JP2662216B2 - 光受信回路 - Google Patents
光受信回路Info
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- JP2662216B2 JP2662216B2 JP62022316A JP2231687A JP2662216B2 JP 2662216 B2 JP2662216 B2 JP 2662216B2 JP 62022316 A JP62022316 A JP 62022316A JP 2231687 A JP2231687 A JP 2231687A JP 2662216 B2 JP2662216 B2 JP 2662216B2
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- power supply
- resistor
- emitter
- transistor
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- Electronic Switches (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は光通信用光受信回路に係り、特に動作の安定
な光受信回路に関する。 〔従来の技術〕 光通信では長距離伝送を図るため受信機の高感度化が
行なわれている。この１つとして受光ダイオードと電界
効果トランジスタ（FET）を組み合わせた光受信回路が
ある。これはFETの低雑音の特長を活かしたもので、高
圧電源も不要なため小型の光受信機に適している。一
方、電流帰還形光受信回路の帯域Ｂは、帰還抵抗をRf、
回路の電圧利得をAv、入力端の容量をCTとして下式で与
えられる。 そのため高速伝送で用いるためには回路の電圧利得を
上げるため、ベース接地pnpトランジスタが通常用いら
れる。例えばザ・ベル・システム・テクニカル・ジヤー
ナル59巻,8号1377頁1980 10月（The Bell System Tech
nical Journal,vol.59.No8,p1377,Oct.1980）に記載さ
れている回路などがある。 従来回路を第２図に示す。フオトダイオードPDに入力
された光信号は電流信号に変換され、FETQ1,pnpトラン
ジスタQ2により増幅され、エミツタフオロワーQ3のエミ
ツタから出力されると同時に帰還抵抗Rfを介して入力に
帰還される。従つて光電流信号をipとすれば、回路の電
圧利得が１より大きい場合、出力はip・Rfとなる。回路
の電圧利得は以下のように計算される。FETQ1の電圧利
得は、その相互コンダクタンスgmとして gm・R1 となる。一方pnpトランジスタQ2の電圧利得はほぼ R3/R1 となるため、全体の電圧利得は gm・R3 となる。R1は大きくするとミラー容量が増えるため、R1
は小さく設定されるが、R1に比べR3を大きくしておけば
全体の利得は大きくできる。 直流動作を考える。FETQ1のゲート電圧VGは VG＝−VEE＋R3・IC−VBE のなる。ここで、 IC:Q2のコレクタ電流 VBE:Q3のベース・エミツタ間電圧 である。またFETQ1のドレイン電流をIDとすればソース
電圧VSは VS＝−VEE＋R2・ID であるのでソース・ゲート間電圧VGSは VGS＝VG−VS ＝R3IC−R2ID−VBE となる。このVGSとFETQ1の動作特性からIDが決まる。V
BEの変化は小さいので、VGSを変化させる要因、すなわ
ちIDを変化させる要因は、ICの変動である。一方ICを決
定しているのはQ2のベース電圧VBである。VBは外部から
電圧として与えられるか、あるいはVEEから抵抗分割で
与えられるが、この方法では電源電圧VEEの変動、温度
変動によりICが変動するため、VGS,IDも変動し、回路の
動作点が設計値からはずれ、特性劣化を引き起こす危険
がある。 〔発明が解決しようとする問題点〕 前述した従来技術によれば、実際の光受信回路におい
てされられない電源電圧，温度の変動に対する配慮がな
されていないという問題点があった。 そこで、本発明の目的は、電源電圧，温度の変動に対
する回路動作点の安定化を図った光受信回路を提供する
ことにある。 〔問題点を解決するための手段〕 上記問題点は、ゲートが受光ダイオードの一方の端子
に接続されると共にドレインが第１の抵抗を介して正電
源に接続され、ソースが第２の抵抗を介して負電源に接
続された電界効果トランジスタと、この電界効果トラン
ジスタのドレインにエミッタが接続されると共にコレク
タが第３の抵抗を介して負電源に接続されたpnpトラン
ジスタを有し、ベースが前記pnpトランジスタのコレク
タに接続され、コレクタが正電源に接続され、エミッタ
が第４の抵抗を介して負電源に接続された第１のnpnト
ランジスタと、該第１のnpnトランジスタのエミッタと
前記電界効果トランジスタのゲート間に接続された帰還
抵抗とからなり、前記第１のnpnトランジスタのエミッ
タを出力端子とする光受信回路において、コレクタが正
電源に接続され、ベースが前記電界効果トランジスタの
ドレインに第５の抵抗を介して接続されると共にエミッ
タが第６の抵抗を介して負電源に接続され、かつ、該エ
ミッタが前記pnpトランジスタのベースに接続された第
２のnpnトランジスタを設けた構成とすることにより解
決される。 〔作用〕 新たに付加したnpnトランジスタQ4のベース・エミッ
タ間電圧が、pnpトランジスタQ2のベース・エミッタ間
に与えられることにより、このpnpトランジスタのベー
ス・エミッタ間電圧が安定化される。従って、このベー
ス・エミッタ間電圧によって決定されるpnpトランジス
タQ2のコレクタ電流ICが安定化する。また、pnpトラン
ジスタのベース・エミッタ間電圧の温度変動と、npnト
ランジスタQ4のベース・エミッタ間電圧の温度変動とは
ほぼ等しく、温度によるpnpトランジスタQ2のコレクタ
電流ICの変化も抑えることができる。 〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。回
路の動作は第２図に示す従来例と同様である。ここでは
新たに付加したnpnトランジスタQ4の機能を述べる。 npnトランジスタQ4のベースは抵抗R5を介してpnpトラ
ンジスタQ2のエミツタに接続され、Q4のエミツタは抵抗
R6を介して負電源に接続されると同時にpnpトランジス
タQ2のベースに接続される。またQ4のコレクタは正電源
に接続される。 抵抗R5は信号成分がQ4に入力されないためのもので、
必要ならばQ4のベース、グラウンド間に容量を接続す
る。抵抗R6はQ4のコレクタ電流を決めるものである。np
nトランジスタQ4のコレクタ電流によりベース・エミッ
タ間電圧が決まり、Q2のコレクタ電流も決定される。従
つてR6を変えることでQ2のコレクタ電流を設定できる。 R5は大きい方がQ1の電圧利得の低下が防げる。利得の
低下を1dB以下とするためにはR5をR1の４倍以上とする
必要がある。実施例では15倍としている。 本実施例の場合と、Q2のベース電圧を電源電圧VEEか
ら抵抗分割で与える従来例の場合との、それぞれのQ2の
コレクタ電流変動を第３図に示す。従来例に比べ変動を
1/2に抑えている。 第４図は別の実施例を示している。この実施例では
正，負電源の間にツエナーダイオードD1、抵抗R7を直列
に接続している。D1のアノードに、抵抗R6を介してnpn
トランジスタQ4のエミツタを接続する。D1のアノードの
電位は負電源の電圧変動によらず安定であるので、npn
トランジスタQ4のコレクタ電流が安定化され、従つてpn
pトランジスタQ2のベース・エミッタ間電圧およびコレ
クタ電流が安定化される。 〔発明の効果〕 本発明に係る光受信回路によれば、電界効果トランジ
スタのドレイン電流を決定しているpnpトランジスタの
コレクタ電流が安定化されるため、電源電圧および温度
の変動に対する回路動作点の安定化を図ることができ
る。
な光受信回路に関する。 〔従来の技術〕 光通信では長距離伝送を図るため受信機の高感度化が
行なわれている。この１つとして受光ダイオードと電界
効果トランジスタ（FET）を組み合わせた光受信回路が
ある。これはFETの低雑音の特長を活かしたもので、高
圧電源も不要なため小型の光受信機に適している。一
方、電流帰還形光受信回路の帯域Ｂは、帰還抵抗をRf、
回路の電圧利得をAv、入力端の容量をCTとして下式で与
えられる。 そのため高速伝送で用いるためには回路の電圧利得を
上げるため、ベース接地pnpトランジスタが通常用いら
れる。例えばザ・ベル・システム・テクニカル・ジヤー
ナル59巻,8号1377頁1980 10月（The Bell System Tech
nical Journal,vol.59.No8,p1377,Oct.1980）に記載さ
れている回路などがある。 従来回路を第２図に示す。フオトダイオードPDに入力
された光信号は電流信号に変換され、FETQ1,pnpトラン
ジスタQ2により増幅され、エミツタフオロワーQ3のエミ
ツタから出力されると同時に帰還抵抗Rfを介して入力に
帰還される。従つて光電流信号をipとすれば、回路の電
圧利得が１より大きい場合、出力はip・Rfとなる。回路
の電圧利得は以下のように計算される。FETQ1の電圧利
得は、その相互コンダクタンスgmとして gm・R1 となる。一方pnpトランジスタQ2の電圧利得はほぼ R3/R1 となるため、全体の電圧利得は gm・R3 となる。R1は大きくするとミラー容量が増えるため、R1
は小さく設定されるが、R1に比べR3を大きくしておけば
全体の利得は大きくできる。 直流動作を考える。FETQ1のゲート電圧VGは VG＝−VEE＋R3・IC−VBE のなる。ここで、 IC:Q2のコレクタ電流 VBE:Q3のベース・エミツタ間電圧 である。またFETQ1のドレイン電流をIDとすればソース
電圧VSは VS＝−VEE＋R2・ID であるのでソース・ゲート間電圧VGSは VGS＝VG−VS ＝R3IC−R2ID−VBE となる。このVGSとFETQ1の動作特性からIDが決まる。V
BEの変化は小さいので、VGSを変化させる要因、すなわ
ちIDを変化させる要因は、ICの変動である。一方ICを決
定しているのはQ2のベース電圧VBである。VBは外部から
電圧として与えられるか、あるいはVEEから抵抗分割で
与えられるが、この方法では電源電圧VEEの変動、温度
変動によりICが変動するため、VGS,IDも変動し、回路の
動作点が設計値からはずれ、特性劣化を引き起こす危険
がある。 〔発明が解決しようとする問題点〕 前述した従来技術によれば、実際の光受信回路におい
てされられない電源電圧，温度の変動に対する配慮がな
されていないという問題点があった。 そこで、本発明の目的は、電源電圧，温度の変動に対
する回路動作点の安定化を図った光受信回路を提供する
ことにある。 〔問題点を解決するための手段〕 上記問題点は、ゲートが受光ダイオードの一方の端子
に接続されると共にドレインが第１の抵抗を介して正電
源に接続され、ソースが第２の抵抗を介して負電源に接
続された電界効果トランジスタと、この電界効果トラン
ジスタのドレインにエミッタが接続されると共にコレク
タが第３の抵抗を介して負電源に接続されたpnpトラン
ジスタを有し、ベースが前記pnpトランジスタのコレク
タに接続され、コレクタが正電源に接続され、エミッタ
が第４の抵抗を介して負電源に接続された第１のnpnト
ランジスタと、該第１のnpnトランジスタのエミッタと
前記電界効果トランジスタのゲート間に接続された帰還
抵抗とからなり、前記第１のnpnトランジスタのエミッ
タを出力端子とする光受信回路において、コレクタが正
電源に接続され、ベースが前記電界効果トランジスタの
ドレインに第５の抵抗を介して接続されると共にエミッ
タが第６の抵抗を介して負電源に接続され、かつ、該エ
ミッタが前記pnpトランジスタのベースに接続された第
２のnpnトランジスタを設けた構成とすることにより解
決される。 〔作用〕 新たに付加したnpnトランジスタQ4のベース・エミッ
タ間電圧が、pnpトランジスタQ2のベース・エミッタ間
に与えられることにより、このpnpトランジスタのベー
ス・エミッタ間電圧が安定化される。従って、このベー
ス・エミッタ間電圧によって決定されるpnpトランジス
タQ2のコレクタ電流ICが安定化する。また、pnpトラン
ジスタのベース・エミッタ間電圧の温度変動と、npnト
ランジスタQ4のベース・エミッタ間電圧の温度変動とは
ほぼ等しく、温度によるpnpトランジスタQ2のコレクタ
電流ICの変化も抑えることができる。 〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。回
路の動作は第２図に示す従来例と同様である。ここでは
新たに付加したnpnトランジスタQ4の機能を述べる。 npnトランジスタQ4のベースは抵抗R5を介してpnpトラ
ンジスタQ2のエミツタに接続され、Q4のエミツタは抵抗
R6を介して負電源に接続されると同時にpnpトランジス
タQ2のベースに接続される。またQ4のコレクタは正電源
に接続される。 抵抗R5は信号成分がQ4に入力されないためのもので、
必要ならばQ4のベース、グラウンド間に容量を接続す
る。抵抗R6はQ4のコレクタ電流を決めるものである。np
nトランジスタQ4のコレクタ電流によりベース・エミッ
タ間電圧が決まり、Q2のコレクタ電流も決定される。従
つてR6を変えることでQ2のコレクタ電流を設定できる。 R5は大きい方がQ1の電圧利得の低下が防げる。利得の
低下を1dB以下とするためにはR5をR1の４倍以上とする
必要がある。実施例では15倍としている。 本実施例の場合と、Q2のベース電圧を電源電圧VEEか
ら抵抗分割で与える従来例の場合との、それぞれのQ2の
コレクタ電流変動を第３図に示す。従来例に比べ変動を
1/2に抑えている。 第４図は別の実施例を示している。この実施例では
正，負電源の間にツエナーダイオードD1、抵抗R7を直列
に接続している。D1のアノードに、抵抗R6を介してnpn
トランジスタQ4のエミツタを接続する。D1のアノードの
電位は負電源の電圧変動によらず安定であるので、npn
トランジスタQ4のコレクタ電流が安定化され、従つてpn
pトランジスタQ2のベース・エミッタ間電圧およびコレ
クタ電流が安定化される。 〔発明の効果〕 本発明に係る光受信回路によれば、電界効果トランジ
スタのドレイン電流を決定しているpnpトランジスタの
コレクタ電流が安定化されるため、電源電圧および温度
の変動に対する回路動作点の安定化を図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の回路図、第２図は従来の回
路図、第３図はpnpトランジスタのコレクタ電流の安定
化特性、第４図は別の実施例の回路図である。 PD……フオトダイオード、Q1……FET、Q2……pnpトラン
ジスタ、Rf……帰還抵抗、Q4……バイアス用npnトラン
ジスタ、D1……基準電圧用ツエナーダイオード。
路図、第３図はpnpトランジスタのコレクタ電流の安定
化特性、第４図は別の実施例の回路図である。 PD……フオトダイオード、Q1……FET、Q2……pnpトラン
ジスタ、Rf……帰還抵抗、Q4……バイアス用npnトラン
ジスタ、D1……基準電圧用ツエナーダイオード。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．ゲートが受光ダイオードの一方の端子に接続される
と共にドレインが第１の抵抗を介して正電源に接続さ
れ、ソースが第２の抵抗を介して負電源に接続された電
界効果トランジスタと、この電界効果トランジスタのド
レインにエミッタが接続されると共にコレクタが第３の
抵抗を介して負電源に接続されたpnpトランジスタを有
し、ベースが前記pnpトランジスタのコレクタに接続さ
れ、コレクタが正電源に接続され、エミッタが第４の抵
抗を介して負電源に接続された第１のnpnトランジスタ
と、該第１のnpnトランジスタのエミッタと前記電界効
果トランジスタのゲート間に接続された帰還抵抗とから
なり、前記第１のnpnトランジスタのエミッタを出力端
子とする光受信回路において、 コレクタが正電源に接続され、ベースが前記電界効果ト
ランジスタのドレインに第５の抵抗を介して接続される
と共にエミッタが第６の抵抗を介して負電源に接続さ
れ、かつ、該エミッタが前記pnpトランジスタのベース
に接続された第２のnpnトランジスタを設けたことを特
徴とする光受信回路。 ２．特許請求の範囲第１項記載の光受信回路において、
カソードを前記正電源に接続し、アノードを第７の抵抗
を介して前記負電源に接続したツエナーダイオードを設
けると共に、前記第２のnpnトランジスタのエミッタ
を、前記第６の抵抗を介して前記ツエナーダイオードの
アノードに、前記負電源に代えて接続したことを特徴と
する光受信回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62022316A JP2662216B2 (ja) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | 光受信回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62022316A JP2662216B2 (ja) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | 光受信回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63191413A JPS63191413A (ja) | 1988-08-08 |
| JP2662216B2 true JP2662216B2 (ja) | 1997-10-08 |
Family
ID=12079325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62022316A Expired - Lifetime JP2662216B2 (ja) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | 光受信回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2662216B2 (ja) |
-
1987
- 1987-02-04 JP JP62022316A patent/JP2662216B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63191413A (ja) | 1988-08-08 |
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