JP2004187168A

JP2004187168A - 回路構成、光受信器、及び光リンク

Info

Publication number: JP2004187168A
Application number: JP2002354187A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Irie; 剛入江
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2004-07-02
Also published as: US7071455B2; US20040169129A1

Abstract

【課題】光電流モニタ端子に印加される電圧によらず、信号検出回路への入力電圧を一定に保つことができる回路構成を提供する。
【解決手段】本発明に係る回路構成は、光受信器１０に適用される回路構成であって、光信号を受光するＡＰＤ１と、第１のライン及び第２のラインを有すると共に第１のラインにＡＰＤ１が接続された第１のカレントミラー回路２Ｆと、第１〜第４の端子Ｔ４とを有し、第１の端子Ｔ１と第２の端子Ｔ２との間で第１のラインを構成し、第３の端子Ｔ３と第４の端子Ｔ４との間で第２のラインを構成するカレントミラー回路であって、第１の端子Ｔ１が第１のカレントミラー回路２Ｆの第２のラインに接続された第２のカレントミラー回路２Ｒと、第２の端子Ｔ２に接続された信号検出回路６と、第３の端子Ｔ３に接続された光電流モニタ端子ＩＭＴと、第２のカレントミラー回路の第３の端子Ｔ３に接続され、第３の端子Ｔ３に電圧を印加する電圧印加回路７と、を備える。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光受信器又は光リンクに適用される回路構成、その回路構成を有する光受信器及び光リンクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、フォトダイオードに流れる光電流をモニタする光電流モニタ回路が特許文献１等によって知られている。この光電流モニタ回路は、カレントミラー回路によって、フォトダイオードに流れる光電流に比例した電流を検出し、フォトダイオードに流れる光電流に換算する。
【０００３】
一方、フォトダイオードに流れる光電流に基づいて光信号を検出する信号検出回路を設ける場合がある。上述した光電流モニタ回路を構成するカレントミラー回路において、光電流モニタ端子が設けられたラインとは異なるラインに信号検出回路を設ける場合があった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２８４４４５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、２つの並列なラインを有するカレントミラー回路において、一方のラインに信号検出回路を設け、他方のラインに光電流モニタ端子を設ける構成においては、次のような事態が生じることも考えられる。すなわち、光電流モニタ端子に電流計を接続して光電流をモニタする場合には、光電流モニタ端子に所定の電圧が印加されるが、光電流のモニタを行わない場合には電位が印加されない。このように、光電流モニタ端子側のカレントミラー回路のラインの状態によって信号検出回路における信号識別の基準が変動するおそれがある。特に、受光素子としてアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）を用いた場合には、ＡＰＤに高電圧を印加する電源の消費電力を少しでも軽減するために、カレントミラー回路を構成するトランジスタに流す電流を小さくしているため信号識別基準の変動は、顕著に影響する。
【０００６】
そこで、本発明は上記課題を解決し、光電流モニタ端子に印加される電圧によらず、信号検出回路への入力電圧を一定に保つことができる回路構成、その回路構成を有する光受信器及び光リンクを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る回路構成は、光受信器に適用される回路構成であって、光信号を受光するフォトダイオードと、第１のライン及び第２のラインを有すると共に第１のラインにフォトダイオードが接続された第１のカレントミラー回路と、第１の端子と、第２の端子と、第３の端子と、第４の端子と、第１の端子及び第２の端子をつなぐ第１のラインと、第３の端子及び第４の端子をつなぐ第２のラインと、を有するカレントミラー回路であって、第１の端子が第１のカレントミラー回路の第２のラインに接続された第２のカレントミラー回路と、第２のカレントミラー回路の第２の端子に接続された信号検出回路と、第２のカレントミラー回路の第３の端子に接続された光電流モニタ端子と、第２のカレントミラー回路の第３の端子に接続され、第３の端子に電圧を印加する電圧印加回路と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
このように、光電流モニタ端子が接続される第３の端子に対して、電圧を印加する電圧印加回路を備えることにより、光電流モニタ端子を使用するかしないかによらず、第３の端子に印加される電圧を安定させることができる。すなわち、光電流モニタ端子に所定の電圧が印加されていない場合には、電圧印加回路によって電圧を印加して第３の端子の電位を上げ、光電流モニタ端子に電圧が印加されている場合と同じ状態とする。これにより、第２のカレントミラー回路の第２のラインを状態を安定させ、第１のラインに影響を与えないようにすることができ、信号識別の基準を一定に保つことができる。
【０００９】
上記回路構成において、電圧印加回路は、電源とダイオードとが接続されて構成されていることを特徴としても良い。
【００１０】
このように電圧印加回路はダイオードを有することにより、電源に電流が流れ込むことを防止できる。
【００１１】
上記回路構成において、電圧印加回路は、光受信器又は光リンクの内部電圧を分圧する分圧抵抗と、ダイオードと、を有することを特徴としても良い。
【００１２】
このように光受信器又は光リンクの内部電圧を分圧して用いることにより、新たな電源を外部からとる必要がなく、容易に回路を構成することができる。
【００１３】
上記回路構成において、第２のカレントミラー回路は、第１のトランジスタと第２のトランジスタを有し、第１のトランジスタのコレクタが第１の端子を構成し、第１のトランジスタのエミッタが第２の端子を構成し、第２のトランジスタのコレクタが第３の端子を構成し、第２のトランジスタのエミッタが第４の端子を構成し、第１のトランジスタと第２のトランジスタのベースどうしが接続され、第１のトランジスタはコレクタとベースとが接続されていることを特徴としても良い。
【００１４】
第２のカレントミラー回路として、このようなワイドラー型カレントミラー回路を用いることが好ましい。
【００１５】
上記回路構成において、フォトダイオードはアバランシェ型であることが好ましい。
【００１６】
本発明に係る光受信器は、上記回路構成を有することを特徴とする。上記回路構成を有することにより、光電流モニタ端子に印加される電圧によらず、信号検出回路への入力電圧を一定に保ち、安定した光受信器を構成することができる。
【００１７】
また、本発明に係る光リンクは、上記回路構成を有することを特徴とする。上記回路構成を有することにより、光電流モニタ端子に印加される電圧によらず、信号検出回路への入力電圧を一定に保ち、安定した光リンクを構成することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明に係る回路構成及びこの回路構成を備えた光受信器１０の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１９】
図１は、実施の形態に係る光受信器１０の縦断面図である。樹脂材料１０ａ内には、スリーブＳＶが埋設されており、スリーブＳＶ内にはフェルール１０ｄに包まれた光ファイバＯＦが配置されている。光ファイバＯＦのスリーブＳＶ内の端面は、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）１に対向している。ＡＰＤ１は、スリーブＳＶの開口の一端を封止する蓋部材ＳＭの内側に固定され、スリーブＳＶ内に固定された球レンズＬＳを介して光ファイバＯＦから入力される信号光を受光する。
【００２０】
本例においては、増倍率制御回路（ＤＣ／ＤＣ）４０、カレントミラー回路２、トランスインピーダンスアンプ３、及びデータ識別・再生／クロック抽出回路４が、配線基板５上に設けられており、樹脂材料１０ａ内にモールドされている。
【００２１】
詳説すれば、ＡＰＤ１の一端は増倍率制御回路４０に電気的に接続され、他端はトランスインピーダンスアンプ３に電気的に接続されている。ＡＰＤ１へのバイアス電圧は増倍率制御回路４０によって調整された後、ＡＰＤ１に印加される。この状態でＡＰＤ１に光ファイバＯＦからの光信号が入力されると、光信号の光量に応じて流れる電流量が変化する。この電流はトランスインピーダンスアンプ３に入力されることによって、電流／電圧変換され、光信号に応じた電圧信号として出力される。
【００２２】
トランスインピーダンスアンプ３は、データ識別・再生／クロック抽出回路４に接続されている。データ識別・再生／クロック抽出回路４は、トランスインピーダンスアンプ３の出力電圧に含まれるデータを識別し、これを再生し、また、そのクロックを抽出する回路である。なお、データ識別・再生／クロック抽出回路４は、図示しないメインアンプ回路を含んでいるものとする。以下、上記光受信器１０の回路構成について詳説する。
【００２３】
図２は、上記光受信器１０の回路構成を示す図である。カレントミラー回路２は、前段側カレントミラー回路２Ｆと後段側カレントミラー回路２Ｒを縦続して構成される。カレントミラー回路は、そのトランジスタをそれぞれ含む並列ラインの双方を流れる電流比が一定となるように動作する回路である。なお、電流比はオームの法則に従い、それぞれのラインの抵抗値に反比例する。また、それぞれのトランジスタは、動作環境が等しくなるように近接して配置される。
【００２４】
なお、ＡＰＤ１は逆バイアスを印加して使用するため、正電位の端子ＶＡＰＤからのカレントミラー回路による電圧降下は、ＡＰＤ１に十分に逆バイアスを印加できる程度に小さい必要がある。カレントミラー回路を構成する一方のトランジスタの電圧降下は、そのベース−エミッタ間電圧で規定され、これはダイオードの順方向クランプ電圧に等しく、トランジスタの通常の動作条件下においては、約０．６〜０．７Ｖ程度に設定される。従って、ＡＰＤ１のカソード電位は、ＶＡＰＤ−（０．６〜０．７）Ｖとなり、ＡＰＤ１には十分な逆方向バイアス電圧が印加されることになる。
【００２５】
前段側カレントミラー回路２Ｆは、コレクタ−ベース間を短絡したｐｎｐトランジスタ２ＦＱ１と、これと実質的に特性の等しいｐｎｐトランジスタ２ＦＱ２とから構成される。二つのトランジスタ２ＦＱ１，２ＦＱ２の互いのベースは共通接続され、それぞれのトランジスタ２ＦＱ１，２ＦＱ２のエミッタは共に端子ＶＡＰＤに接続してある。なお、これらのエミッタと端子ＶＡＰＤとの間には抵抗２ＦＲ１，２ＦＲ２がそれぞれ介在しており、双方のトランジスタ２ＦＱ１，２ＦＱ２を流れる電流比を決定している。なお、抵抗２ＦＲ１，２ＦＲ２の値が共に零又は等しい場合には、トランジスタ２ＦＱ１，２ＦＱ２に流れる電流値は等しくなる。以下では、簡単のため、抵抗２ＦＲ１，２ＦＲ２の抵抗値が等しいものとする。
【００２６】
このように構成される前段側カレントミラー回路２Ｆの並列ラインの一方はＡＰＤ１に接続され、他方は端子ＭＴを介して後段側カレントミラー回路２Ｒに接続されている。光信号がＡＰＤ１へ入力されると、端子ＶＡＰＤからトランジスタ２ＦＱ１を介してＡＰＤ１に電流が流れ込み、これと等しい電流が後段側カレントミラー回路２Ｒに流れ込む。
【００２７】
一方、ＡＰＤ１から出力される光電流は、トランスインピーダンスアンプ３によって、これに対応する電圧信号に変換される。このトランスインピーダンスアンプ３としては、ＧａＡｓ製アンプ３Ａとその入力と出力との間に接続された帰還抵抗素子３Ｒとからなる増幅回路が好適に用いられる。
【００２８】
後段側カレントミラー回路２Ｒは、コレクタ−ベース間を短絡したｎｐｎトランジスタ２ＲＱ１と、これと実質的に特性の等しいｎｐｎトランジスタ２ＲＱ２とから構成される。二つのトランジスタ２ＲＱ１，２ＲＱ２の互いのベースは共通接続されている。トランジスタ２ＲＱ１のコレクタがカレントミラー回路２Ｒの第１の端子Ｔ１を、そしてエミッタが第２の端子Ｔ２をそれぞれ構成し、トランジスタ２ＲＱ２のコレクタがカレントミラー回路２Ｒの第３の端子Ｔ３を、そしてエミッタが第４の端子Ｔ４をそれぞれ構成する。後段側カレントミラー回路２Ｒの第１の端子Ｔ１は、端子ＭＴに接続されている。
【００２９】
また、後段側カレントミラー回路２Ｒの第２の端子Ｔ２、第４の端子Ｔ４には、抵抗８Ｒ１，８Ｒ２がそれぞれ接続され、それぞれの抵抗８Ｒ１，８Ｒ２の他端は接地されている。これらの抵抗８Ｒ１，８Ｒ２により、カレントミラー回路の双方のトランジスタ２ＲＱ１，２ＲＱ２を流れる電流比が決定される。抵抗８Ｒ１，８Ｒ２の値が共に零又は等しい場合には、トランジスタ２ＲＱ１，２ＲＱ２に流れる電流値は等しくなる。以下では、簡単のため、抵抗８Ｒ１，８Ｒ２の抵抗値が等しいものとする。
【００３０】
後段カレントミラー回路２Ｒの第２の端子Ｔ２と抵抗８Ｒ１との間には、ＳＤ（ＳｉｇｎａｌＤｅｔｅｃｔ）識別基準設定回路６が接続されている。ＳＤ識別基準設定回路６は、ＡＰＤに光信号の入力があるか否かを検出するための回路である。
【００３１】
また、後段カレントミラー回路２Ｒの第３の端子Ｔ３には、第３の端子Ｔ３に電圧を印加する電圧印加回路７が接続されている。電圧印加回路７は、光受信器１０の内部Ｖｃｃに第１の抵抗７Ｒ１と第２の抵抗７Ｒ２とが直列に接続され、それぞれの抵抗７Ｒ１、７Ｒ２の間にダイオード７Ｑが接続されて構成されている。ダイオード７Ｑは、アノード側が２つの抵抗７Ｒ１、７Ｒ２の接続点に接続され、カソード側が第３の端子Ｔ３に接続される。このような向きにダイオード７Ｑを接続することにより、内部Ｖｃｃへの電流が流れ込むことを防止できる。なお、第２の抵抗７Ｒ２の一端は接地されている。この電圧印加回路７は、内部Ｖｃｃを分圧した所定の電圧をカレントミラー回路２Ｒの第３の端子Ｔ３に印加する機能を有する。光受信器１０の内部Ｖｃｃを分圧して用いることにより、新たな電源を必要としないので好ましい。また、電圧印加回路７と第３の端子Ｔ３との間に、光電流モニタ端子ＩＭＴが接続されている。
【００３２】
本実施形態に係る回路構成によれば、後段側カレントミラー回路２ＲにＡＰＤ１に流れ込む電流と同一の電流が流れ込んでいる。後段側カレントミラー回路２Ｒにおいても一方のトランジスタ２ＲＱ１に流れ込む電流と等しい電流が他方のトランジスタ２ＲＱ２に流れ込む。したがって、ＡＰＤ１に流れ込む電流と同一の電流が、このモニタ端子付きのトランジスタ２ＲＱ２に流れ込むため、光電流モニタ端子ＩＭＴに電流計を付けて電流をモニタすれば、ＡＰＤ１に流れる電流をモニタすることができる。また、ＡＰＤ１に流れ込む電流と同一の電流が、このＳＤ識別基準設定回路が接続されたトランジスタ２ＲＱ１に流れ込むため、所定の基準に従って光電流を検出することができる。
【００３３】
本実施形態に係る回路構成によれば、第３の端子Ｔ３に電圧印加回路７を接続し、第３の端子Ｔ３に所定の電圧を印加している。これにより、光電流モニタ端子ＩＭＴにモニタ用の機器が接続された場合とされない場合とで、第３の端子Ｔ３に接続された光電流モニタ端子ＩＭＴに印加される電圧が大きく異ならないようにされる。従って、カレントミラー回路２Ｒのトランジスタ２ＲＱ２、２ＲＱ１に流れるベース電流に変動が生じず、ＳＤ識別基準が変動しない。本実施形態に係る回路構成において、光電流モニタ端子ＩＭＴにモニタ用の機器が接続された場合とされない場合とにおけるＳＤ識別基準設定回路６への入力電圧を計測した結果を図３に示す。図３に示されるように、電圧印加回路７を設けた本実施形態においては、光電流モニタ端子に対する接続の有無に関わらず、ＳＤ識別基準設定回路６への入力電圧が一定となり、安定して光信号を検出することができる。
【００３４】
以上、本発明の実施形態に係る回路構成及びその回路構成を用いた光受信器１０について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００３５】
上記実施形態では、光受信器１０を例として説明したが、本発明の回路構成を光リンクに適用しても良い。図４は、本発明が適用される光リンクの一例を示す図である。光リンク２０は、受信用の光ファイバと送信用の光ファイバとをそれぞれ受容する光コネクタ２１、２２を有し、光信号の送受信を行うことができるモジュールである。
【００３６】
なお、本発明は上記実施形態に限られることはなく、例えば、カレントミラー回路を、ベース電流補償型カレントミラー回路や、コンプリメンタリーカレントミラー回路など、他の構成のカレントミラー回路を用いることとしても良い。また、カレントミラー回路で用いるトランジスタもバイポーラトランジスタに限られず、ＭＯＳ−ＦＥＴを用いることも出来る。
【００３７】
上記実施形態においては、光受信器１０の内部Ｖｃｃを分圧して用いる構成の電圧印加回路７について説明したが、内部Ｖｃｃとは別の電源を用いてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、光電流モニタ端子が接続されるカレントミラー回路の端子に対して、電圧を印加する電圧印加回路７を備えることにより、光電流モニタ端子を使用するかしないかによらず、カレントミラー回路の状態を安定させることができる。すなわち、光電流モニタ端子に所定の電圧が印加されていない場合には、電圧印加回路７によって光電流モニタ端子に電圧が印加されているのと同じ状態をつくり、カレントミラー回路に影響を与えないようにし、信号識別の基準を一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光受信器の構成を示す縦断面図である。
【図２】実施形態に係る回路構成を示す図である。
【図３】従来の回路構成と実施形態に係る回路構成とを比較した結果を示す図である。
【図４】本発明が適用される光リンクの例を示す図である。
【符号の説明】
１…フォトダイオード、２Ｆ…第１カレントミラー回路、２Ｒ…第２カレントミラー回路、６…ＳＤ識別基準設定回路、７…電圧印加回路、ＩＭＴ…光電流モニタ端子。

Claims

光受信器又は光リンクに適用される回路構成であって、
光信号を受光するフォトダイオードと、
第１のライン及び第２のラインを有すると共に前記第１のラインに前記フォトダイオードが接続された第１のカレントミラー回路と、
第１の端子と、第２の端子と、第３の端子と、第４の端子と、前記第１の端子及び前記第２の端子をつなぐ第１のラインと、前記第３の端子及び前記第４の端子をつなぐ第２のラインと、を有するカレントミラー回路であって、前記第１の端子が前記第１のカレントミラー回路の前記第２のラインに接続された第２のカレントミラー回路と、
前記第２のカレントミラー回路の第２の端子に接続された信号検出回路と、
前記第２のカレントミラー回路の第３の端子に接続された光電流モニタ端子と、
前記第２のカレントミラー回路の第３の端子に接続され、前記第３の端子に電圧を印加する電圧印加回路と、
を備えることを特徴とする回路構成。
前記電圧印加回路は、電源とダイオードとが接続されて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の回路構成。
前記電圧印加回路は、前記光受信器又は前記光リンクの内部電圧を分圧する分圧抵抗と、ダイオードと、を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の回路構成。
前記第２のカレントミラー回路は、第１のトランジスタと第２のトランジスタを有し、
前記第１のトランジスタのコレクタが前記第１の端子を構成し、前記第１のトランジスタのエミッタが前記第２の端子を構成し、前記第２のトランジスタのコレクタが前記第３の端子を構成し、前記第２のトランジスタのエミッタが前記第４の端子を構成し、前記第１のトランジスタと前記第２のトランジスタのベースどうしが接続され、前記第１のトランジスタはコレクタとベースとが接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回路構成。
前記フォトダイオードはアバランシェ型であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の回路構成。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の回路構成を有する光受信器。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の回路構成を有する光リンク。