JP3334656B2 - ディジタル光受信回路 - Google Patents
ディジタル光受信回路Info
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Description
受信回路に関し、特にアレイ集積化光リンク、プラスチ
ックファイバ光リンク等の低価格化、超小型化が要求さ
れる光受信器用のLSI化光受信回路に関する。
入者システム、プラスチックファイバ光リンク等では、
光送受信器の受信回路の1チップLSI化が重要となっ
ており、小型化、低価格化のため、段間を直流結合とし
ながらも交流結合相当の特性を有する受信回路が実現さ
れている。このような従来例1として公開特許公報平8
−84160号記載の1チップLSI化光受信回路につ
いて説明する。
うに、受光素子1で電流に変換された入力光信号パルス
列は、差動出力前置増幅器2で電圧パルスに変換され
る。差動出力前置増幅器2の正相出力Aと逆相出力A’
は入力光信号がスペース(消灯)の場合に互いに相等し
い電圧を発し、マーク(点灯)の場合には、正相出力A
においては、スペース時の電圧に入力電流振幅と前置増
幅器の利得の積に相当する電圧を与えた値、逆相出力
A’においては、スペース時の電圧から入力電流振幅と
前置増幅器の利得の積に相当する電圧を減じた値を出力
する。
動出力前置増幅器2の正相出力のピーク値Dと逆相出力
のピーク値D’を得る。差動出力前置増幅器2の正相出
力Aと逆相出力のピーク値D’を加算器4aにて加算、
逆相出力A’と正相出力のピーク値Bを加算器4bにて
加算し、加算器4a出力Eおよび加算器4b出力E’を
得る。ピーク検出器7aおよび7bが充電されている場
合、出力Eと出力E’の差電圧は、入力光信号がスペー
ス(消灯)の場合に負、マーク(点灯)の場合に正とな
り、かつ両者の場合の振幅が互いに相等しいバイポーラ
信号となる。従って、加算器4aと4bの出力の差電圧
をリミッタ増幅器5で増幅することにより、パルス振幅
の中心をしきい値として2値量子化が行われる。
および図9に波形を示す、公開特許公報平2−1436
40記載の光受信回路について説明する。本回路は、受
光素子1で電流に変換された入力光信号パルス列aは、
前置増幅器20で電圧パルスbに変換される。前置増幅
器20の出力にはコンデンサ9が接続されており、この
コンデンサ9にて前置増幅器出力電圧信号の直流成分を
除去する。
0の出力電圧信号を正相出力cと逆相出力dに分離する
分離手段21に接続されている。この分離手段21から
の正相出力cと逆相出力dはそれぞれ平滑化手段31,
41に接続されている。平滑化手段の実施例としてダイ
オード33,43と抵抗35,45とコンデンサ37,
47から成る積分回路を挙げている。コンデンサ37,
47の容量値を変えることで積分回路の時定数可変であ
る。この平滑化手段31,41により平滑化された正相
出力eと逆相出力fは、差動手段52の正相入力と逆相
入力にそれぞれ接続される。この差動手段52の出力g
は加算用の抵抗71,72を通して分離手段21の入力
に接続され、さらに識別手段61に入力される。この識
別手段61はコンパレータ63と、コンパレータ63の
1端子に入力する識別レベルとして設定電圧VTHの電
圧を印加する設定電圧電源65に接続される。
た従来例1の回路が高精度に動作するためには、同一符
号が連続している際にもピーク検出器が充電されている
必要がある。しかし、ピーク検出器にはリークの低減に
限界があり、特に、数10Mbps以上の中高速光受信
回路構築に必須のバイポーラトランジスタのみで回路を
構築した場合、リーク電流の低減が困難となる。このリ
ーク電流は入力振幅に拘わらず一定であるため、高受信
感度を狙う小振幅信号入力時にも良好な同一符号連続耐
力を備えるためには、ピーク検出器のリークの低減が特
に重要となる。リーク電流の低減に制約がある中で、ピ
ーク検出器のリークを低減するためには、結局ピーク検
出器を構成する電荷保持用のコンデンサの容量値を増大
することが必要となり、LSI上へのオンチップ集積化
に支障をきたす。
幅器の出力にコンデンサを用いて信号の直流成分を除去
しているため、同一符号連続信号入力を許容するために
は、結局前置増幅器の出力に接続されているコンデンサ
の容量値を増大することが必要となり、LSI上へのオ
ンチップ集積化に支障をきたす。
低減が実現でき、かつ入力振幅が微少な場合においても
十分な同一符号連続耐力を備え、かつ、モノリシック集
積化(1チップLSI化)が可能な光受信回路を提供す
ることを目的とする。
1の本発明のディジタル光受信回路は、差動出力前置増
幅器と、前記差動出力前置増幅器の正相出力および逆相
出力の時間平均値を検出する平均値検出回路と、前記差
動出力前置増幅器の正相出力と前記平均値検出回路の逆
相出力を加算する第1加算器と、前記差動出力前置増幅
器の逆相出力と前記平均値検出回路の正相出力を加算す
る第2加算器と、前記第1加算器および第2加算器の出
力の差電圧を増幅する差動増幅器を具備し、かつ全回路
を直流結合で構成する。また、上記課題解決のため、第
2の本発明の光受信回路は、一端を前記正相出力に、他
端を前記第2加算器の入力に接続した第1抵抗器と、一
端を前記逆相出力に、他端を前記第1加算器の入力に接
続した第2抵抗器と、一端を前記第1加算器の入力に、
他端を前記第2加算器の入力に接続したコンデンサで構
成し、かつ全回路を直流結合で構成する。また、上記課
題解決のため、第3の本発明の光受信回路は、差動増幅
手段と、一端を前記正相出力に、他端を該差動増幅手段
の正相入力に接続した第1抵抗器と、一端を前記逆相出
力に、他端を前記差動増幅手段の逆相入力に接続した第
2抵抗器と、前記差動増幅手段の正相入力と逆相出力と
の間に接続した第1コンデンサと、前記差動増幅手段の
逆相入力と正相出力との間に接続した第2コンデンサで
構成し、かつ全回路を直流結合で構成する。
いて図面を参照して説明する。図1は、本発明の第1実
施例の構成を示すブロック図、図2は第1実施例の動作
を示す波形説明図である。
換された入力光信号パルス列は、差動出力前置増幅器2
で電圧パルスに変換される。差動出力前置増幅器2の正
相出力Aと逆相出力A’は入力光信号がスペース(消
灯)の場合に互いに相等しい電圧を発し、マーク(点
灯)の場合には、正相出力Aにおいては、スペース時の
電圧に入力電流振幅と前置増幅器の利得の積に相当する
電圧を与えた値、逆相出力A’においては、スペース時
の電圧から入力電流振幅と前置増幅器の利得の積に相当
する電圧を減じた値を出力する。
された平均値検出回路によって差動出力前置増幅器2の
正相出力Aの時間平均値Bと逆相出力A’の時間平均値
B’を得る。差動出力前置増幅器2の正相出力Aと逆相
出力の時間平均値B’を加算器4aにて加算、逆相出力
A’と正相出力の時間平均値Bを加算器4bにて加算
し、加算器4a出力Cおよび加算器4b出力C’を得
る。
2に示すように、出力Cと出力C’の差電圧は、入力光
信号がスペース(消灯)の場合に負、マーク(点灯)の
場合に正となり、かつ両者の場合の振幅が互いに相等し
いバイポーラ信号となる。従って、加算器4aと4bの
出力の差電圧をリミッタ増幅器5で増幅することによ
り、パルス振幅の中心をしきい値として2値量子化が行
われる。
構成可能であるため、1チップLSI化が実現できる。
出回路のリーク電流と異なり、コンデンサと抵抗の積で
ある時定数で定まる。すなわち、リーク速度は入力信号
振幅に比例することになる。よって高受信感度を狙う小
振幅信号入力時にも良好な同一符号連続耐力を備えるた
めに、特に電荷保持用のコンデンサの容量値を増大させ
る必要は生じない。
サの一端を抵抗に、他端を交流的に接地させて形成する
ことが一般的であるが、本実施例では、コンデンサの一
端を正相側の抵抗に、他端を逆相側の抵抗に接続してい
る。本構成により、半分の容量値で同一の時定数を得る
ことが出来るばかりか、コンデンサの所要素子数が2か
ら1に半減されるため、コンデンサをLSIチップ上に
全て搭載する際に必要なチップ面積は、一般的な構成の
1/4となる。
ブロック図、図4は第2実施例の動作を示す波形説明図
である。
パルス列は、差動出力前置増幅器2で電圧パルスに変換
される。差動出力前置増幅器2の正相出力Aと逆相出力
A’は入力光信号がスペース(消灯)の場合に互いに相
等しい電圧を発し、マーク(点灯)の場合には、正相出
力Aにおいては、スペース時の電圧に入力電流振幅と前
置増幅器の利得の積に相当する電圧を与えた値、逆相出
力A’においては、スペース時の電圧から入力電流振幅
と前置増幅器の利得の積に相当する電圧を減じた値を出
力する。
び6bと差動増幅器8で構成された平均値検出回路によ
って差動出力前置増幅器2の正相出力Aの時間平均値B
と逆相出力A’の時間平均値B’を得る。差動出力前置
増幅器2の正相出力Aと逆相出力の時間平均値B’を加
算器4aにて加算、逆相出力A’と正相出力の時間平均
値Bを加算器4bにて加算し、加算器4a出力Cおよび
加算器4b出力C’を得る。
力Cと出力C’の差電圧は、入力光信号がスペース(消
灯)の場合に負、マーク(点灯)の場合に正となり、か
つ両者の場合の振幅が互いに相等しいバイポーラ信号と
なる。従って、加算器4aと4bの出力の差電圧をリミ
ッタ増幅器5で増幅することにより、パルス振幅の中心
をしきい値として2値量子化が行われる。
構成可能であるため、1チップLSI化が実現できる。
さらに、抵抗3aおよび3bとコンデンサ6aおよび6
bと差動増幅器8で構成された平均値検出回路に用いら
れるコンデンサ6a,6bの容量値は、ミラー効果によ
って実効的に差動増幅器8の利得倍に見えるため、所要
の低域遮断周波数を得るためのコンデンサの容量値を第
1実施例の平均値検出回路で用いられるコンデンサ6の
容量値に比べて小さくすることができ、このためさらに
回路規模の低減を図ることが出来る。
出回路のリーク電流と異なり、コンデンサと抵抗の積で
ある時定数で定まる。すなわち、リーク速度は入力信号
振幅に比例することになる。よって高受信感度を狙う小
振幅信号入力時にも良好な同一符号連続耐力を備えるた
めに、特に電荷保持用のコンデンサの容量値を増大させ
る必要は生じない。
増幅器2は、差動増幅器と、一端をこの差動増幅器の入
力に、他端を差動増幅器の出力に接続した抵抗器とで構
成されるトランスインピーダンス型であってよいし、ま
た、ベース設置型であってもよい。
回路規模低減による高集積化が実現でき、かつ入力振幅
が微少な場合においても十分な同一符号連続耐力を備え
るモノリシック集積化光受信回路を実現することができ
る。これにより、光受信回路が小さな1チップLSIか
つ、小さなチップサイズで構成でき、並列光リンク、光
加入者システム、プラスチックファイバ光リンク等で要
求される光受信器の小型化、低価格化が達成され、極め
て有用である。
である。
である。
である。
である。
る。
る。
る。
の図である。
の図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 差動出力前置増幅器と、前記差動出力前
置増幅器の正相出力および逆相出力の時間平均値を検出
する平均値検出回路と、前記差動出力前置増幅器の正相
出力と前記平均値検出回路の逆相出力を加算する第1加
算器と、前記差動出力前置増幅器の逆相出力と前記平均
値検出回路の正相出力を加算する第2加算器と、前記第
1加算器および第2加算器の出力の差電圧を増幅するリ
ミッタ増幅器を具備することを特徴とするディジタル光
受信回路。 - 【請求項2】 前記全回路を直流結合していることを特
徴とする請求項1記載のディジタル光受信回路。 - 【請求項3】 前記平均値検出回路は、一端を前記正相
出力に、他端を前記第2加算器の入力に接続した第1抵
抗器と、一端を前記逆相出力に、他端を前記第1加算器
の入力に接続した第2抵抗器と、一端を前記第1加算器
の入力に、他端を前記第2加算器の入力に接続したコン
デンサとで構成されることを特徴とする請求項1もしく
は請求項2記載のディジタル光受信回路。 - 【請求項4】 前記平均値検出回路は、差動増幅手段
と、一端を前記正相出力に、他端を該差動増幅手段の正
相入力に接続した第1抵抗器と、一端を前記逆相出力
に、他端を前記差動増幅手段の逆相入力に接続した第2
抵抗器と、前記差動増幅手段の正相入力と逆相出力との
間に接続した第1コンデンサと、前記差動増幅手段の逆
相入力と正相出力との間に接続した第2コンデンサとで
構成していることを特徴とする請求項1もしくは請求項
2記載のディジタル光受信回路。 - 【請求項5】 前記差動出力前置増幅器は、差動増幅手
段と、一端を差動増幅手段の入力に、他端を差動増幅手
段の出力に接続した抵抗器で構成されるトランスインピ
ーダンス型であることを特徴とする請求項1ないし請求
項4のいずれかに記載のディジタル光受信回路。 - 【請求項6】 前記差動出力前置増幅器は、ベース接地
型であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のい
ずれかに記載のディジタル光受信回路。
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JP36356698A JP3334656B2 (ja) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | ディジタル光受信回路 |
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Family Applications (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010028263A (ja) * | 2008-07-16 | 2010-02-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 振幅制限増幅回路 |
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---|---|---|---|---|
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JP4968803B2 (ja) * | 2009-05-21 | 2012-07-04 | 日本電信電話株式会社 | バーストデータ受信回路 |
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-
1998
- 1998-12-21 JP JP36356698A patent/JP3334656B2/ja not_active Expired - Fee Related
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