JP2015053607A - 電流電圧変換回路、光受信装置、および、光伝送システム - Google Patents

電流電圧変換回路、光受信装置、および、光伝送システム Download PDF

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Abstract

【課題】より小面積の回路で高データレートの信号伝送をする。【解決手段】第1のアンプの入力端子は、電流信号を入力する端子に接続され、第1の抵抗の一方の端子は、第1のアンプの出力端子に接続されるとともに、第1の抵抗の他方の端子は、第1のアンプの入力端子に接続される。第2のアンプの入力端子は、第1のアンプの出力端子と第1の抵抗の一方の端子とが接続される第1の接続点に接続され、第3のアンプの入力端子は、第2のアンプの出力端子に接続されるとともに、第3のアンプの出力端子は、第1の接続点に接続される。第4のアンプの入力端子は、第2のアンプの出力端子と第3のアンプの一方の端子とが接続される第2の接続点に接続され、第2の抵抗の一方の端子は、第4のアンプの出力端子に接続されるとともに、第2の抵抗の他方の端子は、第2の接続点に接続される。本技術は、例えば、光受信装置に適用できる。【選択図】図6

Description

本開示は、電流電圧変換回路、光受信装置、および、光伝送システムに関し、特に、より小面積の回路で高データレートの信号伝送をすることができるようにした電流電圧変換回路、光受信装置、および、光伝送システムに関する。
従来、電気信号を光変換したデータを光送信装置から送信し、光受信装置で受信した光データを電気変換する光伝送システムでは、光受信装置において光データを電気変換する電流電圧変換回路として、トランスインピーダンスアンプ(Transimpedance Amplifier:TIA)が使用されている。
光送信装置のドライバから出力された電気信号は、電気光変換素子(例えば、Laser DiodeやVCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting LASER)など)により光変換され、光ファイバを介して伝送される。そして、受光素子(例えば、Photo Diode)により光電気変換された電流信号が、トランスインピーダンスアンプにより電圧変換される。また、光伝送は10Gbps以上の比較的高い伝送データレートを要求されることが多いため、トランスインピーダンスアンプには高帯域化が求められている。
例えば、特許文献1には、利得周波数特性の広帯域化と群遅延平坦特性とを両立させることを目的としたトランスインピーダンスアンプが開示されている。
特開2012−257070号公報
ところで、光送信装置から光受信装置へ通信する際、光ファイバの接続部や、電気から光への変換時または光から電気への変換時などにおけるパワーロスが大きいため、信号が減衰してしまい、受光素子が出力する電流信号の振幅が微小なものとなることがあった。このため、トランスインピーダンスアンプは、高い信号対雑音比(SNR:Signal Noise Ratio)が要求され、従来、雑音成分を除去するために大容量のフィルタが必要となることより、回路面積が増大することになる。
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より小面積の回路で高データレートの信号伝送をすることができるようにするものである。
本開示の一側面の電流電圧変換回路は、入力された信号を所定の増幅率で増幅する第1乃至第4の信号増幅器と、所定の電気抵抗値を得るための第1および第2の抵抗受動素子とを備え、前記第1の信号増幅器の入力端子は、電流信号を入力する端子に接続され、前記第1の抵抗受動素子の一方の端子は、前記第1の信号増幅器の出力端子に接続されるとともに、前記第1の抵抗受動素子の他方の端子は、前記第1の信号増幅器の入力端子に接続され、前記第2の信号増幅器の入力端子は、前記第1の信号増幅器の出力端子と前記第1の抵抗受動素子の一方の端子とが接続される第1の接続点に接続され、前記第3の信号増幅器の入力端子は、前記第2の信号増幅器の出力端子に接続されるとともに、前記第3の信号増幅器の出力端子は、前記第1の接続点に接続され、前記第4の信号増幅器の入力端子は、前記第2の信号増幅器の出力端子と前記第3の信号増幅器の一方の端子とが接続される第2の接続点に接続され、前記第2の抵抗受動素子の一方の端子は、前記第4の信号増幅器の出力端子に接続されるとともに、前記第2の抵抗受動素子の他方の端子は、前記第2の接続点に接続される。
本開示の一側面の光受信装置は、光信号を受光して光電気変換を行って前記光信号に応じた電流信号を出力する受光素子と、前記受光素子から出力される電流信号を電圧変換する電流電圧変換回路とを備え、前記電流電圧変換回路は、入力された信号を所定の増幅率で増幅する第1乃至第4の信号増幅器と、所定の電気抵抗値を得るための第1および第2の抵抗受動素子とを有し、前記第1の信号増幅器の入力端子は、前記電流信号を入力する端子に接続され、前記第1の抵抗受動素子の一方の端子は、前記第1の信号増幅器の出力端子に接続されるとともに、前記第1の抵抗受動素子の他方の端子は、前記第1の信号増幅器の入力端子に接続され、前記第2の信号増幅器の入力端子は、前記第1の信号増幅器の出力端子と前記第1の抵抗受動素子の一方の端子とが接続される第1の接続点に接続され、前記第3の信号増幅器の入力端子は、前記第2の信号増幅器の出力端子に接続されるとともに、前記第3の信号増幅器の出力端子は、前記第1の接続点に接続され、前記第4の信号増幅器の入力端子は、前記第2の信号増幅器の出力端子と前記第3の信号増幅器の一方の端子とが接続される第2の接続点に接続され、前記第2の抵抗受動素子の一方の端子は、前記第4の信号増幅器の出力端子に接続されるとともに、前記第2の抵抗受動素子の他方の端子は、前記第2の接続点に接続される。
本開示の一側面の光伝送システムは、光伝送される信号を電流信号に変換する電圧電流変換回路と、前記電圧電流変換回において変換された電流信号を光信号に変換する光通信用光源とを有する光送信装置と、光伝送経路を介して前記光信号を受光して光電変換を行って前記光信号に応じた電流信号を出力する受光素子と、前記受光素子から出力される電流信号を電圧変換する電流電圧変換回路とを有する光受信装置とを備え、前記電流電圧変換回路は、入力された信号を所定の増幅率で増幅する第1乃至第4の信号増幅器と、所定の電気抵抗値を得るための第1および第2の抵抗受動素子とを有し、前記第1の信号増幅器の入力端子は、前記電流信号を入力する端子に接続され、前記第1の抵抗受動素子の一方の端子は、前記第1の信号増幅器の出力端子に接続されるとともに、前記第1の抵抗受動素子の他方の端子は、前記第1の信号増幅器の入力端子に接続され、前記第2の信号増幅器の入力端子は、前記第1の信号増幅器の出力端子と前記第1の抵抗受動素子の一方の端子とが接続される第1の接続点に接続され、前記第3の信号増幅器の入力端子は、前記第2の信号増幅器の出力端子に接続されるとともに、前記第3の信号増幅器の出力端子は、前記第1の接続点に接続され、前記第4の信号増幅器の入力端子は、前記第2の信号増幅器の出力端子と前記第3の信号増幅器の一方の端子とが接続される第2の接続点に接続され、前記第2の抵抗受動素子の一方の端子は、前記第4の信号増幅器の出力端子に接続されるとともに、前記第2の抵抗受動素子の他方の端子は、前記第2の接続点に接続される。
本開示の一側面においては、第1の信号増幅器の入力端子は、電流信号を入力する端子に接続され、第1の抵抗受動素子の一方の端子は、第1の信号増幅器の出力端子に接続されるとともに、第1の抵抗受動素子の他方の端子は、第1の信号増幅器の入力端子に接続され、第2の信号増幅器の入力端子は、第1の信号増幅器の出力端子と第1の抵抗受動素子の一方の端子とが接続される第1の接続点に接続され、第3の信号増幅器の入力端子は、第2の信号増幅器の出力端子に接続されるとともに、第3の信号増幅器の出力端子は、第1の接続点に接続され、第4の信号増幅器の入力端子は、第2の信号増幅器の出力端子と第3の信号増幅器の一方の端子とが接続される第2の接続点に接続され、第2の抵抗受動素子の一方の端子は、第4の信号増幅器の出力端子に接続されるとともに、第2の抵抗受動素子の他方の端子は、第2の接続点に接続される。
本開示の一側面によれば、より小面積の回路で高データレートの信号伝送をすることができる。
本技術を適用した光伝送システムの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。 受光素子と、従来の電流電圧変換回路との一般的な接続構成を示す図である。 他の回路構成による従来の電流電圧変換回路を示す図である。 従来の電流電圧変換回路の周波数特性を示す図である。 一般的なシングルエンド差動変換回路について説明する図である。 本技術を適用した電流電圧変換回路の第1の実施の形態の構成例を示す図である。 電流電圧変換回路の周波数特性を示す図である。 トランジスタサイズを同一とした構成における周波数特性を比較する図である。 電流電圧変換回路の第2の実施の形態の構成例を示すブロック図である。 電流電圧変換回路の逆相信号生成用アンプおよびアンプの等価回路を示す図である。 電流電圧変換回路の第3の実施の形態の構成例を示す図である。 電流電圧変換回路の第4の実施の形態の構成例を示す図である。 帰還アンプの特性を示す図である。 帰還アンプの特性を制御する方法について説明する図である。 ゲインコントロールのバリエーションを示す図である。 電流電圧変換回路を備えたモジュールの構成例を示す図である。 複数の電流電圧変換回路を備えた光通信チップの構成例を示す図である。
以下、本技術を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本技術を適用した光伝送システムの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。なお、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。
図1に示すように、光伝送システム11は、光送信装置12および光受信装置14が、光ファイバなどの光伝送経路13を介して接続されて構成され、光送信装置12から光受信装置14に光信号が伝送される。
光送信装置12は、信号処理回路21、電圧電流変換回路22、および光通信用光源23を備えて構成され、光受信装置14は、受光素子31、電流電圧変換回路32、および信号処理回路33を備えて構成される。
信号処理回路21は、光伝送されるデータに応じた信号を生成する信号処理を行い、例えば、差動信号を電圧電流変換回路22に供給する。
電圧電流変換回路22は、信号処理回路21から供給される差動信号を電流信号に変換して光通信用光源23に供給する。
光通信用光源23は、電圧電流変換回路22から供給される電流信号を光に変換した光信号を、光伝送経路13を介して送信する。光通信用光源23としては、例えば、垂直共振器面発光レーザ(VCSEL)などの半導体レーザが使用される。
受光素子31は、光伝送経路13を介して、光通信用光源23から送信される光信号を受光して光電気変換を行い、光信号に応じた電流信号を出力する。
電流電圧変換回路32は、受光素子31から出力される電流信号を電圧変換した差動信号を信号処理回路33に供給する。
信号処理回路33は、電流電圧変換回路32から供給される差動信号に対する信号処理を行って、光送信装置12から光伝送されたデータを受け取る。
このように構成される光伝送システム11では、従来より、回路面積が増大することを抑制しつつ、高データレートの信号伝送をすることが求められている。
ここで、本技術を適用した電流電圧変換回路32について説明する前に、図2乃至図5を参照して、従来の電流電圧変換回路について説明する。
図2には、受光素子41と、従来の電流電圧変換回路42との一般的な接続構成が示されている。
受光素子41は、図1の受光素子31と同様に、光信号に応じた電流信号Iinを出力し、電流電圧変換回路42は、電流信号Iinを電圧変換して差動信号VopおよびVonを出力する。
電流電圧変換回路42は、アンプ43、帰還抵抗44、およびアンプ45から構成される。アンプ43の入力端子に受光素子41が接続され、アンプ43の出力端子に帰還抵抗44の一方の端子が接続されるとともに、帰還抵抗44の他方の端子がアンプ43の入力端子に接続され、さらに、アンプ43の入力端子がアンプ45の入力端子に接続されている。
このように構成される電流電圧変換回路42では、アンプ43および帰還抵抗44により構成される電流電圧変換部が電流信号Iinを電圧変換し、アンプ45により構成される差動変換部がシングルエンド信号を差動化する。
また、図3には、電流電圧変換回路42とは異なる回路構成による従来の電流電圧変換回路51が示されている。
図3に示すように、電流電圧変換回路51は、アンプ52−1および52−2、帰還アンプ52−3、アンプ52−4および52−5、並びに、帰還抵抗53−1乃至53−3から構成される。
電流電圧変換回路51では、アンプ52−1の入力端子に受光素子(図示せず)が接続され、アンプ52−1の出力端子に帰還抵抗53−1の一方の端子が接続されるとともに、帰還抵抗53−1の他方の端子がアンプ52−1の入力端子に接続される。また、アンプ52−1の出力端子と帰還抵抗53−1の一方の端子が接続されるノードV1に、アンプ52−2の入力端子が接続され、アンプ52−2の出力端子に帰還アンプ52−3の入力端子が接続され、帰還アンプ52−3の出力端子はノードV1に接続される。
また、アンプ52−2の出力端子と帰還アンプ52−3の入力端子が接続されるノードV2に、アンプ52−4の入力端子が接続され、アンプ52−4の出力端子に帰還抵抗53−2の一方の端子が接続され、帰還抵抗53−2の他方の端子はノードV2に接続される。さらに、ノードV1に、アンプ52−5の入力端子が接続され、アンプ52−5の出力端子に帰還抵抗53−3の一方の端子が接続され、帰還抵抗53−3の他方の端子はノードV1に接続される。
このように、電流電圧変換回路51では、アンプ52−1および帰還抵抗53−1の後段のノードV1に、アンプ52−2および帰還アンプ52−3が接続されるとともに、アンプ52−5および帰還抵抗53−3が接続される回路構成となっている。
このような回路構成の電流電圧変換回路51では、図示しない受光素子からの電流信号Iinを、アンプ52−1および帰還抵抗53−1で電圧変換し、それ以降のアンプ52−2、帰還アンプ52−3、アンプ52−4、および帰還抵抗53−2で差動信号Vonを生成し、アンプ52−5および帰還抵抗53−3で差動信号Vopを生成する。
また、電流電圧変換回路51では、アンプ52−4および帰還抵抗53−2から構成される回路のノードV2から見た入力インピーダンスZz、並びに、アンプ52−5および帰還抵抗53−3から構成される回路のノードV1から見た入力インピーダンスZzが低い場合、初段のアンプ52−1および帰還抵抗53−1から構成される回路のトランスインピーダンスZT1(=V1/Iin)の帯域が著しく減少する。
例えば、図4Aには、複数の異なる値に入力インピーダンスZzを設定したときのトランスインピーダンスZT1の周波数特性が示されており、縦軸はトランスインピーダンスZT1[dBohm]を表し、横軸は周波数[Hz]を表している。図4Aに示すように、入力インピーダンスZzが低くなるのに従い、トランスインピーダンスZT1の帯域が著しく減少することになる。
このように、従来の電流電圧変換回路51では、トランスインピーダンスZT1の帯域が著しく減少するのに伴って、ジッタが増加し、データエラー率が上昇することになり、高データレート伝送を行うことが困難であった。
一方、入力インピーダンスZzが高い場合には、トランスインピーダンスZT1の高帯域化を実現することはできるが、この場合、アンプ52−2および帰還アンプ52−3の電圧ゲインA2(=V2/V1)での帯域が減少することになる。
図4Bには、複数の異なる値に入力インピーダンスZzを設定したときの電圧ゲインA2の周波数特性が示されており、縦軸は電圧ゲインA2[dB]を表し、横軸は周波数[Hz]を表している。図4Bに示すように、入力インピーダンスZzが高くなるのに従い、電圧ゲインA2での帯域が減少することになる。つまり、入力インピーダンスZzが高くなると、帯域不利となる。
このように、電圧ゲインA2での帯域が減少することの影響を受けることによって、アンプ52−1および帰還抵抗53−1、並びに、アンプ52−2および帰還アンプ52−3から構成される回路のトランスインピーダンスZT2(=V2/Iin)の帯域の限界が決まることになる。
図4Cには、複数の異なる値に入力インピーダンスZzを設定したときのトランスインピーダンスZT2の周波数特性が示されており、縦軸はトランスインピーダンスZT2[dBohm]を表し、横軸は周波数[Hz]を表している。図4Cに示すように、トランスインピーダンスZT2の帯域は5 GHz程度が限界である。
また、図5を参照して、一般的なシングルエンド差動変換回路について説明する。
図5Aには、RCタイプのシングルエンド差動変換回路61の回路構成が示されており、図5Bには、ダミータイプのシングルエンド差動変換回路71の回路構成が示されている。
図5Aに示すように、RCタイプのシングルエンド差動変換回路61は、アンプ62、帰還抵抗63、抵抗64、コンデンサ65、およびアンプ66から構成される。
RCタイプのシングルエンド差動変換回路61は、抵抗64およびコンデンサ65からなるローパスフィルタ(ノイズ抑制フィルタ)で主信号から直流成分を抽出し、基準電位Vbを生成するように構成されている。
一般的に、ローパスフィルタのカットオフ周波数に依存するが、RCタイプのシングルエンド差動変換回路61において、抵抗64およびコンデンサ65のサイズは大きなものとなる。例えば、光送信機から光受信機へ光信号を送信する際に、光ファイバへのパワー挿入損失や、電気光変換時および光電気変換時のパワーロスなどが大きくなるため、受光素子の出力電流の振幅が微小なものとなることがある。この場合、シングルエンド差動変換回路61は、高い信号対雑音比が要求されため、基準電位Vbに発生する雑音成分を除去するためのフィルタとして大容量のコンデンサ65が必要となり、面積が増大することになる。
また、図5Bに示すように、ダミータイプのシングルエンド差動変換回路71は、アンプ72、帰還抵抗73、アンプ74、帰還抵抗75、コンデンサ76、およびアンプ77から構成される。
ダミータイプのシングルエンド差動変換回路71は、アンプ74および帰還抵抗75によりメインパスと同等のダミー回路が構成され、そのダミー回路から基準電位Vbを生成するように構成されている。
しかしながら、シングルエンド差動変換回路71では、アンプ74および帰還抵抗75からなるダミー回路の消費電力および回路面積が大きくなるとともに、ノイズ抑制フィルタとして機能するコンデンサ76の面積が大きくなってしまう。
このように、従来の電流電圧変換回路は、回路面積が増大するというデメリットがあるため、回路面積の増大を回避しつつ、高データレートの信号伝送をすることが求められている。
図6は、本技術を適用した電流電圧変換回路32の第1の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
図6に示すように、電流電圧変換回路32は、アンプ101−1および101−2、帰還アンプ101−3、アンプ101−4、並びに、帰還抵抗102−1および102−2から構成される。アンプ101−1および101−2、帰還アンプ101−3、並びに、アンプ101−4は、入力された信号を所定の増幅率で増幅し、帰還抵抗102−1および102−2は、所定の電気抵抗値を得るための受動的な素子である。
電流電圧変換回路32では、アンプ101−1の入力端子に、電流信号Iinを入力する受光素子31(図1)の端子が接続される。そして、アンプ101−1の出力端子に帰還抵抗102−1の一方の端子が接続され、帰還抵抗102−1の他方の端子はアンプ101−1の入力端子に接続される。また、アンプ101−1の出力端子と帰還抵抗102−1の一方の端子とが接続されるノードV1に、アンプ101−2の入力端子が接続される。
また、アンプ101−2の出力端子に帰還アンプ101−3の入力端子が接続され、帰還アンプ101−3の出力端子はノードV1に接続される。さらに、アンプ101−2の出力端子と帰還アンプ101−3の入力端子とが接続されるノードV2に、アンプ101−4の入力端子が接続され、アンプ101−4の出力端子に帰還抵抗102−2の一方の端子が接続され、帰還抵抗102−2の他方の端子はノードV2に接続される。
このように、電流電圧変換回路32は、アンプ101−1および帰還抵抗102の後段のノードV1に、アンプ101−2および帰還アンプ101−3のみが接続され、その後段のノードV2に、アンプ101−4および帰還抵抗102−2が接続される回路構成となっている。
このような回路構成の電流電圧変換回路32において、初段のアンプ101−1のトランスインピーダンスZT1(=V1/Iin)の周波数特性は、アンプ101−2および帰還抵抗102−2から構成される回路のノードV2から見た入力インピーダンスZzに応じて、図7Aに示すようになる。
図7Aでは、複数の異なる値の入力インピーダンスZzを設定したときのトランスインピーダンスZT1の周波数特性が示されており、縦軸はトランスインピーダンスZT1[dBohm]を表し、横軸は周波数[Hz]を表している。
図7Aに示すように、電流電圧変換回路32は、入力インピーダンスZzと帰還アンプ101−3の効果により、トランスインピーダンスZT1が高周波で増幅され、入力インピーダンスZzが低くても高周波数帯域における増幅量が高くなっている。即ち、電流電圧変換回路32は、寄生容量によるゲイン減少を緩和することができることが示されている。
また、アンプ101−2を通過する際の高周波数帯域における電圧ゲインA2の減少分は、上述の図4Bと同様に、図7Bに示すようになる。従って、アンプ101−2を通過する際の高周波数帯域における電圧ゲインA2の減少分をキャンセルさせるように、電流電圧変換回路32は、アンプ101−1のトランスインピーダンスZT1が高周波帯域でピークを持つようにあらかじめ設定される。
このように設定することで、図7Cに示すように、電流電圧変換回路32では、トランスインピーダンスZT2(=V2/Iin)の周波数特性を高周波数帯域までフラットにすることができる。図7Cには、複数の異なる値に入力インピーダンスZzを設定したときのトランスインピーダンスZT2の周波数特性が示されており、縦軸はトランスインピーダンスZT2[dBohm]を表し、横軸は周波数[Hz]を表している。
従って、電流電圧変換回路32は、図3に示した従来の電流電圧変換回路51と比較して、高周波数帯域における通過特性を良好にすることができる。そして、このような通過特性を有する電流電圧変換回路32を備える光受信装置14(図1)は、高データレートの信号伝送をすることができる。
例えば、図8を参照して、トランジスタサイズを同一とした構成における電流電圧変換回路32および電流電圧変換回路51の周波数特性を比較して説明する。図8Aには、電流電圧変換回路32のトランスインピーダンスZT1が示されており、図8Bには、従来の電流電圧変換回路51のトランスインピーダンスZT1が示されている。
図8Aおよび図8Bに示すように、電流電圧変換回路32のトランスインピーダンスZT1は、従来の電流電圧変換回路51よりも、高周波数帯域における通過特性が良好になっている。
次に、図9は、本技術を適用した電流電圧変換回路32の第2の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
図9に示すように、電流電圧変換回路32Aは、アンプ101−1および101−2、帰還アンプ101−3、アンプ101−4、逆相信号生成用アンプ101−5、アンプ101−6、並びに、帰還抵抗102−1乃至102−3から構成される。
電流電圧変換回路32Aでは、アンプ101−1の入力端子に、電流信号Iinを入力する受光素子31(図1)の端子が接続される。そして、アンプ101−1の出力端子に帰還抵抗102−1の一方の端子が接続され、帰還抵抗102−1の他方の端子はアンプ101−1の入力端子に接続される。また、アンプ101−1の出力端子と帰還抵抗102−1の一方の端子とが接続されるノードV1に、アンプ101−2の入力端子が接続される。
また、アンプ101−2の出力端子に帰還アンプ101−3の入力端子が接続され、帰還アンプ101−3の出力端子はノードV1に接続される。さらに、アンプ101−2の出力端子と帰還アンプ101−3の入力端子とが接続されるノードV2に、アンプ101−4の入力端子が接続され、アンプ101−4の出力端子に帰還抵抗102−2の一方の端子が接続され、帰還抵抗102−2の他方の端子はノードV2に接続される。
そして、ノードV2には、逆相信号生成用アンプ101−5の入力端子が接続され、逆相信号生成用アンプ101−5の出力端子にアンプ101−6の入力端子が接続される。アンプ101−6の出力端子に帰還抵抗102−3の一方の端子が接続され、帰還抵抗102−3の他方の端子は、逆相信号生成用アンプ101−5の出力端子とアンプ101−6の入力端子とが接続されるノードV3に接続される。
このように、電流電圧変換回路32Aは、アンプ101−1および帰還抵抗102の後段のノードV1に、アンプ101−2および帰還アンプ101−3のみが接続され、その後段のノードV2に、アンプ101−4および帰還抵抗102−2が接続され、さらにノードV2に逆相信号生成用アンプ101−5が接続され、逆相信号生成用アンプ101−5の後段のノードV3にアンプ101−6および帰還抵抗102−3が接続される回路構成となっている。
ここで、図10には、電流電圧変換回路32Aの逆相信号生成用アンプ101−5およびアンプ101−6の等価回路が示されている。
図10Aに示すように、逆相信号生成用アンプ101−5は、P型MOSトランジスタ111およびN型MOSトランジスタ112が組み合わされて構成されており、アンプ101−6は、P型MOSトランジスタ113およびN型MOSトランジスタ114が組み合わされて構成されている。そして、図10Bに示すように、ノードV2の電位、ノードV3の電位、ノードVonの電位、およびノードVopの電位(Vout)は、帰還抵抗102−2による自己バイアスで決定されるため、電流電圧変換回路32Aでは、ローパスフィルタやダミー回路が不要となる。
また、帰還抵抗102−3をコントロールし、かつ、帰還抵抗102−2および帰還抵抗102−3の抵抗値のゲインを一致させ、アンプ101−4およびアンプ101−6のゲインを一致させることで、逆相信号生成用アンプ101−5のゲインを1倍に設定することができる。これにより、ポジティブ信号Vopのゲイン(=Von/V2)およびネガティブ信号Vonのゲイン(=Vop/V2)を一致させることができる。
このように、電流電圧変換回路32Aは、図5を参照して上述したシングルエンド差動変換回路61のようなローパスフィルタが不要であり、シングルエンド差動変換回路71のようなダミー回路が不要である。従って、電流電圧変換回路32Aは、より小面積の回路構成で、高周波数帯域における通過特性を良好にすることができる。
次に、図11は、本技術を適用した電流電圧変換回路32の第3の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
図11に示すように、電流電圧変換回路32Bは、アンプ101−1および101−2、帰還アンプ101−3、アンプ101−4、逆相信号生成用アンプ101−5、アンプ101−6、帰還アンプ101−7、並びに、帰還抵抗102−1乃至102−3から構成される。即ち、電流電圧変換回路32Bは、図9の電流電圧変換回路32Aに帰還アンプ101−7を加えた構成となっており、図9の電流電圧変換回路32Aと共通する構成については、その詳細な説明は省略する。
電流電圧変換回路32Bでは、帰還アンプ101−7の入力端子がノードV3に接続され、帰還アンプ101−7の出力端子がノードV2に接続されている。
このように構成される電流電圧変換回路32Bにおいても、図9の電流電圧変換回路32Aと同様に、初段のアンプ52−1および帰還抵抗53−1から構成される回路のトランスインピーダンスZT1の周波数特性で高周波ゲインの減少を抑制することができ、高周波数帯域における通過特性を良好にすることができる。
次に、図12は、本技術を適用した電流電圧変換回路32の第4の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
図12に示すように、電流電圧変換回路32Cは、アンプ101−1および101−2、帰還アンプ101−3、アンプ101−4、逆相信号生成用アンプ101−5、アンプ101−6、帰還抵抗102−1乃至102−3、並びに、ゲイン制御部121から構成される。即ち、電流電圧変換回路32Cは、図9の電流電圧変換回路32Aにゲイン制御部121を加えた構成となっており、図9の電流電圧変換回路32Aと共通する構成については、その詳細な説明は省略する。
ゲイン制御部121は、帰還アンプ101−3の特性(例えば、相互コンダクタンスGmおよび出力コンダクタンスGds)を調整することで、アンプ101−1のトランスインピーダンスZT1の高周波ゲインの増加量(増幅率)を制御することができる。従って、プロセスや温度変化によるアンプ101−1のトランスインピーダンスZT1の周波数特性の変化に追従するように、帰還アンプ101−3の特性を制御することで、アンプ101−1のトランスインピーダンスZT1の周波数特性をフラットにすることができる。
図13Aには、帰還アンプ101−3の特性の設定に応じた帰還アンプ101−3の周波数特性が示されている。また、図13Bには、プロセスばらつきで発生するアンプ101−1のトランスインピーダンスZT1の変化が示されている。
そして、電流電圧変換回路32Cでは、ゲイン制御部121が帰還アンプ101−3の特性を制御することにより、アンプ101−1のトランスインピーダンスZT1のバラツキを補正することができる。例えば、図13Bに示すようなアンプ101−1のトランスインピーダンスZT1であっても、帰還アンプ101−3の特性を制御することにより、図13Cに示すような周波数特性とすることができる。
図14を参照して、帰還アンプ101−3の特性を制御する方法について説明する。
例えば、図14示すように、図12の帰還アンプ101−3およびゲイン制御部121は、X個のインバータ131−1乃至131−Xが並列的に接続された構成により実現することができる。この場合、インバータ131−1乃至131−Xは、それぞれ、P型MOSトランジスタ132−1乃至132−Xのソース側にスイッチ用MOS134−1乃至134−Xを追加し、N型MOSトランジスタ133−1乃至133−Xのソース側にスイッチ用MOS135−1乃至135−Xを追加するように構成される。そして、スイッチ用MOS134−1乃至134−Xおよびスイッチ用MOS135−1乃至135−Xにより、インバータ131−1乃至131−Xのうちの使用するインバータ131の並列段数を変更することで、帰還アンプ101−3の特性を制御することができる。
次に、図15には、初段のアンプ101−1および帰還抵抗102−1から構成される回路におけるゲインコントロールのバリエーションが示されている。
図15Aには、一般的に用いられる構成が示されており、アンプ101−1は、N型MOSトランジスタ141−1および141−2、並びに、抵抗142−1および142−2から構成される。また、図15Bに示されている構成では、アンプ101−1は、N型MOSトランジスタ151−1乃至151−4、抵抗152、およびインダクタ153から構成される。
図16には、電流電圧変換回路32を備えたモジュールの構成例が示されている。
図16に示すように、モジュール161は、受光素子31、電流電圧変換回路32、並びに、レギュレータ164−1および164−2を備えて構成される。また、図16では、電流電圧変換回路32を構成する初段の回路がトランスインピーダンスアンプ162により表されており、後段の回路がドライバアンプ163により表されている。
このように構成されるモジュール161において、トランスインピーダンスアンプ162にはレギュレータ164−1から電源が供給され、ドライバアンプ163にはレギュレータ164−2から電源が供給される。つまり、トランスインピーダンスアンプ162とドライバアンプ163とで電源が分けられている。
即ち、トランスインピーダンスアンプ162がセンシティブな回路であるため、レギュレータ164−1により理想的な電源を供給する必要がある。従って、トランスインピーダンスアンプ162に電源を供給するレギュレータ164−1とドライバアンプ163に電源を供給するレギュレータ164−2と分けることで、ドライバアンプ163のノイズがトランスインピーダンスアンプ162に回り込むことを防止することができる。
次に、図17を参照して、複数の電流電圧変換回路32を備えた光通信チップの構成例について説明する。
図17に示すように、光通信チップ201は、光送信ブロック202および光受信ブロック203を備えて構成され、例えば、図1の光送信装置12と光受信装置14との両方の機能を備える光通信装置に搭載される。つまり、光通信チップ201は、光伝送経路13を介して、光送信装置12のように光信号を送信し、光受信装置14のように光信号を受信することができる。
また、光通信チップ201において、光送信ブロック202は、複数の送信部211を有しているとともに、光受信ブロック203は、複数の受信部212を有している。例えば、図17の構成例では、光送信ブロック202は、m行×n列のマトリックス状に単一面に配置された送信部211(1,1)乃至211(n,m)を有している。同様に、光受信ブロック203は、m行×n列で平面的に配置された受信部212(1,1)乃至212(n,m)を有している。ここで、mおよびnは、任意の整数である。
また、光通信チップ201において、光送信ブロック202では、送信部211ごとに光通信用光源213が接続され、光受信ブロック203では、受信部212ごとに受光素子214が接続される。
従って、光通信チップ201では、光送信ブロック202が有する複数の送信部211が、通信相手となる他の光通信チップ201の光受信ブロック203が有する複数の受信部212に対して、光通信用光源213から光信号をそれぞれ送信することができる。また、光通信チップ201では、光受信ブロック203が有する複数の受信部212が、通信相手となる他の光通信チップ201の光送信ブロック202が有する複数の送信部211から送信されてくる光信号を、受光素子214によりそれぞれ受信することができる。
また、送信部211は、抵抗221−1および221−2、入力バッファ222、プレドライバ223、レーザダイオード駆動回路(LDD:Laser Diode Driver)224、D/A変換回路(DAC:Digital Analog Converter)225、自動電力制御回路(APC:Automatic Power Control)226、並びに、レーザダイオード監視回路227を備えて構成される。
抵抗221−1および221−2は、図示しない信号処理回路から供給される差動信号を入力バッファ222に入力する2本の信号線とGNDとの間にそれぞれ接続される。入力バッファ222は、図示しない信号処理回路から供給される差動信号を一時的に保持し、高周波の所定範囲における損失を補償するとともに、所定のデータパルス幅を確保する。
プレドライバ223は、入力バッファ222から供給される差動信号を所定の電圧まで増幅し、シングルエンドの電圧信号をレーザダイオード駆動回路224に供給する。レーザダイオード駆動回路224は、プレドライバ223から供給されるシングルエンドの電圧信号を、シングルエンドの電流信号に変換して光通信用光源213に供給する。D/A変換回路225は、自動電力制御回路226から出力されるデジタルの制御信号を、アナログの制御信号に変換してレーザダイオード駆動回路224に供給する。
自動電力制御回路226は、光通信用光源213から所定の強度の光信号が出力されるように、レーザダイオード駆動回路224から出力される電流信号の電力を制御する制御信号を出力する。レーザダイオード監視回路227は、光通信用光源213を監視し、光通信用光源213に異常を検出した場合には、レーザダイオード駆動回路224から光通信用光源213への電流信号の出力を停止する。
また、受信部212は、信号強度測定部(RSSI:Received Signal Strength indicator)231、トランスインピーダンスアンプ232、リミッティングアンプ233、および出力バッファ234を備えて構成される。
信号強度測定回路231は、受光素子214からトランスインピーダンスアンプ232に供給されるシングルエンドの電流信号の強度を測定する。
トランスインピーダンスアンプ232は、受光素子214から供給されるシングルエンドの電流信号の直流成分を除去し、シングルエンドの電流信号を差動信号に変換して出力する。即ち、トランスインピーダンスアンプ232には、上述した各構成例の電流電圧変換回路32を採用することができる。
リミッティングアンプ233は、トランスインピーダンスアンプ232から出力される差動信号を、予め設定された所定のレベルまで増幅して出力する。出力バッファ234は、リミッティングアンプ233から出力される差動信号を一時的に保持し、図示しない信号線を介して、受信信号を処理する信号処理回路に供給する。
このように、光通信チップ201において、複数の受信部212は、上述した各構成例の電流電圧変換回路32(トランスインピーダンスアンプ232)を備えており、光通信チップ201は、複数の電流電圧変換回路32が配置されて構成される。つまり、光通信チップ201では、複数の電流電圧変換回路32において並列的に電流電圧変換を行うことが可能である。従って、光通信チップ201を備えた送受信装置、および、その送受信装置を含んで構成される光伝送システムでは、光受信ブロック203において並列的に光信号を受信する駆動を行うとき、上述したように高データレートで信号伝送を行うことができる。また、トランスインピーダンスアンプ232を小面積化することができるため、光通信チップ201を小型化することができる。なお、光通信チップ201から光送信ブロック202と光受信ブロック203とを独立して構成してもよく、光受信装置14(図1)が、光受信ブロック203を備えた構成としてもよい。
さらに、光通信チップ201では、消費電力の低減を図ることができることより、光通信チップ201における発熱を抑制することができる。これにより、光通信チップ201では、電源の電圧降下(ドロップ)を回避することができるとともに、熱によって光通信が受ける影響を抑制することができる。また、光通信チップ201は、隣接する送信部211どうしの間におけるクロストーク、および、隣接する受信部212どうしの間におけるクロストークを低減することができ、より低ノイズで通信を行うことができる。
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
(1)
入力された信号を所定の増幅率で増幅する第1乃至第4の信号増幅器と、
所定の電気抵抗値を得るための第1および第2の抵抗受動素子と
を備え、
前記第1の信号増幅器の入力端子は、電流信号を入力する端子に接続され、
前記第1の抵抗受動素子の一方の端子は、前記第1の信号増幅器の出力端子に接続されるとともに、前記第1の抵抗受動素子の他方の端子は、前記第1の信号増幅器の入力端子に接続され、
前記第2の信号増幅器の入力端子は、前記第1の信号増幅器の出力端子と前記第1の抵抗受動素子の一方の端子とが接続される第1の接続点に接続され、
前記第3の信号増幅器の入力端子は、前記第2の信号増幅器の出力端子に接続されるとともに、前記第3の信号増幅器の出力端子は、前記第1の接続点に接続され、
前記第4の信号増幅器の入力端子は、前記第2の信号増幅器の出力端子と前記第3の信号増幅器の一方の端子とが接続される第2の接続点に接続され、
前記第2の抵抗受動素子の一方の端子は、前記第4の信号増幅器の出力端子に接続されるとともに、前記第2の抵抗受動素子の他方の端子は、前記第2の接続点に接続される
電流電圧変換回路。
(2)
入力された信号を所定の増幅率で増幅する第5および第6の信号増幅器と、
所定の電気抵抗値を得るための第3の抵抗受動素子と
をさらに備え、
前記第5の信号増幅器の入力端子は、前記第2の接続点に接続され、
前記第6の信号増幅器の入力端子は、前記第5の信号増幅器の出力端子に接続され、
前記第3の抵抗受動素子の一方の端子は、前記第6の信号増幅器の出力端子に接続されるとともに、前記第3の抵抗受動素子の他方の端子は、前記第5の信号増幅器の出力端子と前記第6の信号増幅器の入力端子とが接続される第3の接続点に接続される
上記(1)に記載の電流電圧変換回路。
(3)
入力された信号を所定の増幅率で増幅する第7の信号増幅器をさらに備え、
前記第7の信号増幅器の入力端子は、前記第3の接続点に接続され、前記第7の信号増幅器の出力端子は、前記第2の接続点に接続される
上記(2)に記載の電流電圧変換回路。
(4)
前記第3の信号増幅器の増幅率を制御する制御部
をさらに備える上記(1)から(3)までのいずれかに記載の電流電圧変換回路。
(5)
光信号を受光して光電気変換を行って前記光信号に応じた電流信号を出力する受光素子と、
前記受光素子から出力される電流信号を電圧変換する電流電圧変換回路と
を備え、
前記電流電圧変換回路は、
入力された信号を所定の増幅率で増幅する第1乃至第4の信号増幅器と、
所定の電気抵抗値を得るための第1および第2の抵抗受動素子と
を有し、
前記第1の信号増幅器の入力端子は、前記電流信号を入力する端子に接続され、
前記第1の抵抗受動素子の一方の端子は、前記第1の信号増幅器の出力端子に接続されるとともに、前記第1の抵抗受動素子の他方の端子は、前記第1の信号増幅器の入力端子に接続され、
前記第2の信号増幅器の入力端子は、前記第1の信号増幅器の出力端子と前記第1の抵抗受動素子の一方の端子とが接続される第1の接続点に接続され、
前記第3の信号増幅器の入力端子は、前記第2の信号増幅器の出力端子に接続されるとともに、前記第3の信号増幅器の出力端子は、前記第1の接続点に接続され、
前記第4の信号増幅器の入力端子は、前記第2の信号増幅器の出力端子と前記第3の信号増幅器の一方の端子とが接続される第2の接続点に接続され、
前記第2の抵抗受動素子の一方の端子は、前記第4の信号増幅器の出力端子に接続されるとともに、前記第2の抵抗受動素子の他方の端子は、前記第2の接続点に接続される
光受信装置。
(6)
複数の前記電流電圧変換回路が配置され、それぞれの前記電流電圧変換回路において並列的に電流電圧変換が可能な
上記(5)に記載の光受信装置。
(7)
光伝送される信号を電流信号に変換する電圧電流変換回路と、前記電圧電流変換回において変換された電流信号を光信号に変換する光通信用光源とを有する光送信装置と、
光伝送経路を介して前記光信号を受光して光電変換を行って前記光信号に応じた電流信号を出力する受光素子と、前記受光素子から出力される電流信号を電圧変換する電流電圧変換回路とを有する光受信装置と
を備え、
前記電流電圧変換回路は、
入力された信号を所定の増幅率で増幅する第1乃至第4の信号増幅器と、
所定の電気抵抗値を得るための第1および第2の抵抗受動素子と
を有し、
前記第1の信号増幅器の入力端子は、前記電流信号を入力する端子に接続され、
前記第1の抵抗受動素子の一方の端子は、前記第1の信号増幅器の出力端子に接続されるとともに、前記第1の抵抗受動素子の他方の端子は、前記第1の信号増幅器の入力端子に接続され、
前記第2の信号増幅器の入力端子は、前記第1の信号増幅器の出力端子と前記第1の抵抗受動素子の一方の端子とが接続される第1の接続点に接続され、
前記第3の信号増幅器の入力端子は、前記第2の信号増幅器の出力端子に接続されるとともに、前記第3の信号増幅器の出力端子は、前記第1の接続点に接続され、
前記第4の信号増幅器の入力端子は、前記第2の信号増幅器の出力端子と前記第3の信号増幅器の一方の端子とが接続される第2の接続点に接続され、
前記第2の抵抗受動素子の一方の端子は、前記第4の信号増幅器の出力端子に接続されるとともに、前記第2の抵抗受動素子の他方の端子は、前記第2の接続点に接続される
光伝送システム。
(8)
前記光受信装置には複数の前記電流電圧変換回路が配置され、それぞれの前記電流電圧変換回路において並列的に電流電圧変換が可能な
上記(7)に記載の光伝送システム。
なお、本実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
11 光伝送システム, 12 光送信装置, 13 光伝送経路, 14 光受信装置, 21 信号処理回路, 22 電圧電流変換回路, 23 光通信用光源, 31 受光素子, 32 電流電圧変換回路, 33 信号処理回路, 101−1および101−2 アンプ, 101−3 帰還アンプ, 101−4 アンプ, 101−5 逆相信号生成用アンプ, 101−6 アンプ, 101−7 帰還アンプ, 102−1乃至102−3 帰還抵抗

Claims (8)

  1. 入力された信号を所定の増幅率で増幅する第1乃至第4の信号増幅器と、
    所定の電気抵抗値を得るための第1および第2の抵抗受動素子と
    を備え、
    前記第1の信号増幅器の入力端子は、電流信号を入力する端子に接続され、
    前記第1の抵抗受動素子の一方の端子は、前記第1の信号増幅器の出力端子に接続されるとともに、前記第1の抵抗受動素子の他方の端子は、前記第1の信号増幅器の入力端子に接続され、
    前記第2の信号増幅器の入力端子は、前記第1の信号増幅器の出力端子と前記第1の抵抗受動素子の一方の端子とが接続される第1の接続点に接続され、
    前記第3の信号増幅器の入力端子は、前記第2の信号増幅器の出力端子に接続されるとともに、前記第3の信号増幅器の出力端子は、前記第1の接続点に接続され、
    前記第4の信号増幅器の入力端子は、前記第2の信号増幅器の出力端子と前記第3の信号増幅器の一方の端子とが接続される第2の接続点に接続され、
    前記第2の抵抗受動素子の一方の端子は、前記第4の信号増幅器の出力端子に接続されるとともに、前記第2の抵抗受動素子の他方の端子は、前記第2の接続点に接続される
    電流電圧変換回路。
  2. 入力された信号を所定の増幅率で増幅する第5および第6の信号増幅器と、
    所定の電気抵抗値を得るための第3の抵抗受動素子と
    をさらに備え、
    前記第5の信号増幅器の入力端子は、前記第2の接続点に接続され、
    前記第6の信号増幅器の入力端子は、前記第5の信号増幅器の出力端子に接続され、
    前記第3の抵抗受動素子の一方の端子は、前記第6の信号増幅器の出力端子に接続されるとともに、前記第3の抵抗受動素子の他方の端子は、前記第5の信号増幅器の出力端子と前記第6の信号増幅器の入力端子とが接続される第3の接続点に接続される
    請求項1に記載の電流電圧変換回路。
  3. 入力された信号を所定の増幅率で増幅する第7の信号増幅器をさらに備え、
    前記第7の信号増幅器の入力端子は、前記第3の接続点に接続され、前記第7の信号増幅器の出力端子は、前記第2の接続点に接続される
    請求項2に記載の電流電圧変換回路。
  4. 前記第3の信号増幅器の増幅率を制御する制御部
    をさらに備える請求項2に記載の電流電圧変換回路。
  5. 光信号を受光して光電気変換を行って前記光信号に応じた電流信号を出力する受光素子と、
    前記受光素子から出力される電流信号を電圧変換する電流電圧変換回路と
    を備え、
    前記電流電圧変換回路は、
    入力された信号を所定の増幅率で増幅する第1乃至第4の信号増幅器と、
    所定の電気抵抗値を得るための第1および第2の抵抗受動素子と
    を有し、
    前記第1の信号増幅器の入力端子は、前記電流信号を入力する端子に接続され、
    前記第1の抵抗受動素子の一方の端子は、前記第1の信号増幅器の出力端子に接続されるとともに、前記第1の抵抗受動素子の他方の端子は、前記第1の信号増幅器の入力端子に接続され、
    前記第2の信号増幅器の入力端子は、前記第1の信号増幅器の出力端子と前記第1の抵抗受動素子の一方の端子とが接続される第1の接続点に接続され、
    前記第3の信号増幅器の入力端子は、前記第2の信号増幅器の出力端子に接続されるとともに、前記第3の信号増幅器の出力端子は、前記第1の接続点に接続され、
    前記第4の信号増幅器の入力端子は、前記第2の信号増幅器の出力端子と前記第3の信号増幅器の一方の端子とが接続される第2の接続点に接続され、
    前記第2の抵抗受動素子の一方の端子は、前記第4の信号増幅器の出力端子に接続されるとともに、前記第2の抵抗受動素子の他方の端子は、前記第2の接続点に接続される
    光受信装置。
  6. 複数の前記電流電圧変換回路が配置され、それぞれの前記電流電圧変換回路において並列的に電流電圧変換が可能な
    請求項5に記載の光受信装置。
  7. 光伝送される信号を電流信号に変換する電圧電流変換回路と、前記電圧電流変換回において変換された電流信号を光信号に変換する光通信用光源とを有する光送信装置と、
    光伝送経路を介して前記光信号を受光して光電変換を行って前記光信号に応じた電流信号を出力する受光素子と、前記受光素子から出力される電流信号を電圧変換する電流電圧変換回路とを有する光受信装置と
    を備え、
    前記電流電圧変換回路は、
    入力された信号を所定の増幅率で増幅する第1乃至第4の信号増幅器と、
    所定の電気抵抗値を得るための第1および第2の抵抗受動素子と
    を有し、
    前記第1の信号増幅器の入力端子は、前記電流信号を入力する端子に接続され、
    前記第1の抵抗受動素子の一方の端子は、前記第1の信号増幅器の出力端子に接続されるとともに、前記第1の抵抗受動素子の他方の端子は、前記第1の信号増幅器の入力端子に接続され、
    前記第2の信号増幅器の入力端子は、前記第1の信号増幅器の出力端子と前記第1の抵抗受動素子の一方の端子とが接続される第1の接続点に接続され、
    前記第3の信号増幅器の入力端子は、前記第2の信号増幅器の出力端子に接続されるとともに、前記第3の信号増幅器の出力端子は、前記第1の接続点に接続され、
    前記第4の信号増幅器の入力端子は、前記第2の信号増幅器の出力端子と前記第3の信号増幅器の一方の端子とが接続される第2の接続点に接続され、
    前記第2の抵抗受動素子の一方の端子は、前記第4の信号増幅器の出力端子に接続されるとともに、前記第2の抵抗受動素子の他方の端子は、前記第2の接続点に接続される
    光伝送システム。
  8. 前記光受信装置には複数の前記電流電圧変換回路が配置され、それぞれの前記電流電圧変換回路において並列的に電流電圧変換が可能な
    請求項7に記載の光伝送システム。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10333516B2 (en) * 2015-07-31 2019-06-25 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Optical receivers
US10333628B2 (en) 2016-06-10 2019-06-25 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Optical receivers
US10505509B2 (en) * 2017-10-31 2019-12-10 Cisco Technology, Inc. Process and temperature insensitive linear circuit
CN108535569A (zh) * 2018-04-19 2018-09-14 三峡大学 一种便捷式氧化锌避雷器带电检测装置
EP3581898B1 (de) * 2018-06-13 2020-07-29 E+E Elektronik Ges.M.B.H. Elektronische anordnung, optischer gassensor umfassend eine solche elektronische anordnung und verfahren zur kombinierten fotostrom- und temperaturmessung mittels einer solchen elektronischen anordnung
EP3790189A4 (en) * 2018-06-30 2021-05-05 Huawei Technologies Co., Ltd. SINGLE END SLIP DIFFERENTIAL AMPLIFIER AND RADIO FREQUENCY RECEIVER
US11249499B2 (en) 2020-03-04 2022-02-15 Cisco Technology, Inc. Linear transimpedance amplifier dual regulator architecture and tuning
US11973478B2 (en) * 2021-09-02 2024-04-30 Globalfoundries U.S. Inc. Single-to-differential converter
CN115878539B (zh) * 2023-01-31 2023-05-16 北京智芯微电子科技有限公司 串口自适应电路、电子设备和电路板

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62281606A (ja) * 1986-05-30 1987-12-07 Toshiba Corp 帰還型増幅回路
JPH05299941A (ja) * 1992-04-20 1993-11-12 New Japan Radio Co Ltd Cmos増幅器
JPH07153270A (ja) * 1993-09-22 1995-06-16 Hyundai Electron Ind Co Ltd 高速感知増幅器
JPH09321548A (ja) * 1996-05-31 1997-12-12 S I I R D Center:Kk 半導体集積回路装置
JP2001326377A (ja) * 2000-05-16 2001-11-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光受信回路および光受信回路アレー
JP2003163545A (ja) * 2001-11-27 2003-06-06 Fujitsu Ltd 受信回路
JP2008067365A (ja) * 2006-08-08 2008-03-21 Hitachi Ltd 信号遅延回路およびこれを用いたパルス発生回路
JP2008236455A (ja) * 2007-03-22 2008-10-02 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> トランスインピーダンスアンプ及びトランスインピーダンスアンプの制御方法
JP2009100278A (ja) * 2007-10-17 2009-05-07 Sony Corp ピークホールド回路、オペアンプ

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59186410A (ja) * 1983-04-08 1984-10-23 Fujitsu Ltd 帰還型増幅器
JP3115739B2 (ja) * 1993-01-27 2000-12-11 シャープ株式会社 パルス光受信回路
US6624405B1 (en) * 1999-04-19 2003-09-23 Capella Microsystems, Inc. BIST for testing a current-voltage conversion amplifier
JP4342111B2 (ja) * 2001-01-30 2009-10-14 富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 電流パルス受信回路
JP2004235764A (ja) * 2003-01-28 2004-08-19 Sharp Corp 受光アンプ回路およびそれを備える光ピックアップ素子
JP4137123B2 (ja) * 2003-12-03 2008-08-20 松下電器産業株式会社 光受信用前置増幅器
US7023271B1 (en) * 2004-03-31 2006-04-04 Marvell International Ltd. Variable-gain constant-bandwidth transimpedance amplifier
EP1779558B1 (en) * 2004-08-12 2012-11-28 Triaccess Technologies, Inc Level detector for optical receivers
JP4779713B2 (ja) * 2006-03-08 2011-09-28 株式会社日立製作所 光信号受信回路およびそれを用いた光信号受信装置
US8009824B2 (en) * 2006-10-30 2011-08-30 Broadcom Corporation Line driver with active termination
US8244134B2 (en) * 2007-06-19 2012-08-14 Charles Santori Optical interconnect
EP2026479A1 (de) * 2007-08-17 2009-02-18 Leica Geosystems AG Transimpedanzverstärkerschaltung für einen Photodetektor
JP5625918B2 (ja) * 2011-01-04 2014-11-19 富士通株式会社 光受信装置および光送信装置
US8264282B1 (en) * 2011-05-19 2012-09-11 Renesas Mobile Corporation Amplifier
JP2012257070A (ja) 2011-06-09 2012-12-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> トランスインピーダンスアンプ
JP2013115562A (ja) * 2011-11-28 2013-06-10 Sumitomo Electric Ind Ltd トランスインピーダンスアンプ
JP5762943B2 (ja) * 2011-12-27 2015-08-12 株式会社東芝 光送受信回路装置及び受信回路

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62281606A (ja) * 1986-05-30 1987-12-07 Toshiba Corp 帰還型増幅回路
JPH05299941A (ja) * 1992-04-20 1993-11-12 New Japan Radio Co Ltd Cmos増幅器
JPH07153270A (ja) * 1993-09-22 1995-06-16 Hyundai Electron Ind Co Ltd 高速感知増幅器
JPH09321548A (ja) * 1996-05-31 1997-12-12 S I I R D Center:Kk 半導体集積回路装置
JP2001326377A (ja) * 2000-05-16 2001-11-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光受信回路および光受信回路アレー
JP2003163545A (ja) * 2001-11-27 2003-06-06 Fujitsu Ltd 受信回路
JP2008067365A (ja) * 2006-08-08 2008-03-21 Hitachi Ltd 信号遅延回路およびこれを用いたパルス発生回路
JP2008236455A (ja) * 2007-03-22 2008-10-02 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> トランスインピーダンスアンプ及びトランスインピーダンスアンプの制御方法
JP2009100278A (ja) * 2007-10-17 2009-05-07 Sony Corp ピークホールド回路、オペアンプ

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