JP3568680B2

JP3568680B2 - Automatic threshold control circuit and optical receiver

Info

Publication number: JP3568680B2
Application number: JP08107796A
Authority: JP
Inventors: 裕之延原; 英二前川
Original assignee: Fujitsu Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Fujitsu Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1996-04-03
Filing date: 1996-04-03
Publication date: 2004-09-22
Anticipated expiration: 2016-04-03
Also published as: JPH09270755A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動しきい値制御回路及び自動しきい値制御回路を備える光受信装置に係り、特に、雑音による誤動作防止のためのオフセット電圧が印加されてもしきい値を受信データのハイ・レベルとロー・レベルの平均値に等しく制御し、又、前置増幅器の非直線特性によって受信データのデューティ比が劣化していてもそれを補正する自動しきい値制御回路及び該自動しきい値制御回路を備える光受信装置に関する。
【０００２】
光ファイバ通信は、幹線系ネットワークから加入者系ネットワーク、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）、ひいては、装置内データ・ネットワーク（加入者系ネットワーク以降を幹線系ネットワークに対してローカル系ネットワークと呼ぶことにする。）など広い領域において実用化されている。幹線系ネットワークでは回線を高い効率で使用することが必須であるので、多数のチャネルを多重化した連続信号を伝送することが大半であるが、ローカル系ネットワークでは端末に親子の関係があって、送信端末と特定の受信端末の間で固有の通信を行なうようなことが多く、バースト信号が伝送されるケースが多い。
【０００３】
又、幹線系ネットワークでは送信レベルを高くすることや種々の中継技術を適用することが経済的なネックにはならないので、受信レベルのばらつきを少なくする回線設計が可能なのに対して、ローカル系ネットワークでは経済的な要請から送信レベルを高くできる発光素子の使用、低損失光ファイバの使用及び中継装置の適用には制約がある。このため、送信端末と受信端末の組合せが変わる毎に受信レベルが大きく変化するのがローカル系ネットワークでは常である。
【０００４】
従って、ローカル系ネットワークに適用される光受信装置には、バースト信号を扱うことができることと、広いダイナミック・レンジを有することが要求される。
【０００５】
【従来の技術】
図８は、光受信装置の構成である。
図８において、１は自動しきい値制御回路、２はフォト・ダイオードである。３は前置増幅器（図ではＰｒｅ−Ａｍｐｌｉｆｉｅｒの意味でＰＡと標記している。）で、前置増幅器の出力を受信データと呼ぶことにする。４は“１”検出回路、５は“０”検出回路、６は主増幅器（図ではＭａｉｎＡｍｐｌｉｆｉｅｒの意味でＭＡと標記している。）である。そして、主増幅器の出力を再生データと呼ぶことにする。
【０００６】
図８の構成では、フォト・ダイオードにおいて受信光を受信光のレベルに比例した電流に変換し、前置増幅器は該変換された電流を電圧変換して増幅して受信データを主増幅器に供給すると共に、“１”検出回路及び“０”検出回路に供給する。“１”検出回路は受信データのハイ・レベルの電圧を検出して、該ハイ・レベルの電圧を自動しきい値制御回路に供給する。又、“０”検出回路は受信データのロー・レベルの電圧を検出して、該ロー・レベルの電圧を自動しきい値制御回路に供給する。自動しきい値制御回路は、該ハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧とから両電圧の中心値を生成し、オフセット入力を加算して主増幅器二しきい値電圧として供給する。主増幅器は該しきい値電圧を基準として受信データのハイ・レベルとロー・レベルを識別して再生データを出力する。ここで、該オフセット電圧は、有効なデータが受信されていない時に主増幅器がハイ・レベルのデータを出力しないようにするための電圧である。
【０００７】
尚、図８においては“０”検出回路は受信データのロー・レベルを検出するものとして説明したが、主増幅器が非反転出力端子からハイ・レベルのデータとして正の電圧を出力し、反転出力端子からロー・レベルのデータとして該正の電圧と絶対値が等しい負の電圧を出力する場合には、該非反転出力端子と反転出力端子の出力レベルの平均値を検出してもよい。
【０００８】
図９は、従来の自動しきい値制御回路の要部で、主増幅器も併せて図示している。
図９において、１５は１／２分圧回路で、等しい値の二の抵抗１５−１及び１５−２によって構成されている。１６は加算回路である。
【０００９】
図９の構成において、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧は１／２分圧回路の入力端子に供給され、該１／２分圧回路の中点即ち抵抗１５−１と抵抗１５−２の接続点から該ハイ・レベルの電圧と該ロー・レベルの電圧の中心の電圧を取り出す。原理的には、該中心の電圧をしきい値電圧として主増幅器に供給して、該しきい値電圧を基準に受信データのハイ・レベルとロー・レベルを識別すればよい。
【００１０】
しかし、先にも説明した如く、ローカル系の光通信ネットワークではバースト通信が行なわれることが多く、この場合には有効なデータが受信されていない時間帯にはハイ・レベルの電圧がリセットされて１／２分圧回路のハイ・レベルの電圧が供給される入力端子にもロー・レベルの電圧にほぼ等しい電圧が供給されるために、１／２分圧回路の出力電圧はほぼロー・レベルの電圧に等しくなっている。
【００１１】
この時に、主増幅器の受信データが供給される入力端子に雑音が入力されると、該主増幅器に供給されているしきい値電圧がほぼロー・レベルの電圧であるために誤って雑音を有効なデータとして識別し、主増幅器が再生データとして出力する恐れがある。
【００１２】
このような誤動作を防止するために１／２分圧回路の出力電圧にオフセット電圧を加算した電圧をしきい値電圧として主増幅器に供給する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如く、１／２分圧回路の出力電圧にオフセット電圧を加算した電圧をしきい値電圧にすれば、有効なデータを受信していない間に主増幅器の受信データ端子に入力される雑音を誤って有効なデータとして識別して出力する確率を大幅に低下させることができる。
【００１４】
従来の自動しきい値制御回路の第一の問題点は、有効なデータを受信している時には、オフセット電圧が加算されているために、しきい値電圧が本来あるべきハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の中心の電圧より高くなっている点にある。
【００１５】
図１０は、しきい値電圧によるデューティ比の変動を示す図で、しきい値電圧が信号レベルの中心の場合と、しきい値電圧が信号レベルの中心より高い場合と、しきい値電圧が信号レベルの中心より低い場合について図示している。
【００１６】
図１０において、細い実線は主増幅器に入力される受信データ、太い実線は主増幅器の出力である再生データである。受信データと再生データとはレベルが異なる場合も多いが、図１０においては信号レベルを正規化している。
【００１７】
主増幅器は、受信データの振幅がしきい値電圧より高い領域ではハイ・レベルを出力し、受信データの振幅がしきい値電圧より低い領域ではロー・レベルを出力する。
【００１８】
従って、しきい値電圧が信号レベルの中心に等しい場合には、受信データのテューティ比が５０％であれば、再生データのデューティ比も５０％となり、識別に伴うデューティ比の劣化はない。
【００１９】
一方、しきい値電圧が信号レベルの中心より高い場合には、受信データの振幅が信号レベルの中心より高いしきい値電圧を超えないとハイ・レベルであるとは識別されないので、ハイ・レベルの時間が短く、ロー・レベルの時間が長くなる。即ち、再生データのデューティ比は５０％より低下する。
【００２０】
又、参考までに、しきい値電圧が信号レベルの中心より低い場合には、受信データの振幅が信号レベルの中心より小さくてもハイ・レベルであると識別されるので、再生データではハイ・レベルの時間が長く、ロー・レベルの時間が短くなる。即ち、再生データのデューティ比は５０％より大きくなる。
【００２１】
以上の説明から、図９の構成のようにハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の中心の電圧にオフセット電圧を加算した電圧をしきい値電圧とすれば、しきい値電圧が信号レベルの中心より高くなるので、再生データのデューティ比が小さくなることが理解できる。
【００２２】
再生データは後続の装置に供給されて所望のデータ処理を施される間にフリップ・フロップに書き込まれることが通常行なわれるが、再生データのデューティ比が小さくなるとクロックとの位相余裕が小さくなるという不都合が生ずる。
【００２３】
図９の自動しきい値制御回路の第二の問題点、或いは、図８の光受信装置の問題点は、前置増幅器の出力である受信データのデューティ比の劣化を補正する機能を備えていない点にある。
【００２４】
図１１は、前置増幅器の非直線特性によるデューティ比の変動を説明する図である。
図１１において、「入力電流」は前置増幅器に入力されるフォト・ダイオードの電流、「出力電圧」は該入力電流に対して前置増幅器が出力する電圧である。前置増幅器の入出力特性は、図１１に示したように、入力電流が特定の値より小さい直線領域にある場合には出力電圧は入力電流に比例した値になるのに対して、入力電流が特定の値より大きい非直線領域にある場合には出力電圧はほぼ一定の電圧になる。実際には、入出力特性は図１１のような折れ線特性ではなく、直線領域から非直線領域に移行する領域は曲線となり、しかも、非直線領域においても出力電圧は入力電流の増加に伴って漸増するが、図１１はそれを第一次近似して示したものである。
【００２５】
入力電流が直線領域にあるうちは出力電圧は入力電流に比例するので、入力電流波形のデューティ比と出力電圧波形のデューティ比は等しくなる。しかし、入力電流が非直線領域に入ると、出力電圧はほぼ一定の電圧に固定されるので、図１１の出力電圧波形が示す如く、出力電圧波形のデューティ比は入力電流波形のデューティ比より大きくなる。
【００２６】
即ち、図９の構成又は図８の構成においては、前置増幅器の出力である受信データのデューティ比が大きくなっても補正できない。
本発明は、かかる問題を解決すべく、有効なデータを受信している間はオフセット電圧は無視しうる程度に減衰させ、前置増幅器が直線領域で動作している時には信号レベルの中心の電圧を主増幅器にしきい値として供給し、前置増幅器が非直線領域で動作している時には信号レベルの中心の電圧より小さい電圧を主増幅器にしきい値電圧として供給し、又、有効なデータを受信していない間は雑音を誤ってデータとして識別しない程度のオフセット電圧を主増幅器にしきい値電圧として供給する自動しきい値制御回路を提供し、以て、ダイナミック・レンジの広い光受信装置を提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
図１は、本発明の自動しきい値制御回路の第一の原理である。
図１において、１１は第一のレベル判定回路、１２は第二のレベル判定回路、１３は第一の分圧回路、１４は第二の分圧回路で、１１乃至１４によって自動しきい値制御回路を構成する。このうち、第一の分圧回路１３は、可変抵抗１３−１と固定抵抗１３−２より構成され、第二の分圧回路１４は、可変抵抗１４−１と固定抵抗１４−２より構成される。又、６は主増幅器（図ではＭＡと標記している。）である。
【００２８】
図１の構成において、第一の分圧回路の可変抵抗１３─１側の入力端子にはハイ・レベルの電圧が供給され、該第一の分圧回路のもう一方の入力端子にはロー・レベルの電圧が供給される。又、第二の分圧回路の可変抵抗１４−１側の入力端子にはオフセット電圧が供給され、該第二の分圧回路のもう一方の入力端子には該第一の分圧回路の二の抵抗の接続点の電圧である出力電圧が供給され、該第二の分圧回路の出力電圧がしきい値電圧として主増幅器に供給される。
【００２９】
ここで、第一のレベル判定回路は、受信データのハイ・レベルの電圧と受信データのロー・レベルの電圧との差が、前置増幅器の入出力特性が直線特性である範囲にある場合には、可変抵抗１３−１の抵抗値が固定抵抗１３−２の抵抗値に等しくなるように制御する。又、受信データのハイ・レベルの電圧と受信データのロー・レベルの電圧との差が、前置増幅器の入出力特性が非直線特性の範囲にある場合には、該第一のレベル判定回路は可変抵抗１３−１の抵抗値を固定抵抗１３−２の抵抗値より小さくなるように制御する。
【００３０】
一方、第二のレベル判定回路は、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の差が、光受信装置で規定された最小受信レベルより小さい場合には可変抵抗１４−１の抵抗値を適宜制御して自動しきい値制御回路の外部から供給されるオフセット電圧を第二の分圧回路で分圧した電圧が主増幅器の受信データの入力端子における雑音レベルより十分大きな電圧になるように制御する。又、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の差が、光受信装置で規定された最小受信レベル程度以上の場合には第二のレベル判定回路は可変抵抗１４−１の抵抗値を固定抵抗１４−２の抵抗値より十分大きい値に制御し、自動しきい値制御回路の外部から供給されるオフセット電圧が該第二の分圧回路の出力電圧には影響ないようにする。
【００３１】
従って、有効なデータが受信されていない時には、第一の分圧回路の出力電圧は受信データのロー・レベルの電圧になり、該第一の分圧回路の出力電圧が第二の分圧回路の固定抵抗１４−２側の入力端子に供給されるので、該第二の分圧回路の固定抵抗側の入力端子の電圧は受信データのロー・レベルの電圧になる。このため、該第二の分圧回路はオフセット電圧の分圧を出力することになる。そして、該第二の分圧回路の可変抵抗１４−１の抵抗値は適宜制御され該第二の分圧回路によるオフセット電圧の分圧が主増幅器の受信データ入力端子の雑音レベルより十分大きな値に制御されているので、主増幅器においては雑音をデータと誤って再生データを出力することはない。
【００３２】
次に、有効なデータが受信されている時で、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の差が前置増幅器の入出力特性の直線特性の範囲にある場合には、第一のレベル判定回路は第一の分圧回路の可変抵抗１３−１の抵抗値を固定抵抗１３−２の抵抗値に等しく制御しているので、該第一の分圧回路の出力は受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の中心の電圧になる。この時、第二のレベル判定回路は第二の分圧回路の可変抵抗１４−２の抵抗値を固定抵抗１４−２の抵抗値より十分大きく制御しているので、該第二の分圧回路の出力端子の電圧にはオフセット電圧の影響は現れない。又、主増幅器の入力抵抗を十分大きな値にすることは容易であるので、該第二の分圧回路の出力電圧は該第一の分圧回路の出力電圧に等しくなる。即ち、有効なデータが受信されている時で、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の差が前置増幅器の入出力特性の直線特性の範囲にある場合には、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の中心の電圧がしきい値電圧として主増幅器に供給される。
【００３３】
更に、有効なデータが受信されている時で、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の差が前置増幅器の入出力特性の非直線特性の範囲にある場合には、第一のレベル判定回路は第一の分圧回路の可変抵抗１３−１の抵抗値を固定抵抗１３−２の抵抗値より小さな値に制御しているので、該第一の分圧回路の出力は受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の中心の電圧より高い電圧になる。この時、第二のレベル判定回路は第二の分圧回路の可変抵抗１４−１の抵抗値を固定抵抗１４−２の抵抗値より十分に大きく制御しているので、やはり、該第二の分圧回路の出力電圧にはオフセット電圧の影響はなくなる。従って、有効なデータが受信されている時で、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の差が前置増幅器の入出力特性の非直線特性の範囲にある場合には、主増幅器のしきい値電圧としては、第一の分圧回路の出力電圧である、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の中心の電圧より高い電圧が供給される。しきい値電圧が受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の中心の電圧より高いので、主増幅器ではハイ・レベルであると識別される電圧範囲が狭くなり、再生データのデューティ比は受信データのデューティ比より小さくすることができる。即ち、前置増幅器の非直線特性による受信データのデューティ比の劣化を補正することができる。
【００３４】
図２は、本発明の自動しきい値制御回路の第二の原理である。
図２において、１１は第一のレベル判定回路、１２は第二のレベル判定回路、１３は第一の分圧回路、１４は第二の分圧回路で、１１乃至１４によって自動しきい値制御回路を構成する。このうち、第一の分圧回路１３は、可変抵抗１３−１と固定抵抗１３−２より構成され、第二の分圧回路１４は、可変抵抗１４−１と固定抵抗１４−２より構成される。又、６は主増幅器（図ではＭＡと標記している。）である。
【００３５】
図２の構成において、第一の分圧回路の可変抵抗１３─１側の入力端子には第二の分圧回路の出力電圧が供給され、該第一の分圧回路のもう一方の入力端子にはロー・レベルの電圧が供給される。又、第二の分圧回路の可変抵抗１４−１側の入力端子にはオフセット電圧が供給され、該第二の分圧回路のもう一方の入力端子には受信データのハイ・レベルの電圧が供給される。そして、該第一の分圧回路の出力電圧がしきい値電圧として主増幅器に供給される。
【００３６】
尚、下記に限定されることはないが、ここでは一応第二の分圧回路の固定抵抗１４−２の抵抗レベルが第一の分圧回路を構成する可変抵抗１３−１及び固定抵抗１３−２の抵抗レベルより十分低いものとして説明する。
【００３７】
ここで、第一のレベル判定回路は、受信データのハイ・レベルの電圧と受信データのロー・レベルの電圧との差が、前置増幅器の入出力特性が直線特性である範囲にある場合には、可変抵抗１３−１の抵抗値が固定抵抗１３−２の抵抗値に等しくなるように制御する。又、受信データのハイ・レベルの電圧と受信データのロー・レベルの電圧との差が、前置増幅器の入出力特性が非直線特性の範囲にある場合には、該第一のレベル判定回路は可変抵抗１３−１の抵抗値を固定抵抗１３−２の抵抗値より小さくなるように制御する。
【００３８】
一方、第二のレベル判定回路は、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の差が、光受信装置で規定された最小受信レベルより小さい場合には可変抵抗１４−１の抵抗値を適宜制御して自動しきい値制御回路の外部から供給されるオフセット電圧と受信データのハイ・レベルの電圧の差を第二の分圧回路で分圧した電圧を更に第一の分圧回路で分圧した電圧が主増幅器の受信データの入力端子における雑音レベルより十分大きな電圧になるように制御する。又、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の差が、光受信装置で規定された最小受信レベル程度以上の場合には第二のレベル判定回路は可変抵抗１４−１の抵抗値を固定抵抗１４−２の抵抗値より十分大きい値に制御し、自動しきい値制御回路の外部から供給されるオフセット電圧が該第二の分圧回路の出力電圧には影響ないようにする。
【００３９】
上記のように構成すれば、有効なデータが受信されていない時には、主増幅器にしきい値電圧として雑音レベルより十分大きな電圧が供給され、有効なデータが受信されている時で、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の差が前置増幅器の入出力特性の直線特性の範囲にある場合には、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の中心の電圧がしきい値電圧として主増幅器に供給され、有効なデータが受信されている時で、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の差が前置増幅器の入出力特性の非直線特性の範囲にある場合には、主増幅器のしきい値電圧としては、第一の分圧回路の出力電圧である、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の中心の電圧より高い電圧が供給されるようになることは、図１の構成と同様である。
【００４０】
図３は、本発明の自動しきい値制御回路の第三の原理である。
図３において、１１は第一のレベル判定回路、１２は第二のレベル判定回路、１３は第一の分圧回路、１４は第二の分圧回路で、１１乃至１４によって自動しきい値制御回路を構成する。このうち、第一の分圧回路１３は、可変抵抗１３−１と固定抵抗１３−２より構成され、第二の分圧回路１４は、可変抵抗１４−１と固定抵抗１４−２より構成される。又、６は主増幅器（図ではＭＡと標記している。）である。
【００４１】
図３の構成において、第一の分圧回路の可変抵抗１３−１側の入力端子にハイ・レベルの電圧が供給され、該第一の分圧回路のもう一方の入力端子には第二の分圧回路の出力電圧が供給される。又、第二の分圧回路の可変抵抗１４−１側の入力端子には受信データのオフセット電圧が供給され、該第二の分圧回路のもう一方の入力端子には受信データのロー・レベルの電圧が供給される。そして、該第一の分圧回路の出力電圧がしきい値電圧として主増幅器に供給される。
【００４２】
尚、下記に限定されることはないが、ここでは一応第二の分圧回路の固定抵抗１４−２の抵抗レベルが第一の分圧回路を構成する可変抵抗１３−１及び固定抵抗１３−２の抵抗レベルより十分低いものとして説明する。
【００４３】
ここで、第一のレベル判定回路は、受信データのハイ・レベルの電圧と受信データのロー・レベルの電圧との差が、前置増幅器の入出力特性が直線特性である範囲にある場合には、可変抵抗１３−１の抵抗値が固定抵抗１３−２の抵抗値に等しくなるように制御する。又、受信データのハイ・レベルの電圧と受信データのロー・レベルの電圧との差が、前置増幅器の入出力特性が非直線特性の範囲にある場合には、該第一のレベル判定回路は可変抵抗１３−１の抵抗値を固定抵抗１３−２の抵抗値より小さくなるように制御する。
【００４４】
一方、第二のレベル判定回路は、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の差が、光受信装置で規定された最小受信レベルより小さい場合には可変抵抗１４−１の抵抗値を適宜制御して自動しきい値制御回路の外部から供給されるオフセット電圧を第二の分圧回路で分圧した電圧が主増幅器の受信データの入力端子における雑音レベルより十分大きな電圧になるように制御する。又、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の差が、光受信装置で規定された最小受信レベル程度以上の場合には第二のレベル判定回路は可変抵抗１４−１の抵抗値を固定抵抗１４−２の抵抗値より十分大きい値に制御し、自動しきい値制御回路の外部から供給されるオフセット電圧が該第二の分圧回路の出力電圧には影響ないようにする。
【００４５】
上記のように構成すれば、有効なデータが受信されていない時には、主増幅器にしきい値電圧として雑音レベルより十分大きな電圧が供給され、有効なデータが受信されている時で、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の差が前置増幅器の入出力特性の直線特性の範囲にある場合には、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の中心の電圧がしきい値電圧として主増幅器に供給され、有効なデータが受信されている時で、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の差が前置増幅器の入出力特性の非直線特性の範囲にある場合には、主増幅器のしきい値電圧としては、第一の分圧回路の出力電圧である、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の中心の電圧より高い電圧が供給されるようになることは、図１の構成と同様である。
【００４６】
【発明の実施の形態】
図１においては、第一のレベル判定回路と第一の分圧回路の組合せと、第二のレベル判定回路と第二の分圧回路の組合せを同時に使用する形での自動しきい値制御回路を説明した。しかし、第二のレベル判定回路と第二の分圧回路を設けることは、主増幅器の受信データの入力端子における信号対雑音比が十分にとれている場合には必須ではない。即ち、本発明の基本は、第一のレベル判定回路と第一の分圧回路の組合せを備える自動しきい値制御回路にあるといえる。
【００４７】
又、例えば、図１の構成においては、第一の分圧回路の可変抵抗１３─１側の入力端子にはハイ・レベルの電圧が供給され、該第一の分圧回路のもう一方の入力端子にはロー・レベルの電圧が供給される。又、第二の分圧回路の可変抵抗１４−１側の入力端子にはオフセット電圧が供給され、該第二の分圧回路のもう一方の入力端子には該第一の分圧回路の二の抵抗の接続点の電圧である出力電圧が供給されるものとして説明したが、可変抵抗を使用する側を各電圧入力に対して逆にしてもよい。この場合には、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の差が前置増幅器の直線特性の範囲にある時には、第一のレベル判定回路によって第一の分圧回路の可変抵抗を第一の分圧回路の固定抵抗と等しい抵抗値に制御し、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の差が前置増幅器の非直線特性の範囲にある時には、第一のレベル判定回路によって第一の分圧回路の可変抵抗を第一の分圧回路の固定抵抗より大きな値に制御すればよく、又、有効なデータが受信されていない時には、第二のレベル判定回路によって第二の分圧回路の可変抵抗の抵抗値を適宜制御し、有効なデータが受信されている時には、第二のレベル判定回路によって第二の分圧回路の可変抵抗の抵抗値を第二の分圧回路の固定抵抗の抵抗値より十分に小さな値に制御すればよい。又、第一、第二の分圧回路を構成する抵抗を両方共可変抵抗にしても、同様な制御は可能である。
【００４８】
これと同じことは、図２及び図３の構成についても成立する。
又、図２及び図３においては、第二の分圧回路の固定抵抗１４−２の抵抗レベルが第一の分圧回路を構成する抵抗の抵抗レベルより十分低いものとして説明したが、図２においては、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の差が前置増幅器の直線特性の範囲にある時に第一の分圧回路の出力電圧がハイ・レベルとロー・レベルの中心の電圧になるように、固定抵抗１４−２と可変抵抗１３−１の抵抗値が固定抵抗１３−２の抵抗値に等しくなるように設計してもよい。又、図３の場合には、固定抵抗１３−２と固定抵抗１４−２の抵抗値の和が可変抵抗１３−１の抵抗値に等しくなるように設計してもよい。
【００４９】
即ち、本発明により、雑音による誤動作防止のためのオフセット電圧が印加されてもしきい値を受信データのハイ・レベルとロー・レベルの平均値に等しく制御し、又、前置増幅器の非直線特性によって受信データのデューティ比が劣化していてもそれを補正する自動しきい値制御回路を自由に設計することができる。
【００５０】
図４は、本発明の自動しきい値制御回路の第一の実施の形態で、図１に示した第一の原理に従ったものである。
図４において、１１は第一のレベル判定回路、１２は第二のレベル判定回路、１３は第一の分圧回路、１４は第二の分圧回路で、１１乃至１４によって自動しきい値制御回路を構成する。このうち、第一の分圧回路は、固定抵抗１３−１１と可変抵抗１３−１２の並列で実現される可変抵抗と固定抵抗１３−２によって構成され、第二の分圧回路は、固定抵抗１４−１１と可変抵抗１４−１２の直列で実現される可変抵抗と固定抵抗１４−２によって構成される。又４１は“１”検出回路を構成するピーク検出回路、５１は“０”検出回路を構成する平均値検出回路である。このうち、平均値検出回路はリニア増幅器５１−１、抵抗５１−２及び５１−３、コンデンサ５１−４によって構成され、主増幅器を構成するリミタ増幅器（図ではＬＩＭと標記している。）６１の非反転出力端子の電圧と反転出力端子の電圧との平均値を出力するようになっている。
【００５１】
可変抵抗１３−１２及び可変抵抗１４−１２は電界効果トランジスタのソース−ドレイン間の抵抗を利用したもので、それぞれの電界効果トランジスタのゲートには第一のレベル判定回路及び第二のレベル判定回路の出力電圧が供給されている。
【００５２】
ここで、第一のレベル判定回路は、受信データのハイ・レベルの電圧と受信データのロー・レベルの電圧との差が、前置増幅器の入出力特性が直線特性である範囲にある場合には、固定抵抗１３−１１と可変抵抗１３−１２の並列の抵抗値が固定抵抗１３−２の抵抗値に等しくなるように制御する。又、受信データのハイ・レベルの電圧と受信データのロー・レベルの電圧との差が、前置増幅器の入出力特性が非直線特性の範囲にある場合には、該第一のレベル判定回路は固定抵抗１３−１１と可変抵抗１３−１２の並列の抵抗値を固定抵抗１３−２の抵抗値より小さくなるように制御する。
【００５３】
一方、第二のレベル判定回路は、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の差が、光受信装置で規定された最小受信レベルより小さい場合には固定抵抗１４−１１と可変抵抗１４−１２の抵抗値の和を適宜制御して自動しきい値制御回路の外部から供給されるオフセット電圧を第二の分圧回路で分圧した電圧が主増幅器の受信データの入力端子における雑音レベルより十分大きな電圧になるように制御する。又、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の差が、光受信装置で規定された最小受信レベル程度以上の場合には第二のレベル判定回路は固定抵抗１４−１１と可変抵抗１４−１２の抵抗値の和を固定抵抗１４−２の抵抗値より十分大きい値に制御し、自動しきい値制御回路の外部から供給されるオフセット電圧が該第二の分圧回路の出力電圧には影響ないようにする。
【００５４】
これによって、有効なデータが受信されていない時には、主増幅器にしきい値電圧として雑音レベルより十分大きな電圧が供給され、有効なデータが受信されている時で、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の差が前置増幅器の入出力特性の直線特性の範囲にある場合には、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の中心の電圧がしきい値電圧として主増幅器に供給され、有効なデータが受信されている時で、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の差が前置増幅器の入出力特性の非直線特性の範囲にある場合には、主増幅器のしきい値電圧としては、第一の分圧回路の出力電圧である、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の中心の電圧より高い電圧が供給されるようになることは、容易に理解できる。
【００５５】
図５は、本発明の自動しきい値制御回路の第二の実施の形態で、図４と同様に第一の原理によるものである。
図５において、１１は第一のレベル判定回路、１２は第二のレベル判定回路、１３は第一の分圧回路、１４は第二の分圧回路で、１１乃至１４によって自動しきい値制御回路を構成する。このうち、第一の分圧回路は、固定抵抗１３−１１と可変抵抗１３−１２の並列で実現される可変抵抗と固定抵抗１３−２によって構成され、第二の分圧回路は、固定抵抗１４−１１と可変抵抗１４−１２の直列で実現される可変抵抗と固定抵抗１４−２によって構成される。又４１はピーク検出回路、５２は“０”検出回路を構成するボトム検出回路、６１はリミタ増幅器である。
【００５６】
図５の構成は、“０”検出回路を受信データのボトムを検出することによって実現している点が図４と異なるだけで、他は全て図４と同じであるので、動作についてこれ以上の説明は省略する。
【００５７】
ただ、一言付言すれば、図５の構成におけるボトム検出回路の出力はリミタ増幅器のオフセットの影響を受けない利点を有するが、受信データのボトム・レベルを検出するので検出電圧に誤差が含まれる危険性がある。従って、ボトム検出回路によって“０”検出回路を構成するか、リミタ増幅器の二の出力電圧の平均値検出回路で“０”検出回路を構成するかの選択とその設計は慎重に行なう必要がある。
【００５８】
図６は、本発明の自動しきい値制御回路の第三の実施の形態で、第二の原理において“０”検出回路としてボトム検出回路を適用した例である。
図６において、１１は第一のレベル判定回路、１２は第二のレベル判定回路、１３は第一の分圧回路、１４は第二の分圧回路で、１１乃至１４によって自動しきい値制御回路を構成する。このうち、第一の分圧回路は、固定抵抗１３−１１と可変抵抗１３−１２の並列で実現される可変抵抗と固定抵抗１３−２によって構成され、第二の分圧回路は、固定抵抗１４−１１と可変抵抗１４−１２の直列で実現される可変抵抗と固定抵抗１４−２によって構成される。又４１はピーク検出回路、５２は“０”検出回路を構成するボトム検出回路、６１はリミタ増幅器である。
【００５９】
ここで、第一のレベル判定回路は、受信データのハイ・レベルの電圧と受信データのロー・レベルの電圧との差が、前置増幅器の入出力特性が直線特性である範囲にある場合には、固定抵抗１３−１１と可変抵抗１３−１２の並列の抵抗値が固定抵抗１３−２の抵抗値に等しくなるように制御する。又、受信データのハイ・レベルの電圧と受信データのロー・レベルの電圧との差が、前置増幅器の入出力特性が非直線特性の範囲にある場合には、該第一のレベル判定回路は固定抵抗１３−１１と可変抵抗１３−１２の並列の抵抗値を固定抵抗１３−２の抵抗値より小さくなるように制御する。
【００６０】
一方、第二のレベル判定回路は、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の差が、光受信装置で規定された最小受信レベルより小さい場合には可変抵抗１４−１２の抵抗値を適宜制御して自動しきい値制御回路の外部から供給されるオフセット電圧と受信データのハイ・レベルの電圧の差を第二の分圧回路で分圧した電圧を更に第一の分圧回路で分圧した電圧が主増幅器の受信データの入力端子における雑音レベルより十分大きな電圧になるように制御する。又、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の差が、光受信装置で規定された最小受信レベル程度以上の場合には第二のレベル判定回路は固定抵抗１４−１１と可変抵抗１４−１２の抵抗値の和を固定抵抗１４−２の抵抗値より十分大きい値に制御し、自動しきい値制御回路の外部から供給されるオフセット電圧が該第二の分圧回路の出力電圧には影響ないようにする。
【００６１】
そして、固定抵抗１４−２の抵抗レベルが第一の分圧回路を構成する抵抗の抵抗レベルより十分小さく設定しておけば、有効なデータが受信されていない時には、主増幅器にしきい値電圧として雑音レベルより十分大きな電圧が供給され、有効なデータが受信されている時で、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の差が前置増幅器の入出力特性の直線特性の範囲にある場合には、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の中心の電圧がしきい値電圧として主増幅器に供給され、有効なデータが受信されている時で、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の差が前置増幅器の入出力特性の非直線特性の範囲にある場合には、主増幅器のしきい値電圧としては、第一の分圧回路の出力電圧である、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の中心の電圧より高い電圧が供給されるようにすることができる。
【００６２】
尚、固定抵抗１４−２と、固定抵抗１３−１１と可変抵抗１３−１２の並列抵抗の和を、固定抵抗１３−２の抵抗値に等しくしても同じ動作をさせることができる。
【００６３】
図７は、本発明の自動しきい値制御回路の第四の実施の形態で、“０”検出回路としてボトム検出回路を適用した例を示す。
図７において、１１は第一のレベル判定回路、１２は第二のレベル判定回路、１３は第一の分圧回路、１４は第二の分圧回路で、１１乃至１４によって自動しきい値制御回路を構成する。このうち、第一の分圧回路は、固定抵抗１３−１１と可変抵抗１３−１２の並列で実現される可変抵抗と固定抵抗１３−２によって構成され、第二の分圧回路は、固定抵抗１４−１１と可変抵抗１４−１２の直列で実現される可変抵抗と固定抵抗１４−２によって構成される。又４１はピーク検出回路、５２は“０”検出回路を構成するボトム検出回路、６１はリミタ増幅器である。
【００６４】
ここで、第一のレベル判定回路は、受信データのハイ・レベルの電圧と受信データのロー・レベルの電圧との差が、前置増幅器の入出力特性が直線特性の範囲にある場合には、固定抵抗１３−１１と可変抵抗１３−１２の並列の抵抗値が固定抵抗１３−２の抵抗値に等しくなるように制御する。又、受信データのハイ・レベルの電圧と受信データのロー・レベルの電圧との差が、前置増幅器の入出力特性が非直線特性の範囲にある場合には、該第一のレベル判定回路は固定抵抗１３−１１と可変抵抗１３−１２の並列の抵抗値を固定抵抗１３−２の抵抗値より小さくなるように制御する。
【００６５】
一方、第二のレベル判定回路は、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の差が、光受信装置で規定された最小受信レベルより小さい場合には可変抵抗１４−１２の抵抗値を適宜制御して自動しきい値制御回路の外部から供給されるオフセット電圧を第二の分圧回路で分圧した電圧が主増幅器の受信データの入力端子における雑音レベルより十分大きな電圧になるように制御する。又、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の差が、光受信装置で規定された最小受信レベル程度以上の場合には第二のレベル判定回路は固定抵抗１４−１１と可変抵抗１４−１２の抵抗値の和を固定抵抗１４−２の抵抗値より十分大きい値に制御し、自動しきい値制御回路の外部から供給されるオフセット電圧が該第二の分圧回路の出力電圧には影響ないようにする。
【００６６】
そして、固定抵抗１４−２の抵抗レベルが第一の分圧回路を構成する抵抗の抵抗レベルより十分小さく設定しておけば、有効なデータが受信されていない時には、主増幅器にしきい値電圧として雑音レベルより十分大きな電圧が供給され、有効なデータが受信されている時で、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の差が前置増幅器の入出力特性の直線特性の範囲にある場合には、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の中心の電圧がしきい値電圧として主増幅器に供給され、有効なデータが受信されている時で、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の差が前置増幅器の入出力特性の非直線特性の範囲にある場合には、主増幅器のしきい値電圧としては、第一の分圧回路の出力電圧である、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の中心の電圧より高い電圧が供給されるようにすることができる。
【００６７】
尚、有効なデータが受信されている時で、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の差が前置増幅器の入出力特性の直線特性の範囲にある場合に、固定抵抗１４−２と固定抵抗１３−２抵抗値の和を、固定抵抗１３−１１と可変抵抗１３−１２の並列の抵抗値に等しくしても同じ動作をさせることができる。
【００６８】
又、図４乃至図７の構成は、図１乃至図３の原理的構成に対応するものであるから、発明の実施の形態の冒頭で説明した、分圧回路における可変抵抗を使用する側を逆にしても同様な動作を実現できること、及び、分圧回路を構成する抵抗の両方を可変抵抗にしても同様な動作を実現できることは、図４乃至図７の構成においても成立する。
【００６９】
上記の全ての説明により、本発明の自動しきい値制御回路は、有効なデータを受信していない時にも主増幅器において誤動作をしないようなしきい値電圧を供給することができ、有効なデータを受信している場合で、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の差が前置増幅器の直線特性の範囲にある時には主増幅器においてデューティ比の劣化を生じないようなしきい値電圧を供給することができ、有効なデータを受信している場合で、受信データのハイ・レベルの電圧とロー・レベルの電圧の差が前置増幅器の非直線特性の範囲にある時には主増幅器に前置増幅器の非直線特性によるデューティ比の劣化を補正するようなしきい値電圧を供給することができることを明らかにした。
【００７０】
従って、本発明の自動しきい値制御回路をローカル系の光通信システムの光受信装置に適用することによって、光受信装置においても、有効なデータを受信していない時の誤動作を防止することができ、有効なデータを受信していて、その受信レベルが前置増幅器の直線特性の範囲にある時には再生データのデューティ比を劣化させることがなく、有効なデータを受信していて、その受信レベルが前置増幅器の非直線特性の範囲にある時には再生データのデューティ比を受信データのデューティ比より改善することができる。
【００７１】
【発明の効果】
以上上述した如く、本発明により、雑音による誤動作防止のためのオフセット電圧が印加されてもしきい値を受信データのハイ・レベルとロー・レベルの平均値に等しく制御し、又、前置増幅器の非直線特性によって受信データのデューティ比が劣化していてもそれを補正する自動しきい値制御回路が実現され、これによってローカル系の光通信システムにおける光受信装置の性能も改善するこきが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自動しきい値制御回路の第一の原理。
【図２】本発明の自動しきい値制御回路の第二の原理。
【図３】本発明の自動しきい値制御回路の第三の原理。
【図４】本発明の自動しきい値制御回路の第一の実施の形態。
【図５】本発明の自動しきい値制御回路の第二の実施の形態。
【図６】本発明の自動しきい値制御回路の第三の実施の形態。
【図７】本発明の自動しきい値制御回路の第四の実施の形態。
【図８】光受信装置の構成。
【図９】従来の自動しきい値制御回路。
【図１０】しきい値電圧によるデューティ比の変動。
【図１１】前置増幅器の非直線特性によるデューティ比の変動。
【符号の説明】
１１第一のレベル判定回路
１２第二のレベル判定回路
１３第一の分圧回路
１４第二の分圧回路
１３−１可変抵抗
１３−２固定抵抗
１４−１可変抵抗
１４−２固定抵抗[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an automatic threshold control circuit and an optical receiver including the automatic threshold control circuit, and more particularly to a high level of received data even when an offset voltage for preventing malfunction due to noise is applied. And an automatic threshold control circuit for controlling even if the duty ratio of the received data is degraded due to the non-linear characteristic of the preamplifier. The present invention relates to an optical receiver including a circuit.
[0002]
In optical fiber communication, a trunk network is replaced by a subscriber network, a local area network (LAN), and furthermore, an in-device data network (subscriber networks and thereafter are called local networks with respect to the trunk network. Has been put to practical use in a wide area. In a trunk network, it is essential to use the line with high efficiency, and in most cases, a continuous signal in which a large number of channels are multiplexed is transmitted. However, in a local network, terminals have a parent-child relationship. In many cases, unique communication is performed between a transmitting terminal and a specific receiving terminal, and a burst signal is often transmitted.
[0003]
In a trunk network, increasing the transmission level and applying various relay technologies do not become an economical bottleneck. Due to economic demands, there are restrictions on the use of light emitting elements that can increase the transmission level, the use of low loss optical fibers, and the application of repeaters. For this reason, it is always the case in a local network that the reception level greatly changes each time the combination of the transmitting terminal and the receiving terminal changes.
[0004]
Therefore, an optical receiver applied to a local network is required to be able to handle burst signals and to have a wide dynamic range.
[0005]
[Prior art]
FIG. 8 shows the configuration of the optical receiver.
In FIG. 8, reference numeral 1 denotes an automatic threshold value control circuit, and 2 denotes a photodiode. Reference numeral 3 denotes a preamplifier (in the figure, denoted by PA for Pre-Amplifier), and the output of the preamplifier is referred to as received data. Reference numeral 4 denotes a "1" detection circuit, reference numeral 5 denotes a "0" detection circuit, and reference numeral 6 denotes a main amplifier (in the figure, indicated by MA in the meaning of Main Amplifier). Then, the output of the main amplifier will be referred to as reproduction data.
[0006]
In the configuration of FIG. 8, the photodiode converts received light into a current proportional to the level of the received light, and the preamplifier converts the converted current into a voltage, amplifies the converted current, and supplies the received data to the main amplifier. At the same time, the signal is supplied to the “1” detection circuit and the “0” detection circuit. The "1" detection circuit detects the high-level voltage of the received data and supplies the high-level voltage to the automatic threshold control circuit. The "0" detection circuit detects the low level voltage of the received data and supplies the low level voltage to the automatic threshold control circuit. The automatic threshold control circuit generates a center value of the two voltages from the high-level voltage and the low-level voltage, adds the offset input, and supplies the result as the main amplifier two-threshold voltage. The main amplifier discriminates the high level and the low level of the received data based on the threshold voltage and outputs the reproduced data. Here, the offset voltage is a voltage for preventing the main amplifier from outputting high-level data when valid data is not received.
[0007]
Although the "0" detection circuit has been described as detecting the low level of the received data in FIG. 8, the main amplifier outputs a positive voltage from the non-inverting output terminal as high-level data and outputs the inverted signal. When a negative voltage having the same absolute value as the positive voltage is output from the terminal as low-level data, the average value of the output levels of the non-inverted output terminal and the inverted output terminal may be detected.
[0008]
FIG. 9 shows a main part of a conventional automatic threshold control circuit, and also shows a main amplifier.
In FIG. 9, reference numeral 15 denotes a 1/2 voltage dividing circuit, which is constituted by two resistors 15-1 and 15-2 having the same value. 16 is an addition circuit.
[0009]
In the configuration of FIG. 9, the high-level voltage and the low-level voltage of the received data are supplied to the input terminal of the 1/2 voltage dividing circuit, and the middle point of the 1/2 voltage dividing circuit, that is, the resistor 15-1 The center voltage of the high-level voltage and the low-level voltage is extracted from the connection point of the resistor 15-2. In principle, the center voltage may be supplied to the main amplifier as a threshold voltage, and the high level and the low level of the received data may be identified based on the threshold voltage.
[0010]
However, as described above, burst communication is often performed in a local optical communication network. In this case, a high-level voltage is reset during a time period when valid data is not received. Since the input terminal to which the high-level voltage of the 1/2 voltage divider circuit is supplied is also supplied with a voltage substantially equal to the low-level voltage, the output voltage of the 1/2 voltage divider circuit is almost low-level. Voltage.
[0011]
At this time, if noise is input to the input terminal of the main amplifier to which the reception data is supplied, the noise is erroneously activated because the threshold voltage supplied to the main amplifier is almost a low level voltage. And the main amplifier may output it as reproduced data.
[0012]
In order to prevent such a malfunction, a voltage obtained by adding an offset voltage to the output voltage of the 1/2 voltage dividing circuit is supplied to the main amplifier as a threshold voltage.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, if the voltage obtained by adding the offset voltage to the output voltage of the 1/2 voltage divider circuit is used as the threshold voltage, noise input to the reception data terminal of the main amplifier while valid data is not received. Can be significantly reduced in the probability of incorrectly identifying and outputting as valid data.
[0014]
The first problem with the conventional automatic threshold control circuit is that when valid data is being received, the offset voltage is added, so that the threshold voltage is higher than the original high level voltage. It is at a point higher than the center voltage of the low level voltage.
[0015]
FIG. 10 is a diagram showing a change in the duty ratio depending on the threshold voltage. The case where the threshold voltage is at the center of the signal level, the case where the threshold voltage is higher than the center of the signal level, and the case where the threshold voltage is The figure shows a case where the level is lower than the center of the signal level.
[0016]
In FIG. 10, a thin solid line represents received data input to the main amplifier, and a thick solid line represents reproduced data output from the main amplifier. In many cases, the received data and the reproduced data have different levels, but in FIG. 10, the signal levels are normalized.
[0017]
The main amplifier outputs a high level in a region where the amplitude of the received data is higher than the threshold voltage, and outputs a low level in a region where the amplitude of the received data is lower than the threshold voltage.
[0018]
Therefore, when the threshold voltage is equal to the center of the signal level, if the duty ratio of the received data is 50%, the duty ratio of the reproduced data is also 50%, and there is no deterioration in the duty ratio associated with the identification.
[0019]
On the other hand, when the threshold voltage is higher than the center of the signal level, the amplitude of the received data does not exceed the threshold voltage higher than the center of the signal level and is not identified as the high level. Time is short and the low level time is long. That is, the duty ratio of the reproduced data falls below 50%.
[0020]
For reference, if the threshold voltage is lower than the center of the signal level, the received data is identified as high even if the amplitude of the received data is smaller than the center of the signal level. The level time is longer and the low level time is shorter. That is, the duty ratio of the reproduced data becomes larger than 50%.
[0021]
From the above description, if the voltage obtained by adding the offset voltage to the center voltage of the high-level voltage and the low-level voltage as the threshold voltage as in the configuration of FIG. , It can be understood that the duty ratio of the reproduced data becomes smaller.
[0022]
The reproduced data is usually written to a flip-flop while being supplied to a subsequent device and subjected to desired data processing. However, when the duty ratio of the reproduced data is reduced, the phase margin with the clock is reduced. Inconvenience occurs.
[0023]
The second problem of the automatic threshold value control circuit of FIG. 9 or the problem of the optical receiving device of FIG. 8 has a function of correcting the deterioration of the duty ratio of the reception data output from the preamplifier. There is no point.
[0024]
FIG. 11 is a diagram illustrating a change in the duty ratio due to the non-linear characteristic of the preamplifier.
In FIG. 11, "input current" is the current of the photodiode input to the preamplifier, and "output voltage" is the voltage output by the preamplifier with respect to the input current. As shown in FIG. 11, when the input current is in a linear region smaller than a specific value, the output voltage is proportional to the input current. Is in a non-linear region larger than a specific value, the output voltage becomes a substantially constant voltage. Actually, the input / output characteristics are not the broken line characteristics as shown in FIG. 11, but the region where the transition from the linear region to the non-linear region is a curve, and the output voltage also increases gradually with the increase of the input current even in the non-linear region. However, FIG. 11 shows this as a first-order approximation.
[0025]
Since the output voltage is proportional to the input current while the input current is in the linear region, the duty ratio of the input current waveform is equal to the duty ratio of the output voltage waveform. However, when the input current enters the non-linear region, the output voltage is fixed to a substantially constant voltage. Therefore, as shown in the output voltage waveform of FIG. 11, the duty ratio of the output voltage waveform is larger than the duty ratio of the input current waveform. Become.
[0026]
That is, in the configuration of FIG. 9 or the configuration of FIG. 8, correction cannot be performed even if the duty ratio of the reception data output from the preamplifier increases.
The present invention solves this problem by attenuating the offset voltage negligibly while valid data is being received, and the voltage at the center of the signal level when the preamplifier is operating in the linear region. Is supplied to the main amplifier as a threshold, and when the preamplifier is operating in a non-linear region, a voltage smaller than the voltage at the center of the signal level is supplied to the main amplifier as a threshold voltage, and valid data is received. Provide an automatic threshold control circuit that supplies the main amplifier with an offset voltage that does not erroneously discriminate noise as data when not in use, and thus provide an optical receiver with a wide dynamic range. The purpose is to do.
[0027]
[Means for Solving the Problems]
FIG. 1 shows the first principle of the automatic threshold value control circuit of the present invention.
In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a first level determination circuit, reference numeral 12 denotes a second level determination circuit, reference numeral 13 denotes a first voltage divider circuit, reference numeral 14 denotes a second voltage divider circuit. Configure the circuit. The first voltage dividing circuit 13 includes a variable resistor 13-1 and a fixed resistor 13-2, and the second voltage dividing circuit 14 includes a variable resistor 14-1 and a fixed resistor 14-2. You. Reference numeral 6 denotes a main amplifier (denoted as MA in the figure).
[0028]
In the configuration of FIG. 1, a high-level voltage is supplied to the input terminal of the first voltage divider circuit on the side of the variable resistor 13 # 1, and a low-level voltage is supplied to the other input terminal of the first voltage divider circuit. Level voltage is supplied. An offset voltage is supplied to an input terminal of the second voltage dividing circuit on the variable resistor 14-1 side, and the other input terminal of the second voltage dividing circuit is connected to the two input terminals of the first voltage dividing circuit. And the output voltage of the second voltage divider circuit is supplied to the main amplifier as a threshold voltage.
[0029]
Here, the first level determination circuit determines that the difference between the high-level voltage of the received data and the low-level voltage of the received data is in a range where the input / output characteristics of the preamplifier are linear characteristics. Controls the resistance of the variable resistor 13-1 to be equal to the resistance of the fixed resistor 13-2. When the difference between the high level voltage of the received data and the low level voltage of the received data is within the range of the input / output characteristics of the preamplifier, the first level determination circuit is provided. Controls the resistance of the variable resistor 13-1 to be smaller than the resistance of the fixed resistor 13-2.
[0030]
On the other hand, if the difference between the high-level voltage and the low-level voltage of the received data is smaller than the minimum reception level specified by the optical receiver, the second level determination circuit determines the resistance of the variable resistor 14-1. The voltage obtained by appropriately controlling the value and dividing the offset voltage supplied from outside the automatic threshold control circuit by the second voltage dividing circuit becomes a voltage sufficiently higher than the noise level at the input terminal of the received data of the main amplifier. Control. If the difference between the high-level voltage and the low-level voltage of the received data is equal to or greater than the minimum reception level specified by the optical receiver, the second level determination circuit determines the resistance of the variable resistor 14-1. The value is controlled to a value sufficiently larger than the resistance value of the fixed resistor 14-2 so that the offset voltage supplied from outside the automatic threshold control circuit does not affect the output voltage of the second voltage divider circuit. .
[0031]
Therefore, when valid data is not received, the output voltage of the first voltage divider becomes the low level voltage of the received data, and the output voltage of the first voltage divider becomes the second voltage divider. Is supplied to the input terminal on the fixed resistor 14-2 side, so that the voltage of the input terminal on the fixed resistor side of the second voltage divider becomes the low level voltage of the received data. Therefore, the second voltage dividing circuit outputs a divided voltage of the offset voltage. Then, the resistance value of the variable resistor 14-1 of the second voltage dividing circuit is appropriately controlled, and the voltage division of the offset voltage by the second voltage dividing circuit is a value sufficiently larger than the noise level of the reception data input terminal of the main amplifier. Therefore, the main amplifier does not erroneously output reproduced data by using noise as data.
[0032]
Next, when valid data is being received and the difference between the high-level voltage and the low-level voltage of the received data is within the range of the linear characteristics of the input / output characteristics of the preamplifier, Since the one level determination circuit controls the resistance value of the variable resistor 13-1 of the first voltage divider circuit to be equal to the resistance value of the fixed resistor 13-2, the output of the first voltage divider circuit is the received data. Is the center voltage between the high level voltage and the low level voltage. At this time, the second level determination circuit controls the resistance value of the variable resistor 14-2 of the second voltage divider circuit to be sufficiently larger than the resistance value of the fixed resistor 14-2. The influence of the offset voltage does not appear on the voltage of the output terminal. Also, since it is easy to make the input resistance of the main amplifier sufficiently large, the output voltage of the second voltage divider becomes equal to the output voltage of the first voltage divider. That is, when valid data is being received and the difference between the high-level voltage and the low-level voltage of the received data is within the range of the linear characteristics of the input / output characteristics of the preamplifier, Is supplied to the main amplifier as a threshold voltage between the high level voltage and the low level voltage.
[0033]
Further, when valid data is being received and the difference between the high-level voltage and the low-level voltage of the received data is within the range of the non-linear characteristics of the input / output characteristics of the preamplifier, Since the one level determination circuit controls the resistance of the variable resistor 13-1 of the first voltage divider to a value smaller than the resistance of the fixed resistor 13-2, the output of the first voltage divider is The voltage becomes higher than the center voltage between the high level voltage and the low level voltage of the received data. At this time, the second level determination circuit controls the resistance value of the variable resistor 14-1 of the second voltage divider circuit to be sufficiently larger than the resistance value of the fixed resistor 14-2. The output voltage of the voltage dividing circuit is not affected by the offset voltage. Therefore, when valid data is being received and the difference between the high-level voltage and low-level voltage of the received data is within the range of the non-linear characteristics of the input / output characteristics of the preamplifier, As the threshold voltage of the amplifier, a voltage higher than the center voltage between the high-level voltage and the low-level voltage of the received data, which is the output voltage of the first voltage dividing circuit, is supplied. Since the threshold voltage is higher than the center voltage between the high-level voltage and the low-level voltage of the received data, the voltage range that is identified as high by the main amplifier is reduced, and the duty ratio of the reproduced data is reduced. Can be made smaller than the duty ratio of the received data. That is, the deterioration of the duty ratio of the received data due to the non-linear characteristic of the preamplifier can be corrected.
[0034]
FIG. 2 shows the second principle of the automatic threshold value control circuit according to the present invention.
In FIG. 2, reference numeral 11 denotes a first level determination circuit, 12 denotes a second level determination circuit, 13 denotes a first voltage divider circuit, 14 denotes a second voltage divider circuit, and automatic threshold control is performed by 11 to 14. Configure the circuit. The first voltage dividing circuit 13 includes a variable resistor 13-1 and a fixed resistor 13-2, and the second voltage dividing circuit 14 includes a variable resistor 14-1 and a fixed resistor 14-2. You. Reference numeral 6 denotes a main amplifier (denoted as MA in the figure).
[0035]
In the configuration of FIG. 2, the output voltage of the second voltage dividing circuit is supplied to the input terminal of the first voltage dividing circuit on the side of the variable resistor 13 # 1, and the other input terminal of the first voltage dividing circuit. Is supplied with a low level voltage. An offset voltage is supplied to an input terminal of the second voltage divider circuit on the side of the variable resistor 14-1, and a high-level voltage of received data is supplied to the other input terminal of the second voltage divider circuit. Supplied. Then, the output voltage of the first voltage dividing circuit is supplied to the main amplifier as a threshold voltage.
[0036]
Although not limited to the following, here, the resistance level of the fixed resistor 14-2 of the second voltage dividing circuit is temporarily changed to the variable resistance 13-1 and the fixed resistor 13- constituting the first voltage dividing circuit. The description will be made assuming that the resistance level is sufficiently lower than the second resistance level.
[0037]
Here, the first level determination circuit determines that the difference between the high-level voltage of the received data and the low-level voltage of the received data is in a range where the input / output characteristics of the preamplifier are linear characteristics. Controls the resistance of the variable resistor 13-1 to be equal to the resistance of the fixed resistor 13-2. When the difference between the high level voltage of the received data and the low level voltage of the received data is within the range of the input / output characteristics of the preamplifier, the first level determination circuit is provided. Controls the resistance of the variable resistor 13-1 to be smaller than the resistance of the fixed resistor 13-2.
[0038]
On the other hand, if the difference between the high-level voltage and the low-level voltage of the received data is smaller than the minimum reception level specified by the optical receiver, the second level determination circuit determines the resistance of the variable resistor 14-1. The voltage obtained by dividing the difference between the offset voltage supplied from the outside of the automatic threshold control circuit and the high-level voltage of the received data by the second voltage divider circuit is further controlled by the first voltage divider. The voltage divided by the circuit is controlled so as to be sufficiently higher than the noise level at the input terminal of the reception data of the main amplifier. If the difference between the high-level voltage and the low-level voltage of the received data is equal to or greater than the minimum reception level specified by the optical receiver, the second level determination circuit determines the resistance of the variable resistor 14-1. The value is controlled to a value sufficiently larger than the resistance value of the fixed resistor 14-2 so that the offset voltage supplied from outside the automatic threshold control circuit does not affect the output voltage of the second voltage divider circuit. .
[0039]
With the above configuration, when valid data is not received, a voltage sufficiently higher than the noise level is supplied to the main amplifier as a threshold voltage, and when valid data is being received, the high level of the received data is obtained. If the difference between the level voltage and the low level voltage is within the range of the linear characteristics of the input / output characteristics of the preamplifier, the center voltage between the high level voltage and the low level voltage of the received data is When the valid data is received as the threshold voltage and the valid data is received, the difference between the high level voltage and the low level voltage of the received data is the nonlinear characteristic of the input / output characteristics of the preamplifier. In this case, the threshold voltage of the main amplifier is higher than the center voltage between the high-level voltage and the low-level voltage of the received data, which is the output voltage of the first voltage dividing circuit. Voltage supplied To become that as is the same as the configuration of FIG.
[0040]
FIG. 3 shows the third principle of the automatic threshold value control circuit according to the present invention.
In FIG. 3, reference numeral 11 denotes a first level determination circuit, 12 denotes a second level determination circuit, 13 denotes a first voltage divider circuit, 14 denotes a second voltage divider circuit, and automatic threshold control is performed by 11 to 14. Configure the circuit. The first voltage dividing circuit 13 includes a variable resistor 13-1 and a fixed resistor 13-2, and the second voltage dividing circuit 14 includes a variable resistor 14-1 and a fixed resistor 14-2. You. Reference numeral 6 denotes a main amplifier (denoted as MA in the figure).
[0041]
In the configuration of FIG. 3, a high-level voltage is supplied to the input terminal on the variable resistor 13-1 side of the first voltage dividing circuit, and the second input terminal of the first voltage dividing circuit is connected to the second input terminal. The output voltage of the voltage dividing circuit is supplied. The offset voltage of the received data is supplied to the input terminal on the variable resistor 14-1 side of the second voltage dividing circuit, and the low level of the received data is supplied to the other input terminal of the second voltage dividing circuit. Are supplied. Then, the output voltage of the first voltage dividing circuit is supplied to the main amplifier as a threshold voltage.
[0042]
Although not limited to the following, here, the resistance level of the fixed resistor 14-2 of the second voltage dividing circuit is temporarily changed to the variable resistance 13-1 and the fixed resistor 13- constituting the first voltage dividing circuit. The description will be made assuming that the resistance level is sufficiently lower than the second resistance level.
[0043]
Here, the first level determination circuit determines that the difference between the high-level voltage of the received data and the low-level voltage of the received data is in a range where the input / output characteristics of the preamplifier are linear characteristics. Controls the resistance of the variable resistor 13-1 to be equal to the resistance of the fixed resistor 13-2. When the difference between the high level voltage of the received data and the low level voltage of the received data is within the range of the input / output characteristics of the preamplifier, the first level determination circuit is provided. Controls the resistance of the variable resistor 13-1 to be smaller than the resistance of the fixed resistor 13-2.
[0044]
On the other hand, if the difference between the high-level voltage and the low-level voltage of the received data is smaller than the minimum reception level specified by the optical receiver, the second level determination circuit determines the resistance of the variable resistor 14-1. The voltage obtained by appropriately controlling the value and dividing the offset voltage supplied from outside the automatic threshold control circuit by the second voltage dividing circuit becomes a voltage sufficiently higher than the noise level at the input terminal of the received data of the main amplifier. Control. If the difference between the high-level voltage and the low-level voltage of the received data is equal to or greater than the minimum reception level specified by the optical receiver, the second level determination circuit determines the resistance of the variable resistor 14-1. The value is controlled to a value sufficiently larger than the resistance value of the fixed resistor 14-2 so that the offset voltage supplied from outside the automatic threshold control circuit does not affect the output voltage of the second voltage divider circuit. .
[0045]
With the above configuration, when valid data is not received, a voltage sufficiently higher than the noise level is supplied to the main amplifier as a threshold voltage, and when valid data is being received, the high level of the received data is obtained. If the difference between the level voltage and the low level voltage is within the range of the linear characteristics of the input / output characteristics of the preamplifier, the center voltage between the high level voltage and the low level voltage of the received data is When the valid data is received as the threshold voltage and the valid data is received, the difference between the high level voltage and the low level voltage of the received data is the nonlinear characteristic of the input / output characteristics of the preamplifier. In this case, the threshold voltage of the main amplifier is higher than the center voltage between the high-level voltage and the low-level voltage of the received data, which is the output voltage of the first voltage dividing circuit. Voltage supplied To become that as is the same as the configuration of FIG.
[0046]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In FIG. 1, an automatic threshold value control circuit uses a combination of a first level judgment circuit and a first voltage division circuit and a combination of a second level judgment circuit and a second voltage division circuit at the same time. Was explained. However, providing the second level determining circuit and the second voltage dividing circuit is not essential when the signal-to-noise ratio at the input terminal of the received data of the main amplifier is sufficiently high. That is, it can be said that the basis of the present invention lies in an automatic threshold value control circuit including a combination of the first level determination circuit and the first voltage divider circuit.
[0047]
For example, in the configuration of FIG. 1, a high-level voltage is supplied to the input terminal on the variable resistor 13 # 1 side of the first voltage dividing circuit, and the other input of the first voltage dividing circuit. The terminal is supplied with a low level voltage. An offset voltage is supplied to an input terminal of the second voltage dividing circuit on the variable resistor 14-1 side, and the other input terminal of the second voltage dividing circuit is connected to the two input terminals of the first voltage dividing circuit. Although it has been described that the output voltage which is the voltage at the connection point of the resistors is supplied, the side using the variable resistor may be reversed for each voltage input. In this case, when the difference between the high-level voltage and the low-level voltage of the received data is within the range of the linear characteristics of the preamplifier, the variable resistance of the first voltage dividing circuit is determined by the first level determination circuit. Is controlled to a resistance value equal to the fixed resistance of the first voltage divider circuit, and when the difference between the high-level voltage and the low-level voltage of the received data is within the nonlinear characteristic range of the preamplifier, the first It is only necessary to control the variable resistance of the first voltage dividing circuit to a value larger than the fixed resistance of the first voltage dividing circuit by the level determining circuit. The circuit appropriately controls the resistance value of the variable resistor of the second voltage divider circuit, and when valid data is received, the second level determination circuit changes the resistance value of the variable resistor of the second voltage divider circuit to the second value. The resistance value of the fixed resistor of the second voltage divider It may be sufficiently controlled to a small value. Further, the same control is possible even if both the resistors constituting the first and second voltage dividing circuits are variable resistors.
[0048]
The same holds true for the configurations of FIGS.
2 and 3, it has been described that the resistance level of the fixed resistor 14-2 of the second voltage dividing circuit is sufficiently lower than the resistance level of the resistance constituting the first voltage dividing circuit. In the above, when the difference between the high-level voltage and the low-level voltage of the received data is within the range of the linear characteristic of the preamplifier, the output voltage of the first voltage-dividing circuit becomes the center between the high level and the low level. May be designed so that the resistance values of the fixed resistor 14-2 and the variable resistor 13-1 are equal to the resistance value of the fixed resistor 13-2. Further, in the case of FIG. 3, the design may be such that the sum of the resistance values of the fixed resistors 13-2 and 14-2 is equal to the resistance value of the variable resistor 13-1.
[0049]
That is, according to the present invention, even if an offset voltage for preventing malfunction due to noise is applied, the threshold value is controlled to be equal to the average value of the high level and the low level of the received data, and the nonlinear characteristic of the preamplifier is controlled. Therefore, even if the duty ratio of the received data is deteriorated, an automatic threshold value control circuit for correcting the deterioration can be freely designed.
[0050]
FIG. 4 shows a first embodiment of the automatic threshold value control circuit according to the present invention, in accordance with the first principle shown in FIG.
In FIG. 4, reference numeral 11 denotes a first level judgment circuit, 12 denotes a second level judgment circuit, 13 denotes a first voltage dividing circuit, and 14 denotes a second voltage dividing circuit. Configure the circuit. The first voltage dividing circuit includes a variable resistor and a fixed resistor 13-2 realized in parallel with a fixed resistor 13-11 and a variable resistor 13-12, and the second voltage dividing circuit includes a fixed resistor 13-2. The variable resistor 14-2 is configured by a variable resistor and a fixed resistor 14-2 which are realized in series with a variable resistor 14-12. Reference numeral 41 denotes a peak detection circuit constituting a "1" detection circuit, and reference numeral 51 denotes an average value detection circuit constituting a "0" detection circuit. Among them, the average value detection circuit is constituted by a linear amplifier 51-1, resistors 51-2 and 51-3, and a capacitor 51-4, and a limiter amplifier (denoted as LIM in the figure) 61 constituting a main amplifier. The average value of the voltage of the non-inverting output terminal and the voltage of the inverting output terminal is output.
[0051]
The variable resistors 13-12 and 14-12 utilize the resistance between the source and the drain of the field effect transistor, and the gate of each field effect transistor has a first level determination circuit and a second level determination circuit. Output voltage is supplied.
[0052]
Here, the first level determination circuit determines that the difference between the high-level voltage of the received data and the low-level voltage of the received data is in a range where the input / output characteristics of the preamplifier are linear characteristics. Controls the parallel resistance of the fixed resistor 13-11 and the variable resistor 13-12 to be equal to the resistance of the fixed resistor 13-2. When the difference between the high level voltage of the received data and the low level voltage of the received data is within the range of the input / output characteristics of the preamplifier, the first level determination circuit is provided. Controls the parallel resistance of the fixed resistor 13-11 and the variable resistor 13-12 to be smaller than the resistance of the fixed resistor 13-2.
[0053]
On the other hand, if the difference between the high-level voltage and the low-level voltage of the received data is smaller than the minimum reception level specified by the optical receiving device, the second level determination circuit variably controls the fixed resistor 14-11. The voltage obtained by dividing the offset voltage supplied from the outside of the automatic threshold value control circuit by the second voltage divider circuit by appropriately controlling the sum of the resistance values of the resistors 14-12 becomes the voltage at the input terminal of the reception data of the main amplifier. Control is performed so that the voltage is sufficiently higher than the noise level. If the difference between the high-level voltage and the low-level voltage of the received data is equal to or greater than the minimum reception level specified by the optical receiver, the second level determination circuit is variable with the fixed resistor 14-11. The sum of the resistance values of the resistors 14-12 is controlled to a value sufficiently larger than the resistance value of the fixed resistor 14-2, and the offset voltage supplied from outside the automatic threshold value control circuit becomes the output of the second voltage dividing circuit. Do not affect the voltage.
[0054]
As a result, when valid data is not received, a voltage sufficiently higher than the noise level is supplied to the main amplifier as a threshold voltage, and when valid data is received, the high level voltage of the received data and If the difference between the low-level voltages is within the range of the linear characteristics of the input / output characteristics of the preamplifier, the center voltage between the high-level voltage and the low-level voltage of the received data is used as the threshold voltage. When valid data is being supplied to the main amplifier and the difference between the high-level voltage and low-level voltage of the received data is within the nonlinear characteristics of the input / output characteristics of the preamplifier. As the threshold voltage of the main amplifier, a voltage higher than the center voltage of the high level voltage and the low level voltage of the received data, which is the output voltage of the first voltage divider circuit, is supplied. Like Made can be easily understood.
[0055]
FIG. 5 shows a second embodiment of the automatic threshold value control circuit according to the present invention, which is based on the first principle as in FIG.
In FIG. 5, 11 is a first level determination circuit, 12 is a second level determination circuit, 13 is a first voltage divider circuit, 14 is a second voltage divider circuit, and automatic threshold control is performed by 11 to 14. Configure the circuit. The first voltage dividing circuit includes a variable resistor and a fixed resistor 13-2 realized in parallel with a fixed resistor 13-11 and a variable resistor 13-12, and the second voltage dividing circuit includes a fixed resistor 13-2. The variable resistor 14-2 is configured by a variable resistor and a fixed resistor 14-2 which are realized in series with a variable resistor 14-12. 41 is a peak detection circuit, 52 is a bottom detection circuit constituting a "0" detection circuit, and 61 is a limiter amplifier.
[0056]
The configuration of FIG. 5 is different from that of FIG. 4 only in that the “0” detection circuit is realized by detecting the bottom of the received data. Description is omitted.
[0057]
It should be noted, however, that the output of the bottom detection circuit in the configuration of FIG. 5 has an advantage that it is not affected by the offset of the limiter amplifier. However, since the bottom level of the reception data is detected, the detection voltage includes an error. There is a risk. Therefore, it is necessary to carefully select and configure whether the "0" detection circuit is formed by the bottom detection circuit or the "0" detection circuit is formed by the average value detection circuit of the two output voltages of the limiter amplifier. .
[0058]
FIG. 6 shows an automatic threshold control circuit according to a third embodiment of the present invention, in which a bottom detection circuit is applied as a "0" detection circuit according to the second principle.
6, reference numeral 11 denotes a first level determination circuit, 12 denotes a second level determination circuit, 13 denotes a first voltage divider circuit, 14 denotes a second voltage divider circuit, and automatic threshold control is performed by 11 to 14. Configure the circuit. The first voltage dividing circuit includes a variable resistor and a fixed resistor 13-2 realized in parallel with a fixed resistor 13-11 and a variable resistor 13-12, and the second voltage dividing circuit includes a fixed resistor 13-2. The variable resistor 14-2 is configured by a variable resistor and a fixed resistor 14-2 which are realized in series with a variable resistor 14-12. 41 is a peak detection circuit, 52 is a bottom detection circuit constituting a "0" detection circuit, and 61 is a limiter amplifier.
[0059]
Here, the first level determination circuit determines that the difference between the high-level voltage of the received data and the low-level voltage of the received data is in a range where the input / output characteristics of the preamplifier are linear characteristics. Controls the parallel resistance of the fixed resistor 13-11 and the variable resistor 13-12 to be equal to the resistance of the fixed resistor 13-2. When the difference between the high level voltage of the received data and the low level voltage of the received data is within the range of the input / output characteristics of the preamplifier, the first level determination circuit is provided. Controls the parallel resistance of the fixed resistor 13-11 and the variable resistor 13-12 to be smaller than the resistance of the fixed resistor 13-2.
[0060]
On the other hand, if the difference between the high-level voltage and the low-level voltage of the received data is smaller than the minimum reception level specified by the optical receiver, the second level determination circuit determines the resistance of the variable resistor 14-12. The voltage obtained by dividing the difference between the offset voltage supplied from the outside of the automatic threshold control circuit and the high-level voltage of the received data by the second voltage divider circuit is further controlled by the first voltage divider. Control is performed so that the voltage divided by the circuit is sufficiently higher than the noise level at the input terminal of the reception data of the main amplifier. If the difference between the high-level voltage and the low-level voltage of the received data is equal to or greater than the minimum reception level specified by the optical receiver, the second level determination circuit is variable with the fixed resistor 14-11. The sum of the resistance values of the resistors 14-12 is controlled to a value sufficiently larger than the resistance value of the fixed resistor 14-2, and the offset voltage supplied from outside the automatic threshold value control circuit becomes the output of the second voltage dividing circuit. Do not affect the voltage.
[0061]
If the resistance level of the fixed resistor 14-2 is set sufficiently lower than the resistance level of the resistance constituting the first voltage dividing circuit, when valid data is not received, the main amplifier sets the threshold voltage as a threshold voltage. When a voltage sufficiently higher than the noise level is supplied and valid data is being received, the difference between the high-level voltage and low-level voltage of the received data is the range of the linear characteristics of the input / output characteristics of the preamplifier. In this case, the center voltage between the high level voltage and the low level voltage of the received data is supplied to the main amplifier as a threshold voltage, and when valid data is being received, If the difference between the high-level voltage and the low-level voltage is within the range of the non-linear characteristics of the input / output characteristics of the preamplifier, the threshold voltage of the main amplifier is determined by the first voltage divider circuit. Output voltage , Higher than the voltage of the center of the high-level voltage and low level voltage of the received data can be made to be supplied.
[0062]
The same operation can be performed even if the sum of the parallel resistance of the fixed resistor 14-2 and the fixed resistors 13-11 and 13-12 is equal to the resistance value of the fixed resistor 13-2.
[0063]
FIG. 7 shows an automatic threshold control circuit according to a fourth embodiment of the present invention, in which a bottom detection circuit is applied as a "0" detection circuit.
7, reference numeral 11 denotes a first level determination circuit, 12 denotes a second level determination circuit, 13 denotes a first voltage divider circuit, 14 denotes a second voltage divider circuit, and automatic threshold control is performed by 11 to 14. Configure the circuit. The first voltage dividing circuit includes a variable resistor and a fixed resistor 13-2 realized in parallel with a fixed resistor 13-11 and a variable resistor 13-12, and the second voltage dividing circuit includes a fixed resistor 13-2. The variable resistor 14-2 is configured by a variable resistor and a fixed resistor 14-2 which are realized in series with a variable resistor 14-12. 41 is a peak detection circuit, 52 is a bottom detection circuit constituting a "0" detection circuit, and 61 is a limiter amplifier.
[0064]
Here, the first level determination circuit determines that the difference between the high-level voltage of the received data and the low-level voltage of the received data indicates that the input / output characteristic of the preamplifier is within the range of the linear characteristic. , And the parallel resistance of the fixed resistor 13-11 and the variable resistor 13-12 is controlled to be equal to the resistance of the fixed resistor 13-2. When the difference between the high level voltage of the received data and the low level voltage of the received data is within the range of the input / output characteristics of the preamplifier, the first level determination circuit is provided. Controls the parallel resistance of the fixed resistor 13-11 and the variable resistor 13-12 to be smaller than the resistance of the fixed resistor 13-2.
[0065]
On the other hand, if the difference between the high-level voltage and the low-level voltage of the received data is smaller than the minimum reception level specified by the optical receiver, the second level determination circuit determines the resistance of the variable resistor 14-12. The voltage obtained by appropriately controlling the value and dividing the offset voltage supplied from outside the automatic threshold control circuit by the second voltage dividing circuit becomes a voltage sufficiently higher than the noise level at the input terminal of the received data of the main amplifier. Control. If the difference between the high-level voltage and the low-level voltage of the received data is equal to or greater than the minimum reception level specified by the optical receiver, the second level determination circuit is variable with the fixed resistor 14-11. The sum of the resistance values of the resistors 14-12 is controlled to a value sufficiently larger than the resistance value of the fixed resistor 14-2, and the offset voltage supplied from outside the automatic threshold value control circuit becomes the output of the second voltage dividing circuit. Do not affect the voltage.
[0066]
If the resistance level of the fixed resistor 14-2 is set sufficiently lower than the resistance level of the resistance constituting the first voltage dividing circuit, when valid data is not received, the main amplifier sets the threshold voltage as a threshold voltage. When a voltage sufficiently higher than the noise level is supplied and valid data is being received, the difference between the high-level voltage and low-level voltage of the received data is the range of the linear characteristics of the input / output characteristics of the preamplifier. In this case, the center voltage between the high level voltage and the low level voltage of the received data is supplied to the main amplifier as a threshold voltage, and when valid data is being received, If the difference between the high-level voltage and the low-level voltage is within the range of the non-linear characteristics of the input / output characteristics of the preamplifier, the threshold voltage of the main amplifier is determined by the first voltage divider circuit. Output voltage , Higher than the voltage of the center of the high-level voltage and low level voltage of the received data can be made to be supplied.
[0067]
When valid data is being received and the difference between the high-level voltage and the low-level voltage of the received data is within the range of the linear characteristics of the input / output characteristics of the preamplifier, the fixed resistor 14 The same operation can be performed even if the sum of -2 and the resistance value of the fixed resistor 13-2 is equal to the parallel resistance value of the fixed resistor 13-11 and the variable resistor 13-12.
[0068]
4 to FIG. 7 correspond to the basic configuration of FIG. 1 to FIG. 3, so that the side of the voltage dividing circuit using the variable resistor described in the beginning of the embodiment of the present invention. The same operation can be realized even if the operation is reversed, and the same operation can be realized even when both of the resistors constituting the voltage dividing circuit are variable resistors.
[0069]
According to all the above descriptions, the automatic threshold control circuit of the present invention can supply a threshold voltage that does not cause a malfunction in the main amplifier even when valid data is not received, and can output valid data. During reception, when the difference between the high-level voltage and low-level voltage of the received data is within the linear characteristic range of the preamplifier, the threshold voltage that does not cause the duty ratio to deteriorate in the main amplifier When valid data is being received and the difference between the high-level voltage and low-level voltage of the received data is within the nonlinearity of the preamplifier, the main amplifier It has been clarified that a threshold voltage capable of correcting the deterioration of the duty ratio due to the non-linear characteristic of the preamplifier can be supplied.
[0070]
Therefore, by applying the automatic threshold value control circuit of the present invention to an optical receiver of a local optical communication system, it is possible to prevent a malfunction in the optical receiver even when valid data is not received. When valid data is received and the reception level is within the range of the linear characteristic of the preamplifier, the duty ratio of the reproduced data is not degraded, and the valid data is received. Is within the range of the non-linear characteristics of the preamplifier, the duty ratio of the reproduced data can be improved over that of the received data.
[0071]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even when an offset voltage for preventing malfunction due to noise is applied, the threshold value is controlled to be equal to the average of the high level and the low level of the received data, and An automatic threshold control circuit that corrects even if the duty ratio of received data is degraded due to non-linear characteristics has been realized, thereby improving the performance of optical receivers in local optical communication systems. Become.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a first principle of an automatic threshold control circuit according to the present invention.
FIG. 2 is a second principle of the automatic threshold value control circuit of the present invention.
FIG. 3 is a third principle of the automatic threshold value control circuit of the present invention.
FIG. 4 is a first embodiment of an automatic threshold control circuit according to the present invention.
FIG. 5 is a second embodiment of the automatic threshold control circuit according to the present invention.
FIG. 6 is a third embodiment of the automatic threshold control circuit according to the present invention.
FIG. 7 is a fourth embodiment of the automatic threshold value control circuit according to the present invention.
FIG. 8 is a configuration of an optical receiver.
FIG. 9 shows a conventional automatic threshold control circuit.
FIG. 10 shows a change in duty ratio due to a threshold voltage.
FIG. 11 shows a change in duty ratio due to a non-linear characteristic of a preamplifier.
[Explanation of symbols]
11 First level judgment circuit
12. Second level judgment circuit
13 First voltage divider
14 Second voltage divider
13-1 Variable resistance
13-2 Fixed resistance
14-1 Variable resistance
14-2 Fixed resistance

Claims

When identifying the received data output by the preamplifier in the main amplifier, in an automatic threshold control circuit for supplying a threshold voltage to the main amplifier,
A first level determination circuit that determines whether the amplitude of the reception data that is the output of the preamplifier is within the range of the linear characteristic of the preamplifier,
A first voltage dividing circuit including at least one variable resistor, which is supplied with a high level voltage of the reception data and a low level voltage of the reception data to each of the input terminals at both ends;
A second level determination circuit that determines whether the received data that is the output of the preamplifier is valid data,
An offset voltage and an output voltage of the first voltage divider circuit are supplied to each of the input terminals at both ends, and a second voltage divider circuit having at least one variable resistor is provided.
When the second level determination circuit determines that the received data is not valid data, the voltage at the output terminal of the second voltage divider circuit is set to a voltage sufficiently higher than the noise level at the input terminal of the received data of the main amplifier. Control,
The second level determination circuit determines that the received data is valid data, and the first level determination circuit determines that the amplitude of the received data is within the linear characteristic range of the preamplifier. Sometimes, controlling the voltage of the output terminal of the second voltage divider circuit to the center voltage of the high level voltage and the low level voltage of the received data,
The second level determination circuit determines that the received data is valid data, and the first level determination circuit determines that the amplitude of the received data is within the range of the non-linear characteristic of the preamplifier. When the voltage of the output terminal of the second voltage divider circuit is controlled to a voltage higher than the center of the high level voltage and the low level voltage of the received data,
An automatic threshold control circuit for supplying an output voltage of the second voltage dividing circuit to a main amplifier as a threshold voltage.

When identifying the received data output by the preamplifier in the main amplifier, in an automatic threshold control circuit for supplying a threshold voltage to the main amplifier,
A first level determination circuit that determines whether the amplitude of the reception data that is the output of the preamplifier is within the range of the linear characteristic of the preamplifier,
A first voltage dividing circuit having at least one variable resistor, which is supplied with a low-level voltage of received data and an output voltage of a second voltage dividing circuit described later at input terminals at both ends,
A second level determination circuit that determines whether the received data that is the output of the preamplifier is valid data,
A second voltage divider circuit provided with at least one variable resistor, which is supplied with a high-level voltage and an offset voltage of received data at input terminals at both ends,
When the second level determination circuit determines that the received data is not valid data, the voltage at the output terminal of the first voltage divider circuit is set to a voltage sufficiently higher than the noise level at the input terminal of the received data of the main amplifier. Control,
The second level determination circuit determines that the received data is valid data, and the first level determination circuit determines that the amplitude of the received data is within the linear characteristic range of the preamplifier. Sometimes, controlling the voltage of the output terminal of the first voltage divider circuit to the center voltage of the high level voltage and the low level voltage of the received data,
The second level determination circuit determines that the received data is valid data, and the first level determination circuit determines that the amplitude of the received data is within the range of the non-linear characteristic of the preamplifier. The voltage of the output terminal of the first voltage divider circuit is controlled to a voltage higher than the center of the high-level voltage and the low-level voltage of the received data,
An automatic threshold control circuit for supplying an output voltage of the first voltage dividing circuit to a main amplifier as a threshold voltage.

When identifying the received data output by the preamplifier in the main amplifier, in an automatic threshold control circuit for supplying a threshold voltage to the main amplifier,
A first level determination circuit that determines whether the amplitude of the reception data that is the output of the preamplifier is within the range of the linear characteristic of the preamplifier,
A first voltage dividing circuit having at least one variable resistor, to which a high-level voltage is applied to input terminals at both ends and a voltage of an output terminal of a second voltage dividing circuit described later,
A second level determination circuit that determines whether the received data that is the output of the preamplifier is valid data,
A second voltage divider circuit provided with at least one variable resistor, which is supplied with a low-level voltage and an offset voltage of received data at input terminals at both ends,
When the second level determination circuit determines that the received data is not valid data, the voltage at the output terminal of the first voltage divider circuit is set to a voltage sufficiently higher than the noise level at the input terminal of the received data of the main amplifier. Control,
The second level determination circuit determines that the received data is valid data, and the first level determination circuit determines that the amplitude of the received data is within the linear characteristic range of the preamplifier. Sometimes, controlling the voltage of the output terminal of the first voltage divider circuit to the center voltage of the high level voltage and the low level voltage of the received data,
The second level determination circuit determines that the received data is valid data, and the first level determination circuit determines that the amplitude of the received data is within the range of the non-linear characteristic of the preamplifier. The voltage of the output terminal of the first voltage divider circuit is controlled to a voltage higher than the center of the high-level voltage and the low-level voltage of the received data,
An automatic threshold control circuit for supplying an output voltage of the first voltage dividing circuit to a main amplifier as a threshold voltage.

A photodiode for receiving the received light, a preamplifier for amplifying an output current of the photodiode, a main amplifier for identifying received data output by the preamplifier, and a threshold voltage for supplying the main amplifier An automatic threshold control circuit, a "1" detection circuit for supplying a high-level voltage of received data to the automatic threshold control circuit, and a low-level voltage of received data to the automatic threshold control circuit And a "0" detection circuit that supplies
To the automatic threshold control circuit, an optical receiving apparatus, which comprises applying an automatic threshold control circuit according to any one of claims 1 to 3.