JP2600462B2 - 光受信回路 - Google Patents

光受信回路

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JP2600462B2
JP2600462B2 JP2257205A JP25720590A JP2600462B2 JP 2600462 B2 JP2600462 B2 JP 2600462B2 JP 2257205 A JP2257205 A JP 2257205A JP 25720590 A JP25720590 A JP 25720590A JP 2600462 B2 JP2600462 B2 JP 2600462B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光通信方式に用いられる光受信回路に係り、
特に自動利得制御手段を有する光受信回路に関する。
〔従来の技術〕
近年、光を用いて情報を伝達する光通信方式が実用化
されている。この光通信方式に用いられる光受信回路で
は、伝送路におけるレベル変動や受光器の利得変動等に
よる信号レベルの変動を抑えるために、自動利得制御手
段が設けられている。
ここで、第3図を用いて従来の光受信回路の一例を説
明する。この光受信回路は、光入力信号34を電気信号28
に変換するAPD(アバランシェフォトダイオード)を用
いた受光器21と、この受光器21にバイアス電圧33を供給
する高電圧回路(以下、HV回路と記す。)27と、受光器
21からの電気信号28を順次増幅する前置増幅器22、AGC
増幅器23および主増幅器24を備えている。光受信回路
は、さらに、主増幅器24の出力信号29のピーク値を検出
するピーク値検出回路25と、このピーク値検出回路25の
出力信号30を入力して、AGC増幅器23の利得を制御する
ためのAGC制御信号31およびHV回路27の出力電圧を制御
するためのHV制御信号32を出力するAGC制御回路26とを
備えている。なお、前記HV回路27は、例えばDC/DCコン
バータで構成されている。
次に、この光受信回路の動作を簡単に説明する。
光入力信号34は、受光器21により電気信号28に変換さ
れ、この信号28は、順次、前置増幅器22、AGC増幅器2
3、主増幅器24により増幅され、主増幅器出力信号29と
なる。この主増幅器出力信号29はピーク値検出回路25に
入力される。ピーク値検出回路25は、入力した主増幅器
出力信号29をAGC制御回路26へ出力する。AGC制御回路26
は、ピーク値検出回路出力信号30に応じてAGC制御信号3
1とHV制御信号32とを出力し、この各信号によってそれ
ぞれ、AGC増幅器23の利得とHV回路27の出力電圧を制御
している。HV回路27は、受光器21にバイアス電圧33を供
給し、受光器21の利得(増倍度M)を制御している。
このように、第3図に示した光受信回路では、入力さ
れる光入力信号34のレベルによらず主増幅器出力信号29
の出力振幅が一定となるようにする自動利得制御手段と
して、AGC増幅器23の利得を変化させる電気AGCと、受光
器21の利得(増倍度M)を変化させるフル(Full)AGC
とが構成されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、受光器21としてAPDを用いた従来の光
受信回路では、入力される光入力信号34のレベルが大き
くなった場合、フルAGCの動作のために受光器21のバイ
アス電圧が小さくなって、受光器21の利得(増倍度M)
が小さくなり、受光器21の応答速度が劣化し出力波形が
劣化するという問題点がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、受光
器の応答速度の劣化を防止して出力波形の劣化を防止で
きるようにした光受信回路を提供することを目的とす
る。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の光受信回路は、入力される光信号を電気信号
に変換すると共にバイアス電圧に応じて利得が変化する
受光器と、可変利得増幅器を含み前記受光器からの信号
を増幅する増幅手段と、この増幅手段の出力に基づいて
前記可変利得増幅器の利得を制御する第1の自動利得制
御手段と、前記増幅手段に基づいて前記バイアス電圧を
制御する第2の自動利得制御手段と、前記増幅手段の出
力波形の劣化を検出する検出手段と、この検出手段の出
力に応じて、前記第2の自動利得制御手段による制御を
制限する制限手段とを備えたものである。
本発明では、前記第2の自動利得手段は、入力される
制御信号に応じて変化するバイアス電圧を前記受光器に
供給するバイアス電圧供給手段と、前記増幅手段の出力
に基づく第1の制御信号を生成する手段とを含み、前記
検出手段は、前記増幅手段の出力波形の立ち上がら時間
と立ち下がり時間との少なくとも一方に対応する第2の
制御信号を生成する手段を含み、前記制限手段は、前記
第1の制御信号と前記第2の制御信号の一方を選択して
前記バイアス電圧供給手段に出力する選択手段を含む。
また前記検出手段は、例えば、前記増幅手段の出力を
微分する微分回路と、前記微分回路の出力のパルス幅を
検出し、検出したパルス幅に応じた前記第2の制御信号
を出力するパルス幅検出回路とを含む。
本発明の光受信回路では、入力された光信号は受光器
によって電気信号に変換され、可変利得増幅器を含む増
幅手段によって増幅される。増幅手段の出力レベルの安
定化のために、第1の自動利得制御手段によって可変利
得増幅器の利得が制御されると共に、第2の自動利得制
御手段によって受光器のバイアス電圧が制御される。ま
た、検出手段によって、増幅手段の出力波形の劣化が検
出され、この検出手段の出力に応じて、第2の自動利得
制御手段による制御が制限される。
前記検出手段は、増幅手段の出力波形の劣化を、例え
ば、増幅手段の出力波形の立ち上がり時間と立ち下がり
時間との少なくとも一方から検出し、この時間に対応す
る第2の制御信号を生成する。制限手段は、増幅手段の
出力に基づく第1の制御信号と前記第2の制御信号の一
方を選択して、バイアス電圧供給手段に供給することに
よって、第2の自動利得制御手段による制御を制限す
る。
増幅手段の出力波形の立ち上がり時間と立ち下がり時
間は、例えば、微分回路で増幅手段の出力を微分し、パ
ルス幅検出回路で前記微分回路の出力のパルス幅を検出
することにより求められる。
〔実施例〕
次に、図面を参照して本発明の実施例について説明す
る。
第1図および第2図は本発明の一実施例に係り、第1
図は光受信回路の構成を示すブロック図、第2図は光受
信回路の動作を説明するための波形図である。
第1図に示すように、本実施例の光受信回路は、光入
力信号20を電気信号に変換するAPDを用いた受光器1と
入力されるHV制御信号16によって変化するバイアス電圧
17を受光器1に供給するHV回路8と、受光器1からの電
気信号11を順次増幅する前置増幅器2、可変利得増幅器
としてのAGC増幅器3、および主増幅器4を備えてい
る。なお、前記HV回路8は、例えばDC/DCコンバータで
構成されている。
本実施例の光受信回路は、主増幅器4の出力レベルの
安定化のための第1の自動利得制御手段として、主増幅
器4の出力信号12のピーク値を検出するピーク値検出回
路5と、このピーク値検出回路5の出力信号13を入力し
て、AGC増幅器3の利得を制御するためのAGC制御信号14
およびHV回路8の出力電圧を制御するための第1の制御
信号としてのHV制御信号15を出力するAGC制御回路6と
を備えている。また、前記HV制御信号15をHV回路8に入
力させることにより、主増幅器4の出力レベルの安定化
のための第2の自動利得制御手段が構成されている。ま
た、本実施例の光受信回路は、波形劣化検出手段とし
て、主増幅器4の出力12を微分する微分回路9と、この
微分回路9の出力18のパルス幅を検出し、このパルス幅
に応じた第2の制御信号としてのHV制御信号19を出力す
るパルス幅検出回路10とを備え、制限手段として、HV制
御信号15とHV制御信号19の一方を選択してHV制御信号16
としてHV回路8に出力するスイッチ回路7を備えてい
る。スイッチ回路7は、HV制御信号15とHV制御信号19の
うち、バイアス電圧17が大きくなる方のHV制御信号を選
択するようになっている。このスイッチ回路7は、例え
ば、HV制御信号15とHV制御信号19を入力するコンパレー
タと、このコンパレータの出力によって切換えが制御さ
れ、HV制御信号15とHV制御信号19の一方を選択して出力
するスイッチとで構成することができる。また、パルス
幅検出回路10が出力するHV制御信号19は、パルス幅が所
定値以上の場合には、AGC制御回路6からのHV制御信号1
5に対応するバイアス電圧よりも大きなバイアス電圧を
発生させる値に設定されている。
次に本実施例の動作について説明する。
光入力信号20は、受光器1により電気信号11に変換さ
れ、この信号11は、順次、前置増幅器2、AGC増幅器
3、主増幅器4により増幅され、主増幅器出力信号12と
なる。この主増幅器出力信号12は、ピーク値検出回路5
と微分回路9に入力される。ピーク値検出回路5は、主
増幅器出力信号12の波形振幅に応じて、ピーク値検出回
路出力信号13を出力し、AGC制御回路6へ入力する。こ
のAGC制御回路6は、ピーク値検出回路出力信号13に応
じて、AGC制御信号14とHV制御信号15とを出力する。AGC
制御信号14は、AGC振幅器3の利得を制御する。また、H
V制御信号15は、スイッチ回路7の一方の入力端に入力
される。
一方、微分回路9は、入力された主振幅器出力信号12
を微分し、出力信号18をパルス幅検出回路10に入力させ
る。パルス幅検出回路10は、入力された微分回路出力信
号18のパルス幅を検出し、このパルス幅に応じたHV制御
信号19を出力する。このHV制御信号19は、スイッチ回路
7の他方の入力端に入力される。このスイッチ回路7
は、HV制御信号15とHV制御信号19のうち、バイアス電圧
17が大きくなる方を選択して、HV制御信号16としてH回
路8に出力する。HV回路8は、入力されたHV制御信号16
に応じたバイアス電圧17を、受光器1に供給し、その利
得(増倍度M)を制御する。
このように、本実施例の光受信回路では、光入力信号
20のレベルによらず主増幅器出力12の出力振幅が一定と
なるように、AGC増幅器3の利得を変化させる第1の自
動利得制御手段としての電気AGCと、受光器1の利得
(増倍度M)を変化させる第2の自動利得制御手段とし
てのフル(Full)AGCとが構成されている。
さらに、本実施例の光受信回路は、光入力信号21のレ
ベルが大きい場合にバイアス電圧17が小さくなり主増幅
器出力信号12の波形が劣化することを防止する機能、具
体的には、主増幅器出力信号12の立ち上がり時間(tr
および立ち下がり時間(tf)を一定値以下とする波形劣
化防止機能を有している。この機能について、第2図を
参照して説明する。
第2図(a)は主増幅器出力信号12の正常時および劣
化時の波形を示し、第2図(b)は微分回路出力18の正
常時および劣化時の波形を示している。なお、各図にお
いて、実線は正常時を示し、破線は劣化時を示す。第2
図(a)に示すように、APDを用いた受光器1は、バイ
アス電圧17が小さくなると、応答速度が劣化し、主増幅
器出力信号12が劣化する。すなわち、主増幅器出力信号
12の立ち上がり時間(tr)および立ち下がり時間(tf
が長くなる。この主増幅器出力信号12を微分した微分回
路9の出力18の波形のうち、主増幅器出力信号12の立ち
上がり時に発生するパルスの幅(正常時t1,劣化時
t1′)は、主増幅器出力信号12の立ち上がり時間(tr
に対応し、主増幅器出力信号12の立ち下がり時に発生す
るパルスの幅(正常時t2,劣化時t2′)は、主増幅器出
力信号12の立ち下がり時間(tf)に対応している。従っ
て、主増幅器出力信号12の劣化時には、微分回路出力信
号18のパルス幅t1′,t2′が大きくなるため、このパル
ス幅を監視することにより受光器1の応答速度の劣化を
検出することができる。前記パルス幅を検出するパルス
幅検出回路10は、検出したパルス幅に応じたHV制御信号
19を出力する。主増幅器出力信号12の劣化時には、HV制
御信号19に対応するバイアス電圧がHV制御信号15に対応
するバイアス電圧よりも大きくなるので、スイッチ回路
7によってHV制御信号19が選択され、これがHV制御信号
16としてHV回路8に出力される。これにより、バイアス
電圧17が、主増幅器出力信号12に基づくAGC作動時に比
べて大きくなり、受光器1の利得(増倍度M)が上がり
応答速度が改善される。
このように、本実施例によれば、受光器1の応答速度
の劣化を防止して、主増幅器出力信号12の波形の劣化を
防止することができる。
なお、本発明は、上記実施例に限定されず、例えば、
主増幅器出力信号12の立ち上がり時間と立ち下がり時間
の一方を検出して波形の劣化を検出するようにしても良
い。
また、主増幅器出力信号12の波形の劣化の程度に応じ
た補正信号をHV制御信号15に加算するようにしても良
い。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明の光受信回路によれば、例
えば増幅手段の出力波形の立ち上がり時間と立ち下がり
時間との少なくとも一方から増幅手段の出力波形の劣化
を検出し、この検出出力に応じて、受光器のバイアス電
圧を制御する自動利得制御手段の制御を制限するように
したので、受光器の応答速度の劣化を防止して、増幅手
段の出力波形の劣化を防止することができるという効果
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明の一実施例に係り、第1図
は光受信回路の構成を示すブロック図、第2図(a)
(b)はそれぞれ光受信回路の動作を説明するための波
形図、第3図は従来の光受信回路の構成を示すブロック
図である。 1……受光器、2……前置増幅器、 3……AGC増幅器、4……主増幅器、 5……ピーク値検出回路、 6……AGC制御回路、7……スイッチ回路、 8……HV回路、9……微分回路、 10……パルス幅検出回路。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力される光信号を電気信号に変換すると
    共にバイアス電圧に応じて利得が変化する受光器と、 可変利得増幅器を含み前記受光器からの信号を増幅する
    増幅手段と、 この増幅手段の出力に基づいて前記可変利得増幅器の利
    得を制御する第1の自動利得制御手段と、 前記増幅手段に基づいて前記バイアス電圧を制御する第
    2の自動利得制御手段と、 前記増幅手段の出力波形の劣化を検出する検出手段と、 この検出手段の出力に応じて、前記第2の自動利得制御
    手段による制御を制限する制限手段 とを備え、 前記第2の自動利得手段は、入力される制御信号に応じ
    て変化するバイアス電圧を前記受光器に供給するバイア
    ス電圧供給手段と、前記増幅手段の出力に基づく第1の
    制御信号を生成する手段とを含み、 前記検出手段は、前記増幅手段の出力波形の立ち上がり
    時間と立ち下がり時間との少なくとも一方に対応する第
    2の制御信号を生成する手段を含み、 前記制御手段は、前記第1の制御信号と前記第2の制御
    信号の一方を選択して前記バイアス電圧供給手段に出力
    する選択手段を含む ことを特徴とする光受信回路。
  2. 【請求項2】前記検出手段は、前記増幅手段の出力を微
    分する微分回路と、前記微分回路の出力のパルス幅を検
    出し、検出したパルス幅に応じた前記第2の制御信号を
    出力するパルス幅検出回路とを含むことを特徴とする請
    求項1記載の光受信回路。
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