JP3006319B2 - 受光回路 - Google Patents
受光回路Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、受光素子と増幅回路か
らなる受光回路に関する。
らなる受光回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバ通信用の受光回路は小型化を
図るため、受光素子と増幅回路をＧａＡｓ基板やＩｎＰ
基板上にモノリシックに集積するＯＥＩＣの開発や、チ
ップキャリアタイプの受光素子とＳｉあるいはＧａＡｓ
等のモノリシックＩＣによる増幅回路をモジュールにす
る開発が行われている。
図るため、受光素子と増幅回路をＧａＡｓ基板やＩｎＰ
基板上にモノリシックに集積するＯＥＩＣの開発や、チ
ップキャリアタイプの受光素子とＳｉあるいはＧａＡｓ
等のモノリシックＩＣによる増幅回路をモジュールにす
る開発が行われている。
【０００３】図３に従来のこの種の受光回路の一例を示
す。図中、１０はアバランシェフォトダイオード（ＡＰ
Ｄ）、２０は増幅回路、１１０は抵抗を示す。Ｖａは増
幅回路２０の入力端の電位を示す。ＶDD、ＶSSは増幅回
路２０の電源電圧、ＶAPDはＡＰＤの電源電圧である。
なお、受光素子はＡＰＤとしたが、ファトダイオード
（ＰＤ）でもよい。ＡＰＤ１０と増幅回路２０、抵抗１
１０がモノリシックに集積されている場合もあり、増幅
回路２０と抵抗１１０がモノリシックに集積されている
場合もある。また、ＡＰＤ１０と増幅回路２０、抵抗１
１０が全てハイブリッドで構成されている場合もある。
以下、動作の説明を行う。
す。図中、１０はアバランシェフォトダイオード（ＡＰ
Ｄ）、２０は増幅回路、１１０は抵抗を示す。Ｖａは増
幅回路２０の入力端の電位を示す。ＶDD、ＶSSは増幅回
路２０の電源電圧、ＶAPDはＡＰＤの電源電圧である。
なお、受光素子はＡＰＤとしたが、ファトダイオード
（ＰＤ）でもよい。ＡＰＤ１０と増幅回路２０、抵抗１
１０がモノリシックに集積されている場合もあり、増幅
回路２０と抵抗１１０がモノリシックに集積されている
場合もある。また、ＡＰＤ１０と増幅回路２０、抵抗１
１０が全てハイブリッドで構成されている場合もある。
以下、動作の説明を行う。
【０００４】ＡＰＤ１０では、入力する光信号の光量に
比例した光電流が流れる。増幅回路２０では、ＡＰＤ１
０に流れる光電流の交流成分を増幅し出力する。バイア
ス電圧Ｖｂは増幅回路２０の入力端の電位Ｖａを一定に
するために設けてある。
比例した光電流が流れる。増幅回路２０では、ＡＰＤ１
０に流れる光電流の交流成分を増幅し出力する。バイア
ス電圧Ｖｂは増幅回路２０の入力端の電位Ｖａを一定に
するために設けてある。
【０００５】次に、バイアス電圧Ｖｂと抵抗１１０の働
きを説明する。増幅回路２０の入力端の電位は、入力端
にＡＰＤ１０や抵抗１１０、バイアス電圧Ｖｂが接続さ
れていなければ、帰還抵抗Ｒｆを通して自己バイアスが
かかるようになっている。
きを説明する。増幅回路２０の入力端の電位は、入力端
にＡＰＤ１０や抵抗１１０、バイアス電圧Ｖｂが接続さ
れていなければ、帰還抵抗Ｒｆを通して自己バイアスが
かかるようになっている。
【０００６】図３で、バイアス電圧Ｖｂと抵抗１１０が
無くＡＰＤ１０と増幅回路２０が直結されている状態で
は、ＡＰＤ１０から流れる光電流の直流分は増幅回路２
０に流れ込む。この直流電流は増幅回路２０内の帰還抵
抗Ｒｆを通り電源ＶSSに流れるため、帰還抵抗Ｒｆの両
端で電圧差が生じ、増幅回路２０内の各素子の動作点が
ずれて増幅回路２０の利得やその周波数特性が変わる。
そこで、高周波特性に影響が無いように増幅回路２０の
入力インピーダンスより十分大きな値を有する抵抗１１
０を増幅回路２０の入力端に接続し、外部からバイアス
電圧Ｖｂを加えて電位Ｖａが一定になるようにしてい
る。
無くＡＰＤ１０と増幅回路２０が直結されている状態で
は、ＡＰＤ１０から流れる光電流の直流分は増幅回路２
０に流れ込む。この直流電流は増幅回路２０内の帰還抵
抗Ｒｆを通り電源ＶSSに流れるため、帰還抵抗Ｒｆの両
端で電圧差が生じ、増幅回路２０内の各素子の動作点が
ずれて増幅回路２０の利得やその周波数特性が変わる。
そこで、高周波特性に影響が無いように増幅回路２０の
入力インピーダンスより十分大きな値を有する抵抗１１
０を増幅回路２０の入力端に接続し、外部からバイアス
電圧Ｖｂを加えて電位Ｖａが一定になるようにしてい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】システムによっては、
受信した光信号の平均受光パワーが時間的に大きく変化
する場合や受光パワーのダイナミックレンジを大きく取
らなければならない場合がある。このような場合、上記
従来の受光回路では、光電流の直流成分の大きさが変わ
ると抵抗１１０における電圧降下分が変化し、増幅回路
２０の入力端の電位が変わる。そのため、増幅回路２０
の利得やその周波数特性が変わってしまう。このことか
ら、光信号の受光パワーに応じてバイアス電圧Ｖｂの大
きさを調整する必要がある。
受信した光信号の平均受光パワーが時間的に大きく変化
する場合や受光パワーのダイナミックレンジを大きく取
らなければならない場合がある。このような場合、上記
従来の受光回路では、光電流の直流成分の大きさが変わ
ると抵抗１１０における電圧降下分が変化し、増幅回路
２０の入力端の電位が変わる。そのため、増幅回路２０
の利得やその周波数特性が変わってしまう。このことか
ら、光信号の受光パワーに応じてバイアス電圧Ｖｂの大
きさを調整する必要がある。
【０００８】この問題に対し、増幅回路２０を安定に動
作させるには、（１）増幅回路２０の入力端に直流成分
カット用のバイパスコンデンサを実装する、（２）抵抗
１１０の代わりに高周波遮断用コイルにする、等が考え
られる。しかし、方法（１）については、ＡＰＤ１０と
増幅回路２０がモノリシックに集積されている場合や、
小スペースのところでハイブリッドに集積する場合には
実装が困難である。また、伝送信号がＮＲＺ符号のよう
な場合、零連続のように同符号が続くと符号誤りを起こ
す可能性がある。
作させるには、（１）増幅回路２０の入力端に直流成分
カット用のバイパスコンデンサを実装する、（２）抵抗
１１０の代わりに高周波遮断用コイルにする、等が考え
られる。しかし、方法（１）については、ＡＰＤ１０と
増幅回路２０がモノリシックに集積されている場合や、
小スペースのところでハイブリッドに集積する場合には
実装が困難である。また、伝送信号がＮＲＺ符号のよう
な場合、零連続のように同符号が続くと符号誤りを起こ
す可能性がある。
【０００９】方法（２）については以下の問題を有す
る。受光回路の使用周波数は、数ＭＨｚ〜数ＧＨｚで広
帯域である。増幅回路２０がモノリシックＩＣの場合、
コイルはＩＣ上で形成したり、ボンディングワイヤーを
使用する。しかし、どちらの場合も全帯域でインピーダ
ンスを大きく取ることは困難である。コイルのインピー
ダンスが増幅回路２０の入力インピーダンスより小さく
なると、ＡＰＤ１０からの高周波信号はコイル側にも漏
れてしまい、受光回路全体の周波数特性が変わってしま
う。
る。受光回路の使用周波数は、数ＭＨｚ〜数ＧＨｚで広
帯域である。増幅回路２０がモノリシックＩＣの場合、
コイルはＩＣ上で形成したり、ボンディングワイヤーを
使用する。しかし、どちらの場合も全帯域でインピーダ
ンスを大きく取ることは困難である。コイルのインピー
ダンスが増幅回路２０の入力インピーダンスより小さく
なると、ＡＰＤ１０からの高周波信号はコイル側にも漏
れてしまい、受光回路全体の周波数特性が変わってしま
う。
【００１０】本発明はかかる事情に鑑みて成されたもの
であり、光信号の平均受光パワーの大小によらず増幅回
路の周波数特性が変わらない受光回路を提供することを
目的とする。
であり、光信号の平均受光パワーの大小によらず増幅回
路の周波数特性が変わらない受光回路を提供することを
目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の受光回路は、受光素子と抵抗と直流電流源
が直列に接続された第一の回路と、受光素子と抵抗間に
入力端が接続された増幅回路と、受光素子に流れる光電
流の直流成分の大きさを検出する電流検出回路を備え、
電流検出回路の出力に応じて直流電流源に流れる電流の
大きさを制御する構成とした。
めに本発明の受光回路は、受光素子と抵抗と直流電流源
が直列に接続された第一の回路と、受光素子と抵抗間に
入力端が接続された増幅回路と、受光素子に流れる光電
流の直流成分の大きさを検出する電流検出回路を備え、
電流検出回路の出力に応じて直流電流源に流れる電流の
大きさを制御する構成とした。
【００１２】
【作用】上記構成にすることによって、受光素子に流れ
る光電流の直流成分は直流電流源に流れ込み増幅回路に
は流れ込まないので、増幅回路の入力端の電位は一定に
保たれることから、光信号の平均受光パワーが変動して
も増幅回路の周波数特性が変わらない。
る光電流の直流成分は直流電流源に流れ込み増幅回路に
は流れ込まないので、増幅回路の入力端の電位は一定に
保たれることから、光信号の平均受光パワーが変動して
も増幅回路の周波数特性が変わらない。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。
る。
【００１４】図１は本発明の請求項１の実施例における
受光回路のブロック図である。図中、１１は受光素子、
２１は増幅回路、３１は直流電流源、４１は電流検出回
路、１１１は抵抗を示す。
受光回路のブロック図である。図中、１１は受光素子、
２１は増幅回路、３１は直流電流源、４１は電流検出回
路、１１１は抵抗を示す。
【００１５】図２は図１で示した受光回路の回路図の一
例である。１２はＡＰＤ、２２は増幅回路、１１２、１
２０、２２０は抵抗、２００はオペアンプ、２１０はト
ランジスタを示す。Ｖａ、ＶｋはそれぞれＡＰＤのアノ
ードとカソードの電位を示す。ＶDD、ＶSSは増幅回路２
２の電源電圧、ＶAPDはＡＰＤの電源電圧である。Ｖ1は
Ｖｋに対する基準電圧、Ｖ2はトランジスタ２１０の電
源電圧である。図１と図２において、受光素子１１はＡ
ＰＤ１２に、抵抗１１１は抵抗１１２に、増幅回路２１
は増幅回路２２に対応する。電流検出回路４１は抵抗１
２０とオペアンプ２００の回路で構成され、直流電流源
３１はトランジスタ２１０と抵抗２２０で構成される。
なお、受光素子はＡＰＤとしたが、ＰＤでもよい。オペ
アンプ２００はトランジスタやＦＥＴ等の反転増幅回路
であってもよく、トランジスタ２１０はＦＥＴであって
もよい。以下、図２を用いて動作の説明を行う。
例である。１２はＡＰＤ、２２は増幅回路、１１２、１
２０、２２０は抵抗、２００はオペアンプ、２１０はト
ランジスタを示す。Ｖａ、ＶｋはそれぞれＡＰＤのアノ
ードとカソードの電位を示す。ＶDD、ＶSSは増幅回路２
２の電源電圧、ＶAPDはＡＰＤの電源電圧である。Ｖ1は
Ｖｋに対する基準電圧、Ｖ2はトランジスタ２１０の電
源電圧である。図１と図２において、受光素子１１はＡ
ＰＤ１２に、抵抗１１１は抵抗１１２に、増幅回路２１
は増幅回路２２に対応する。電流検出回路４１は抵抗１
２０とオペアンプ２００の回路で構成され、直流電流源
３１はトランジスタ２１０と抵抗２２０で構成される。
なお、受光素子はＡＰＤとしたが、ＰＤでもよい。オペ
アンプ２００はトランジスタやＦＥＴ等の反転増幅回路
であってもよく、トランジスタ２１０はＦＥＴであって
もよい。以下、図２を用いて動作の説明を行う。
【００１６】ＡＰＤ１２では、入射した光信号を電流に
変換する。増幅回路２２では、ＡＰＤ１２に流れる光電
流の交流成分を増幅し出力する。なお、抵抗１１２の抵
抗値は増幅回路２２の入力インピーダンスより十分大き
いものとする。抵抗１２０には、ＡＰＤ１２の光電流の
直流分が流れる。そのため、電位ＶｋはＡＰＤ１２の光
信号の平均受光パワーに応じて変化する。それをオペア
ンプ２００が検知してトランジスタ２１０のベース電圧
を制御し抵抗２２０とトランジスタ２１０のエミッタ電
圧からコレクタ電流Ｉｐを決める。今、光信号の平均受
光パワーが増え光電流の直流分が増えると、電位Ｖｋが
下がる。Ｖｋが下がればオペアンプ２００の出力電圧す
なわちトランジスタ２１０のベース電圧が上がって、コ
レクタ電流Ｉｐが増加する。その逆に、平均受光パワー
が減少すればＩｐも減少する。したがって、コレクタ電
流Ｉｐと光電流の直流分の大きさが同程度になるように
抵抗１２０や２２０、オペアンプ２００等を調整してお
けば、増幅回路２２に直流電流が流れ込むのを抑えるこ
とができる。光電流の直流分の増減で抵抗１１２の両端
の電位差は変化するが、Ｖａは増幅回路２２内の帰還抵
抗Ｒｆで自己バイアスされているので変化せず、トラン
ジスタ２１０のコレクタ−エミッタ間の電圧が変わる。
変換する。増幅回路２２では、ＡＰＤ１２に流れる光電
流の交流成分を増幅し出力する。なお、抵抗１１２の抵
抗値は増幅回路２２の入力インピーダンスより十分大き
いものとする。抵抗１２０には、ＡＰＤ１２の光電流の
直流分が流れる。そのため、電位ＶｋはＡＰＤ１２の光
信号の平均受光パワーに応じて変化する。それをオペア
ンプ２００が検知してトランジスタ２１０のベース電圧
を制御し抵抗２２０とトランジスタ２１０のエミッタ電
圧からコレクタ電流Ｉｐを決める。今、光信号の平均受
光パワーが増え光電流の直流分が増えると、電位Ｖｋが
下がる。Ｖｋが下がればオペアンプ２００の出力電圧す
なわちトランジスタ２１０のベース電圧が上がって、コ
レクタ電流Ｉｐが増加する。その逆に、平均受光パワー
が減少すればＩｐも減少する。したがって、コレクタ電
流Ｉｐと光電流の直流分の大きさが同程度になるように
抵抗１２０や２２０、オペアンプ２００等を調整してお
けば、増幅回路２２に直流電流が流れ込むのを抑えるこ
とができる。光電流の直流分の増減で抵抗１１２の両端
の電位差は変化するが、Ｖａは増幅回路２２内の帰還抵
抗Ｒｆで自己バイアスされているので変化せず、トラン
ジスタ２１０のコレクタ−エミッタ間の電圧が変わる。
【００１７】なお、図１において、ＡＰＤ１１と増幅回
路２１、抵抗１１１がハイブリッドに構成されている場
合や、ＡＰＤ１１と増幅回路２１、抵抗１１１がモノリ
シックに集積されている場合もあり、増幅回路２１と抵
抗１１１がモノリシックに集積されている場合もある。
また、直流電流源３１や電流検出回路４１が増幅回路２
１等とモノリシックに集積されていてもよい。
路２１、抵抗１１１がハイブリッドに構成されている場
合や、ＡＰＤ１１と増幅回路２１、抵抗１１１がモノリ
シックに集積されている場合もあり、増幅回路２１と抵
抗１１１がモノリシックに集積されている場合もある。
また、直流電流源３１や電流検出回路４１が増幅回路２
１等とモノリシックに集積されていてもよい。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、受
光素子と抵抗と直流電流源が直列に接続された第一の回
路と、受光素子と抵抗間に入力端が接続された増幅回路
と、受光素子に流れる光電流の直流成分の大きさを検出
する電流検出回路を備え、電流検出回路の出力に応じて
直流電流源に流れる電流の大きさを制御する構成にする
ことによって、受光素子に流れる光電流の直流分は直流
電流源に流れ込み増幅回路には流れ込まないので、増幅
回路の入力端の電位は一定に保たれ、平均受光パワーが
時間的に大きく変化する場合や受光パワーのダイナミッ
クレンジを大きく取る必要がある場合にも利得の周波数
特性を一定に保持する優れた効果を奏する。
光素子と抵抗と直流電流源が直列に接続された第一の回
路と、受光素子と抵抗間に入力端が接続された増幅回路
と、受光素子に流れる光電流の直流成分の大きさを検出
する電流検出回路を備え、電流検出回路の出力に応じて
直流電流源に流れる電流の大きさを制御する構成にする
ことによって、受光素子に流れる光電流の直流分は直流
電流源に流れ込み増幅回路には流れ込まないので、増幅
回路の入力端の電位は一定に保たれ、平均受光パワーが
時間的に大きく変化する場合や受光パワーのダイナミッ
クレンジを大きく取る必要がある場合にも利得の周波数
特性を一定に保持する優れた効果を奏する。
【図１】本発明の実施例１における受光回路のブロック
図
図
【図２】本発明の実施例１における受光回路の回路図
【図３】従来の受光回路の回路図
１０，１２ アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ） １１ 受光素子 ２０、２１、２２ 増幅回路 ３１ 直流電流源 ４１ 電流検出回路 １１０、１１１、１１２ 抵抗 １２０、２２０ 抵抗 ２００ オペアンプ ２１０ トランジスタ Ｖａ ＡＰＤのアノードの電位 Ｖｋ ＡＰＤのカソードの電位 Ｖｂ バイアス電圧 ＶDD ＶSS 増幅回路の電源電圧 ＶAPD ＡＰＤの電源電圧
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/28 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 31/10 H04B 10/04
Claims (1)
- 【請求項１】受光素子と抵抗と直流電流源が直列に接続
された回路と、前記受光素子と前記抵抗間に入力端が直
接接続された増幅回路と、前記受光素子に流れる光電流
の直流成分の大きさを検出する電流検出回路から少なく
とも構成され、前記直流電流源は、前記電流検出回路の
出力に応じて前記抵抗に流れる電流の大きさを制御する
ことを特徴とした受光回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4302012A JP3006319B2 (ja) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | 受光回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4302012A JP3006319B2 (ja) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | 受光回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06151945A JPH06151945A (ja) | 1994-05-31 |
| JP3006319B2 true JP3006319B2 (ja) | 2000-02-07 |
Family
ID=17903832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4302012A Expired - Fee Related JP3006319B2 (ja) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | 受光回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3006319B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6523046B2 (ja) * | 2015-05-29 | 2019-05-29 | シャープ株式会社 | 光センサ |
-
1992
- 1992-11-12 JP JP4302012A patent/JP3006319B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06151945A (ja) | 1994-05-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |