JP2003318436A - 光電変換装置 - Google Patents
光電変換装置Info
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Abstract
圧源によって自由に設定し、電源電圧の変動に対しても
安定した応答特性を得る。 【解決手段】 本発明の光電変換回路は、フォトダイオ
ード101はアノードがGND、カソードがリミッタ回
路112に接続されている。リミッタ回路112では、
オペアンプ102の反転入力端子が抵抗103を介して
出力端子110に接続されている。またNPNトランジ
スタ106のベースがオペアンプ102の出力端子とP
NPトランジスタ107のエミッタに、コレクタが電圧
源106に、エミッタが電流源109と出力端子110
に接続される。さらにPNPトランジスタ107のベー
スはリミッタ電圧源111に、コレクタはGNDに接続
される。この構成により、リミッタ電圧を基準電圧に依
存せずに外部電圧源によって自由に設定することがで
き、基準電圧の変動に対しても安定した応答特性を得
る。
Description
適な、リミッタ回路を内蔵した光電変換装置に関するも
のである。
すものである。フォトダイオード401はアノードが接
地され、カソードがリミッタ回路412に接続されてい
る。リミッタ回路412は、オペアンプ402の反転入
力端子と抵抗403およびダイオード404のカソード
に接続され、ダイオード404のアノードがオペアンプ
402の出力端子に接続されており、また抵抗403と
ダイオード404は並列に接続された構成となってい
る。
ォトダイオード401に入射した光によって発生した電
流Ipdが抵抗403に流れることにより電圧降下が生
じ、オペアンプ402の非反転入力端子に接続された基
準電圧源405によって与えられた基準電圧に対して、
Ipd×Rの電圧が出力端子410に発生する。しかし
抵抗403と並列にダイオード404が接続されている
ため、出力電圧が基準電圧に対して約0.7Vのダイオ
ード電圧(以下、「VD」という)になるとダイオード
404がONし、それ以上にフォトダイオード401に
電流が発生してもその電流はダイオード404を流れる
ため、抵抗403には出力電圧が基準電圧に対してVD
になる電流値以上は流れない。したがって出力電圧は基
準電圧に対してVDで制限される。このような構造にす
ることによって、オペアンプ402が飽和するような大
振幅の光入力信号に対してもVDで出力電圧を制限する
ことができ、オペアンプ402が飽和しないために高速
な応答特性が得られる。
以上のように構成されているが、基準電圧に対してV
D、あるいはVDの整数倍でしか出力電圧を設定するこ
とができないために自由度が非常に低い。図5(c)に
示すようにリミッタ回路がある場合には、出力電圧をリ
ミッタ回路で決められた電圧(以下、リミッタ電圧とい
う。)に設定できる。この場合では、リミッタ電圧は、
基準電圧に対してVD、あるいはVDの整数倍上昇した
値である。さらにこの電圧をオペアンプの飽和電圧より
低く設定することにより前記した高速な応答特性が得ら
れる。しかしながら、前記のリミッタ回路412の構成
では、基準電圧が変化するとリミッタ電圧も変動してし
まう。このため基準電圧の変動により、オペアンプの飽
和電圧よりもリミッタ電圧が大きくなる可能性がある。
一旦オペアンプが飽和してしまうと飽和状態から通常状
態に復帰するには一定の時間を要するために、光入力信
号に対する応答特性が悪化してしまう問題があった。
オペアンプを駆動する電圧(以下、電源電圧という。)
を基準に一定の電圧で決まっているために、電源電圧が
低下した場合には飽和電圧も低下する。このため、リミ
ッタ電圧が飽和電圧を超えると、大振幅の光入力信号に
対する応答特性が悪化してしまう問題があった。
め、基準電圧を下げる、または電源電圧を上げる等の対
策を行った場合でも、ダイナミックレンジはVD以上に
はならないといった問題もあった。
ためのもので、光電変換装置のリミッタ電圧を自由に設
定する事ができ、かつ基準電圧や電源電圧が変動して
も、大振幅の光入力信号に対して安定して高速な応答特
性が得られるものである。
めに、本発明の光電変換装置は、フォトダイオードが、
オペアンプの反転入力端子と、抵抗を介した出力端子に
接続され、またオペアンプの出力がNPNトランジスタ
のベースとPNPトランジスタのエミッタとに接続さ
れ、前記NPNトランジスタのコレクタが電圧源、エミ
ッタが電流源と出力端子に接続され、前記PNPトラン
ジスタのベースがリミッタ電圧源に、コレクタがGND
に接続されることを特徴とする。
ッタ電圧源の電圧とすることができる。リミッタ電圧源
の電圧は自由に設定することができ、かつ基準電圧源と
は独立に設定できるため、基準電圧の変動に対しても安
定な応答特性が得られる。
圧変化に対して一定の電圧を保ちながら電圧変化するよ
うなバイアス回路を用いることにより、電源電圧の変動
に対しても安定な応答特性が得られる。
ついて、図面を用いて説明する。
形態1における光電変換装置の回路図である。フォトダ
イオード101はアノードがGND、カソードがリミッ
タ回路112に接続されている。リミッタ回路112で
は、オペアンプ102の反転入力端子が抵抗103を介
して出力端子110に接続されている。またNPNトラ
ンジスタ106のベースがオペアンプ102の出力端子
とPNPトランジスタ107のエミッタに、コレクタが
電源電圧源108に、エミッタが電流源109と出力端
子110に接続される。さらにPNPトランジスタ10
7のベースはリミッタ電圧源111に、コレクタはGN
Dに接続される。
に説明する。
生した電流Iのうちオペアンプ102の入力電流は無視
できるほど小さいため、そのほとんどが抵抗103に流
れる。従って出力端子110には、基準電圧源105の
電圧に対して電流Iに抵抗3の抵抗値Rを乗じた電圧が
さらに加わって生じる。入力電流が増加し、出力端子1
10の電圧が上昇するとNPNトランジスタ106のベ
ース電圧はエミッタ電圧に対してトランジスタのベース
・エミッタ間電圧(以下、「VBE」という)を保ちな
がら上昇する。VBEは約0.7Vである。
Pトランジスタ107のVBEは、ほぼ等しく設計され
ているので、出力端子110の電圧がリミッタ電圧源1
11の電圧に達した時点でPNPトランジスタ107が
ONし、PNPトランジスタ107のエミッタ電圧はベ
ース電圧であるリミッタ電圧源111の電圧に対してV
BEの電圧に固定される。NPNトランジスタ106の
VBEとPNPトランジスタ107のVBEがほぼ等し
いため、NPNトランジスタ106のエミッタ電圧すな
わち出力端子110の電圧はリミッタ電圧源111の電
圧で固定され、それ以上に上昇することはない。このた
めリミッタ電圧源111の電圧をオペアンプ102が飽
和しない電圧に設定することにより大振幅の光信号が入
射した場合でも、オペアンプ102が飽和する前に出力
電圧がリミッタ電圧で制限されるために光入力信号に対
して高速な応答特性が得られる。
合でも、本実施の形態によれば、リミッタ電圧は基準電
圧源105の電圧とは独立に設定できる。すなわち、図
2に示すようにリミッタ電圧がオペアンプ2の飽和電圧
を超えないよう容易に行える。
タはオペアンプ102の反転入力端子に接続しても上記
の場合と同様の効果が得られる。
形態2における光電変換装置の回路図である。
して、リミッタ電圧源が電源電圧源308に対して一定
の電圧を保ちながら変化するようなバイアス回路312
として構成されているところが異なり、それ以外は図1
と同じ構成である。
の飽和電圧は、電源電圧源308の電圧に対して一定の
値となるよう決まる。このことは、実施の形態1でも同
様であり、オペアンプ102の飽和電圧は電源電圧源1
08の電圧に対して一定の値を保ちながら変化する。
力電圧も同様に電源電圧源308に対して一定の電圧を
保ちながら変化する。従って、図2(d)のように、電
源電圧源308の電圧が変化した場合でも、オペアンプ
302が飽和する出力端子310の電圧とバイアス回路
312の出力電圧との関係も常に一定に保たれ、リミッ
タ電圧を常にバイアス回路312の出力電圧で制限でき
るために、大振幅の光入力信号に対して高速な応答特性
が得られる。
る。
中に示したとおりである。PNPトランジスタ313の
エミッタが電源電圧源308に、コレクタとベースがP
NPトランジスタ314のエミッタに接続され、コレク
タとベースはPNPトランジスタ318のベースと抵抗
315を介してGNDに接続され、PNPトランジスタ
318のコレクタは抵抗319を介してGNDに接続さ
れ、エミッタは抵抗317と抵抗316を介して電源電
圧源308に接続され、NPNトランジスタ320のベ
ースは抵抗317と抵抗319に、コレクタは電源電圧
源308に、エミッタは端子321と抵抗322を介し
てGNDに接続される。この回路において端子321の
電圧は抵抗316と抵抗317の両端の電圧が常にVB
Eで一定であるために端子321、電源電圧源308、
抵抗316、抵抗317の値をそれぞれV1,V2,R
1,R2とすると次の式で表される。
電圧値V2に対して常に一定の電圧で保たれることを意
味している。また、抵抗316と抵抗317の比を変え
ることによって端子321の電圧を自由に設定すること
が出来る。
リミッタ電圧を外部電圧源によって自由に設定すること
ができ、また電源電圧や基準電圧が変動してもリミッタ
電圧がオペアンプの飽和する出力電圧を超えることがな
いため、大振幅の光入力信号に対して高速応答が可能と
なる効果が得られる。
によらず設定でき、オペアンプのダイナミックレンジを
拡げられ、動作マージンの広い光電変換装置を得ること
ができる。
回路図
ける光電変換装置の応答波形であり、 (a)入力信号を示す図 (b)リミッタ回路が無い場合の出力電圧を示す図 (c)リミッタ回路を設けた場合の出力電圧を示す図 (d)リミッタ回路を設けた場合であり、さらに基準電
圧または電源電圧が上昇した場合の出力電圧を示す図
回路図
圧が上昇した場合の出力電圧を示す図
03 抵抗 105、305、405 基準電圧源 106、306 NPNトランジスタ 107、307、313、314、318 PNPトラ
ンジスタ 108、308 電源電圧源 109、309 電流源 110、310、410 出力端子 111 リミッタ電圧源 112、412 リミッタ回路 312 バイアス回路 321 バイアス回路312の出力端子 404 ダイオード
Claims (4)
- 【請求項1】 光信号を電流信号に変換するフォトダイ
オードが、オペアンプの反転入力端子と、電流信号を電
圧信号に変換する抵抗を介した出力端子に接続され、ま
たオペアンプの出力がNPNトランジスタのベースとP
NPトランジスタのエミッタとに接続され、前記NPN
トランジスタのコレクタが電源電圧源、エミッタが電流
源と出力端子に接続され、前記PNPトランジスタのベ
ースがリミッタ電圧源に、コレクタがGNDに接続され
ることを特徴とする光電変換装置。 - 【請求項2】 前記リミッタ電圧源の電圧は、前記オペ
アンプの飽和電圧よりも低く設定することを特徴とする
請求項1記載の光電変換装置。 - 【請求項3】 前記リミッタ電圧源は、前記電源電圧源
の電圧に依存してその出力が変化するバイアス回路であ
ることを特徴とする請求項1または2に記載の光電変換
装置。 - 【請求項4】 前記バイアス回路は、第1のPNPトラ
ンジスタのエミッタが前記電源電圧源に接続され、前記
第1のトランジスタのコレクタが、前記第1のトランジ
スタのベースと第2のPNPトランジスタのエミッタと
に接続され、前記第2のPNPトランジスタのコレクタ
が前記第2のPNPトランジスタのベースと第1の抵抗
の一端とに接続され、前記第1の抵抗の他端がGNDに
接続されており、 第2の抵抗の一端が前記電源電圧源に接続され、前記第
2の抵抗の他端が第3の抵抗の一端と第1のNPNトラ
ンジスタのベースとに接続され、前記第3の抵抗の他端
は第3のPNPトランジスタのエミッタに接続され、前
記第3のPNPトランジスタのベースは前記第2のPN
Pトランジスタのベースおよびコレクタに接続され、前
記第3のPNPトランジスタのコレクタは第4の抵抗の
一端に接続され、前記第4の抵抗の他端はGNDに接続
されており、 前記第1のNPNトランジスタのコレクタは前記電源電
圧源に接続され、エミッタは第4の抵抗の一端に接続さ
れ、前記第4の抵抗の他端はGNDに接続されており、 前記第1のNPNトランジスタのエミッタ電圧を当該バ
イアス回路の出力電圧とすることを特徴とする請求項3
記載の光電変換装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002121930A JP4048819B2 (ja) | 2002-04-24 | 2002-04-24 | 光電変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002121930A JP4048819B2 (ja) | 2002-04-24 | 2002-04-24 | 光電変換装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003318436A true JP2003318436A (ja) | 2003-11-07 |
JP4048819B2 JP4048819B2 (ja) | 2008-02-20 |
Family
ID=29537687
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002121930A Expired - Fee Related JP4048819B2 (ja) | 2002-04-24 | 2002-04-24 | 光電変換装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4048819B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007028372A (ja) * | 2005-07-20 | 2007-02-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 受光増幅回路およびそれを用いた光ピックアップ装置 |
-
2002
- 2002-04-24 JP JP2002121930A patent/JP4048819B2/ja not_active Expired - Fee Related
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