JP2020010202A - Transimpedance amplifier circuit - Google Patents

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啓二 田中
Keiji Tanaka
啓二 田中
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Abstract

To reduce an interval period from a termination of one burst optical signal to a starting of the next burst optical signal.SOLUTION: A transimpedance amplifier circuit 11 is an amplification circuit that converts an input current Iapd according to an intermissive burst optical signal into a differential signal Vout and outputs the resultant signal. This transimpedance amplifier circuit 11 comprises: a TIA core part 14 that converts a current signal Iin into a voltage signal Vtia; a feedback control circuit 16 that generates a bypass current Iaoc1; a differential amplifier circuit 17 that generates the differential signal Vout in accordance with a difference between a voltage signal Vtia and a reference voltage signal Vref; and a detection circuit 19 that detects a starting and a termination of a burst optical signal. The detection circuit 19 detects the termination of the burst optical signal on the basis of a peak value of an inverse phase signal Voutn and a peak value of a positive phase signal Voutp, and switches a time constant of the feedback control circuit 16 from a first time constant to a second time constant smaller than the first time constant.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、トランスインピーダンス増幅回路に関する。   The present invention relates to a transimpedance amplifier circuit.

光アクセスシステムであるEPON(Ethernet(登録商標) Passive Optical Network)において、局側装置(OLT;Optical Line Terminal)の光受信器にはトランスインピーダンス増幅回路が用いられる。OLTの光受信器は、複数の宅側装置(ONU;Optical Network Unit)からのバースト光信号を時分割多重(TDM;Time Division Multiplexing)にて受信する。複数のONUは、OLTから様々な距離離れた位置に設けられるので、各ONUからOLTまでの伝送路損失は、距離に応じてそれぞれ異なる。従って、例えば、OLTから比較的近い距離に位置するONUからの信号強度は大きく、当該ONUよりもOLTから遠い距離に位置するONUからの信号強度は小さくなる。このように、様々な信号強度のバースト光信号がOLTの光受信器に入力される。このため、OLTの光受信器に含まれるトランスインピーダンス増幅回路は、様々な信号強度のバースト光信号を受信できるように、バースト光信号に応じた電流信号からバイパス電流を引き抜く帰還制御回路を備える(例えば、特許文献1〜4参照)。   In EPON (Ethernet (registered trademark) Passive Optical Network) which is an optical access system, a transimpedance amplifier circuit is used for an optical receiver of an OLT (Optical Line Terminal). The optical receiver of the OLT receives burst optical signals from a plurality of optical network units (ONUs) by time division multiplexing (TDM). Since the plurality of ONUs are provided at various distances from the OLT, the transmission path loss from each ONU to the OLT differs depending on the distance. Therefore, for example, the signal strength from the ONU located relatively close to the OLT is large, and the signal strength from the ONU located far from the OLT is small. In this way, burst optical signals having various signal strengths are input to the OLT optical receiver. For this reason, the transimpedance amplifier circuit included in the OLT optical receiver includes a feedback control circuit that extracts a bypass current from a current signal corresponding to the burst optical signal so as to receive burst optical signals having various signal strengths ( For example, see Patent Documents 1 to 4.

特開2010−213128号公報JP 2010-213128 A 特開2012−60436号公報JP 2012-60436 A 特開2012−10107号公報JP 2012-10107 A 国際公開第2016/035374号WO 2016/035374

また、OLTの光受信器に含まれるトランスインピーダンス増幅回路では、断続するバースト光信号に高速に応答できること及び同じ符号の信号が連続して入力されても増幅動作を制御する帰還制御回路が安定して動作する(同符号連続耐性を有する)ことが望まれる。このため、例えば特許文献1に記載の帰還制御回路では、バースト光信号の入力が開始された初期段階における帰還制御回路の応答速度に係る時定数が、増幅器の出力電圧が早く安定化(平均化)するように小さい値に設定されている。一方、初期段階が過ぎると同符号連続耐性を保つために、時定数が初期段階での時定数よりも大きい値に切り替えられる。さらに、1つのバースト光信号が終了した後、時定数が初期段階での小さい値に再度切り替えられる。   Further, the transimpedance amplifier circuit included in the OLT optical receiver can respond to intermittent burst optical signals at high speed, and the feedback control circuit that controls the amplification operation even if signals of the same code are continuously input is stable. (Having the same code continuous tolerance) is desired. For this reason, for example, in the feedback control circuit described in Patent Document 1, the time constant related to the response speed of the feedback control circuit in the initial stage when the input of the burst optical signal is started is such that the output voltage of the amplifier is quickly stabilized (averaging). ) Is set to a small value. On the other hand, after the initial stage, the time constant is switched to a value larger than the time constant at the initial stage in order to maintain the same code continuity tolerance. Further, after the end of one burst optical signal, the time constant is switched again to the initial small value.

これらの時定数の切り替えは、増幅器の出力電圧の平均値と第1参照電圧とを差動増幅した制御信号の電圧値を、第2参照電圧と比較することで行われる。制御信号の時間当たりの変化量は、帰還制御回路の時定数の値に応じて決まる。例えば、あるONUからのバースト光信号が終了した時点では、帰還制御回路の時定数は大きい値に設定されているので、増幅器の出力電圧における時間当たりの変化に対して制御信号の時間当たりの変化は小さい。従って、制御信号(電圧値)が第2参照電圧の値よりも大きくなるまでに時間を要するので、帰還制御回路の時定数が再度初期段階での小さい値に切り替わるまでに時間を要する。その結果、増幅器の出力電圧の平均値が初期状態に戻るまでに時間を要するので、所定期間入力される1つのバースト光信号の終了から次のバースト光信号の開始までのインターバル期間が長くなってしまう。   Switching of these time constants is performed by comparing the voltage value of the control signal obtained by differentially amplifying the average value of the output voltage of the amplifier and the first reference voltage with the second reference voltage. The amount of change per time of the control signal is determined according to the value of the time constant of the feedback control circuit. For example, when the burst optical signal from a certain ONU ends, the time constant of the feedback control circuit is set to a large value, so that the change per unit time of the control signal with respect to the change per unit time in the output voltage of the amplifier. Is small. Therefore, since it takes time until the control signal (voltage value) becomes larger than the value of the second reference voltage, it takes time before the time constant of the feedback control circuit switches to a small value again in the initial stage. As a result, since it takes time for the average value of the output voltage of the amplifier to return to the initial state, the interval period from the end of one burst optical signal input for a predetermined period to the start of the next burst optical signal becomes longer. I will.

本発明では、1つのバースト光信号の終了から次のバースト光信号の開始までのインターバル期間を短くすることが可能なトランスインピーダンス増幅回路が提供される。   According to the present invention, there is provided a transimpedance amplifier circuit capable of shortening an interval period from the end of one burst optical signal to the start of the next burst optical signal.

本発明の一側面に係るトランスインピーダンス増幅回路は、断続するバースト光信号に応じて受光素子によって生成された入力電流を、正相信号と逆相信号とを含む差動信号に変換して出力する増幅回路である。このトランスインピーダンス増幅回路は、電流信号を電圧信号に変換するシングルエンド形増幅回路と、時定数を有するとともに、時定数によって調整される応答速度でバイパス電流を生成する第1帰還制御回路と、電圧信号と参照電圧信号との差に応じて差動信号を生成する差動増幅回路と、差動信号に基づきバースト光信号の開始及び終了を検出する検出回路と、を備える。第1帰還制御回路は、電圧信号と参照電圧信号との差に応じてバイパス電流を生成するとともに、入力電流からバイパス電流を差し引いて電流信号を生成する。検出回路は、正相信号のピーク値である第1ピーク値及び逆相信号のピーク値である第2ピーク値に基づいてバースト光信号の終了を検出するとともに、バースト光信号の終了を検出したときに、所定期間、第1帰還制御回路の時定数を第1時定数から第1時定数よりも小さい第2時定数に切り替える。   A transimpedance amplifier circuit according to one aspect of the present invention converts an input current generated by a light receiving element in response to an intermittent burst optical signal into a differential signal including a positive-phase signal and a negative-phase signal and outputs the differential signal. It is an amplifier circuit. The transimpedance amplifier includes a single-ended amplifier that converts a current signal into a voltage signal, a first feedback control circuit that has a time constant and generates a bypass current with a response speed adjusted by the time constant, A differential amplifier circuit that generates a differential signal according to the difference between the signal and the reference voltage signal, and a detection circuit that detects the start and end of the burst optical signal based on the differential signal. The first feedback control circuit generates a bypass current according to a difference between the voltage signal and the reference voltage signal, and generates a current signal by subtracting the bypass current from the input current. The detection circuit detects the end of the burst optical signal based on the first peak value that is the peak value of the positive-phase signal and the second peak value that is the peak value of the negative-phase signal, and detects the end of the burst optical signal. At this time, the time constant of the first feedback control circuit is switched from the first time constant to a second time constant smaller than the first time constant for a predetermined period.

本発明によれば、1つのバースト光信号の終了から次のバースト光信号の開始までのインターバル期間を短くすることが可能となる。   According to the present invention, it is possible to shorten the interval period from the end of one burst optical signal to the start of the next burst optical signal.

図1の(a)は、PON方式の通信システムを示すブロック図である。図1の(b)は、局側通信装置に入力される光信号の時間変化を示す模式図である。FIG. 1A is a block diagram illustrating a PON communication system. FIG. 1B is a schematic diagram illustrating a time change of an optical signal input to the station-side communication device. 図2は、図1の(a)に示された受信部の構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the receiving unit illustrated in FIG. 図3は、一実施形態に係るトランスインピーダンス増幅回路を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a transimpedance amplifier circuit according to one embodiment. 図4は、図3に示された帰還制御回路の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of the feedback control circuit shown in FIG. 図5は、図3に示された検出回路を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing the detection circuit shown in FIG. 図6の(a)は、図5に示された差動ピーク保持回路を示す回路図である。図6の(b)は、図5に示された閾値生成回路を示す回路図である。FIG. 6A is a circuit diagram showing the differential peak holding circuit shown in FIG. FIG. 6B is a circuit diagram showing the threshold value generation circuit shown in FIG. 図7の(a)は、図5に示された単相ピーク保持回路を示す回路図である。図7の(b)は、図5に示された閾値生成回路を示す回路図である。FIG. 7A is a circuit diagram showing the single-phase peak holding circuit shown in FIG. FIG. 7B is a circuit diagram showing the threshold value generation circuit shown in FIG. 図8の(a)は、図5に示されたエッジ検出回路を示す回路図である。図8の(b)は、図5に示されたエッジ検出回路の動作を示すタイミングチャートである。FIG. 8A is a circuit diagram showing the edge detection circuit shown in FIG. FIG. 8B is a timing chart showing the operation of the edge detection circuit shown in FIG. 図9の(a)は、図5に示されたスイッチ信号生成回路を示す回路図である。図9の(b)は、図5に示されたスイッチ信号生成回路の動作を示すタイミングチャートである。FIG. 9A is a circuit diagram showing the switch signal generation circuit shown in FIG. FIG. 9B is a timing chart showing the operation of the switch signal generation circuit shown in FIG. 図10は、帰還制御回路による帰還制御の状態遷移を示す状態遷移図である。FIG. 10 is a state transition diagram showing the state transition of the feedback control by the feedback control circuit. 図11は、複数の高域通過フィルタが連続して接続された場合における理想応答の計算結果を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a calculation result of an ideal response when a plurality of high-pass filters are connected in series. 図12は、シミュレーション結果を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a simulation result. 図13は、図12に示されたシミュレーション結果の一部を拡大した図である。FIG. 13 is an enlarged view of a part of the simulation result shown in FIG. 図14は、図12に示されたシミュレーション結果の一部を拡大した図である。FIG. 14 is an enlarged view of a part of the simulation result shown in FIG. 図15は、図12に示されたシミュレーション結果の一部を拡大した図である。FIG. 15 is an enlarged view of a part of the simulation result shown in FIG. 図16は、図12に示されたシミュレーション結果の一部を拡大した図である。FIG. 16 is an enlarged view of a part of the simulation result shown in FIG. 図17は、別のシミュレーション結果を示す図である。FIG. 17 is a diagram illustrating another simulation result. 図18は、図17に示されたシミュレーション結果の一部を拡大した図である。FIG. 18 is an enlarged view of a part of the simulation result shown in FIG. 図19は、変形例に係るトランスインピーダンス増幅回路が備える帰還制御回路を示す回路図である。FIG. 19 is a circuit diagram illustrating a feedback control circuit provided in a transimpedance amplifier circuit according to a modification.

[本願発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
[Description of Embodiment of the Present Invention]
First, the contents of the embodiment of the present invention will be listed and described.

本発明の一側面に係るトランスインピーダンス増幅回路は、断続するバースト光信号に応じて受光素子によって生成された入力電流を、正相信号と逆相信号とを含む差動信号に変換して出力する増幅回路である。このトランスインピーダンス増幅回路は、電流信号を電圧信号に変換するシングルエンド形増幅回路と、時定数を有するとともに、時定数によって調整される応答速度でバイパス電流を生成する第1帰還制御回路と、電圧信号と参照電圧信号との差に応じて差動信号を生成する差動増幅回路と、差動信号に基づきバースト光信号の開始及び終了を検出する検出回路と、を備える。第1帰還制御回路は、電圧信号と参照電圧信号との差に応じてバイパス電流を生成するとともに、入力電流からバイパス電流を差し引いて電流信号を生成する。検出回路は、正相信号のピーク値である第1ピーク値及び逆相信号のピーク値である第2ピーク値に基づいてバースト光信号の終了を検出するとともに、バースト光信号の終了を検出したときに、所定期間、第1帰還制御回路の時定数を第1時定数から第1時定数よりも小さい第2時定数に切り替える。   A transimpedance amplifier circuit according to one aspect of the present invention converts an input current generated by a light receiving element in response to an intermittent burst optical signal into a differential signal including a positive-phase signal and a negative-phase signal and outputs the differential signal. It is an amplifier circuit. The transimpedance amplifier includes a single-ended amplifier that converts a current signal into a voltage signal, a first feedback control circuit that has a time constant and generates a bypass current with a response speed adjusted by the time constant, A differential amplifier circuit that generates a differential signal according to the difference between the signal and the reference voltage signal, and a detection circuit that detects the start and end of the burst optical signal based on the differential signal. The first feedback control circuit generates a bypass current according to a difference between the voltage signal and the reference voltage signal, and generates a current signal by subtracting the bypass current from the input current. The detection circuit detects the end of the burst optical signal based on the first peak value that is the peak value of the positive-phase signal and the second peak value that is the peak value of the negative-phase signal, and detects the end of the burst optical signal. At this time, the time constant of the first feedback control circuit is switched from the first time constant to a second time constant smaller than the first time constant for a predetermined period.

このトランスインピーダンス増幅回路では、正相信号の第1ピーク値及び逆相信号の第2ピーク値に基づいてバースト光信号の終了が検出されることで、第1帰還制御回路の時定数が第1時定数から第1時定数よりも小さい第2時定数に切り替えられる。バースト光信号が入力されている間は、バースト光信号に応じた入力電流からバイパス電流を差し引くことで得られる電流信号がシングルエンド形増幅回路に入力され、シングルエンド形増幅回路により変換された電圧信号と参照電圧信号との差に応じて差動増幅回路によって正相信号と逆相信号とを含む差動信号が生成される。バースト光信号にはハイレベル及びローレベルの信号が混在するので、バースト光信号が入力されている間、正相信号の第1ピーク値と逆相信号の第2ピーク値とのそれぞれは略一定に保たれ、第1ピーク値と第2ピーク値との差分は略一定となる。一方、バースト光信号の終了直後では、第1帰還制御回路によって生成された直流のバイパス電流が残存しており、残存したバイパス電流のみがシングルエンド形増幅回路の入力信号となる。このため、バースト光信号の終了後、正相信号と逆相信号とのどちらか一方の信号の電圧値が、他方の信号の電圧値よりも高い状態が継続する。例えば、検出回路が正相信号及び逆相信号のそれぞれに応じたコンデンサの充電電圧によって第1,第2ピーク値を検出する場合、一方の信号の電圧値が他方の信号の電圧値よりも高い状態が継続すると、第1ピーク値と第2ピーク値との差分が、バースト光信号が入力されている間での差分よりも大きくなっていく。従って、バースト光信号の終了に伴って、第1ピーク値と第2ピーク値との差分に変化が生じるので、第1ピーク値と第2ピーク値とに基づいてバースト光信号の終了を検出することができる。これにより、バースト光信号の終了直後に第1帰還制御回路の時定数が第1時定数よりも小さい第2時定数に切り替えられ、第1帰還制御回路が初期状態に戻るまでの時間が短くなる。その結果、1つのバースト光信号の終了から次のバースト光信号の開始までのインターバル期間を短くすることが可能となる。   In this transimpedance amplifier circuit, the end of the burst optical signal is detected based on the first peak value of the positive-phase signal and the second peak value of the negative-phase signal, so that the time constant of the first feedback control circuit becomes the first constant. The time constant is switched to a second time constant smaller than the first time constant. While the burst optical signal is being input, a current signal obtained by subtracting the bypass current from the input current corresponding to the burst optical signal is input to the single-ended amplifier, and the voltage converted by the single-ended amplifier is output. A differential signal including a positive-phase signal and a negative-phase signal is generated by the differential amplifier circuit according to the difference between the signal and the reference voltage signal. Since the high-level signal and the low-level signal are mixed in the burst optical signal, the first peak value of the positive-phase signal and the second peak value of the negative-phase signal are substantially constant while the burst optical signal is input. , And the difference between the first peak value and the second peak value is substantially constant. On the other hand, immediately after the end of the burst optical signal, the DC bypass current generated by the first feedback control circuit remains, and only the remaining bypass current becomes an input signal of the single-ended amplifier circuit. Therefore, after the end of the burst optical signal, a state in which the voltage value of one of the positive-phase signal and the negative-phase signal is higher than the voltage value of the other signal continues. For example, when the detection circuit detects the first and second peak values based on the charging voltages of the capacitors according to the positive-phase signal and the negative-phase signal, the voltage value of one signal is higher than the voltage value of the other signal. When the state continues, the difference between the first peak value and the second peak value becomes larger than the difference during the input of the burst optical signal. Therefore, the difference between the first peak value and the second peak value changes with the end of the burst optical signal, so that the end of the burst optical signal is detected based on the first peak value and the second peak value. be able to. Thus, the time constant of the first feedback control circuit is switched to the second time constant smaller than the first time constant immediately after the end of the burst optical signal, and the time until the first feedback control circuit returns to the initial state is shortened. . As a result, it is possible to shorten the interval period from the end of one burst optical signal to the start of the next burst optical signal.

検出回路は、第2ピーク値を検出する単相ピーク保持回路と、第1ピーク値に応じて第1閾値を生成する第1閾値生成回路と、を備えてもよく、検出回路は、第2ピーク値が第1閾値よりも大きくなることで、バースト光信号の終了を検出してもよい。   The detection circuit may include a single-phase peak holding circuit that detects a second peak value, and a first threshold value generation circuit that generates a first threshold value according to the first peak value. When the peak value becomes larger than the first threshold value, the end of the burst optical signal may be detected.

この場合、バースト光信号が終了した直後に第2ピーク値が第1閾値よりも大きくなるように第1閾値が設定されることで、バースト光信号の終了直後に、バースト光信号の終了を検出することが可能となる。   In this case, the end of the burst optical signal is detected immediately after the end of the burst optical signal by setting the first threshold so that the second peak value becomes larger than the first threshold immediately after the end of the burst optical signal. It is possible to do.

検出回路は、差動信号のピーク値である第3ピーク値及び差動信号の平均電圧ピーク値に基づいてバースト光信号の開始を検出するとともに、バースト光信号の開始を検出したときに、所定期間、第1帰還制御回路の時定数を第1時定数から第2時定数に切り替えてもよい。   The detection circuit detects the start of the burst optical signal based on the third peak value, which is the peak value of the differential signal, and the average voltage peak value of the differential signal. During the period, the time constant of the first feedback control circuit may be switched from the first time constant to the second time constant.

この場合、バースト光信号の開始が差動信号の第3ピーク値及び平均電圧ピーク値に基づいて検出されることで、第1帰還制御回路の時定数が第1時定数よりも小さい第2時定数に切り替えられる。その結果、バースト光信号の開始時点からバイパス電流の値が収束するまでの時間を短くすることが可能となる。   In this case, since the start of the burst optical signal is detected based on the third peak value and the average voltage peak value of the differential signal, the time constant of the first feedback control circuit is smaller than the first time constant. Can be switched to a constant. As a result, it is possible to shorten the time from when the burst optical signal starts to when the value of the bypass current converges.

検出回路は、第3ピーク値を検出する差動ピーク保持回路と、平均電圧ピーク値に応じて第2閾値を生成する第2閾値生成回路と、を備えてもよく、検出回路は、第3ピーク値が第2閾値よりも大きくなることで、バースト光信号の開始を検出してもよい。   The detection circuit may include a differential peak holding circuit that detects a third peak value, and a second threshold value generation circuit that generates a second threshold value in accordance with the average voltage peak value. The start of the burst optical signal may be detected when the peak value becomes larger than the second threshold value.

この場合、バースト光信号の入力が開始された直後に差動信号の第3ピーク値が上昇する。その結果、バースト光信号の開始直後に第3ピーク値が第2閾値よりも大きくなるように第2閾値が設定されることで、バースト光信号の開始直後に、バースト光信号の開始を検出することが可能となる。   In this case, the third peak value of the differential signal increases immediately after the start of the input of the burst optical signal. As a result, the start of the burst optical signal is detected immediately after the start of the burst optical signal by setting the second threshold so that the third peak value becomes larger than the second threshold immediately after the start of the burst optical signal. It becomes possible.

バースト光信号は、プリアンブル信号とプリアンブル信号に続くペイロード信号とを有してもよく、所定期間は、プリアンブル信号の期間よりも短くてもよい。   The burst optical signal may include a preamble signal and a payload signal following the preamble signal, and the predetermined period may be shorter than the period of the preamble signal.

この場合、プリアンブル信号の入力が終了するまでに、第1帰還制御回路の時定数が第2時定数よりも大きい第1時定数に戻され、ペイロード信号が入力される間での同符号連続耐性を保つことが可能となる。   In this case, by the end of the input of the preamble signal, the time constant of the first feedback control circuit is returned to the first time constant larger than the second time constant, and the same-code continuity tolerance during the input of the payload signal is returned. Can be maintained.

トランスインピーダンス増幅回路は、正相信号と逆相信号とに応じて差動増幅回路に帰還制御を行うことによって、差動信号の直流オフセットを除去する第2帰還制御回路をさらに備えてもよい。   The transimpedance amplifier circuit may further include a second feedback control circuit that removes a DC offset of the differential signal by performing feedback control on the differential amplifier circuit according to the positive-phase signal and the negative-phase signal.

この場合、差動増幅回路で発生する直流オフセットが差動信号から除去され、バースト光信号の開始及び終了を精度よく検出することが可能となる。   In this case, the DC offset generated in the differential amplifier circuit is removed from the differential signal, and the start and end of the burst optical signal can be accurately detected.

[本願発明の実施形態の詳細]
本発明の実施形態に係るトランスインピーダンス増幅回路の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、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及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。
[Details of the embodiment of the present invention]
A specific example of the transimpedance amplifier circuit according to the embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited to these examples, but is indicated by the appended claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the appended claims.

まず、本発明の一実施形態に係る光アクセスシステムの一例として、PON方式の通信システムについて説明する。図1の(a)は、PON方式の通信システムを示すブロック図である。図1に示される通信システム1は、局側通信装置2と、複数の家庭側通信装置3と、オプティカルスプリッタ4と、通信経路L1と、複数の通信経路L2と、を備えている。   First, a PON communication system will be described as an example of an optical access system according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a block diagram illustrating a PON communication system. The communication system 1 illustrated in FIG. 1 includes an office-side communication device 2, a plurality of home-side communication devices 3, an optical splitter 4, a communication path L1, and a plurality of communication paths L2.

局舎5内に配置された局側通信装置2は、複数(ここでは3つ)の家庭6a〜6c内にそれぞれ配置された家庭側通信装置3と光ファイバである通信経路L1,L2を介して接続されている。なお、図1では、家庭6b及び家庭6c内に配置された家庭側通信装置3の図示は省略されている。局側通信装置2は、例えばOLTである。家庭側通信装置3は、例えばONUである。局側通信装置2とオプティカルスプリッタ4とは、1本の通信経路L1で接続されている。オプティカルスプリッタ4と各家庭側通信装置3との間は、通信経路L2を介して接続されている。オプティカルスプリッタ4は、局側通信装置2から通信経路L1に出力された光信号を分割することによって、各通信経路L2に分割した光信号を出力する。オプティカルスプリッタ4から各通信経路L2に出力された光信号は家庭側通信装置3に入力される。オプティカルスプリッタ4は、家庭側通信装置3から通信経路L2に出力された光信号を結合することによって、通信経路L1に結合した光信号を出力する。オプティカルスプリッタ4から通信経路L1に出力された光信号は局側通信装置2に入力される。   The station-side communication device 2 disposed in the office 5 communicates with the home-side communication devices 3 disposed in a plurality of (here, three) homes 6a to 6c via communication paths L1 and L2, which are optical fibers. Connected. In FIG. 1, the illustration of the home-side communication device 3 disposed in the home 6b and the home 6c is omitted. The station-side communication device 2 is, for example, an OLT. The home communication device 3 is, for example, an ONU. The station-side communication device 2 and the optical splitter 4 are connected by one communication path L1. The optical splitter 4 and each home-side communication device 3 are connected via a communication path L2. The optical splitter 4 divides the optical signal output from the station-side communication device 2 to the communication path L1, and outputs an optical signal divided to each communication path L2. The optical signal output from the optical splitter 4 to each communication path L2 is input to the home communication device 3. The optical splitter 4 outputs an optical signal coupled to the communication path L1 by coupling the optical signal output from the home-side communication device 3 to the communication path L2. The optical signal output from the optical splitter 4 to the communication path L1 is input to the station-side communication device 2.

局側通信装置2は、制御回路7と、送信部8と、受信部9と、を有している。送信部8は、各家庭側通信装置3に光信号を送信する送信回路である。受信部9は、各家庭側通信装置3からの光信号を受信する受信回路である。制御回路7は、送信部8及び受信部9を制御する回路である。送信部8から送信される光信号と受信部9で受信される光信号とは、互いに異なった波長を有している。   The station-side communication device 2 includes a control circuit 7, a transmission unit 8, and a reception unit 9. The transmission unit 8 is a transmission circuit that transmits an optical signal to each home-side communication device 3. The receiving unit 9 is a receiving circuit that receives an optical signal from each home communication device 3. The control circuit 7 is a circuit that controls the transmitting unit 8 and the receiving unit 9. The optical signal transmitted from the transmitting unit 8 and the optical signal received by the receiving unit 9 have different wavelengths.

図1の(b)は、局側通信装置に入力される光信号の時間変化を示す模式図である。図1の(b)に示されるように、局側通信装置2の受信部9に入力される光信号は、断続するバースト光信号Sa〜Scを含む。言い換えると、間欠的にバースト光信号Sa〜Scが受信部9に入力される。ここでは、バースト光信号Sa、バースト光信号Sb、及びバースト光信号Scが、この順で受信部9に入力される。期間Ton1〜Ton3の間に、バースト光信号Sa〜Scが受信部9に入力される。具体的には、期間Ton1の間、家庭6aに配置された家庭側通信装置3から出力されるバースト光信号Saが受信部9に入力される。つまり、バースト光信号Saの入力が開始する時間からバースト光信号Saの入力が終了する時間までの期間が、期間Ton1に相当する。期間Ton2の間、家庭6bに配置された家庭側通信装置3から出力されるバースト光信号Sbが受信部9に入力される。つまり、バースト光信号Sbの入力が開始する時間からバースト光信号Sbの入力が終了する時間までの期間が、期間Ton2に相当する。期間Ton3の間、家庭6cに配置された家庭側通信装置3から出力されるバースト光信号Scが受信部9に入力される。つまり、バースト光信号Scの入力が開始する時間からバースト光信号Scの入力が終了する時間までの期間が、期間Ton3に相当する。   FIG. 1B is a schematic diagram illustrating a time change of an optical signal input to the station-side communication device. As shown in FIG. 1B, the optical signal input to the receiving unit 9 of the optical line terminal 2 includes intermittent burst optical signals Sa to Sc. In other words, the burst optical signals Sa to Sc are intermittently input to the receiving unit 9. Here, the burst optical signal Sa, the burst optical signal Sb, and the burst optical signal Sc are input to the receiving unit 9 in this order. During the periods Ton1 to Ton3, the burst optical signals Sa to Sc are input to the receiving unit 9. Specifically, during the period Ton1, the burst optical signal Sa output from the home communication device 3 arranged in the home 6a is input to the receiving unit 9. That is, the period from the time when the input of the burst optical signal Sa starts to the time when the input of the burst optical signal Sa ends is equivalent to the period Ton1. During the period Ton2, the burst optical signal Sb output from the home communication device 3 disposed in the home 6b is input to the receiving unit 9. That is, the period from the time when the input of the burst optical signal Sb starts to the time when the input of the burst optical signal Sb ends corresponds to the period Ton2. During the period Ton3, the burst optical signal Sc output from the home communication device 3 disposed in the home 6c is input to the receiving unit 9. That is, the period from the time when the input of the burst optical signal Sc starts to the time when the input of the burst optical signal Sc ends corresponds to the period Ton3.

バースト光信号Sa〜Scのそれぞれは、プリアンブル信号とプリアンブル信号に続くペイロード信号とを有している。プリアンブル信号は、当該プリアンブル信号が受信部9に入力されている間に、受信部9が有する増幅回路からの出力信号を安定化させるための信号である。バースト光信号Sa〜Scのそれぞれに含まれるプリアンブル信号が受信部9に入力される期間Tsは、互いに略同一である。期間Tsは、例えば一定の時間に設定される。プリアンブル信号の期間Tsは、バースト光信号Sa〜Scを受信部9が正常に受信するまでに必要なセトリング時間(settling time)である。言い換えると、受信部9は、期間Tsの間(セトリング時間内)に、ペイロード信号を正常に受信できるように準備を完了させる必要がある。   Each of the burst optical signals Sa to Sc has a preamble signal and a payload signal following the preamble signal. The preamble signal is a signal for stabilizing an output signal from an amplifier circuit included in the receiving unit 9 while the preamble signal is being input to the receiving unit 9. The period Ts during which the preamble signal included in each of the burst optical signals Sa to Sc is input to the receiving unit 9 is substantially the same. The period Ts is set to a fixed time, for example. The period Ts of the preamble signal is a settling time required until the receiving unit 9 normally receives the burst optical signals Sa to Sc. In other words, the receiving unit 9 needs to complete the preparation so that the payload signal can be normally received during the period Ts (within the settling time).

また、受信部9において増幅回路の後段に接続される信号処理部では、各家庭側通信装置3から出力される光信号の周波数及び位相のずれが補正され、光信号を正しく再生するためにペイロード信号が用いられる。このため、受信部9の増幅回路においてバースト光信号の制御(安定化)を出来る限り高速に実現することが望まれる。つまり、受信部9の増幅回路を構成する後述のトランスインピーダンス増幅回路11は、バースト光信号の開始(立上り)及び終了(立下り)を適切に検出し、期間Tsの間にバースト光信号の強弱による影響を除去することが望まれる。   In the signal processing unit connected to the subsequent stage of the amplifier circuit in the receiving unit 9, the frequency and phase shifts of the optical signals output from the respective home-side communication devices 3 are corrected, and the payload is reproduced in order to correctly reproduce the optical signals. A signal is used. For this reason, it is desired to realize control (stabilization) of the burst optical signal as fast as possible in the amplifier circuit of the receiving unit 9. That is, a transimpedance amplifier circuit 11 described later, which constitutes the amplifier circuit of the receiving unit 9, appropriately detects the start (rising) and the end (falling) of the burst optical signal, and determines the strength of the burst optical signal during the period Ts. It is desired to eliminate the influence of the above.

ペイロード信号は、各家庭側通信装置3から送信されるデータによって構成される信号である。バースト光信号Sa〜Scのそれぞれに含まれるペイロード信号の期間は、各ペイロード信号のデータ量に応じて異なる。なお、バースト光信号Sa〜Scのそれぞれには、ペイロード信号に続けてバースト光信号の終了を示すバースト終端信号(BTS:Burst Termination Signal)が含まれてもよい。   The payload signal is a signal composed of data transmitted from each home communication device 3. The period of the payload signal included in each of the burst optical signals Sa to Sc differs depending on the data amount of each payload signal. Each of the burst optical signals Sa to Sc may include a burst termination signal (BTS) indicating the end of the burst optical signal following the payload signal.

バースト光信号Sa〜Scのそれぞれは、ハイレベル及びローレベルの信号を含んでいる。言い換えると、バースト光信号Sa〜Scのそれぞれには、ハイレベル及びローレベルの信号が混在している。例えば、ハイレベルの信号は、所定の振幅を有する光信号であり、ローレベルの信号は、振幅の大きさが0に略等しい光信号である。例えば、プリアンブル信号では、ハイレベル及びローレベルの信号が規則的に交互に繰り返される。ペイロード信号は、データに応じたハイレベル及びローレベルの信号によって構成される。   Each of the burst optical signals Sa to Sc includes high-level and low-level signals. In other words, high-level and low-level signals are mixed in each of the burst optical signals Sa to Sc. For example, a high-level signal is an optical signal having a predetermined amplitude, and a low-level signal is an optical signal whose amplitude is substantially equal to zero. For example, in the preamble signal, a high-level signal and a low-level signal are regularly and alternately repeated. The payload signal is composed of high-level and low-level signals corresponding to data.

期間Toff1の間には、受信部9に光信号は入力されない。バースト光信号Saの入力が終了する時間からバースト光信号Sbの入力が開始する時間までの期間が、期間Toff1に相当する。期間Toff2の間には、受信部9に光信号は入力されない。バースト光信号Sbの入力が終了する時間からバースト光信号Scの入力が開始する時間までの期間が、期間Toff2に相当する。期間Toff1,Toff2は、通信経路L2を切り替えるための期間(インターバル期間)である。   No optical signal is input to the receiving unit 9 during the period Toff1. The period from the time when the input of the burst optical signal Sa ends to the time when the input of the burst optical signal Sb starts corresponds to the period Toff1. During the period Toff2, no optical signal is input to the receiving unit 9. A period from the time when the input of the burst optical signal Sb ends to the time when the input of the burst optical signal Sc starts corresponds to the period Toff2. The periods Toff1 and Toff2 are periods (interval periods) for switching the communication path L2.

局側通信装置2と各家庭側通信装置3との距離が互いに異なるので、家庭側通信装置3から出力されるバースト光信号Sa〜Scの振幅及び各通信経路L2において発生する光信号の損失は、互いに異なる。このため、期間Ton1〜Ton3の間に受信部9に入力されるバースト光信号Sa〜Scの振幅は、互いに異なった大きさとなる。このように、受信部9には、異なる家庭から出力された互いに異なる振幅を有する光信号(バースト光信号)が不定期に入力される。受信部9の増幅回路においては、バースト光信号の振幅が異なるため、帰還制御回路が用いられる。   Since the distance between the office-side communication device 2 and each home-side communication device 3 is different from each other, the amplitude of the burst optical signals Sa to Sc output from the home-side communication device 3 and the loss of the optical signal generated in each communication path L2 are , Different from each other. Therefore, the amplitudes of the burst optical signals Sa to Sc input to the receiving unit 9 during the periods Ton1 to Ton3 are different from each other. As described above, optical signals (burst optical signals) output from different homes and having different amplitudes are input to the receiving unit 9 at irregular intervals. In the amplifier circuit of the receiving unit 9, a feedback control circuit is used because the amplitudes of the burst optical signals are different.

次に、局側通信装置2の受信部9の構成について説明する。図2は、図1の(a)に示された受信部の構成例を示す図である。受信部9は、例えば10G−EPON方式の光受信器である。受信部9は、受光素子10と、トランスインピーダンス増幅回路(TIA:Trans-Impedance Amplifier)11と、リミット増幅器(LIA:Limiting Amplifier)12とを備えている。   Next, the configuration of the receiving unit 9 of the station side communication device 2 will be described. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the receiving unit illustrated in FIG. The receiving unit 9 is, for example, a 10G-EPON optical receiver. The receiving unit 9 includes a light receiving element 10, a trans-impedance amplifier (TIA) 11, and a limiting amplifier (LIA) 12.

受光素子10は、受信部9に入力されるバースト光信号を電気信号(電流信号)に変換する素子である。例えば、受光素子10は、アバランシェ・フォト・ダイオード(APD:Avalanche-PhotoDiode)である。具体的には、受光素子10は、バースト光信号Sa〜Scの振幅に応じて、DC(Direct Current)成分を含む入力電流Iapdを電流信号として生成する。受光素子10は、バースト光信号Sa〜Scの振幅に応じた入力電流Iapdを生成する。例えば、バースト光信号Sa〜Scの振幅が大きいほど、入力電流Iapdは大きい。バースト光信号Sa〜Scのうちのローレベルの信号が受信部9に入力されると、受光素子10は、0に略等しい入力電流Iapdを生成する。受光素子10は、生成した入力電流Iapdをトランスインピーダンス増幅回路11に出力する。ここでは、受光素子10のカソードは、印加電圧Vapdに接続され、受光素子10のアノードは、トランスインピーダンス増幅回路11の入力端子11aに接続される(図3参照)。   The light receiving element 10 is an element that converts a burst optical signal input to the receiving unit 9 into an electric signal (current signal). For example, the light receiving element 10 is an avalanche-photodiode (APD). Specifically, the light receiving element 10 generates an input current Iapd including a DC (Direct Current) component as a current signal according to the amplitude of the burst optical signals Sa to Sc. The light receiving element 10 generates an input current Iapd according to the amplitude of the burst optical signals Sa to Sc. For example, as the amplitude of the burst optical signals Sa to Sc increases, the input current Iapd increases. When a low-level signal of the burst optical signals Sa to Sc is input to the receiving unit 9, the light receiving element 10 generates an input current Iapd substantially equal to zero. The light receiving element 10 outputs the generated input current Iapd to the transimpedance amplifier circuit 11. Here, the cathode of the light receiving element 10 is connected to the applied voltage Vapd, and the anode of the light receiving element 10 is connected to the input terminal 11a of the transimpedance amplifier circuit 11 (see FIG. 3).

トランスインピーダンス増幅回路11は、入力電流Iapdをインピーダンス変換するとともに増幅し、電圧信号である差動信号Voutを出力する回路である。トランスインピーダンス増幅回路11は、例えばIC(Integrated Circuit)として構成される。具体的には、トランスインピーダンス増幅回路11は、入力電流Iapdを、正相信号Voutpと逆相信号Voutnとを含む差動信号Voutに変換してリミット増幅器12に出力する。トランスインピーダンス増幅回路11は、入力電流Iapdの大きさが比較的小さい場合には高い増幅率でインピーダンス変換及び増幅を行い、入力電流Iapdの大きさが比較的大きい場合には低い増幅率でインピーダンス変換及び増幅を行う。このように、トランスインピーダンス増幅回路11は、入力電流Iapdの大きさに応じて利得を制御する。トランスインピーダンス増幅回路11の詳細については後述する。   The transimpedance amplifying circuit 11 is a circuit that performs impedance conversion and amplifies the input current Iapd and outputs a differential signal Vout that is a voltage signal. The transimpedance amplifier 11 is configured as, for example, an IC (Integrated Circuit). Specifically, the transimpedance amplifier 11 converts the input current Iapd into a differential signal Vout including the positive-phase signal Voutp and the negative-phase signal Voutn, and outputs the differential signal Vout to the limit amplifier 12. The transimpedance amplification circuit 11 performs impedance conversion and amplification at a high amplification factor when the magnitude of the input current Iapd is relatively small, and performs impedance conversion at a low amplification factor when the magnitude of the input current Iapd is relatively large. And amplification. As described above, the transimpedance amplifier circuit 11 controls the gain according to the magnitude of the input current Iapd. The details of the transimpedance amplifier circuit 11 will be described later.

差動信号Voutは、コンデンサ13a,13bを介してリミット増幅器12に入力される。トランスインピーダンス増幅回路11とリミット増幅器12とは、コンデンサ13a,13bによってAC(alternating current)結合されている。AC結合に用いられるコンデンサ13a,13bの容量は、バースト光信号に高速に応答するために、幹線系システム用等の主に連続信号を受信する受信器において用いられるコンデンサと比較して小さい。例えば、コンデンサ13a,13bの容量は、互いに同一である。AC結合によって、差動信号Voutに含まれるDC成分が除去される。DC成分が除去された差動信号Voutの正相信号Voutpが、正相信号Vliapとしてリミット増幅器12に入力され、DC成分が除去された差動信号Voutの逆相信号Voutnが、逆相信号Vlianとしてリミット増幅器12に入力される。   The differential signal Vout is input to the limit amplifier 12 via the capacitors 13a and 13b. The transimpedance amplifier circuit 11 and the limit amplifier 12 are AC (alternating current) coupled by capacitors 13a and 13b. The capacitance of the capacitors 13a and 13b used for AC coupling is smaller than that of a capacitor mainly used in a receiver for receiving a continuous signal, such as for a trunk system, in order to quickly respond to a burst optical signal. For example, the capacitors 13a and 13b have the same capacitance. The DC component included in the differential signal Vout is removed by the AC coupling. The positive-phase signal Voutp of the differential signal Vout from which the DC component has been removed is input to the limit amplifier 12 as the positive-phase signal Vliap. Is input to the limit amplifier 12.

リミット増幅器12は、様々な強度の差動信号を一定振幅の電圧信号に変換して出力する回路である。リミット増幅器12は、例えばICとして構成される。リミット増幅器12は、コンデンサ13a,13bを介して入力される正相信号Vliap及び逆相信号Vlianの電圧値を揃えて出力する。言い換えると、リミット増幅器12は、正相信号Vliap及び逆相信号Vlianを飽和増幅する。リミット増幅器12から出力された一定振幅の電圧信号は、CDR(Clock and Data Recovery)(不図示)に入力される。CDRによって電圧信号から所定のクロック信号が抽出され、ジッタの少ないクロック信号で識別再生処理を行うことにより波形が成形される。   The limit amplifier 12 is a circuit that converts differential signals of various intensities into voltage signals of a constant amplitude and outputs the same. The limit amplifier 12 is configured as, for example, an IC. The limit amplifier 12 outputs the voltage values of the positive-phase signal Vliap and the negative-phase signal Vlian, which are input via the capacitors 13a and 13b, in a uniform manner. In other words, the limit amplifier 12 saturates and amplifies the positive-phase signal Vliap and the negative-phase signal Vlian. The constant amplitude voltage signal output from the limit amplifier 12 is input to a CDR (Clock and Data Recovery) (not shown). A predetermined clock signal is extracted from the voltage signal by the CDR, and the waveform is formed by performing the identification and reproduction processing with the clock signal having little jitter.

次に、トランスインピーダンス増幅回路11の詳細について説明する。図3は、一実施形態に係るトランスインピーダンス増幅回路を示す回路図である。図3に示されるトランスインピーダンス増幅回路11は、TIAコア部14(シングルエンド形増幅回路)と、ダミーTIA部15と、帰還制御回路16(第1帰還制御回路)と、差動増幅回路17と、帰還制御回路18(第2帰還制御回路)と、検出回路19と、を備えている。   Next, details of the transimpedance amplifier circuit 11 will be described. FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a transimpedance amplifier circuit according to one embodiment. The transimpedance amplifier circuit 11 shown in FIG. 3 includes a TIA core section 14 (single-ended amplifier circuit), a dummy TIA section 15, a feedback control circuit 16 (first feedback control circuit), and a differential amplifier circuit 17. , A feedback control circuit 18 (second feedback control circuit), and a detection circuit 19.

TIAコア部14は、入力電流Iapdを電圧信号Vtiaに変換するシングルエンド形の増幅回路(トランスインピーダンスアンプ)である。具体的には、TIAコア部14は、アンプ14aと帰還抵抗素子14bとを備え、入力電流Iapdからバイパス電流Iaoc1を差し引くことによって得られる電流信号Iinに応じた電圧信号Vtiaを生成する。TIAコア部14は、電圧信号Vtiaを帰還制御回路16及び差動増幅回路17(差動増幅器17a)に出力する。電流信号Iinの大きさに対する電圧信号Vtiaの大きさの比であるTIAコア部14の利得は、帰還抵抗素子14bの抵抗値(トランスインピーダンス)によって決まる。   The TIA core unit 14 is a single-ended amplifier circuit (transimpedance amplifier) that converts the input current Iapd into a voltage signal Vtia. Specifically, the TIA core unit 14 includes an amplifier 14a and a feedback resistance element 14b, and generates a voltage signal Vtia corresponding to a current signal Iin obtained by subtracting the bypass current Iaoc1 from the input current Iapd. The TIA core unit 14 outputs the voltage signal Vtia to the feedback control circuit 16 and the differential amplifier circuit 17 (differential amplifier 17a). The gain of the TIA core unit 14, which is the ratio of the magnitude of the voltage signal Vtia to the magnitude of the current signal Iin, is determined by the resistance value (transimpedance) of the feedback resistor element 14b.

ダミーTIA部15は、電圧信号である参照電圧信号Vrefを生成する回路である。ダミーTIA部15は、生成した参照電圧信号Vrefを帰還制御回路16及び差動増幅回路17(差動増幅器17a)に出力する。参照電圧信号Vrefは、差動増幅回路17において単一の電圧信号Vtiaを差動信号Voutに変換するために用いられ、所定の電圧値を有する。例えば、参照電圧信号Vrefの電圧値は、入力電流Iapdが0である場合の電圧信号Vtiaの値に設定される。ダミーTIA部15は、アンプ15aと帰還抵抗素子15bとを備える。例えば、TIAコア部14とダミーTIA部15とは、互いに同様の構成を有する。   The dummy TIA unit 15 is a circuit that generates a reference voltage signal Vref that is a voltage signal. The dummy TIA unit 15 outputs the generated reference voltage signal Vref to the feedback control circuit 16 and the differential amplifier circuit 17 (differential amplifier 17a). The reference voltage signal Vref is used for converting a single voltage signal Vtia into a differential signal Vout in the differential amplifier circuit 17, and has a predetermined voltage value. For example, the voltage value of the reference voltage signal Vref is set to the value of the voltage signal Vtia when the input current Iapd is 0. The dummy TIA unit 15 includes an amplifier 15a and a feedback resistor 15b. For example, the TIA core unit 14 and the dummy TIA unit 15 have the same configuration.

帰還制御回路16は、電圧信号Vtiaと参照電圧信号Vrefとの差に応じてバイパス電流Iaoc1を生成する回路である。帰還制御回路16には、電圧信号Vtiaと参照電圧信号Vrefとが入力される。帰還制御回路16は、電圧信号Vtiaに含まれるDC成分を含む低周波成分のみを増幅することによって、バイパス電流Iaoc1を生成する。帰還制御回路16の出力端子はTIAコア部14の入力端子に接続されており、帰還制御回路16が生成するバイパス電流Iaoc1は帰還制御回路16に向かって流れるので、入力電流Iapdからバイパス電流Iaoc1が差し引かれる。言い換えると、帰還制御回路16は、入力電流Iapdからバイパス電流Iaoc1を差し引くことによって電流信号Iinを生成する。これにより、入力電流Iapdに含まれるDC成分がバイパス電流Iaoc1によって除去され、TIAコア部14には入力電流Iapdに含まれるAC成分のみが電流信号Iinとして入力される。入力電流Iapdからバイパス電流Iaoc1が差し引かれることによって、電圧信号Vtiaの平均値と参照電圧信号Vrefとが一致する。これにより、入力電流IapdによりTIAコア部14で発生するDCオフセットが除去される。その結果、バースト光信号の強度が強く、入力電流Iapdに応じた電圧信号が後述の差動増幅器17bの飽和による振幅制限を受ける場合であっても、当該電圧信号のデューティ比の変化が抑制される。   The feedback control circuit 16 is a circuit that generates the bypass current Iaoc1 according to the difference between the voltage signal Vtia and the reference voltage signal Vref. The voltage signal Vtia and the reference voltage signal Vref are input to the feedback control circuit 16. The feedback control circuit 16 generates the bypass current Iaoc1 by amplifying only the low-frequency component including the DC component included in the voltage signal Vtia. The output terminal of the feedback control circuit 16 is connected to the input terminal of the TIA core unit 14. Since the bypass current Iaoc1 generated by the feedback control circuit 16 flows toward the feedback control circuit 16, the bypass current Iaoc1 is converted from the input current Iapd. Will be deducted. In other words, the feedback control circuit 16 generates the current signal Iin by subtracting the bypass current Iaoc1 from the input current Iapd. Thereby, the DC component included in the input current Iapd is removed by the bypass current Iaoc1, and only the AC component included in the input current Iapd is input to the TIA core unit 14 as the current signal Iin. By subtracting the bypass current Iaoc1 from the input current Iapd, the average value of the voltage signal Vtia matches the reference voltage signal Vref. Thereby, the DC offset generated in the TIA core unit 14 due to the input current Iapd is removed. As a result, even when the intensity of the burst optical signal is strong and the voltage signal corresponding to the input current Iapd is subjected to the amplitude limitation due to the saturation of the differential amplifier 17b described later, the change in the duty ratio of the voltage signal is suppressed. You.

図4を用いて帰還制御回路16の詳細について説明する。図4は、図3に示された帰還制御回路の一例を示す図である。帰還制御回路16の入力端子16aは、ダミーTIA部15の出力端子に接続されており、参照電圧信号Vrefが入力端子16aに入力される。帰還制御回路16の入力端子16bは、TIAコア部14の出力端子に接続されており、電圧信号Vtiaが入力端子16bに入力される。帰還制御回路16の出力端子16cに、電圧信号Vtiaと参照電圧信号Vrefとの差に応じたバイパス電流Iaoc1が出力される。帰還制御回路16は、差動増幅器21と、抵抗素子22a,22b,23a,23bと、スイッチ24a,24bと、コンデンサ25と、OTA26と、を備えている。本実施形態では、抵抗素子22aと抵抗素子22bとは、互いに同一の抵抗値R1を有し、抵抗素子23aと抵抗素子23bとは、互いに同一の抵抗値R2を有する。   The details of the feedback control circuit 16 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing an example of the feedback control circuit shown in FIG. The input terminal 16a of the feedback control circuit 16 is connected to the output terminal of the dummy TIA unit 15, and the reference voltage signal Vref is input to the input terminal 16a. The input terminal 16b of the feedback control circuit 16 is connected to the output terminal of the TIA core unit 14, and the voltage signal Vtia is input to the input terminal 16b. A bypass current Iaoc1 corresponding to a difference between the voltage signal Vtia and the reference voltage signal Vref is output to an output terminal 16c of the feedback control circuit 16. The feedback control circuit 16 includes a differential amplifier 21, resistance elements 22a, 22b, 23a, 23b, switches 24a, 24b, a capacitor 25, and an OTA 26. In the present embodiment, the resistance element 22a and the resistance element 22b have the same resistance value R1, and the resistance element 23a and the resistance element 23b have the same resistance value R2.

差動増幅器21には、入力端子16a,16bを介して参照電圧信号Vref及び電圧信号Vtiaが入力される。差動増幅器21の出力端子の一方(逆相出力端子)は、抵抗素子22aの一端及びスイッチ24aの一端に接続される。差動増幅器21の出力端子の他方(正相出力端子)は、抵抗素子22bの一端及びスイッチ24bの一端に接続される。抵抗素子22aの他端及びスイッチ24aの他端は、抵抗素子23aの一端に接続される。抵抗素子22bの他端及びスイッチ24bの他端は、抵抗素子23bの一端に接続される。つまり、抵抗素子22aとスイッチ24aとは、互いに並列に接続され、抵抗素子22bとスイッチ24bとは、互いに並列に接続される。抵抗素子23aの他端は、OTA26の正相入力端子に接続され、抵抗素子23bの他端は、OTA26の逆相入力端子に接続される。抵抗素子23aの他端及び抵抗素子23bの他端は、コンデンサ25を介して互いに接続される。言い換えると、コンデンサ25は、OTA26の差動入力間に挿入されている。OTA26の出力端子は、帰還制御回路16の出力端子16cを構成する。   The reference voltage signal Vref and the voltage signal Vtia are input to the differential amplifier 21 via the input terminals 16a and 16b. One of the output terminals of the differential amplifier 21 (a negative-phase output terminal) is connected to one end of the resistance element 22a and one end of the switch 24a. The other output terminal (positive-phase output terminal) of the differential amplifier 21 is connected to one end of the resistance element 22b and one end of the switch 24b. The other end of the resistance element 22a and the other end of the switch 24a are connected to one end of the resistance element 23a. The other end of the resistance element 22b and the other end of the switch 24b are connected to one end of the resistance element 23b. That is, the resistance element 22a and the switch 24a are connected in parallel with each other, and the resistance element 22b and the switch 24b are connected in parallel with each other. The other end of resistance element 23a is connected to the positive-phase input terminal of OTA 26, and the other end of resistance element 23b is connected to the negative-phase input terminal of OTA 26. The other end of the resistance element 23a and the other end of the resistance element 23b are connected to each other via a capacitor 25. In other words, the capacitor 25 is inserted between the differential inputs of the OTA 26. The output terminal of the OTA 26 constitutes the output terminal 16c of the feedback control circuit 16.

差動増幅器21は、参照電圧信号Vrefと電圧信号Vtiaとの電圧差を増幅することによって差動信号を生成する。差動増幅器21は、生成した差動信号を出力する。差動増幅器21から出力される差動信号は、逆相出力端子から出力される逆相信号と、正相出力端子から出力される正相信号と、を含む。スイッチ24a,24bは、例えば、トランスファーゲートスイッチである。スイッチ24a,24bには、検出回路19からスイッチ信号SW,SWBが入力される。スイッチ信号SW,SWBは、ハイレベル及びローレベルの状態を含む信号である。スイッチ信号SWの論理値とスイッチ信号SWBの論理値は、互いに反対である。例えば、スイッチ信号SWBは、スイッチ信号SWが反転回路(NOT回路)に入力されることによって生成される。スイッチ信号SW(スイッチ信号SWB)によって、スイッチ24a,24bは制御される。スイッチ24a,24bは、スイッチ信号SW,SWBに応じて開状態(オフ状態)又は閉状態(オン状態)に切り替わる。ここでは、スイッチ信号SWがハイレベル(スイッチ信号SWBがローレベル)である場合、スイッチ24a,24bは開状態に維持される。スイッチ信号SWがローレベル(スイッチ信号SWBがハイレベル)である場合、スイッチ24a,24bは閉状態に維持される。スイッチ信号SW,SWBの詳細は後述する。   The differential amplifier 21 generates a differential signal by amplifying a voltage difference between the reference voltage signal Vref and the voltage signal Vtia. The differential amplifier 21 outputs the generated differential signal. The differential signal output from differential amplifier 21 includes a negative-phase signal output from a negative-phase output terminal and a positive-phase signal output from a positive-phase output terminal. The switches 24a and 24b are, for example, transfer gate switches. Switch signals SW and SWB are input from the detection circuit 19 to the switches 24a and 24b. The switch signals SW and SWB are signals including high-level and low-level states. The logical value of the switch signal SW and the logical value of the switch signal SWB are opposite to each other. For example, the switch signal SWB is generated when the switch signal SW is input to an inversion circuit (NOT circuit). The switches 24a and 24b are controlled by the switch signal SW (switch signal SWB). The switches 24a and 24b are switched between an open state (off state) and a closed state (on state) according to the switch signals SW and SWB. Here, when the switch signal SW is at the high level (the switch signal SWB is at the low level), the switches 24a and 24b are maintained in the open state. When the switch signal SW is at the low level (the switch signal SWB is at the high level), the switches 24a and 24b are maintained in the closed state. Details of the switch signals SW and SWB will be described later.

OTA26は、オペレーショナルトランスコンダクタンスアンプ(Operational Transconductance Amplifier)であり、電圧信号を電流信号に変換する回路である。OTA26は、公知の構成を有する回路であり、例えば、差動増幅回路にカレントミラー回路が付加された構成を有する。OTA26は、トランスコンダクタンスGmを有しており、OTA26の入出力インピーダンスは例えば無限大である。OTA26の単一の出力端子(出力端子16c)に流れるバイパス電流Iaoc1は、式(1)に示されるように、OTA26に入力される電圧Vinpと電圧Vinnとの差である入力差動電圧にトランスコンダクタンスGmを乗算することによって求められる。電圧Vinpと電圧Vinnとの差は、電圧信号Vtiaと参照電圧信号Vrefとの差の積分値に応じて変化するので、バイパス電流Iaoc1は電圧信号Vtiaと参照電圧信号Vrefとの差の積分値に応じて生成される。入力差動電圧(バイパス電流Iaoc1の電流値)が正の値である場合、バイパス電流Iaoc1は、OTA26(帰還制御回路16)から外部に向かって流れる。入力差動電圧(バイパス電流Iaoc1の電流値)が負の値である場合、バイパス電流Iaoc1は、帰還制御回路16の外部からOTA26(帰還制御回路16)に向かって流れる。この場合、入力電流Iapdからバイパス電流Iaoc1が差し引かれる。
The OTA 26 is an Operational Transconductance Amplifier, and is a circuit that converts a voltage signal into a current signal. The OTA 26 is a circuit having a known configuration. For example, the OTA 26 has a configuration in which a current mirror circuit is added to a differential amplifier circuit. The OTA 26 has a transconductance Gm, and the input / output impedance of the OTA 26 is, for example, infinite. The bypass current Iaoc1 flowing through a single output terminal (output terminal 16c) of the OTA 26 converts the bypass current Iaoc1 to an input differential voltage, which is a difference between the voltage Vinp input to the OTA 26 and the voltage Vinn, as shown in Expression (1). It is obtained by multiplying the conductance Gm. Since the difference between voltage Vinp and voltage Vinn changes according to the integral value of the difference between voltage signal Vtia and reference voltage signal Vref, bypass current Iaoc1 is equal to the integral value of the difference between voltage signal Vtia and reference voltage signal Vref. Generated accordingly. When the input differential voltage (the current value of the bypass current Iaoc1) is a positive value, the bypass current Iaoc1 flows outward from the OTA 26 (the feedback control circuit 16). When the input differential voltage (the current value of the bypass current Iaoc1) is a negative value, the bypass current Iaoc1 flows from outside the feedback control circuit 16 toward the OTA 26 (the feedback control circuit 16). In this case, the bypass current Iaoc1 is subtracted from the input current Iapd.

帰還制御回路16は、時定数を有するとともに、時定数の値によって調整される応答速度でバイパス電流Iaoc1を制御する。帰還制御回路16の時定数の値は、スイッチ24a,24bの開閉状態及び回路素子の定数によって定まる。帰還制御回路16の時定数の値は、スイッチ24a,24bが開状態であるときに時定数τ1(第1時定数)であり、スイッチ24a,24bが閉状態であるときに時定数τ2(第2時定数)である。スイッチ信号SWがローレベルである場合、スイッチ24a,24bが開状態であるので、時定数τ1は、式(2)に示されるように、抵抗素子22a,22bの抵抗値R1、抵抗素子23a,23bの抵抗値R2、及びコンデンサ25の容量C1によって定まる。一方、スイッチ信号SWがハイレベルである場合、スイッチ24a,24bが閉状態であるので、スイッチ24a,24bと抵抗素子22a,22bとによって構成される並列回路の抵抗値は0に略等しい。このため、時定数τ2は、式(3)に示されるように、抵抗値R2と容量C1とによって定まる。

The feedback control circuit 16 has a time constant and controls the bypass current Iaoc1 at a response speed adjusted by the value of the time constant. The value of the time constant of the feedback control circuit 16 is determined by the open / close states of the switches 24a and 24b and the constants of the circuit elements. The value of the time constant of the feedback control circuit 16 is a time constant τ1 (first time constant) when the switches 24a and 24b are open, and a time constant τ2 (first time constant) when the switches 24a and 24b are closed. 2 time constant). When the switch signal SW is at the low level, the switches 24a and 24b are in the open state, so that the time constant τ1 is, as shown in Expression (2), the resistance value R1 of the resistance elements 22a and 22b and the resistance element 23a and 23a. It is determined by the resistance value R2 of 23b and the capacitance C1 of the capacitor 25. On the other hand, when the switch signal SW is at the high level, the switches 24a and 24b are in the closed state, so that the resistance value of the parallel circuit formed by the switches 24a and 24b and the resistance elements 22a and 22b is substantially equal to zero. Therefore, the time constant τ2 is determined by the resistance value R2 and the capacitance C1, as shown in Expression (3).

式(2),(3)に示されるように、時定数τ2は時定数τ1よりも小さい。つまり、帰還制御回路16の時定数が時定数τ2に設定されている場合、帰還制御回路16がバイパス電流Iaoc1を制御する応答速度は、帰還制御回路16の時定数が時定数τ1に設定されている場合に比べて速い。言い換えると、ハイレベルのスイッチ信号SW(ハイレベルの状態に維持されているスイッチ信号SW)が帰還制御回路16に入力されているとき、帰還制御回路16によって調整されるバイパス電流Iaoc1の単位時間当たり時間変化は、ローレベルのスイッチ信号SW(ローレベルの状態に維持されているスイッチ信号SW)が帰還制御回路16に入力されているときと比べて大きい。なお、帰還制御回路16の時定数が変化することによって、帰還制御回路16の制御ループにおける一巡伝達関数の直流利得に変化は生じず、時定数の切り替えによってバイパス電流Iaoc1の値が不連続にはならない。なお、帰還制御回路16の差動増幅器21は差動信号を出力するが、帰還制御回路16は、差動増幅器21に代えて単一の出力信号を出力するシングルエンド形の差動増幅器を備えてもよい。この場合、帰還制御回路16は、上述と同様にバイパス電流Iaoc1を生成してもよい。   As shown in Expressions (2) and (3), the time constant τ2 is smaller than the time constant τ1. That is, when the time constant of the feedback control circuit 16 is set to the time constant τ2, the response speed at which the feedback control circuit 16 controls the bypass current Iaoc1 is such that the time constant of the feedback control circuit 16 is set to the time constant τ1. Faster than if you were. In other words, when the high-level switch signal SW (the switch signal SW maintained in the high-level state) is input to the feedback control circuit 16, the bypass current Iaoc1 adjusted by the feedback control circuit 16 per unit time The time change is larger than when the low-level switch signal SW (the switch signal SW maintained in the low-level state) is input to the feedback control circuit 16. Note that the change in the time constant of the feedback control circuit 16 does not cause a change in the DC gain of the loop transfer function in the control loop of the feedback control circuit 16, and the switching of the time constant causes the value of the bypass current Iaoc1 to be discontinuous. No. Although the differential amplifier 21 of the feedback control circuit 16 outputs a differential signal, the feedback control circuit 16 includes a single-ended type differential amplifier that outputs a single output signal instead of the differential amplifier 21. You may. In this case, the feedback control circuit 16 may generate the bypass current Iaoc1 as described above.

差動増幅回路17は、電圧信号Vtiaと参照電圧信号Vrefとの差(差分)に応じて、正相信号Voutp及び逆相信号Voutnを含む差動信号Voutを生成する回路である。差動増幅回路17は、差動増幅器17aと差動増幅器17bとを備えている。差動増幅器17aは、電圧信号Vtiaと参照電圧信号Vrefとの差分を増幅することによって、差動信号を生成する。差動増幅器17aは、生成した差動信号を差動増幅器17bに出力する。差動増幅器17bは、差動増幅器17aから出力された差動信号を増幅することによって、正相信号Voutp及び逆相信号Voutnを含む差動信号Voutを生成する。差動増幅回路17(差動増幅器17b)は、差動信号Voutをトランスインピーダンス増幅回路11の出力端子11b,11cを介して、リミット増幅器12に出力する。また、差動増幅回路17は、差動信号Voutを帰還制御回路18及び検出回路19に出力する。   The differential amplifier circuit 17 is a circuit that generates a differential signal Vout including a positive-phase signal Voutp and a negative-phase signal Voutn according to a difference (difference) between the voltage signal Vtia and the reference voltage signal Vref. The differential amplifier circuit 17 includes a differential amplifier 17a and a differential amplifier 17b. The differential amplifier 17a generates a differential signal by amplifying a difference between the voltage signal Vtia and the reference voltage signal Vref. The differential amplifier 17a outputs the generated differential signal to the differential amplifier 17b. The differential amplifier 17b generates a differential signal Vout including the positive-phase signal Voutp and the negative-phase signal Voutn by amplifying the differential signal output from the differential amplifier 17a. The differential amplifier circuit 17 (differential amplifier 17b) outputs the differential signal Vout to the limit amplifier 12 via the output terminals 11b and 11c of the transimpedance amplifier circuit 11. Further, the differential amplifier circuit 17 outputs the differential signal Vout to the feedback control circuit 18 and the detection circuit 19.

帰還制御回路18は、差動増幅回路17に帰還制御を行うことによって差動信号Voutに含まれるDCオフセット(直流オフセット)を除去する回路である。電圧信号Vtiaの平均値と参照電圧信号Vrefの電圧値が一致していても、差動増幅回路17において発生する雑音によって、電圧信号Vtiaの平均値と参照電圧信号Vrefとの差分が差動増幅回路17によって増幅される。このため、差動信号VoutにDCオフセットが生じるおそれがある。差動信号Voutに含まれるDCオフセットとは、正相信号Voutpに含まれるDC成分の電位と逆相信号Voutnに含まれるDC成分の電位との差分である。帰還制御回路18の正相出力端子及び逆相出力端子は、それぞれ差動増幅器17aの出力抵抗素子(不図示)に接続される。帰還制御回路18は、正相信号Voutpに含まれるDC成分の電位と逆相信号Voutnに含まれるDC成分の電位とが互いに一致するように動作する。具体的には、帰還制御回路18は、正相信号Voutpと逆相信号Voutnとに含まれるDC成分を含む低周波数成分の差分のみを増幅することによって、当該差分に応じたバイパス電流Iaoc2p,Iaoc2nを生成する。なお、帰還制御回路18は公知の帰還制御回路と同様の構成を有するので、帰還制御回路18の構成についての詳細な説明を省略する。帰還制御回路18が帰還制御を行うことによって、差動増幅器17aから出力される差動信号に含まれるDC成分の電位が調整され、差動信号Voutの電圧の平均値が0に略等しくなる。   The feedback control circuit 18 is a circuit that removes a DC offset (DC offset) included in the differential signal Vout by performing feedback control on the differential amplifier circuit 17. Even if the average value of the voltage signal Vtia and the voltage value of the reference voltage signal Vref match, the difference between the average value of the voltage signal Vtia and the reference voltage signal Vref is amplified by noise generated in the differential amplifier circuit 17. It is amplified by the circuit 17. For this reason, a DC offset may occur in the differential signal Vout. The DC offset included in the differential signal Vout is a difference between the potential of the DC component included in the positive-phase signal Voutp and the potential of the DC component included in the negative-phase signal Voutn. The positive-phase output terminal and the negative-phase output terminal of the feedback control circuit 18 are respectively connected to output resistance elements (not shown) of the differential amplifier 17a. The feedback control circuit 18 operates so that the potential of the DC component included in the positive-phase signal Voutp matches the potential of the DC component included in the negative-phase signal Voutn. Specifically, the feedback control circuit 18 amplifies only the difference between the low-frequency components including the DC component included in the positive-phase signal Voutp and the negative-phase signal Voutn, so that the bypass currents Iaoc2p and Iaoc2n according to the differences are amplified. Generate Since the feedback control circuit 18 has the same configuration as a known feedback control circuit, a detailed description of the configuration of the feedback control circuit 18 is omitted. When the feedback control circuit 18 performs the feedback control, the potential of the DC component included in the differential signal output from the differential amplifier 17a is adjusted, and the average value of the voltage of the differential signal Vout becomes substantially equal to zero.

検出回路19は、バースト光信号の開始及び終了を検出する回路である。検出回路19は、差動信号Voutに基づいてバースト光信号の強度をモニタするとともに、制御閾値を調整する。検出回路19は、BTG(Burst Timing Generator)とも称される。検出回路19は、バースト光信号の開始及び終了を検出することによって、帰還制御回路16に時定数を切り替えるためのスイッチ信号SWを出力する。本実施形態では、検出回路19は、差動信号Voutのピーク値Vp1(第3ピーク値)及び差動信号Voutの平均電圧ピーク値Vaveに基づいてバースト光信号の開始を検出する。具体的には、検出回路19は、ピーク値Vp1が、閾値Vth1(第2閾値)よりも大きくなることで、バースト光信号の開始を検出する。閾値Vth1は、平均電圧ピーク値Vaveに応じて生成される。また、検出回路19は、逆相信号Voutnのピーク値Vp2(第2ピーク値)及び正相信号Voutpのピーク値Vp3(第1ピーク値)に基づいて、バースト光信号の終了を検出する。具体的には、検出回路19は、ピーク値Vp2が、閾値Vth2(第1閾値)よりも大きくなることで、バースト光信号の終了を検出する。閾値Vth2は、ピーク値Vp3に応じて生成される。   The detection circuit 19 is a circuit that detects the start and end of the burst optical signal. The detection circuit 19 monitors the intensity of the burst optical signal based on the differential signal Vout and adjusts the control threshold. The detection circuit 19 is also called a BTG (Burst Timing Generator). The detection circuit 19 outputs a switch signal SW for switching the time constant to the feedback control circuit 16 by detecting the start and end of the burst optical signal. In the present embodiment, the detection circuit 19 detects the start of the burst optical signal based on the peak value Vp1 (third peak value) of the differential signal Vout and the average voltage peak value Vave of the differential signal Vout. Specifically, the detection circuit 19 detects the start of the burst optical signal when the peak value Vp1 becomes larger than the threshold value Vth1 (second threshold value). The threshold value Vth1 is generated according to the average voltage peak value Vave. The detection circuit 19 detects the end of the burst optical signal based on the peak value Vp2 (second peak value) of the negative-phase signal Voutn and the peak value Vp3 (first peak value) of the positive-phase signal Voutp. Specifically, the detection circuit 19 detects the end of the burst optical signal when the peak value Vp2 becomes larger than the threshold value Vth2 (first threshold value). The threshold value Vth2 is generated according to the peak value Vp3.

検出回路19は、スイッチ信号SWを帰還制御回路16に出力する。なお、スイッチ信号SWは、初期状態では、ローレベルに設定されている。つまり、初期状態では、帰還制御回路16の時定数は、時定数τ1に設定されている。検出回路19は、バースト光信号の開始又は終了を検出した場合、スイッチ信号SWをローレベルからハイレベルに切り替える。ここでは、検出回路19は、所定期間、スイッチ信号SWをハイレベルに維持する。帰還制御回路16にハイレベルに維持されたスイッチ信号SWが入力されることにより、帰還制御回路16の時定数は、時定数τ1から時定数τ2に切り替えられる。所定期間が経過すると、検出回路19は、スイッチ信号SWをハイレベルからローレベルに切り替える。これにより、帰還制御回路16の時定数は、時定数τ2から時定数τ1に切り替えられる。なお、本実施形態では、検出回路19がハイレベルのスイッチ信号SWを出力し続ける所定期間は、プリアンブル信号の期間Tsよりも短い。検出回路19は、バースト光信号の開始又は終了を検出するたびに、上述のスイッチ信号SWの切替え動作を行う。このように、検出回路19は、バースト光信号の開始又は終了を検出したときに、スイッチ信号SWの切替え動作によって、帰還制御回路16の時定数を時定数τ1から時定数τ2に切り替える。   The detection circuit 19 outputs the switch signal SW to the feedback control circuit 16. Note that the switch signal SW is set to a low level in an initial state. That is, in the initial state, the time constant of the feedback control circuit 16 is set to the time constant τ1. When detecting the start or end of the burst optical signal, the detection circuit 19 switches the switch signal SW from a low level to a high level. Here, the detection circuit 19 maintains the switch signal SW at a high level for a predetermined period. When the switch signal SW maintained at the high level is input to the feedback control circuit 16, the time constant of the feedback control circuit 16 is switched from the time constant τ1 to the time constant τ2. After a lapse of a predetermined period, the detection circuit 19 switches the switch signal SW from a high level to a low level. As a result, the time constant of the feedback control circuit 16 is switched from the time constant τ2 to the time constant τ1. In the present embodiment, the predetermined period during which the detection circuit 19 keeps outputting the high-level switch signal SW is shorter than the period Ts of the preamble signal. The detection circuit 19 performs the above-described switching operation of the switch signal SW each time the start or end of the burst optical signal is detected. As described above, when detecting the start or end of the burst optical signal, the detection circuit 19 switches the time constant of the feedback control circuit 16 from the time constant τ1 to the time constant τ2 by the switching operation of the switch signal SW.

図5〜図9を用いて検出回路19の詳細について説明する。図5は、図3に示された検出回路を示す回路図である。図6の(a)は、図5に示された差動ピーク保持回路を示す回路図である。図6の(b)は、図5に示された閾値生成回路を示す回路図である。図7の(a)は、図5に示された単相ピーク保持回路を示す回路図である。図7の(b)は、図5に示された閾値生成回路を示す回路図である。図8の(a)は、図5に示されたエッジ検出回路を示す回路図である。図8の(b)は、図5に示されたエッジ検出回路の動作を示すタイミングチャートである。図9の(a)は、図5に示されたスイッチ信号生成回路を示す回路図である。図9の(b)は、図5に示されたスイッチ信号生成回路の動作を示すタイミングチャートである。   Details of the detection circuit 19 will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a circuit diagram showing the detection circuit shown in FIG. FIG. 6A is a circuit diagram showing the differential peak holding circuit shown in FIG. FIG. 6B is a circuit diagram showing the threshold value generation circuit shown in FIG. FIG. 7A is a circuit diagram showing the single-phase peak holding circuit shown in FIG. FIG. 7B is a circuit diagram showing the threshold value generation circuit shown in FIG. FIG. 8A is a circuit diagram showing the edge detection circuit shown in FIG. FIG. 8B is a timing chart showing the operation of the edge detection circuit shown in FIG. FIG. 9A is a circuit diagram showing the switch signal generation circuit shown in FIG. FIG. 9B is a timing chart showing the operation of the switch signal generation circuit shown in FIG.

図5に示される検出回路19は、レベルモニタ回路31と、コンパレータ回路32a,32bと、エッジ検出回路33a,33bと、XOR回路34と、スイッチ信号生成回路35と、を備えている。検出回路19の入力端子19aには正相信号Voutpが入力され、検出回路19の入力端子19bには逆相信号Voutnが入力される。   The detection circuit 19 shown in FIG. 5 includes a level monitor circuit 31, comparator circuits 32a and 32b, edge detection circuits 33a and 33b, an XOR circuit 34, and a switch signal generation circuit 35. The input terminal 19a of the detection circuit 19 receives the positive-phase signal Voutp, and the input terminal 19b of the detection circuit 19 receives the negative-phase signal Voutn.

レベルモニタ回路31は、差動信号Voutの振幅等を監視する回路である。具体的には、レベルモニタ回路31は、ピーク値Vp1、平均電圧ピーク値Vave、ピーク値Vp2、及びピーク値Vp3を検出する。レベルモニタ回路31は、閾値Vth1及び閾値Vth2を生成する。レベルモニタ回路31は、ピーク値Vp1及び閾値Vth1をコンパレータ回路32aに出力し、ピーク値Vp2及び閾値Vth2をコンパレータ回路32bに出力する。レベルモニタ回路31は、差動ピーク保持回路36と、閾値生成回路37(第2閾値生成回路)と、単相ピーク保持回路38と、閾値生成回路39(第1閾値生成回路)と、を備えている。正相信号Voutpは、入力端子19aを介して差動ピーク保持回路36、閾値生成回路37、及び閾値生成回路39に入力される。逆相信号Voutnは、入力端子19bを介して差動ピーク保持回路36、閾値生成回路37、及び単相ピーク保持回路38に入力される。つまり、差動ピーク保持回路36及び閾値生成回路37には差動信号Voutが入力される。   The level monitor circuit 31 is a circuit that monitors the amplitude and the like of the differential signal Vout. Specifically, the level monitor circuit 31 detects the peak value Vp1, the average voltage peak value Vave, the peak value Vp2, and the peak value Vp3. The level monitor circuit 31 generates a threshold Vth1 and a threshold Vth2. The level monitor circuit 31 outputs the peak value Vp1 and the threshold value Vth1 to the comparator circuit 32a, and outputs the peak value Vp2 and the threshold value Vth2 to the comparator circuit 32b. The level monitor circuit 31 includes a differential peak holding circuit 36, a threshold generation circuit 37 (second threshold generation circuit), a single-phase peak holding circuit 38, and a threshold generation circuit 39 (first threshold generation circuit). ing. The positive-phase signal Voutp is input to the differential peak holding circuit 36, the threshold generation circuit 37, and the threshold generation circuit 39 via the input terminal 19a. The negative-phase signal Voutn is input to the differential peak holding circuit 36, the threshold generation circuit 37, and the single-phase peak holding circuit 38 via the input terminal 19b. That is, the differential signal Vout is input to the differential peak holding circuit 36 and the threshold generation circuit 37.

差動ピーク保持回路36は、差動信号Voutのピーク値Vp1を検出する回路である。差動ピーク保持回路36は、検出したピーク値Vp1をコンパレータ回路32aに出力する。図6の(a)に示されるように、差動ピーク保持回路36は、トランジスタ41,42と、電流源43,44と、コンデンサ45と、を備えている。トランジスタ41のベースは、入力端子19aに接続され、トランジスタ42のベースは入力端子19bに接続される。トランジスタ41,42のコレクタは、電源電圧VCCに接続される。トランジスタ41,42のエミッタは、出力端子36aに接続される。電流源43の一端が出力端子36a(トランジスタ41,42のエミッタ)に接続され、電流源43の他端が接地電位GNDに接続される。電流源44の一端が電源電圧VCCに接続され、電流源44の他端が出力端子36a(トランジスタ41,42のエミッタ)に接続される。コンデンサ45は、電流源43に並列に接続される。つまり、コンデンサ45の一端は出力端子36aに接続され、コンデンサ45の他端は接地電位GNDに接続される。コンデンサ45は、容量Ch1を有する。電流源43は、電流Ih1を生成し、電流源44は、電流Is1を生成する。電流源43,44は、接地電位GNDに向かう方向に電流Ih1,Is1を流す。コンデンサ45の両端に発生する充電電圧が、ピーク値Vp1として差動ピーク保持回路36から出力される。   The differential peak holding circuit 36 is a circuit that detects the peak value Vp1 of the differential signal Vout. The differential peak holding circuit 36 outputs the detected peak value Vp1 to the comparator circuit 32a. As shown in FIG. 6A, the differential peak holding circuit 36 includes transistors 41 and 42, current sources 43 and 44, and a capacitor 45. The base of transistor 41 is connected to input terminal 19a, and the base of transistor 42 is connected to input terminal 19b. The collectors of transistors 41 and 42 are connected to power supply voltage VCC. The emitters of the transistors 41 and 42 are connected to the output terminal 36a. One end of the current source 43 is connected to the output terminal 36a (emitters of the transistors 41 and 42), and the other end of the current source 43 is connected to the ground potential GND. One end of the current source 44 is connected to the power supply voltage VCC, and the other end of the current source 44 is connected to the output terminal 36a (emitters of the transistors 41 and 42). The capacitor 45 is connected to the current source 43 in parallel. That is, one end of the capacitor 45 is connected to the output terminal 36a, and the other end of the capacitor 45 is connected to the ground potential GND. The capacitor 45 has a capacity Ch1. The current source 43 generates a current Ih1, and the current source 44 generates a current Is1. The current sources 43 and 44 allow the currents Ih1 and Is1 to flow in the direction toward the ground potential GND. The charging voltage generated at both ends of the capacitor 45 is output from the differential peak holding circuit 36 as a peak value Vp1.

差動ピーク保持回路36では、トランジスタ41,42のベースに入力される入力信号に応じて、コンデンサ45が充電される。トランジスタ41,42のいずれか一方がオン状態であるときに、コンデンサ45に充電電流が流れ、コンデンサ45に電荷が蓄えられる。このとき、コンデンサ45の両端に発生する充電電圧が、ピーク値Vp1に相当する。電流源43は、コンデンサ45に蓄えられた電荷を放出(放電)させる。電流Is1の電流値は、電流Ih1の電流値よりも小さく設定されている。電流源43,44は、トランジスタ41,42をバイアスする。つまり、電流源43,44によって、トランジスタ41,42の動作基準電位が設定される。電流源43,44により生成される合成電流によって、コンデンサ45を放電させる方向に放電電流が流れる。   In the differential peak holding circuit 36, the capacitor 45 is charged according to an input signal input to the bases of the transistors 41 and 42. When one of the transistors 41 and 42 is on, a charging current flows through the capacitor 45, and charge is stored in the capacitor 45. At this time, the charging voltage generated at both ends of the capacitor 45 corresponds to the peak value Vp1. The current source 43 discharges (discharges) the charge stored in the capacitor 45. The current value of the current Is1 is set smaller than the current value of the current Ih1. Current sources 43 and 44 bias transistors 41 and 42. That is, the operation reference potentials of the transistors 41 and 42 are set by the current sources 43 and 44. Due to the combined current generated by the current sources 43 and 44, a discharge current flows in a direction to discharge the capacitor 45.

差動信号Voutの振幅が増加していくと、正相信号Voutpと逆相信号Voutnとのピーク値はそれぞれ大きくなっていく。トランジスタ41は、正相信号Voutpの振幅が所定値より大きくなると、オン状態となり、トランジスタ42は、逆相信号Voutnの振幅が所定値より大きくなるとオン状態となる。所定値は、例えば、トランジスタ41,42がオフ状態からオン状態に変化するベース−エミッタ間の電圧値によって定まる。正相信号Voutp及び逆相信号Voutnのいずれか一方の振幅が所定値より大きくなると、コンデンサ45が充電される。差動信号Voutの振幅の増加が止まると、コンデンサ45に流れる充電電流は小さくなり、電流Ih1及び電流Is1の差である放電電流とトランジスタ41,42を介した充電電流とが平衡状態になることで、コンデンサ45の充電電圧が安定する。このときの充電電圧がピーク値Vp1(ピーク電位)に対応する。   As the amplitude of the differential signal Vout increases, the peak values of the positive-phase signal Voutp and the negative-phase signal Voutn increase. Transistor 41 is turned on when the amplitude of positive-phase signal Voutp is larger than a predetermined value, and transistor 42 is turned on when the amplitude of negative-phase signal Voutn is larger than a predetermined value. The predetermined value is determined, for example, by the voltage value between the base and the emitter when the transistors 41 and 42 change from the off state to the on state. When the amplitude of one of the positive-phase signal Voutp and the negative-phase signal Voutn becomes larger than a predetermined value, the capacitor 45 is charged. When the amplitude of the differential signal Vout stops increasing, the charging current flowing through the capacitor 45 decreases, and the discharging current, which is the difference between the current Ih1 and the current Is1, and the charging current via the transistors 41 and 42 are in an equilibrium state. Thus, the charging voltage of the capacitor 45 is stabilized. The charging voltage at this time corresponds to the peak value Vp1 (peak potential).

差動信号Voutの振幅が小さくなっていくと、コンデンサ45に流れる充電電流が更に小さくなり、コンデンサ45からの放電が開始する。このとき、電流源43,44のインピーダンスは非常に高く、トランジスタ41,42がオフ状態となるため、コンデンサ45の放電時の時定数は充電時の時定数より大きい。このため、ピーク値Vp1は所定の期間、略一定に維持(保持)される。差動信号Voutには相補的な正相信号Voutp及び逆相信号Voutnが含まれ、相補的に(交互に)トランジスタ41とトランジスタ42がオン状態となるので、差動ピーク保持回路36は、差動信号Voutに対する全波整流に対応する動作(検出)を行う。つまり、差動信号Voutに含まれるデータの遷移区間を除いて、コンデンサ45がほぼ充電状態となりピーク値Vp1が維持される。   As the amplitude of the differential signal Vout decreases, the charging current flowing through the capacitor 45 further decreases, and discharge from the capacitor 45 starts. At this time, the impedance of the current sources 43 and 44 is very high, and the transistors 41 and 42 are turned off. Therefore, the time constant at the time of discharging the capacitor 45 is larger than the time constant at the time of charging. Therefore, the peak value Vp1 is maintained (held) substantially constant for a predetermined period. The differential signal Vout includes the complementary positive-phase signal Voutp and the negative-phase signal Voutn, and the transistors 41 and 42 are turned on complementarily (alternately). An operation (detection) corresponding to the full-wave rectification of the motion signal Vout is performed. That is, except for the transition section of the data included in the differential signal Vout, the capacitor 45 is almost charged and the peak value Vp1 is maintained.

閾値生成回路37は、差動信号Voutの平均電圧に応じて閾値Vth1を生成する回路である。閾値生成回路37は、平均電圧ピーク値Vaveを検出し、バースト光信号の有無(開始)を判定するための閾値Vth1をコンパレータ回路32aに出力する。平均電圧ピーク値Vaveは、差動信号Voutの平均電圧のピーク値に相当する。図6の(b)に示されるように、閾値生成回路37は、抵抗素子46,47と、コンデンサ48と、トランジスタ49,50と、電流源51,52と、抵抗素子53と、コンデンサ54と、を備えている。電流源51は、電流Ih2を生成し、電流源52は、電流Is2を生成する。コンデンサ54は、容量Ch2を有する。   The threshold generation circuit 37 is a circuit that generates the threshold Vth1 according to the average voltage of the differential signal Vout. The threshold generation circuit 37 detects the average voltage peak value Vave and outputs a threshold Vth1 for determining the presence / absence (start) of the burst optical signal to the comparator circuit 32a. The average voltage peak value Vave corresponds to the peak value of the average voltage of the differential signal Vout. As shown in FIG. 6B, the threshold generation circuit 37 includes resistance elements 46 and 47, a capacitor 48, transistors 49 and 50, current sources 51 and 52, a resistance element 53, and a capacitor 54. , Is provided. The current source 51 generates a current Ih2, and the current source 52 generates a current Is2. The capacitor 54 has a capacity Ch2.

閾値生成回路37では、入力端子19aに抵抗素子46の一端が接続され、入力端子19bに抵抗素子47の一端が接続される。抵抗素子46,47の他端は互いに接続される。抵抗素子46と抵抗素子47との接続点(ノード)は、コンデンサ48を介して接地電位GNDに接続される。また、抵抗素子46と抵抗素子47との接続点は、トランジスタ49,50のベースに接続される。トランジスタ49,50のコレクタは、電源電圧VCCに接続される。トランジスタ49,50のエミッタは、互いに並列に接続された電流源51とコンデンサ54とから構成される並列回路を介して接地電位GNDに接続される。また、トランジスタ49,50のエミッタは、抵抗素子53を介して出力端子37aに接続される。電源電圧VCCと出力端子37aとの間に電流源52が接続される。   In the threshold generation circuit 37, one end of the resistance element 46 is connected to the input terminal 19a, and one end of the resistance element 47 is connected to the input terminal 19b. The other ends of the resistance elements 46 and 47 are connected to each other. The connection point (node) between resistance element 46 and resistance element 47 is connected to ground potential GND via capacitor 48. The connection point between the resistance element 46 and the resistance element 47 is connected to the bases of the transistors 49 and 50. The collectors of transistors 49 and 50 are connected to power supply voltage VCC. The emitters of the transistors 49 and 50 are connected to the ground potential GND via a parallel circuit including a current source 51 and a capacitor 54 connected in parallel with each other. Further, the emitters of the transistors 49 and 50 are connected to the output terminal 37a via the resistance element 53. A current source 52 is connected between the power supply voltage VCC and the output terminal 37a.

抵抗素子46の抵抗値と抵抗素子47の抵抗値とは、互いに同一である。これにより、抵抗素子46と抵抗素子47との接続点において差動信号Voutの平均電圧(コモン電位)が検出される。コンデンサ48によって、コモンモードの高周波雑音がバイパスされる。閾値生成回路37は、差動信号Voutの平均電圧のピーク値を維持する。これにより、差動信号Voutの平均電圧ピーク値Vaveが、トランジスタ49,50のエミッタの電位(コンデンサ54の両端電圧)として検出される。抵抗素子53に電流源52から電流Is2が流れることによって、トランジスタ49,50のエミッタの電位が、抵抗素子53の両端の電圧Vs2だけDCオフセットされる。つまり、平均電圧ピーク値Vave(トランジスタ49,50のエミッタの電位)に抵抗素子53の両端に発生する電圧Vs2を加えることによって閾値Vth1が生成される。言い換えると、差動信号Voutの平均電圧のピーク値に電圧Vs2を加算することで閾値Vth1が生成される。   The resistance value of the resistance element 46 and the resistance value of the resistance element 47 are the same as each other. Thereby, the average voltage (common potential) of the differential signal Vout is detected at the connection point between the resistance element 46 and the resistance element 47. The capacitor 48 bypasses common mode high frequency noise. The threshold generation circuit 37 maintains the peak value of the average voltage of the differential signal Vout. As a result, the average voltage peak value Vave of the differential signal Vout is detected as the potential of the emitters of the transistors 49 and 50 (the voltage across the capacitor 54). When the current Is2 flows from the current source 52 to the resistance element 53, the emitter potentials of the transistors 49 and 50 are DC-offset by the voltage Vs2 across the resistance element 53. That is, the threshold value Vth1 is generated by adding the voltage Vs2 generated at both ends of the resistance element 53 to the average voltage peak value Vave (potential of the emitters of the transistors 49 and 50). In other words, the threshold value Vth1 is generated by adding the voltage Vs2 to the peak value of the average voltage of the differential signal Vout.

本実施形態では、差動ピーク保持回路36のトランジスタ41,42と閾値生成回路37のトランジスタ49,50とは、全て同じサイズのトランジスタによって構成される。電流Ih1と電流Ih2との電流値が、互いに同一となるように、電流源43,51は構成される。電流Is1と電流Is2との電流値が、互いに同一となるように、電流源44,52は構成される。これら電流Ih1,Ih2,Is1,Is2の設定により、トランジスタ41,42のコレクタ電流密度が互いに同じとなる。また、雑音に対するフィルタリング効果を一致させるために、容量Ch1と容量Ch2とが互いに同一となるようにコンデンサ45,54が構成されてもよい。   In the present embodiment, the transistors 41 and 42 of the differential peak holding circuit 36 and the transistors 49 and 50 of the threshold generation circuit 37 are all configured by transistors of the same size. The current sources 43 and 51 are configured such that the current values of the current Ih1 and the current Ih2 are the same. The current sources 44 and 52 are configured such that the current values of the current Is1 and the current Is2 are the same. By setting these currents Ih1, Ih2, Is1, Is2, the collector current densities of the transistors 41, 42 become the same. Also, in order to match the filtering effects on noise, the capacitors 45 and 54 may be configured such that the capacitances Ch1 and Ch2 are the same.

単相ピーク保持回路38は、逆相信号Voutnのピーク値Vp2(バースト光信号のボトム値に対応)を検出する回路である。単相ピーク保持回路38は、ピーク値Vp2をコンパレータ回路32bに出力する。図7の(a)に示されるように、単相ピーク保持回路38は、トランジスタ55と、電流源56,57と、コンデンサ58と、を備えている。電流源56は、電流Ih3を生成し、電流源57は、電流Is3を生成する。コンデンサ58は、容量Ch3を有する。トランジスタ55のベースは入力端子19bに接続され、トランジスタ55のベースに逆相信号Voutnが入力される。トランジスタ55のコレクタは、電源電圧VCCに接続される。トランジスタ55のエミッタは、出力端子38aに接続される。また、トランジスタ55のエミッタは、互いに並列に接続された電流源56とコンデンサ58とから構成される並列回路を介して接地電位GNDに接続される。電源電圧VCCと出力端子38aとの間に電流源57が接続される。   The single-phase peak holding circuit 38 is a circuit that detects the peak value Vp2 (corresponding to the bottom value of the burst optical signal) of the negative-phase signal Voutn. The single-phase peak holding circuit 38 outputs the peak value Vp2 to the comparator circuit 32b. As shown in FIG. 7A, the single-phase peak holding circuit 38 includes a transistor 55, current sources 56 and 57, and a capacitor 58. The current source 56 generates a current Ih3, and the current source 57 generates a current Is3. The capacitor 58 has a capacity Ch3. The base of the transistor 55 is connected to the input terminal 19b, and the negative-phase signal Voutn is input to the base of the transistor 55. The collector of transistor 55 is connected to power supply voltage VCC. The emitter of the transistor 55 is connected to the output terminal 38a. The emitter of the transistor 55 is connected to the ground potential GND via a parallel circuit including a current source 56 and a capacitor 58 connected in parallel with each other. A current source 57 is connected between the power supply voltage VCC and the output terminal 38a.

単相ピーク保持回路38では、逆相信号Voutnによってコンデンサ58が充電される。差動ピーク保持回路36と同様に、トランジスタ55は、逆相信号Voutnの振幅が所定値よりも大きくなると、オン状態となり、コンデンサ58に電荷が蓄えられる。電流源56は、コンデンサ58に蓄えられた電荷を放出(放電)させる。電流Is3の電流値は、電流Ih3の電流値よりも小さく設定されている。電流源56,57は、トランジスタ55をバイアスする。つまり、電流源56,57によって、トランジスタ55の動作電圧の基準が設定される。電流源56,57により生成される合成電流によって、コンデンサ58を放電させる方向に放電電流が流れる。   In the single-phase peak holding circuit 38, the capacitor 58 is charged by the negative-phase signal Voutn. Similarly to the differential peak holding circuit 36, when the amplitude of the negative phase signal Voutn becomes larger than a predetermined value, the transistor 55 is turned on, and the electric charge is stored in the capacitor 58. The current source 56 discharges (discharges) the charge stored in the capacitor 58. The current value of the current Is3 is set smaller than the current value of the current Ih3. Current sources 56 and 57 bias transistor 55. That is, the reference of the operating voltage of the transistor 55 is set by the current sources 56 and 57. The discharge current flows in the direction in which the capacitor 58 is discharged by the combined current generated by the current sources 56 and 57.

逆相信号Voutnの振幅が増加すると、逆相信号Voutnのピーク値は大きくなっていく。トランジスタ55は、逆相信号Voutnの振幅が所定値よりも大きくなるとオン状態となる。トランジスタ55がオン状態となったときに、コンデンサ58に充電電流が流れ、コンデンサ58が充電される。逆相信号Voutnの振幅の増加が止まると、コンデンサ58に流れる充電電流は小さくなり、電流Ih3から電流Is3を差し引くことで得られる放電電流と、トランジスタ55を介した充電電流とが平衡状態になることによって、コンデンサ58の両端電圧が安定する。このときのコンデンサ58の両端電圧が逆相信号Voutnのピーク値Vp2に対応する。逆相信号Voutnの振幅がさらに小さくなっていくと、コンデンサ58に流れる充電電流がさらに小さくなり、コンデンサ58からの放電が開始する。このとき、電流源56,57のインピーダンスは非常に高く、コンデンサ58の放電時の時定数は充電時の時定数よりも大きい。このため、ピーク値Vp2は所定の期間、略一定に維持される。差動ピーク保持回路36と異なり単相ピーク保持回路38に入力される信号は、片相の逆相信号Voutnであるので、単相ピーク保持回路38は、差動信号Voutに対する半波整流に対応する動作(検出)を行う。   As the amplitude of the negative-phase signal Voutn increases, the peak value of the negative-phase signal Voutn increases. The transistor 55 is turned on when the amplitude of the negative-phase signal Voutn becomes larger than a predetermined value. When the transistor 55 is turned on, a charging current flows through the capacitor 58, and the capacitor 58 is charged. When the amplitude of the negative-phase signal Voutn stops increasing, the charging current flowing through the capacitor 58 decreases, and the discharging current obtained by subtracting the current Is3 from the current Ih3 and the charging current via the transistor 55 are balanced. This stabilizes the voltage across capacitor 58. The voltage across capacitor 58 at this time corresponds to peak value Vp2 of negative-phase signal Voutn. As the amplitude of the negative-phase signal Voutn further decreases, the charging current flowing through the capacitor 58 further decreases, and discharge from the capacitor 58 starts. At this time, the impedance of the current sources 56 and 57 is very high, and the time constant at the time of discharging the capacitor 58 is larger than the time constant at the time of charging. Therefore, the peak value Vp2 is maintained substantially constant for a predetermined period. Unlike the differential peak holding circuit 36, the signal input to the single-phase peak holding circuit 38 is a single-phase opposite-phase signal Voutn, and therefore, the single-phase peak holding circuit 38 supports half-wave rectification of the differential signal Vout. Operation (detection).

閾値生成回路39は、ピーク値Vp3に応じて閾値Vth2を生成する回路である。閾値生成回路39は、ピーク値Vp3を検出し、閾値Vth2をコンパレータ回路32bに出力する。図7の(b)に示されるように、閾値生成回路39は、トランジスタ59と、電流源60,61と、抵抗素子62と、コンデンサ63と、を備えている。電流源60は、電流Ih4を生成し、電流源61は、電流Is4を生成する。コンデンサ63は、容量Ch4を有する。閾値生成回路39は、抵抗素子62を除き、単相ピーク保持回路38と同様の構成を有している。トランジスタ59のベースは入力端子19aに接続され、トランジスタ59のベースには正相信号Voutpが入力される。トランジスタ59のコレクタは電源電圧VCCに接続される。トランジスタ59のエミッタは、互いに並列に接続された電流源60とコンデンサ63とによって構成される並列回路を介して接地電位GNDに接続される。また、トランジスタ59のエミッタは、抵抗素子62を介して出力端子39aに接続される。電源電圧VCCと出力端子39aとの間に、電流源61が接続される。   The threshold generation circuit 39 is a circuit that generates a threshold Vth2 according to the peak value Vp3. The threshold generation circuit 39 detects the peak value Vp3 and outputs the threshold Vth2 to the comparator circuit 32b. As shown in FIG. 7B, the threshold generation circuit 39 includes a transistor 59, current sources 60 and 61, a resistance element 62, and a capacitor 63. The current source 60 generates a current Ih4, and the current source 61 generates a current Is4. The capacitor 63 has a capacity Ch4. The threshold generation circuit 39 has the same configuration as the single-phase peak holding circuit 38, except for the resistance element 62. The base of the transistor 59 is connected to the input terminal 19a, and the base of the transistor 59 receives the positive-phase signal Voutp. The collector of transistor 59 is connected to power supply voltage VCC. The emitter of the transistor 59 is connected to the ground potential GND via a parallel circuit including a current source 60 and a capacitor 63 connected in parallel with each other. The emitter of the transistor 59 is connected to the output terminal 39a via the resistance element 62. A current source 61 is connected between the power supply voltage VCC and the output terminal 39a.

閾値生成回路39は、単相ピーク保持回路38と同様に、片相の入力信号に対してピーク値を維持する動作を行い、ピーク値Vp3がトランジスタ49のエミッタ電位として検出される。抵抗素子62に電流Is4が流れることによって、このエミッタ電位に対して抵抗素子62の両端に発生する電圧Vs4だけDCオフセットされた電位が、閾値Vth2として生成される。閾値生成回路39は、単相ピーク保持回路38と同様にピーク値を検出する回路であるが、入力信号が正相信号Voutpであるために、振幅が大きいバースト光信号が終了した瞬間、正相信号Voutpの電圧値は低くなり、閾値Vth2は、高い電圧値からピーク値Vp2と比較して速い速度で低下する。   The threshold generation circuit 39 performs an operation of maintaining a peak value for a single-phase input signal, similarly to the single-phase peak holding circuit 38, and the peak value Vp 3 is detected as the emitter potential of the transistor 49. When the current Is4 flows through the resistance element 62, a potential that is DC-offset by a voltage Vs4 generated at both ends of the resistance element 62 with respect to the emitter potential is generated as the threshold value Vth2. The threshold generation circuit 39 is a circuit for detecting a peak value in the same manner as the single-phase peak holding circuit 38, but since the input signal is the positive-phase signal Voutp, the positive- The voltage value of the signal Voutp decreases, and the threshold value Vth2 decreases at a higher speed from a high voltage value as compared with the peak value Vp2.

本実施形態では、単相ピーク保持回路38のトランジスタ55と、閾値生成回路39のトランジスタ59とは、同じサイズのトランジスタによって構成される。電流Ih3と電流Ih4との電流値が互いに同じになるように、電流源56,60は構成される。電流Is3と電流Is4との電流値が互いに同じになるように、電流源57,61は構成される。これら電流Ih3,Ih4,Is3,Is4の電流値の設定により、トランジスタ55,59のコレクタ電流密度が、互いに同じとなる。また、雑音に対するフィルタリング効果を一致させるため、コンデンサ58の容量Ch3とコンデンサ63の容量Ch4とが互いに同じになるように、コンデンサ58,63が構成されてもよい。   In the present embodiment, the transistor 55 of the single-phase peak holding circuit 38 and the transistor 59 of the threshold generation circuit 39 are configured by transistors of the same size. Current sources 56 and 60 are configured such that current values of current Ih3 and current Ih4 are the same. The current sources 57 and 61 are configured such that the current values of the current Is3 and the current Is4 are the same. By setting the current values of the currents Ih3, Ih4, Is3, and Is4, the collector current densities of the transistors 55 and 59 become equal to each other. Further, in order to match the filtering effect on noise, the capacitors 58 and 63 may be configured such that the capacitance Ch3 of the capacitor 58 and the capacitance Ch4 of the capacitor 63 are equal to each other.

さらに、容量Ch3,Ch4は、連続した同符号の信号を有するバースト光信号が入力された場合に、放電による誤動作が起きないように設定されてもよい。例えば、信号の伝送速度が10Gb/s(bps;ビット毎秒)である通信システムにおいて、72bitを設定ビット数として同一符号連続耐性を満たすように容量Ch3,Ch4が設定される。なお、伝送速度が10Gb/sである通信システムでは、1シンボルの信号毎に100psecが割り当てられる。この場合、コンデンサ58,63において、上述の設定ビット数に相当する信号の期間に対して少なくとも2倍程度の値を有する放電時定数で放電が行われるように、単相ピーク保持回路38及び閾値生成回路39が構成されてもよい。例えば、コンデンサ58,63が放電するときの放電時定数が14.4nsec以上に設定されてもよい。   Furthermore, the capacitances Ch3 and Ch4 may be set so that a malfunction due to discharge does not occur when a burst optical signal having a continuous signal of the same sign is input. For example, in a communication system in which a signal transmission speed is 10 Gb / s (bps; bits per second), the capacities Ch3 and Ch4 are set so as to satisfy the same code continuity tolerance with 72 bits as the set number of bits. In a communication system having a transmission rate of 10 Gb / s, 100 psec is assigned to each symbol signal. In this case, in the capacitors 58 and 63, the single-phase peak holding circuit 38 and the threshold value are set so that the discharge is performed with a discharge time constant having a value at least about twice as long as the signal period corresponding to the set number of bits. The generation circuit 39 may be configured. For example, the discharge time constant when the capacitors 58 and 63 discharge may be set to 14.4 nsec or more.

一方、バースト光信号の終了の検出において、放電時定数が大きすぎると、検出が遅れてしまうおそれがある。単相ピーク保持回路38における放電時定数は、電流源56,57のインピーダンスが無限大であるとすると、電流Ih3の電流値から電流Is3の電流値を減算した値を容量Ch3で除算することにより得られる値によって決まる。差動ピーク保持回路36、閾値生成回路37、及び閾値生成回路39における放電時定数も、単相ピーク保持回路38と同様に決まる。例えば、電流Ih3の電流値から電流Is3の電流値を減算した値が10μAであり、容量Ch3が10pFであるとした場合、信号振幅が100mVであるとすると、14.4nsecでの電圧変化は14.4mVとなり、14.4%の振幅低下に相当する。100nsecでの電圧変化は100mVとなり、0%まで振幅が低下する。このため、バースト光信号の終了の検出に影響する遅延時間は、最大でも100nsec程度である。   On the other hand, in detecting the end of the burst optical signal, if the discharge time constant is too large, the detection may be delayed. The discharge time constant in the single-phase peak holding circuit 38 is obtained by dividing the value obtained by subtracting the current value of the current Is3 from the current value of the current Ih3 by the capacitance Ch3, assuming that the impedances of the current sources 56 and 57 are infinite. Depends on the value obtained. The discharge time constants of the differential peak holding circuit 36, the threshold generation circuit 37, and the threshold generation circuit 39 are determined in the same manner as the single-phase peak holding circuit 38. For example, assuming that the value obtained by subtracting the current value of the current Is3 from the current value of the current Ih3 is 10 μA and the capacitance Ch3 is 10 pF, assuming that the signal amplitude is 100 mV, the voltage change at 14.4 nsec is 14 .4 mV, which corresponds to a 14.4% decrease in amplitude. The voltage change at 100 nsec is 100 mV, and the amplitude decreases to 0%. Therefore, the delay time affecting the detection of the end of the burst optical signal is at most about 100 nsec.

バースト光信号の開始の検出では、ピーク値Vp1と閾値Vth1とを比較することによって、バースト光信号の開始時のエッジが検出される。ピーク値Vp1は、差動信号Voutを全波整流することで得られる電圧であり、バースト光信号の開始に対し高速に応答できる。一方、ピーク値Vp1をバースト光信号の終了時における立下りの検出に用いると、ピーク値Vp1の応答は、帰還制御回路16により低速状態の帰還制御が行われている残留DCオフセットの変化に放電時定数分遅れて追従するので、ピーク値Vp1の応答時間が遅くなってしまう。一方、ピーク値Vp2と閾値Vth2とを比較することによって、バースト光信号の終了時における立下りが検出される。ピーク値Vp2及び閾値Vth2は、差動信号Voutを半波整流することで得られる電圧であるので、ピーク値を保持するための放電容量(ピークホールド放電容量)を同符号が連続する場合に誤検出(誤動作)が起きない範囲で小さくしておけば、閾値Vth2がピーク値Vp2より高速に低下し、バースト光信号の終了時における立下りが検出される。   In detecting the start of the burst optical signal, the edge at the start of the burst optical signal is detected by comparing the peak value Vp1 with the threshold value Vth1. The peak value Vp1 is a voltage obtained by full-wave rectifying the differential signal Vout, and can respond to the start of the burst optical signal at high speed. On the other hand, if the peak value Vp1 is used to detect the fall at the end of the burst optical signal, the response of the peak value Vp1 is changed to a change in the residual DC offset where the feedback control circuit 16 performs the low-speed feedback control. Since the tracking is performed with a delay of the time constant, the response time of the peak value Vp1 is delayed. On the other hand, the fall at the end of the burst optical signal is detected by comparing the peak value Vp2 with the threshold value Vth2. Since the peak value Vp2 and the threshold value Vth2 are voltages obtained by half-wave rectification of the differential signal Vout, the discharge capacity for holding the peak value (peak hold discharge capacity) is incorrect when the same sign continues. If the threshold value Vth2 is reduced within a range where detection (malfunction) does not occur, the threshold value Vth2 drops faster than the peak value Vp2, and the falling edge at the end of the burst optical signal is detected.

本実施形態のトランスインピーダンス増幅回路11では、バースト光信号が受信部9に入力されると、ハイレベル及びローレベルの両方の状態を含む入力電流Iapdが入力され、参照電圧信号Vrefと電圧信号Vtiaとの間に差分が生じる。このため、所定の振幅を有する差動信号Voutが生成され、差動信号Voutのピーク値Vp1は上昇する。バースト光信号が入力される前(インターバル期間)では、ピーク値Vp1と平均電圧ピーク値Vaveとは略同一である。閾値Vth2は、平均電圧ピーク値Vaveに電圧Vs2を加算することで得られるので、ピーク値Vp1は閾値Vth2よりも小さい。一方、バースト光信号が開始(入力)されると、閾値生成回路37では差動信号Voutの平均電圧のピーク値が平均電圧ピーク値Vaveとして検出されるので、ピーク値Vp1は平均電圧ピーク値Vaveよりも大きくなる(平均電圧ピーク値Vaveの2倍に略等しくなる)。従って、バースト光信号の開始直後に、ピーク値Vp1が平均電圧ピーク値Vaveに応じた閾値Vth1を超えるように、閾値Vth1が設定されることにより、バースト光信号の開始が検出される。例えば、閾値Vth1は、バースト光信号の開始時のピーク値Vp1及び平均電圧ピーク値Vaveを事前に測定することによって設定される。   In the transimpedance amplifier circuit 11 of the present embodiment, when the burst optical signal is input to the receiving unit 9, the input current Iapd including both the high level and the low level is input, and the reference voltage signal Vref and the voltage signal Vtia are input. And a difference is generated between Therefore, a differential signal Vout having a predetermined amplitude is generated, and the peak value Vp1 of the differential signal Vout increases. Before the input of the burst optical signal (interval period), the peak value Vp1 and the average voltage peak value Vave are substantially the same. Since the threshold value Vth2 is obtained by adding the voltage Vs2 to the average voltage peak value Vave, the peak value Vp1 is smaller than the threshold value Vth2. On the other hand, when the burst optical signal is started (input), the threshold value generation circuit 37 detects the peak value of the average voltage of the differential signal Vout as the average voltage peak value Vave, so that the peak value Vp1 becomes the average voltage peak value Vave. (Substantially equal to twice the average voltage peak value Vave). Therefore, immediately after the start of the burst optical signal, the start of the burst optical signal is detected by setting the threshold value Vth1 so that the peak value Vp1 exceeds the threshold value Vth1 corresponding to the average voltage peak value Vave. For example, the threshold value Vth1 is set by measuring the peak value Vp1 and the average voltage peak value Vave at the start of the burst optical signal in advance.

また、バースト光信号が終了すると、入力電流Iapdはローレベルの状態となり、TIAコア部14には残存したバイパス電流Iaoc1のみが電流信号Iinとして入力される。このため、バースト光信号の終了後、逆相信号Voutnの振幅が、正相信号Voutpの振幅よりも高い状態が継続する。このとき、正相信号Voutpはローレベルの状態となる。バースト光信号が入力されている間、逆相信号Voutnと正相信号Voutpとの振幅は互いに略同じ値であるので、ピーク値Vp2とピーク値Vp3は互いに略同一である。閾値Vth2は、ピーク値Vp3に電圧Vs4を加えることによって得られるので、ピーク値Vp2は閾値Vth2よりも小さい。一方、バースト光信号が終了すると、正相信号Voutpがローレベルの状態になるので、閾値生成回路39ではコンデンサ63の電荷が放電され、ピーク値Vp3は減少する。単相ピーク保持回路38ではピーク値Vp2は略一定に維持される。これにより、ピーク値Vp2は、ピーク値Vp3よりも大きくなる。従って、バースト光信号の終了直後に、ピーク値Vp2がピーク値Vp3に応じた閾値Vth2を超えるように、閾値Vth2が設定されることにより、バースト光信号の終了が検出される。例えば、閾値Vth2は、バースト光信号の終了時のピーク値Vp2,Vp3を事前に測定することによって設定される。   When the burst optical signal ends, the input current Iapd becomes low level, and only the remaining bypass current Iaoc1 is input to the TIA core unit 14 as the current signal Iin. Therefore, after the end of the burst optical signal, the state where the amplitude of the negative-phase signal Voutn is higher than the amplitude of the positive-phase signal Voutp continues. At this time, the positive-phase signal Voutp is at a low level. While the burst optical signal is being input, the amplitude of the negative-phase signal Voutn and the amplitude of the positive-phase signal Voutp are substantially the same, so that the peak value Vp2 and the peak value Vp3 are substantially the same. Since the threshold value Vth2 is obtained by adding the voltage Vs4 to the peak value Vp3, the peak value Vp2 is smaller than the threshold value Vth2. On the other hand, when the burst optical signal ends, the positive-phase signal Voutp goes to a low level state, so that the charge of the capacitor 63 is discharged in the threshold generation circuit 39, and the peak value Vp3 decreases. In the single-phase peak holding circuit 38, the peak value Vp2 is maintained substantially constant. As a result, the peak value Vp2 becomes larger than the peak value Vp3. Therefore, immediately after the end of the burst optical signal, the end of the burst optical signal is detected by setting the threshold value Vth2 so that the peak value Vp2 exceeds the threshold value Vth2 corresponding to the peak value Vp3. For example, the threshold value Vth2 is set by measuring peak values Vp2 and Vp3 at the end of the burst optical signal in advance.

コンパレータ回路32a,32bは、例えば、ヒステリシス特性を有するコンパレータ回路である。具体的には、コンパレータ回路32aは、ピーク値Vp1と閾値Vth1とを比較することによって、比較結果に応じてハイレベル及びローレベルのいずれかの状態の信号SDをエッジ検出回路33aに出力する。コンパレータ回路32aは、ピーク値Vp1が閾値Vth1以下である場合、ローレベルの信号SDを出力する。一方、コンパレータ回路32aは、ピーク値Vp1が閾値Vth1よりも大きい場合に、ハイレベルの信号SDを出力する。   The comparator circuits 32a and 32b are, for example, comparator circuits having hysteresis characteristics. Specifically, the comparator circuit 32a compares the peak value Vp1 with the threshold value Vth1, and outputs a signal SD in either a high level or a low level to the edge detection circuit 33a according to the comparison result. When the peak value Vp1 is equal to or smaller than the threshold value Vth1, the comparator circuit 32a outputs a low-level signal SD. On the other hand, when the peak value Vp1 is larger than the threshold value Vth1, the comparator circuit 32a outputs a high-level signal SD.

コンパレータ回路32bは、ピーク値Vp2と閾値Vth2とを比較することによって、比較結果に応じてハイレベル及びローレベルのいずれかの状態の信号LOSをエッジ検出回路33bに出力する。コンパレータ回路32bは、ピーク値Vp2が閾値Vth2以下である場合、ローレベルの信号LOSを出力する。一方、ピーク値Vp2が閾値Vth2よりも大きい場合に、ハイレベルの信号LOSを出力する。例えば、コンパレータ回路32a,32bのヒステリシス量は、レベルモニタ回路31において入力信号の変調状態によって発生する雑音に起因する誤検出を防止できる値に設定される。   The comparator circuit 32b compares the peak value Vp2 with the threshold value Vth2, and outputs a signal LOS in either a high level or a low level to the edge detection circuit 33b according to the comparison result. When the peak value Vp2 is equal to or smaller than the threshold value Vth2, the comparator circuit 32b outputs a low-level signal LOS. On the other hand, when the peak value Vp2 is larger than the threshold value Vth2, a high-level signal LOS is output. For example, the hysteresis amounts of the comparator circuits 32a and 32b are set to values that can prevent erroneous detection due to noise generated by the modulation state of the input signal in the level monitor circuit 31.

エッジ検出回路33a,33bは、信号SD及び信号LOSそれぞれにおける論理値の変化を検出する回路である。具体的には、エッジ検出回路33aは、信号SDにおけるローレベルからハイレベルへの切替(立上りエッジ)を検出する。エッジ検出回路33aは、切替を検出したときに、所定の期間、ハイレベルの信号REをXOR回路34に出力する。エッジ検出回路33bは、信号LOSにおけるローレベルからハイレベルへの切替を検出する。エッジ検出回路33bは、切替を検出したときに所定の期間、ハイレベルの信号FEをXOR回路34に出力する。エッジ検出回路33a,33bは、切替を検出していないときは、ローレベルの信号RE,FEをXOR回路34に出力している。エッジ検出回路33a,33bは、互いに同様の構成を有する。   The edge detection circuits 33a and 33b are circuits that detect a change in a logical value in each of the signal SD and the signal LOS. Specifically, the edge detection circuit 33a detects a switch (rising edge) from a low level to a high level in the signal SD. When detecting the switching, the edge detection circuit 33a outputs a high-level signal RE to the XOR circuit 34 for a predetermined period. The edge detection circuit 33b detects switching of the signal LOS from a low level to a high level. The edge detection circuit 33b outputs a high-level signal FE to the XOR circuit 34 for a predetermined period when switching is detected. The edge detection circuits 33a and 33b output low-level signals RE and FE to the XOR circuit 34 when switching is not detected. The edge detection circuits 33a and 33b have the same configuration as each other.

図8の(a)に示されるように、エッジ検出回路33a,33bは、抵抗素子65と、コンデンサ66と、反転回路67と、AND回路68と、を備えている。エッジ検出回路33a,33bの入力端子64aには、信号SD,LOSが入力される。入力端子64aは、抵抗素子65の一端とAND回路68の一方の入力端子とに接続される。抵抗素子65の他端は、コンデンサ66を介して接地電位に接続されるとともに、反転回路67の入力端子に接続される。反転回路67の出力端子は、AND回路68の他方の入力端子に接続される。エッジ検出回路33a,33bでは、抵抗素子65とコンデンサ66とによって遅延回路が構成されている。   As shown in FIG. 8A, the edge detection circuits 33a and 33b include a resistance element 65, a capacitor 66, an inversion circuit 67, and an AND circuit 68. Signals SD and LOS are input to input terminals 64a of the edge detection circuits 33a and 33b. The input terminal 64a is connected to one end of the resistance element 65 and one input terminal of the AND circuit 68. The other end of the resistance element 65 is connected to the ground potential via the capacitor 66 and to the input terminal of the inversion circuit 67. The output terminal of the inverting circuit 67 is connected to the other input terminal of the AND circuit 68. In the edge detection circuits 33a and 33b, a delay circuit is configured by the resistance element 65 and the capacitor 66.

図8の(b)には、信号SD,LOS、遅延信号Va、反転信号Vb、及び信号RE,FEの時間変化(タイミングチャート)が示されている。図8の(b)に示されるように、反転回路67の入力端子には、信号SD,LOSが時定数τd1だけ遅れた遅延信号Vaが入力される。時定数τd1は、抵抗素子65の抵抗値とコンデンサ66の容量とを乗算することで得られる。反転回路67によって遅延信号Vaの論理値が反転された反転信号Vbが、反転回路67の出力端子から出力される。AND回路68は、信号SD,LOSと反転信号Vbとの論理積を演算し、演算結果を信号RE,FEとして出力端子64bから出力する。出力端子64bから出力される信号RE,FEは、入力信号である信号SD,LOSがローレベルからハイレベルに切り替わるときのみ、ハイレベルである。このように、エッジ検出回路33a,33bでは、信号SD,LOSの立上りエッジが検出され、エッジ検出回路33a,33bは、時定数τd1に略等しいパルス幅を有するハイレベルの信号RE,FEを出力する。なお、ハイレベルの信号RE,FEのパルス幅は、ハイレベルの信号SD,LOSのパルス幅よりも短い。パルス幅は、信号RE,FE,SD,LOSがハイレベルの状態に維持される期間に相当する。   FIG. 8B shows a time change (timing chart) of the signals SD and LOS, the delay signal Va, the inverted signal Vb, and the signals RE and FE. As shown in FIG. 8B, a delay signal Va obtained by delaying the signals SD and LOS by the time constant τd1 is input to the input terminal of the inversion circuit 67. The time constant τd1 is obtained by multiplying the resistance value of the resistance element 65 by the capacitance of the capacitor 66. An inverted signal Vb obtained by inverting the logic value of the delay signal Va by the inverting circuit 67 is output from the output terminal of the inverting circuit 67. The AND circuit 68 calculates the logical product of the signals SD and LOS and the inverted signal Vb, and outputs the calculation result as the signals RE and FE from the output terminal 64b. The signals RE and FE output from the output terminal 64b are at a high level only when the signals SD and LOS as input signals are switched from a low level to a high level. As described above, the rising edges of the signals SD and LOS are detected by the edge detection circuits 33a and 33b, and the edge detection circuits 33a and 33b output the high-level signals RE and FE having a pulse width substantially equal to the time constant τd1. I do. The pulse widths of the high-level signals RE and FE are shorter than the pulse widths of the high-level signals SD and LOS. The pulse width corresponds to a period during which the signals RE, FE, SD, and LOS are maintained at a high level.

XOR回路34は、信号REと信号FEとの排他的論理和を演算し、演算結果を信号TRIGとしてスイッチ信号生成回路35に出力する。具体的には、信号RE及び信号FEのいずれか一方の状態がハイレベルである場合、ハイレベルの信号TRIGを出力する。なお、ハイレベルの信号TRIGのパルス幅は、ハイレベルの信号RE,FEのパルス幅と略等しい。信号RE及び信号FEが、ともにハイレベル及びローレベルのいずれか一方の状態である場合、XOR回路34はローレベルの信号TRIGを出力する。なお、検出回路19は、XOR回路34に代えて、信号REと信号FEとの論理和を演算するOR回路を備えてもよい。   The XOR circuit 34 calculates the exclusive OR of the signal RE and the signal FE, and outputs the calculation result to the switch signal generation circuit 35 as the signal TRIG. Specifically, when one of the states of the signal RE and the signal FE is at a high level, a high-level signal TRIG is output. Note that the pulse width of the high-level signal TRIG is substantially equal to the pulse width of the high-level signals RE and FE. When both the signal RE and the signal FE are in one of a high level and a low level, the XOR circuit 34 outputs a low level signal TRIG. Note that the detection circuit 19 may include, instead of the XOR circuit 34, an OR circuit that calculates the logical sum of the signal RE and the signal FE.

図9の(a)には、スイッチ信号SWを生成するスイッチ信号生成回路35が示されている。スイッチ信号生成回路35は、信号TRIGに基づいたスイッチ信号SWを生成する回路である。スイッチ信号生成回路35は、スイッチ信号SWを帰還制御回路16に出力する。スイッチ信号生成回路35は、One Shot Timer回路とも称される。図9の(a)に示されるように、スイッチ信号生成回路35は、RSフリップフロップ回路69と、MOSトランジスタ70と、抵抗素子71と、コンデンサ72と、を備えている。RSフリップフロップ回路69は、2つのNOR回路69a,69bを有している。   FIG. 9A shows a switch signal generation circuit 35 that generates a switch signal SW. The switch signal generation circuit 35 is a circuit that generates a switch signal SW based on the signal TRIG. The switch signal generation circuit 35 outputs the switch signal SW to the feedback control circuit 16. The switch signal generation circuit 35 is also called a One Shot Timer circuit. As shown in FIG. 9A, the switch signal generation circuit 35 includes an RS flip-flop circuit 69, a MOS transistor 70, a resistor 71, and a capacitor 72. The RS flip-flop circuit 69 has two NOR circuits 69a and 69b.

スイッチ信号生成回路35の入力端子35aは、RSフリップフロップ回路69のS(セット)端子に接続される。つまり、RSフリップフロップ回路69のS端子に、信号TRIGが入力される。S端子は、NOR回路69aの一方の入力端子に接続される。NOR回路69bの一方の入力端子には、NOR回路69aの出力端子であるRSフリップフロップ回路69のQ端子が接続される。NOR回路69bの出力端子であるRSフリップフロップ回路69のQB端子は、NOR回路69aの他方の入力端子に接続される。また、QB端子は、MOSトランジスタ70のゲート端子に接続される。なお、MOSトランジスタ70は、N型(nチャンネル)のMOSトランジスタである。MOSトランジスタ70のソース端子は接地電位に接続される。MOSトランジスタ70のドレイン端子は、抵抗素子71(プルアップ抵抗素子)を介して電源電圧VDDに接続されるとともに、コンデンサ72を介して接地電位に接続される。   The input terminal 35a of the switch signal generation circuit 35 is connected to the S (set) terminal of the RS flip-flop circuit 69. That is, the signal TRIG is input to the S terminal of the RS flip-flop circuit 69. The S terminal is connected to one input terminal of the NOR circuit 69a. One input terminal of the NOR circuit 69b is connected to the Q terminal of the RS flip-flop circuit 69, which is the output terminal of the NOR circuit 69a. The QB terminal of the RS flip-flop circuit 69, which is the output terminal of the NOR circuit 69b, is connected to the other input terminal of the NOR circuit 69a. The QB terminal is connected to the gate terminal of the MOS transistor 70. The MOS transistor 70 is an N-type (n-channel) MOS transistor. The source terminal of MOS transistor 70 is connected to the ground potential. The drain terminal of MOS transistor 70 is connected to power supply voltage VDD via resistance element 71 (pull-up resistance element) and to ground potential via capacitor 72.

QB端子から出力される信号の倫理値は、MOSトランジスタ70のドレイン端子において反転する。MOSトランジスタ70のドレイン端子において論理値が反転した信号が、抵抗素子71の抵抗値とコンデンサ72の容量との積で決まる時定数τd2で遅延することによって、遅延信号Vd2が生成される。MOSトランジスタ70のドレイン端子は、RSフリップフロップ回路69のR(リセット)端子に接続されており、遅延信号Vd2がNOR回路69aの他方の入力端子に入力される。RSフリップフロップ回路69のQ端子は、出力端子19cに接続される。   The ethical value of the signal output from the QB terminal is inverted at the drain terminal of the MOS transistor 70. The signal whose logic value is inverted at the drain terminal of the MOS transistor 70 is delayed by a time constant τd2 determined by the product of the resistance value of the resistance element 71 and the capacitance of the capacitor 72, thereby generating a delay signal Vd2. The drain terminal of the MOS transistor 70 is connected to the R (reset) terminal of the RS flip-flop circuit 69, and the delay signal Vd2 is input to the other input terminal of the NOR circuit 69a. The Q terminal of the RS flip-flop circuit 69 is connected to the output terminal 19c.

図9の(b)には、TRIG信号、QB端子における信号、遅延信号Vd2、及びスイッチ信号SWの時間変化(タイミングチャート)が示される。図9の(b)に示されるように、入力端子35aに、ハイレベルの信号TRIGが入力されると、RSフリップフロップ回路69のQ端子(出力端子19c)における信号(スイッチ信号SW)がローレベルからハイレベルに変化する。このとき、MOSトランジスタ70がオン状態からオフ状態に変化し、遅延信号Vd2がローレベルからハイレベルに向けて時定数τd2によって規定される速さでゆっくりと上昇する。上昇した遅延信号Vd2の電圧値が、所定値を超えると、NOR回路69aの一方の入力端子(R端子)にリセット指示が入力される。これにより、Q端子における信号がハイレベルからローレベルに変化する。R端子にリセット指示が入力されることによって、QB端子の信号は、初期状態のハイレベルに戻る。つまり、出力端子19cから出力されるスイッチ信号SWがハイレベルからローレベルに変化する。   FIG. 9B shows a time change (timing chart) of the TRIG signal, the signal at the QB terminal, the delay signal Vd2, and the switch signal SW. As shown in FIG. 9B, when a high-level signal TRIG is input to the input terminal 35a, the signal (switch signal SW) at the Q terminal (output terminal 19c) of the RS flip-flop circuit 69 becomes low. Change from level to high level. At this time, the MOS transistor 70 changes from the on state to the off state, and the delay signal Vd2 slowly rises from a low level to a high level at a speed defined by a time constant τd2. When the voltage value of the increased delay signal Vd2 exceeds a predetermined value, a reset instruction is input to one input terminal (R terminal) of the NOR circuit 69a. As a result, the signal at the Q terminal changes from the high level to the low level. When the reset instruction is input to the R terminal, the signal at the QB terminal returns to the initial high level. That is, the switch signal SW output from the output terminal 19c changes from the high level to the low level.

このように、遅延信号Vd2(リセット信号)の電圧値の上昇速度に応じた時間によってリセット動作が行われる。このリセット動作が信号TRIGの立上りエッジから所定時間経過後に確実に行われるために、リセット信号の論理値が有効になる(リセット信号がアサートされる)前に信号TRIGがローレベルに戻っていることが望まれる。このために、時定数τd2が時定数τd1よりも大きくなるように、エッジ検出回路33a,33b及びスイッチ信号生成回路35が構成されてもよい。また、時定数τd2は、バースト光信号のプリアンブル信号の期間Ts(セトリング時間)に応じて設定される。本実施形態では、入力端子19aから出力されるスイッチ信号SWがハイレベルである期間が期間Tsよりも短くなるように、時定数τd2が設定される。   Thus, the reset operation is performed by the time corresponding to the rising speed of the voltage value of the delay signal Vd2 (reset signal). Since the reset operation is reliably performed after a lapse of a predetermined time from the rising edge of the signal TRIG, the signal TRIG returns to a low level before the logical value of the reset signal becomes valid (the reset signal is asserted). Is desired. For this purpose, the edge detection circuits 33a and 33b and the switch signal generation circuit 35 may be configured such that the time constant τd2 is larger than the time constant τd1. Further, the time constant τd2 is set according to the period Ts (settling time) of the preamble signal of the burst optical signal. In the present embodiment, the time constant τd2 is set such that the period during which the switch signal SW output from the input terminal 19a is at a high level is shorter than the period Ts.

検出回路19では、ピーク値Vp1が閾値Vth1を超えた場合に、コンパレータ回路32aはハイレベルの信号SDをエッジ検出回路33aに出力する。同様に、ピーク値Vp2が閾値Vth2を超えた場合に、コンパレータ回路32bはハイレベルの信号LOSをエッジ検出回路33bに出力する。エッジ検出回路33a,33bは、信号SD,LOSがローレベルからハイレベルに切り替わったことを検出したときに、ハイレベルの信号RE,FEをXOR回路34に出力する。XOR回路34から出力される信号TRIGは、信号RE及び信号FEのどちらか一方がハイレベルの状態であるときに、ローレベルからハイレベルに変化する。そして、スイッチ信号生成回路35は、信号TRIGがハイレベルであるときに、スイッチ信号SWをローレベルからハイレベルに変化する。スイッチ信号SWがハイレベルである期間のパルス幅は、信号TRIGがハイレベルである期間のパルス幅よりも拡大される。このように、ピーク値Vp1が閾値Vth1を超えた場合、及びピーク値Vp2が閾値Vth2を超えた場合のいずれかの場合に、ハイレベルに所定期間維持されるスイッチ信号SWが、検出回路19から帰還制御回路16に出力される。   In the detection circuit 19, when the peak value Vp1 exceeds the threshold value Vth1, the comparator circuit 32a outputs a high-level signal SD to the edge detection circuit 33a. Similarly, when the peak value Vp2 exceeds the threshold value Vth2, the comparator circuit 32b outputs a high-level signal LOS to the edge detection circuit 33b. The edge detection circuits 33a and 33b output the high-level signals RE and FE to the XOR circuit 34 when detecting that the signals SD and LOS have switched from low level to high level. The signal TRIG output from the XOR circuit 34 changes from a low level to a high level when one of the signal RE and the signal FE is at a high level. Then, when the signal TRIG is at the high level, the switch signal generation circuit 35 changes the switch signal SW from the low level to the high level. The pulse width during the period when the switch signal SW is at the high level is larger than the pulse width during the period when the signal TRIG is at the high level. As described above, when either the peak value Vp1 exceeds the threshold value Vth1 or the peak value Vp2 exceeds the threshold value Vth2, the switch signal SW maintained at the high level for a predetermined period is output from the detection circuit 19. Output to the feedback control circuit 16.

次に、図10を用いて帰還制御回路16による帰還制御の状態遷移について説明する。図10は、帰還制御回路による帰還制御の状態遷移を示す状態遷移図である。帰還制御回路16による帰還制御の状態には、低速で帰還制御が行われる状態である状態Iと高速で帰還制御が行われる状態である状態IIとが含まれる。なお、以下では、説明の便宜のために、帰還制御回路16による帰還制御を単に「帰還制御」と表記する。状態Iでは、帰還制御回路16の時定数が時定数τ1に設定され、状態IIでは、帰還制御回路16の時定数が時定数τ2に設定される。トランスインピーダンス増幅回路11が動作を開始する初期状態では、帰還制御の状態は状態Iである。バースト光信号の入力がない場合、スイッチ信号SWはローレベルであるので、帰還制御の状態は状態Iに維持される。バースト光信号が受信部9に入力されると、トランスインピーダンス増幅回路11によって電流信号Iinが変換された差動信号Voutが生成される。そして、検出回路19においてピーク値Vp1が閾値Vth1よりも大きくなったことが検出されると、信号TRIGがローレベルからハイレベルに変化し、スイッチ信号生成回路35が動作を開始する。その結果、検出回路19(スイッチ信号生成回路35)から出力されるスイッチ信号SWがローレベルからハイレベルに変化し、帰還制御の状態は状態IIに遷移する。つまり、帰還制御回路16の時定数が時定数τ1から時定数τ2に切り替わる。   Next, the state transition of the feedback control by the feedback control circuit 16 will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a state transition diagram showing the state transition of the feedback control by the feedback control circuit. The state of the feedback control by the feedback control circuit 16 includes a state I in which the feedback control is performed at a low speed and a state II in which the feedback control is performed at a high speed. In the following, the feedback control by the feedback control circuit 16 is simply referred to as “feedback control” for convenience of description. In state I, the time constant of the feedback control circuit 16 is set to the time constant τ1, and in state II, the time constant of the feedback control circuit 16 is set to the time constant τ2. In the initial state where the transimpedance amplifier 11 starts operating, the state of feedback control is state I. When the burst optical signal is not input, the switch signal SW is at the low level, so that the state of the feedback control is maintained at the state I. When the burst optical signal is input to the receiver 9, a differential signal Vout in which the current signal Iin is converted by the transimpedance amplifier circuit 11 is generated. When the detection circuit 19 detects that the peak value Vp1 has become larger than the threshold value Vth1, the signal TRIG changes from a low level to a high level, and the switch signal generation circuit 35 starts operating. As a result, the switch signal SW output from the detection circuit 19 (switch signal generation circuit 35) changes from the low level to the high level, and the state of the feedback control changes to the state II. That is, the time constant of the feedback control circuit 16 switches from the time constant τ1 to the time constant τ2.

スイッチ信号SWがハイレベルである間、帰還制御の状態は状態IIに維持される。帰還制御が状態IIに維持される時間は、スイッチ信号生成回路35の時定数τd2によって決まる。バースト光信号の開始直後では、電流信号IinにはDC成分が含まれているので、電圧信号Vtiaに含まれるDCオフセット(DC成分)を除去するように、帰還制御が高速に行われる。スイッチ信号SWがハイレベルからローレベルに変化すると(スイッチ信号生成回路35がタイムアウトすると)、帰還制御の状態は状態Iに遷移する。つまり、帰還制御回路16の時定数が時定数τ2から時定数τ1に切り替わる。そして、バースト光信号のペイロード信号が入力される間、帰還制御の状態は状態Iに維持される。つまり、ペイロード信号の期間では、帰還制御回路16の時定数は、時定数τ1に維持される。   While the switch signal SW is at the high level, the state of the feedback control is maintained in the state II. The time during which the feedback control is maintained in the state II is determined by the time constant τd2 of the switch signal generation circuit 35. Immediately after the start of the burst optical signal, since the current signal Iin contains a DC component, the feedback control is performed at high speed so as to remove the DC offset (DC component) included in the voltage signal Vtia. When the switch signal SW changes from the high level to the low level (when the switch signal generation circuit 35 times out), the state of the feedback control changes to the state I. That is, the time constant of the feedback control circuit 16 switches from the time constant τ2 to the time constant τ1. Then, while the payload signal of the burst optical signal is input, the state of the feedback control is maintained at the state I. That is, during the period of the payload signal, the time constant of the feedback control circuit 16 is maintained at the time constant τ1.

そして、バースト光信号が終了すると、受光素子10から出力される入力電流Iapdの電流値が急激に0になる。バースト光信号が終了した瞬間の状態では、帰還制御の状態は状態Iに維持されており、電圧信号Vtiaと参照電圧信号Vrefとの直流成分の電位差である残留DCオフセットが大きくなる。そして、検出回路19においてピーク値Vp2が閾値Vth2よりも大きくなったことが検出されると、信号TRIGがローレベルからハイレベルに変化し、スイッチ信号生成回路35が動作を開始する。その結果、検出回路19(スイッチ信号生成回路35)から出力されるスイッチ信号SWがローレベルからハイレベルに変化し、帰還制御の状態は状態IIに遷移する。つまり、帰還制御回路16の時定数が時定数τ1から時定数τ2に切り替わる。スイッチ信号SWがハイレベルである間、帰還制御の状態は状態IIに維持され、帰還制御回路16は残留DCオフセットを除去するように、高速に帰還制御を行う。そして、スイッチ信号SWがハイレベルからローレベルに変化すると(スイッチ信号生成回路35がタイムアウトすると)、帰還制御の状態は状態Iに遷移する。つまり、帰還制御の状態は初期状態に戻り、帰還制御回路16は、次のバースト光信号の受信に向けた待機状態となる。本実施形態では、バースト光信号の終了後に帰還制御の状態が状態IIに維持される期間は、バースト光信号の開始後に帰還制御の状態が状態IIに維持される期間と同一である。   When the burst optical signal ends, the current value of the input current Iapd output from the light receiving element 10 suddenly becomes zero. In the state at the moment when the burst optical signal ends, the state of the feedback control is maintained at the state I, and the residual DC offset, which is the potential difference of the DC component between the voltage signal Vtia and the reference voltage signal Vref, increases. When the detection circuit 19 detects that the peak value Vp2 has become larger than the threshold value Vth2, the signal TRIG changes from a low level to a high level, and the switch signal generation circuit 35 starts operating. As a result, the switch signal SW output from the detection circuit 19 (switch signal generation circuit 35) changes from the low level to the high level, and the state of the feedback control changes to the state II. That is, the time constant of the feedback control circuit 16 switches from the time constant τ1 to the time constant τ2. While the switch signal SW is at the high level, the state of the feedback control is maintained in the state II, and the feedback control circuit 16 performs the feedback control at high speed so as to remove the residual DC offset. When the switch signal SW changes from the high level to the low level (when the switch signal generation circuit 35 times out), the state of the feedback control transits to the state I. That is, the feedback control state returns to the initial state, and the feedback control circuit 16 enters a standby state for receiving the next burst optical signal. In the present embodiment, the period during which the state of feedback control is maintained in state II after the end of the burst optical signal is the same as the period during which the state of feedback control is maintained in state II after the start of the burst optical signal.

次に、帰還制御回路16、帰還制御回路18、及びトランスインピーダンス増幅回路11とリミット増幅器12との間のAC結合における各時定数の設定方法について説明する。図11は、複数の高域通過フィルタが連続して接続された場合における理想応答の計算結果を示す図である。図11には、帰還制御回路16、帰還制御回路18、及びトランスインピーダンス増幅回路11とリミット増幅器12との間のAC結合を想定した3つの高域通過フィルタ(HPF:High-Pass filter)が連続して接続された場合の理想応答を計算した結果が示されている。なお、以降の説明では、トランスインピーダンス増幅回路11とリミット増幅器12との間のAC結合を単に「AC結合」と表記する。各高域通過フィルタは、1次の高域通過フィルタであり、各高域通過フィルタの伝達関数が角速度の関数として示されている。図11において、角速度ωaoc1は帰還制御回路16の遮断角速度であり、角速度ωaoc2は帰還制御回路18の遮断角速度であり、角速度ωacはAC結合の遮断角速度である。例えば、帰還制御回路16の時定数は、遮断角速度ωaoc1の逆数であり、遮断周波数faoc1は、遮断角速度ωaoc1を円周率πの2倍の値で除算することによって得られる値である。   Next, the feedback control circuit 16, the feedback control circuit 18, and a method of setting each time constant in the AC coupling between the transimpedance amplifier circuit 11 and the limit amplifier 12 will be described. FIG. 11 is a diagram illustrating a calculation result of an ideal response when a plurality of high-pass filters are connected in series. In FIG. 11, a feedback control circuit 16, a feedback control circuit 18, and three high-pass filters (HPF: High-Pass filter) assuming AC coupling between the transimpedance amplifier circuit 11 and the limit amplifier 12 are continuously arranged. The result of calculating the ideal response when the connection is made as shown in FIG. In the following description, the AC coupling between the transimpedance amplifier circuit 11 and the limit amplifier 12 is simply referred to as “AC coupling”. Each high-pass filter is a first-order high-pass filter, and the transfer function of each high-pass filter is shown as a function of the angular velocity. In FIG. 11, the angular velocity ωaoc1 is the cutoff angular velocity of the feedback control circuit 16, the angular velocity ωaoc2 is the cutoff angular velocity of the feedback control circuit 18, and the angular velocity ωac is the cutoff angular velocity of the AC coupling. For example, the time constant of the feedback control circuit 16 is the reciprocal of the cutoff angular velocity ωaoc1, and the cutoff frequency faoc1 is a value obtained by dividing the cutoff angular velocity ωaoc1 by twice the value of the circular constant π.

図11に示される計算結果は、時間10μsecにおけるステップ応答の計算結果である。ここで、遮断周波数faoc2を16kHzに、遮断周波数facを1.6MHzに設定して計算を行った。なお、遮断周波数facを、同符号が連続する信号を誤りなく伝送できる下限の周波数として1.6MHzに設定し、遮断周波数faoc2を、遮断周波数facの設定値の100分の1倍の値に設定した。図11には、遮断周波数faoc1を遮断周波数facに対してN倍に変化させた場合のステップ応答の計算結果が示されている。ここでは、遮断周波数faoc1を、遮断周波数facの0.005倍、0.05倍、0.5倍、及び5倍に設定した場合の計算結果が示されている。例えば、セトリング時間を400nsec以下に設定したい場合、Nが0.5であるときの計算結果が示すステップ応答では、10.4μsecの時点で誤差が10%以内に収束していない。Nが5であるときの計算結果が示すステップ応答では、10.4μsecの時点で誤差が0に略等しく、当該ステップ応答は収束している。同様に、Nが0.05であるときの計算結果が示すステップ応答は、10.4μsecの時点で収束している。これらのことから、遮断周波数faoc2を16kHzに設定し、遮断周波数facを1.6MHzに設定した場合、帰還制御回路16による高速時の帰還制御では、遮断周波数の目標値を8MHzに設定し、帰還制御回路16による低速時の帰還制御では、遮断周波数の目標値を80kHzにすればよいことが分かる。   The calculation result shown in FIG. 11 is a calculation result of the step response at a time of 10 μsec. Here, the calculation was performed by setting the cutoff frequency faoc2 to 16 kHz and the cutoff frequency fac to 1.6 MHz. Note that the cutoff frequency fac is set to 1.6 MHz as a lower limit frequency at which a signal having the same code can be transmitted without error, and the cutoff frequency faoc2 is set to a value one hundredth of the set value of the cutoff frequency fac. did. FIG. 11 shows a calculation result of the step response when the cutoff frequency faoc1 is changed N times with respect to the cutoff frequency fac. Here, the calculation results when the cutoff frequency faoc1 is set to 0.005 times, 0.05 times, 0.5 times, and 5 times the cutoff frequency fac are shown. For example, when it is desired to set the settling time to 400 nsec or less, in the step response indicated by the calculation result when N is 0.5, the error does not converge within 10% at 10.4 μsec. In the step response indicated by the calculation result when N is 5, the error is substantially equal to 0 at 10.4 μsec, and the step response converges. Similarly, the step response indicated by the calculation result when N is 0.05 converges at 10.4 μsec. From these facts, when the cut-off frequency faoc2 is set to 16 kHz and the cut-off frequency fac is set to 1.6 MHz, the feedback control circuit 16 sets the target value of the cut-off frequency to 8 MHz in the high-speed feedback control. It is understood that the target value of the cutoff frequency may be set to 80 kHz in the feedback control at a low speed by the control circuit 16.

なお、バースト光信号の開始及び終了を検出するための閾値Vth1,Vth2を生成するための電圧Vs2,Vs4は、トランスインピーダンス増幅回路11の内部の回路が信号を飽和させずに線形に増幅できる最大値よりも低い値に設定されてもよい。閾値を超えないような信号強度が弱いバースト光信号が入力され、帰還制御回路16の帰還制御の状態が低速状態に維持される場合がある。この場合であっても、トランスインピーダンス増幅回路11とリミット増幅器12との間のAC結合効果により、リミット増幅器12への入力において、DCオフセットがセトリング時間内に除去される。   Note that the voltages Vs2 and Vs4 for generating the thresholds Vth1 and Vth2 for detecting the start and end of the burst optical signal are the maximum values that the circuit inside the transimpedance amplifier 11 can linearly amplify without saturating the signal. It may be set to a value lower than the value. In some cases, a burst optical signal having a weak signal intensity that does not exceed the threshold is input, and the feedback control state of the feedback control circuit 16 is maintained at a low speed. Even in this case, the DC offset at the input to the limit amplifier 12 is removed within the settling time due to the AC coupling effect between the transimpedance amplifier circuit 11 and the limit amplifier 12.

次に、図12〜図18を用いて、トランスインピーダンス増幅回路11の効果について説明する。図12は、シミュレーション結果を示す図である。図13〜図16は、図12に示されたシミュレーション結果の一部を拡大した図である。図17は、別のシミュレーション結果を示す図である。図18は、図17に示されたシミュレーション結果の一部を拡大した図である。図12では、各電流値及び各電圧値の時間変化及び帰還制御回路16の帰還制御の状態が示されている。このシミュレーション結果は、遮断周波数faoc2を16kHz、遮断周波数facを1.6MHz、電流Ih1の電流値から電流Is1の電流値を減算した値を20μA、電流Ih2の電流値から電流Is2の電流値を減算した値を20μAに設定した場合の計算結果である。また、容量Ch1,Ch2を10pF、電流Ih3の電流値から電流Is3の電流値を減算した値を10μA、電流Ih4の電流値から電流Is4の電流値を減算した値を10μA、容量Ch3,Ch4を5pF、時定数τd1を50nsec、時定数τd2を500nsec、電圧Vs2,Vs4を50mVに設定して計算を行った。   Next, the effects of the transimpedance amplifier circuit 11 will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is a diagram illustrating a simulation result. 13 to 16 are diagrams in which a part of the simulation result shown in FIG. 12 is enlarged. FIG. 17 is a diagram illustrating another simulation result. FIG. 18 is an enlarged view of a part of the simulation result shown in FIG. FIG. 12 shows a time change of each current value and each voltage value and a state of feedback control of the feedback control circuit 16. The simulation results show that the cutoff frequency faoc2 is 16 kHz, the cutoff frequency fac is 1.6 MHz, the value obtained by subtracting the current value of the current Is1 from the current value of the current Ih1 is 20 μA, and the current value of the current Is2 is subtracted from the current value of the current Ih2. It is a calculation result when the calculated value is set to 20 μA. The capacitances Ch1 and Ch2 are 10 pF, the value obtained by subtracting the current value of the current Is3 from the current value of the current Ih3 is 10 μA, the value obtained by subtracting the current value of the current Is4 from the current value of the current Ih4 is 10 μA, and the capacitances Ch3 and Ch4 are The calculation was performed by setting 5 pF, the time constant τd1 to 50 nsec, the time constant τd2 to 500 nsec, and the voltages Vs2 and Vs4 to 50 mV.

図12〜図18では、帰還制御回路16の帰還制御の状態の変化、及び、入力電流Iapdと、電圧信号Vtia及び参照電圧信号Vrefと、正相信号Voutp及び逆相信号Voutnと、正相信号Vliap及び逆相信号Vlianと、ピーク値Vp1及び閾値Vth1と、ピーク値Vp2及び閾値Vth2と、信号TRIG及びスイッチ信号SWと、バイパス電流Iaoc1と、バイパス電流Iaoc2p,Iaoc2nと、の時間変化が示されている。このシミュレーションでは、時間tが100nsecのときに、最初に信号強度が強い第1のバースト光信号が入力され、時間tが2μsecのときに、第1のバースト光信号が終了する。第1のバースト光信号による入力電流Iapdの平均値は、1mAである。そして、時間tが2.3μsecのときに、信号強度が弱い第2のバースト光信号が入力される。第2のバースト光信号による入力電流Iapdの平均値は、20μAである。第1のバースト光信号と第2のバースト光信号との間の間隔(インターバル期間)は、300nsecに設定されている。変調信号であるバースト光信号に応じた入力電流Iapdは、同符号が連続する信号を模している。ここでは、入力電流Iapdは、10nsec周期で連続した正の符号(ハイレベル)の信号及び連続した負の符号(ローレベル)の信号が交互に繰り返される信号(繰返し信号)である。   12 to 18, the change in the feedback control state of the feedback control circuit 16, the input current Iapd, the voltage signal Vtia and the reference voltage signal Vref, the positive-phase signal Voutp and the negative-phase signal Voutn, and the positive-phase signal Time changes of Vliap and the negative-phase signal Vlian, peak value Vp1 and threshold value Vth1, peak value Vp2 and threshold value Vth2, signal TRIG and switch signal SW, bypass current Iaoc1, and bypass currents Iaoc2p and Iaoc2n are shown. ing. In this simulation, when the time t is 100 nsec, the first burst optical signal having a strong signal intensity is input first, and when the time t is 2 μsec, the first burst optical signal ends. The average value of the input current Iapd by the first burst optical signal is 1 mA. Then, when the time t is 2.3 μsec, a second burst optical signal having a weak signal intensity is input. The average value of the input current Iapd by the second burst optical signal is 20 μA. The interval (interval period) between the first burst optical signal and the second burst optical signal is set to 300 nsec. The input current Iapd according to the burst optical signal which is a modulation signal imitates a signal having the same sign. Here, the input current Iapd is a signal (repetition signal) in which a signal having a continuous positive sign (high level) and a signal having a continuous negative sign (low level) are alternately repeated in a cycle of 10 nsec.

第1のバースト光信号の入力に伴い、ピーク値Vp1が大きくなっていき、閾値Vth1を超える。これにより、バースト光信号の開始が検出され、信号TRIGがローレベルからハイレベルに変化する。ハイレベルとなった信号TRIGがスイッチ信号生成回路35に入力されることによって、約500nsecのパルス幅を有するハイレベルのスイッチ信号SWが生成される。このとき、帰還制御回路16の帰還制御の状態は状態IIに遷移し、帰還制御回路16は高速で帰還制御を行う。バイパス電流Iaoc1はバースト光信号の開始を検出したときから200nsec程度で十分に収束しており、時間tが600nsec付近であるときに(第1のバースト光信号がプリアンブル信号からペイロード信号に移行する前に)、帰還制御回路16の帰還制御の状態は状態Iに連続的に遷移する。   With the input of the first burst optical signal, the peak value Vp1 increases and exceeds the threshold value Vth1. Thus, the start of the burst optical signal is detected, and the signal TRIG changes from the low level to the high level. The high-level signal TRIG is input to the switch signal generation circuit 35, so that a high-level switch signal SW having a pulse width of about 500 nsec is generated. At this time, the state of the feedback control of the feedback control circuit 16 transits to the state II, and the feedback control circuit 16 performs the feedback control at high speed. The bypass current Iaoc1 has sufficiently converged at about 200 nsec from the time when the start of the burst optical signal is detected, and when the time t is around 600 nsec (before the first burst optical signal shifts from the preamble signal to the payload signal). 2), the feedback control state of the feedback control circuit 16 continuously transitions to the state I.

時間tが2μsecであるとき、第1のバースト光信号は終了する。その後、差動信号Voutの正相信号Voutpの振幅(電位)が徐々に減少し、逆相信号Voutnの振幅(電位)が徐々に増加する。これら振幅の減少及び増加は、バースト光信号の終了に伴い、変調信号成分が無くなるので、AC結合による差動増幅器17bの高周波利得と低周波利得との差によって生じている。ピーク値Vp1は、差動信号Voutの全波整流に対応する検出の結果であるので、逆相信号Voutnにおける電位の変動に追従している。ピーク値Vp2もピーク値Vp1と同様に時間変化しており、閾値Vth2の電位は減少する方向に時間変化している。ピーク値Vp2が閾値Vth2よりも大きくなることでバースト光信号の終了が検出される。これにより、信号TRIGがローレベルからハイレベルに変化する。ハイレベルとなった信号TRIGがスイッチ信号生成回路35に入力されることによって、約500nsecのパルス幅を有するハイレベルのスイッチ信号SWが生成される。このとき、帰還制御回路16の帰還制御は、状態IIに遷移し、帰還制御回路16は高速で帰還制御を行う。バイパス電流Iaoc1はバースト光信号の終了を検出したときから200nsec程度で十分に収束しており、時間tが2.5μsec付近で帰還制御回路16の帰還制御の状態は状態Iに連続的に遷移する。   When the time t is 2 μsec, the first burst optical signal ends. Thereafter, the amplitude (potential) of the positive-phase signal Voutp of the differential signal Vout gradually decreases, and the amplitude (potential) of the negative-phase signal Voutn gradually increases. These amplitude decreases and increases are caused by the difference between the high-frequency gain and the low-frequency gain of the differential amplifier 17b due to AC coupling, because the modulation signal component disappears with the end of the burst optical signal. Since the peak value Vp1 is a result of detection corresponding to full-wave rectification of the differential signal Vout, the peak value Vp1 follows the fluctuation of the potential in the negative-phase signal Voutn. The peak value Vp2 also changes with time similarly to the peak value Vp1, and the potential of the threshold value Vth2 changes with time in a decreasing direction. When the peak value Vp2 becomes larger than the threshold value Vth2, the end of the burst optical signal is detected. As a result, the signal TRIG changes from a low level to a high level. The high-level signal TRIG is input to the switch signal generation circuit 35, so that a high-level switch signal SW having a pulse width of about 500 nsec is generated. At this time, the feedback control of the feedback control circuit 16 transits to the state II, and the feedback control circuit 16 performs the feedback control at high speed. The bypass current Iaoc1 has sufficiently converged in about 200 nsec from the time when the end of the burst optical signal is detected. .

時間tが2.3μsecであるとき、第2のバースト光信号が開始されている。このとき、第1のバースト光信号の終了に伴う帰還制御の状態遷移の影響により、帰還制御回路16の帰還制御の状態は状態IIである。帰還制御回路16の帰還制御は高速制御の状態で開始されるが、帰還制御が開始される前に、電圧信号Vtia(差動信号Vout)の残留DCオフセットは十分除去されている。   When the time t is 2.3 μsec, the second burst optical signal has started. At this time, the state of the feedback control of the feedback control circuit 16 is the state II due to the influence of the state transition of the feedback control accompanying the end of the first burst optical signal. The feedback control of the feedback control circuit 16 is started in a high-speed control state. Before the feedback control is started, the residual DC offset of the voltage signal Vtia (differential signal Vout) has been sufficiently removed.

図13は、図12のA部を拡大した図(タイミングチャート)である。図13では、時間tが0.1μsec付近での電流値等の時間変化が示されている。第1のバースト光信号の入力に伴い、ピーク値Vp1が大きくなっていき、ピーク値Vp1が閾値Vth1よりも大きくなる。これにより、スイッチ信号SW(信号TRIG)がローレベルからハイレベルに変化する。電圧信号Vtiaの平均値は、第1のバースト光信号の開始直後では、参照電圧信号Vrefよりも低い値を有する。そして、帰還制御回路16の帰還制御により入力電流IapdのDC成分が引き抜かれ始めることで、電圧信号Vtiaの平均値は上昇し始め、徐々に、参照電圧信号Vrefの値と一致するように制御される。この間、バイパス電流Iaoc2p,Iaoc2nは、時定数が長いため、殆ど変化しない。   FIG. 13 is an enlarged view (timing chart) of part A of FIG. FIG. 13 shows a time change of the current value and the like when the time t is around 0.1 μsec. With the input of the first burst optical signal, the peak value Vp1 increases, and the peak value Vp1 becomes larger than the threshold value Vth1. As a result, the switch signal SW (signal TRIG) changes from low level to high level. Immediately after the start of the first burst optical signal, the average value of the voltage signal Vtia has a lower value than the reference voltage signal Vref. Then, as the DC component of the input current Iapd starts to be extracted by the feedback control of the feedback control circuit 16, the average value of the voltage signal Vtia starts to increase and is gradually controlled to match the value of the reference voltage signal Vref. You. During this time, the bypass currents Iaoc2p and Iaoc2n hardly change because the time constant is long.

図14は、図12のB部を拡大した図(タイミングチャート)である。図14では、時間tが0.57μsec付近での電流値等の時間変化が示されている。また、差動ピーク保持回路36等におけるコンデンサの放電に対する同符号が連続することによる影響が示されている。時間tが572nsec付近において、スイッチ信号SWがハイレベルからローレベルに遷移し、帰還制御回路16の帰還制御が状態IIから状態Iに遷移している。このとき、帰還制御回路16によって生成されるバイパス電流Iaoc1には、特段の外乱が生じていない。ピーク値Vp1及び閾値Vth1は、差動信号Voutを全波整流した電圧であるので、ピーク値Vp1及び閾値Vth1では、繰返し信号による雑音は見られない。一方、ピーク値Vp2及び閾値Vth2は、差動信号Voutを半波整流した電圧であり、単相ピーク保持回路38及び閾値生成回路39における放電時定数が短く設定されているので、繰返し信号により電圧値が僅かに変動している。この僅かな変動により生じる誤検出(誤動作)は、検出回路19のコンパレータ回路32a,32bのヒステリシス特性によって抑制される。   FIG. 14 is an enlarged view (timing chart) of the portion B in FIG. FIG. 14 shows a temporal change in the current value and the like when the time t is around 0.57 μsec. In addition, the influence of the continuation of the same sign on the discharge of the capacitor in the differential peak holding circuit 36 and the like is shown. When the time t is about 572 nsec, the switch signal SW changes from the high level to the low level, and the feedback control of the feedback control circuit 16 changes from the state II to the state I. At this time, no particular disturbance occurs in the bypass current Iaoc1 generated by the feedback control circuit 16. Since the peak value Vp1 and the threshold value Vth1 are full-wave rectified voltages of the differential signal Vout, no noise due to the repetitive signal is seen at the peak value Vp1 and the threshold value Vth1. On the other hand, the peak value Vp2 and the threshold value Vth2 are voltages obtained by half-wave rectification of the differential signal Vout, and the discharge time constants in the single-phase peak holding circuit 38 and the threshold value generating circuit 39 are set short. Values fluctuate slightly. The erroneous detection (malfunction) caused by the slight fluctuation is suppressed by the hysteresis characteristics of the comparator circuits 32a and 32b of the detection circuit 19.

図15は、図12のC部を拡大した図(タイミングチャート)である。図15では、時間tが2.0μsec付近での電流値等の時間変化が示されている。時間tが2.0μsecであるとき、第1のバースト光信号が終了している。このバースト光信号の終了により、入力電流Iapdの電流値が0に略等しくなるので、電圧信号Vtiaが高い振幅から減少するように変化していく。電圧信号Vtiaは差動増幅回路17において振幅制限を受けるので、正相信号Voutpはローレベルから変化していき、逆相信号Voutnはハイレベルから変化していく。正相信号Voutpの振幅(電位)は徐々に減少していき、逆相信号Voutnの振幅(電位)は徐々に増加していく。この変化は、バースト光信号の終了に伴い、入力電流Iapdにおいて変調信号成分が無くなることに起因し、差動増幅器17bにおける高周波利得と低周波利得との差によって生じる。AC結合による遮断周波数facを小さくすることによって、上述の正相信号Voutp及び逆相信号Voutnの振幅の変化は緩慢になる。この変化が緩慢になったとしてもバースト光信号の終了に伴い正相信号Voutpの振幅が小さくなることによりバースト終了条件が発生するため、閾値Vth2は、遮断周波数facの影響を大きく受けない。バースト光信号が終了してから14nsecが経過した時間付近で、ピーク値Vp2が閾値Vth2よりも大きくなることによって、バースト光信号の終了が検出され、スイッチ信号SW(信号TRIG)がローレベルからハイレベルに変化する。これにより、帰還制御回路16の帰還制御が低速制御(状態I)から高速制御(状態II)に切り替わる。この切替に伴い、バイパス電流Iaoc1及び電圧信号Vtiaの時間変化が大きくなり、続いて正相信号Voutp及び逆相信号Voutnが収束していく。   FIG. 15 is an enlarged view (timing chart) of a portion C in FIG. FIG. 15 shows a time change of the current value and the like when the time t is around 2.0 μsec. When the time t is 2.0 μsec, the first burst optical signal has ended. When the burst optical signal ends, the current value of the input current Iapd becomes substantially equal to 0, so that the voltage signal Vtia changes so as to decrease from a high amplitude. Since the voltage signal Vtia is subjected to the amplitude limitation in the differential amplifier circuit 17, the positive-phase signal Voutp changes from a low level and the negative-phase signal Voutn changes from a high level. The amplitude (potential) of the positive-phase signal Voutp gradually decreases, and the amplitude (potential) of the negative-phase signal Voutn gradually increases. This change is caused by the disappearance of the modulation signal component in the input current Iapd with the end of the burst optical signal, and is caused by the difference between the high frequency gain and the low frequency gain in the differential amplifier 17b. By reducing the cutoff frequency fac due to the AC coupling, the change in the amplitudes of the positive-phase signal Voutp and the negative-phase signal Voutn becomes slow. Even if this change becomes slow, a burst end condition occurs because the amplitude of the positive-phase signal Voutp becomes smaller with the end of the burst optical signal, so that the threshold Vth2 is not greatly affected by the cutoff frequency fac. When the peak value Vp2 becomes larger than the threshold value Vth2 around the time when 14 nsec has elapsed after the end of the burst optical signal, the end of the burst optical signal is detected, and the switch signal SW (signal TRIG) is changed from low level to high level. Change to a level. As a result, the feedback control of the feedback control circuit 16 switches from the low speed control (state I) to the high speed control (state II). With this switching, the temporal changes of the bypass current Iaoc1 and the voltage signal Vtia become large, and the positive-phase signal Voutp and the negative-phase signal Voutn subsequently converge.

図16は、図12のD部を拡大した図(タイミングチャート)である。図16では、時間tが2.3μsec付近での電流値等の時間変化が示されている。時間tが2.3μsecであるとき、第2のバースト光信号が入力されるが、その前に正相信号Voutpと逆相信号Voutnとの間の残留DCオフセットは十分に収束している(除去されている)。第2のバースト光信号の強度が弱いため、ピーク値Vp1が閾値Vth1よりも大きくならずに、帰還制御回路16の帰還制御の状態遷移は起こらない。信号の強度が弱くても、第2のバースト光信号によりトランスインピーダンス増幅回路11にはDCオフセットが発生してしまう。しかしながら、第1のバースト光信号の終了に伴う状態遷移により、帰還制御回路16の帰還制御は状態IIに維持されているので、帰還制御回路16は高速制御の状態で帰還制御を開始する。このため、正相信号Voutpと逆相信号Voutnとの間に生じているDCオフセットは、帰還制御回路16による高速状態での帰還制御により、すぐに解消される。正相信号Vliap及び逆相信号Vlianは、正相信号Voutp及び逆相信号Voutnの応答にほぼ追従している。   FIG. 16 is an enlarged view (timing chart) of a portion D in FIG. FIG. 16 shows a temporal change of the current value and the like when the time t is around 2.3 μsec. When the time t is 2.3 μsec, the second burst optical signal is input, but before that, the residual DC offset between the positive-phase signal Voutp and the negative-phase signal Voutn has sufficiently converged (removed). Have been). Since the intensity of the second burst optical signal is weak, the peak value Vp1 does not become larger than the threshold value Vth1, and the state transition of the feedback control of the feedback control circuit 16 does not occur. Even if the signal strength is weak, a DC offset occurs in the transimpedance amplifier circuit 11 due to the second burst optical signal. However, since the feedback control of the feedback control circuit 16 is maintained in the state II due to the state transition accompanying the end of the first burst optical signal, the feedback control circuit 16 starts the feedback control in the high-speed control state. Therefore, the DC offset generated between the positive-phase signal Voutp and the negative-phase signal Voutn is immediately eliminated by the feedback control in the high-speed state by the feedback control circuit 16. The positive-phase signal Vliap and the negative-phase signal Vlian almost follow the responses of the positive-phase signal Voutp and the negative-phase signal Voutn.

図17に示される別のシミュレーション結果の設定は、第2のバースト光信号の入力のタイミングにおいて、図12に示されるシミュレーション結果の設定と主に相違する。このシミュレーションでは、時間tが2.8μsecであるときに、第2のバースト光信号が入力される。第1のバースト光信号の入力に伴う各電圧値等の変化は、図12に示されるシミュレーション結果と同様であるので、説明を省略する。図18は、図17のE部を拡大した図(タイミングチャート)である。図18では、時間tが2.8μsec付近での電流値等の時間変化が示されている。第2のバースト光信号は、第1のバースト光信号の終了による帰還制御回路16の帰還制御の切替えの影響を受けないタイミングで入力される。第2のバースト光信号の強度が弱いので、ピーク値Vp1が閾値Vth1よりも大きくならずに、帰還制御回路16の帰還制御の状態遷移は起こらない。信号の強度が弱くても、第2のバースト光信号によりトランスインピーダンス増幅回路11にはDCオフセットが発生してしまう。図12に示されるシミュレーション結果の場合と異なり、第2のバースト光信号は、帰還制御回路16の帰還制御の状態が状態I(低速制御の状態)であるときに入力される。このため、正相信号Voutpと逆相信号Voutnとの間に発生しているDCオフセットはすぐには収束しない。一方、遮断周波数facを1.6MHzに設定しているので、正相信号Vliap及び逆相信号Vlianではセトリング時間内にDCオフセットが除去される。また、第2のバースト光信号の強度は弱く、トランスインピーダンス増幅回路11では信号の飽和が起きないので、差動信号Voutにおいてデューティ歪が生じることが抑制される。   The setting of another simulation result shown in FIG. 17 mainly differs from the setting of the simulation result shown in FIG. 12 at the input timing of the second burst optical signal. In this simulation, when the time t is 2.8 μsec, the second burst optical signal is input. Changes in each voltage value and the like due to the input of the first burst optical signal are similar to the simulation results shown in FIG. FIG. 18 is an enlarged view (timing chart) of a portion E in FIG. FIG. 18 shows a temporal change of the current value and the like when the time t is around 2.8 μsec. The second burst optical signal is input at a timing that is not affected by the switching of the feedback control of the feedback control circuit 16 due to the end of the first burst optical signal. Since the intensity of the second burst optical signal is weak, the peak value Vp1 does not become larger than the threshold value Vth1, and the state transition of the feedback control of the feedback control circuit 16 does not occur. Even if the signal strength is weak, a DC offset occurs in the transimpedance amplifier circuit 11 due to the second burst optical signal. Unlike the simulation result shown in FIG. 12, the second burst optical signal is input when the feedback control state of the feedback control circuit 16 is the state I (the state of the low-speed control). Therefore, the DC offset generated between the positive-phase signal Voutp and the negative-phase signal Voutn does not immediately converge. On the other hand, since the cutoff frequency fac is set to 1.6 MHz, the DC offset is removed from the positive-phase signal Vliap and the negative-phase signal Vlian within the settling time. Further, since the intensity of the second burst optical signal is weak and the signal is not saturated in the transimpedance amplifier circuit 11, the occurrence of duty distortion in the differential signal Vout is suppressed.

以上説明したように、トランスインピーダンス増幅回路11では、正相信号Voutpのピーク値Vp3及び逆相信号Voutnのピーク値Vp2に基づいてバースト光信号の終了が検出されることで、帰還制御回路16の時定数が時定数τ1から時定数τ1よりも小さい時定数τ2に切り替えられる。バースト光信号が入力されている間は、バースト光信号に応じた入力電流Iapdからバイパス電流Iaoc1を差し引くことで得られる電流信号IinがTIAコア部14に入力され、TIAコア部14により変換された電圧信号Vtiaと参照電圧信号Vrefとの差に応じて差動増幅回路17によって正相信号Voutpと逆相信号Voutnとを含む差動信号Voutが生成される。バースト光信号にはハイレベル及びローレベルの状態の信号が混在するので、バースト光信号が入力されている間、ピーク値Vp2とピーク値Vp3とのそれぞれは略一定に保たれ、ピーク値Vp2とピーク値Vp3との差分は略一定となる。   As described above, in the transimpedance amplifier circuit 11, the end of the burst optical signal is detected based on the peak value Vp3 of the positive-phase signal Voutp and the peak value Vp2 of the negative-phase signal Voutn. The time constant is switched from the time constant τ1 to the time constant τ2 smaller than the time constant τ1. While the burst optical signal is being input, the current signal Iin obtained by subtracting the bypass current Iaoc1 from the input current Iapd corresponding to the burst optical signal is input to the TIA core unit 14 and converted by the TIA core unit 14. The differential amplifier circuit 17 generates a differential signal Vout including the positive-phase signal Voutp and the negative-phase signal Voutn according to the difference between the voltage signal Vtia and the reference voltage signal Vref. Since the high-level signal and the low-level signal are mixed in the burst optical signal, while the burst optical signal is being input, each of the peak value Vp2 and the peak value Vp3 is kept substantially constant, and the peak value Vp2 The difference from the peak value Vp3 is substantially constant.

一方、バースト光信号の終了直後では、帰還制御回路16によって生成された直流のバイパス電流Iaoc1が残存しており、残存したバイパス電流Iaoc1のみがTIAコア部14の入力信号となる。このため、バースト光信号の終了後、逆相信号Voutnの電圧値が、正相信号Voutpの電圧値よりも高い状態が継続する。検出回路19では、逆相信号Voutn及び正相信号Voutpのそれぞれに応じたコンデンサ58,63の充電電圧によってピーク値Vp2,Vp3が検出される。逆相信号Voutnの電圧値が、正相信号Voutpの電圧値よりも高い状態が継続すると、ピーク値Vp2とピーク値Vp3との差分が、バースト光信号が入力されている間での差分よりも大きくなっていく。従って、バースト光信号の終了に伴って、ピーク値Vp2とピーク値Vp3との差分に変化が生じるので、ピーク値Vp2とピーク値Vp3とに基づいてバースト光信号の終了を検出することができる。これにより、バースト光信号の終了直後に帰還制御回路16の時定数が時定数τ1よりも小さい時定数τ2に切り替えられ、帰還制御回路16が初期状態に戻るまでの時間が短くなる。その結果、1つのバースト光信号の終了から次のバースト光信号の開始までのインターバル期間を短くすることが可能となる。   On the other hand, immediately after the end of the burst optical signal, the DC bypass current Iaoc1 generated by the feedback control circuit 16 remains, and only the remaining bypass current Iaoc1 becomes an input signal of the TIA core unit 14. Therefore, after the end of the burst optical signal, the state where the voltage value of the negative-phase signal Voutn is higher than the voltage value of the positive-phase signal Voutp continues. In the detection circuit 19, the peak values Vp2 and Vp3 are detected based on the charging voltages of the capacitors 58 and 63 corresponding to the negative-phase signal Voutn and the positive-phase signal Voutp, respectively. When the voltage value of the negative-phase signal Voutn continues to be higher than the voltage value of the positive-phase signal Voutp, the difference between the peak value Vp2 and the peak value Vp3 is larger than the difference during the input of the burst optical signal. It is getting bigger. Accordingly, the difference between the peak value Vp2 and the peak value Vp3 changes with the end of the burst optical signal, so that the end of the burst optical signal can be detected based on the peak value Vp2 and the peak value Vp3. As a result, the time constant of the feedback control circuit 16 is switched to the time constant τ2 smaller than the time constant τ1 immediately after the end of the burst optical signal, and the time until the feedback control circuit 16 returns to the initial state is shortened. As a result, it is possible to shorten the interval period from the end of one burst optical signal to the start of the next burst optical signal.

バースト光信号が終了した直後に、ピーク値Vp2がピーク値Vp3に応じた閾値Vth2よりも大きくなるように、閾値Vth2が設定されることで、バースト光信号の終了直後に、バースト光信号の終了を検出することが可能となる。   Immediately after the end of the burst optical signal, the threshold value Vth2 is set so that the peak value Vp2 becomes larger than the threshold value Vth2 corresponding to the peak value Vp3. Can be detected.

バースト光信号の開始が差動信号Voutのピーク値Vp1及び平均電圧ピーク値Vaveに基づいて検出されることで、帰還制御回路16の時定数が時定数τ1から時定数τ1よりも小さい時定数τ2に切り替えられる。その結果、バースト光信号の開始時点からバイパス電流Iaoc1の値が収束するまでの時間を短くすることが可能となる。   The start of the burst optical signal is detected based on the peak value Vp1 and the average voltage peak value Vave of the differential signal Vout, so that the time constant of the feedback control circuit 16 is smaller than the time constant τ1 from the time constant τ1. Can be switched to As a result, it is possible to shorten the time from the start of the burst optical signal until the value of the bypass current Iaoc1 converges.

バースト光信号が入力された直後に、ピーク値Vp1は上昇する。その結果、バースト光信号の開始直後に、ピーク値Vp1が平均電圧ピーク値Vaveに応じた閾値Vth1よりも大きくなるように、閾値Vth1が設定されることで、バースト光信号の開始直後に、バースト光信号の開始を検出することが可能となる。   Immediately after the burst optical signal is input, the peak value Vp1 increases. As a result, the threshold value Vth1 is set such that the peak value Vp1 becomes larger than the threshold value Vth1 corresponding to the average voltage peak value Vave immediately after the start of the burst optical signal. The start of the optical signal can be detected.

帰還制御回路16の時定数が時定数τ1から時定数τ2に切り替えられる期間は、プリアンブル信号の期間Tsよりも短い。その結果、プリアンブル信号の入力が終了するまでに、帰還制御回路16の時定数が時定数τ2から時定数τ1に戻され、ペイロード信号が入力される間での同符号連続耐性を保つことが可能となる。   The period in which the time constant of the feedback control circuit 16 is switched from the time constant τ1 to the time constant τ2 is shorter than the period Ts of the preamble signal. As a result, by the end of the input of the preamble signal, the time constant of the feedback control circuit 16 is returned from the time constant τ2 to the time constant τ1, so that the same code continuity immunity can be maintained while the payload signal is input. Becomes

帰還制御回路18によって、差動増幅回路17で発生するDCオフセットが差動信号Voutから除去される。その結果、バースト光信号の開始及び終了を検出するためのピーク値Vp1,Vp2,Vp3及び平均電圧ピーク値Vaveが正確に検出されるので、バースト光信号の終了及び開始を精度よく検出することが可能となる。   The DC offset generated in the differential amplifier circuit 17 is removed from the differential signal Vout by the feedback control circuit 18. As a result, the peak values Vp1, Vp2, Vp3 and the average voltage peak value Vave for detecting the start and end of the burst optical signal are accurately detected, so that the end and start of the burst optical signal can be accurately detected. It becomes possible.

トランスインピーダンス増幅回路11を備える受信部9は、バースト光信号の強弱、又はバースト光信号同士の前後関係(インターバル期間の長さ)に強い制限を受けることなく、バースト光信号のペイロード信号を受信することができる。また、TIAコア部14において、入力電流Iapdに含まれるDC成分が抑制されているので、TIAコア部14の利得が高まり、トランスインピーダンス増幅回路11(受信部9)の受信感度を高めることが可能となる。また受信感度が高まることにより、トランスインピーダンス増幅回路11内部で信号が飽和しても、信号のデューティ比の変化が抑制される。また、インターバル期間が短くなることによって、通信効率を向上させることが可能となる。   The receiving unit 9 including the transimpedance amplification circuit 11 receives the payload signal of the burst optical signal without being strongly restricted by the strength of the burst optical signal or the order (length of the interval period) between the burst optical signals. be able to. Further, since the DC component included in the input current Iapd is suppressed in the TIA core unit 14, the gain of the TIA core unit 14 is increased, and the reception sensitivity of the transimpedance amplifier circuit 11 (the receiving unit 9) can be increased. Becomes Further, since the reception sensitivity is increased, even if the signal is saturated inside the transimpedance amplifier circuit 11, the change in the duty ratio of the signal is suppressed. Further, the communication efficiency can be improved by shortening the interval period.

なお、本発明に係るトランスインピーダンス増幅回路は上記実施形態に限定されない。   Note that the transimpedance amplifier circuit according to the present invention is not limited to the above embodiment.

図19は、変形例に係るトランスインピーダンス増幅回路が備える帰還制御回路を示す回路図である。図19に示されるように、変形例に係るトランスインピーダンス増幅回路が備える帰還制御回路16Aは、OTA81,82,83と、コンデンサ84と、を備えている。帰還制御回路16Aは、帰還制御回路16と同様に、電圧信号Vtiaと参照電圧信号Vrefとの差に応じてバイパス電流Iaoc1を生成するとともに、入力電流Iapdからバイパス電流Iaoc1を差し引くことによって電流信号Iinを生成する。帰還制御回路16Aの入力端子16dには、参照電圧信号Vrefが入力され、帰還制御回路16Aの入力端子16eには、電圧信号Vtiaが入力される。OTA81の正相入力端子は、入力端子16dに接続され、OTA81の逆相入力端子は、入力端子16eに接続される。OTA81の逆相出力端子、コンデンサ84の一端、OTA82の正相入力端子、及びOTA83の正相入力端子(OTA82の逆相出力端子)は互いに接続される。OTA81の正相出力端子、コンデンサ84の他端、OTA82の逆相入力端子、及びOTA83の逆相入力端子(OTA82の正相出力端子)は互いに接続される。コンデンサ84は、容量C2を有する。   FIG. 19 is a circuit diagram illustrating a feedback control circuit provided in a transimpedance amplifier circuit according to a modification. As shown in FIG. 19, the feedback control circuit 16A provided in the transimpedance amplifier circuit according to the modification includes OTAs 81, 82, 83 and a capacitor 84. Like the feedback control circuit 16, the feedback control circuit 16A generates the bypass current Iaoc1 according to the difference between the voltage signal Vtia and the reference voltage signal Vref, and subtracts the bypass current Iaoc1 from the input current Iapd to generate the current signal Iin. Generate The reference voltage signal Vref is input to the input terminal 16d of the feedback control circuit 16A, and the voltage signal Vtia is input to the input terminal 16e of the feedback control circuit 16A. The positive phase input terminal of OTA81 is connected to input terminal 16d, and the negative phase input terminal of OTA81 is connected to input terminal 16e. The negative phase output terminal of the OTA 81, one end of the capacitor 84, the positive phase input terminal of the OTA 82, and the positive phase input terminal of the OTA 83 (the negative phase output terminal of the OTA 82) are connected to each other. The positive phase output terminal of the OTA 81, the other end of the capacitor 84, the negative phase input terminal of the OTA 82, and the negative phase input terminal of the OTA 83 (the positive phase output terminal of the OTA 82) are connected to each other. Capacitor 84 has capacitance C2.

OTA81は、トランスコンダクタンスGmを有しており、OTA81の理想的な入出力インピーダンスは無限大である。OTA81の差動出力端子には、式(4),(5)に示されるように、入力差動電圧とトランスコンダクタンスGmの半分の値とを乗算することで得られる出力差動電流が流れる。なお、式(4),(5)における電圧Vinpは、参照電圧信号Vrefに対応し、電圧Vinnは、電圧信号Vtiaに対応する。入力差動電圧は、参照電圧信号Vrefから電圧信号Vtiaを減算することによって得られる電圧である。入力差動電圧が正の場合、OTA81の正相出力端子から外部に電流Ioutpが流れ、OTA81の逆相出力端子に外部から電流Ioutnが流れる。一方、入力差動電圧が負の場合、OTA81の正相出力端子に外部から電流Ioutpが流れ、OTA81の逆相出力端子から外部に電流Ioutnが流れる。

The OTA 81 has a transconductance Gm, and the ideal input / output impedance of the OTA 81 is infinite. As shown in Expressions (4) and (5), an output differential current obtained by multiplying the input differential voltage by a half of the transconductance Gm flows through the differential output terminal of the OTA 81. Note that the voltage Vinp in the equations (4) and (5) corresponds to the reference voltage signal Vref, and the voltage Vinn corresponds to the voltage signal Vtia. The input differential voltage is a voltage obtained by subtracting the voltage signal Vtia from the reference voltage signal Vref. When the input differential voltage is positive, current Ioutp flows externally from the positive-phase output terminal of OTA81, and current Ioutn flows externally from the negative-phase output terminal of OTA81. On the other hand, when the input differential voltage is negative, the current Ioutp flows from the outside to the positive-phase output terminal of the OTA 81, and the current Ioutn flows from the reverse-phase output terminal of the OTA 81 to the outside.

OTA82は、OTA81と同様にトランスコンダクタンスGmを有する。OTA82の正相入力端子は、OTA82の逆相出力端子に接続され、OTA82の逆相入力端子は、OTA82の正相出力端子に接続される。つまり、OTA82の入出力端子は負帰還接続される。これにより、OTA82は、等価的に抵抗値(1/Gm)を有する抵抗として機能する。OTA83は、帰還制御回路16のOTA26と同様に、差動電圧(コンデンサ84の両端電圧)が入力され、単一の出力端子16fに出力電流を出力するシングルエンド形のオペレーショナルトランスコンダクタンスアンプである。OTA83は、トランスコンダクタンスGmoを有する。帰還制御回路16Aの伝達関数は、式(6)に示されるように、トランスコンダクタンスGm,Gmoとコンデンサ84の容量C2とによって定まる。ここで、電流Ioutはバイパス電流Iaoc1に対応し、電圧Vinは、電圧信号Vtiaと参照電圧信号Vrefとの差分に対応する。
The OTA 82 has a transconductance Gm like the OTA 81. The positive phase input terminal of the OTA 82 is connected to the negative phase output terminal of the OTA 82, and the negative phase input terminal of the OTA 82 is connected to the positive phase output terminal of the OTA 82. That is, the input and output terminals of the OTA 82 are connected in negative feedback. Thereby, the OTA 82 functions as a resistor having a resistance value (1 / Gm) equivalently. The OTA 83 is a single-ended operational transconductance amplifier that receives a differential voltage (the voltage across the capacitor 84) and outputs an output current to a single output terminal 16f, similarly to the OTA 26 of the feedback control circuit 16. The OTA 83 has a transconductance Gmo. The transfer function of the feedback control circuit 16A is determined by the transconductances Gm and Gmo and the capacitance C2 of the capacitor 84 as shown in Expression (6). Here, the current Iout corresponds to the bypass current Iaoc1, and the voltage Vin corresponds to the difference between the voltage signal Vtia and the reference voltage signal Vref.

OTA81,82には、スイッチ信号SWが入力される。なお、スイッチ信号SWは、検出回路19から出力される。OTA81,82のトランスコンダクタンスGmの値は、スイッチ信号SWの論理値に応じて変化する。ここでは、スイッチ信号SWの論理値に応じたOTA81,82のトランスコンダクタンスGmの変化量は、互いに同一となるように設定される。例えば、スイッチ信号SWがローレベルであるとき、トランスコンダクタンスGmの値は、トランスコンダクタンスgm1に設定され、スイッチ信号SWがハイレベルであるとき、トランスコンダクタンスGmの値は、トランスコンダクタンス(A×gm1)に設定される。なお、定数Aは、1よりも大きい。このように、スイッチ信号SWの論理値に応じた変化量がOTA81,82において互いに同一であれば、式(6)に示される帰還制御回路16Aの直流利得は変化しない。   The switch signals SW are input to the OTAs 81 and 82. Note that the switch signal SW is output from the detection circuit 19. The value of the transconductance Gm of the OTAs 81 and 82 changes according to the logical value of the switch signal SW. Here, the amounts of change in the transconductances Gm of the OTAs 81 and 82 according to the logical value of the switch signal SW are set to be the same as each other. For example, when the switch signal SW is at the low level, the value of the transconductance Gm is set to the transconductance gm1, and when the switch signal SW is at the high level, the value of the transconductance Gm is set to the transconductance (A × gm1). Is set to Note that the constant A is larger than 1. As described above, if the amount of change according to the logical value of the switch signal SW is the same in the OTAs 81 and 82, the DC gain of the feedback control circuit 16A shown in Expression (6) does not change.

帰還制御回路16Aの時定数の値である時定数τ1,τ2は、式(7),(8)に示されるように定まる。ここで、スイッチ信号SWがローレベルであるとき、帰還制御回路16Aの時定数は、時定数τ1であり、スイッチ信号SWがハイレベルであるとき、帰還制御回路16Aの時定数は、時定数τ2である。このように、スイッチ信号SWがハイレベルであるとき、帰還制御回路16Aの時定数は、スイッチ信号SWがローレベルであるときよりも(1/A)倍になり、帰還制御回路16Aは高速に帰還制御を行う。なお、帰還制御回路16Aは、OTA81に代えて、シングルエンド形のOTAを備えてもよい。この場合、上述と同様に帰還制御回路16Aの時定数の切替が行われてもよい。

The time constants τ1 and τ2, which are the values of the time constant of the feedback control circuit 16A, are determined as shown in Expressions (7) and (8). Here, when the switch signal SW is at a low level, the time constant of the feedback control circuit 16A is a time constant τ1, and when the switch signal SW is at a high level, the time constant of the feedback control circuit 16A is a time constant τ2. It is. As described above, when the switch signal SW is at the high level, the time constant of the feedback control circuit 16A is (1 / A) times that when the switch signal SW is at the low level, and the feedback control circuit 16A operates at high speed. Perform feedback control. Note that the feedback control circuit 16A may include a single-ended OTA instead of the OTA 81. In this case, the time constant of the feedback control circuit 16A may be switched in the same manner as described above.

帰還制御回路16Aを備えるトランスインピーダンス増幅回路においても、トランスインピーダンス増幅回路11と同様の効果が奏される。   In the transimpedance amplifier including the feedback control circuit 16A, the same effect as in the transimpedance amplifier 11 can be obtained.

トランスインピーダンス増幅回路は、帰還制御回路16,16Aに代えて、帰還制御回路16,16Aと異なる構成を有する帰還制御回路を備えてもよい。トランスインピーダンス増幅回路が備える帰還制御回路は、参照電圧信号Vrefと電圧信号Vtiaとの差分に応じてバイパス電流Iaoc1を生成できるとともに、帰還制御回路の時定数が切り替えられる構成を備えていればよい。   The transimpedance amplifier circuit may include a feedback control circuit having a configuration different from the feedback control circuits 16 and 16A, instead of the feedback control circuits 16 and 16A. The feedback control circuit included in the transimpedance amplifier circuit only needs to have a configuration capable of generating the bypass current Iaoc1 according to the difference between the reference voltage signal Vref and the voltage signal Vtia and switching the time constant of the feedback control circuit.

トランスインピーダンス増幅回路は、バースト光信号の終了後、残留したバイパス電流Iaoc1によって、正相信号Voutpの電圧値が、逆相信号Voutnの電圧値よりも高い状態が継続する構成を備えてもよい。この場合、検出回路19は、正相信号Voutpのピーク値Vp3が、逆相信号Voutnのピーク値Vp2に応じた閾値よりも大きくなることで、バースト光信号の終了を検出する構成を備えてもよい。   The transimpedance amplifier circuit may have a configuration in which the voltage value of the positive-phase signal Voutp continues to be higher than the voltage value of the negative-phase signal Voutn due to the residual bypass current Iaoc1 after the end of the burst optical signal. In this case, the detection circuit 19 may be configured to detect the end of the burst optical signal by making the peak value Vp3 of the positive-phase signal Voutp larger than a threshold value corresponding to the peak value Vp2 of the negative-phase signal Voutn. Good.

検出回路19は、バースト光信号の終了を検出したときのみ、スイッチ信号SWをローレベルからハイレベルに切り替える構成を備えてもよい。つまり、バースト光信号の開始時には、帰還制御回路16,16Aの時定数の切替が行われず、検出回路19は、バースト光信号の終了を検出したときのみ、帰還制御回路16,16Aの時定数を時定数τ1から時定数τ2に切り替えてもよい。   The detection circuit 19 may be configured to switch the switch signal SW from a low level to a high level only when detecting the end of the burst optical signal. That is, at the start of the burst optical signal, the time constants of the feedback control circuits 16 and 16A are not switched, and the detection circuit 19 changes the time constant of the feedback control circuits 16 and 16A only when the end of the burst optical signal is detected. The time constant τ1 may be switched to the time constant τ2.

ピーク値Vp1,Vp2,Vp3及び平均電圧ピーク値Vaveを検出するための回路は、差動ピーク保持回路36等に限られない。検出回路19は、ピーク値Vp1,Vp2,Vp3及び平均電圧ピーク値Vaveを検出できるとともに、閾値Vth1,Vth2を生成できる回路を備えていればよい。   The circuit for detecting the peak values Vp1, Vp2, Vp3 and the average voltage peak value Vave is not limited to the differential peak holding circuit 36 or the like. The detection circuit 19 only needs to include a circuit capable of detecting the peak values Vp1, Vp2, Vp3 and the average voltage peak value Vave and generating the threshold values Vth1, Vth2.

差動増幅回路17は、1つの差動増幅器によって構成されてもよく、3個以上の差動増幅器によって構成されてもよい。帰還制御回路18の出力端子は、差動増幅器17aの入力端子に接続されてもよい。トランスインピーダンス増幅回路は、帰還制御回路18を備えていなくてもよい。   The differential amplifier circuit 17 may be configured by one differential amplifier, or may be configured by three or more differential amplifiers. An output terminal of the feedback control circuit 18 may be connected to an input terminal of the differential amplifier 17a. The transimpedance amplifier does not need to include the feedback control circuit 18.

11…トランスインピーダンス増幅回路、14…TIAコア部、15…ダミーTIA部、16…帰還制御回路、17…差動増幅回路、18…帰還制御回路、19…検出回路、36…差動ピーク保持回路、37…閾値生成回路、38…単相ピーク保持回路、39…閾値生成回路。   11: Transimpedance amplifier circuit, 14: TIA core unit, 15: Dummy TIA unit, 16: Feedback control circuit, 17: Differential amplifier circuit, 18: Feedback control circuit, 19: Detection circuit, 36: Differential peak holding circuit , 37: threshold generation circuit, 38: single-phase peak holding circuit, 39: threshold generation circuit.

Claims (6)

断続するバースト光信号に応じて受光素子によって生成された入力電流を、正相信号と逆相信号とを含む差動信号に変換して出力するトランスインピーダンス増幅回路であって、
電流信号を電圧信号に変換するシングルエンド形増幅回路と、
時定数を有するとともに、前記時定数によって調整される応答速度でバイパス電流を生成する第1帰還制御回路と、
前記電圧信号と参照電圧信号との差に応じて前記差動信号を生成する差動増幅回路と、
前記差動信号に基づき前記バースト光信号の開始及び終了を検出する検出回路と、を備え、
前記第1帰還制御回路は、前記電圧信号と前記参照電圧信号との差に応じて前記バイパス電流を生成するとともに、前記入力電流から前記バイパス電流を差し引いて前記電流信号を生成し、
前記検出回路は、前記正相信号のピーク値である第1ピーク値及び前記逆相信号のピーク値である第2ピーク値に基づいて前記バースト光信号の終了を検出するとともに、前記バースト光信号の終了を検出したときに、所定期間、前記第1帰還制御回路の前記時定数を第1時定数から前記第1時定数よりも小さい第2時定数に切り替える、
トランスインピーダンス増幅回路。
A transimpedance amplifier circuit that converts an input current generated by a light receiving element according to an intermittent burst optical signal into a differential signal including a positive-phase signal and a negative-phase signal and outputs the differential signal,
A single-ended amplifier circuit for converting a current signal to a voltage signal,
A first feedback control circuit having a time constant and generating a bypass current at a response speed adjusted by the time constant;
A differential amplifier circuit that generates the differential signal according to a difference between the voltage signal and a reference voltage signal,
A detection circuit for detecting the start and end of the burst optical signal based on the differential signal,
The first feedback control circuit generates the bypass current according to a difference between the voltage signal and the reference voltage signal, and generates the current signal by subtracting the bypass current from the input current.
The detection circuit detects the end of the burst optical signal based on a first peak value that is a peak value of the positive-phase signal and a second peak value that is a peak value of the negative-phase signal, and detects the end of the burst optical signal. When the end of the time is detected, the time constant of the first feedback control circuit is switched from a first time constant to a second time constant smaller than the first time constant for a predetermined period,
Transimpedance amplifier circuit.
前記検出回路は、前記第2ピーク値を検出する単相ピーク保持回路と、前記第1ピーク値に応じて第1閾値を生成する第1閾値生成回路と、を備え、
前記検出回路は、前記第2ピーク値が前記第1閾値よりも大きくなることで、前記バースト光信号の終了を検出する、
請求項1に記載のトランスインピーダンス増幅回路。
The detection circuit includes a single-phase peak holding circuit that detects the second peak value, and a first threshold value generation circuit that generates a first threshold value according to the first peak value,
The detection circuit detects the end of the burst optical signal when the second peak value is larger than the first threshold value.
The transimpedance amplifier circuit according to claim 1.
前記検出回路は、前記差動信号のピーク値である第3ピーク値及び前記差動信号の平均電圧ピーク値に基づいて前記バースト光信号の開始を検出するとともに、前記バースト光信号の開始を検出したときに、前記所定期間、前記第1帰還制御回路の前記時定数を前記第1時定数から前記第2時定数に切り替える、
請求項1又は請求項2に記載のトランスインピーダンス増幅回路。
The detection circuit detects the start of the burst optical signal based on a third peak value that is a peak value of the differential signal and an average voltage peak value of the differential signal, and detects the start of the burst optical signal. And switching the time constant of the first feedback control circuit from the first time constant to the second time constant during the predetermined period.
The transimpedance amplifier circuit according to claim 1.
前記検出回路は、前記第3ピーク値を検出する差動ピーク保持回路と、前記平均電圧ピーク値に応じて第2閾値を生成する第2閾値生成回路と、を備え、
前記検出回路は、前記第3ピーク値が前記第2閾値よりも大きくなることで、前記バースト光信号の開始を検出する、
請求項3に記載のトランスインピーダンス増幅回路。
The detection circuit includes a differential peak holding circuit that detects the third peak value, and a second threshold value generation circuit that generates a second threshold value according to the average voltage peak value,
The detection circuit detects the start of the burst optical signal when the third peak value is larger than the second threshold value.
The transimpedance amplifier circuit according to claim 3.
前記バースト光信号は、プリアンブル信号と前記プリアンブル信号に続くペイロード信号とを有し、
前記所定期間は、前記プリアンブル信号の期間よりも短い、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のトランスインピーダンス増幅回路。
The burst optical signal has a preamble signal and a payload signal following the preamble signal,
The predetermined period is shorter than a period of the preamble signal;
The transimpedance amplifier circuit according to claim 1.
前記正相信号と前記逆相信号とに応じて前記差動増幅回路に帰還制御を行うことによって、前記差動信号の直流オフセットを除去する第2帰還制御回路をさらに備える、
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のトランスインピーダンス増幅回路。
A second feedback control circuit that removes a DC offset of the differential signal by performing feedback control on the differential amplifier circuit according to the positive-phase signal and the negative-phase signal,
The transimpedance amplifier circuit according to claim 1.
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