JP2933657B2 - 限流回路及び該限流回路を用いた光受信器 - Google Patents
限流回路及び該限流回路を用いた光受信器Info
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- JP2933657B2 JP2933657B2 JP33801989A JP33801989A JP2933657B2 JP 2933657 B2 JP2933657 B2 JP 2933657B2 JP 33801989 A JP33801989 A JP 33801989A JP 33801989 A JP33801989 A JP 33801989A JP 2933657 B2 JP2933657 B2 JP 2933657B2
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- H03G3/20—Automatic control
- H03G3/30—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
- H03G11/00—Limiting amplitude; Limiting rate of change of amplitude
- H03G11/02—Limiting amplitude; Limiting rate of change of amplitude by means of diodes
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- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、特に光リンク用受信器の前置増幅器の入力
回路において有用な限流回路に係わる。
回路において有用な限流回路に係わる。
発明の背景 光リンクについては、例えばD.Betoule等が、雑誌“C
ommutation ettransmission,"No.2,1988に発表した論文
“Systmeurbain de trans−missionsur fibre optiqu
e unimodale 140 et34 Mbit/s（FOT140/34）”で述
べている。この論文からは、自動レベル制御ループによ
って利得を制御されるアバランシェホトダイオード（PD
A）を光−電気変換のために含む受信器に関する情報も
幾らか得られる。電気的に変換された信号は低雑音トラ
ンスインピーダンス段によって線形増幅される。より正
確には、用途に従って、送信器及び受信器間の光ファイ
バリンクに沿った減衰は０〜28dBであり得、２つの動作
範囲間で選択を行なうことによって作動時、受信器での
対応するダイナミックレンジが得られる。
ommutation ettransmission,"No.2,1988に発表した論文
“Systmeurbain de trans−missionsur fibre optiqu
e unimodale 140 et34 Mbit/s（FOT140/34）”で述
べている。この論文からは、自動レベル制御ループによ
って利得を制御されるアバランシェホトダイオード（PD
A）を光−電気変換のために含む受信器に関する情報も
幾らか得られる。電気的に変換された信号は低雑音トラ
ンスインピーダンス段によって線形増幅される。より正
確には、用途に従って、送信器及び受信器間の光ファイ
バリンクに沿った減衰は０〜28dBであり得、２つの動作
範囲間で選択を行なうことによって作動時、受信器での
対応するダイナミックレンジが得られる。
上記のようなリンクにおいて、減衰が28dBである場合
受信される信号は弱い。その場合には低雑音増幅が必要
となる。信号に後処理を施すためには、利得も比較的大
きくなければならない。しかし、リンクがきわめて短い
場合、または試験のための送信リンクの送信器が関連す
る受信リンクの受信器に直接接続される場合には、減衰
が0dBにしかならないことも有り得る。そのような場合
予防策が講じられないと、用いたホトダイオードが前置
増幅器の動作範囲外の信号を発生し、それによってリン
クを使用不能とする危険が生じる。
受信される信号は弱い。その場合には低雑音増幅が必要
となる。信号に後処理を施すためには、利得も比較的大
きくなければならない。しかし、リンクがきわめて短い
場合、または試験のための送信リンクの送信器が関連す
る受信リンクの受信器に直接接続される場合には、減衰
が0dBにしかならないことも有り得る。そのような場合
予防策が講じられないと、用いたホトダイオードが前置
増幅器の動作範囲外の信号を発生し、それによってリン
クを使用不能とする危険が生じる。
この問題点の解決方法は、上記出版物以外においても
様々に提案されている。
様々に提案されている。
即ち、フランス特許出願第85 17 277号の主題である
光減衰器のような形態を有する、ホトダイオードが受信
した光信号を減衰する素子を用いること、またはより単
純に、単に光ファイバを延長することが提案されてい
る。これらの解決方法は高価であり、かつ作動時に人手
の介入を必要とし、従って用途によっては許容しがた
い。
光減衰器のような形態を有する、ホトダイオードが受信
した光信号を減衰する素子を用いること、またはより単
純に、単に光ファイバを延長することが提案されてい
る。これらの解決方法は高価であり、かつ作動時に人手
の介入を必要とし、従って用途によっては許容しがた
い。
上記論文では、ホトダイオードのバイアス電流を操作
することによって該ホトダイオードの感度を低下させ
る。この種の解決方法はPCT特許出願第WO−85/04997号
にも開示されている。そのような手段によって得られる
ダイナミックレンジの変化は、必要を満たすには不十分
である。そのうえ、問題の論文にはダイナミックレンジ
が作動時に選択されると記載されており、このことは、
選択されるダイナミックレンジが、送信器を受信器に接
続することによって行なわれる試験が提示する問題点を
人手の介入を必要とせずに解決することには適用され得
ないことを意味する。
することによって該ホトダイオードの感度を低下させ
る。この種の解決方法はPCT特許出願第WO−85/04997号
にも開示されている。そのような手段によって得られる
ダイナミックレンジの変化は、必要を満たすには不十分
である。そのうえ、問題の論文にはダイナミックレンジ
が作動時に選択されると記載されており、このことは、
選択されるダイナミックレンジが、送信器を受信器に接
続することによって行なわれる試験が提示する問題点を
人手の介入を必要とせずに解決することには適用され得
ないことを意味する。
前置増幅器のダイナミックレンジを操作することも提
案されている。このような解決方法は、例えばアメリカ
の会社MSC,Microwave Semiconduc−tor Corp.が提供す
るトランスインピーダンス増幅器TIA 1500型によって実
現される。この場合も、増幅器はダイナミックレンジの
変化に関して制限される。そのうえ、このように改良さ
れた増幅器は比較的高価である。
案されている。このような解決方法は、例えばアメリカ
の会社MSC,Microwave Semiconduc−tor Corp.が提供す
るトランスインピーダンス増幅器TIA 1500型によって実
現される。この場合も、増幅器はダイナミックレンジの
変化に関して制限される。そのうえ、このように改良さ
れた増幅器は比較的高価である。
本発明は、電流を発生する光検波器と低インピーダン
スの電気的増幅段とを有する光受信器の動作ダイナミッ
クレンジを、専ら単純、安価でかつ人手の介入を要しな
い手段を用いて、特に上述の必要を満たすように改善す
ることを目的とする。この目的の達成のために、本発明
は、上記のような受信器に適用される場合ホトダイオー
ドと増幅段との間に配置されて増幅段に付与される電流
を制限し、それによって、ホトダイオードが受信した光
信号が高レベルである場合に増幅段に付与される電流が
増幅段の動作範囲外となるのを防止するべく機能する限
流回路を提供する。当然ながら、このような限流回路は
あらゆる同様用途にも適用され得る。
スの電気的増幅段とを有する光受信器の動作ダイナミッ
クレンジを、専ら単純、安価でかつ人手の介入を要しな
い手段を用いて、特に上述の必要を満たすように改善す
ることを目的とする。この目的の達成のために、本発明
は、上記のような受信器に適用される場合ホトダイオー
ドと増幅段との間に配置されて増幅段に付与される電流
を制限し、それによって、ホトダイオードが受信した光
信号が高レベルである場合に増幅段に付与される電流が
増幅段の動作範囲外となるのを防止するべく機能する限
流回路を提供する。当然ながら、このような限流回路は
あらゆる同様用途にも適用され得る。
発明の概要 即ち、本発明はまず、広い範囲内の値を有する非ゼロ
DC成分を含む入力電流を受け取り、狭い範囲内の値を有
する制限された出力電流を送り出す限流回路を提供す
る。
DC成分を含む入力電流を受け取り、狭い範囲内の値を有
する制限された出力電流を送り出す限流回路を提供す
る。
広範な入力電流に対して有効であり、しかも構成が単
純かつ安価である本発明の限流回路は、第１の単方向性
導電素子と、第２の単方向性導電素子と、抵抗素子とか
ら成る直列接続構成を含み、この直列接続構成は、第１
及び第２の単方向性導電素子にバイアス電流が流れてこ
れらの単方向性導電素子を導電性にするように電圧源の
２つの電極間に配置されており、その際入力電流は２つ
の単方向性導電素子間の共通点に付与され、また限流さ
れた出力は第２の単方向性導電素子と抵抗素子との間の
共通点から取り出され、入力電流は２つの部分に分かれ
て２方向に流れ、その一方の部分は第２の単方向性導電
素子でバイアス電流から減算され、他方の部分は第１の
単方向性導電素子でバイアス電流に加算され、それによ
って第２の単方向性導電素子の動抵抗が増大し、かつ第
１の単方向性導電素子の動抵抗が減小して出力電流が制
限される。
純かつ安価である本発明の限流回路は、第１の単方向性
導電素子と、第２の単方向性導電素子と、抵抗素子とか
ら成る直列接続構成を含み、この直列接続構成は、第１
及び第２の単方向性導電素子にバイアス電流が流れてこ
れらの単方向性導電素子を導電性にするように電圧源の
２つの電極間に配置されており、その際入力電流は２つ
の単方向性導電素子間の共通点に付与され、また限流さ
れた出力は第２の単方向性導電素子と抵抗素子との間の
共通点から取り出され、入力電流は２つの部分に分かれ
て２方向に流れ、その一方の部分は第２の単方向性導電
素子でバイアス電流から減算され、他方の部分は第１の
単方向性導電素子でバイアス電流に加算され、それによ
って第２の単方向性導電素子の動抵抗が増大し、かつ第
１の単方向性導電素子の動抵抗が減小して出力電流が制
限される。
第１及び第２の単方向性導電素子はショットキーダイ
オードであり得る。ダイオード同士は対を成すことが有
利である。
オードであり得る。ダイオード同士は対を成すことが有
利である。
本発明はまた、入射した光信号を電流の形態の電気信
号に変換して発信する光検波器と、電気信号のための低
インピーダンス増幅段とを有する、本発明の限流回路を
用いた光受信器も提供する。限流回路は光検波器と低イ
ンピーダンス増幅段との間に配置されており、その際限
流回路の出力電流は低インピーダンス増幅段に付与さ
れ、また限流回路の入力電流は光検波器が発生する電流
によって直接構成されている。
号に変換して発信する光検波器と、電気信号のための低
インピーダンス増幅段とを有する、本発明の限流回路を
用いた光受信器も提供する。限流回路は光検波器と低イ
ンピーダンス増幅段との間に配置されており、その際限
流回路の出力電流は低インピーダンス増幅段に付与さ
れ、また限流回路の入力電流は光検波器が発生する電流
によって直接構成されている。
本発明の一例を、添付図面を参照しつつ以下に説明す
る。
る。
好ましい例の説明 第１図から、入射する光信号に応答して電流の形態の
電気信号を発信する電流発生型光検波器PDAが知見され
る。この例の光検波器はアバランシェホトダイオードで
あり、Alcatel CITが参照番号CG4100を付して販売して
いる素子であり得る。このホトダイオードのカソード
は、バイアス抵抗器R1を介して正電位＋Vdと接続されて
いる。
電気信号を発信する電流発生型光検波器PDAが知見され
る。この例の光検波器はアバランシェホトダイオードで
あり、Alcatel CITが参照番号CG4100を付して販売して
いる素子であり得る。このホトダイオードのカソード
は、バイアス抵抗器R1を介して正電位＋Vdと接続されて
いる。
このカソードはダイオードDPを介してVdより低い電位
＋V1とも接続されており、それによって上記ホトダイオ
ードには、抵抗器R1においてどのような電圧降下が起こ
っても最小のバイアス電圧が確実に印加され、従ってそ
の通過域の縮小は一切回避される。このバイアス回路
は、ホトダイオードPDAのカソードと大地との間に接続
されたコンデンサCPによって減結合されている。
＋V1とも接続されており、それによって上記ホトダイオ
ードには、抵抗器R1においてどのような電圧降下が起こ
っても最小のバイアス電圧が確実に印加され、従ってそ
の通過域の縮小は一切回避される。このバイアス回路
は、ホトダイオードPDAのカソードと大地との間に接続
されたコンデンサCPによって減結合されている。
ホトダイオードPDAのアノードは、２つの単方向性導
電素子D1及びD2と抵抗素子または抵抗器RPとから成る限
流回路の電流入力端子Ａに接続されている。限流回路は
制限された電流を出力する端子Ｂを有し、端子Ｂはコン
デンサＣを介して、帰還インピーダンスRCを具えた増幅
器PAに接続されている。増幅器PAはインピーダンスRCと
共に、トランスインピーダンス前置増幅器を構成する。
このようなトランスインピーダンス増幅器はアメリカの
製造元Anadigicsから、参照番号ATA30010の下に入手可
能である。
電素子D1及びD2と抵抗素子または抵抗器RPとから成る限
流回路の電流入力端子Ａに接続されている。限流回路は
制限された電流を出力する端子Ｂを有し、端子Ｂはコン
デンサＣを介して、帰還インピーダンスRCを具えた増幅
器PAに接続されている。増幅器PAはインピーダンスRCと
共に、トランスインピーダンス前置増幅器を構成する。
このようなトランスインピーダンス増幅器はアメリカの
製造元Anadigicsから、参照番号ATA30010の下に入手可
能である。
光束Φの作用下に、ホトダイオードPDAは電流を発
し、この電流は光束の増大と共に強まる。ダイオードPD
Aを流れる電流は、素子D1、D2及びRPから成る限流回路
に付与される入力電流である。入力電流に応答して、限
流回路は、コンデンサＣ及び増幅器PAに付与される制限
された出力電流を発する。こうして、コンデンサＣを通
過した電流は増幅器PAによって増幅される。
し、この電流は光束の増大と共に強まる。ダイオードPD
Aを流れる電流は、素子D1、D2及びRPから成る限流回路
に付与される入力電流である。入力電流に応答して、限
流回路は、コンデンサＣ及び増幅器PAに付与される制限
された出力電流を発する。こうして、コンデンサＣを通
過した電流は増幅器PAによって増幅される。
ダイオードPDAが発し得る入力電流の範囲は広く、一
方前置増幅器PAの適正な動作が保証される、該増幅器PA
にとって許容可能な入力ダイナミックレンジは比較的狭
い。限流回路は、入力する電流にその都度対応する出力
電流を発し、その際入力電流の範囲は広く、ホトダイオ
ードPDAの発する電流の範囲に対応し、一方出力電流の
範囲はより制限されて、増幅器PAの動作範囲内に留ま
る。
方前置増幅器PAの適正な動作が保証される、該増幅器PA
にとって許容可能な入力ダイナミックレンジは比較的狭
い。限流回路は、入力する電流にその都度対応する出力
電流を発し、その際入力電流の範囲は広く、ホトダイオ
ードPDAの発する電流の範囲に対応し、一方出力電流の
範囲はより制限されて、増幅器PAの動作範囲内に留ま
る。
素子RP、D2及びD1から成る限流回路はバイアス電圧源
の２つの端子間に接続されており、これらの端子のうち
の一方は電位＋Ｖをもたらし、また他方は接地されてお
り、それによって直列に接続された３つの素子RP、D2、
D1にバイアス電流ipが流れる。抵抗器RPは電位＋Ｖをも
たらす端子と端子Ｂとの間に接続され、単方向性導電素
子D2は端子Ｂと端子Ａとの間に接続され、単方向性導電
素子D1は端子Ａと大地との間に接続されている。
の２つの端子間に接続されており、これらの端子のうち
の一方は電位＋Ｖをもたらし、また他方は接地されてお
り、それによって直列に接続された３つの素子RP、D2、
D1にバイアス電流ipが流れる。抵抗器RPは電位＋Ｖをも
たらす端子と端子Ｂとの間に接続され、単方向性導電素
子D2は端子Ｂと端子Ａとの間に接続され、単方向性導電
素子D1は端子Ａと大地との間に接続されている。
単方向性導電素子D1及びD2は好ましくはショットキー
ダイオードであり、このダイオードの電流−電圧特性を
第２図に示す。この図には、ダイオードを電流ipのみが
流れる場合の電荷曲線が示してある。図から知見される
ように、ダイオードの動抵抗（dV/di、即ち曲線の勾配
の逆数）は電流が強くなるほど減小する。他のいかなる
電流も流れない場合、２つのダイオードD1及びD2の動抵
抗は互いに等しく、なぜならこれらのダイオードD1、D2
のいずれにも同じ電流が流れるからである。
ダイオードであり、このダイオードの電流−電圧特性を
第２図に示す。この図には、ダイオードを電流ipのみが
流れる場合の電荷曲線が示してある。図から知見される
ように、ダイオードの動抵抗（dV/di、即ち曲線の勾配
の逆数）は電流が強くなるほど減小する。他のいかなる
電流も流れない場合、２つのダイオードD1及びD2の動抵
抗は互いに等しく、なぜならこれらのダイオードD1、D2
のいずれにも同じ電流が流れるからである。
限流回路はホトダイオードPDAを流れる電流を、ダイ
オードD1とD2との間の端子Ａで受け取る。この電流はAC
成分と、AC成分のピークピーク増幅を表すDC成分とを含
み、その際DC成分は例えば通常のように上記振幅の半分
に等しい。この例では電流は、ダイオードD2を流れるi2
とダイオードD1を流れるi1との２部分に分かれる。コン
デンサＣはDC成分が増幅器PAに送られるのを阻止し、従
って増幅器PAに付与される限流回路からの出力電流は電
流i2のみから成るが、より正確には実質的に電流i2のAC
成分によって構成される。当然ながら、コンデンサＣの
容量は、ホトダイオードPDAからの信号を減衰せずに通
すように選択される。電流i2はダイオードD2を流れるバ
イアス電流から減算され、電流i1はダイオードD1を流れ
るバイアス電流に加算される。入力電流ｉの作用を、第
２図中に矢印i1及びi2によって示す。電流i1が強くなる
と、ダイオードD1の動作点はその特性曲線上で上方へ移
動し、それによってダイオードD1の動抵抗は減小する。
電流i2が強くなるとダイオードD2の動作点がその特性曲
線上で下方へ移動し、それによってダイオードD2の動抵
抗が増大する。従って、電流ｉが強くなるほど電流ｉの
部分i2は部分i1に比較して弱くなり、それによって限流
回路からの出力電流の制限が実現する。限流回路におい
て、部分i2は単に電流ipを打ち消す傾向を有するのみで
あり、一方部分i1は入力電流ｉの実質的に全体を構成す
る傾向を有する。即ち、最大限流効果は電流ipの値によ
って決定されることが明らかである。従って、本発明の
限流回路は、抵抗器RPの抵抗値を適当に選択することに
よっていずれの所与用途にも適用され得、その際上記選
択は実験により容易に行なわれる。ショットキーダイオ
ードは同一特性を有するもの、即ち共通のパッケージに
収容して市販されている対ダイオードが好ましく用いら
れることが判明した。
オードD1とD2との間の端子Ａで受け取る。この電流はAC
成分と、AC成分のピークピーク増幅を表すDC成分とを含
み、その際DC成分は例えば通常のように上記振幅の半分
に等しい。この例では電流は、ダイオードD2を流れるi2
とダイオードD1を流れるi1との２部分に分かれる。コン
デンサＣはDC成分が増幅器PAに送られるのを阻止し、従
って増幅器PAに付与される限流回路からの出力電流は電
流i2のみから成るが、より正確には実質的に電流i2のAC
成分によって構成される。当然ながら、コンデンサＣの
容量は、ホトダイオードPDAからの信号を減衰せずに通
すように選択される。電流i2はダイオードD2を流れるバ
イアス電流から減算され、電流i1はダイオードD1を流れ
るバイアス電流に加算される。入力電流ｉの作用を、第
２図中に矢印i1及びi2によって示す。電流i1が強くなる
と、ダイオードD1の動作点はその特性曲線上で上方へ移
動し、それによってダイオードD1の動抵抗は減小する。
電流i2が強くなるとダイオードD2の動作点がその特性曲
線上で下方へ移動し、それによってダイオードD2の動抵
抗が増大する。従って、電流ｉが強くなるほど電流ｉの
部分i2は部分i1に比較して弱くなり、それによって限流
回路からの出力電流の制限が実現する。限流回路におい
て、部分i2は単に電流ipを打ち消す傾向を有するのみで
あり、一方部分i1は入力電流ｉの実質的に全体を構成す
る傾向を有する。即ち、最大限流効果は電流ipの値によ
って決定されることが明らかである。従って、本発明の
限流回路は、抵抗器RPの抵抗値を適当に選択することに
よっていずれの所与用途にも適用され得、その際上記選
択は実験により容易に行なわれる。ショットキーダイオ
ードは同一特性を有するもの、即ち共通のパッケージに
収容して市販されている対ダイオードが好ましく用いら
れることが判明した。
本発明の限流回路が非常に単純であること、及び該回
路の出力電流−入力電流伝達特性が処理されるべき入力
電流によって直接、即ちここに説明した例では光受信器
の光検波器によって発せられた電流によって直接自動的
に規定されることは明らかである。
路の出力電流−入力電流伝達特性が処理されるべき入力
電流によって直接、即ちここに説明した例では光受信器
の光検波器によって発せられた電流によって直接自動的
に規定されることは明らかである。
第１図は本発明の限流回路を含む光リンクの受信回路の
回路図、第２図は第１図に示した限流回路内のダイオー
ドの電圧−電流特性曲線を示すグラフである。 D1,D2……単方向性導電素子、RP……抵抗素子。
回路図、第２図は第１図に示した限流回路内のダイオー
ドの電圧−電流特性曲線を示すグラフである。 D1,D2……単方向性導電素子、RP……抵抗素子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/26 (56)参考文献 特開 昭58−168343（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−166641（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−62455（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H04B 10/00 - 10/28 H03F 3/08 H03G 7/00
Claims (4)
- 【請求項１】広い範囲内の値を有する非ゼロDC成分を含
む入力電流を受け取り、より狭い範囲内の値を有する制
限された出力電流を送り出す限流回路であって、第１の
単方向性導電素子と、第２の単方向性導電素子と、抵抗
素子とから成る直列接続構成を含み、この直列接続構成
は、第１及び第２の単方向性導電素子にバイアス電流が
流れてこれらの単方向性導電素子を導電性にするように
電圧源の２つの電極間に配置されており、その際入力電
流は２つの単方向性導電素子間の共通点に付与され、ま
た限流された出力は第２の単方向性導電素子と抵抗素子
との間の共通点から取り出され、入力電流は２つの部分
に分けれて２方向に流れ、その一方の部分は第２の単方
向性導電素子でバイアス電流から減算され、他方の部分
は第１の単方向性導電素子でバイアス電流に加算され、
それによって第２の単方向性導電素子の動抵抗が増大
し、かつ第１の単方向性導電素子の動抵抗が減小して出
力電流が制限される限流回路。 - 【請求項２】第１及び第２の単方向性導電素子がショッ
トキーダイオードであることを特徴とする請求項１に記
載の回路。 - 【請求項３】ダイオード同士が対を成すことを特徴とす
る請求項２に記載の回路。 - 【請求項４】入射した光信号を電流の形態の電気信号に
変換して発信する光検波器と、電気信号のための低イン
ピーダンス増幅段とを有する光受信器であって、請求項
１に記載の限流回路を含み、限流回路は光検波器と低イ
ンピーダス増幅段との間に配置されており、限流回路か
らの出力電流は低インピーダンス増幅段に付与され、限
流回路への入力電流は光検波器から発せられた電流によ
って直接構成されている、請求項１に記載の限流回路を
用いた光受信器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8817508 | 1988-12-30 | ||
| FR8817508A FR2642239B1 (fr) | 1988-12-30 | 1988-12-30 | Limiteur de courant et recepteur optique en faisant application |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02226923A JPH02226923A (ja) | 1990-09-10 |
| JP2933657B2 true JP2933657B2 (ja) | 1999-08-16 |
Family
ID=9373645
Family Applications (1)
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