 KA27 KA38 MA08 MA21 SA13 TA01 TA06 UL02 5J500 AA01 AA12 AA56 AC41 AC61 AH02 AH19 AH25 AH29 AH44 AK02 AK05 AK20 AK27 AK38 AM08 AM21 AS13 AT01 AT06 DN01 DN11 DN22 DN23 DP01 LU02

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 光信号を光電流に変換するフォトダイオ
    ードと、前記フォトダイオードに流れる光電流を電圧変
    換するI/V変換回路と、第1の結合コンデンサで交流
    接続された差動増幅器と、第2の結合コンデンサで交流
    接続された波形整形回路とを有し、前記差動増幅器に出
    力振幅制限用のリミッター回路を付加した光増幅回路に
    おいて、 前記差動増幅器のリミッター回路は、リミッター用ダイ
    オードのアノード側を電源電圧に接続し、カソード側を
    前記差動増幅器の出力端子に接続して構成したことを特
    徴とする光増幅回路。
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