JP2012147312A - Semiconductor integrated circuit, amplifier and optical module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体集積回路、増幅器および光モジュールに関し、特に、安定化電源を用いる半導体集積回路、増幅器および光モジュールに関する。 The present invention relates to a semiconductor integrated circuit, an amplifier, and an optical module, and more particularly to a semiconductor integrated circuit, an amplifier, and an optical module that use a stabilized power source.
光ファイバを用いた公衆回線網において10ギガビット/秒の通信速度を実現する10G−EPON(10 Gb/s Ethernet(登録商標) Passive Optical Network)では、宅側装置からの光信号を受光素子で検出し、この受光素子の出力する検出電流を増幅するためのTIA(トランスインピーダンスアンプ)すなわち前置増幅器が局側装置に設けられる。 In 10G-EPON (10 Gb / s Ethernet (registered trademark) Passive Optical Network), which realizes a communication speed of 10 gigabits / second in public line networks using optical fibers, optical signals from home-side devices are detected by light receiving elements. Then, a TIA (transimpedance amplifier), that is, a preamplifier for amplifying the detection current output from the light receiving element is provided in the station side device.
従来の前置増幅器として、たとえば、特開2009―303159号公報(特許文献1)には、以下のような構成が開示されている。すなわち、この増幅器は、電流が入力される第1導通電極と、上記第1導通電極に結合された制御電極と、固定電圧源に結合された第2導通電極とを有する第1のトランジスタと、第1導通電極と、上記固定電圧源に結合された第2導通電極と、上記第1のトランジスタの制御電極に結合された制御電極とを有する第2のトランジスタと、上記第2のトランジスタの制御電極に結合され、上記第2のトランジスタの出力を上記第2のトランジスタの制御電極に帰還するための帰還抵抗と、上記第1のトランジスタの第1導通電極から上記第2のトランジスタの制御電極および上記帰還抵抗へ流れる電流と、上記第1のトランジスタの第1導通電極から第2導通電極へ流れる電流との比率を制御するための可変抵抗素子とを備える。 As a conventional preamplifier, for example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2009-303159 (Patent Document 1) discloses the following configuration. That is, the amplifier includes a first transistor having a first conduction electrode to which a current is input, a control electrode coupled to the first conduction electrode, and a second conduction electrode coupled to a fixed voltage source; A second transistor having a first conduction electrode, a second conduction electrode coupled to the fixed voltage source, a control electrode coupled to the control electrode of the first transistor, and control of the second transistor A feedback resistor coupled to the electrode for feeding back the output of the second transistor to the control electrode of the second transistor; from the first conduction electrode of the first transistor to the control electrode of the second transistor; A variable resistance element for controlling a ratio between a current flowing to the feedback resistor and a current flowing from the first conduction electrode to the second conduction electrode of the first transistor;
一般に、シングルエンド信号を入力する前置増幅器は、電源ノイズに弱い。この電源ノイズ対策の一例としては、たとえば半導体集積回路で実現された前置増幅器において、外部からの供給電圧をそのまま使用するのではなく、半導体集積回路上にLDO(Low Drop Out)レギュレータ等の安定化電源を搭載して、ノイズが除去された安定した電圧を供給する方法がある。 In general, a preamplifier that inputs a single-ended signal is vulnerable to power supply noise. As an example of power supply noise countermeasures, for example, in a preamplifier realized by a semiconductor integrated circuit, an external supply voltage is not used as it is, but an LDO (Low Drop Out) regulator or the like is stably provided on the semiconductor integrated circuit. There is a method of supplying a stable voltage from which noise is removed by mounting an integrated power supply.
このように、安定化電源を使用することで、弱レベルの入力信号に対する前置増幅器の受信感度を改善することができる。 As described above, by using the stabilized power supply, it is possible to improve the reception sensitivity of the preamplifier with respect to an input signal of a weak level.
その一方で、安定化電源を使用した場合には、前置増幅器への供給電圧レベルが下がるため、トランジスタ回路のヘッドルームすなわち動作電圧範囲が減少する。このため、強レベル信号の受信に関しては弱くなり、前置増幅器のダイナミックレンジは狭くなる。 On the other hand, when the stabilized power supply is used, the supply voltage level to the preamplifier is lowered, so that the headroom of the transistor circuit, that is, the operating voltage range is reduced. For this reason, the reception of the strong level signal becomes weak and the dynamic range of the preamplifier becomes narrow.
しかしながら、特許文献1には、このような問題点を解決するための構成は開示されていない。
However,
この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、電源ノイズによる受信感度の劣化を防ぐとともに、ダイナミックレンジの減少を防ぐことが可能な半導体集積回路、増幅器および光モジュールを提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit, an amplifier, and an optical module that can prevent degradation of reception sensitivity due to power supply noise and prevent a decrease in dynamic range. Is to provide.
上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる半導体集積回路は、供給された第1の電源電圧によって動作する半導体集積回路であって、受けた信号を増幅するための増幅回路と、上記第1の電源電圧から第2の電源電圧を生成するための安定化電源と、上記第1の電源電圧および上記第2の電源電圧を受けて、上記増幅回路に対して供給する電圧として、上記第1の電源電圧と上記第2の電源電圧とを選択可能な電源選択回路とを備える。 In order to solve the above problems, a semiconductor integrated circuit according to an aspect of the present invention is a semiconductor integrated circuit that operates by a supplied first power supply voltage, and an amplifier circuit for amplifying a received signal; A stabilized power supply for generating a second power supply voltage from the first power supply voltage, and a voltage supplied to the amplifier circuit in response to the first power supply voltage and the second power supply voltage, A power supply selection circuit capable of selecting the first power supply voltage and the second power supply voltage;
このような構成により、たとえば弱信号受信用の電源および強信号受信用の電源を適宜切り替えて使用することが可能となるため、電源ノイズによる受信感度の劣化を防ぐとともに、ダイナミックレンジの減少を防ぐことができる。 With such a configuration, for example, it is possible to switch between a weak signal receiving power source and a strong signal receiving power source as appropriate, thereby preventing deterioration of reception sensitivity due to power noise and preventing a decrease in dynamic range. be able to.
好ましくは、上記半導体集積回路は、さらに、上記信号または上記増幅回路によって増幅された信号のレベルを検出し、上記電源選択回路を制御することにより、検出したレベルの大小に対応して、上記電源選択回路によって選択可能な電源電圧の中から、上記電源電圧の絶対値の大小に応じて上記電源電圧を選択するための制御部を備える。 Preferably, the semiconductor integrated circuit further detects the level of the signal or the signal amplified by the amplifier circuit, and controls the power source selection circuit to control the power source in accordance with the detected level. A control unit is provided for selecting the power supply voltage according to the magnitude of the absolute value of the power supply voltage from the power supply voltages selectable by the selection circuit.
このような構成により、たとえば、弱信号受信時には安定化電源からの絶対値の小さい第2の電源電圧を使用することで、電源ノイズが除去されたきれいな電圧を半導体集積回路に供給し、電源ノイズによる受信感度の劣化を防ぐことができる。すなわち、ノイズ耐性を高めて、受信感度を改善することができる。また、安定化電源によって外部電源電圧の変動に依存しない安定した電圧を生成することで、電源電圧変動への依存性が小さい半導体集積回路を提供することができる。また、たとえば、強信号受信時には絶対値の大きい第1の電源電圧を使用することで、安定化電源の導入によるトランジスタ回路のヘッドルームの減少を防ぎ、ダイナミックレンジの減少を防ぐことができる。 With such a configuration, for example, when a weak signal is received, the second power supply voltage having a small absolute value from the stabilized power supply is used, so that a clean voltage from which power supply noise has been removed is supplied to the semiconductor integrated circuit. The reception sensitivity can be prevented from deteriorating. That is, it is possible to improve the noise sensitivity and improve the reception sensitivity. In addition, by generating a stable voltage that does not depend on the fluctuation of the external power supply voltage by the stabilized power supply, a semiconductor integrated circuit that is less dependent on the fluctuation of the power supply voltage can be provided. Further, for example, when a strong signal is received, the first power supply voltage having a large absolute value is used, so that the reduction of the headroom of the transistor circuit due to the introduction of the stabilized power supply can be prevented, and the reduction of the dynamic range can be prevented.
好ましくは、上記増幅回路は、バースト信号を受けて増幅し、上記半導体集積回路は、さらに、上記バースト信号または上記増幅回路によって増幅されたバースト信号の、先頭部分のレベルを検出し、検出結果に基づいて上記電源選択回路を制御することにより、上記増幅回路へ供給する上記電源電圧の選択を上記バースト信号ごとに行なうための制御部を備える。 Preferably, the amplifier circuit receives and amplifies the burst signal, and the semiconductor integrated circuit further detects the level of the head portion of the burst signal or the burst signal amplified by the amplifier circuit, and outputs a detection result. Based on the control of the power supply selection circuit, a control unit is provided for selecting the power supply voltage supplied to the amplifier circuit for each burst signal.
このような構成により、バースト信号の先頭のセトリング区間すなわちバースト信号におけるプリアンブル受信時に電源切替を実施することが可能である。このため、データ区間で電源切替を行なう必要がなく、受信エラーが発生しない。 With such a configuration, it is possible to perform power supply switching at the time of receiving a preamble in the first settling period of the burst signal, that is, the burst signal. For this reason, it is not necessary to switch the power source in the data section, and no reception error occurs.
より好ましくは、上記制御部は、上記増幅回路への供給電圧として、上記電源選択回路によって選択可能な電源電圧の中から、上記増幅回路における各上記バースト信号の受信開始時において絶対値の最も小さい上記電源電圧を選択し、検出したレベルが所定の閾値以上になると、より絶対値の大きい上記電源電圧を選択する。 More preferably, the control unit has the smallest absolute value at the start of receiving each burst signal in the amplifier circuit from among power supply voltages selectable by the power supply selection circuit as a supply voltage to the amplifier circuit. When the power supply voltage is selected and the detected level is equal to or higher than a predetermined threshold, the power supply voltage having a larger absolute value is selected.
このような構成により、バースト信号の待ち受け期間における消費電力の低減を図ることができる。また、プリアンブル受信時における電源電圧の切替を、レベルの大きいバースト信号に対して行なうことから、電源電圧切替時の過渡応答の影響を小さくすることができる。 With such a configuration, it is possible to reduce power consumption during the burst signal standby period. In addition, since the switching of the power supply voltage at the time of preamble reception is performed for a burst signal having a large level, the influence of the transient response at the time of switching the power supply voltage can be reduced.
より好ましくは、上記半導体集積回路は、受動的光ネットワークにおける局側装置に設けられ、1または複数の宅側装置から受信したバースト信号を増幅し、上記制御部は、上記バースト信号の受信タイミングを示す情報を取得し、取得した上記情報に基づいて、上記バースト信号の先頭部分のレベルを検出すべきタイミングを決定する。 More preferably, the semiconductor integrated circuit is provided in a station side device in a passive optical network, amplifies a burst signal received from one or a plurality of home side devices, and the control unit determines reception timing of the burst signal. The information to be shown is acquired, and based on the acquired information, the timing for detecting the level of the head portion of the burst signal is determined.
このような構成により、受動的光ネットワークにおいて、バースト信号を検出すべきタイミングを把握し、適切なタイミングにおけるレベル検出結果に基づいて適切な電源選択制御を行なうことができる。 With such a configuration, it is possible to grasp the timing at which a burst signal should be detected in a passive optical network and perform appropriate power source selection control based on the level detection result at an appropriate timing.
好ましくは、上記電源選択回路は、上記増幅回路に対して供給する電圧として、さらに、上記第1の電源電圧および上記第2の電源電圧を用いて、上記第1の電源電圧および上記第2の電源電圧の間の電圧である第3の電源電圧を生成し、上記第3の電源電圧を選択可能である。 Preferably, the power supply selection circuit further uses the first power supply voltage and the second power supply voltage as a voltage to be supplied to the amplifier circuit, and uses the first power supply voltage and the second power supply voltage. A third power supply voltage that is a voltage between the power supply voltages is generated, and the third power supply voltage can be selected.
このような構成により、入力信号レベルに応じてより柔軟な電源選択制御を行なうことができる。また、電源電圧の切替を連続的に行なう構成により、切替による受信エラーの発生を防ぐことができるため、バースト信号ではなく連続的な信号を受信する半導体集積回路にも有用となる。 With such a configuration, more flexible power source selection control can be performed according to the input signal level. Further, since the configuration in which the power supply voltage is continuously switched can prevent the occurrence of a reception error due to the switching, it is useful for a semiconductor integrated circuit that receives a continuous signal instead of a burst signal.
好ましくは、上記半導体集積回路は、さらに、上記増幅回路によって増幅された信号の直流レベルを調整するための差動変換回路を備える。 Preferably, the semiconductor integrated circuit further includes a differential conversion circuit for adjusting a direct current level of the signal amplified by the amplifier circuit.
このような構成により、電源切り替えによる増幅回路の出力信号の直流レベルの変化が、後段の回路に影響することを防ぐことができる。 With such a configuration, it is possible to prevent a change in the direct current level of the output signal of the amplifier circuit due to power switching from affecting the subsequent circuit.
好ましくは、上記第2の電源電圧は、上記半導体集積回路のみにおける各回路へ供給するために生成される。 Preferably, the second power supply voltage is generated so as to be supplied to each circuit in the semiconductor integrated circuit only.
このような構成により、半導体集積回路以外の回路の動作による負荷変動およびノイズ発生に影響されない、安定した電源電圧を用いることが可能となる。 With such a configuration, it is possible to use a stable power supply voltage that is not affected by load fluctuation and noise generation due to the operation of a circuit other than the semiconductor integrated circuit.
より好ましくは、上記増幅回路は、上記電源選択回路から供給される電源電圧を受ける第1導通電極と、固定電圧が供給される固定電位ノードに結合された第2導通電極と、上記信号を受ける制御電極とを有する第1のトランジスタと、上記第1のトランジスタの制御電極に結合され、上記第1のトランジスタの出力を上記第1のトランジスタの制御電極に帰還するための帰還抵抗とを含み、上記制御部は、さらに、検出したレベルが所定の閾値以上の場合には、上記第1のトランジスタの出力が上記帰還抵抗を介して上記第1のトランジスタの制御電極へ帰還される量を抑制する制御を行なう。 More preferably, the amplifying circuit receives the signal, a first conduction electrode receiving a power supply voltage supplied from the power supply selection circuit, a second conduction electrode coupled to a fixed potential node to which a fixed voltage is supplied, and the signal. A first transistor having a control electrode; and a feedback resistor coupled to the control electrode of the first transistor for returning the output of the first transistor to the control electrode of the first transistor; The control unit further suppresses an amount by which the output of the first transistor is fed back to the control electrode of the first transistor via the feedback resistor when the detected level is equal to or greater than a predetermined threshold. Take control.
このような構成により、強信号受信時、帰還抵抗による負帰還の働きを弱め、第2の電源電圧から第1の電源電圧へ切り替えることで増幅回路における各トランジスタのコレクタ−エミッタ間電圧を拡げることが可能となる。これにより、半導体集積回路のダイナミックレンジを拡大することができる。 With such a configuration, when a strong signal is received, the negative feedback action by the feedback resistor is weakened, and the collector-emitter voltage of each transistor in the amplifier circuit is expanded by switching from the second power supply voltage to the first power supply voltage. Is possible. Thereby, the dynamic range of the semiconductor integrated circuit can be expanded.
より好ましくは、上記増幅回路は、さらに、上記第1のトランジスタの制御電極に結合された第1導通電極および制御電極と、固定電圧が供給される固定電位ノードに結合された第2導通電極とを有する第2のトランジスタを備え、上記制御部は、検出したレベルが上記所定の閾値以上の場合には上記第2のトランジスタをオンし、検出したレベルが上記所定の閾値未満の場合には上記第2のトランジスタをオフする。 More preferably, the amplifier circuit further includes a first conduction electrode and a control electrode coupled to the control electrode of the first transistor, and a second conduction electrode coupled to a fixed potential node to which a fixed voltage is supplied. The control unit turns on the second transistor when the detected level is equal to or higher than the predetermined threshold, and the control unit turns on the second transistor when the detected level is lower than the predetermined threshold. The second transistor is turned off.
このような構成により、入力信号レベルに応じた利得切り替えが可能となるとともに、この利得切り替えのための構成を利用して、簡易な構成で、帰還抵抗による負帰還の働きを弱め、半導体集積回路のダイナミックレンジを拡大することができる。 With such a configuration, gain switching according to the input signal level becomes possible, and by using this configuration for gain switching, the function of negative feedback by a feedback resistor is weakened with a simple configuration, and a semiconductor integrated circuit Can expand the dynamic range.
上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる増幅器は、供給された第1の電源電圧によって動作する増幅器であって、受けた信号を増幅するための増幅回路と、上記第1の電源電圧、および安定化電源によって上記第1の電源電圧から生成された第2の電源電圧を受けて、上記増幅回路に対して供給する電圧として、上記第1の電源電圧と上記第2の電源電圧とを選択可能な電源選択回路とを備える。 In order to solve the above-described problem, an amplifier according to an aspect of the present invention is an amplifier that operates with a supplied first power supply voltage, an amplifier circuit for amplifying a received signal, and the first circuit described above. The first power supply voltage and the second power supply are supplied to the amplifier circuit by receiving the power supply voltage and the second power supply voltage generated from the first power supply voltage by the stabilized power supply. A power supply selection circuit capable of selecting a voltage.
このような構成により、たとえば弱信号受信用の電源および強信号受信用の電源を適宜切り替えて使用することが可能となるため、電源ノイズによる受信感度の劣化を防ぐとともに、ダイナミックレンジの減少を防ぐことができる。 With such a configuration, for example, it is possible to switch between a weak signal receiving power source and a strong signal receiving power source as appropriate, thereby preventing deterioration of reception sensitivity due to power noise and preventing a decrease in dynamic range. be able to.
好ましくは、上記第1の電源電圧は、上記増幅器および上記増幅器以外の回路へ供給するために生成され、上記第2の電源電圧は、上記増幅器へ供給するために生成される。 Preferably, the first power supply voltage is generated for supplying to the amplifier and a circuit other than the amplifier, and the second power supply voltage is generated for supplying to the amplifier.
このような構成により、増幅器以外の回路の動作による負荷変動およびノイズ発生に影響されない、安定した電源電圧を用いることが可能となる。 With such a configuration, it is possible to use a stable power supply voltage that is not affected by load fluctuations and noise generation due to the operation of circuits other than the amplifier.
上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる光モジュールは、光ファイバを備えた受動的光ネットワークにおいて用いられる光モジュールであって、上記光ファイバと光学的に結合された受光素子と、供給された第1の電源電圧によって動作し、上記受光素子からの電流を信号として受ける半導体集積回路とを備え、上記半導体集積回路は、受けた上記信号を増幅するための増幅回路と、上記第1の電源電圧から第2の電源電圧を生成するための安定化電源と、上記第1の電源電圧および上記第2の電源電圧を受けて、上記増幅回路に対して供給する電圧として、上記第1の電源電圧と上記第2の電源電圧とを選択可能な電源選択回路とを含む。 In order to solve the above problems, an optical module according to an aspect of the present invention is an optical module used in a passive optical network including an optical fiber, and includes a light receiving element optically coupled to the optical fiber. A semiconductor integrated circuit that operates with the supplied first power supply voltage and receives a current from the light receiving element as a signal, the semiconductor integrated circuit comprising: an amplifier circuit for amplifying the received signal; and A stabilized power supply for generating a second power supply voltage from the first power supply voltage, and a voltage supplied to the amplifier circuit upon receiving the first power supply voltage and the second power supply voltage, A power supply selection circuit capable of selecting a first power supply voltage and the second power supply voltage;
このような構成により、たとえば弱信号受信用の電源および強信号受信用の電源を適宜切り替えて使用することが可能となるため、電源ノイズによる受信感度の劣化を防ぐとともに、ダイナミックレンジの減少を防ぐことができる。 With such a configuration, for example, it is possible to switch between a weak signal receiving power source and a strong signal receiving power source as appropriate, thereby preventing deterioration of reception sensitivity due to power noise and preventing a decrease in dynamic range. be able to.
本発明によれば、電源ノイズによる受信感度の劣化を防ぐとともに、ダイナミックレンジの減少を防ぐことができる。 According to the present invention, it is possible to prevent deterioration of reception sensitivity due to power supply noise and to prevent a decrease in dynamic range.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
<第1の実施の形態>
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る光ネットワークの構成を示す図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical network according to the first embodiment of the present invention.
図1を参照して、光ネットワーク501は、たとえば10G−EPONであり、宅側装置401A,401B,401C,401Dと、局側装置402と、スプリッタSP1,SP2とを備える。宅側装置401A,401B,401Cと局側装置402とは、スプリッタSP1およびSP2ならびに光ファイバOPTFを介して接続され、互いに光信号を送受信する。宅側装置401Dと局側装置402とは、スプリッタSP2および光ファイバOPTFを介して接続され、互いに光信号を送受信する。
Referring to FIG. 1, an
図2は、本発明の第1の実施の形態に係る局側装置の構成を示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the station side apparatus according to the first embodiment of the present invention.
図2を参照して、局側装置402は、光モジュール301と、PON受信部302と、PON送信部303と、通信制御部304と、上位ネットワーク受信部305と、上位ネットワーク送信部306とを備える。光モジュール301は、光受信部51と、光送信部52と、合分波部53と、端子T1〜T3とを含む。光受信部51は、レンズ201と、受光素子PDと、前置増幅器101とを含む。光送信部52は、レンズ202と、発光素子203とを含む。PON受信部302は、後置増幅器54と、クロック/データ再生部55とを含む。
Referring to FIG. 2, the
上位ネットワーク502からのフレームは上位ネットワーク受信部305により受信され、通信制御部304へ送られる。通信制御部304は、PON送信部303を介して光モジュール301の端子T3へフレームを出力する。光モジュール301の光送信部52において、発光素子203は、PON送信部303から受けた電気信号であるフレームを光信号に変換し、レンズ202および合分波部53を介して宅側装置へ送信する。
A frame from the
一方、宅側装置から局側装置へ送信された光信号は、合分波部53を介して光受信部51により受信される。光受信部51において、受光素子PDは、合分波部53およびレンズ201を介して光ファイバOPTFと光学的に結合されている。受光素子PDは、光ファイバOPTFから受けた光量に応じた電気信号を出力する。前置増幅器101は、受光素子PDから受けた電気信号を増幅し、端子T1を介してPON受信部302へ出力する。
On the other hand, the optical signal transmitted from the home side device to the station side device is received by the optical receiving unit 51 via the multiplexing / demultiplexing
PON受信部302において、後置増幅器54は、前置増幅器101から受けた電気信号を増幅してクロック/データ再生部55へ出力する。クロック/データ再生部55は、後置増幅器54から受けた電気信号に基づいて、クロックおよびデータを再生する。
In the
通信制御部304は、クロック/データ再生部55から受けたデータを復号化し、データフレームおよび制御フレームを復元する。通信制御部304は、復元したこれらのフレームに基づいて、上位ネットワーク送信部306を介して上位ネットワーク502へフレームを送信する。また、通信制御部304は、各宅側装置が送信した光信号が時間的に競合しないように、宅側装置からのバースト信号の開始タイミングおよび終了タイミング等を管理し、バースト信号を送信してもよい期間を示すウインドウを制御フレームとして宅側装置に通知する。宅側装置は、割り当てられたウインドウにおいてバースト信号を送信してくるため、通信制御部304は、管理しているタイミングに基づいてバースト信号の開始時または終了時にリセット信号RSTを端子T2経由で前置増幅器101へ出力する。
The
図3は、本発明の第1の実施の形態に係る前置増幅器の概略構成および弱信号受信時における電源選択を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of the preamplifier according to the first embodiment of the present invention and power source selection at the time of weak signal reception.
図3を参照して、前置増幅器101は、反転増幅回路2と、安定化電源5と、電源選択回路6と、電源選択制御部7とを備える。反転増幅回路2は、帰還抵抗RFを含む。前置増幅器101は、たとえば1つの半導体集積回路に含まれる。
Referring to FIG. 3, the
前置増幅器101は、局側装置402が備える図示しない電源から供給された電源電圧Vccによって動作する。電源電圧Vccは、前置増幅器101および前置増幅器101以外の回路へ供給するために生成される。
The
反転増幅回路2は、受光素子PDから受けた電気信号たとえばバースト信号を増幅し、出力信号VOUTとして端子T1へ出力する。
The inverting
安定化電源5は、たとえばLDOレギュレータであり、電源電圧Vccからノイズの除去された電源電圧VSTを生成し、かつ電源電圧VSTのレベルを所定値に制御する。ここで、電源電圧Vccが正電圧である場合および負電圧である場合のいずれにおいても、電源電圧VSTの絶対値は電源電圧Vccと比べて小さくなる。電源電圧VSTは、前置増幅器101専用の電源電圧であり、前置増幅器101における各回路へ供給するために生成される。
Stabilized
電源選択回路6は、電源電圧Vccおよび電源電圧VSTを受けて、反転増幅回路2に対して供給する電源電圧PSVとして、電源電圧Vccと電源電圧VSTとを選択可能である。より詳細には、電源選択回路6は、たとえばスイッチであり、電源選択制御部7から受けた電源選択信号SWCに基づいて、前置増幅器101の外部から供給された電源電圧Vcc、または安定化電源5から供給された電源電圧VSTを電源電圧PSVとして反転増幅回路2へ出力する。
The power
図4は、本発明の第1の実施の形態に係る前置増幅器の概略構成および強信号受信時における電源選択を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of the preamplifier according to the first embodiment of the present invention and power supply selection at the time of receiving a strong signal.
図3および図4を参照して、電源選択制御部7は、反転増幅回路2によって増幅された信号のレベルを検出する。そして、電源選択制御部7は、電源選択回路6を制御することにより、検出したレベルの大小に対応して、電源選択回路6によって選択可能な電源電圧の中から、各電源電圧の絶対値の大小に応じて、反転増幅回路2に対して供給する電圧を選択する。具体的には、電源選択制御部7は、電源選択回路6を制御することにより、検出したレベルが所定の閾値以上の場合には反転増幅回路2に対して電源電圧Vccを供給し、検出したレベルが上記所定の閾値未満の場合には反転増幅回路2に対して電源電圧VSTを供給する。
Referring to FIGS. 3 and 4, power supply
図5は、本発明の第1の実施の形態に係る前置増幅器の構成を示す回路図である。 FIG. 5 is a circuit diagram showing the configuration of the preamplifier according to the first embodiment of the present invention.
図5を参照して、前置増幅器101は、反転増幅回路2と、差動変換回路3と、出力バッファ回路4と、電源選択制御部7とを備える。反転増幅回路2は、NPNトランジスタN2,N4と、帰還抵抗RFと、抵抗RLと、電流源IS1とを含む。
Referring to FIG. 5, the
抵抗RLは、NPNトランジスタN2のコレクタに接続された第1端と、電源電圧PSVの供給される電源ノードVN3に接続された第2端とを有する。 Resistor RL has a first end connected to the collector of NPN transistor N2, and a second end connected to power supply node VN3 to which power supply voltage PSV is supplied.
NPNトランジスタN2は、受光素子PDのアノードおよび帰還抵抗RFの第1端に接続されたベースと、抵抗RLの第1端およびNPNトランジスタN4のベースに接続されたコレクタと、接地電圧の供給される固定電位ノードVN2に接続されたエミッタとを有する。 NPN transistor N2 has a base connected to the anode of light receiving element PD and the first end of feedback resistor RF, a collector connected to the first end of resistor RL and the base of NPN transistor N4, and a ground voltage. And an emitter connected to fixed potential node VN2.
NPNトランジスタN2は、ベースにおいて、受光素子PDからの検出電流ipdを信号として受ける。また、NPNトランジスタN2は、コレクタにおいて、電源選択回路6から供給される電源電圧PSVを抵抗RL経由で受ける。
NPN transistor N2 receives, as a signal, detection current ipd from light receiving element PD at the base. In addition, NPN transistor N2 receives power supply voltage PSV supplied from power
NPNトランジスタN4は、電源ノードVN3および抵抗RLの第2端に接続されたコレクタと、帰還抵抗RFの第2端および電流源IS1の第1端に接続されたエミッタとを有する。NPNトランジスタN4は、コレクタにおいて、電源選択回路6から供給される電源電圧PSVを受ける。
NPN transistor N4 has a collector connected to power supply node VN3 and the second end of resistor RL, and an emitter connected to the second end of feedback resistor RF and the first end of current source IS1. NPN transistor N4 receives power supply voltage PSV supplied from power
受光素子PDのカソードは、固定電圧の供給される固定電位ノードVN1に接続されている。電流源IS1の第2端が固定電位ノードVN2に接続されている。 The cathode of the light receiving element PD is connected to a fixed potential node VN1 to which a fixed voltage is supplied. A second end of the current source IS1 is connected to the fixed potential node VN2.
差動変換回路3は、反転増幅回路2によって増幅された信号の直流レベルを調整する。より詳細には、差動変換回路3は、反転増幅回路2の出力電圧VAMPすなわちNPNトランジスタN4のエミッタ電圧を差動信号に変換し、出力バッファ回路4を介して出力信号VOUTとして端子T1へ出力する。
The
帰還抵抗RFは、出力電圧VAMPすなわちNPNトランジスタN2の出力を、NPNトランジスタN2のベースに帰還し、負帰還ループを形成する。 The feedback resistor RF feeds back the output voltage VAMP, that is, the output of the NPN transistor N2, to the base of the NPN transistor N2, thereby forming a negative feedback loop.
電源選択制御部7は、出力電圧VAMPに基づいて電源選択信号SWCを生成し、電源選択回路6へ出力する。
The power source
図6は、本発明の第1の実施の形態に係る前置増幅器における電源選択動作を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing a power supply selection operation in the preamplifier according to the first embodiment of the present invention.
図6を参照して、電源選択制御部7は、出力電圧VAMPのレベルを監視することにより、反転増幅回路2によって増幅されたバースト信号の、先頭部分すなわちプリアンブルPRのレベルを検出する。そして、電源選択制御部7は、検出結果に基づいて電源選択回路6を制御することにより、反転増幅回路2へ供給する電源電圧Vccおよび電源電圧VSTの選択をバースト信号ごとに行なう。
Referring to FIG. 6, power supply
すなわち、電源選択制御部7は、バースト信号のレベル検出結果に基づいて、当該バースト信号のプリアンブルPR以外の部分を増幅する際に反転増幅回路2が用いる電源電圧を決定する。
That is, the power supply
また、電源選択制御部7は、反転増幅回路2への供給電圧PSVとして、電源選択回路6によって選択可能な電源電圧の中から、反転増幅回路2における各バースト信号の受信開始時において絶対値の最も小さい電源電圧を選択し、検出したレベルが所定の閾値以上になると、より絶対値の大きい電源電圧を選択する。具体的には、電源選択制御部7は、反転増幅回路2における各バースト信号の受信開始時において、反転増幅回路2への供給電圧PSVを電源電圧VSTとする。そして、電源選択制御部7は、検出したレベルが所定の閾値以上になると、反転増幅回路2への供給電圧PSVを電源電圧VSTから電源電圧Vccへ切り替える。
Further, the power supply
より詳細には、電源選択制御部7は、電源電圧VSTを反転増幅回路2に供給している状態でバースト信号の入力を待つ。そして、電源選択制御部7は、前置増幅器101へ新たに入力されたバースト信号のレベルが大きい場合には、反転増幅回路2への供給電圧を電源電圧VSTから電源電圧Vccに切り替える。
More specifically, the power supply
一方、電源選択制御部7は、前置増幅器101へ新たに入力されたバースト信号のレベルが小さい場合には、反転増幅回路2への供給電圧を電源電圧VSTのまま維持する。
On the other hand, when the level of the burst signal newly input to the
また、電源選択制御部7は、バースト信号の受信タイミングを示す情報を取得し、取得した情報に基づいて、バースト信号のプリアンブルPRのレベルを検出すべきタイミングを決定する。具体的には、電源選択制御部7は、通信制御部304から受けたリセット信号RSTに応答して、バースト信号のレベル検出を開始する。
In addition, the power supply
ところで、たとえば半導体集積回路で実現された前置増幅器において、外部からの供給電圧をそのまま使用するのではなく、半導体集積回路上にLDOレギュレータ等の安定化電源を搭載し、安定化電源によって外部供給電圧から生成された電圧を使用する方法では、前置増幅器への供給電圧レベルが下がるため、トランジスタ回路のヘッドルームすなわち動作電圧範囲が減少する。このため、強レベル信号の受信に関しては弱くなり、前置増幅器のダイナミックレンジは狭くなる。 By the way, for example, in a preamplifier realized by a semiconductor integrated circuit, a stabilized power source such as an LDO regulator is mounted on the semiconductor integrated circuit instead of using an external supply voltage as it is, and is supplied externally by the stabilized power source. In a method using a voltage generated from the voltage, the supply voltage level to the preamplifier is lowered, thereby reducing the headroom or operating voltage range of the transistor circuit. For this reason, the reception of the strong level signal becomes weak and the dynamic range of the preamplifier becomes narrow.
これに対して、本発明の第1の実施の形態に係る前置増幅器では、安定化電源5は、電源電圧Vccから電源電圧VSTを生成する。そして、電源選択回路6は、電源電圧Vccおよび電源電圧VSTを受けて、反転増幅回路2に対して供給する電源電圧PSVとして、電源電圧Vccと電源電圧VSTとを選択可能である。
On the other hand, in the preamplifier according to the first embodiment of the present invention, the stabilized
すなわち、本発明の第1の実施の形態に係る前置増幅器では、外部電源およびLDOレギュレータ等の安定化電源の2系統を準備して、入力信号強度に応じて使用する電源を選択可能である。 That is, in the preamplifier according to the first embodiment of the present invention, two systems of an external power supply and a stabilized power supply such as an LDO regulator are prepared, and the power supply to be used can be selected according to the input signal strength. .
このような構成により、弱信号受信用の電源および強信号受信用の電源を適宜切り替えて使用することが可能となるため、電源ノイズによる受信感度の劣化を防ぐとともに、ダイナミックレンジの減少を防ぐことができる。 With such a configuration, it is possible to switch between a weak signal receiving power source and a strong signal receiving power source as appropriate, thereby preventing deterioration in reception sensitivity due to power noise and preventing a decrease in dynamic range. Can do.
また、本発明の第1の実施の形態に係る前置増幅器では、電源選択制御部7は、反転増幅回路2によって増幅された信号のレベルを検出する。そして、電源選択制御部7は、電源選択回路6を制御することにより、検出したレベルの大小に対応して、電源選択回路6によって選択可能な電源電圧の中から、各電源電圧の絶対値の大小に応じて、反転増幅回路2に対して供給する電圧を選択する。
In the preamplifier according to the first embodiment of the present invention, the power supply
このように、弱信号受信時には安定化電源からの絶対値の小さい電源電圧を使用することで、電源ノイズが除去されたきれいな電圧を前置増幅器に供給し、電源ノイズによる受信感度の劣化を防ぐことができる。すなわち、ノイズ耐性を高めて、受信感度を改善することができる。また、安定化電源によって外部電源電圧の変動に依存しない安定した電圧を生成することで、電源電圧変動への依存性が小さい前置増幅器を提供することができる。 In this way, when a weak signal is received, a power supply voltage having a small absolute value from the stabilized power supply is used, so that a clean voltage from which power supply noise has been removed is supplied to the preamplifier, thereby preventing deterioration of reception sensitivity due to power supply noise. be able to. That is, it is possible to improve the noise sensitivity and improve the reception sensitivity. Further, by generating a stable voltage that does not depend on the fluctuation of the external power supply voltage by the stabilized power supply, it is possible to provide a preamplifier that is less dependent on the fluctuation of the power supply voltage.
また、強信号受信時にはSN比(Signal to Noise Ratio)が十分に得られるため、電源ノイズは問題にならない。逆に、トランジスタ回路のヘッドルームすなわち動作電圧範囲が狭いと、強信号受信時に波形が歪んで受信エラーとなってしまう。 Further, when a strong signal is received, a sufficient signal-to-noise ratio (SN ratio) is obtained, so that power supply noise is not a problem. Conversely, if the headroom of the transistor circuit, that is, the operating voltage range is narrow, the waveform is distorted when a strong signal is received, resulting in a reception error.
本発明の第1の実施の形態に係る前置増幅器では、強信号受信時には外部電源からの絶対値の大きい電源電圧を使用することで、安定化電源の導入によるトランジスタ回路のヘッドルームの減少を防ぎ、ダイナミックレンジの減少を防ぐことができる。 In the preamplifier according to the first embodiment of the present invention, by using a power supply voltage having a large absolute value from an external power supply when a strong signal is received, the headroom of the transistor circuit is reduced by introducing a stabilized power supply. Can prevent the dynamic range from decreasing.
また、本発明の第1の実施の形態に係る前置増幅器では、電源選択制御部7は、反転増幅回路2によって増幅されたバースト信号の、先頭部分のレベルを検出し、検出結果に基づいて電源選択回路6を制御することにより、反転増幅回路2へ供給する電源電圧Vccおよび電源電圧VSTの選択をバースト信号ごとに行なう。
Further, in the preamplifier according to the first embodiment of the present invention, the power supply
ここで、外部電源および安定化電源の切り替えをたとえばスイッチで行なうと、切替時に受信エラーが発生する場合がある。 Here, if switching between the external power supply and the stabilized power supply is performed by a switch, for example, a reception error may occur at the time of switching.
しかしながら、本発明の第1の実施の形態に係る前置増幅器では、バースト信号を受信する前置増幅器に対して上記のような電源選択構成を適用することにより、バースト信号の先頭のセトリング区間すなわちバースト信号におけるプリアンブル受信時に電源切替を実施することが可能である。このため、データ区間で電源切替を行なう必要がなく、受信エラーが発生しない。 However, in the preamplifier according to the first embodiment of the present invention, by applying the power source selection configuration as described above to the preamplifier that receives the burst signal, the first settling interval of the burst signal, that is, It is possible to switch the power supply when receiving the preamble in the burst signal. For this reason, it is not necessary to switch the power source in the data section, and no reception error occurs.
また、本発明の第1の実施の形態に係る前置増幅器では、電源選択制御部7は、反転増幅回路2への供給電圧PSVとして、電源選択回路6によって選択可能な電源電圧の中から、反転増幅回路2における各バースト信号の受信開始時において絶対値の最も小さい電源電圧を選択し、検出したレベルが所定の閾値以上になると、より絶対値の大きい電源電圧を選択する。
Further, in the preamplifier according to the first embodiment of the present invention, the power supply
このような構成により、バースト信号の待ち受け期間における消費電力の低減を図ることができる。また、プリアンブル受信時における電源電圧の切替を、レベルの大きいバースト信号に対して行なうことから、電源電圧切替時の過渡応答の影響を小さくすることができる。 With such a configuration, it is possible to reduce power consumption during the burst signal standby period. In addition, since the switching of the power supply voltage at the time of preamble reception is performed for a burst signal having a large level, the influence of the transient response at the time of switching the power supply voltage can be reduced.
また、本発明の第1の実施の形態に係る前置増幅器は、受動的光ネットワークにおける局側装置に設けられ、1または複数の宅側装置から受信したバースト信号を増幅する。そして、電源選択制御部7は、バースト信号の受信タイミングを示す情報を取得し、取得した情報に基づいて、バースト信号の先頭部分のレベルを検出すべきタイミングを決定する。
Further, the preamplifier according to the first embodiment of the present invention is provided in a station side device in a passive optical network and amplifies a burst signal received from one or a plurality of home side devices. Then, the power supply
このような構成により、受動的光ネットワークにおいて、バースト信号を検出すべきタイミングを把握し、適切なタイミングにおけるレベル検出結果に基づいて適切な電源選択制御を行なうことができる。 With such a configuration, it is possible to grasp the timing at which a burst signal should be detected in a passive optical network and perform appropriate power source selection control based on the level detection result at an appropriate timing.
また、本発明の第1の実施の形態に係る前置増幅器では、差動変換回路3は、反転増幅回路2によって増幅された信号の直流レベルを調整する。
In the preamplifier according to the first embodiment of the present invention, the
このような構成により、電源切り替えによる反転増幅回路2の出力信号の直流レベルの変化が、後段の回路に影響することを防ぐことができる。
With such a configuration, it is possible to prevent a change in the DC level of the output signal of the inverting
また、本発明の第1の実施の形態に係る前置増幅器では、電源電圧Vccは、前置増幅器101および前置増幅器101以外の回路へ供給するために生成される。また、電源電圧VSTは、前置増幅器101における各回路へ供給するために生成される。
Further, in the preamplifier according to the first embodiment of the present invention, the power supply voltage Vcc is generated for supply to the
このような構成により、前置増幅器101以外の回路の動作による負荷変動およびノイズ発生に影響されない、安定した電源電圧を用いることが可能となる。
With such a configuration, it is possible to use a stable power supply voltage that is not affected by load fluctuation and noise generation due to the operation of circuits other than the
なお、本発明の第1の実施の形態では、図3、図4および図5等に示す構成を前置増幅器101に適用したが、前置増幅器に限らず、他の増幅器、たとえば後置増幅器54に適用することも可能である。
In the first embodiment of the present invention, the configuration shown in FIGS. 3, 4 and 5 is applied to the
また、本発明の第1の実施の形態に係る前置増幅器は、電源選択制御部7を備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。電源選択制御部7が前置増幅器101の外部に設けられる、たとえば半導体集積回路とは別個に設けられる構成であってもよい。
Moreover, although the preamplifier according to the first embodiment of the present invention is configured to include the power supply
また、本発明の第1の実施の形態に係る前置増幅器は、安定化電源5を備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。安定化電源5が前置増幅器101の外部に設けられる、たとえば半導体集積回路とは別個に設けられる構成であってもよい。
Moreover, although the preamplifier according to the first embodiment of the present invention is configured to include the stabilized
また、本発明の第1の実施の形態に係る前置増幅器では、電源選択制御部7は、前置増幅器によって増幅されたバースト信号の、先頭部分のレベルを検出する構成であるとしたが、これに限定するものではない。
In the preamplifier according to the first embodiment of the present invention, the power source
電源選択制御部7は、増幅前のバースト信号、たとえば反転増幅回路2へ入力されるバースト信号の、先頭部分のレベルを検出する構成であってもよい。
The power supply
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
<第2の実施の形態>
本実施の形態は、第1の実施の形態に係る前置増幅器と比べて利得選択機能を追加した前置増幅器に関する。以下で説明する内容以外は第1の実施の形態に係る前置増幅器と同様である。
<Second Embodiment>
The present embodiment relates to a preamplifier to which a gain selection function is added as compared with the preamplifier according to the first embodiment. The contents other than those described below are the same as those of the preamplifier according to the first embodiment.
図7は、本発明の第2の実施の形態に係る前置増幅器の構成を示す回路図である。 FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a preamplifier according to the second embodiment of the present invention.
図7を参照して、前置増幅器102は、本発明の第1の実施の形態に係る前置増幅器と比べて、さらに、利得選択制御部1と、NPNトランジスタN1と、NチャネルMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタM1,M11と、コンデンサC1と、インバータINVとを備える。
Referring to FIG. 7,
NPNトランジスタN1は、受光素子PDのアノードに接続されたコレクタおよびベースと、NチャネルMOSトランジスタM1のドレインおよびコンデンサC1の第1端に接続されたエミッタとを有する。 NPN transistor N1 has a collector and a base connected to the anode of light receiving element PD, and an emitter connected to the drain of N channel MOS transistor M1 and the first end of capacitor C1.
NチャネルMOSトランジスタM1は、利得選択制御部1からの利得選択信号GSWを受けるゲートと、固定電位ノードVN2およびコンデンサC1の第2端に接続されたソースとを有する。
N-channel MOS transistor M1 has a gate for receiving gain selection signal GSW from gain
NチャネルMOSトランジスタM11は、インバータINVの出力に接続されたゲートと、固定電圧の供給される固定電位ノードVN4に接続されたドレインと、コンデンサC1の第1端に接続されたソースとを有する。 N-channel MOS transistor M11 has a gate connected to the output of inverter INV, a drain connected to fixed potential node VN4 to which a fixed voltage is supplied, and a source connected to the first end of capacitor C1.
NPNトランジスタN2は、NPNトランジスタN1のベースおよびコレクタならびに帰還抵抗RFの第1端に接続されたベースと、抵抗RLの第1端およびNPNトランジスタN4のベースに接続されたコレクタと、固定電位ノードVN2に接続されたエミッタとを有する。 NPN transistor N2 includes a base connected to the base and collector of NPN transistor N1 and the first end of feedback resistor RF, a collector connected to the first end of resistor RL and the base of NPN transistor N4, and fixed potential node VN2 Connected to the emitter.
NチャネルMOSトランジスタM1は、受光素子PDからNPNトランジスタN2および帰還抵抗RFへ流れる電流と、受光素子PDからNPNトランジスタN1のコレクタおよびエミッタを介して固定電位ノードVN2へ流れる電流との比率を制御するために設けられている。 N-channel MOS transistor M1 controls the ratio between the current flowing from light receiving element PD to NPN transistor N2 and feedback resistor RF and the current flowing from light receiving element PD to fixed potential node VN2 through the collector and emitter of NPN transistor N1. It is provided for.
また、NチャネルMOSトランジスタM1は、NPNトランジスタN2の出力電流が、NPNトランジスタN4および帰還抵抗RFを介してNPNトランジスタN2のベースへ帰還される量を抑制する役割も兼ねている。 The N-channel MOS transistor M1 also serves to suppress the amount by which the output current of the NPN transistor N2 is fed back to the base of the NPN transistor N2 via the NPN transistor N4 and the feedback resistor RF.
図8は、本発明の第2の実施の形態に係る前置増幅器における電源選択動作および利得選択動作を示す図である。利得選択以外の動作は図6において説明した内容と同様である。 FIG. 8 is a diagram showing a power supply selection operation and a gain selection operation in the preamplifier according to the second embodiment of the present invention. Operations other than the gain selection are the same as those described in FIG.
図8を参照して、利得選択制御部1は、反転増幅回路2の利得が高い状態でバースト信号の入力を待つ。そして、利得選択制御部1は、前置増幅器101へ新たに入力されたバースト信号のプリアンブルPRのレベルが大きい場合には、反転増幅回路2の利得を低い状態に切り替える。
Referring to FIG. 8, gain
一方、利得選択制御部1は、前置増幅器101へ新たに入力されたバースト信号のプリアンブルPRのレベルが小さい場合には、反転増幅回路2の利得が高い状態を維持する。
On the other hand, when the level of the preamble PR of the burst signal newly input to the
図9は、本発明の第2の実施の形態に係る前置増幅器において、NチャネルMOSトランジスタM1がオンし、かつNチャネルMOSトランジスタM11がオフしている状態を示す回路図である。 FIG. 9 is a circuit diagram showing a state where the N-channel MOS transistor M1 is on and the N-channel MOS transistor M11 is off in the preamplifier according to the second embodiment of the present invention.
利得選択制御部1は、出力電圧VAMPに基づいて利得選択信号GSWを生成して出力する。より詳細には、利得選択制御部1は、バースト信号の先頭において、論理ローレベルの利得切替信号GSWを出力してバースト信号の受信を開始する。その後、バースト信号の複数ビット分の期間における、出力電圧VAMPのレベルの平均値を算出する。
The gain
そして、利得選択制御部1は、反転増幅回路2の出力電圧VAMPの平均値が所定の閾値未満すなわちバースト信号のレベルが大きい場合には、論理ハイレベルの利得選択信号GSWを出力することにより、NチャネルMOSトランジスタM1をオンする。そうすると、NPNトランジスタN1のエミッタ電位が下がり、NPNトランジスタN1がオンする。これにより、NPNトランジスタN1およびNチャネルMOSトランジスタM1を通してバイパス電流ibpsが受光素子PDから固定電位ノードVN2へ流れる。すなわち、受光素子PDからの検出電流ipdが反転増幅回路2への入力電流iinとバイパス電流ibpsとに分流される。
Then, when the average value of the output voltage VAMP of the inverting
このとき、NPNトランジスタN2およびN1のエミッタがそれぞれ固定電位ノードVN2に結合されていることから、NPNトランジスタN2およびN1はカレントミラー回路のような動作を行ない、バイパス電流ibpsに対応する電流がNPNトランジスタN2のコレクタからエミッタへ流れる。なお、本発明において、「結合している」とは、各回路要素同士が直接接続されている状態に限らず、各回路要素間に他の回路要素が接続されている場合も含む。 At this time, since the emitters of NPN transistors N2 and N1 are respectively coupled to fixed potential node VN2, NPN transistors N2 and N1 operate like a current mirror circuit, and a current corresponding to bypass current ibps is applied to NPN transistor. It flows from the collector of N2 to the emitter. In the present invention, “coupled” is not limited to the state in which the circuit elements are directly connected to each other, but includes cases in which other circuit elements are connected between the circuit elements.
一方、利得選択制御部1は、出力電圧VAMPの平均値が上記所定の閾値以上すなわちバースト信号のレベルが小さい場合には、論理ローレベルの利得選択信号GSWを出力することにより、NチャネルMOSトランジスタM1をオフする。そうすると、NPNトランジスタN1のエミッタ電位が上がり、NPNトランジスタN1がオフする。これにより、受光素子PDからの検出電流ipdは分流されず、入力電流iinとして反転増幅回路2へ流れる。
On the other hand, the gain
なお、利得選択制御部1は、出力電圧VAMPのレベルの平均値の代わりに、バースト信号の先頭において、バースト信号の複数ビット分の期間における出力電圧VAMPのボトム値を検出し、このボトム値に基づいて利得選択信号GSWの論理レベルを決定する構成であってもよい。
The gain
インバータINVは、利得選択制御部1から受けた利得選択信号GSWの論理レベルを反転してNチャネルMOSトランジスタM11のゲートへ出力する。
Inverter INV inverts the logic level of gain selection signal GSW received from gain
利得選択制御部1は、バースト信号ごとに通信制御部304からリセット信号RSTを受けて、NチャネルMOSトランジスタM11をオンする。これにより、固定電位ノードVN4からコンデンサC1に電荷が注入されるため、NPNトランジスタN1のエミッタ電位を迅速に上昇させることができる。ここで、固定電位ノードVN4から供給される電圧は、NPNトランジスタN1のベース−エミッタ間電圧より大きい電圧であればよい。ただし、NチャネルMOSトランジスタM1をオフからオンにした場合において、コンデンサC1から電荷を引き抜く時間を短縮するためには、固定電位ノードVN4から供給される電圧は、NPNトランジスタN1のベース−エミッタ間電圧に近い電圧であることが好ましい。
The gain
また、利得選択制御部1は、バースト信号ごとに通信制御部304からリセット信号RSTを受けて、出力電圧VAMPの平均値をクリアする。バースト信号の光強度は、宅側装置ごとに大きく異なる場合がある。バースト信号ごとに出力電圧VAMPの平均値をクリアすることにより、過去に受信したバースト信号の影響を受けることなく、新たに受信するバースト信号に対して、出力電圧VAMPのレベルを精度良く検出し、利得選択信号GSWを生成することができる。
The gain
なお、利得選択制御部1は、通信制御部304からリセット信号RSTを受ける構成に限らず、バースト信号の開始または終了を自ら検出し、利得選択信号GSWの論理レベルを初期値に戻す構成であってもよい。また、局側装置402がバースト信号ではなく連続信号を受信する場合には、リセット信号RSTは存在しなくてもよい。
The gain
また、電源選択制御部7は、たとえば、上記のような利得選択制御部1と同様の方法で、バースト信号のレベルを検出する。利得選択制御部1および電源選択制御部7のレベル検出部分は、共通化されてもよい。
In addition, the power source
このように、本発明の第2の実施の形態に係る前置増幅器では、出力電圧VAMPに基づいて、受光素子PDからの検出電流ipdの分流比率すなわち入力電流iinとバイパス電流ibpsとの比を制御する。このような構成により、バイパス電流ibpsが検出電流ipdに対する比率で決まり、強信号入力時はバイパス電流ibpsの量を多くし、弱信号入力時はバイパス電流ibpsの量を少なくすることができる。これにより、反転増幅回路2が飽和して前置増幅器101のダイナミックレンジが狭くなることを防ぐことができ、かつS/N比の劣化を防ぐことができる。また、検出電流ipdの分流比率は、抵抗の比率とトランジスタの相互コンダクタンスの比率とで決まる製造ばらつきおよび温度変動に対して安定した値であり、パラメータ調整が容易である。
Thus, in the preamplifier according to the second embodiment of the present invention, based on the output voltage VAMP, the shunt ratio of the detection current ipd from the light receiving element PD, that is, the ratio between the input current iin and the bypass current ibps is set. Control. With such a configuration, the bypass current ibps is determined by the ratio to the detection current ipd, and the amount of the bypass current ibps can be increased when a strong signal is input, and the amount of the bypass current ibps can be decreased when a weak signal is input. As a result, it is possible to prevent the inverting
また、本発明の第2の実施の形態に係る前置増幅器では、出力信号VOUTを監視し、バースト信号のレベルが大きい場合には、NチャネルMOSトランジスタM1をオンする。これにより、受光素子PDからの検出電流ipdの一部をバイパス電流ibpsとしてグランドにバイパスし、反転増幅回路2への入力電流iinを小さくすることで、前置増幅器101の利得を見かけ上小さくする。このような構成により、帰還抵抗の抵抗値を切り替える必要がなくなるため、利得切り替え前後で帰還ループの特性に変更を生じさせず、位相余裕の制御を不要にすることができる。
In the preamplifier according to the second embodiment of the present invention, the output signal VOUT is monitored, and the N-channel MOS transistor M1 is turned on when the level of the burst signal is high. Accordingly, a part of the detection current ipd from the light receiving element PD is bypassed to the ground as a bypass current ibps, and the input current iin to the inverting
ここで、本願発明者は、電源選択制御部7による電源切替が、前置増幅器102のような利得制御(AGC)回路を備える構成において効果が大きいことを発見した。
Here, the inventor of the present application has found that the power supply switching by the power supply
要約すれば、前置増幅器101において、電源電圧VSTから電源電圧Vccへ切り替えた場合には、帰還抵抗RFによる負帰還が大きく働き、反転増幅回路2における各トランジスタの直流電位が変化し難くなる。
In summary, in the
一方、前置増幅器102においてAGC回路を動作させた場合には、帰還抵抗RFによる負帰還の働きが弱くなり、電源電圧VSTから電源電圧Vccへ切り替えることで反転増幅回路2における各トランジスタのコレクタ−エミッタ間電圧を拡げることが可能となる。これにより、受光素子PDからの入力電流Iinのダイナミックレンジを拡大することができる。
On the other hand, when the AGC circuit is operated in the
具体的には、前述のように、利得選択制御部1は、バースト信号のプリアンブルPRのレベルを検出し、検出したレベルが所定の閾値以上の場合にはNPNトランジスタN1をオンし、検出したレベルが上記所定の閾値未満の場合にはNPNトランジスタN1をオフする。このNPNトランジスタN1をオンする動作により、NPNトランジスタN2の出力が帰還抵抗RFを介してNPNトランジスタN2のベースへ帰還される量を抑制することができ、帰還抵抗RFによる負帰還の働きを弱めることができる。
Specifically, as described above, the gain
以下、本願発明者による上記発見の検証内容を詳細に説明する。
図10および図11は、本発明の第2の実施の形態に係る前置増幅器における無信号入力時の各ノードの直流電位を示す図である。
Hereinafter, the verification contents of the above discovery by the inventors will be described in detail.
10 and 11 are diagrams showing DC potentials of the respective nodes when no signal is input in the preamplifier according to the second embodiment of the present invention.
図10および図11を参照して、この検証において用いた前置増幅器102は、検証の都合上、図7に示す前置増幅器102と比べて、さらに、NPNトランジスタN3と、NPNトランジスタN5と、定電流源IS2とを備える。NPNトランジスタN5は、図7に示す定電流源IS1に相当する。定電流源IS2は、NPNトランジスタN1にバイアス電流を供給する。利得選択制御部1は、制御信号を定電流源IS2へ出力することにより、定電流源IS2のオフ状態およびオン状態、すなわち定電流源IS2の電流出力を停止するか否かを切り替える。
10 and 11, the
また、NPNトランジスタN3は、抵抗RLとNPNトランジスタN2との間に直列接続されており、前置増幅器102の初段回路はNPNトランジスタN2およびN3のカスコード構成となっている。
The NPN transistor N3 is connected in series between the resistor RL and the NPN transistor N2, and the first stage circuit of the
ここでは、電源電圧Vcc=3.3Vであり、電源電圧VST=2.6Vであると仮定して説明する。 Here, description will be made on the assumption that the power supply voltage Vcc = 3.3V and the power supply voltage VST = 2.6V.
また、前置増幅器102において、抵抗RLの抵抗値を175Ωとし、帰還抵抗RFの抵抗値を1kΩとし、定電流源IS2の出力電流を1mAとする。また、NPNトランジスタN3のベース電位を1.5Vとし、NPNトランジスタN5のベース電位を0.85Vとする。
In the
また、利得選択制御部1からNチャネルMOSトランジスタM1へ論理ハイレベルの信号が出力されており、NチャネルMOSトランジスタM1がオン状態である。これにより、NPNトランジスタN1もオン状態となっている。また、NチャネルMOSトランジスタM11はオフ状態である。
Further, a logic high level signal is output from the gain
図10は、電源電圧PSVとして2.6Vの電源電圧VSTが供給される場合を示している。 FIG. 10 shows a case where a power supply voltage VST of 2.6 V is supplied as the power supply voltage PSV.
NPNトランジスタN2のコレクタ電流をIc2とすると、NPNトランジスタN4のベースと、抵抗RLの第1端と、NPNトランジスタN3のコレクタとの接続ノードND1における電位V1は、以下の式で表される。
V1=Vcc−Ic2×RL=2.6[V]−1.9[mA]×175[Ω]=2.27[V]
When the collector current of the NPN transistor N2 is Ic2, the potential V1 at the connection node ND1 between the base of the NPN transistor N4, the first end of the resistor RL, and the collector of the NPN transistor N3 is expressed by the following equation.
V1 = Vcc−Ic2 × RL = 2.6 [V] −1.9 [mA] × 175 [Ω] = 2.27 [V]
また、NPNトランジスタN4のベース−エミッタ間電圧をVbe4とすると、NPNトランジスタN4のエミッタ、帰還抵抗RFの第2端、NPNトランジスタN5のコレクタとの接続ノードND2における電位V2は、以下の式で表される。
V2=V1−Vbe4=2.27[V]−0.87[V]=1.40[V]
When the base-emitter voltage of the NPN transistor N4 is Vbe4, the potential V2 at the connection node ND2 between the emitter of the NPN transistor N4, the second end of the feedback resistor RF, and the collector of the NPN transistor N5 is expressed by the following equation. Is done.
V2 = V1-Vbe4 = 2.27 [V] -0.87 [V] = 1.40 [V]
なお、NPNトランジスタN4のベース−エミッタ間電圧Vbe4は、0.8V〜0.9Vで比較的安定である。 The base-emitter voltage Vbe4 of the NPN transistor N4 is relatively stable at 0.8V to 0.9V.
また、NPNトランジスタN1のベースとNPNトランジスタN2のベースと帰還抵抗RFの第1端との接続ノードである入力ノードNDINの電位は0.82Vであり、NPNトランジスタN2のコレクタ電位は0.66Vである。 The potential of the input node NDIN, which is a connection node between the base of the NPN transistor N1, the base of the NPN transistor N2, and the first end of the feedback resistor RF is 0.82V, and the collector potential of the NPN transistor N2 is 0.66V. is there.
図11は、電源電圧PSVとして3.3Vの電源電圧Vccが供給される場合を示している。 FIG. 11 shows a case where a power supply voltage Vcc of 3.3 V is supplied as the power supply voltage PSV.
図11を参照して、接続ノードND1における電位V1は、以下の式で表される。
V1=Vcc−Ic2×RL=3.3[V]−2.6[mA]×175[Ω]=2.85[V]・・・(B1)
Referring to FIG. 11, potential V1 at connection node ND1 is represented by the following equation.
V1 = Vcc−Ic2 × RL = 3.3 [V] −2.6 [mA] × 175 [Ω] = 2.85 [V] (B1)
なお、Ic2は、NPNトランジスタN2のベース−エミッタ間電圧Vbe2の増加に伴い、図10に示す場合と比べて少し増加している。 It should be noted that Ic2 slightly increases as compared with the case shown in FIG. 10 as the base-emitter voltage Vbe2 of the NPN transistor N2 increases.
また、接続ノードND2における電位V2は、以下の式で表される。
V2=V1−Vbe4=2.85[V]−0.88[V]=1.97[V]・・・(B2)
Further, the potential V2 at the connection node ND2 is expressed by the following equation.
V2 = V1-Vbe4 = 2.85 [V] -0.88 [V] = 1.97 [V] (B2)
なお、NPNトランジスタN2のベース電位は0.83Vであり、NPNトランジスタN2のコレクタ電位は0.65Vである。 The base potential of the NPN transistor N2 is 0.83V, and the collector potential of the NPN transistor N2 is 0.65V.
このように、電源電圧PSVを電源電圧VSTから電源電圧に切り替えて大きくすることにより、接続ノードND1における電位V1および接続ノードND2における電位V2を、図10に示す場合と比べて上昇させることができる。電位V1および電位V2を上昇させることの意義については、図12〜図14において説明する。 In this way, by switching the power supply voltage PSV from the power supply voltage VST to the power supply voltage and increasing it, the potential V1 at the connection node ND1 and the potential V2 at the connection node ND2 can be increased compared to the case shown in FIG. . The significance of increasing the potential V1 and the potential V2 will be described with reference to FIGS.
ここで、NチャネルMOSトランジスタM1がオフ状態であり、NチャネルMOSトランジスタM11がオン状態であり、NPNトランジスタN1がオフ状態であり、定電流源IS2がオフ状態である場合を考える。この場合、利得選択機能を有さない前置増幅器101と等価な回路構成となる。
Here, consider a case where N-channel MOS transistor M1 is off, N-channel MOS transistor M11 is on, NPN transistor N1 is off, and constant current source IS2 is off. In this case, the circuit configuration is equivalent to that of the
この場合、電源電圧PSVを2.6Vから3.3Vに上げると、接続ノードND1,ND2の電位が上がる。 In this case, when the power supply voltage PSV is increased from 2.6V to 3.3V, the potentials of the connection nodes ND1 and ND2 are increased.
そうすると、接続ノードND2から入力ノードNDINへのバイアス電流Ibが増加する。バイアス電流Ibは、以下の式で表される。
Ib=(V2−VIN)/RF
Then, bias current Ib from connection node ND2 to input node NDIN increases. The bias current Ib is expressed by the following formula.
Ib = (V2-VIN) / RF
そして、バイアス電流Ibが増加すると、NPNトランジスタN2のベース電流が増加し、NPNトランジスタN2のコレクタ電流Ic2が増加する。 When the bias current Ib increases, the base current of the NPN transistor N2 increases and the collector current Ic2 of the NPN transistor N2 increases.
その結果、式(B1)において、電流Ic2が2.6mAより大きくなり、抵抗RLにおける電圧降下が大きくなるため、接続ノードND1およびND2の電位が下がる。すなわち、反転増幅回路2において、接続ノードND1およびND2の電位上昇が抑制される方向に負帰還が大きく働き、接続ノードND1およびND2の電位はあまり上昇しなくなってしまう。
As a result, in the formula (B1), the current Ic2 becomes larger than 2.6 mA and the voltage drop in the resistor RL becomes large, so that the potentials of the connection nodes ND1 and ND2 are lowered. That is, in the inverting
一方、NチャネルMOSトランジスタM1がオン状態であり、NチャネルMOSトランジスタM11がオン状態であり、NPNトランジスタN1がオン状態であり、定電流源IS2がオン状態である場合にも、上記と同様に反転増幅回路2において負帰還が働く。しかしながら、接続ノードND2から帰還抵抗RF経由で入力ノードNDINへ帰還されるバイアス電流Ibが、NPNトランジスタN2のベース電流と、NPNトランジスタN1のベース電流と、NPNトランジスタN1のコレクタ電流とに分流される。
On the other hand, when the N-channel MOS transistor M1 is on, the N-channel MOS transistor M11 is on, the NPN transistor N1 is on, and the constant current source IS2 is on, the same as above Negative feedback works in the inverting
ここで、一般に、NPNトランジスタのコレクタ電流は、ベース電流のβ倍(β>100)以上流れることから、上記3つの分流された電流のうち、NPNトランジスタN1のコレクタ電流の配分が大きくなる。すなわち、バイアス電流IbによるNPNトランジスタN2のベース電流の増加は微少であり、NPNトランジスタN2のコレクタ電流Ic2の増加も微少になる。 Here, since the collector current of the NPN transistor generally flows more than β times the base current (β> 100), the distribution of the collector current of the NPN transistor N1 among the three divided currents becomes large. That is, the increase in the base current of the NPN transistor N2 due to the bias current Ib is small, and the increase in the collector current Ic2 of the NPN transistor N2 is also small.
このように、バイアス電流Ibの大部分は、NPNトランジスタN1およびNチャネルMOSトランジスタM1を介して固定電位ノードVN2へ流れる。すなわち、ダイオード接続されているNPNトランジスタN1が、バイアス電流IbによるNPNトランジスタN2のベース電流の増加を抑制するため、負帰還の効きが小さくなり、式(B1)および式(B2)に示すように、電源電圧PSVを電源電圧Vccに切り替えることによって接続ノードND1およびND2の電位を上昇させることができる。すなわち、電源電圧PSVの変化によって飽和しやすい接続ノードND1およびND2の電位を上昇させることができる。 Thus, most of bias current Ib flows to fixed potential node VN2 via NPN transistor N1 and N channel MOS transistor M1. That is, the diode-connected NPN transistor N1 suppresses an increase in the base current of the NPN transistor N2 due to the bias current Ib, so that the effect of negative feedback is reduced, as shown in the equations (B1) and (B2). By switching the power supply voltage PSV to the power supply voltage Vcc, the potentials of the connection nodes ND1 and ND2 can be raised. That is, the potentials of connection nodes ND1 and ND2 that are likely to be saturated due to the change in power supply voltage PSV can be increased.
なお、前置増幅器において、強信号受信入力時に帰還抵抗RFの値をたとえば1000Ωから200Ωと小さくすることにより、利得を下げる構成が考えられる。 In the preamplifier, it is conceivable to reduce the gain by reducing the value of the feedback resistor RF from, for example, 1000Ω to 200Ω at the time of strong signal reception input.
しかしながら、帰還抵抗RFを小さくすると、接続ノードND2から入力ノードNDINへのバイアス電流Ib=(V2−VIN)/RFの変化が大きくなるため、負帰還の働きが強くなってしまう。このため、NPNトランジスタN1を用いて入力ノードNDINへのバイアス電流Ibを分流する前置増幅器102と同様の効果を得ることはできない。
However, if the feedback resistance RF is reduced, the change of the bias current Ib = (V2−VIN) / RF from the connection node ND2 to the input node NDIN becomes larger, so that the negative feedback function becomes stronger. For this reason, the same effect as that of the
図12および図13は、本発明の第2の実施の形態に係る前置増幅器における入力電流と各ノードの電位との関係を示す図である。図12は、電源電圧PSVとして2.6Vの電源電圧Vccが供給される場合を示している。図13は、電源電圧PSVとして3.3Vの電源電圧Vccが供給される場合を示している。 12 and 13 are diagrams showing the relationship between the input current and the potential of each node in the preamplifier according to the second embodiment of the present invention. FIG. 12 shows a case where a power supply voltage Vcc of 2.6 V is supplied as the power supply voltage PSV. FIG. 13 shows a case where a power supply voltage Vcc of 3.3 V is supplied as the power supply voltage PSV.
図12および図13を参照して、NPNトランジスタN1の相互コンダクタンスをgm1とし、NPNトランジスタN2の相互コンダクタンスをgm2とすると、特許文献1における式(7)より、電流電圧利得Ztは以下の式で表される。
Zt={gm2×RL/(gm1×RL+gm2×RF)}×RF
12 and 13, when the mutual conductance of the NPN transistor N1 is gm1 and the mutual conductance of the NPN transistor N2 is gm2, the current-voltage gain Zt is expressed by the following equation from Equation (7) in
Zt = {gm2 × RL / (gm1 × RL + gm2 × RF)} × RF
ここで、gm1およびgm2の比率はデバイスサイズ比で決まり、この比率を4:5と仮定すると、Zt≒180Ωとなる。 Here, the ratio of gm1 and gm2 is determined by the device size ratio, and assuming this ratio is 4: 5, Zt≈180Ω.
ここで、「トランジスタのサイズ」とは、トランジスタの相互コンダクタンスを決める構造上のサイズを意味する。たとえば、NPNトランジスタではエミッタ幅×エミッタ長であり、NチャネルMOSトランジスタではゲート幅/ゲート長である。また、複数のトランジスタを並列に接続する場合には、サイズは並列接続された各トランジスタのサイズの和となる。 Here, the “transistor size” means a structural size that determines the mutual conductance of the transistor. For example, NPN transistor has emitter width × emitter length, and N-channel MOS transistor has gate width / gate length. When a plurality of transistors are connected in parallel, the size is the sum of the sizes of the transistors connected in parallel.
電位V1および電位V2の電位低下量ΔVは、以下の式で表される。
ΔV=Iin×Zt・・・(B3)
The potential decrease amount ΔV of the potential V1 and the potential V2 is expressed by the following formula.
ΔV = Iin × Zt (B3)
式(B3)より、入力電流Iinが大きくなると、電位V1および電位V2が下がり、NPNトランジスタN2およびN5のコレクタ−エミッタ間電圧が小さくなることが分かる。 From equation (B3), it can be seen that as the input current Iin increases, the potential V1 and the potential V2 decrease, and the collector-emitter voltages of the NPN transistors N2 and N5 decrease.
図14は、NPNトランジスタN2およびN5のコレクタ−エミッタ間電圧とコレクタ電流との関係を示す図である。図14は、NPNトランジスタN2およびN5のベース−エミッタ間電圧が0.85Vの場合を示している。 FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the collector-emitter voltage of NPN transistors N2 and N5 and the collector current. FIG. 14 shows a case where the base-emitter voltages of the NPN transistors N2 and N5 are 0.85V.
図14を参照して、NPNトランジスタN2およびN5のコレクタ−エミッタ間電圧Vce>1.1Vである場合には、コレクタ電流Icは、電圧Vceに依存せず一定値を示す。一方、コレクタ電流Icは、電圧Vceが1.1Vを下回ると低下する。 Referring to FIG. 14, when collector-emitter voltage Vce> 1.1V of NPN transistors N2 and N5, collector current Ic shows a constant value regardless of voltage Vce. On the other hand, the collector current Ic decreases when the voltage Vce falls below 1.1V.
このため、NPNトランジスタN2およびN5を安定して動作させるために、接続ノードND1の電位V1および接続ノードND2の電位V2を、以下の式を満たすように設定する。
V1>0.66+1.1=1.76V
V2>0.0+1.1=1.1V
Therefore, in order to stably operate the NPN transistors N2 and N5, the potential V1 of the connection node ND1 and the potential V2 of the connection node ND2 are set so as to satisfy the following expression.
V1> 0.66 + 1.1 = 1.76V
V2> 0.0 + 1.1 = 1.1V
すなわち、NPNトランジスタN2およびN5においてVce>1.1Vとなるように、たとえば、接続ノードND1およびND2の電位を、V1>1.8V、かつV2>1.1Vに保つ必要がある。 That is, for example, the potentials of connection nodes ND1 and ND2 must be kept at V1> 1.8V and V2> 1.1V so that Vce> 1.1V in NPN transistors N2 and N5.
ここで、図12および図13より、入力電流Iinが増加すると、先に接続ノードND2の方がV2>1.1Vを満足しなくなる。 Here, from FIG. 12 and FIG. 13, when the input current Iin increases, the connection node ND2 does not satisfy V2> 1.1V first.
すなわち、図12に示すように、前置増幅器102は、PSV=2.6Vの場合には、最大約2mAの入力電流を受信可能となる。
That is, as shown in FIG. 12, the
これに対して、図13に示すように、前置増幅器102は、PSV=3.3Vの場合には、最大約5mAの入力電流を受信可能となる。
On the other hand, as shown in FIG. 13, the
このように、電源電圧PSVを2.6Vから3.3Vに切り替えることにより、ダイナミックレンジを3mA改善することができる。 Thus, the dynamic range can be improved by 3 mA by switching the power supply voltage PSV from 2.6 V to 3.3 V.
ここで、ダイナミックレンジの改善量ΔIinは、電位V2の増加分ΔV2を、傾きZtすなわち電流電圧利得Ztで割った値となる。また、前置増幅器102における負帰還により、ΔV2は、ΔVccより10%程度小さい値となる。ΔIinは以下の式で表される。
ΔIin=ΔV2/Zt<ΔVcc/Zt
Here, the improvement amount ΔIin of the dynamic range is a value obtained by dividing the increase ΔV2 of the potential V2 by the slope Zt, that is, the current voltage gain Zt. Further, due to the negative feedback in the
ΔIin = ΔV2 / Zt <ΔVcc / Zt
次に、電源電圧PSVを2.6Vから3.3Vに切り替えることによるダイナミックレンジの改善について詳細に説明する。ここでは、信号レートが10.3125Gb/sの場合について説明する。 Next, the improvement of the dynamic range by switching the power supply voltage PSV from 2.6V to 3.3V will be described in detail. Here, a case where the signal rate is 10.3125 Gb / s will be described.
図15は、電源電圧PSV=2.6Vかつ入力電流Iin=2mAの場合における、接続ノードND1およびND2における電圧波形を示す図である。図16は、電源電圧PSV=2.6Vかつ入力電流Iin=2mAの場合における、接続ノードND2におけるアイダイアグラムを示す図である。ここで、アイダイアグラムは、波形を1ビットごとに時間方向に重ね書きした波形である。 FIG. 15 shows voltage waveforms at connection nodes ND1 and ND2 when power supply voltage PSV = 2.6V and input current Iin = 2mA. FIG. 16 is a diagram showing an eye diagram at the connection node ND2 when the power supply voltage PSV is 2.6 V and the input current Iin is 2 mA. Here, the eye diagram is a waveform in which the waveform is overwritten in the time direction for each bit.
図17は、電源電圧PSV=2.6Vかつ入力電流Iin=3mAの場合における、接続ノードND1およびND2における電圧波形を示す図である。図18は、電源電圧PSV=2.6Vかつ入力電流Iin=3mAの場合における、接続ノードND2におけるアイダイアグラムを示す図である。 FIG. 17 is a diagram showing voltage waveforms at connection nodes ND1 and ND2 when power supply voltage PSV = 2.6V and input current Iin = 3 mA. FIG. 18 is a diagram showing an eye diagram at the connection node ND2 when the power supply voltage PSV = 2.6V and the input current Iin = 3 mA.
図19は、電源電圧PSV=2.6Vかつ入力電流Iin=4mAの場合における、接続ノードND1およびND2における電圧波形を示す図である。図20は、電源電圧PSV=2.6Vかつ入力電流Iin=4mAの場合における、接続ノードND2におけるアイダイアグラムを示す図である。 FIG. 19 is a diagram showing voltage waveforms at connection nodes ND1 and ND2 when power supply voltage PSV = 2.6V and input current Iin = 4 mA. FIG. 20 is a diagram showing an eye diagram at the connection node ND2 when the power supply voltage PSV = 2.6V and the input current Iin = 4 mA.
図21は、電源電圧PSV=2.6Vかつ入力電流Iin=5mAの場合における、接続ノードND1およびND2における電圧波形を示す図である。図22は、電源電圧PSV=2.6Vかつ入力電流Iin=5mAの場合における、接続ノードND2におけるアイダイアグラムを示す図である。 FIG. 21 shows voltage waveforms at connection nodes ND1 and ND2 when power supply voltage PSV = 2.6V and input current Iin = 5 mA. FIG. 22 is a diagram showing an eye diagram at the connection node ND2 when the power supply voltage PSV = 2.6V and the input current Iin = 5 mA.
図15,図17,図19,図21に示すように、入力電流Iinの振幅を2mAから5mAに向かって増加させていくと、接続ノードND1およびND2における電圧波形の振幅が大きくなっていく。図16,図18,図20,図22に示すように、入力電流Iin=2mAを超えると、V2<1.1Vの領域において、アイダイアグラムが歪む。 As shown in FIGS. 15, 17, 19, and 21, when the amplitude of the input current Iin is increased from 2 mA toward 5 mA, the amplitude of the voltage waveform at the connection nodes ND1 and ND2 increases. As shown in FIGS. 16, 18, 20, and 22, when the input current Iin = 2mA is exceeded, the eye diagram is distorted in the region of V2 <1.1V.
図23は、電源電圧PSV=3.3Vかつ入力電流Iin=5mAの場合における、接続ノードND1およびND2における電圧波形を示す図である。図24は、電源電圧PSV=3.3Vかつ入力電流Iin=5mAの場合における、接続ノードND2におけるアイダイアグラムを示す図である。 FIG. 23 shows voltage waveforms at connection nodes ND1 and ND2 when power supply voltage PSV = 3.3V and input current Iin = 5 mA. FIG. 24 is a diagram showing an eye diagram at the connection node ND2 when the power supply voltage PSV = 3.3V and the input current Iin = 5 mA.
図25は、電源電圧PSV=3.3Vかつ入力電流Iin=6mAの場合における、接続ノードND1およびND2における電圧波形を示す図である。図26は、電源電圧PSV=3.3Vかつ入力電流Iin=6mAの場合における、接続ノードND2におけるアイダイアグラムを示す図である。 FIG. 25 shows voltage waveforms at connection nodes ND1 and ND2 when power supply voltage PSV = 3.3V and input current Iin = 6 mA. FIG. 26 is a diagram showing an eye diagram at the connection node ND2 when the power supply voltage PSV = 3.3V and the input current Iin = 6 mA.
図27は、電源電圧PSV=3.3Vかつ入力電流Iin=7mAの場合における、接続ノードND1およびND2における電圧波形を示す図である。図28は、電源電圧PSV=3.3Vかつ入力電流Iin=7mAの場合における、接続ノードND2におけるアイダイアグラムを示す図である。 FIG. 27 shows voltage waveforms at connection nodes ND1 and ND2 when power supply voltage PSV = 3.3V and input current Iin = 7 mA. FIG. 28 is a diagram showing an eye diagram at the connection node ND2 when the power supply voltage PSV = 3.3V and the input current Iin = 7 mA.
図29は、電源電圧PSV=3.3Vかつ入力電流Iin=8mAの場合における、接続ノードND1およびND2における電圧波形を示す図である。図30は、電源電圧PSV=3.3Vかつ入力電流Iin=8mAの場合における、接続ノードND2におけるアイダイアグラムを示す図である。 FIG. 29 shows voltage waveforms at connection nodes ND1 and ND2 when power supply voltage PSV = 3.3V and input current Iin = 8 mA. FIG. 30 is a diagram showing an eye diagram at the connection node ND2 when the power supply voltage PSV = 3.3V and the input current Iin = 8 mA.
図23,図25,図27,図29に示すように、電流入力Iinの振幅を5mAから8mAに向かって増加させていくと、接続ノードND1およびND2における電圧波形の振幅が大きくなっていく。図24,図26,図28,図30に示すように、入力電流Iin=5mAを超えると、V2<1.1Vの領域において、アイダイアグラムが歪む。 As shown in FIGS. 23, 25, 27, and 29, when the amplitude of the current input Iin is increased from 5 mA to 8 mA, the amplitude of the voltage waveform at the connection nodes ND1 and ND2 increases. As shown in FIGS. 24, 26, 28, and 30, when the input current Iin exceeds 5 mA, the eye diagram is distorted in the region of V2 <1.1V.
以上のように、電源電圧PSVを2.6Vから3.3Vに切り替えることにより、入力電流Iin=5mA以下の範囲において波形の歪みを小さくすることができ、ダイナミックレンジを改善することができる。 As described above, by switching the power supply voltage PSV from 2.6 V to 3.3 V, waveform distortion can be reduced in the range of the input current Iin = 5 mA or less, and the dynamic range can be improved.
図31は、本発明の第2の実施の形態に係る前置増幅器における電源選択回路の構成を詳細に示す図である。 FIG. 31 is a diagram showing in detail the configuration of the power supply selection circuit in the preamplifier according to the second embodiment of the present invention.
図31を参照して、電源選択回路6は、PチャネルMOSトランジスタP1,P2を含む。
Referring to FIG. 31, power
PチャネルMOSトランジスタP1は、電源電圧VSTを受けるソースと、電源ノードVN3に接続されたドレインと、電源選択制御部7からの電源選択信号SWCを受けるゲートとを有する。
P-channel MOS transistor P1 has a source for receiving power supply voltage VST, a drain connected to power supply node VN3, and a gate for receiving power supply selection signal SWC from power supply
PチャネルMOSトランジスタP2は、電源電圧Vccを受けるソースと、電源ノードVN3に接続されたドレインと、電源選択制御部7からの電源選択信号SWCを受けるゲートとを有する。
P-channel MOS transistor P2 has a source for receiving power supply voltage Vcc, a drain connected to power supply node VN3, and a gate for receiving power supply selection signal SWC from power supply
バースト信号のレベルが小さい場合には、電源選択制御部7は、論理ローレベルの信号をPチャネルMOSトランジスタP1のゲートへ出力して当該トランジスタをオンし、論理ハイレベルの信号PチャネルMOSトランジスタP2のゲートへ出力して当該トランジスタをオフする。これにより、電源電圧VSTが電源電圧PSVとして供給される。また、利得選択制御部1は、論理ローレベルの信号をNチャネルMOSトランジスタM1のゲートへ出力して当該トランジスタをオフし、論理ハイレベルの信号をNチャネルMOSトランジスタM11のゲートへ出力して当該トランジスタをオンする。これにより、前置増幅器102の利得が大きくなる。このとき、利得選択制御部1は、制御信号を定電流源IS2へ出力することにより、定電流源IS2の出力電流を0mAとする。
When the level of the burst signal is small, the power supply
バースト信号のレベルが大きい場合には、電源選択制御部7は、論理ハイレベルの信号をPチャネルMOSトランジスタP1のゲートへ出力して当該トランジスタをオフし、論理ローレベルの信号PチャネルMOSトランジスタP2のゲートへ出力して当該トランジスタをオンする。これにより、電源電圧Vccが電源電圧PSVとして供給される。また、利得選択制御部1は、論理ハイレベルの信号をNチャネルMOSトランジスタM1のゲートへ出力して当該トランジスタをオンし、論理ローレベルの信号をNチャネルMOSトランジスタM11のゲートへ出力して当該トランジスタをオフする。これにより、前置増幅器102の利得が小さくなり、かつ前置増幅器102における負帰還の働きが抑制される。このとき、利得選択制御部1は、制御信号を定電流源IS2へ出力することにより、定電流源IS2の出力電流を1mAとする。
When the level of the burst signal is large, the power supply
このように、本発明の第2の実施の形態に係る前置増幅器では、利得選択制御部1は、受光素子PDからのバースト信号のレベルを検出し、検出したレベルが所定の閾値以上の場合には、NPNトランジスタN2の出力が帰還抵抗RFを介してNPNトランジスタN2のベースへ帰還される量を抑制する制御を行なう。
As described above, in the preamplifier according to the second embodiment of the present invention, the gain
このような構成により、強信号受信時、帰還抵抗RFによる負帰還の働きを弱め、電源電圧VSTから電源電圧Vccへ切り替えることで反転増幅回路2における各トランジスタのコレクタ−エミッタ間電圧を拡げることが可能となる。これにより、前置増幅器のダイナミックレンジを拡大することができる。
With such a configuration, when a strong signal is received, the negative feedback function by the feedback resistor RF is weakened, and the collector-emitter voltage of each transistor in the inverting
また、本発明の第2の実施の形態に係る前置増幅器は、NPNトランジスタN2のベースに結合されたコレクタおよびベースと、固定電圧が供給される固定電位ノードVN2に結合されたエミッタとを有するNPNトランジスタN1を備える。そして、利得選択制御部1は、検出したレベルが上記所定の閾値以上の場合にはNPNトランジスタN1をオンし、検出したレベルが所定の閾値未満の場合にはNPNトランジスタN1をオフする。
The preamplifier according to the second embodiment of the present invention has a collector and a base coupled to the base of NPN transistor N2, and an emitter coupled to a fixed potential node VN2 to which a fixed voltage is supplied. An NPN transistor N1 is provided. The gain
このような構成により、入力信号レベルに応じた利得選択が可能となるとともに、この利得選択のための構成を利用して、簡易な構成で、帰還抵抗による負帰還の働きを弱め、前置増幅器のダイナミックレンジを拡大することができる。 With such a configuration, gain selection according to the input signal level is possible, and by using this configuration for gain selection, the function of negative feedback by the feedback resistor is weakened with a simple configuration, and the preamplifier Can expand the dynamic range.
なお、本発明の第2の実施の形態に係る前置増幅器は、利得選択制御部1および電源選択制御部7を備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。利得選択制御部1および電源選択制御部7の少なくとも一方が、前置増幅器102の外部に設けられる、たとえば半導体集積回路とは別個に設けられる構成であってもよい。
また、利得選択制御部1が利得を選択する際に用いる所定の閾値は、電源選択制御部7が電源電圧を選択する際に用いる所定の閾値と同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。
Although the preamplifier according to the second embodiment of the present invention is configured to include the gain
The predetermined threshold used when the gain
また、NPNトランジスタN1およびN2は、バイポーラトランジスタ以外のトランジスタであってもよく、たとえばNチャネルMOSトランジスタに置き換えることが可能である。 NPN transistors N1 and N2 may be transistors other than bipolar transistors, and can be replaced with N-channel MOS transistors, for example.
その他の構成および動作は第1の実施の形態に係る前置増幅器と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。 Since other configurations and operations are the same as those of the preamplifier according to the first embodiment, detailed description thereof will not be repeated here.
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
<第3の実施の形態>
本実施の形態は、第2の実施の形態に係る前置増幅器と比べて電源選択回路の構成を変更した前置増幅器に関する。以下で説明する内容以外は第2の実施の形態に係る前置増幅器と同様である。
<Third Embodiment>
The present embodiment relates to a preamplifier in which the configuration of the power supply selection circuit is changed as compared with the preamplifier according to the second embodiment. The contents other than those described below are the same as those of the preamplifier according to the second embodiment.
本発明の第2の実施の形態に係る前置増幅器では、電源選択回路6における外部電源および安定化電源の切替を択一的に行なう構成であるとしたが、これに限定するものではない。外部電源および安定化電源の切替を徐々に、すなわち漸次的に行なう構成であってもよい。
In the preamplifier according to the second embodiment of the present invention, the power
図32は、本発明の第3の実施の形態に係る前置増幅器における電源選択回路の構成を詳細に示す図である。 FIG. 32 is a diagram showing in detail the configuration of the power supply selection circuit in the preamplifier according to the third embodiment of the present invention.
図32を参照して、前置増幅器103は、本発明の第2の実施の形態に係る前置増幅器102と比べて、電源選択回路6の代わりに電源選択回路16を備え、NPNトランジスタN1の代わりにNPNトランジスタN1A,N1Bを備え、NチャネルMOSトランジスタM1の代わりにNチャネルMOSトランジスタM1A,M1Bを備え、NチャネルMOSトランジスタM11の代わりにNチャネルMOSトランジスタM11A,M11Bを備え、インバータINVの代わりにインバータINVA,INVBを備える。
Referring to FIG. 32,
電源選択回路16は、PチャネルMOSトランジスタP1A,P1B,P2A,P2Bを含む。
Power
たとえば、NPNトランジスタN1A,N1Bのサイズは、NPNトランジスタN1の1/2である。また、NチャネルMOSトランジスタM1A,M1Bのサイズは、NチャネルMOSトランジスタM1の1/2である。また、PチャネルMOSトランジスタP1A,P1Bのサイズは、PチャネルMOSトランジスタP1の1/2である。また、PチャネルMOSトランジスタP2A,P2Bのサイズは、PチャネルMOSトランジスタP2の1/2である。 For example, the size of NPN transistors N1A and N1B is ½ of NPN transistor N1. The sizes of the N channel MOS transistors M1A and M1B are ½ of the N channel MOS transistor M1. The size of P channel MOS transistors P1A and P1B is ½ that of P channel MOS transistor P1. The size of P channel MOS transistors P2A and P2B is 1/2 that of P channel MOS transistor P2.
PチャネルMOSトランジスタP1A,P1Bの各々は、電源電圧VSTを受けるソースと、電源ノードVN3に接続されたドレインと、電源選択制御部7からの電源選択信号SWCを受けるゲートとを有する。
Each of P channel MOS transistors P1A and P1B has a source for receiving power supply voltage VST, a drain connected to power supply node VN3, and a gate for receiving power supply selection signal SWC from power supply
PチャネルMOSトランジスタP2A,P2Bの各々は、電源電圧Vccを受けるソースと、電源ノードVN3に接続されたドレインと、電源選択制御部7からの電源選択信号SWCを受けるゲートとを有する。
Each of P-channel MOS transistors P2A and P2B has a source receiving power supply voltage Vcc, a drain connected to power supply node VN3, and a gate receiving power supply selection signal SWC from power supply
前置増幅器103では、電源電圧PSVを3段階に切り替え可能である。より詳細には、電源選択回路16は、反転増幅回路2に対して電源電圧Vccを供給するか、電源電圧VSTを供給するか、あるいは、電源電圧Vccおよび電源電圧VSTを用いて、電源電圧Vccおよび電源電圧VSTの間の電圧である電源電圧VMIDを生成し、電源電圧VMIDを供給するかを選択可能である。この場合、電源選択制御部7は、2種類の閾値を用いて電源電圧を選択する。また、前置増幅器103では、利得をそれぞれ3段階に切り替え可能である。
In the
図33は、本発明の第3の実施の形態に係る前置増幅器における電源電圧の選択を示す図である。 FIG. 33 is a diagram showing selection of the power supply voltage in the preamplifier according to the third embodiment of the present invention.
図33を参照して、まず、バースト信号のレベルが小さい場合には、電源選択制御部7は、論理ローレベルの信号をPチャネルMOSトランジスタP1A,P1Bのゲートへ出力してこれらのトランジスタをオンし、論理ハイレベルの信号PチャネルMOSトランジスタP2A,P2Bのゲートへ出力してこれらのトランジスタをオフする。これにより、電源電圧VSTが電源電圧PSVとして供給される。また、利得選択制御部1は、論理ローレベルの信号をNチャネルMOSトランジスタM1A,M1Bのゲートへ出力してこれらのトランジスタをオフし、論理ハイレベルの信号をNチャネルMOSトランジスタM11A,M11Bのゲートへ出力してこれらのトランジスタをオンする。これにより、前置増幅器103の利得が大きくなる。このとき、利得選択制御部1は、制御信号を定電流源IS2へ出力することにより、定電流源IS2の出力電流を0mAとする。
Referring to FIG. 33, when the burst signal level is low, power supply
次に、バースト信号のレベルが中程度の場合には、電源選択制御部7は、論理ローレベルの信号をPチャネルMOSトランジスタP1A,P2Aのゲートへ出力してこれらのトランジスタをオンし、論理ハイレベルの信号をPチャネルMOSトランジスタP1B,P2Bのゲートへ出力してこれらのトランジスタをオフする。これにより、電源電圧VSTと電源電圧Vccとの間のレベルを有する電圧であって、PチャネルMOSトランジスタP1AおよびPチャネルMOSトランジスタP2Aのオン抵抗比に応じたレベルの電圧VMIDが、電源電圧PSVとして供給される。また、利得選択制御部1は、論理ハイレベルの信号をNチャネルMOSトランジスタM1A,M11Bのゲートへ出力してこれらのトランジスタをオンし、論理ローレベルの信号をNチャネルMOSトランジスタM1B,M11Aのゲートへ出力してこれらのトランジスタをオフする。これにより、前置増幅器103の利得が中程度となる。このとき、利得選択制御部1は、制御信号を定電流源IS2へ出力することにより、定電流源IS2の出力電流を0.5mAとする。
Next, when the level of the burst signal is medium, the power supply
次に、バースト信号のレベルが大きい場合には、電源選択制御部7は、論理ハイレベルの信号をPチャネルMOSトランジスタP1A,P1Bのゲートへ出力してこれらのトランジスタをオフし、論理ローレベルの信号PチャネルMOSトランジスタP2A,P2Bのゲートへ出力してこれらのトランジスタをオンする。これにより、電源電圧Vccが電源電圧PSVとして供給される。また、利得選択制御部1は、論理ハイレベルの信号をNチャネルMOSトランジスタM1A,M1Bのゲートへ出力してこれらのトランジスタをオンし、論理ローレベルの信号をNチャネルMOSトランジスタM11A,M11Bのゲートへ出力してこれらのトランジスタをオフする。これにより、前置増幅器103の利得が小さくなり、かつ前置増幅器103における負帰還の働きが抑制される。このとき、利得選択制御部1は、制御信号を定電流源IS2へ出力することにより、定電流源IS2の出力電流を1.0mAとする。
Next, when the level of the burst signal is large, the power supply
このように、本発明の第3の実施の形態に係る前置増幅器では、電源選択回路16は、反転増幅回路2に対して供給する電源電圧PSVとして、さらに、電源電圧Vccおよび電源電圧VSTを用いて、電源電圧Vccおよび電源電圧VSTの間の電圧である電源電圧VMIDを生成し、電源電圧VMIDを選択可能である。
Thus, in the preamplifier according to the third embodiment of the present invention, the power
このような構成により、入力信号レベルに応じてより柔軟な電源選択制御を行なうことができる。また、電源電圧の切替を連続的に行なう構成により、切替による受信エラーの発生を防ぐことができるため、バースト信号ではなく連続的な信号を受信する増幅器にも有用となる。 With such a configuration, more flexible power source selection control can be performed according to the input signal level. Further, since the configuration in which the power supply voltage is continuously switched can prevent the occurrence of a reception error due to the switching, it is useful for an amplifier that receives a continuous signal instead of a burst signal.
たとえば、弱信号受信時には安定化電源5から100%の電流を前置増幅器103に供給し、信号の強度が上がるにつれて安定化電源5からの供給電流を減らして、外部電源からの供給電流を増やし、最終的には外部電源から100%の電流を前置増幅器103に供給するような動作も可能である。
For example, when a weak signal is received, 100% current is supplied from the stabilized
その他の構成および動作は第2の実施の形態に係る前置増幅器と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。 Since other configurations and operations are the same as those of the preamplifier according to the second embodiment, detailed description thereof will not be repeated here.
上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The above embodiment should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 利得選択制御部
2 反転増幅回路
3 差動変換回路
4 出力バッファ回路
5 安定化電源
6,16 電源選択回路
7 電源選択制御部
51 光受信部
52 光送信部
53 合分波部
54 後置増幅器
55 クロック/データ再生部
101,102,103 前置増幅器
201,202 レンズ
203 発光素子
301 光モジュール
302 PON受信部
303 PON送信部
304 通信制御部
305 上位ネットワーク受信部
306 上位ネットワーク送信部
401A,401B,401C,401D 宅側装置
402 局側装置
501 光ネットワーク
C1 コンデンサ
INV インバータ
IS1 電流源
N1,N2,N4,N1A,N1B NPNトランジスタ
M1,M11,M1A,M1B NチャネルMOSトランジスタ
P1,P2,P1A,P1B,P2A,P2B PチャネルMOSトランジスタ
OPTF 光ファイバ
SP1,SP2 スプリッタ
T1〜T3 端子
PD 受光素子
RF 帰還抵抗
RL 抵抗
DESCRIPTION OF
Claims (13)
受けた信号を増幅するための増幅回路と、
前記第1の電源電圧から第2の電源電圧を生成するための安定化電源と、
前記第1の電源電圧および前記第2の電源電圧を受けて、前記増幅回路に対して供給する電圧として、前記第1の電源電圧と前記第2の電源電圧とを選択可能な電源選択回路とを備える、半導体集積回路。 A semiconductor integrated circuit that operates with a supplied first power supply voltage,
An amplifier circuit for amplifying the received signal;
A stabilized power supply for generating a second power supply voltage from the first power supply voltage;
A power supply selection circuit capable of receiving the first power supply voltage and the second power supply voltage and selecting the first power supply voltage and the second power supply voltage as a voltage to be supplied to the amplifier circuit; A semiconductor integrated circuit comprising:
前記信号または前記増幅回路によって増幅された信号のレベルを検出し、前記電源選択回路を制御することにより、検出したレベルの大小に対応して、前記電源選択回路によって選択可能な電源電圧の中から、前記電源電圧の絶対値の大小に応じて前記電源電圧を選択するための制御部を備える、請求項1に記載の半導体集積回路。 The semiconductor integrated circuit further includes:
By detecting the level of the signal or the signal amplified by the amplifier circuit and controlling the power supply selection circuit, the power supply voltage can be selected from the power supply voltages selectable by the power supply selection circuit according to the level of the detected level. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, further comprising a control unit for selecting the power supply voltage according to the magnitude of the absolute value of the power supply voltage.
前記半導体集積回路は、さらに、
前記バースト信号または前記増幅回路によって増幅されたバースト信号の、先頭部分のレベルを検出し、検出結果に基づいて前記電源選択回路を制御することにより、前記増幅回路へ供給する前記電源電圧の選択を前記バースト信号ごとに行なうための制御部を備える、請求項1または請求項2に記載の半導体集積回路。 The amplifier circuit receives and amplifies the burst signal,
The semiconductor integrated circuit further includes:
The level of the leading portion of the burst signal or the burst signal amplified by the amplifier circuit is detected, and the power supply selection circuit is controlled based on the detection result to select the power supply voltage to be supplied to the amplifier circuit. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, further comprising a control unit for performing each burst signal.
前記制御部は、前記バースト信号の受信タイミングを示す情報を取得し、取得した前記情報に基づいて、前記バースト信号の先頭部分のレベルを検出すべきタイミングを決定する、請求項3または請求項4に記載の半導体集積回路。 The semiconductor integrated circuit is provided in a station side device in a passive optical network, amplifies a burst signal received from one or a plurality of home side devices,
The control unit acquires information indicating reception timing of the burst signal, and determines a timing at which a level of a head portion of the burst signal should be detected based on the acquired information. A semiconductor integrated circuit according to 1.
前記増幅回路によって増幅された信号の直流レベルを調整するための差動変換回路を備える、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の半導体集積回路。 The semiconductor integrated circuit further includes:
The semiconductor integrated circuit according to claim 1, further comprising a differential conversion circuit for adjusting a direct current level of the signal amplified by the amplifier circuit.
前記電源選択回路から供給される電源電圧を受ける第1導通電極と、固定電圧が供給される固定電位ノードに結合された第2導通電極と、前記信号を受ける制御電極とを有する第1のトランジスタと、
前記第1のトランジスタの制御電極に結合され、前記第1のトランジスタの出力を前記第1のトランジスタの制御電極に帰還するための帰還抵抗とを含み、
前記制御部は、さらに、検出したレベルが所定の閾値以上の場合には、前記第1のトランジスタの出力が前記帰還抵抗を介して前記第1のトランジスタの制御電極へ帰還される量を抑制する制御を行なう、請求項2に記載の半導体集積回路。 The amplifier circuit is
A first transistor having a first conduction electrode for receiving a power supply voltage supplied from the power supply selection circuit, a second conduction electrode coupled to a fixed potential node to which a fixed voltage is supplied, and a control electrode for receiving the signal When,
A feedback resistor coupled to the control electrode of the first transistor and for feeding back the output of the first transistor to the control electrode of the first transistor;
The control unit further suppresses an amount by which the output of the first transistor is fed back to the control electrode of the first transistor via the feedback resistor when the detected level is equal to or greater than a predetermined threshold. The semiconductor integrated circuit according to claim 2, wherein control is performed.
前記第1のトランジスタの制御電極に結合された第1導通電極および制御電極と、固定電圧が供給される固定電位ノードに結合された第2導通電極とを有する第2のトランジスタを備え、
前記制御部は、検出したレベルが前記所定の閾値以上の場合には前記第2のトランジスタをオンし、検出したレベルが前記所定の閾値未満の場合には前記第2のトランジスタをオフする、請求項9に記載の半導体集積回路。 The amplifier circuit further includes:
A second transistor having a first conduction electrode and a control electrode coupled to the control electrode of the first transistor, and a second conduction electrode coupled to a fixed potential node to which a fixed voltage is supplied;
The control unit turns on the second transistor when the detected level is equal to or higher than the predetermined threshold, and turns off the second transistor when the detected level is lower than the predetermined threshold. Item 10. The semiconductor integrated circuit according to Item 9.
受けた信号を増幅するための増幅回路と、
前記第1の電源電圧、および安定化電源によって前記第1の電源電圧から生成された第2の電源電圧を受けて、前記増幅回路に対して供給する電圧として、前記第1の電源電圧と前記第2の電源電圧とを選択可能な電源選択回路とを備える、増幅器。 An amplifier operating with a supplied first power supply voltage,
An amplifier circuit for amplifying the received signal;
The first power supply voltage and the second power supply voltage generated from the first power supply voltage by the stabilized power supply and supplied to the amplifier circuit are received as the first power supply voltage and the stabilized power supply. An amplifier comprising: a power supply selection circuit capable of selecting a second power supply voltage.
前記第2の電源電圧は、前記増幅器へ供給するために生成される、請求項11に記載の増幅器。 The first power supply voltage is generated for supply to the amplifier and a circuit other than the amplifier;
The amplifier of claim 11, wherein the second power supply voltage is generated for supply to the amplifier.
前記光ファイバと光学的に結合された受光素子と、
供給された第1の電源電圧によって動作し、前記受光素子からの電流を信号として受ける半導体集積回路とを備え、
前記半導体集積回路は、
受けた前記信号を増幅するための増幅回路と、
前記第1の電源電圧から第2の電源電圧を生成するための安定化電源と、
前記第1の電源電圧および前記第2の電源電圧を受けて、前記増幅回路に対して供給する電圧として、前記第1の電源電圧と前記第2の電源電圧とを選択可能な電源選択回路とを含む、光モジュール。 An optical module for use in a passive optical network comprising optical fibers,
A light receiving element optically coupled to the optical fiber;
A semiconductor integrated circuit that operates with the supplied first power supply voltage and receives a current from the light receiving element as a signal;
The semiconductor integrated circuit is:
An amplifier circuit for amplifying the received signal;
A stabilized power supply for generating a second power supply voltage from the first power supply voltage;
A power supply selection circuit capable of receiving the first power supply voltage and the second power supply voltage and selecting the first power supply voltage and the second power supply voltage as a voltage to be supplied to the amplifier circuit; Including optical module.
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