JP2008306571A - 光受信回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の装置よりも更に消費電力を低減可能な光受信回路を提供する。
【解決手段】 節点Ｎ１の電位低下に伴って、比較器ＣＯＭＰへの入力電圧が、当初のＶｃｃから（１／２）×Ｖｃｃに到達した場合、比較器ＣＯＭＰの出力レベルが反転し、出力レベルがＬＯＷとなる。比較器ＣＯＭＰの出力レベルがＬＯＷになった場合、増幅部用スイッチＳＷ３は接続され、光受信回路１は半起動状態に移行する。増幅部用スイッチＳＷ３の接続によって信号検出回路ＳＤも起動する。増幅部２が起動した場合、信号検出回路ＳＤは、増幅部２の出力に伝送信号が含まれているか否かを判定し、伝送信号が含まれていない旨を信号検出回路ＳＤが示す場合には、リセット用スイッチＳＷ２を接続させて、キャパシタＣ１をリセットする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、光受信回路に関する。

ＭＯＳＴ（ＭediaOriented Systems Transport）は、マルチメディア用途の車載電子機器ネットワークシステムの規格である。ＭＯＳＴには、ＦＯＴ（FiberOptic Transceiver)などの光受信回路が用いられており、光ファイバからの信号を受信し、電気信号に変換している。ＦＯＴにおいては、消費電力の低減が期待されている。

低消費電流化を実現するため、従来の光受信回路ではシャットダウン機能を有している。シャットダウン機能では、外部からシャットダウン信号が入力されると、シャットダウン状態となり、消費電流が低減された状態となり、その後、外部からシャットダウン解除信号が入力されると、シャットダウン状態は解除され、通常の動作状態に復帰する。

このような光受信回路を小型化する一つの手法が特許文献１において提案されている。特許文献１に記載の光受信回路においては、フォトダイオードの出力は、初段アンプ部、アンプ、ヒステリシスコンパレータ及びバッファを介して出力段に入力されている。それぞれの回路素子には、バイアス回路からバイアス電流が供給されている。アンプの出力に基づいて送出されたリセット信号がシャットダウン制御回路に入力されると、バイアス回路がシャットダウン状態となる。シャットダウン制御回路は、初段アンプ部の出力に基づいて、バイアス回路のシャットダウン状態を解除している。
特開２００５−１３０１７３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の光受信装置においては、フォトダイオードの電流出力を、装置の起動・シャットダウン用の信号としてモニタしているため、信号光以外のノイズ光が入射した場合においてもシャットダウン状態が解除され、電力消費が生じるというおそれがある。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、従来の装置よりも更に消費電力を低減可能な光受信回路を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明に係る光受信回路は、フォトダイオードの出力信号を増幅する増幅部と、フォトダイオードにスイッチを介して接続されたキャパシタと、キャパシタの蓄積電荷量に応じて、スイッチによりキャパシタとフォトダイオードとの接続を切断すると共に増幅部を起動させる起動制御手段と、増幅部の出力に伝送信号
が含まれているか否かを判定する判定手段と、伝送信号が含まれていない旨を判定手段が示す場合にはキャパシタをリセットするリセット手段とを備えることを特徴とする。なお、伝送信号とは人為的に生成された信号であり、ノイズ信号などの不要信号ではないことを意味する。

本発明の光受信回路によれば、フォトダイオードに入力された光信号は、増幅部によって増幅される。増幅部の起動は、フォトダイオードの受光量に応じてキャパシタに蓄積された電荷量に依存する。

通常の光信号がフォトダイオードに入力された場合には、キャパシタの蓄積電荷量は急激に変化するため、起動制御手段が増幅部を起動して増幅動作を行う。この際、フォトダイオードからの出力がキャパシタには流れないようにするため、フォトダイオードとキャパシタとの間のスイッチは切断され、フォトダイオードからの信号は増幅部へ流れる。増幅部内を流れる信号は判定手段に入力され、これに伝送信号が含まれていると判定した場合には、リセットは行われず、増幅部における信号の伝送を継続して許容する。すなわち、光信号に応じて通常の伝送信号がフォトダイオードから発生している場合には、増幅部は起動していることとなる。

一方、増幅部内を流れる信号は判定手段に入力されるが、これに伝送信号が含まれていない場合にはリセット手段がキャパシタをリセットする。すなわち、微弱ノイズ光の入射などに起因して発生した不要信号がキャパシタに入力されている場合には、まず、キャパシタの蓄積電荷量の変動量が少ないため増幅部が長時間に亘って起動せず、また、起動した場合においても、ノイズは伝送信号ではないため、判定手段の指示によりリセット手段がキャパシタをリセットし、これに応じて起動制御手段が増幅部への電力供給を遮断する。

更に、サージノイズ光などの大きな不要信号がフォトダイオードに入力された場合、キャパシタへの蓄積電荷量が急激に変化して増幅部が起動してしまうが、この後、伝送信号が無い旨を判定手段が判定するので、判定手段の指示によりリセット手段がキャパシタをリセットし、これに応じて起動制御手段が増幅部への電力供給を遮断する。

キャパシタのリセットによって、起動制御手段による増幅部への電力供給が遮断され、フォトダイオードとキャパシタの間のスイッチは再び接続され、上述の動作を継続する。

このように、本発明の光受信回路によれば、信号光以外のノイズ光がフォトダイオードに入射した場合においては、増幅部の起動が抑制され、起動した場合においても速やかに電力供給が遮断するので、従来の装置よりも更に消費電力を低減することができる。

また、本発明の光受信回路は、増幅部の出力信号を外部に出力する出力部を更に備え、伝送信号が含まれている旨を判定手段が示す場合には、判定手段は出力部を起動させることを特徴とする。伝送信号が含まれている旨を判定手段が示す場合には出力部の起動が行われ、含まれていない旨を判定手段が示す場合には、出力部は起動しないので、出力部を備えた構造において、消費電力が更に低減される。

また、フォトダイオードと増幅部は常時接続されていても一定の動作を行うが、フォトダイオードとキャパシタとを切断した際に、選択的に接続される方が信号伝送効率の観点から好ましい。すなわち、本発明の光受信回路は、上述のスイッチは切替スイッチであって、スイッチによるキャパシタとフォトダイオードの切断時に、フォトダイオードと増幅部とを接続することを特徴とする。

起動制御手段の構成としては種々の構造が考えられるが、本発明に係る起動制御手段は、増幅部と電力供給線との間に介在する増幅部用スイッチと、キャパシタの一端が接続された比較器とを有し、比較器の出力によって増幅部用スイッチの接続／切断が制御されることが好ましい。

キャパシタの蓄積電荷量に応じて、その一端の電位が変化し、これが比較器に入力されるので、比較器への入力レベルが基準レベルに到達した場合には、増幅部用スイッチが接続され、電力供給線から増幅部に電力供給が行われ、増幅部が起動する。比較器への入力レベルが基準レベルに到達しない場合には、増幅部用スイッチが切断され、電力供給線から増幅部に電力供給が行われず、増幅部が起動しない。本構造では、このように増幅部の起動をキャパシタの蓄積電荷量に応じて的確に制御できる。

また、本発明に係る光受信回路では、比較器とフォトダイオードとの間に介在するチャージアンプを更に備え、キャパシタはチャージアンプの入出力端子間に介在していることを特徴とする。この場合、起動判定を行うためのキャパシタがチャージアンプの一部を構成しているため、比較器へ入力電圧をチャージアンプによる電荷電圧変換により生成することができる。

本発明の光受信回路によれば、従来の装置よりも更に消費電力を低減することができる。

以下、実施の形態に係る光受信回路について説明する。なお、同一要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

図１は、実施の形態に係る光受信回路１の回路図である。

光受信回路１は、ファイバ・オプティック・トランシーバＦＯＴと、端子（節点）Ｎ１と電力供給線ＰＬとの間に接続されたキャパシタＣ１とを備えている。電力供給線ＰＬには、キャパシタＣ１及びスイッチＳＷ１を順次介してフォトダイオードＰＤのカソードが接続されている。フォトダイオードＰＤのアノードは固定電位（グランド）に接続されている。フォトダイオードＰＤの出力信号は、増幅系回路又は検出系回路に選択的に入力される。

増幅系回路は、前段増幅器ＰＡ１、主増幅器ＭＡ１及び出力部ＯＰを順次接続してなり、主増幅器ＭＡ１の出力端子は交流信号モニタとしての信号検出回路（判定手段）ＳＤにも接続される。出力部ＯＰは必要に応じて外部への信号出力端子ＯＵＴを備えている。信号検出回路ＳＤの出力は、出力部ＯＰと電力供給線ＰＬとの間のスイッチＳＷ４の導通を制御している。前段増幅器ＰＡ１及び主増幅器ＭＡ１は増幅部２を構成している。増幅部２は、フォトダイオードＰＤの出力信号を増幅する。

一方、検出系回路は、キャパシタＣ１とスイッチＳＷ１との間の節点Ｎ１に接続された比較器（起動制御手段）ＣＯＭＰと、節点Ｎ１と電力供給線ＰＬとの間に介在し、キャパシタＣ１の両端間を接続するリセット用スイッチ（リセット手段）ＳＷ２とを備えている。比較器ＣＯＭＰの出力は、電力供給線ＰＬと増幅部２との間の増幅部用スイッチＳＷ３の導通と、キャパシタＣ１とフォトダイオードＰＤとの間のスイッチＳＷ１の導通を制御する。電力供給線ＰＬにはＶｃｃの電位が与えられており、比較器ＣＯＭＰの電源として電力供給線ＰＬが接続されており、比較器ＣＯＭＰには基準電位として（１／２）×Ｖｃｃが入力されている。

図２は、実施の形態に係る光受信回路１の回路図（初期状態：スリープモード）である。

まず、スイッチＳＷ１が接続（ＯＮ）されており、ファイバ・オプティック・トランシーバＦＯＴに光ファイバが取り付けられ、光ファイバから光信号ＳＰ３がフォトダイオードＰＤに入射する。この時、フォトダイオードＰＤには電流Ｉｐが流れる。フォトダイオードＰＤへの光の入力等によって、キャパシタＣ１に電荷が蓄積されると、キャパシタＣ１の両端に電位差が発生する。

キャパシタＣ１は、電源電位Ｖｃｃとグランドとの間に介在しているので、キャパシタＣ１の両端間の電位差が大きくなると、これらの間に位置する節点Ｎ１の電位が低下する。節点Ｎ１の電位は比較器ＣＯＭＰへの入力電圧となる。節点Ｎ１の電位低下に伴って、比較器ＣＯＭＰへの入力電圧が、当初のＶｃｃから（１／２）×Ｖｃｃに到達することになる。比較器ＣＯＭＰの入力電圧が（１／２）×Ｖｃｃに到達するまでの期間、比較器ＣＯＭＰの出力レベルはＨＩＧＨレベルのままであり、増幅部用スイッチＳＷ３は切断（ＯＦＦ）されている。したがって、増幅部２、信号検出回路ＳＤ及び出力部ＯＰからなる増幅系回路１０は起動しておらず、スリープ状態である。

図３は、実施の形態に係る光受信回路１の回路図（半起動状態）である。

節点Ｎ１の電位低下に伴って、比較器ＣＯＭＰへの入力電圧が、当初のＶｃｃから（１／２）×Ｖｃｃに到達した場合、比較器ＣＯＭＰの出力レベルが反転し、出力レベルがＬＯＷとなる。比較器ＣＯＭＰの出力レベルがＬＯＷになった場合、増幅部用スイッチＳＷ３は接続され、光受信回路は半起動状態に移行する。

半起動状態では、増幅部用スイッチＳＷ３が接続されると共に、スイッチＳＷ１が増幅部２側へ切り替えられる。すなわち、比較器ＣＯＭＰは、キャパシタＣ１の蓄積電荷量に応じてスイッチＳＷ１によりキャパシタＣ１とフォトダイオードＰＤとの接続を切断すると共に増幅部２を起動させている。なお、増幅部用スイッチＳＷ３の接続によって信号検出回路ＳＤも起動する。この状態では、出力部ＯＰはまだ起動していない。

図４は、実施の形態に係る光受信回路１の回路図（リセット状態）である。

増幅部２が起動した場合、信号検出回路ＳＤは、増幅部２の出力に伝送信号が含まれているか否かを判定し、伝送信号が含まれていない旨を信号検出回路ＳＤが示す場合には、リセット用スイッチＳＷ２を接続させて、キャパシタＣ１をリセットする。なお、伝送信号とは伝送の意図をもって人為的に生成された信号であり、ノイズ信号などの不要信号ではないことを意味する。

出力部ＯＰは、増幅部２の出力信号を外部に出力する回路素子であれば特に限定されるものではなく、単なるアンプ、バッファアンプ、ＬＥＤなどの光電変換素子、又は通信回路などで構成することができる。

図５は、実施の形態に係る光受信回路１の回路図（全起動状態）である。

信号検出回路ＳＤが、増幅部２から出力された信号に伝送信号が含まれている旨を示す場合には信号検出回路ＳＤは、電力供給線ＰＬと出力部ＯＰの間に位置するスイッチＳＷ４を接続し、出力部ＯＰを起動させる。このように、伝送信号が含まれている旨を信号検出回路ＳＤが示す場合には出力部ＯＰの起動が行われ、含まれていない旨を信号検出回路ＳＤが示す場合には、出力部ＯＰは起動しないので、消費電力が更に低減される。

信号検出回路ＳＤとしては、種々の構成が考えられるが、信号検出回路ＳＤは、例えば、バンドパスフィルタとピーク・ホールド回路とを接続し、光ファイバから入力される特定の周波数の信号のみを透過させ、そのときの出力を保持しておき、これが所定期間継続した場合には、入力信号がノイズ（高周波、低周波）ではなく有意な伝送信号であると判定する。

信号検出回路ＳＤの一例としては、他の構造も考えられる。例えば、信号検出回路ＳＤは、入力信号を全波整流する全波整流回路と、全波整流された信号が入力されるローパスフィルタと、ローパスフィルタによって平滑化された出力レベルが入力される比較器と、比較器の出力が所定期間ＨＩＧＨベルを示す場合にはスイッチＳＷ４をＯＮさせ、スイッチＳＷ２をＯＦＦさせる起動信号を出力する時間計測回路から構成することもできる。この比較器へ入力される基準電位（閾値）をノイズレベル以上に設定しておき、この比較器に基準電位以上の電圧が入力された場合には、この比較器はＨＩＧＨレベルを出力する。時間計測回路としては、基準クロックに同期して比較器の出力をサンプリングするサンプリング回路と、サンプリング回路から連続して出力されるＨＩＧＨレベルのパルス数がＮ個に到達した場合に上記起動信号を出力するカウンタから構成することができる。サンプリング回路からのＨＩＧＨレベルの信号の連続性を検出するため、サンプリング回路からＬＯＷレベルが出力された場合には、カウンタの計測値をリセットすることとしてもよい。時間計測回路はキャパシタの充放電時間を利用してもよい。

上述の光受信回路１によれば、フォトダイオードＰＤに入力された光信号ＳＰ３は、増幅部２によって増幅される。増幅部２の起動は、フォトダイオードＰＤの受光量に応じてキャパシタＣ１に蓄積された電荷量に依存する。

通常の光信号がフォトダイオードＰＤに入力された場合には、キャパシタＣ１の蓄積電荷量は急激に変化するため、比較器ＣＯＭＰの出力が増幅部２を起動して増幅動作を行う。この際、フォトダイオードＰＤからの出力がキャパシタＣ１には流れないようにするため、フォトダイオードＰＤとキャパシタＣ１との間のスイッチＳＷ１は切断され、フォトダイオードＰＤからの信号は増幅部２へ流れる。増幅部２内を流れる信号は信号検出回路ＳＤに入力され、これに伝送信号が含まれていると判定した場合には、リセットは行われず、増幅部２及び後段の回路における信号の伝送を継続して許容する。光信号に応じて通常の伝送信号がフォトダイオードＰＤから発生している場合には、増幅部２は起動している。

一方、増幅部２内を流れる信号は信号検出回路ＳＤに入力されるが、伝送信号が含まれていない場合には、信号検出回路ＳＤからの出力によって、リセット用スイッチＳＷ２が接続され、キャパシタＣ１の両端間が短絡され、リセットが行われる。すなわち、微弱ノイズ光の入射などに起因して発生した不要信号がキャパシタＣ１に入力されている場合には、まず、キャパシタＣ１の蓄積電荷量の変動量が少ないため増幅部２や信号検出回路ＳＤが長時間に亘って起動せず、また、キャパシタＣ１が十分に充電されることで増幅部２や信号検出回路ＳＤが起動した場合においても、ノイズは伝送信号ではないため、信号検出回路ＳＤの指示によりリセット用スイッチＳＷ２がキャパシタＣ１をリセットし、これに応じて比較器ＣＯＭＰの出力がスイッチＳＷ３を切断し、増幅部２への電力供給を遮断する。

更に、サージノイズ光などの大きな不要信号がフォトダイオードＰＤに入力された場合、キャパシタＣ１への蓄積電荷量が急激に変化して増幅部２や信号検出回路ＳＤが起動してしまうが、この後、伝送信号が無い旨を信号検出回路ＳＤが判定するので、信号検出回路ＳＤの指示によりリセット用スイッチＳＷ２がキャパシタＣ１をリセットし、これに応じて比較器ＣＯＭＰが増幅部２及び信号検出回路ＳＤへの電力供給を遮断する。

なお、信号検出回路ＳＤへの電力供給の遮断によって、スイッチＳＷ４はＯＦＦとなり、スイッチＳＷ２はＯＮとなる。スイッチＳＷ４とスイッチＳＷ２は、チャネルタイプの異なる電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）から構成することができるが、同一チャネルのＦＥＴの一方の制御入力にインバータを挿入しておいてもよい。

キャパシタＣ１のリセットによって、比較器ＣＯＭＰによる増幅部２及び信号検出回路ＳＤへの電力供給が遮断され、スイッチＳＷ１によりフォトダイオードＰＤとキャパシタの間が再び接続され、上述の動作を継続する。

このように、本実施形態の光受信回路によれば、信号光以外のノイズ光がフォトダイオードＰＤに入射した場合においては、増幅部２及び信号検出回路ＳＤの起動後の電力供給が抑制され、起動した場合においても電力供給が速やかに遮断するので、従来の装置よりも更に消費電力を低減することができる。

なお、フォトダイオードＰＤと増幅部２とは常時接続されていても一定の動作を行うが、本例では、フォトダイオードＰＤとキャパシタＣ１とを切断した際に、選択的に接続されており、信号伝送効率が向上している。すなわち、スイッチＳＷ１は切替スイッチであって、スイッチＳＷ１によるキャパシタＣ１とフォトダイオードＰＤとの切断時に、フォトダイオードＰＤと増幅部２とを接続している。

比較器ＣＯＭＰを含む起動制御手段の構成としては種々の構造が考えられるが、上記実施形態の起動制御手段は、増幅部２と電力供給線ＰＬとの間に介在する増幅部用スイッチＳＷ３と、キャパシタＣ１の一端が接続された比較器ＣＯＭＰとを有し、比較器ＣＯＭＰの出力によって増幅部用スイッチＳＷ３の接続／切断が制御される構成とされている。

本構成では、キャパシタＣ１の蓄積電荷量に応じて、その一端の電位が変化し、これが比較器ＣＯＭＰに入力されるので、比較器ＣＯＭＰへの入力レベルが基準レベルに到達した場合には、増幅部用スイッチＳＷ３が接続され、電力供給線ＰＬから増幅部２及び信号検出回路ＳＤに電力供給が行われ、これらが起動している。比較器ＣＯＭＰへの入力レベルが基準レベルに到達しない場合には、増幅部用スイッチＳＷ３が切断され、電力供給線ＰＬから増幅部２及び信号検出回路ＳＤに電力供給が行われず、増幅部２が起動しない。本構造では、このように増幅部及び信号検出回路ＳＤの起動をキャパシタＣ１の蓄積電荷量に応じて的確に制御できる。

図６は、節点Ｎ１の電位（実線）及び消費電流（点線）のタイミングチャートである（光信号入力時）。

当初、リセット用スイッチＳＷ２が接続された場合には、節点Ｎ１は電源電位Ｖｃｃに接続される。これに伴い、比較器ＣＯＭＰ及びスイッチＳＷ３を介して信号検出回路ＳＤへの電力供給が遮断し、リセット用スイッチＳＷ２がＯＦＦし、キャパシタＣ１への充電が可能な状態となる。この後、光信号がフォトダイオードＰＤに入力されると、キャパシタＣ１の両端間の電位差が増加し、節点Ｎ１の電位が低下する。節点Ｎ１の電位が（１／２）×Ｖｃｃにまで低下した場合には、比較器ＣＯＭＰの出力が反転し、増幅部用スイッチＳＷ３がＯＮする。増幅部用スイッチＳＷ３は、電力供給線ＰＬと増幅部２及び信号検出回路ＳＤとを接続している。したがって、半起動状態となり（図３参照）、当初の消費電流ＩｃｃｓはＩｃｃｍまで増加する。

半起動状態が所定期間継続すると、すなわち、伝送信号が含まれている旨を信号検出回路ＳＤが検出すると、スイッチＳＷ４がＯＮし（リセット用スイッチＳＷ２はＯＦＦ）、出力部ＯＰと電力供給線ＰＬとが接続され、出力部ＯＰが起動する。したがって、消費電流ＩｃｃｍはＩｃｃｏまで増加する。光信号がノイズではない有意な信号である限り、全起動状態は継続する。なお、半起動状態以後の節点Ｎ１の電位は、スイッチＳＷ１が切り替わり、キャパシタＣ１がフォトダイオードＰＤから孤立することにより、（１／２）×Ｖｃｃに固定される。

図７は、節点Ｎ１の電位（実線）及び消費電流（点線）のタイミングチャートである（ノイズレベル入力時）。

上記と同様に、当初、リセット用スイッチＳＷ２が接続された場合には、節点Ｎ１は電源電位Ｖｃｃに接続される。この後、キャパシタＣ１が充電可能な状態になり、ノイズ光がフォトダイオードＰＤに入力されると、キャパシタＣ１の両端間の電位が徐々に増加し、節点Ｎ１の電位が次第に低下していく。節点Ｎ１の電位が（１／２）×Ｖｃｃにまで低下した場合には、比較器ＣＯＭＰの出力が反転し、増幅部用スイッチＳＷ３がＯＮする。増幅部用スイッチＳＷ３は、電力供給線ＰＬと増幅部２及び信号検出回路ＳＤとを接続している。したがって、半起動状態となり（図３参照）、当初の消費電流ＩｃｃｓはＩｃｃｍまで増加する。なお、半起動状態期間（ｔｒｅｓｅｔ）における節点Ｎ１の電位は、スイッチＳＷ１が切り替わり、キャパシタＣ１がフォトダイオードＰＤから孤立することにより、（１／２）×Ｖｃｃに固定される。

半起動状態が所定期間（ｔｗａｋｅ）継続しない場合、すなわち、伝送信号が含まれていない旨を信号検出回路ＳＤが検出すると、スイッチＳＷ４がＯＦＦし（リセット用スイッチＳＷ２はＯＮ）、出力部ＯＰと電力供給線ＰＬとが切断され、出力部ＯＰへの電力供給が遮断する。リセット用スイッチＳＷ２がＯＮすることによって、比較器ＣＯＭＰの入力電位はＶｃｃまで急激に上昇するため、比較器ＣＯＭＰの後段にある増幅部用スイッチＳＷ３が切断され、したがって、消費電流Ｉｃｃｍは元のＩｃｃｓまで急激に減少する。この時、スイッチＳＷ１はキャパシタＣ１側に接続されるので、節点Ｎ１の電位は再び徐々に減少を始める。

初期状態の開始時（リセット時）から半起動状態の開始時までの期間をｔｗａｉｔとすると、ｔｗａｉｔ＝Ｃ１×（１／２）×Ｖｃｃ／Ｉｐと表され、有意な光信号が入力されない場合のリセット時から半起動状態の終了時までの消費電流Ｉｓｌｅｅｐは、キャパシタＣ１の容量をＣ１、フォトダイオードＰＤを流れる電流をＩｐとして、以下の関係を満たす。Ｉｓｌｅｅｐ＝（（Ｉｃｃｍ×ｔｗａｋｅ）＋（Ｉｃｃｓ×ｔｗａｉｔ））／（ｔｗａｉｔ＋ｔｗａｋｅ）＝（（Ｉｃｃｍ×ｔｗａｋｅ）＋（Ｉｃｃｓ×（Ｃ１×（１／２）×Ｖｃｃ／Ｉｐ））／（ｔｗａｋｅ＋（Ｃ１×（１／２）×Ｖｃｃ／Ｉｐ））

期間ｔｗａｉｔは、フォトダイオードＰＤに流れる光電流Ｉｐと容量Ｃ１に依存する。一例として、比較器ＣＯＭＰにおける消費電流Ｉｃｃｓは１μＡ、出力部を除く全回路の消費電流Ｉｃｃｍは１５ｍＡ、容量Ｃ１は１００ｐＦ、光電流Ｉｐは０．５μＡ（平均光入力−３０ｄＢｍ）、期間ｔｗａｋｅは期間ｔｒｅｓｅｔに略一致して１００ｎｓ、Ｖｃｃは３．３Ｖとした。本例では、消費電流Ｉｓｌｅｅｐ＝５．５３μＡであり、期間ｔｗａｉｔ＝０．３３ｍｓである。

図８は、別の実施形態に係る光受信回路の回路図である。

本例では、キャパシタＣ１及びリセット用スイッチＳＷ２の接続関係と、キャパシタＣ１にオペアンプＡが並列接続されている点のみが上述のものと異なり、他の構成は上述のものと同一である。この光受信回路１では、フォトダイオードＰＤ及びスイッチＳＷ１、比較器ＣＯＭＰの後段の回路、増幅系回路の構成は上述のものと同一であるので説明を省略する。

検出系回路において、キャパシタＣ１とオペアンプＡとはチャージアンプＣＡを構成している。すなわち、光受信回路１では、比較器ＣＯＭＰとフォトダイオードＰＤとの間に介在するチャージアンプＣＡを更に備えており、キャパシタＣ１はチャージアンプＣＡの入出力端子間に介在している。この場合、起動判定を行うためのキャパシタＣ１がチャージアンプＣＡの一部を構成しているため、比較器ＣＯＭＰへ入力電圧をチャージアンプＣＡによる電荷電圧変換により生成することができる。なお、比較器ＣＯＭＰに加えてチャージアンプＣＡを構成するオペアンプＡにも電力供給線ＰＬから電力が供給されている。

フォトダイオードＰＤのカソードはスイッチＳＷ１を介してチャージアンプＣＡの入力端子に接続されている。チャージアンプＣＡの入出力端子間にはリセット用スイッチＳＷ２が介在しており、リセット用スイッチＳＷ２をＯＮすると、キャパシタＣ１がリセットされる。リセット用スイッチＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦは、上述の通り、信号検出回路ＳＤからの出力によって行われる。

リセット時には、キャパシタＣ１への蓄積電荷量はゼロとなる。チャージアンプＣＡを構成するオペアンプＡの反転入力端子には、（１／２）×Ｖｃｃの基準電位が入力されている。リセット時の非反転入力端子の電位は（１／２）×Ｖｃｃであるため、フォトダイオードＰＤからの負電荷がキャパシタＣ１に流れ込むことにより、チャージアンプＣＡの出力電位は徐々に上昇し、比較器ＣＯＭＰの基準電位（２／３）×Ｖｃｃに到達した場合には、比較器ＣＯＭＰの出力が反転し、増幅部用スイッチＳＷ３をＯＮし、スイッチＳＷ１は増幅部２側へ切り替わり、半起動状態となる。スイッチＳＷ１によりフォトダイオードＰＤがキャパシタＣ１から切断されるため、半起動状態及び全起動状態では、比較器ＣＯＭＰへの入力電位（節点Ｎ１の電位）は、基準電位（２／３）×Ｖｃｃに固定される。以後の動作は、上述の実施形態と同じである。

なお、チャージアンプＣＡの基準電位と比較器の基準電位は、リセット時にスイッチＳＷ３が確実に切断されるように異なっているが、これらの基準電位の値は上述のものに限定されない。

上述の光受信回路によれば、モニタ用の別のフォトダイオードが不要であり、単一のフォトダイオードＰＤによって検出及び増幅を行うことができる。検出系回路の構造は単純であるため、光出力モニタ時の回路素子全体で生じる誤差を低減することができ、消費電流も低減することができる。

実施の形態に係る光受信回路１の回路図である。 実施の形態に係る光受信回路１の回路図（初期状態：スリープモード）である。 実施の形態に係る光受信回路１の回路図（半起動状態）である。 実施の形態に係る光受信回路１の回路図（リセット状態）である。 実施の形態に係る光受信回路１の回路図（全起動状態）である。 節点Ｎ１の電位（実線）及び消費電流（点線）のタイミングチャートである（光信号入力時）。 節点Ｎ１の電位（実線）及び消費電流（点線）のタイミングチャートである（ノイズレベル入力時） 別の実施形態に係る光受信回路の回路図である。

符号の説明

１・・・光受信回路、２・・・増幅部、１０・・・増幅系回路、Ａ・・・オペアンプ、Ｃ１・・・キャパシタ、ＣＡ・・・チャージアンプ、ＣＯＭＰ・・・比較器、ＦＯＴ・・・ファイバ・オプティック・トランジーバ、ＭＡ１・・・主増幅器、Ｎ１・・・節点、ＯＰ・・・出力部、ＯＵＴ・・・信号出力端子、ＰＡ１・・・前段増幅器、ＰＤ・・・フォトダイオード、ＰＬ・・・電力供給線、ＳＤ・・・信号検出回路、ＳＰ３・・・光信号、ＳＷ１・・・スイッチ、ＳＷ２・・・リセット用スイッチ、ＳＷ３・・・増幅部用スイッチ、ＳＷ４・・・スイッチ。

Claims (5)

1. フォトダイオードの出力信号を増幅する増幅部と、
   前記フォトダイオードにスイッチを介して接続されたキャパシタと、
   前記キャパシタの蓄積電荷量に応じて、前記スイッチによりキャパシタと前記フォトダイオードとの接続を切断すると共に前記増幅部を起動させる起動制御手段と、
   前記増幅部の出力に伝送信号が含まれているか否かを判定する判定手段と、
   伝送信号が含まれていない旨を前記判定手段が示す場合には前記キャパシタをリセットするリセット手段と、
   を備えることを特徴とする光受信回路。
2. 前記増幅部の出力信号を外部に出力する出力部を更に備え、
   伝送信号が含まれている旨を前記判定手段が示す場合には、前記判定手段の出力は前記出力部を起動させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光受信回路。
3. 前記スイッチは切替スイッチであって、前記スイッチによるキャパシタと前記フォトダイオードの切断時に、前記フォトダイオードと前記増幅部とを接続する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光受信回路。
4. 前記起動制御手段は、
   前記増幅部と電力供給線との間に介在する増幅部用スイッチと、
   前記キャパシタの一端が接続された比較器と、
   を有し、
   前記比較器の出力によって前記増幅部用スイッチの接続／切断が制御される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光受信回路。
5. 前記比較器と前記フォトダイオードとの間に介在するチャージアンプを更に備え、
   前記キャパシタは前記チャージアンプの入出力端子間に介在している、
   ことを特徴とする請求項４に記載の光受信回路。
   
   
   

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