JP3277038B2

JP3277038B2 - 光伝送装置

Info

Publication number: JP3277038B2
Application number: JP19468493A
Authority: JP
Inventors: 和人名倉; 隆敏溝口; 香小沢
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1993-08-05
Filing date: 1993-08-05
Publication date: 2002-04-22
Anticipated expiration: 2017-04-22
Also published as: JPH0750634A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、クロック信号と、クロ
ック信号に同期するパラレルデータの被伝送信号とを光
を用いて伝送する光伝送装置に係り、より詳細には、光
により伝送されるクロック信号の周波数を、１／２に分
周した周波数とする光伝送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周囲の雑音の影響が少なく、且つ高速の
データ伝送が可能であることから普及している光伝送装
置は、図６に示すように、送信装置４０、光ファイバケ
ーブル４４、および受信装置４９により構成されてい
る。

【０００３】そして、送信装置４０には、外部との電気
接続のためのコネクタ４１が設けられると共に、コネク
タ４１を介して導かれた電気信号を光信号に変換するた
めの光電変換素子４２、４３、４７が設けられている。
また、光電変換素子の構成は、クロック信号６００用の
素子４２、データ信号６０１〜６０８用の素子４３、制
御信号６０９用の素子４７の全てが同一となっている。

【０００４】一方、受信装置４９には、光ファイバケー
ブル４４を介して導かれた光信号を電気信号に変換する
ための光電変換素子４５、４６、４８が設けられてい
る。また、電気信号に変換されたクロック信号７００の
立ち上がりエッジに同期して、変換されたデータ信号７
０１〜７０８と制御信号７０９との各々をラッチする９
つのＤフリップフロップ５０が設けられている。また、
クロック信号７００と、Ｄフリップフロップ５０にラッ
チされた信号とを外部に出力するためのコネクタ５１が
設けられている。

【０００５】そして、光電変換素子４５、４６、４８に
ついては、クロック信号７００のための素子４５は、高
い周波数帯域での動作を可能とするため、ＡＣ結合アン
プでもって構成されている。またデータ信号７０１〜７
０８および制御信号７０９のための光電変換素子４６、
４８は、広い周波数帯域における動作を可能とするた
め、ＤＣ結合アンプによる構成となっている。この構成
を従来技術１とする。

【０００６】また、その他の構成としては、従来技術１
の構成において、光電変換素子４５、４６、４８の全て
を、高い周波数帯域で動作が可能であると共に広い周波
数帯域における動作が可能であるＤＣ結合アンプとする
構成がある（この構成を従来技術２とする）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記構成における一般
的特性としては、データの伝送速度をｆ〔ｂｐｓ〕によ
り示すとすると、クロック信号の伝送速度は２×ｆ〔ｂ
ｐｓ〕が必要となる。またクロック信号の立ち上がりエ
ッジでもってその他の信号のラッチを行う関係から、ク
ロック信号の位相を、その他の信号の位相と揃える必要
がある。

【０００８】このため、データ信号の各チャンネルの伝
送速度がｆ〔ｂｐｓ〕となる装置を実現するには、クロ
ック信号７００用の光電変換素子４５を、少なくとも２
×ｆ〔ｂｐｓ〕の伝送が可能である高速な素子とする必
要がある。また伝送速度ｆ〔ｂｐｓ〕が高い速度である
ときには、光電変換素子４５、４６、４８の伝達特性の
ばらつきを抑える必要があり、かつ伝達特性の入力周波
数変動、周囲温度変動、電源電圧変動等を低減する必要
がある。

【０００９】また、データ信号７０１〜７０８、制御信
号７０９については、ＤＣ成分を持つプロトコルとされ
るのが一般的であるため、これらの信号７０１〜７０９
用の光電変換素子４６、４８は、広い周波数帯域で動作
可能とする必要がある。

【００１０】そのため、従来技術１においては、クロッ
ク信号７００のための光電変換素子４５と、データ信号
７０１〜７０８や制御信号７０９のための光電変換素子
４６、４８との回路構成が異なることから、光電変換素
子４５の伝播時間と光電変換素子４６、４８の伝播時間
とを一致させることが困難となる。また、光電変換素子
４５と光電変換素子４６、４８との間においては、入力
周波数に対する伝播時間の変動、周囲温度の変化に対す
る変動、電源電圧の変化に対する変動等が互いに一致し
ないという問題が生じる。

【００１１】このことを図７を参照しつつ説明する。

【００１２】同図（ａ）に示すように、コネクタ４１に
導かれたクロック信号６００の位相と、データ信号６０
１〜６０８や制御信号６０９の位相とは、立ち上がりエ
ッジに対するセットアップ時間ｔｓ１とホールド時間ｔ
ｈ１のマージンが充分に確保される関係にある。また、
光ファイバケーブル４４における互いの位相関係は同図
（ｂ）に示す関係となる。そして、受信装置４９におい
て電気信号に変換された各信号７００〜７０９の位相関
係は、同図（ｃ）に示すように、ホールド時間ｔｈ２の
マージンは確保されても、セットアップ時間ｔｓ２のマ
ージンが確保されない関係となる。

【００１３】そのため、コネクタ５１を介して外部に出
力される、Ｄフリップフロップ５０の出力であるデータ
信号７１１〜７１８および制御信号７１９は、セットア
ップ時間ｔｓ２のマージンが無く、Ｄフリップフロップ
５０の読み込みの確実性が保証されない。つまり、同図
（ｄ）に示すように、例えばデータ信号７０８が、本来
は、点線Ｈ７１８により示すようにＨレベルとならなけ
ればならないところが、Ｌ７１８により示すように、Ｌ
レベルとなり、伝送エラーとなる。

【００１４】そのため、従来技術１では、各チャンネル
のデータ伝送速度が光電変換素子４６、４８の伝送可能
な速度範囲内であっても、例えば１０Ｍｂｐｓを超える
ような高速度とするには困難が生じていた。

【００１５】一方、従来技術２では、光電変換素子４
５、４６、４８は、その全ての構成が同一であるため、
これらの素子４５、４６、４８においては、入力周波数
に対する伝播時間の変動、周囲温度の変化に対する変
動、電源電圧の変化に対する変動等が略一致した関係と
なる。そのため伝送速度を高めた場合にも、Ｄフリップ
フロップ５０におけるセットアップ時間とホールド時間
とは、マージンが確保されることになり、データ伝送に
おけるエラーは生じない。

【００１６】しかしながら、そのためには光電変換素子
４５、４６、４８の全てを、高い周波数帯域での動作が
可能で、かつ広い周波数帯域における動作が可能な構成
とする必要がある。すなわち、データの最大伝送速度
が、例えば１０Ｍｂｐｓを超える高速伝送の装置とする
場合には、光電変換素子４５、４６、４８の全てを、最
大伝送速度の２倍の速度の伝送が可能な素子とする必要
がある。そのため、光電変換素子が高価なものになると
いう問題が生じていた。

【００１７】本発明は上記課題を解決するため創案され
たものであって、その目的は、クロック信号のための光
電変換素子と、クロック信号と同期した被伝送信号のた
めの光電変換素子とを同一な構成としたときにも、光電
変換素子が動作可能な最大伝送速度を被伝送信号の伝送
速度とすることのできる光伝送装置を提供することにあ
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の光伝送装置は、クロック信号とこのクロック信
号に同期するパラレルデータの複数の被伝送信号とが電
気信号として導かれ、導かれたこれらクロック信号及び
複数の被伝送信号の全ての信号を当該全信号数と同数の
光電変換素子を用いて光信号に変換する送信装置と、前
記全信号数と同数の光ファイバケーブルを介して導かれ
た前記送信装置からの光信号を前記全信号数と同数の他
の光電変換素子を用いて電気信号に変換すると共に、変
換されたクロック信号に同期して変換された複数の被伝
送信号をラッチする受信装置とを備え、クロック信号の
伝送速度が被伝送信号の伝送速度の２倍に設定されてい
る光伝送装置において、前記送信装置には、電気信号と
しての前記クロック信号を、前記被伝送信号の伝送速度
と同じにすべく２分周し、この２分周したクロック信号
をクロック信号用の光電変換素子に与える分周回路が設
けられ、前記受信装置には、他のクロック信号用の光電
変換素子により電気信号に変換されたクロック信号を元
の伝送速度と同じにすべく２逓倍する逓倍回路が設けら
れてなり、前記送信装置の全信号数と同数の光電変換素
子の全てが同一構成であると共に、前記受信装置の全信
号数と同数の他の光電変換素子の全てが同一構成であ
り、前記送信装置には、電気信号としての前記クロック
信号を、前記被伝送信号の伝送速度と同じにすべく２分
周し、この２分周したクロック信号を前記光電変換素子
に与える分周回路が設けられ、前記受信装置には、電気
信号に変換されたクロック信号を元の伝送速度と同じに
すべく２逓倍する逓倍回路が設けられてなり、前記受信
装置は、２逓倍されたクロック信号に同期して、電気信
号に変換された複数の被伝送信号をラッチするものであ
る。また、本発明の伝送装置は、上記構成において、逓
倍回路を遅延素子を用いて構成したものである。

【００１９】

【作用】被伝送信号は、クロック信号の１周期において
はレベルが変化しないことから、被伝送信号の周波数の
最大値はクロック信号の１／２である（以下では、被伝
送信号の周波数がクロック信号の周波数の１／２となる
場合について述べる）。

【００２０】しかしながら、送信装置においては、クロ
ック信号は分周回路によって１／２に分周されているこ
とから、光電変換素子からクロック信号と被伝送信号と
を見たときには、その周波数の比は１対１である。つま
り、光電変換素子に要求される動作可能な最大周波数
は、クロック信号と被伝送信号とにおいて一致する。

【００２１】そのため、光ファイバケーブルを介して受
信装置に導かれた光信号の周波数も、クロック信号と被
伝送信号との双方において等しい。つまり、受信装置の
光電変換素子に要求される動作可能な最大周波数は、ク
ロック信号と被伝送信号との双方において等しい。

【００２２】その結果、受信装置においては、光電変換
素子により電気信号に変換されたクロック信号および被
伝送信号は、その周波数が等しい信号となる。そして、
クロック信号は、逓倍回路により２逓倍されるが、この
２逓倍されたクロック信号は、送信装置に電気信号とし
て与えられたクロック信号に対応する信号となる。その
ため、受信装置では、この２逓倍されたクロック信号に
同期して、光電変換素子にて電気信号に変換された被伝
送信号のラッチを行う。また、逓倍回路は遅延素子を用
いて構成しているので、その回路構成が簡単となってい
る。そのため、クロック信号の周波数が予め決定されて
いる場合では、逓倍回路の構成を簡単なものとすること
が可能となっている。

【００２３】

【実施例】以下に、本発明の一実施例について図面を参
照しつつ以下に説明する。

【００２４】図１は、本発明に係る光伝送装置の一実施
例の電気的構成を示すブロック線図であり、図６に示す
従来技術と構成が同一であるブロックについては、同一
の符号を付与している。

【００２５】本実施例の光伝送装置は、大別すると、電
気信号として与えられたクロック信号およびこのクロッ
ク信号と同期するパラレルデータの被伝送信号を光信号
に変換する送信装置１１、光信号を伝送する光ファイバ
ケーブル４４、光ファイバケーブル４４を介して導かれ
た光信号を電気信号に変換し、変換されたクロック信号
に同期して、変換された被伝送信号をラッチする受信装
置１６の３つのブロックにより構成されており、クロッ
ク信号の伝送速度が被伝送信号の伝送速度の２倍に設定
されている。

【００２６】送信装置１１に設けられたコネクタ４１に
は、電気信号として、クロック信号６００、データ信号
６０１〜６０８、および制御信号６０９が導かれてい
る。これらの信号のうち、データ信号６０１〜６０８
は、クロック信号６００に同期した被伝送信号であり、
８ビットのパラレルデータを示す信号となっている。ま
た制御信号６０９は、クロック信号６００に同期した被
伝送信号であり、制御のために用いられる信号となって
いる。

【００２７】また、クロック信号６００が導かれた分周
回路１２は、図２に示すように、Ｄフリップフロップを
用いた分周回路となっていて、クロック信号６００の位
相を維持しつつ、その周波数を１／２に分周するブロッ
クであり、分周したクロック信号６１０を光電変換素子
１３に送出する。また、データ信号６０１〜６０８のそ
れぞれは、各々に対応する光電変換素子４３に導かれて
おり、制御信号６０９は光電変換素子４７に導かれてい
る。

【００２８】そして、１／２に分周されたクロック信号
のための光電変換素子１３、データ信号６０１〜６０８
のための複数（本実施例では８個）の光電変換素子４
３、および制御信号６０９のための光電変換素子４７
は、導かれた電気信号を光信号に変換し、変換した光信
号を光ファイバケーブル４４に送出するブロックとなっ
ている。また、光電変換素子１３、４３、４７は、その
全てが同一構成となっており、ＤＣ結合アンプが使用さ
れている。

【００２９】また光ファイバケーブル４４を介して光信
号が導かれる光電変換素子１４、４８および複数（本実
施例では８個）の光電変換素子４６は、光信号を電気信
号に変換するブロックとなっており、光電変換素子１
４、４６、４８の全ては、その構成が同一となってい
て、ＤＣ結合アンプが使用されている。

【００３０】逓倍回路１５は、ＰＬＬ回路によって構成
されていて、信号位相を損なうことなくその周波数を２
逓倍するブロックとなっている。この逓倍回路１５に
は、光電変換素子１４により電気信号に変換されたクロ
ック信号７２０が導かれている。また、逓倍回路１５
は、２逓倍したクロック信号７３０を、Ｄフリップフロ
ップ５０のクロック入力とコネクタ５１とに送出する。

【００３１】また、光電変換素子４６により電気信号に
変換されたデータ信号７０１〜７０８、および光電変換
素子４８により電気信号に変換された制御信号７０９の
それぞれは、対応するＤフリップフロップ５０のデータ
入力に送出されている。

【００３２】Ｄフリップフロップ５０は、逓倍回路１５
から出力される２逓倍されたクロック信号７３０に同期
して、電気信号に変換された被伝送信号であるデータ信
号７０１〜７０８と制御信号７０９とをラッチするブロ
ックとなっている。そして、クロック信号７３０および
Ｄフリップフロップ５０の出力は、外部との電気的接続
のために設けられたコネクタ５１に導かれている。

【００３３】なお、コネクタ４１の端子４１１、および
コネクタ５１の端子５１１は、電源の供給端子となって
いる。

【００３４】図３は、本発明の一実施例の主要信号のタ
イミングを示すタイミングチャートである。必要に応じ
て同図を参照しつつ、以下に本発明の一実施例の動作に
ついて説明する。

【００３５】コネクタ４１には、クロック信号６００と
データ信号６０１〜６０８と制御信号６０９とが導かれ
る。このとき、これら信号の互いの位相関係は、図３
（ａ）に示すように、クロック信号６００の立ち上がり
エッジに対して、セットアップ時間ｔｓ３とホールド時
間ｔｈ３とが充分に確保された関係となっている。

【００３６】そして、クロック信号６００は、分周回路
１２により２分周されるが、この分周においては位相が
変化しない。また分周されたクロック信号６１０のため
の光電変換素子１３は、データ信号６０１〜６０８のた
めの光電変換素子４３、制御信号６０９のための光電変
換素子４７と同一構成であるため、光信号への変換にお
いても互いの位相関係が変化しない。

【００３７】このため、光ファイバケーブル４４におけ
る各信号の関係は、光信号であるクロック信号を８０
０、光信号であるデータ信号を８０１〜８０８、同制御
信号を８０９により示すとすると、図３（ｂ）に示すよ
うに、データ信号８０１〜８０８および制御信号８０９
は、クロック信号８００の立ち上がりエッジに対して、
セットアップ時間ｔｓ４、ホールド時間ｔｈ４の双方が
充分に確保された位相関係となる。

【００３８】そして、これらの光信号８００〜８０９
は、同一構成の光電変換素子１４、４６、４８により電
気信号７２０、７０１〜７０９に変換されることから、
互いの関係は、図３（ｃ）に示すように、クロック信号
７２０の立ち上がりエッジに対し、セットアップ時間ｔ
ｓ５、ホールド時間ｔｈ５が確保された関係となる。

【００３９】またクロック信号７２０は、逓倍回路１５
において２逓倍されるのであるが、このときの逓倍は位
相を変化させない逓倍である。そのため、この逓倍回路
１５から送出されるクロック信号７３０と、データ信号
７０１〜７０８および制御信号７０９との関係は、コネ
クタ４１に導かれた各信号との関係に略一致した関係と
なる。つまり、データ信号７０１〜７０８および制御信
号７０９は、クロック信号７３０の立ち上がりエッジに
対して、セットアップ時間ｔｓ６、ホールド時間ｔｈ６
が充分確保された信号となる。

【００４０】そのため、Ｄフリップフロップ５０におけ
るクロック信号７３０の立ち上がりエッジに同期した読
み込みは、その動作が保証された読み込みとなり、コネ
クタ５１には、コネクタ４１に与えられた信号６０１〜
６０９と等しい信号７３１〜７３９が送出されることと
なる。

【００４１】図４は、逓倍回路１５の第２の実施例の電
気的接続を示す回路図であり、この実施例においては、
遅延素子３１を用いることによって逓倍を行う構成とし
ている。

【００４２】そのため、図５に示すように、光信号に変
換され、再び電気信号に変換されたクロック信号（１／
２に分周されたクロック信号）７２０の周期をｔ１によ
り示し、

【００４３】

【数１】ｔ１＝ｔ２＋ｔ３＋ｔ４＋ｔ５

【００４４】

【数２】ｔ２＝ｔ３＝ｔ４＝ｔ５とすると、出力ｏｕｔ１は遅延時間＝０、出力ｏｕｔ２
は遅延時間＝ｔ２、出力ｏｕｔ３は遅延時間＝ｔ２＋ｔ
３、出力ｏｕｔ４は遅延時間＝ｔ２＋ｔ３＋ｔ４となる
ように設定されている。

【００４５】遅延素子３１の遅延時間が以上の設定とな
っているため、ＥＸＯＲゲート３２の出力であるクロッ
ク信号は、クロック信号７２０を、その位相を変化させ
ることなく２逓倍した信号となる。この信号は、逓倍回
路１５をＰＬＬ回路により構成した場合のクロック信号
７３０と同一となる。そのため、このクロック信号７３
０に基づく動作は、既に説明した動作と同一となる。

【００４６】以上説明したように、第２の実施例におい
ては、逓倍回路１５を、遅延素子３１を用いた構成とし
ているので、その回路構成が簡単となっている。そのた
め、クロック信号６００の周波数が予め決定されている
場合では、逓倍回路１５の構成を簡単なものとすること
が可能となっている。

【００４７】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
被伝送信号については、８ビットのデータ信号と１ビッ
トの制御信号とした場合について説明したが、その他の
信号構成として、例えば１ビットのシリアル信号、ある
いは１６ビットのパラレルデータ信号等とすることが可
能である。

【００４８】

【発明の効果】本発明の光伝送装置は、送信装置の側
に、電気信号としてのクロック信号を２分周し、２分周
したクロック信号を光電変換素子に与える分周回路を備
えており、受信装置においては、電気信号に変換された
クロック信号を２逓倍する逓倍回路を備え、２逓倍され
たクロック信号に同期して、電気信号に変換されたパラ
レルデータの被伝送信号をラッチする構成としている。
そのため、送信装置および受信装置においては、クロッ
ク信号のための光電変換素子に要求される周波数は、電
気信号として与えられたクロック信号の１／２の周波数
となり、パラレルデータの被伝送信号の変換に要求され
る周波数と一致する。そのため、クロック信号用の光電
変換素子と、クロック信号と同期した複数の被伝送信号
用の光電変換素子とを同一の構成としても、光電変換素
子が動作可能な最大伝送速度を被伝送信号の伝送速度と
することが可能となっている。また、本発明の光伝送装
置は、逓倍回路を遅延素子を用いた構成としているの
で、クロック信号の周波数が予め決定されている場合に
は、逓倍回路の構成を簡単なものとすることが可能とな
っている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光伝送装置の一実施例の電気的構成を
示すブロック線図である。

【図２】分周回路の一実施例の電気的接続を示す回路図
である。

【図３】本発明の一実施例の主要信号のタイミングを示
すタイミングチャートである。

【図４】逓倍回路の第２の実施例の電気的接続を示す回
路図である。

【図５】図４に示す逓倍回路の遅延時間とクロック信号
の周期との関係を示すタイミングチャートである。

【図６】従来技術の電気的構成を示すブロック線図であ
る。

【図７】従来技術の主要信号のタイミングを示すタイミ
ングチャートである。

【符号の説明】

１１送信装置１２分周回路１３光電変換素子１４光電変換素子１５逓倍回路１６受信装置４３光電変換素子４４光ファイバケーブル４６〜４８光電変換素子６００クロック信号６０１〜６０８被伝送信号としてのデータ信号６０９被伝送信号としての制御信号６１０１／２分周されたクロック信号７３０２逓倍されたクロック信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小沢香大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (56)参考文献特開昭63−67931（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−35731（ＪＰ，Ａ) 特開平３−270331（ＪＰ，Ａ) 特開平４−22180（ＪＰ，Ａ) 特開平３−73586（ＪＰ，Ａ) 特開平４−280490（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04B 10/02 H04L 7/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】クロック信号とこのクロック信号に同期
するパラレルデータの複数の被伝送信号とが電気信号と
して導かれ、導かれたこれらクロック信号及び複数の被
伝送信号の全ての信号を当該全信号数と同数の光電変換
素子を用いて光信号に変換する送信装置と、前記全信号
数と同数の光ファイバケーブルを介して導かれた前記送
信装置からの光信号を前記全信号数と同数の他の光電変
換素子を用いて電気信号に変換すると共に、変換された
クロック信号に同期して変換された複数の被伝送信号を
ラッチする受信装置とを備え、クロック信号の伝送速度
が被伝送信号の伝送速度の２倍に設定されている光伝送
装置において、前記送信装置には、電気信号としての前記クロック信号
を、前記被伝送信号の伝送速度と同じにすべく２分周
し、この２分周したクロック信号をクロック信号用の光
電変換素子に与える分周回路が設けられ、前記受信装置
には、他のクロック信号用の光電変換素子により電気信
号に変換されたクロック信号を元の伝送速度と同じにす
べく２逓倍する逓倍回路が設けられてなり、前記送信装置の全信号数と同数の光電変換素子の全てが
同一構成であると共に、前記受信装置の全信号数と同数
の他の光電変換素子の全てが同一構成であり、前記受信装置は、２逓倍されたクロック信号に同期し
て、電気信号に変換された複数の被伝送信号をラッチす
ることを特徴とする光伝送装置。
【請求項２】前記逓倍回路が遅延素子を用いて構成さ
れていることを特徴とする請求項１に記載の光伝送装
置。