JP3198483B2 - 光電子回路素子 - Google Patents
光電子回路素子Info
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- JP3198483B2 JP3198483B2 JP25780991A JP25780991A JP3198483B2 JP 3198483 B2 JP3198483 B2 JP 3198483B2 JP 25780991 A JP25780991 A JP 25780991A JP 25780991 A JP25780991 A JP 25780991A JP 3198483 B2 JP3198483 B2 JP 3198483B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光ファイバ通信の受光部
等に用いる光電子回路素子に関するものである。
等に用いる光電子回路素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から用いられている光電子回路素子
（以下、ＯＥＩＣという）の一例を図５に示す。このＯ
ＥＩＣは、同一の半導体基板上にモノリシックに形成さ
れており、フォトダイオードＰＤ，抵抗ＲG ，Ｒ1 ，Ｒ
2 及び高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）Ｑ1 ，Ｑ
2 から構成される。図５の回路において、フォトダイオ
ードＰＤ、抵抗ＲG は光検出段を構成し、抵抗Ｒ1 、ト
ランジスタＱ1 は増幅段を、また、トランジスタＱ2 、
抵抗Ｒ2 はソースフォロア段を構成している。
（以下、ＯＥＩＣという）の一例を図５に示す。このＯ
ＥＩＣは、同一の半導体基板上にモノリシックに形成さ
れており、フォトダイオードＰＤ，抵抗ＲG ，Ｒ1 ，Ｒ
2 及び高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）Ｑ1 ，Ｑ
2 から構成される。図５の回路において、フォトダイオ
ードＰＤ、抵抗ＲG は光検出段を構成し、抵抗Ｒ1 、ト
ランジスタＱ1 は増幅段を、また、トランジスタＱ2 、
抵抗Ｒ2 はソースフォロア段を構成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のＯＥ
ＩＣにおいて、光信号を電気信号に変換する光検出段で
は、光信号が微弱であるために、フォトダイオードＰＤ
の出力信号を増幅する増幅段は非常に感度の高いものと
なっている。従って、外部からの電気信号雑音が加わっ
た場合、この増幅段の後段では、この雑音の影響を大き
く受けてしまうという欠点があった。
ＩＣにおいて、光信号を電気信号に変換する光検出段で
は、光信号が微弱であるために、フォトダイオードＰＤ
の出力信号を増幅する増幅段は非常に感度の高いものと
なっている。従って、外部からの電気信号雑音が加わっ
た場合、この増幅段の後段では、この雑音の影響を大き
く受けてしまうという欠点があった。
【０００４】本発明は、このようなＯＥＩＣの欠点を解
決すべくなされたものであり、ＯＥＩＣにおける電気信
号の耐雑音特性を向上させることを目的とする。
決すべくなされたものであり、ＯＥＩＣにおける電気信
号の耐雑音特性を向上させることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的に鑑み
てなされたものであり、その要旨は、受信した光信号を
電気信号に変換する受光素子と、この受光素子の出力信
号を増幅する増幅器と、この増幅器の出力が同位相で与
えられる第１の出力端子とを同一半導体基板に形成した
光電子回路素子において、前記半導体基板には、前記増
幅器の出力の位相を反転して出力する実質的に利得が１
の反転増幅器と、この反転増幅器の出力が与えられる第
２の出力端子とを更に備えることを特徴とする光電子回
路素子にある。
てなされたものであり、その要旨は、受信した光信号を
電気信号に変換する受光素子と、この受光素子の出力信
号を増幅する増幅器と、この増幅器の出力が同位相で与
えられる第１の出力端子とを同一半導体基板に形成した
光電子回路素子において、前記半導体基板には、前記増
幅器の出力の位相を反転して出力する実質的に利得が１
の反転増幅器と、この反転増幅器の出力が与えられる第
２の出力端子とを更に備えることを特徴とする光電子回
路素子にある。
【０００６】
【作用】このＯＥＩＣは２つの出力端子を備える。その
一方の第１の出力端子には、このＯＥＩＣを構成する増
幅器の出力が同位相で与えられる。また、もう一方の第
２の出力端子にも増幅器の出力が与えられるが、その位
相は反転増幅器によって反転されたものである。
一方の第１の出力端子には、このＯＥＩＣを構成する増
幅器の出力が同位相で与えられる。また、もう一方の第
２の出力端子にも増幅器の出力が与えられるが、その位
相は反転増幅器によって反転されたものである。
【０００７】この第１と第２の出力端子に与えられる電
気信号に、外部からの電気信号雑音が含まれる場合、こ
の雑音は、この増幅器の出力信号を同じ状態で変化させ
る（図３（ｂ）参照）。従って、この第１と第２の出力
端子に与えられる出力信号の差をとれば、電気信号に含
まれる雑音は除去される。よって、このＯＥＩＣの後段
に、前述の第１と第２の出力端子に現れる２つの出力信
号の差を増幅する差動増幅器を接続することにより、外
部からの電気信号雑音に殆ど影響されない光受信器を実
現することができる。
気信号に、外部からの電気信号雑音が含まれる場合、こ
の雑音は、この増幅器の出力信号を同じ状態で変化させ
る（図３（ｂ）参照）。従って、この第１と第２の出力
端子に与えられる出力信号の差をとれば、電気信号に含
まれる雑音は除去される。よって、このＯＥＩＣの後段
に、前述の第１と第２の出力端子に現れる２つの出力信
号の差を増幅する差動増幅器を接続することにより、外
部からの電気信号雑音に殆ど影響されない光受信器を実
現することができる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。
説明する。
【０００９】まず、図１に本実施例に係るＯＥＩＣの基
本構成を示す。図において、ＯＥＩＣは、受信した光信
号を電気信号に変換するフォトダイオードＰＤと、この
フォトダイオードＰＤで検出された電気信号を増幅する
増幅器１と、増幅器１の出力が与えられる一方の出力バ
ッファ３と、増幅器１の出力が与えられ、この出力を反
転する利得が１の反転増幅器４と、この反転増幅器４の
出力が与えられるもう一方の出力バッファ５とで構成す
る。
本構成を示す。図において、ＯＥＩＣは、受信した光信
号を電気信号に変換するフォトダイオードＰＤと、この
フォトダイオードＰＤで検出された電気信号を増幅する
増幅器１と、増幅器１の出力が与えられる一方の出力バ
ッファ３と、増幅器１の出力が与えられ、この出力を反
転する利得が１の反転増幅器４と、この反転増幅器４の
出力が与えられるもう一方の出力バッファ５とで構成す
る。
【００１０】以上のように構成されるＯＥＩＣの基本動
作を概略的に説明する。光信号がフォトダイオードＰＤ
に入光すると、このフォトダイオードＰＤによる検出信
号が増幅器１で増幅され、この増幅信号が出力バッファ
３を介して同位相で出力端子６に与えられる。また、増
幅器１のもう一方の出力は、反転増幅器４に与えられ、
ここで位相が反転された後、この出力が出力バッファ５
を介して出力端子７に与えられる。この出力端子６、７
に与えられる信号に外部からの電気信号雑音が含まれる
場合、後述するように、この雑音は２つの信号を同じ状
態で変化させることになる。従って、この出力端子６、
７に与えられる信号レベルの差は、この電気信号雑音に
よらず、常に一定となるものである。
作を概略的に説明する。光信号がフォトダイオードＰＤ
に入光すると、このフォトダイオードＰＤによる検出信
号が増幅器１で増幅され、この増幅信号が出力バッファ
３を介して同位相で出力端子６に与えられる。また、増
幅器１のもう一方の出力は、反転増幅器４に与えられ、
ここで位相が反転された後、この出力が出力バッファ５
を介して出力端子７に与えられる。この出力端子６、７
に与えられる信号に外部からの電気信号雑音が含まれる
場合、後述するように、この雑音は２つの信号を同じ状
態で変化させることになる。従って、この出力端子６、
７に与えられる信号レベルの差は、この電気信号雑音に
よらず、常に一定となるものである。
【００１１】かかる基本構成を有するＯＥＩＣの具体的
な回路構成を図２に示す。図２に示すＯＥＩＣは、Ｉｎ
Ｐ基板上にモノリシックに形成されたものであり、受信
した光信号を電気信号に変換するフォトダイオードＰＤ
と、このフォトダイオードＰＤで検出された電気信号を
増幅する増幅器１と、この増幅器１の出力の直流レベル
をシフトさせるレベルシフト回路２と、レベルシフト回
路２の出力が与えられる出力バッファ３と、レベルシフ
ト回路２の出力を反転して出力し、利得が１である反転
増幅器４と、この出力が与えられる出力バッファ５とで
構成する。
な回路構成を図２に示す。図２に示すＯＥＩＣは、Ｉｎ
Ｐ基板上にモノリシックに形成されたものであり、受信
した光信号を電気信号に変換するフォトダイオードＰＤ
と、このフォトダイオードＰＤで検出された電気信号を
増幅する増幅器１と、この増幅器１の出力の直流レベル
をシフトさせるレベルシフト回路２と、レベルシフト回
路２の出力が与えられる出力バッファ３と、レベルシフ
ト回路２の出力を反転して出力し、利得が１である反転
増幅器４と、この出力が与えられる出力バッファ５とで
構成する。
【００１２】増幅器１は、トランジスタＱ1 及び抵抗Ｒ
1 で構成する負荷と、フォトダイオードＰＤの検出信号
を受けて作動するトランジスタＱ2 と、レベルシフトダ
イオードＤ1 〜Ｄ3 とを、電源電圧ＶDDとグランドとの
間に直列に接続して構成する。
1 で構成する負荷と、フォトダイオードＰＤの検出信号
を受けて作動するトランジスタＱ2 と、レベルシフトダ
イオードＤ1 〜Ｄ3 とを、電源電圧ＶDDとグランドとの
間に直列に接続して構成する。
【００１３】レベルシフト回路２は、トランジスタＱ3
と、レベルシフトダイオードＤ4 〜Ｄ6 と、トランジス
タＱ4 及び抵抗Ｒ2 で構成する負荷とを、電源電圧ＶDD
とグランドとの間に直列に接続して構成し、トランジス
タＱ3 のゲートが前段のトランジスタＱ2 のドレインと
接続している。。
と、レベルシフトダイオードＤ4 〜Ｄ6 と、トランジス
タＱ4 及び抵抗Ｒ2 で構成する負荷とを、電源電圧ＶDD
とグランドとの間に直列に接続して構成し、トランジス
タＱ3 のゲートが前段のトランジスタＱ2 のドレインと
接続している。。
【００１４】出力バッファ３は、トランジスタＱ5 と、
レベルシフトダイオードＤ7 〜Ｄ9 と、トランジスタＱ
6 及び抵抗Ｒ3 で構成する負荷とを、電源電圧ＶDDとグ
ランドとの間に直列に接続して構成し、前段のトランジ
スタＱ3 のソースがトランジスタＱ5 のゲートに接続し
ている。
レベルシフトダイオードＤ7 〜Ｄ9 と、トランジスタＱ
6 及び抵抗Ｒ3 で構成する負荷とを、電源電圧ＶDDとグ
ランドとの間に直列に接続して構成し、前段のトランジ
スタＱ3 のソースがトランジスタＱ5 のゲートに接続し
ている。
【００１５】反転増幅器４は、抵抗Ｒ4 と、トランジス
タＱ7 とを、電源電圧ＶDDとグランドとの間に直列に接
続して構成し、トランジスタＱ7 のゲートが前段のトラ
ンジスタＱ4 のドレインに接続しており、前段のレベル
シフトダイオードＤ4 〜Ｄ6 によって直流レベルがシフ
トされた電圧がトランジスタＱ7 に印加されるものであ
る。
タＱ7 とを、電源電圧ＶDDとグランドとの間に直列に接
続して構成し、トランジスタＱ7 のゲートが前段のトラ
ンジスタＱ4 のドレインに接続しており、前段のレベル
シフトダイオードＤ4 〜Ｄ6 によって直流レベルがシフ
トされた電圧がトランジスタＱ7 に印加されるものであ
る。
【００１６】出力バッファ５は、トランジスタＱ8 と、
レベルシフトダイオードＤ10〜Ｄ12と、トランジスタＱ
9 及び抵抗Ｒ5 で構成する負荷とを、電源電圧ＶDDとグ
ランドとの間に直列に接続して構成し、トランジスタＱ
8 のゲートが前段のトランジスタＱ7 のドレインに接続
しており、前段の反転増幅器４の出力信号を受けてトラ
ンジスタＱ8 が動作するものである。
レベルシフトダイオードＤ10〜Ｄ12と、トランジスタＱ
9 及び抵抗Ｒ5 で構成する負荷とを、電源電圧ＶDDとグ
ランドとの間に直列に接続して構成し、トランジスタＱ
8 のゲートが前段のトランジスタＱ7 のドレインに接続
しており、前段の反転増幅器４の出力信号を受けてトラ
ンジスタＱ8 が動作するものである。
【００１７】なお、出力バッファ３、５の出力は、各バ
ッファを構成するトランジスタＱ5 ，Ｑ8 のソース側に
接続した出力端子６、７から得るものである。また、Ｏ
ＥＩＣを構成する各素子のうち、フォトダイオードＰＤ
には、ＭＳＭ型またはＰＩＮ型フォトダイオードが用い
られ、トランジスタＱ1 〜Ｑ9 には、接合型電界効果ト
ランジスタ（ＦＥＴ），ＨＥＭＴ，ＭＩＳＦＥＴまたは
ＭＥＳＦＥＴ等が用いられる。
ッファを構成するトランジスタＱ5 ，Ｑ8 のソース側に
接続した出力端子６、７から得るものである。また、Ｏ
ＥＩＣを構成する各素子のうち、フォトダイオードＰＤ
には、ＭＳＭ型またはＰＩＮ型フォトダイオードが用い
られ、トランジスタＱ1 〜Ｑ9 には、接合型電界効果ト
ランジスタ（ＦＥＴ），ＨＥＭＴ，ＭＩＳＦＥＴまたは
ＭＥＳＦＥＴ等が用いられる。
【００１８】以上のように構成されるＯＥＩＣの各出力
端子６、７から得られる信号波形について、図３（ａ）
を用いて説明する。
端子６、７から得られる信号波形について、図３（ａ）
を用いて説明する。
【００１９】このＯＥＩＣのフォトダイオードＰＤに光
信号が入力し、一方の出力端子６から、同図に実線で示
す信号波形（Ｖ1 ）が出力されると、他方の出力端子７
には、この前段に反転増幅器４が接続されているため、
同図に点線で示すように、位相が反転した信号波形（Ｖ
2 ）が出力される。この場合、増幅器１の出力に外部か
らの電気信号雑音が含まれるとすると、この雑音は、図
３（ｂ）に示すように、各出力端子６、７に与えられる
電気信号を同じ状態で変化させる。従って、このＯＥＩ
Ｃの後段に差動増幅器を接続し、この出力端子６、７に
現れる２つの信号の差（Ｖ1 −Ｖ2 ）をとれば、図４に
示すように、この電気信号雑音は互いに相殺され、雑音
が除かれた電気信号を得ることができるものである。
信号が入力し、一方の出力端子６から、同図に実線で示
す信号波形（Ｖ1 ）が出力されると、他方の出力端子７
には、この前段に反転増幅器４が接続されているため、
同図に点線で示すように、位相が反転した信号波形（Ｖ
2 ）が出力される。この場合、増幅器１の出力に外部か
らの電気信号雑音が含まれるとすると、この雑音は、図
３（ｂ）に示すように、各出力端子６、７に与えられる
電気信号を同じ状態で変化させる。従って、このＯＥＩ
Ｃの後段に差動増幅器を接続し、この出力端子６、７に
現れる２つの信号の差（Ｖ1 −Ｖ2 ）をとれば、図４に
示すように、この電気信号雑音は互いに相殺され、雑音
が除かれた電気信号を得ることができるものである。
【００２０】本実施例では、ＯＥＩＣの回路の一例を図
２に示したが、この回路構成に限定するものではなく、
従来のＯＥＩＣに、増幅器の出力を反転する反転増幅器
と、この反転増幅器の出力が与えられる出力端子とを備
えたもであれば良い。
２に示したが、この回路構成に限定するものではなく、
従来のＯＥＩＣに、増幅器の出力を反転する反転増幅器
と、この反転増幅器の出力が与えられる出力端子とを備
えたもであれば良い。
【００２１】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明に係る光電子
回路素子によれば、第１の出力端子には増幅器の出力が
同位相で与えられ、第２の出力端子には、この増幅器の
出力の位相が反転増幅器を介して反転されて与えられ
る。従って、この光電子回路素子の後段に、この第１と
第２の出力端子に現れる２つの出力信号の差をとる差動
増幅器を接続することにより、この差動増幅器によって
電気信号雑音が除去され、外部からの電気信号雑音に影
響されない光受信器を得ることが可能となる。
回路素子によれば、第１の出力端子には増幅器の出力が
同位相で与えられ、第２の出力端子には、この増幅器の
出力の位相が反転増幅器を介して反転されて与えられ
る。従って、この光電子回路素子の後段に、この第１と
第２の出力端子に現れる２つの出力信号の差をとる差動
増幅器を接続することにより、この差動増幅器によって
電気信号雑音が除去され、外部からの電気信号雑音に影
響されない光受信器を得ることが可能となる。
【図１】本発明の実施例に係るＯＥＩＣの基本構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図２】本発明の実施例に係るＯＥＩＣの具体的構成を
示す回路図である。
示す回路図である。
【図３】図３（ａ）は各出力端子に与えられる出力信号
の波形を示す波形図、図３（ｂ）は電気信号雑音が含ま
れた出力信号の波形を示す波形図である。
の波形を示す波形図、図３（ｂ）は電気信号雑音が含ま
れた出力信号の波形を示す波形図である。
【図４】出力信号に電気信号雑音が含まれる場合におい
て、２つの出力端子に与えられる出力電圧の差を示す波
形図である。
て、２つの出力端子に与えられる出力電圧の差を示す波
形図である。
【図５】従来のＯＥＩＣの構成を示す回路図である。
ＰＤ…フォトダイオード（受光素子）、１…増幅器、２
…レベルシフト回路、３、５…出力バッファ、４…反転
増幅器、６…出力端子（第１の出力端子）、７…出力端
子（第２の出力端子）。
…レベルシフト回路、３、５…出力バッファ、４…反転
増幅器、６…出力端子（第１の出力端子）、７…出力端
子（第２の出力端子）。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/28
Claims (1)
- 【請求項１】 受信した光信号を電気信号に変換する受
光素子と、この受光素子の出力信号を増幅する増幅器
と、この増幅器の出力が同位相で与えられる第１の出力
端子とを同一半導体基板に形成した光電子回路素子にお
いて、 前記半導体基板には、前記増幅器の出力の位相を反転し
て出力する実質的に利得が１の反転増幅器と、この反転
増幅器の出力が与えられる第２の出力端子とを更に備え
ることを特徴とする光電子回路素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25780991A JP3198483B2 (ja) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | 光電子回路素子 |
| US07/953,804 US5250800A (en) | 1991-10-04 | 1992-09-30 | Photo-electric integrated circuit device with opposite phase amplifiers into logic circuitry |
| KR1019920018110A KR960006632B1 (ko) | 1991-10-04 | 1992-10-02 | 광전자회로소자 |
| EP19920116936 EP0535709A3 (en) | 1991-10-04 | 1992-10-03 | Photo-electric integrated circuit device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25780991A JP3198483B2 (ja) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | 光電子回路素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05102743A JPH05102743A (ja) | 1993-04-23 |
| JP3198483B2 true JP3198483B2 (ja) | 2001-08-13 |
Family
ID=17311421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25780991A Expired - Fee Related JP3198483B2 (ja) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | 光電子回路素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3198483B2 (ja) |
-
1991
- 1991-10-04 JP JP25780991A patent/JP3198483B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05102743A (ja) | 1993-04-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |