JP3177115B2 - 受光アンプ - Google Patents
受光アンプInfo
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- JP3177115B2 JP3177115B2 JP03724995A JP3724995A JP3177115B2 JP 3177115 B2 JP3177115 B2 JP 3177115B2 JP 03724995 A JP03724995 A JP 03724995A JP 3724995 A JP3724995 A JP 3724995A JP 3177115 B2 JP3177115 B2 JP 3177115B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光リモートコントロー
ル等に用いられ、受光したパルス光を電気信号に変換し
て増幅する受光アンプに関する。
ル等に用いられ、受光したパルス光を電気信号に変換し
て増幅する受光アンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、テレビやオーディオ等の家庭電化
製品等に遠隔操作を行う光リモートコントロールが多用
されている。これはコントローラから発生する光信号
（パルス光）を受光アンプで電気信号に変換して増幅す
ることにより、信号を取り込むものである。
製品等に遠隔操作を行う光リモートコントロールが多用
されている。これはコントローラから発生する光信号
（パルス光）を受光アンプで電気信号に変換して増幅す
ることにより、信号を取り込むものである。
【０００３】図３は、従来の受光アンプの一例を示す回
路図である。この受光アンプは、フォトダイオードＰＤ
3と、フォトダイオードＰＤ3のカソードに直列接続した
電圧変換抵抗Ｒ31と、エミッタ同士を接続した２つのト
ランジスタＱ31，Ｑ32と、該エミッタに接続した定電流
源Ｑ33（トランジスタで構成）とからなる。トランジス
タＱ31，Ｑ32のそれぞれコレクタには抵抗Ｒ34，Ｒ35を
介して電源電圧Ｖccを印加し、ベースにはバイアス抵抗
Ｒ32，Ｒ33を介して基準電圧Ｖref3を印加する。
路図である。この受光アンプは、フォトダイオードＰＤ
3と、フォトダイオードＰＤ3のカソードに直列接続した
電圧変換抵抗Ｒ31と、エミッタ同士を接続した２つのト
ランジスタＱ31，Ｑ32と、該エミッタに接続した定電流
源Ｑ33（トランジスタで構成）とからなる。トランジス
タＱ31，Ｑ32のそれぞれコレクタには抵抗Ｒ34，Ｒ35を
介して電源電圧Ｖccを印加し、ベースにはバイアス抵抗
Ｒ32，Ｒ33を介して基準電圧Ｖref3を印加する。
【０００４】フォトダイオードＰＤ3で生じる光電流
（交流電流）を、フォトダイオードＰＤ3のカソードに
直列接続した電圧変換抵抗Ｒ31で電流−電圧変換（以
下、Ｉ−Ｖ変換と記載する）し、その光信号電圧をコン
デンサＣ31を通じて後段のトランジスタＱ31へ伝送す
る。そして、トランジスタＱ31のコレクタから光信号電
圧を出力端子Ｖoutより次段の回路（図示せず）に伝送
する。
（交流電流）を、フォトダイオードＰＤ3のカソードに
直列接続した電圧変換抵抗Ｒ31で電流−電圧変換（以
下、Ｉ−Ｖ変換と記載する）し、その光信号電圧をコン
デンサＣ31を通じて後段のトランジスタＱ31へ伝送す
る。そして、トランジスタＱ31のコレクタから光信号電
圧を出力端子Ｖoutより次段の回路（図示せず）に伝送
する。
【０００５】図４は、従来の受光アンプの他の例を示す
回路図である。この受光アンプは、２つのトランジスタ
から構成される負帰還回路の帰還抵抗を用いて、フォト
ダイオードで生じる光電流をＩ−Ｖ変換して光信号電圧
とする。帰還抵抗Ｒ41はトランジスタＱ41のベースとト
ランジスタＱ42のエミッタに接続して、負帰還回路を形
成する。トランジスタＱ41のベースには、フォトダイオ
ードＰＤ4のカソード端を接続し、コレクタにはトラン
ジスタＱ42のベースが接続されている。トランジスタＱ
42のコレクタには電源電圧Ｖccが印加され、トランジス
タＱ41には定電流源Ｑ43（トランジスタで構成）を介し
て電源電圧Ｖccが印加されている。トランジスタＱ41の
エミッタはＧＮＤに接続され、トランジスタＱ42のエミ
ッタは定電流源Ｑ44（トランジスタで構成）を介してＧ
ＮＤに接続されている。
回路図である。この受光アンプは、２つのトランジスタ
から構成される負帰還回路の帰還抵抗を用いて、フォト
ダイオードで生じる光電流をＩ−Ｖ変換して光信号電圧
とする。帰還抵抗Ｒ41はトランジスタＱ41のベースとト
ランジスタＱ42のエミッタに接続して、負帰還回路を形
成する。トランジスタＱ41のベースには、フォトダイオ
ードＰＤ4のカソード端を接続し、コレクタにはトラン
ジスタＱ42のベースが接続されている。トランジスタＱ
42のコレクタには電源電圧Ｖccが印加され、トランジス
タＱ41には定電流源Ｑ43（トランジスタで構成）を介し
て電源電圧Ｖccが印加されている。トランジスタＱ41の
エミッタはＧＮＤに接続され、トランジスタＱ42のエミ
ッタは定電流源Ｑ44（トランジスタで構成）を介してＧ
ＮＤに接続されている。
【０００６】フォトダイオードＰＤ4で生じる光電流
（交流電流）を、フォトダイオードＰＤ4のカソードに
直列接続した帰還抵抗Ｒ41でＩ−Ｖ変換し、負帰還回路
を通じてトランジスタＱ42のエミッタから取り出す。そ
して、光信号電圧をコンデンサＣ41を通じて出力端子Ｖ
outより次段回路（図示せず）1へ伝送する。
（交流電流）を、フォトダイオードＰＤ4のカソードに
直列接続した帰還抵抗Ｒ41でＩ−Ｖ変換し、負帰還回路
を通じてトランジスタＱ42のエミッタから取り出す。そ
して、光信号電圧をコンデンサＣ41を通じて出力端子Ｖ
outより次段回路（図示せず）1へ伝送する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】図３に示した受光アン
プでは、交流的なフォトダイオードの負荷は、電圧変換
抵抗Ｒ31とバイアス抵抗Ｒ32とトランジスタＱ31の入力
インピーダンスとなり、これらが並列に接続されてい
る。従って、フォトダイオードＰＤ3の負荷全体が減少
して、電圧変換抵抗Ｒ31に流れる光電流が減少すること
になる。こうして電圧変換効率が低下し、アンプのゲイ
ンが低下するという問題があった。
プでは、交流的なフォトダイオードの負荷は、電圧変換
抵抗Ｒ31とバイアス抵抗Ｒ32とトランジスタＱ31の入力
インピーダンスとなり、これらが並列に接続されてい
る。従って、フォトダイオードＰＤ3の負荷全体が減少
して、電圧変換抵抗Ｒ31に流れる光電流が減少すること
になる。こうして電圧変換効率が低下し、アンプのゲイ
ンが低下するという問題があった。
【０００８】また、図４に示した受光アンプでは、フォ
トダイオードＰＤ4で発生する光電流を帰還抵抗Ｒ41で
Ｉ−Ｖ変換し、トランジスタＱ42と定電流源Ｑ44で構成
されるエミッタフォロアがバッファアンプとして動作す
る。また図３の受光アンプのようにフォトダイオードの
負荷としての並列抵抗が存在せず、フォトダイオードＰ
Ｄ4で発生する光電流のほとんどが帰還抵抗Ｒ41に流れ
るので、アンプのゲインが低下することはない。しか
し、図４の回路の出力の動作範囲の下限はトランジスタ
Ｑ41のベース−エミッタ間電圧となり、上限は電源電圧
−（定電流源Ｑ４３のコレクタ−エミッタ間飽和電圧）
−（トランジスタＱ４２のベース−エミッタ間電圧）と
なる。したがって電源電圧が低いと、出力動作範囲が狭
まり、受光したパルス光を十分に信号として取り込めな
いことが起こり得る。例えば、動作範囲の下限が約０．
７Ｖ、上限がＶcc−約０．８Ｖであるとき、Ｖcc＝２．
４Ｖとすると、トランジスタの出力動作範囲が０．７〜
１．６Ｖと狭くなり、低電圧動作に向かない。
トダイオードＰＤ4で発生する光電流を帰還抵抗Ｒ41で
Ｉ−Ｖ変換し、トランジスタＱ42と定電流源Ｑ44で構成
されるエミッタフォロアがバッファアンプとして動作す
る。また図３の受光アンプのようにフォトダイオードの
負荷としての並列抵抗が存在せず、フォトダイオードＰ
Ｄ4で発生する光電流のほとんどが帰還抵抗Ｒ41に流れ
るので、アンプのゲインが低下することはない。しか
し、図４の回路の出力の動作範囲の下限はトランジスタ
Ｑ41のベース−エミッタ間電圧となり、上限は電源電圧
−（定電流源Ｑ４３のコレクタ−エミッタ間飽和電圧）
−（トランジスタＱ４２のベース−エミッタ間電圧）と
なる。したがって電源電圧が低いと、出力動作範囲が狭
まり、受光したパルス光を十分に信号として取り込めな
いことが起こり得る。例えば、動作範囲の下限が約０．
７Ｖ、上限がＶcc−約０．８Ｖであるとき、Ｖcc＝２．
４Ｖとすると、トランジスタの出力動作範囲が０．７〜
１．６Ｖと狭くなり、低電圧動作に向かない。
【０００９】本発明の目的は、光電流の電圧変換効率を
向上させることができ、また出力動作範囲を拡大して低
電圧動作を可能とした受光アンプを提供することにあ
る。
向上させることができ、また出力動作範囲を拡大して低
電圧動作を可能とした受光アンプを提供することにあ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、フォトダイオ
ードと、該フォトダイオードに直列接続してフォトダイ
オードの光電流を電流−電圧変換する電圧変換抵抗と、
エミッタ同士を接続した２つのトランジスタからなるト
ランジスタ対と、該トランジスタ対のエミッタに接続し
た定電流源と、を具備し、前記トランジスタ対における
一方のトランジスタのベースに前記電圧変換抵抗端で発
生する電流−電圧変換された光信号電圧を入力し、他方
のトランジスタのベースに、ベース−エミッタ間電圧と
前記定電流源の飽和電圧との和以上の基準電圧を入力
し、前記トランジスタ対の共通接続されたエミッタより
コンデンサを介して光信号電圧の交流分を伝送すること
を特徴とする受光アンプである。
ードと、該フォトダイオードに直列接続してフォトダイ
オードの光電流を電流−電圧変換する電圧変換抵抗と、
エミッタ同士を接続した２つのトランジスタからなるト
ランジスタ対と、該トランジスタ対のエミッタに接続し
た定電流源と、を具備し、前記トランジスタ対における
一方のトランジスタのベースに前記電圧変換抵抗端で発
生する電流−電圧変換された光信号電圧を入力し、他方
のトランジスタのベースに、ベース−エミッタ間電圧と
前記定電流源の飽和電圧との和以上の基準電圧を入力
し、前記トランジスタ対の共通接続されたエミッタより
コンデンサを介して光信号電圧の交流分を伝送すること
を特徴とする受光アンプである。
【００１１】また、本発明は、フォトダイオードと、該
フォトダイオードに直列接続してフォトダイオードの光
電流を電流−電圧変換する電圧変換抵抗と、エミッタ同
士を接続した２つのＮＰＮトランジスタからなる第１の
トランジスタ対と、該第１のトランジスタ対のエミッタ
に接続した第１の定電流源と、エミッタ同士を接続した
２つのＰＮＰトランジスタからなる第２のトランジスタ
対と、該第２のトランジスタ対のエミッタに接続した第
２の定電流源と、を具備し、第１及び第２のトランジス
タ対におけるそれぞれ一方のトランジスタのベースに前
記電圧変換抵抗端で発生する電流−電圧変換された光信
号電圧を入力し、それぞれ他方のトランジスタのベース
に基準電圧を入力し、第１及び第２のトランジスタ対の
共通接続されたエミッタより、それぞれコンデンサを介
して光信号電圧の交流分を伝送することを特徴とする受
光アンプである。ここで、第１の定電流源は、第１のト
ランジスタ対のエミッタに一端を接続し他端をＧＮＤに
接続している。第２の定電流源は、第２のトランジスタ
対のエミッタに一端を接続し他端に電源電圧を印加して
いる。そして、基準電圧は、それぞれ他方のトランジス
タのベースに、ベース−エミッタ間電圧と定電流源の飽
和電圧との和以上であって前記電源電圧より低い値であ
る。さらに、前記基準電圧は、前記第１のトランジスタ
対の他方のトランジスタのベースに入力されるものが、
該第１のトランジスタ対の他方のトランジスタのベース
−エミッタ間電圧と前記第１の定電流源の飽和電圧との
和以上であり、前記第２のトランジスタ対の他方のトラ
ンジスタのベースに入力されるものが、前記電源電圧か
ら前記第２のトランジスタ対の他方のトランジスタのベ
ース−エミッタ間電圧と前記第２の定電流源の飽和電圧
との和を差し引いた電圧以下である。
フォトダイオードに直列接続してフォトダイオードの光
電流を電流−電圧変換する電圧変換抵抗と、エミッタ同
士を接続した２つのＮＰＮトランジスタからなる第１の
トランジスタ対と、該第１のトランジスタ対のエミッタ
に接続した第１の定電流源と、エミッタ同士を接続した
２つのＰＮＰトランジスタからなる第２のトランジスタ
対と、該第２のトランジスタ対のエミッタに接続した第
２の定電流源と、を具備し、第１及び第２のトランジス
タ対におけるそれぞれ一方のトランジスタのベースに前
記電圧変換抵抗端で発生する電流−電圧変換された光信
号電圧を入力し、それぞれ他方のトランジスタのベース
に基準電圧を入力し、第１及び第２のトランジスタ対の
共通接続されたエミッタより、それぞれコンデンサを介
して光信号電圧の交流分を伝送することを特徴とする受
光アンプである。ここで、第１の定電流源は、第１のト
ランジスタ対のエミッタに一端を接続し他端をＧＮＤに
接続している。第２の定電流源は、第２のトランジスタ
対のエミッタに一端を接続し他端に電源電圧を印加して
いる。そして、基準電圧は、それぞれ他方のトランジス
タのベースに、ベース−エミッタ間電圧と定電流源の飽
和電圧との和以上であって前記電源電圧より低い値であ
る。さらに、前記基準電圧は、前記第１のトランジスタ
対の他方のトランジスタのベースに入力されるものが、
該第１のトランジスタ対の他方のトランジスタのベース
−エミッタ間電圧と前記第１の定電流源の飽和電圧との
和以上であり、前記第２のトランジスタ対の他方のトラ
ンジスタのベースに入力されるものが、前記電源電圧か
ら前記第２のトランジスタ対の他方のトランジスタのベ
ース−エミッタ間電圧と前記第２の定電流源の飽和電圧
との和を差し引いた電圧以下である。
【００１２】
【作用】本発明において、フォトダイオードの出力する
光電流の電圧変換抵抗端に２つのトランジスタからなる
トランジスタ対を接続する。電圧変換抵抗端とベースと
を接続した一方のトランジスタと定電流源でエミッタフ
ォロア回路を形成し、エミッタフォロア回路の入力イン
ピーダンスは高い。したがって、光電流のほとんどは電
圧変換抵抗に流れるので、電圧変換効率が向上する。他
方のトランジスタのベースに入力する基準電圧は、トラ
ンジスタのベース−エミッタ間電圧と定電流源の飽和電
圧との和以上の電圧に設定しているので、定電流源が飽
和することを防止でき、受光アンプを安定して動作させ
ることができる。
光電流の電圧変換抵抗端に２つのトランジスタからなる
トランジスタ対を接続する。電圧変換抵抗端とベースと
を接続した一方のトランジスタと定電流源でエミッタフ
ォロア回路を形成し、エミッタフォロア回路の入力イン
ピーダンスは高い。したがって、光電流のほとんどは電
圧変換抵抗に流れるので、電圧変換効率が向上する。他
方のトランジスタのベースに入力する基準電圧は、トラ
ンジスタのベース−エミッタ間電圧と定電流源の飽和電
圧との和以上の電圧に設定しているので、定電流源が飽
和することを防止でき、受光アンプを安定して動作させ
ることができる。
【００１３】本発明において、２つのＮＰＮトランジス
タのエミッタが接続された第１のトランジスタ対が電源
電圧Ｖcc〜基準電圧までの範囲の信号電圧の伝送を担当
し（基準電圧〜ＧＮＤの間はこのトランジスタ対は信号
を伝送しない）、２つのＰＮＰトランジスタのエミッタ
が接続された第２のトランジスタ対が基準電圧〜ＧＮＤ
までの信号電圧の伝送を担当する（第２のトランジスタ
対は電源電圧Ｖcc〜基準電圧まで信号伝送を行わな
い）。従って、第１のトランジスタ対のエミッタ端子と
第２のトランジスタ対のエミッタ端子をコンデンサを介
して１つの信号線にすることで、ＶccからＧＮＤまで動
作可能である受光アンプを構成できる。
タのエミッタが接続された第１のトランジスタ対が電源
電圧Ｖcc〜基準電圧までの範囲の信号電圧の伝送を担当
し（基準電圧〜ＧＮＤの間はこのトランジスタ対は信号
を伝送しない）、２つのＰＮＰトランジスタのエミッタ
が接続された第２のトランジスタ対が基準電圧〜ＧＮＤ
までの信号電圧の伝送を担当する（第２のトランジスタ
対は電源電圧Ｖcc〜基準電圧まで信号伝送を行わな
い）。従って、第１のトランジスタ対のエミッタ端子と
第２のトランジスタ対のエミッタ端子をコンデンサを介
して１つの信号線にすることで、ＶccからＧＮＤまで動
作可能である受光アンプを構成できる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明を、図面を参照しつつ実施例を
用いて説明する。図１は、本発明に係る受光アンプの第
１実施例を示す回路図である。この受光アンプは、フォ
トダイオードＰＤ1と、該フォトダイオードＰＤ1のカソ
ードに直列接続して光電流をＩ−Ｖ変換する電圧変換抵
抗Ｒ11と、エミッタ同士を接続したトランジスタＱ11，
Ｑ12からなるトランジスタ対と、該トランジスタ対のエ
ミッタに接続された定電流源Ｑ13（トランジスタで構
成）と、同じくエミッタに接続されたコンデンサＣ11と
を備える。トランジスタＱ11のベースに電圧変換抵抗Ｒ
11のフォトダイオードＰＤ1側端を接続し、トランジス
タＱ12のベースに基準電圧Ｖref1を印加する。トランジ
スタＱ11，Ｑ12のコレクタ、電圧変換抵抗Ｒ11に電圧Ｖ
ccを印加する。フォトダイオードＰＤ1のアノード及び
定電流源Ｑ13をＧＮＤに接続する。
用いて説明する。図１は、本発明に係る受光アンプの第
１実施例を示す回路図である。この受光アンプは、フォ
トダイオードＰＤ1と、該フォトダイオードＰＤ1のカソ
ードに直列接続して光電流をＩ−Ｖ変換する電圧変換抵
抗Ｒ11と、エミッタ同士を接続したトランジスタＱ11，
Ｑ12からなるトランジスタ対と、該トランジスタ対のエ
ミッタに接続された定電流源Ｑ13（トランジスタで構
成）と、同じくエミッタに接続されたコンデンサＣ11と
を備える。トランジスタＱ11のベースに電圧変換抵抗Ｒ
11のフォトダイオードＰＤ1側端を接続し、トランジス
タＱ12のベースに基準電圧Ｖref1を印加する。トランジ
スタＱ11，Ｑ12のコレクタ、電圧変換抵抗Ｒ11に電圧Ｖ
ccを印加する。フォトダイオードＰＤ1のアノード及び
定電流源Ｑ13をＧＮＤに接続する。
【００１５】さて、受光したフォトダイオードＰＤ1は
光電流Ｉsc1を生じるものとする。Ｖ11＞Ｖref1のと
き、トランジスタＱ11は動作状態、トランジスタＱ12は
遮断状態となる。従って、トランジスタＱ11，Ｑ12及び
定電流源Ｑ13によるエミッタ接続回路はトランジスタＱ
11、定電流源Ｑ13によるエミッタフォロア回路として動
作する。エミッタフォロア回路は入力インピーダンスが
高く、光電流はほとんど電圧変換抵抗Ｒ11を流れる。そ
こでフォトダイオードＰＤ1のカソード端電圧Ｖ11には
−Ｉsc1×Ｒ11で示される電圧変化を生じる。エミッタ
フォロア回路の電圧増幅度はほぼ１であるから、トラン
ジスタＱ11のエミッタ端子電圧Ｖ12には、ほぼ−Ｉsc1
×Ｒ11に等しい電圧変化すなわち信号電圧を生じ、その
交流分がコンデンサＣ11を通して出力端子Ｖoutより次
段回路（図示せず）へ伝送される。
光電流Ｉsc1を生じるものとする。Ｖ11＞Ｖref1のと
き、トランジスタＱ11は動作状態、トランジスタＱ12は
遮断状態となる。従って、トランジスタＱ11，Ｑ12及び
定電流源Ｑ13によるエミッタ接続回路はトランジスタＱ
11、定電流源Ｑ13によるエミッタフォロア回路として動
作する。エミッタフォロア回路は入力インピーダンスが
高く、光電流はほとんど電圧変換抵抗Ｒ11を流れる。そ
こでフォトダイオードＰＤ1のカソード端電圧Ｖ11には
−Ｉsc1×Ｒ11で示される電圧変化を生じる。エミッタ
フォロア回路の電圧増幅度はほぼ１であるから、トラン
ジスタＱ11のエミッタ端子電圧Ｖ12には、ほぼ−Ｉsc1
×Ｒ11に等しい電圧変化すなわち信号電圧を生じ、その
交流分がコンデンサＣ11を通して出力端子Ｖoutより次
段回路（図示せず）へ伝送される。
【００１６】Ｖ11＜Ｖref1のとき、トランジスタＱ11が
遮断となり、トランジスタＱ12が動作状態となる。従っ
て、トランジスタＱ11，Ｑ12及び定電流源Ｑ13によるエ
ミッタ接続回路はトランジスタＱ12、定電流源Ｑ13によ
るエミッタフォロア回路として動作する。エミッタ電圧
Ｖ12は Ｖref1−（Ｑ12のベース−エミッタ間電圧）と
なり一定電圧となる。
遮断となり、トランジスタＱ12が動作状態となる。従っ
て、トランジスタＱ11，Ｑ12及び定電流源Ｑ13によるエ
ミッタ接続回路はトランジスタＱ12、定電流源Ｑ13によ
るエミッタフォロア回路として動作する。エミッタ電圧
Ｖ12は Ｖref1−（Ｑ12のベース−エミッタ間電圧）と
なり一定電圧となる。
【００１７】上述のように、トランジスタＱ11、定電流
源Ｑ13からなるエミッタフォロア回路は入力インピーダ
ンスが高く、そのためフォトダイオードＰＤ1に生じる
光電流はほとんど電圧変換抵抗Ｒ11に流れる。従って、
図３の従来例のように、フォトダイオードからみて並列
接続する抵抗に光電流が流れて光電流の電圧変換効率が
低下するということがなく、受光アンプのゲインを向上
できる。
源Ｑ13からなるエミッタフォロア回路は入力インピーダ
ンスが高く、そのためフォトダイオードＰＤ1に生じる
光電流はほとんど電圧変換抵抗Ｒ11に流れる。従って、
図３の従来例のように、フォトダイオードからみて並列
接続する抵抗に光電流が流れて光電流の電圧変換効率が
低下するということがなく、受光アンプのゲインを向上
できる。
【００１８】ここで、トランジスタＱ11及び定電流源Ｑ
13によるエミッタフォロア回路は定電流源を抵抗にする
ことでも実現はできる。しかし、その際、フォトダイオ
ードＰＤ1の負荷は、電圧変換抵抗Ｒ11と並列に ｈFE
（トランジスタＱ11のエミッタ接地電流増幅率）×抵抗
値（トランジスタＱ11のエミッタ抵抗値） なるエミッ
タフォロア回路の入力抵抗が付加されるので、その入力
抵抗に光電流の一部が流れてゲイン低下を生じる。エミ
ッタフォロア回路のエミッタ抵抗を定電流源とした図１
の回路にすると、エミッタフォロア回路の入力インピー
ダンスは数百ＭΩ以上となり、通常用いられる電圧変換
抵抗Ｒ11の抵抗値の数十ＫΩ〜数百ＫΩに対し極めて大
きく、そこに流れる電流は無視できる。
13によるエミッタフォロア回路は定電流源を抵抗にする
ことでも実現はできる。しかし、その際、フォトダイオ
ードＰＤ1の負荷は、電圧変換抵抗Ｒ11と並列に ｈFE
（トランジスタＱ11のエミッタ接地電流増幅率）×抵抗
値（トランジスタＱ11のエミッタ抵抗値） なるエミッ
タフォロア回路の入力抵抗が付加されるので、その入力
抵抗に光電流の一部が流れてゲイン低下を生じる。エミ
ッタフォロア回路のエミッタ抵抗を定電流源とした図１
の回路にすると、エミッタフォロア回路の入力インピー
ダンスは数百ＭΩ以上となり、通常用いられる電圧変換
抵抗Ｒ11の抵抗値の数十ＫΩ〜数百ＫΩに対し極めて大
きく、そこに流れる電流は無視できる。
【００１９】また、定電流源Ｑ13の飽和はエミッタフォ
ロア回路動作を不能にすると共にモノリシックＩＣにお
いては誤動作の原因となる。そこで、トランジスタＱ12
のベースに、トランジスタＱ12のベース−エミッタ間電
圧と定電流源Ｑ13の飽和電圧との和以上の電圧を加える
ことで、定電流源Ｑ13の飽和を防止している。
ロア回路動作を不能にすると共にモノリシックＩＣにお
いては誤動作の原因となる。そこで、トランジスタＱ12
のベースに、トランジスタＱ12のベース−エミッタ間電
圧と定電流源Ｑ13の飽和電圧との和以上の電圧を加える
ことで、定電流源Ｑ13の飽和を防止している。
【００２０】また、Ｖ11＜Ｖref1のとき、上述のよう
に、トランジスタＱ11が遮断して、Ｖ 12が信号電圧を伝
送しないので、Ｖref1を極力小さくする。こうすること
により、信号伝達範囲を広くとることができる。しか
し、Ｖref1を極力小さくするにしても、トランジスタＱ
12を動作させるにはベース−エミッタ間電圧以上の値は
必要である。従って、Ｖref1は、トランジスタＱ12のベ
ース−エミッタ間電圧と定電流源Ｑ13の飽和電圧との和
以上の電圧に設定する。
に、トランジスタＱ11が遮断して、Ｖ 12が信号電圧を伝
送しないので、Ｖref1を極力小さくする。こうすること
により、信号伝達範囲を広くとることができる。しか
し、Ｖref1を極力小さくするにしても、トランジスタＱ
12を動作させるにはベース−エミッタ間電圧以上の値は
必要である。従って、Ｖref1は、トランジスタＱ12のベ
ース−エミッタ間電圧と定電流源Ｑ13の飽和電圧との和
以上の電圧に設定する。
【００２１】図２は本発明に係る受光アンプの第２実施
例を示す回路図である。この受光アンプは、フォトダイ
オードＰＤ2と、該フォトダイオードＰＤ2のカソードに
直列接続して光電流をＩ−Ｖ変換する電圧変換抵抗Ｒ21
と、エミッタ同士を接続したＮＰＮトランジスタＱ21，
Ｑ22からなる第１のトランジスタ対と、このエミッタに
接続する第１の定電流源Ｑ23（トランジスタで構成）
と、第１のトランジスタ対のエミッタ端子と次段回路
（図示せず）とを交流結合させるための第１のコンデン
サＣ21と、エミッタ同士を接続したＰＮＰトランジスタ
Ｑ24，Ｑ25からなる第２のトランジスタ対と、このエミ
ッタに接続する第２の定電流源Ｑ26（トランジスタで構
成）と、第２のトランジスタ対のエミッタ端子と次段回
路（図示せず）とを交流結合させるための第２のコンデ
ンサＣ22と、を備える。第１及び第２のトランジスタ対
におけるそれぞれ一方のトランジスタＱ21，Ｑ24のベー
スには前記電圧変換抵抗Ｒ21のフォトダイオードＰＤ2
側端で発生する電流−電圧変換された光信号電圧を入力
し、それぞれ他方のトランジスタＱ22，Ｑ25のベースに
はベース−エミッタ間電圧と定電流源の飽和電圧との和
以上の基準電圧Ｖref2を入力する。コンデンサＣ21，Ｃ
22の次段回路側（図示せず）は互いに接続されて、次段
回路へ接続されている。電圧変換抵抗Ｒ21、トランジス
タＱ21，Ｑ22のコレクタ、第２の定電流源Ｑ26には電圧
Ｖccが印加されている。フォトダイオードＰＤ2のアノ
ード、第１の定電流源Ｑ23、トランジスタＱ24，Ｑ25の
コレクタはＧＮＤに接続されている。
例を示す回路図である。この受光アンプは、フォトダイ
オードＰＤ2と、該フォトダイオードＰＤ2のカソードに
直列接続して光電流をＩ−Ｖ変換する電圧変換抵抗Ｒ21
と、エミッタ同士を接続したＮＰＮトランジスタＱ21，
Ｑ22からなる第１のトランジスタ対と、このエミッタに
接続する第１の定電流源Ｑ23（トランジスタで構成）
と、第１のトランジスタ対のエミッタ端子と次段回路
（図示せず）とを交流結合させるための第１のコンデン
サＣ21と、エミッタ同士を接続したＰＮＰトランジスタ
Ｑ24，Ｑ25からなる第２のトランジスタ対と、このエミ
ッタに接続する第２の定電流源Ｑ26（トランジスタで構
成）と、第２のトランジスタ対のエミッタ端子と次段回
路（図示せず）とを交流結合させるための第２のコンデ
ンサＣ22と、を備える。第１及び第２のトランジスタ対
におけるそれぞれ一方のトランジスタＱ21，Ｑ24のベー
スには前記電圧変換抵抗Ｒ21のフォトダイオードＰＤ2
側端で発生する電流−電圧変換された光信号電圧を入力
し、それぞれ他方のトランジスタＱ22，Ｑ25のベースに
はベース−エミッタ間電圧と定電流源の飽和電圧との和
以上の基準電圧Ｖref2を入力する。コンデンサＣ21，Ｃ
22の次段回路側（図示せず）は互いに接続されて、次段
回路へ接続されている。電圧変換抵抗Ｒ21、トランジス
タＱ21，Ｑ22のコレクタ、第２の定電流源Ｑ26には電圧
Ｖccが印加されている。フォトダイオードＰＤ2のアノ
ード、第１の定電流源Ｑ23、トランジスタＱ24，Ｑ25の
コレクタはＧＮＤに接続されている。
【００２２】さて、受光したフォトダイオードＰＤ2は
光電流Ｉsc2を生じるものとする。Ｖ21＞Ｖref2のと
き、第１のトランジスタ対において、トランジスタＱ21
は動作状態、トランジスタＱ22は遮断状態となる。従っ
て、トランジスタＱ21，Ｑ22及び第１の定電流源Ｑ23に
よるエミッタ接続回路はトランジスタＱ21、第１の定電
流源Ｑ23によるエミッタフォロア回路として動作する。
エミッタフォロア回路は入力インピーダンスが高く、光
電流はほとんど電圧変換抵抗Ｒ21を流れる。そこで、フ
ォトダイオードＰＤ2のカソード端子電圧Ｖ21には、−
Ｉsc2×Ｒ21で示される電圧変化を生じる。エミッタフ
ォロア回路の電圧増幅度はほぼ１であるから、トランジ
スタＱ21のエミッタ端子電圧Ｖ22には、ほぼ−Ｉsc2×
Ｒ21に等しい電圧変化すなわち信号電圧を生じ、その交
流分が第１のコンデンサＣ21を通して次段回路へ伝送さ
れる。
光電流Ｉsc2を生じるものとする。Ｖ21＞Ｖref2のと
き、第１のトランジスタ対において、トランジスタＱ21
は動作状態、トランジスタＱ22は遮断状態となる。従っ
て、トランジスタＱ21，Ｑ22及び第１の定電流源Ｑ23に
よるエミッタ接続回路はトランジスタＱ21、第１の定電
流源Ｑ23によるエミッタフォロア回路として動作する。
エミッタフォロア回路は入力インピーダンスが高く、光
電流はほとんど電圧変換抵抗Ｒ21を流れる。そこで、フ
ォトダイオードＰＤ2のカソード端子電圧Ｖ21には、−
Ｉsc2×Ｒ21で示される電圧変化を生じる。エミッタフ
ォロア回路の電圧増幅度はほぼ１であるから、トランジ
スタＱ21のエミッタ端子電圧Ｖ22には、ほぼ−Ｉsc2×
Ｒ21に等しい電圧変化すなわち信号電圧を生じ、その交
流分が第１のコンデンサＣ21を通して次段回路へ伝送さ
れる。
【００２３】また、第２のトランジスタ対において、ト
ランジスタＱ24は遮断状態、トランジスタＱ25は動作状
態となる。従って、トランジスタＱ24，Ｑ25及び第２の
定電流源Ｑ26によるエミッタ接続回路はトランジスタＱ
25、第２の定電流源Ｑ26によるエミッタフォロア回路と
して動作する。トランジスタＱ25のエミッタ端子電圧Ｖ
23は、Ｖref2＋（トランジスタＱ25のベース−エミッタ
間電圧） となり、一定電圧となる。ＶccとＶref2の電
圧はトランジスタＱ25のベース−エミッタ間電圧と第２
の定電流源Ｑ26の飽和電圧との和以上であるので、第２
の定電流源Ｑ26は飽和することがない。
ランジスタＱ24は遮断状態、トランジスタＱ25は動作状
態となる。従って、トランジスタＱ24，Ｑ25及び第２の
定電流源Ｑ26によるエミッタ接続回路はトランジスタＱ
25、第２の定電流源Ｑ26によるエミッタフォロア回路と
して動作する。トランジスタＱ25のエミッタ端子電圧Ｖ
23は、Ｖref2＋（トランジスタＱ25のベース−エミッタ
間電圧） となり、一定電圧となる。ＶccとＶref2の電
圧はトランジスタＱ25のベース−エミッタ間電圧と第２
の定電流源Ｑ26の飽和電圧との和以上であるので、第２
の定電流源Ｑ26は飽和することがない。
【００２４】Ｖ21＜Ｖref2のとき、第１のトランジスタ
対において、トランジスタＱ21は遮断状態、トランジス
タＱ22は動作状態となる。従って、トランジスタＱ21，
Ｑ22及び第１の定電流源Ｑ23によるエミッタ接続回路は
トランジスタＱ22、第１の定電流源Ｑ23によるエミッタ
フォロア回路として動作する。トランジスタＱ22のエミ
ッタ端子電圧Ｖ22は、Ｖref2−（トランジスタＱ22のベ
ース−エミッタ間電圧） となり、一定電圧となる。こ
こでＶref2は、トランジスタＱ22のベース−エミッタ間
電圧と第１の定電流源Ｑ23の飽和電圧との和以上として
いるので、第１の定電流源Ｑ23は飽和することがない。
対において、トランジスタＱ21は遮断状態、トランジス
タＱ22は動作状態となる。従って、トランジスタＱ21，
Ｑ22及び第１の定電流源Ｑ23によるエミッタ接続回路は
トランジスタＱ22、第１の定電流源Ｑ23によるエミッタ
フォロア回路として動作する。トランジスタＱ22のエミ
ッタ端子電圧Ｖ22は、Ｖref2−（トランジスタＱ22のベ
ース−エミッタ間電圧） となり、一定電圧となる。こ
こでＶref2は、トランジスタＱ22のベース−エミッタ間
電圧と第１の定電流源Ｑ23の飽和電圧との和以上として
いるので、第１の定電流源Ｑ23は飽和することがない。
【００２５】また、第２のトランジスタ対において、ト
ランジスタＱ24は動作状態、トランジスタＱ25は遮断状
態となる。従って、トランジスタＱ24，Ｑ25及び第２の
定電流源Ｑ26によるエミッタ接続回路はトランジスタＱ
24、第２の定電流源Ｑ26によるエミッタフォロア回路と
して動作する。エミッタフォロア回路は入力インピーダ
ンスが高く、光電流はほとんど電圧変換抵抗Ｒ21を流れ
る。フォトダイオードＰＤ2のカソード端子電圧Ｖ21に
は、−Ｉsc2×Ｒ21で示される電圧変化を生じるから、
トランジスタＱ24のエミッタ端子電圧Ｖ23には、ほぼ−
Ｉsc2×Ｒ21に等しい電圧変化すなわち信号電圧を生
じ、その交流分が第２のコンデンサＣ22を通して次段回
路へ伝送される。
ランジスタＱ24は動作状態、トランジスタＱ25は遮断状
態となる。従って、トランジスタＱ24，Ｑ25及び第２の
定電流源Ｑ26によるエミッタ接続回路はトランジスタＱ
24、第２の定電流源Ｑ26によるエミッタフォロア回路と
して動作する。エミッタフォロア回路は入力インピーダ
ンスが高く、光電流はほとんど電圧変換抵抗Ｒ21を流れ
る。フォトダイオードＰＤ2のカソード端子電圧Ｖ21に
は、−Ｉsc2×Ｒ21で示される電圧変化を生じるから、
トランジスタＱ24のエミッタ端子電圧Ｖ23には、ほぼ−
Ｉsc2×Ｒ21に等しい電圧変化すなわち信号電圧を生
じ、その交流分が第２のコンデンサＣ22を通して次段回
路へ伝送される。
【００２６】上記に示した様にＶ21の電圧がＶcc〜Ｖ
ref2の間は第１のトランジスタ対のエミッタ端子に信号
電圧が現れ、Ｖ21の電圧がＶref2〜ＧＮＤの間のときは
第２のトランジスタ対のエミッタ端子に信号電圧が現わ
れる。すなわち、第１のトランジスタ対のエミッタ端子
電圧の交流分を第１のコンデンサＣ21を通じ、第２のト
ランジスタ対のエミッタ端子電圧の交流分を第２のコン
デンサＣ22を通じて次段のアンプへ伝送する事によって
動作範囲（信号伝達範囲）をＶcc〜ＧＮＤまで拡大した
受光アンプを実現できる。
ref2の間は第１のトランジスタ対のエミッタ端子に信号
電圧が現れ、Ｖ21の電圧がＶref2〜ＧＮＤの間のときは
第２のトランジスタ対のエミッタ端子に信号電圧が現わ
れる。すなわち、第１のトランジスタ対のエミッタ端子
電圧の交流分を第１のコンデンサＣ21を通じ、第２のト
ランジスタ対のエミッタ端子電圧の交流分を第２のコン
デンサＣ22を通じて次段のアンプへ伝送する事によって
動作範囲（信号伝達範囲）をＶcc〜ＧＮＤまで拡大した
受光アンプを実現できる。
【００２７】こうして、図２の回路はＶcc〜ＧＮＤまで
の動作範囲（信号伝達能力）を持つので電源電圧が低い
とき、例えばＶcc＝２Ｖのときでも、Ｖref2＝１Ｖとす
ればＶ21の電圧がＶcc〜１Ｖのときは第１のエミッタ接
続回路が信号伝送を行ない、Ｖ２１の電圧が１Ｖ〜ＧＮ
Ｄまでは第２のエミッタ接続回路が信号伝送を行なう。
このため、Ｖcc＝２Ｖでも２Ｖ〜ＧＮＤまでの信号を伝
達できる。こうして電源電圧が低いときでも動作可能と
なる。
の動作範囲（信号伝達能力）を持つので電源電圧が低い
とき、例えばＶcc＝２Ｖのときでも、Ｖref2＝１Ｖとす
ればＶ21の電圧がＶcc〜１Ｖのときは第１のエミッタ接
続回路が信号伝送を行ない、Ｖ２１の電圧が１Ｖ〜ＧＮ
Ｄまでは第２のエミッタ接続回路が信号伝送を行なう。
このため、Ｖcc＝２Ｖでも２Ｖ〜ＧＮＤまでの信号を伝
達できる。こうして電源電圧が低いときでも動作可能と
なる。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、フォトダイオードの出
力する光電流の電圧変換抵抗端に２つのトランジスタか
らなるトランジスタ対を接続して、電圧変換抵抗端とベ
ースとを接続した一方のトランジスタと定電流源でエミ
ッタフォロア回路を形成するから、エミッタフォロア回
路の入力インピーダンスが高く、光電流のほとんどは電
圧変換抵抗に流れるので、電圧変換効率が向上し、アン
プのゲインが向上する。また、エミッタ接続したトラン
ジスタ対の、一方のトランジスタのベースにベース−エ
ミッタ間電圧と定電流源の飽和電圧との和以上の基準電
圧を入力したので、定電流源が飽和するのを防止でき、
アンプを安定的に動作させることができる。
力する光電流の電圧変換抵抗端に２つのトランジスタか
らなるトランジスタ対を接続して、電圧変換抵抗端とベ
ースとを接続した一方のトランジスタと定電流源でエミ
ッタフォロア回路を形成するから、エミッタフォロア回
路の入力インピーダンスが高く、光電流のほとんどは電
圧変換抵抗に流れるので、電圧変換効率が向上し、アン
プのゲインが向上する。また、エミッタ接続したトラン
ジスタ対の、一方のトランジスタのベースにベース−エ
ミッタ間電圧と定電流源の飽和電圧との和以上の基準電
圧を入力したので、定電流源が飽和するのを防止でき、
アンプを安定的に動作させることができる。
【００２９】また、本発明によれば、２つのＮＰＮトラ
ンジスタのエミッタが接続された第１のトランジスタ対
が、電源電圧Ｖcc〜基準電圧までの範囲の信号電圧の伝
送を担当し、２つのＰＮＰトランジスタのエミッタが接
続された第２のトランジスタ対が、基準電圧〜ＧＮＤま
での信号電圧の伝送を担当するから、動作範囲（信号伝
達範囲）をＶcc〜ＧＮＤまで拡大し、電源電圧が低いと
きでも動作可能とする。
ンジスタのエミッタが接続された第１のトランジスタ対
が、電源電圧Ｖcc〜基準電圧までの範囲の信号電圧の伝
送を担当し、２つのＰＮＰトランジスタのエミッタが接
続された第２のトランジスタ対が、基準電圧〜ＧＮＤま
での信号電圧の伝送を担当するから、動作範囲（信号伝
達範囲）をＶcc〜ＧＮＤまで拡大し、電源電圧が低いと
きでも動作可能とする。
【図１】本発明に係る受光アンプの第１実施例を示す回
路図である。
路図である。
【図２】本発明に係る受光アンプの第２実施例を示す回
路図である。
路図である。
【図３】従来の受光アンプの１例を示す回路図である。
【図４】従来の受光アンプの他の例を示す回路図であ
る。
る。
Ｃ11 コンデンサ ＰＤ1 フォトダイオード Ｒ11 電圧変換抵抗 Ｑ11、Ｑ12 トランジスタ Ｑ13 定電流源
Claims (4)
- 【請求項１】 フォトダイオードと、 該フォトダイオードに直列接続してフォトダイオードの
光電流を電流−電圧変換する電圧変換抵抗と、 エミッタ同士を接続した２つのトランジスタからなるト
ランジスタ対と、 該トランジスタ対のエミッタに接続した定電流源と、 を具備し、 前記トランジスタ対における一方のトランジスタのベー
スに前記電圧変換抵抗端で発生する電流−電圧変換され
た光信号電圧を入力し、 他方のトランジスタのベースに、ベース−エミッタ間電
圧と前記定電流源の飽和電圧との和以上の基準電圧を入
力し、 前記トランジスタ対の共通接続されたエミッタよりコン
デンサを介して光信号電圧の交流分を伝送することを特
徴とする受光アンプ。 - 【請求項２】 フォトダイオードと、 該フォトダイオードに直列接続してフォトダイオードの
光電流を電流−電圧変換する電圧変換抵抗と、 エミッタ同士を接続した２つのＮＰＮトランジスタから
なる第１のトランジスタ対と、 該第１のトランジスタ対のエミッタに接続した第１の定
電流源と、 エミッタ同士を接続した２つのＰＮＰトランジスタから
なる第２のトランジスタ対と、 該第２のトランジスタ対のエミッタに接続した第２の定
電流源と、 を具備し、 第１及び第２のトランジスタ対におけるそれぞれ一方の
トランジスタのベースに前記電圧変換抵抗端で発生する
電流−電圧変換された光信号電圧を入力し、 それぞれ他方のトランジスタのベースに基準電圧を入力
し、 第１及び第２のトランジスタ対の共通接続されたエミッ
タよりそれぞれコンデンサを介して光信号電圧の交流分
を伝送することを特徴とする受光アンプ。 - 【請求項３】 フォトダイオードと、 該フォトダイオードに直列接続してフォトダイオードの
光電流を電流−電圧変換する電圧変換抵抗と、 エミッタ同士を接続した２つのＮＰＮトランジスタから
なる第１のトランジスタ対と、 該第１のトランジスタ対のエミッタに一端を接続し他端
をＧＮＤに接続した第１の定電流源と、 エミッタ同士を接続した２つのＰＮＰトランジスタから
なる第２のトランジスタ対と、 該第２のトランジスタ対のエミッタに一端を接続し他端
に電源電圧を印加した第２の定電流源と、 を具備し、 第１及び第２のトランジスタ対におけるそれぞれ一方の
トランジスタのベースに前記電圧変換抵抗端で発生する
電流−電圧変換された光信号電圧を入力し、 それぞれ他方のトランジスタのベースに、ベース−エミ
ッタ間電圧と定電流源の飽和電圧との和以上であって前
記電源電圧より低い基準電圧を入力し、 第１及び第２のトランジスタ対の共通接続されたエミッ
タよりそれぞれコンデンサを介して光信号電圧の交流分
を伝送することを特徴とする受光アンプ。 - 【請求項４】 前記基準電圧は、 前記第１のトランジスタ対の他方のトランジスタのベー
スに入力されるものが、該第１のトランジスタ対の他方
のトランジスタのベース−エミッタ間電圧と前記第１の
定電流源の飽和電圧との和以上であり、 前記第２のトランジスタ対の他方のトランジスタのベー
スに入力されるものが、前記電源電圧から前記第２のト
ランジスタ対の他方のトランジスタのベース−エミッタ
間電圧と前記第２の定電流源の飽和電圧との和を差し引
いた電圧以下であることを特徴とする請求項３記載の受
光アンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03724995A JP3177115B2 (ja) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | 受光アンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03724995A JP3177115B2 (ja) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | 受光アンプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08237038A JPH08237038A (ja) | 1996-09-13 |
| JP3177115B2 true JP3177115B2 (ja) | 2001-06-18 |
Family
ID=12492367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03724995A Expired - Fee Related JP3177115B2 (ja) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | 受光アンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3177115B2 (ja) |
-
1995
- 1995-02-24 JP JP03724995A patent/JP3177115B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08237038A (ja) | 1996-09-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |