JP3091047B2 - 光信号増幅回路 - Google Patents
光信号増幅回路Info
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- JP3091047B2 JP3091047B2 JP05086314A JP8631493A JP3091047B2 JP 3091047 B2 JP3091047 B2 JP 3091047B2 JP 05086314 A JP05086314 A JP 05086314A JP 8631493 A JP8631493 A JP 8631493A JP 3091047 B2 JP3091047 B2 JP 3091047B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、受信した光信号を電気
信号に変換し増幅して出力する増幅回路と、上記増幅回
路の出力信号に基づく差動増幅出力を得る差動増幅回路
とを備えた光信号増幅回路に関するものである。
信号に変換し増幅して出力する増幅回路と、上記増幅回
路の出力信号に基づく差動増幅出力を得る差動増幅回路
とを備えた光信号増幅回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３に示すように、従来の光信号増幅回
路は、光信号を受光し、電気信号に変換するフォトダイ
オード３１と、上記電気信号を増幅する増幅回路３２
と、上記増幅回路の出力信号を入力信号とし、差動増幅
出力を得る差動増幅回路３３とを備えている。
路は、光信号を受光し、電気信号に変換するフォトダイ
オード３１と、上記電気信号を増幅する増幅回路３２
と、上記増幅回路の出力信号を入力信号とし、差動増幅
出力を得る差動増幅回路３３とを備えている。
【０００３】フォトダイオード３１が光信号を受光する
と、抵抗Ｒ34を電流Ｉ32が流れることにより、 Ｉ32×Ｒ34（Ｖ） の電圧降下が生ずる。これを抵抗Ｒ32および抵抗Ｒ33で
増幅（例えば、振幅を２倍）して、次段の差動増幅回路
３３に供給する増幅回路３２の出力信号とする。
と、抵抗Ｒ34を電流Ｉ32が流れることにより、 Ｉ32×Ｒ34（Ｖ） の電圧降下が生ずる。これを抵抗Ｒ32および抵抗Ｒ33で
増幅（例えば、振幅を２倍）して、次段の差動増幅回路
３３に供給する増幅回路３２の出力信号とする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
構成では、例えば３（Ｖ）の低電源電圧で光信号増幅回
路を駆動することが困難であり、消費電力が大きいとい
う問題点が有る。その理由を以下に説明する。
構成では、例えば３（Ｖ）の低電源電圧で光信号増幅回
路を駆動することが困難であり、消費電力が大きいとい
う問題点が有る。その理由を以下に説明する。
【０００５】コレクタが電源電圧Ｖccに接続され、ベー
スが定電圧電源３２ａに接続されたトランジスタＴｒ31
のベース電位Ｖａおよびエミッタ電位Ｖｂは、抵抗Ｒ31
に流れる電流をＩ31、ベース・エミッタ間電圧をＶBE＝
約0.７（Ｖ）とすると、 となる。
スが定電圧電源３２ａに接続されたトランジスタＴｒ31
のベース電位Ｖａおよびエミッタ電位Ｖｂは、抵抗Ｒ31
に流れる電流をＩ31、ベース・エミッタ間電圧をＶBE＝
約0.７（Ｖ）とすると、 となる。
【０００６】次に、 ＶccとＶａとの大きさを比べる
と、 Ｖcc ＞ Ｖａ … であるから、より、 Ｖcc ＞ Ｖａ＝Ｉ31×Ｒ31＋2.８（Ｖ）… となる。
と、 Ｖcc ＞ Ｖａ … であるから、より、 Ｖcc ＞ Ｖａ＝Ｉ31×Ｒ31＋2.８（Ｖ）… となる。
【０００７】したがって、従来の光信号増幅回路では、
電源電圧Ｖccの大きさが上記式で制限され、その電源
電圧以下では動作しないため、例えば３（Ｖ）の低電源
電圧で駆動することは困難である。
電源電圧Ｖccの大きさが上記式で制限され、その電源
電圧以下では動作しないため、例えば３（Ｖ）の低電源
電圧で駆動することは困難である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る光
信号増幅回路は、上記の課題を解決するために、受光し
た光信号を電気信号に変換する変換素子（例えば、フォ
トダイオード）と、上記電気信号を増幅する増幅回路
と、上記増幅回路の出力信号に基づく差動増幅出力を得
る差動増幅回路とを備えた光信号増幅回路において、上
記増幅回路の出力と上記差動増幅回路の入力とに接続さ
れ、上記差動増幅回路の動作範囲まで、上記増幅回路の
出力信号をレベルシフトするレベルシフト回路を備えて
いることを特徴としている。
信号増幅回路は、上記の課題を解決するために、受光し
た光信号を電気信号に変換する変換素子（例えば、フォ
トダイオード）と、上記電気信号を増幅する増幅回路
と、上記増幅回路の出力信号に基づく差動増幅出力を得
る差動増幅回路とを備えた光信号増幅回路において、上
記増幅回路の出力と上記差動増幅回路の入力とに接続さ
れ、上記差動増幅回路の動作範囲まで、上記増幅回路の
出力信号をレベルシフトするレベルシフト回路を備えて
いることを特徴としている。
【０００９】請求項２の発明に係る光信号増幅回路は、
上記の課題を解決するために、受光した光信号を電気信
号に変換する変換素子（例えば、フォトダイオード）
と、上記電気信号を増幅する増幅回路と、上記増幅回路
の出力信号に基づく差動増幅出力を得る差動増幅回路と
を備えた光信号増幅回路において、上記増幅回路の出力
と上記差動増幅回路の入力とに接続され、上記差動増幅
回路の動作範囲まで、上記増幅回路の出力信号をレベル
シフトするレベルシフト回路を備え、基板をコレクタと
した縦型ｐｎｐトランジスタを用いたエミッタフォロア
回路で、上記レベルシフト回路を構成したことを特徴と
している。
上記の課題を解決するために、受光した光信号を電気信
号に変換する変換素子（例えば、フォトダイオード）
と、上記電気信号を増幅する増幅回路と、上記増幅回路
の出力信号に基づく差動増幅出力を得る差動増幅回路と
を備えた光信号増幅回路において、上記増幅回路の出力
と上記差動増幅回路の入力とに接続され、上記差動増幅
回路の動作範囲まで、上記増幅回路の出力信号をレベル
シフトするレベルシフト回路を備え、基板をコレクタと
した縦型ｐｎｐトランジスタを用いたエミッタフォロア
回路で、上記レベルシフト回路を構成したことを特徴と
している。
【００１０】なお、上記エミッタフォロア回路は、請求
項３に記載したように、上記縦型ｐｎｐトランジスタ
と、該縦型ｐｎｐトランジスタのエミッタに接続された
定電流 源とから構成してもよい。
項３に記載したように、上記縦型ｐｎｐトランジスタ
と、該縦型ｐｎｐトランジスタのエミッタに接続された
定電流 源とから構成してもよい。
【００１１】
【作用】上記の構成により、光信号増幅回路の電源電圧
を下げて、増幅回路の出力信号レベルが下がったとして
も、レベルシフト回路によって、増幅回路の出力信号レ
ベルは、次段の差動増幅回路の動作範囲までレベルシフ
トされるので、差動増幅回路を動作させ、増幅回路の出
力信号に基づく差動増幅出力を得ることができる。した
がって、従来よりも低い電源電圧で光信号増幅回路を駆
動することが可能となるので、消費電力を小さくするこ
とができる。
を下げて、増幅回路の出力信号レベルが下がったとして
も、レベルシフト回路によって、増幅回路の出力信号レ
ベルは、次段の差動増幅回路の動作範囲までレベルシフ
トされるので、差動増幅回路を動作させ、増幅回路の出
力信号に基づく差動増幅出力を得ることができる。した
がって、従来よりも低い電源電圧で光信号増幅回路を駆
動することが可能となるので、消費電力を小さくするこ
とができる。
【００１２】しかも、基板をコレクタとした縦型ｐｎｐ
トランジスタを用いたエミッタフォロア回路は、ベース
・エミッタ間電圧（約0.７Ｖ）に相当するだけ、増幅回
路の出力信号の直流成分を大きくすることによって、次
段の差動増幅回路の動作範囲までレベルシフトさせるこ
とができる。さらに、縦型ｐｎｐトランジスタは応答が
速いので、広い周波数帯域の光通信に充分対応すること
ができる。
トランジスタを用いたエミッタフォロア回路は、ベース
・エミッタ間電圧（約0.７Ｖ）に相当するだけ、増幅回
路の出力信号の直流成分を大きくすることによって、次
段の差動増幅回路の動作範囲までレベルシフトさせるこ
とができる。さらに、縦型ｐｎｐトランジスタは応答が
速いので、広い周波数帯域の光通信に充分対応すること
ができる。
【００１３】
【実施例】本発明の一実施例について図１および図２に
基づいて説明すれば、以下のとおりである。
基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００１４】図１に示すように、本発明に係る光信号増
幅回路は、光信号を受光し、電気信号に変換する変換素
子１と、上記電気信号を増幅する増幅回路２と、例えば
カレントミラー回路で構成された定電流回路３と、特許
請求の範囲に記載のレベルシフト回路としてのエミッタ
ホロワ回路（エミッタフォロア回路）４と、上記増幅回
路２の出力信号に基づく差動増幅出力を得る差動増幅回
路５とを備え、モノリシック集積回路として構成されて
いる。上記変換素子１として、例えばフォトダイオード
を用いることができる。
幅回路は、光信号を受光し、電気信号に変換する変換素
子１と、上記電気信号を増幅する増幅回路２と、例えば
カレントミラー回路で構成された定電流回路３と、特許
請求の範囲に記載のレベルシフト回路としてのエミッタ
ホロワ回路（エミッタフォロア回路）４と、上記増幅回
路２の出力信号に基づく差動増幅出力を得る差動増幅回
路５とを備え、モノリシック集積回路として構成されて
いる。上記変換素子１として、例えばフォトダイオード
を用いることができる。
【００１５】上記増幅回路２の入力側に配置されたｎｐ
ｎトランジスタＴｒ1 は、ベースに変換素子１の出力が
接続されると共に、コレクタに能動負荷としての定電流
回路３が接続されている。
ｎトランジスタＴｒ1 は、ベースに変換素子１の出力が
接続されると共に、コレクタに能動負荷としての定電流
回路３が接続されている。
【００１６】上記エミッタホロワ回路４は、接地された
基板をコレクタとする縦型ｐｎｐトランジスタＴｒ
3 と、縦型ｐｎｐトランジスタＴｒ3 のエミッタに接続
された抵抗Ｒ3 とで構成されている。この抵抗Ｒ3 は、
図２に示すように、定電流源４ａで置き換えることがで
きる。また、縦型ｐｎｐトランジスタＴｒ3 のベース
は、増幅回路２の出力側に配置されたｎｐｎトランジス
タＴｒ2 のエミッタに接続され、縦型ｐｎｐトランジス
タＴｒ3 のエミッタは、差動増幅回路５の入力側のｎｐ
ｎトランジスタＴｒ4 のベースに接続されている。
基板をコレクタとする縦型ｐｎｐトランジスタＴｒ
3 と、縦型ｐｎｐトランジスタＴｒ3 のエミッタに接続
された抵抗Ｒ3 とで構成されている。この抵抗Ｒ3 は、
図２に示すように、定電流源４ａで置き換えることがで
きる。また、縦型ｐｎｐトランジスタＴｒ3 のベース
は、増幅回路２の出力側に配置されたｎｐｎトランジス
タＴｒ2 のエミッタに接続され、縦型ｐｎｐトランジス
タＴｒ3 のエミッタは、差動増幅回路５の入力側のｎｐ
ｎトランジスタＴｒ4 のベースに接続されている。
【００１７】なお、差動増幅回路５の出力側のｎｐｎト
ランジスタＴｒ5 のベースには、基準電圧 refが供給さ
れ、定電流回路３、エミッタホロワ回路４、および差動
増幅回路５には、電源電圧Ｖccが供給されている。
ランジスタＴｒ5 のベースには、基準電圧 refが供給さ
れ、定電流回路３、エミッタホロワ回路４、および差動
増幅回路５には、電源電圧Ｖccが供給されている。
【００１８】このように、図３に示す従来の光信号増幅
回路と比較すると、増幅回路２のｎｐｎトランジスタＴ
ｒ2 のコレクタを電源電圧Ｖccに直接接続し、このｎｐ
ｎトランジスタＴｒ2 のベース電位Ｖｄが電源電圧Ｖcc
に依存しないように、従来の抵抗Ｒ31を定電流回路３に
置き換えている。さらに、定電流回路３が飽和すること
を防ぐために、ｎｐｎトランジスタＴｒ2 の接地された
エミッタ抵抗を小さくし、抵抗Ｒ2 のみとしている。
回路と比較すると、増幅回路２のｎｐｎトランジスタＴ
ｒ2 のコレクタを電源電圧Ｖccに直接接続し、このｎｐ
ｎトランジスタＴｒ2 のベース電位Ｖｄが電源電圧Ｖcc
に依存しないように、従来の抵抗Ｒ31を定電流回路３に
置き換えている。さらに、定電流回路３が飽和すること
を防ぐために、ｎｐｎトランジスタＴｒ2 の接地された
エミッタ抵抗を小さくし、抵抗Ｒ2 のみとしている。
【００１９】上記の構成において、定電流回路３中の電
位ＶｃとｎｐｎトランジスタＴｒ2のベース電位Ｖｄと
電源電圧Ｖccとの関係は、トランジスタのベース・エミ
ッタ間電圧をＶBE＝約0.７（Ｖ）とすると、 Ｖｃ＝Ｖcc−ＶBE＝Ｖcc−0.７（Ｖ）…(1) Ｖｃ＞Ｖｄ＝２ＶBE＝1.４（Ｖ） …(2) となり、上式(1) (2) より、 Ｖcc−0.７（Ｖ）＞1.４（Ｖ） となる。したがって、Ｖccの下限は、 Ｖcc＞ 2. 1 （Ｖ） となる。
位ＶｃとｎｐｎトランジスタＴｒ2のベース電位Ｖｄと
電源電圧Ｖccとの関係は、トランジスタのベース・エミ
ッタ間電圧をＶBE＝約0.７（Ｖ）とすると、 Ｖｃ＝Ｖcc−ＶBE＝Ｖcc−0.７（Ｖ）…(1) Ｖｃ＞Ｖｄ＝２ＶBE＝1.４（Ｖ） …(2) となり、上式(1) (2) より、 Ｖcc−0.７（Ｖ）＞1.４（Ｖ） となる。したがって、Ｖccの下限は、 Ｖcc＞ 2. 1 （Ｖ） となる。
【００２０】しかしながら、Ｖccの下限を下げるため
に、ｎｐｎトランジスタＴｒ2 のエミッタ抵抗を小さく
したため、増幅回路２の出力もまた小さくなってしま
う。その結果、増幅回路２の出力をそのまま差動増幅回
路５に入力すると、差動増幅回路５中の定電流回路５ａ
を構成するトランジスタが飽和した状態となり、差動増
幅回路５が動作しない。
に、ｎｐｎトランジスタＴｒ2 のエミッタ抵抗を小さく
したため、増幅回路２の出力もまた小さくなってしま
う。その結果、増幅回路２の出力をそのまま差動増幅回
路５に入力すると、差動増幅回路５中の定電流回路５ａ
を構成するトランジスタが飽和した状態となり、差動増
幅回路５が動作しない。
【００２１】そこで、エミッタホロワ回路４によって、
差動増幅回路５が動作し得るレベルまで、増幅回路２の
出力をレベルシフトすることが不可欠である。エミッタ
ホロワ回路４は、縦型ｐｎｐトランジスタＴｒ3 を用い
ているので、ベース・エミッタ間電圧ＶBEに相当する約
0.７（Ｖ）だけ増幅回路２の出力信号の直流成分を大き
くすることができる。これにより、本発明に係る光信号
増幅回路は、Ｖcc＞ 2. 1 （Ｖ）の電源電圧で動作可能
であり、５Ｖ系電源の光信号増幅回路としてだけではな
く、３Ｖ系電源の光信号増幅回路としても採用すること
ができる。
差動増幅回路５が動作し得るレベルまで、増幅回路２の
出力をレベルシフトすることが不可欠である。エミッタ
ホロワ回路４は、縦型ｐｎｐトランジスタＴｒ3 を用い
ているので、ベース・エミッタ間電圧ＶBEに相当する約
0.７（Ｖ）だけ増幅回路２の出力信号の直流成分を大き
くすることができる。これにより、本発明に係る光信号
増幅回路は、Ｖcc＞ 2. 1 （Ｖ）の電源電圧で動作可能
であり、５Ｖ系電源の光信号増幅回路としてだけではな
く、３Ｖ系電源の光信号増幅回路としても採用すること
ができる。
【００２２】また、基板をコレクタとする縦型ｐｎｐト
ランジスタＴｒ3 は、ｆT ＝１０ＭＨｚ程度の応答しか
ないラテラルｐｎｐトランジスタよりベース幅が狭いた
め、応答が速いという特徴を備えている。この結果、本
発明の光信号増幅回路は、広い周波数帯域の光通信に充
分対応することができ、低電源電圧で動作可能としたこ
とによる低消費電力の効果を得ることもできる。
ランジスタＴｒ3 は、ｆT ＝１０ＭＨｚ程度の応答しか
ないラテラルｐｎｐトランジスタよりベース幅が狭いた
め、応答が速いという特徴を備えている。この結果、本
発明の光信号増幅回路は、広い周波数帯域の光通信に充
分対応することができ、低電源電圧で動作可能としたこ
とによる低消費電力の効果を得ることもできる。
【００２３】
【発明の効果】本発明に係る光信号増幅回路は、以上の
ように、増幅回路の出力と差動増幅回路の入力とに接続
され、上記差動増幅回路の動作範囲まで、上記増幅回路
の出力信号をレベルシフトするレベルシフト回路を備え
ている構成である。
ように、増幅回路の出力と差動増幅回路の入力とに接続
され、上記差動増幅回路の動作範囲まで、上記増幅回路
の出力信号をレベルシフトするレベルシフト回路を備え
ている構成である。
【００２４】それゆえ、電源電圧を従来より低くして増
幅回路の出力信号が小さくなっても、レベルシフト回路
により差動増幅回路を動作させることができるので、従
来より低い電源電圧で光信号増幅回路を駆動することが
可能となる。これにより、光信号増幅回路の消費電力を
小さくすることができる。
幅回路の出力信号が小さくなっても、レベルシフト回路
により差動増幅回路を動作させることができるので、従
来より低い電源電圧で光信号増幅回路を駆動することが
可能となる。これにより、光信号増幅回路の消費電力を
小さくすることができる。
【００２５】また、上記の構成に加えて、上記レベルシ
フト回路を、基板をコレクタとした縦型ｐｎｐトランジ
スタを用いたエミッタフォロア回路から成る構成とした
場合、応答が速い縦型ｐｎｐトランジスタを用いたこと
によって、本発明に係る光信号増幅回路は、広い周波数
帯域の光通信に充分対応することができるという効果を
併せて奏する。
フト回路を、基板をコレクタとした縦型ｐｎｐトランジ
スタを用いたエミッタフォロア回路から成る構成とした
場合、応答が速い縦型ｐｎｐトランジスタを用いたこと
によって、本発明に係る光信号増幅回路は、広い周波数
帯域の光通信に充分対応することができるという効果を
併せて奏する。
【００２６】なお、上記エミッタフォロア回路は、上記
縦型ｐｎｐトランジスタと、該縦型ｐｎｐトランジスタ
のエミッタに接続された定電流源とから構成してもよ
い。
縦型ｐｎｐトランジスタと、該縦型ｐｎｐトランジスタ
のエミッタに接続された定電流源とから構成してもよ
い。
【図１】本発明に係る光信号増幅回路の一構成例を示す
回路図である。
回路図である。
【図２】本発明に係る光信号増幅回路の他の構成例を示
す回路図である。
す回路図である。
【図３】従来の光信号増幅回路の一構成例を示す回路図
である。
である。
１ 変換素子 ２ 増幅回路 ４ エミッタホロワ回路（レベルシフト回路） ５ 差動増幅回路 Ｔｒ3 縦型ｐｎｐトランジスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03F 3/08 H01L 31/10
Claims (3)
- 【請求項１】受光した光信号を電気信号に変換する変換
素子と、上記電気信号を増幅する増幅回路と、上記増幅
回路の出力信号に基づく差動増幅出力を得る差動増幅回
路とを備えた光信号増幅回路において、 上記増幅回路の出力と上記差動増幅回路の入力とに接続
され、上記差動増幅回路の動作範囲まで、上記増幅回路
の出力信号をレベルシフトするレベルシフト回路を備え
ていることを特徴とする光信号増幅回路。 - 【請求項２】受光した光信号を電気信号に変換する変換
素子と、上記電気信号を増幅する増幅回路と、上記増幅
回路の出力信号に基づく差動増幅出力を得る差動増幅回
路とを備えた光信号増幅回路において、 上記増幅回路の出力と上記差動増幅回路の入力とに接続
され、上記差動増幅回路の動作範囲まで、上記増幅回路
の出力信号をレベルシフトするレベルシフト回路を備
え、 基板をコレクタとした縦型ｐｎｐトランジスタを用いた
エミッタフォロア回路で、上記レベルシフト回路を構成
したことを特徴とする光信号増幅回路。 - 【請求項３】上記エミッタフォロア回路は、上記縦型ｐ
ｎｐトランジスタと、該縦型ｐｎｐトランジスタのエミ
ッタに接続された定電流源とから構成されていることを
特徴とする請求項２に記載の光信号増幅回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05086314A JP3091047B2 (ja) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | 光信号増幅回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05086314A JP3091047B2 (ja) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | 光信号増幅回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06303048A JPH06303048A (ja) | 1994-10-28 |
| JP3091047B2 true JP3091047B2 (ja) | 2000-09-25 |
Family
ID=13883379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05086314A Expired - Lifetime JP3091047B2 (ja) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | 光信号増幅回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3091047B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4632837B2 (ja) * | 2005-03-31 | 2011-02-16 | 三洋電機株式会社 | 受光増幅回路及びそれを備えた表示装置 |
| JP4872685B2 (ja) * | 2007-01-29 | 2012-02-08 | ソニー株式会社 | 電流電圧変換回路、フォトディテクタ回路及び光ディスク装置 |
| JP5017043B2 (ja) | 2007-09-28 | 2012-09-05 | 株式会社東芝 | 受光回路 |
-
1993
- 1993-04-13 JP JP05086314A patent/JP3091047B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06303048A (ja) | 1994-10-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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