JP3612147B2

JP3612147B2 - Optical receiver circuit and optical transmission system

Info

Publication number: JP3612147B2
Application number: JP18723796A
Authority: JP
Inventors: 淳長谷川
Original assignee: 日本オプネクスト株式会社
Priority date: 1996-07-17
Filing date: 1996-07-17
Publication date: 2005-01-19
Anticipated expiration: 2016-07-17
Also published as: JPH1032436A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル光信号を電気信号に変換する光受信回路及びこの光受信回路を用いた光伝送システムに係り、特に、バ−スト伝送に用いるに好適な光受信回路及び光伝送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光受信回路においては、受光素子によって変換された電気信号を主増幅器によって増幅し、主増幅器の出力信号を、”１”レベルと”０”レベルの中点電圧をしきい値として波形整形して、デジタル電気信号を出力している。ここで、”１”レベルの電圧は、入力する光信号の信号強度によって変化するため、”１”レベルの電圧の変化に応じてしきい値の電圧も変化させる必要があり、自動しきい値調整回路（ＡＴＣ）を使用している。自動しきい値調整回路は、”１”レベルの電圧に相当する値として、主増幅器の出力電圧のピーク値を検出し、このピーク値と”０”レベルに相当する基準電圧値との中点の電圧をしきい値とすることにより、自動的にしきい値を調整するようにしていた。この自動的に調整されたしきい値を比較器の一方の入力信号とし、比較器の他方の入力端子に主増幅器の出力信号を入力することにより、このしきい値により波形成形して、デジタル電気信号を出力することができる。
【０００３】
自動しきい値調整回路としては、例えば、特開昭６０−２１４１２８号公報に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の光受信回路においては、受光ダイナミックレンジが狭いという問題があった。即ち、従来の光受信回路においては、受光ダイナミックレンジは、例えば、主増幅器の線形動作範囲で支配されており、主増幅器の線形動作範囲以上の受光レベルの信号に対しては、主増幅器は、本来の”１”レベルの信号を出力できないことになる。その結果、しきい値調整回路で生成した”１”レベルと”０”レベルの中点電圧が、本来のしきい値レベルと相違するため、比較器の出力には、パルス幅歪みが発生する。従って、従来は、主増幅器の線形動作範囲で主増幅器が動作するような受光レベルに制限されるため、受光ダイナミックレンジが狭いという問題があった。なお、受光ダイナミックレンジを制限するファクタとしては、主増幅器以外にも、ピーク検出回路等がある。
【０００５】
また、光受信回路の受光ダイナミックレンジが狭い場合には、光受信回路と光送信器を個々に光ファイバーで接続して光伝送システムを構築する必要があるため、光伝送システムが高価になるという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、受光ダイナミックレンジの広い光受信回路を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、安価に構成できる光伝送システムを提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、受光素子と、この受光素子により検出された電流信号を電圧信号に変換する前置増幅回路と、この前置増幅回路の出力信号を増幅する主増幅回路と、この主増幅回路の出力信号を所定のしきい値に基づいて波形成形する比較回路とを有する光受信回路において、上記前置増幅回路と上記主増幅回路の間に配置され、上記前置増幅回路の出力信号が所定レベルより小さい場合には、上記前置増幅回路の出力信号を増幅する機能を有し、上記前置増幅回路の出力信号が所定レベルより大きい場合には、上記前置増幅回路の出力信号を増幅するとともに、レベルシフトする機能を有する受信光レベル変換回路を備え、上記受信光レベル変換回路は、上記前置増幅回路の出力に接続され、上記前置増幅回路の出力信号が所定レベルより小さい場合には、その出力を０とし、上記前置増幅回路の出力信号が所定レベルより大きい場合には、上記前置増幅回路の出力信号のピーク値をレベルをシフトして出力する選択シフト回路と、上記前置増幅回路の出力及び上記選択シフト回路の出力を２つの入力とする２入力増幅回路から構成され、上記前置増幅回路の出力信号が所定レベルより大きい場合には、上記受信光レベル変換回路の出力により、上記主増幅回路をバイポーラ動作させるようにしたものであり、かかる構成により、光受信回路の受光ダイナミックレンジを広くし得るものである。
【００１２】
上記光受信回路において、好ましくは、上記選択シフト回路は、上記前置増幅回路の出力信号のピーク値を検出するピーク検出回路を備えるともに、このピーク検出回路は所定のタイミングでリセット可能としたものであり、かかる構成により、小さな光受信レベルから大きな光受信レベルまで瞬時に受信し得るものとなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図１，図２及び図３を用いて、本発明の一実施形態による光受信回路について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による光受信回路のブロック図である。
【００１９】
受光素子１０は、入力した光信号を電気信号に変換する。受光素子１０が出力する電流信号は、前置増幅回路２０によって、電圧信号に変換される。前置増幅回路２０の出力信号は、受信光レベル変換回路１００に入力する。受信光レベル変換回路１００は、２入力増幅回路２００と選択シフト回路３００によって構成されている。
【００２０】
２入力増幅回路２００は、反転増幅器２０２と、反転増幅器２０２の第１の入力端子と前置増幅回路２０の間に接続される抵抗値Ｒの入力抵抗２０４と、反転増幅器２０２の第２の入力端子と選択シフト回路３００の間に接続される抵抗値２Ｒの入力抵抗２０６と、反転増幅器２０２の出力端子と入力端子間に接続される抵抗値２Ｒの帰還抵抗２０８によって構成されている。従って、前置増幅回路２０の出力信号は、２入力増幅回路２００によって増幅率が２倍で反転増幅され、選択シフト回路３００の出力信号は、２入力増幅回路２００によって等倍で反転増幅される。
【００２１】
ここで、受信光レベル変換回路１００の詳細な構成及び動作については、後述するが、受信光レベル変換回路１００への入力信号Ｖｉｎが小さい時，即ち、受信光レベルが小さい時、選択シフト回路３００からの信号は零であるため、前置増幅回路２０の出力信号のみが２倍に反転増幅される。受信光レベル変換回路１００への入力信号Ｖｉｎが所定値より大きい時，即ち、受信光レベルが大きい時については、後述するが、本実施形態においては、受信光レベル変換回路１００を備えることにより、受信光レベルが大きい時にもパルス幅歪みが発生しないようになり、受光ダイナミックレンジを広げられるものである。
【００２２】
受信光レベル変換回路１００の出力信号Ｖｏｕｔ１は、主増幅回路３０によって増幅される。ここで、主増幅回路３０の増幅率を，例えば、５倍としており、２入力増幅回路２００における増幅率の２倍と併せて、１０倍の増幅率を得るようにしている。これは、本実施形態における増幅回路の増幅率を、従来の主増幅回路の増幅率（１０倍）に合わせるようにしているためである。
【００２３】
主増幅回路３０の出力信号は、比較回路４０の一方の入力端子及びしきい値回路４００に入力する。しきい値回路４００は、第１ピーク検出回路４１０と、第１基準電圧回路４２０と、抵抗４３０，４３２から構成されている。
【００２４】
第１ピーク検出回路４１０は、主増幅回路３０の出力信号のピーク値を検出し、ホールドするものであり、主増幅回路３０の出力信号の中で”１”レベルの信号に相当する電圧ＶＨをホールドする。第１基準電圧回路４２０は、所定の基準電圧を発生する回路であり、主増幅回路３０の出力信号の中で”０”レベルの信号に相当する電圧ＶＬ１を出力する。基準電圧ＶＬ１としては、例えば、０Ｖとしてある。
【００２５】
第１ピーク検出回路４１０の出力と、第１基準電圧回路４２０の出力は、抵抗４３０，４３２を介して接続されている。ここで、抵抗４３０，４３２の抵抗値を等しくすると、抵抗４３０と抵抗４３２の接続点には、”１”レベルに相当する電圧ＶＨと”０”レベルに相当する電圧ＶＬ１の中点電圧Ｖｔｈ＝（（ＶＨ＋ＶＬ１）／２）が出力される。
【００２６】
この中点電圧Ｖｔｈは、波形成形のためのしきい値となり、比較器４０の第２の入力端子に入力される。比較器４０は、しきい値回路４００が出力する中点電圧Ｖｔｈをしきい値として、主増幅回路３０の出力信号を波形成形して、デジタル電気信号ＶＤを出力する。
【００２７】
次に、選択シフト回路３００の構成について説明する。
前置増幅回路２０の出力信号は、選択シフト回路３００の中の１倍反転増幅回路３１０に入力する。１倍反転増幅回路３１０は、反転増幅器３１２と、抵抗値Ｒの入力抵抗３１４と、抵抗値Ｒの帰還抵抗３１６によって構成されており、入力信号を増幅率が１倍で、反転増幅する。従って、受信光レベル変換回路１００の入力信号Ｖｉｎが、”１”レベルの受信光に相当する電圧が−Ｖｈであり、”０”レベルの受信光に相当する電圧が０とすると、１倍反転増幅回路３１０の出力電圧は、”１”レベルの受信光に対してＶｈとなり、”０”レベルの受信光に対して０となる。１倍反転増幅回路３１０の出力信号は、第２ピーク検出回路３２０に入力する。なお、無受光時にも、ノイズに相当する電圧が流れるため、”０”レベルの受信光に相当する電圧は、実際には、０ではないが、ここでは、説明の都合上、０としてある。
【００２８】
第２ピーク検出回路３２０は、入力信号のピーク値を検出し、ホールドする。従って、第２ピーク検出回路３２０の出力電圧は、Ｖｈとなる。第２ピーク検出回路３２０の出力信号は、第１レベルシフト回路３３０に入力する。
【００２９】
第１レベルシフト回路３３０は、入力信号に対して、（−ΔＶ）だけ信号レベルをシフトするものである。従って、第１レベルシフト回路３３０の出力電圧は、（Ｖｈ−ΔＶ）となる。第１レベルシフト回路３３０の出力信号は、最大値選択回路３５０に入力する。
【００３０】
最大値選択回路３５０は、第１レベルシフト回路３３０の出力と、第２基準電圧回路３５０の出力の内、大きい方を出力する。第２基準電圧回路３５０は、”０”レベルに相当する電圧ＶＬ２を出力する回路であり、ここでは、ＶＬ２＝０としてある。即ち、最大値選択回路３５０は、第１レベルシフト回路３３０の出力（Ｖｈ−ΔＶ）と、第２基準電圧回路３５０の出力（ＶＬ２＝０）を比較して、（Ｖｈ−ΔＶ）が（ＶＬ２＝０）より小さい第１の状態では、（ＶＬ２＝０）を出力し、（Ｖｈ−ΔＶ）が（ＶＬ２＝０）より大きい第２の状態では、（Ｖｈ−ΔＶ）を出力する。
【００３１】
次に、図１に示した光受信回路の動作について、図２，図３とともに説明する。
図２には、本発明の一実施形態による光受信回路の受信光レベル変換回路の入力信号と出力信号の関係を説明する波形図であり、図３は、本発明の一実施形態による受信光レベル変換回路の入力信号と出力信号の関係、及び光受信回路の比較回路の入力信号を説明する図である。
【００３２】
ここで、受信光レベルが小さい第１の場合と、受信光レベルが大きい第２の場合について、分けて説明する。受信光レベル変換回路１００の入力信号Ｖｉｎが、図２（Ａ）に示すように、受信光が”１”レベルの時、−Ｖｈとし、受信光が”０”レベルの時、０とし、第１レベルシフト回路３３０のシフト電圧を−ΔＶとするとき、受信光レベルが小さい第１の場合とは、Ｖｈ＜ΔＶの場合であり、受信光レベルが大きい第２の場合とは、Ｖｈ＞ΔＶの場合である。これは、例えば、受信光が”１”レベルの時の入力信号−Ｖｈとするとき、Ｖｈが０．１Ｖ（＝１００ｍＶ）以下の時が第１の場合であり、Ｖｈが０．１Ｖ以上の時が第２の場合である。Ｖｈが０．１Ｖ以内であれば、主増幅回路３０は、線形動作範囲内で動作させることができるものとする。
【００３３】
なお、ピーク検出回路４１０の線形動作範囲は、主増幅回路３０の線形動作範囲と同等若しくはそれ以下のものとする。ピーク検出回路４１０の線形動作範囲が、主増幅回路３０の線形動作範囲よりも狭い場合には、Ｖｈは、ピーク検出回路の線形動作範囲に基づいて設定されるものである。
【００３４】
最初に、受信光レベルが小さい第１の場合について説明する。この場合には、入力増幅回路２００の中の第１レベルシフト回路３３０の出力電圧（Ｖｈ−ΔＶ）と、第２基準電圧回路３５０の出力電圧ＶＬ２（＝０）とを、最大値選択回路３４０により比較すると、第２基準電圧回路３５０の出力電圧ＶＬ２（＝０）の方が大きいため、最大値選択回路３４０の出力電圧は、０となる。従って、２入力増幅回路２００の２入力の内、入力抵抗２０６から入力する電圧は、０であるため、入力抵抗２０４から入力する前置増幅回路２０の出力電圧Ｖｉｎを、そのまま、増幅率が２倍で、反転増幅する。
【００３５】
即ち、図２（Ａ）に示す入力信号Ｖｉｎは、図２（Ｂ）に示すように、”１”レベルの信号の電圧が２Ｖｈであり、”０”レベルの信号の電圧が０である出力信号Ｖｏｕｔ１となる。
【００３６】
その結果、図３（Ａ）に示すように、入力信号Ｖｉｎが−ΔＶ以下では、”１”レベルの信号は、そのままリニアに増幅され、”０”レベルの信号は、０のままとなる。
【００３７】
主増幅回路３０の出力電圧Ｖｏｕｔ２は、”１”レベルに対応する電圧は１０・Ｖｈとなり、しきい値回路４００のピーク検出回路４１０によって、ピーク値ＶＨとして、１０・Ｖｈが検出される。第１基準電圧回路４２０が発生する基準電圧ＶＬ１を０とすると、しきい値Ｖｔｈは、５・Ｖｈとなる。従って、比較回路５０によって、従来同様に、パルス波形歪みが発生しない状態で波形成形を行い、デジタル電気信号に変換することができる。
【００３８】
次に、受信光レベルが大きい第２の場合について説明する。この場合には、入力増幅回路２００の中の第１レベルシフト回路３３０の出力電圧（Ｖｈ−ΔＶ）と、第２基準電圧回路３５０の出力電圧ＶＬ２（＝０）とを、最大値選択回路３４０により比較すると、第１レベルシフト回路３３０の出力電圧（Ｖｈ−ΔＶ）の方が大きいため、最大値選択回路３４０の出力電圧は、（Ｖｈ−ΔＶ）となる。従って、２入力増幅回路２００の２入力の内、入力抵抗２０６から入力する電圧は、（Ｖｈ−ΔＶ）であるため、この電圧は、増幅率が１倍で反転増幅されて、−（Ｖｈ−ΔＶ）となり、入力抵抗２０４から入力する前置増幅回路２０の出力電圧Ｖｉｎは、増幅率が２倍で、反転増幅されて、−２Ｖｉｎとなる。即ち、２入力増幅回路２００の出力電圧Ｖｏｕｔ１は、−２Ｖｉｎ−（Ｖｈ−ΔＶ）となる。
【００３９】
ここで、入力信号Ｖｉｎは、受信光が”１”レベルの時、−Ｖｈであり、受信光が”０”レベルの時、０であるので、２入力増幅回路２００の出力電圧Ｖｏｕｔ１は、図２（Ｃ）に示すように、受信光が”１”レベルの時、ΔＶ＋Ｖｈとなり、受信光が”０”レベルの時、ΔＶ−Ｖｈとなる。即ち、本来は、１極性の受信光の信号を、デユーテイ５０％の２極性（バイポーラ）の信号に変換することになる。
【００４０】
その結果、図３（Ａ）に示すように、入力信号Ｖｉｎが−ΔＶ以上では、”１”レベル及び”０”レベルの信号は、レベルシフトされて、増幅されることになる。なお、ここで、レベルシフト量ΔＶは、０．１Ｖとしてある。これは、受信光レベル変換回路１００の出力電圧Ｖｏｕｔ１，即ち、主増幅回路３０の入力電圧が０．２Ｖの時が、主増幅回路３０の線形動作範囲の上限値とすると、この電圧の１／２をレベルシフト量ΔＶとしている。これにより、図３（Ａ）に示すように、”１”レベルに対する出力電圧Ｖｏｕｔ１が、段付きなく直線的に増加する特性とすることができる。
【００４１】
なお、レベルシフト量ΔＶは、前置増幅回路２０の出力に対する２入力増幅回路２００の増幅率をＫ１とし、選択シフト回路３００の出力に対する２入力増幅回路２００の増幅率をＫ２とするとき、主増幅回路３０の線形動作範囲の上限値となる主増幅回路３０の入力電圧の（Ｋ２／Ｋ１）倍としている。
【００４２】
次に、図３（Ｂ）を用いて、主増幅回路３０の出力電圧Ｖｏｕｔ２としきい値回路４００が出力する中点電圧Ｖｔｈとの関係について説明する。入力信号Ｖｉｎが−０．１Ｖよりも絶対値が小さい時は、”１”レベルの信号も”０”レベルの信号も、それぞれ、５倍にリニアに増幅される。しかしながら、主増幅回路３０の線形動作範囲を、出力電圧レベルで１Ｖとすると、入力信号Ｖｉｎが−０．１Ｖよりも絶対値が大きい時は、”１”レベルの信号は、１Ｖで飽和することになる。
【００４３】
この時、しきい値回路４００が出力する中点電圧Ｖｔｈは、図３（Ｂ）中に破線で示すように、入力信号Ｖｉｎが−０．１Ｖよりも絶対値が小さい時は、”１”レベルの信号と０の中点の電圧であり、入力信号の増加とともに増加する。しかしながら、入力信号Ｖｉｎが−０．１Ｖよりも絶対値が大きくなると、”１”レベルの信号は飽和するため、中点電圧Ｖｔｈは、一定となる。
【００４４】
ここで、比較回路４０における波形成形動作について見ると、入力電圧Ｖｉｎが０．１Ｖ以下では、主増幅回路３０の線形動作範囲内であるため、パルス幅歪みが発生することはない。また、入力電圧Ｖｉｎが０．１Ｖ以上の領域においては、主増幅回路３０の入力信号は、レベルシフトされてバイポーラの信号となっているため、しきい値は、本来のしきい値と一致するものであるため、パルス幅歪みが発生することはない。即ち、受光レベルＶｉｎにおいて、従来の受光ダイナミックレンジを、従来は、０．０１Ｖ〜０．１Ｖとすると、本実施形態においては、０．０１Ｖ〜１Ｖの範囲に拡大することができる。
【００４５】
従って、主増幅回路が線形動作する範囲だけでなく、線形動作する範囲以外においても、パルス歪みが発生することなく、広い範囲の受信光を電気信号に変換することができるため、受光ダイナミックレンジを広くすることができる。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態によれば、光受信回路における受光ダイナミックレンジを広くすることができる。
【００４７】
次に、図４及び図５を用いて、上述した光受信回路を用いた光加入者伝送システムについて説明する。
図４は、本発明の一実施形態による光受信回路を用いた光加入者伝送システムのブロック構成図である。
【００４８】
局１０００は、光ファイバー３０００及びスターカプラーを介して、複数の加入者２０００Ａ，２０００Ｂ，２０００Ｃと接続されている。局１０００内には、光伝送の制御をする伝送装置１１００が備えられており、伝送装置１１００内には、光ファイバー３０００を通して加入者から送信されてくるデジタル光信号を受信する光受信回路１２００が備えられている。光受信回路１２００の構成は、図１において説明したようになっている。
【００４９】
また、加入者２０００Ａ内には、局１０００との光伝送を制御する終端装置２１００Ａが備えられており、終端装置２１００Ａ内には、デジタル信号を光信号に変換して送信する光送信器２２００Ａが備えられている。他の加入者２０００Ｂ，２０００Ｃも、加入者２０００Ａと同様の構成となっている。
【００５０】
加入者２０００Ａの光送信器２２００Ａから送信された光信号は、スターカプラ４０００及び光ファイバー３０００を介して、局１０００の光受信回路１２００によって受信される。
【００５１】
なお、図４においては、１方向の伝送系を示しているが、実際には、局１０００側には、光送信回路が備えられ、加入者２０００側には、光受信器が備えられることにより、双方向の伝送系が構成されている。
【００５２】
加入者２０００Ａ，２０００Ｂ，２０００Ｃからのデジタル光信号の送信は、図５に示すように、時分割で行われる。即ち、加入者２０００Ａからの情報は、時間幅Ｔ１の間にバーストデータとして送信され、続いて、加入者２０００Ｂからの情報が、同様にして、時間幅Ｔ１の間に送信される。全員の加入者２０００からの送信が終了すると、時間Ｔ２後には、引き続いて、最初の加入者２０００Ａからの送信が行われ、以降、加入者２０００Ｂ，加入者２０００Ｃと繰り返される。
【００５３】
ここで、光受信回路１２００としては、図１において説明したように、受光ダイナミックレンジの広い光受信回路を用いることができる。従って、局１０００と加入者２０００Ａとの通信距離Ｌ１が例えば短く、局１０００と加入者２０００Ｂとの通信距離Ｌ２が長いように、加入者との距離に応じて、光受信回路１２００で受信する受光レベルが大きく異なるような場合にも、精度よく加入者からの光情報を検出することができる。
【００５４】
光受信回路のダイナミックレンジが狭い場合には、局の中に複数の光受信回路を備え、それぞれの光受信回路と複数の加入者間をそれぞれ独立した複数の光ファイバーで接続する必要があるのに対して、上述したように、受光ダイナミックレンジの広い光受信回路を用いることにより、光受信回路を１個で済み、また、光ファイバーも１本で済むため、光伝送システムを安価に構成することができるものである。
【００５５】
次に、図６を用いて、本発明の他の実施形態による光受信回路について説明する。
図６は、本発明の他の実施形態による光受信回路の構成を示すブロック図である。
【００５６】
なお、図１と同一符号は、同一部分を示しているため、共通部分の説明は省略するとともに、本実施形態における特徴点について主として説明する。本実施形態の特徴は、次の３点にある。
【００５７】
第１の特徴は、選択シフト回路３００’にある。選択シフト回路３００’の中の第２ピーク検出回路３２５は、図１に示した第２ピーク検出回路３２０とは異なり、リセット付第２ピーク検出回路によって構成している。
【００５８】
リセット付第２ピーク検出回路３２５は、リセット信号が入力すると、内部にホールドされている電圧が初期化され、再度、ピーク検出動作を実行する。ここで、リセット信号は、例えば、図４に示す伝送装置１１００から所定のタイミングで出力される。
図４に示した光受信回路１２００は、各加入者２０００Ａ，２０００Ｂ，２０００Ｃから、図５に示すように、時分割されたバーストデータを受信するものであり、そのぞれの受信光信号の”１”レベルは、各加入者２０００Ａ，２０００Ｂ，２０００Ｃと光受信回路１２００間の距離によって異なる。そこで、各加入者２０００Ａ，２０００Ｂ，２０００Ｃから送信されてくるバーストデータの終了後のデータ非伝送期間に、伝送装置１１００は、リセット信号を光受信回路１２００に出力する。このリセットパルスが、図６に示したリセット付第２ピーク検出回路３２５に入力する。
【００５９】
また、しきい値回路４００’の中の第１のピーク検出回路４１５も、図１に示した第１ピーク検出回路４１０とは異なり、リセット付第１ピーク検出回路によって構成している。リセット付第１ピーク検出回路４１５は、リセット信号が入力すると、内部にホールドされている電圧が初期化され、再度、ピーク検出動作を実行する。ここで、リセット信号は、上述したように、図４に示す伝送装置１１００から所定のタイミングで出力される。
【００６０】
この構成によって、それぞれのピーク検出回路３２５，４１５は、バーストデータの時分割伝送に併せてリセットされ、小さな光受信レベルから大きな光受信レベルまで瞬時に受信可能となる。
【００６１】
第２の特徴は、ボトム補正回路５００を備えるとともに、主増幅回路３０’を差動増幅回路３２により構成したことにある。ボトム補正回路５００は、ボトム検出回路５１０と、差動増幅回路５２０から構成されている。
【００６２】
ボトム検出回路５１０は、主増幅回路３０’の出力信号の内、”０”レベルの信号に相当するボトム信号値を検出する。ボトム検出回路５１０の出力は、差動増幅回路５２０の正入力端子に入力する。また、ボトム検出回路５１０の反転入力端子には、第１基準電圧回路４２０が出力する”０”レベルに相当する電圧が入力する。本来は、差動増幅回路５２０の２入力は、共に、”０”レベルに相当する電圧であり、同じ値を示す訳であるが、主増幅回路３０’の出力信号の中の”０”レベルに含まれる雑音電圧によって、レベルアップする場合がある。
【００６３】
差動増幅回路５２０は、無受光時の”０”レベルに含まれる雑音電圧成分を検出し、この電圧成分を、主増幅回路３０’の差動増幅回路３２の反転入力端子に入力ことにより、キャンセルすることができる。
【００６４】
従って、雑音成分の影響をキャンセルすることができ、主増幅回路の雑音電圧で支配される小さな光受信レベルまで受信することが可能となり、ダイナミックレンジを広げることができる。
【００６５】
第３の特徴は、しきい値回路４００’の中に、さらに、第２レベルシフト回路４４０及び第２最大値選択回路４５０を備えたことにある。
【００６６】
通常の光受信時には、第２最大値選択回路４５０は、第１ピーク検出回路４１５が検出した”１”レベルに相当する電圧を選択し、出力する。そして、しきい値回路４００’が出力するしきい値電圧Ｖｔｈは、第１ピーク検出回路４１５の出力ＶＨと、第１の基準電圧回路４２０が出力する”０”レベルに相当する電圧ＶＬ１の中点電圧となっている。
【００６７】
それに対して、無受光時に、第２レベルシフト回路４４０が機能する。即ち、第２レベルシフト回路４４０は、第１基準電圧回路の出力電圧ＶＬ１を、ノイズレベルの２倍程度の電圧ΔＶＮだけレベルシフトするようにしている。即ち、第２レベルシフト回路４４０の出力電圧は、ＶＬ１＋ΔＶＮとなっている。一方、第１ピーク検出回路４１５の出力は、無受光時には、ノイズレベル程度の電圧となっており、これは、例えば、ΔＶＮ／２よりも小さい電圧である。従って、第２最大値選択回路４５０は、第２レベルシフト回路４４０の出力電圧ＶＬ１＋ΔＶＮを出力する。この時、しきい値回路４００’が出力するしきい値Ｖｔｈは、ΔＶＮ／２（＝（（ＶＬ１＋ΔＶＮ）−ＶＬ１）／２）となる。この電圧は、ノイズレベル程度の電圧であるため、無受光時の比較回路４０の出力を”０”レベルに保つことができる。
【００６８】
以上のような構成をとらない時は、しきい値Ｖｔｈは、ノイズレベルの半分のレベルとなるため、比較回路４０は、ノイズをこのしきい値で波形成形することになり、無受光時であるにも拘らず、”０”，”１”の疑似的なデータが出力されることになる。それに対して、第２レベルシフト回路４４０及び第２最大値選択回路４５０を備えることにより、ノイズによる誤動作を防止することができるようになる。
【００６９】
以上の説明は、図１に示した実施形態と異なる点についてのみであるが、それ以外の点については、図１に示したように動作するため、光受信回路における受光ダイナミックレンジを広くすることができる。
【００７０】
本実施形態によれば、光受信回路における受光ダイナミックレンジを広くすることができる。
【００７１】
また、小さな光受信レベルから大きな光受信レベルまで瞬時に受信可能となる。
【００７２】
さらに、雑音成分の影響をキャンセルすることができる。
【００７３】
また、ノイズによる誤動作を防止することができるようになる。
【００７４】
【発明の効果】
本発明によれば、光受信回路における受光ダイナミックレンジを広くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による光受信回路のブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による光受信回路の受信光レベル変換回路の入力信号と出力信号の関係を説明する波形図である。
【図３】本発明の一実施形態による受信光レベル変換回路の入力信号と出力信号の関係、及び光受信回路の比較回路の入力信号を説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態による光受信回路を用いた光加入者伝送システムのブロック構成図である。
【図５】光加入者伝送システムにおけるデータ伝送の説明図である。
【図６】本発明の他の実施形態による光受信回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０…受光素子
２０…前置増幅回路
３０，３０’…主増幅回路
３２，５２０…差動増幅回路
４０…比較回路
１００…受信光レベル変換回路
２００…２入力増幅回路
２０２，３１２…反転増幅器
３００…選択シフト回路
３１０…１倍反転増幅回路
３２０…第２ピ−ク検出回路
３２５…リセット機能付き第２ピ−ク検出回路
３３０…第１レベルシフト回路
３４０…第１最大値選択回路
３５０…第２基準電圧回路
４００…しきい値回路
４１０…第１ピ−ク検出回路
４１５…リセット機能付き第１ピ−ク検出回路
４２０…第１基準電圧回路
４３０，４３２…抵抗
４４０…第２レベルシフト回路
４５０…第２最大値選択回路
５００…ボトム補正回路
５１０…ボトム検出回路
１０００…局
１２００…光受信回路
２０００…加入者
３０００…光ファイバー
４０００…スターカプラー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical receiver circuit for converting a digital optical signal into an electric signal and an optical transmission system using the optical receiver circuit, and more particularly to an optical receiver circuit and an optical transmission system suitable for burst transmission.
[0002]
[Prior art]
In the conventional optical receiver circuit, the electric signal converted by the light receiving element is amplified by the main amplifier, and the output signal of the main amplifier is waveform-shaped using the midpoint voltage of “1” level and “0” level as threshold values. The digital electrical signal is output. Here, since the “1” level voltage changes depending on the signal intensity of the input optical signal, it is necessary to change the threshold voltage in accordance with the change of the “1” level voltage. An adjustment circuit (ATC) is used. The automatic threshold adjustment circuit detects a peak value of the output voltage of the main amplifier as a value corresponding to a voltage of “1” level, and a midpoint between the peak value and a reference voltage value corresponding to a “0” level. The threshold value is automatically adjusted by using the voltage of as a threshold value. This automatically adjusted threshold value is used as one input signal of the comparator, and the output signal of the main amplifier is input to the other input terminal of the comparator. An electric signal can be output.
[0003]
An automatic threshold adjustment circuit is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 60-214128.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional optical receiver circuit has a problem that the light receiving dynamic range is narrow. That is, in the conventional optical receiver circuit, the light reception dynamic range is dominated by, for example, the linear operation range of the main amplifier. The original “1” level signal cannot be output. As a result, since the midpoint voltage of the “1” level and “0” level generated by the threshold adjustment circuit is different from the original threshold level, pulse width distortion occurs in the output of the comparator. . Accordingly, conventionally, there is a problem that the light receiving dynamic range is narrow because the light receiving level is limited so that the main amplifier operates within the linear operation range of the main amplifier. In addition to the main amplifier, factors that limit the light reception dynamic range include a peak detection circuit.
[0005]
In addition, when the light receiving dynamic range of the optical receiver circuit is narrow, it is necessary to construct an optical transmission system by individually connecting the optical receiver circuit and the optical transmitter with an optical fiber. was there.
[0006]
An object of the present invention is to provide an optical receiver circuit having a wide light receiving dynamic range.
[0007]
Another object of the present invention is to provide an optical transmission system that can be configured at low cost.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the present invention provides a light receiving element, a preamplifier circuit that converts a current signal detected by the light receiving element into a voltage signal, and a main amplifier that amplifies the output signal of the preamplifier circuit. In an optical receiver circuit having a circuit and a comparison circuit that shapes the output signal of the main amplifier circuit based on a predetermined threshold value, the optical receiver circuit is disposed between the preamplifier circuit and the main amplifier circuit, and A function of amplifying the output signal of the preamplifier circuit when the output signal of the preamplifier circuit is smaller than a predetermined level; Amplifying the output signal of the preamplifier circuit and a received light level conversion circuit having a function of level shifting, The received light level conversion circuit is connected to the output of the preamplifier circuit, and when the output signal of the preamplifier circuit is smaller than a predetermined level, the output is set to 0, and the output signal of the preamplifier circuit Is larger than a predetermined level, a selection shift circuit that outputs a peak value of the output signal of the preamplifier circuit by shifting the level, an output of the preamplifier circuit, and an output of the selection shift circuit are It consists of a two-input amplifier circuit as input, When the output signal of the preamplifier circuit is larger than a predetermined level, the main amplifier circuit is operated in a bipolar manner by the output of the received light level conversion circuit. The light receiving dynamic range can be widened.
[0012]
In the optical receiver circuit, preferably, the selection shift circuit includes a peak detection circuit for detecting a peak value of the output signal of the preamplifier circuit, and the peak detection circuit can be reset at a predetermined timing. With such a configuration, it is possible to instantaneously receive from a small light reception level to a large light reception level.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an optical receiver circuit according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a block diagram of an optical receiver circuit according to an embodiment of the present invention.
[0019]
The light receiving element 10 converts the input optical signal into an electrical signal. The current signal output from the light receiving element 10 is converted into a voltage signal by the preamplifier circuit 20. The output signal of the preamplifier circuit 20 is input to the received light level conversion circuit 100. The received light level conversion circuit 100 includes a two-input amplifier circuit 200 and a selection shift circuit 300.
[0020]
The two-input amplifier circuit 200 includes an inverting amplifier 202, an input resistor 204 having a resistance value R connected between the first input terminal of the inverting amplifier 202 and the preamplifier circuit 20, and a second input of the inverting amplifier 202. The input resistor 206 having a resistance value of 2R connected between the terminal and the selective shift circuit 300 and the feedback resistor 208 having a resistance value of 2R connected between the output terminal and the input terminal of the inverting amplifier 202 are configured. Therefore, the output signal of the preamplifier circuit 20 is inverted and amplified by the two-input amplifier circuit 200 at an amplification factor of two, and the output signal of the selection shift circuit 300 is inverted and amplified by the two-input amplifier circuit 200 at the same magnification. .
[0021]
Here, although the detailed configuration and operation of the received light level conversion circuit 100 will be described later, when the input signal Vin to the received light level conversion circuit 100 is small, that is, when the received light level is low, the selection shift circuit 300. Since the signal from is zero, only the output signal of the preamplifier circuit 20 is inverted and amplified twice. When the input signal Vin to the reception light level conversion circuit 100 is larger than a predetermined value, that is, when the reception light level is high, as will be described later, in the present embodiment, by including the reception light level conversion circuit 100, Pulse width distortion does not occur even when the received light level is high, and the light receiving dynamic range can be expanded.
[0022]
The output signal Vout1 of the received light level conversion circuit 100 is amplified by the main amplifier circuit 30. Here, the amplification factor of the main amplifier circuit 30 is, for example, 5 times, and the amplification factor of 10 times is obtained together with the amplification factor of 2 in the two-input amplifier circuit 200. This is because the amplification factor of the amplifier circuit in the present embodiment is made to match the amplification factor (10 times) of the conventional main amplifier circuit.
[0023]
The output signal of the main amplifier circuit 30 is input to one input terminal of the comparison circuit 40 and the threshold circuit 400. The threshold circuit 400 includes a first peak detection circuit 410, a first reference voltage circuit 420, and resistors 430 and 432.
[0024]
The first peak detection circuit 410 detects and holds the peak value of the output signal of the main amplifier circuit 30. The first peak detection circuit 410 generates a voltage VH corresponding to a “1” level signal among the output signals of the main amplifier circuit 30. Hold. The first reference voltage circuit 420 is a circuit that generates a predetermined reference voltage, and outputs a voltage VL1 corresponding to a “0” level signal among the output signals of the main amplifier circuit 30. The reference voltage VL1 is, for example, 0V.
[0025]
The output of the first peak detection circuit 410 and the output of the first reference voltage circuit 420 are connected via resistors 430 and 432. Here, if the resistance values of the resistors 430 and 432 are made equal, the voltage VH corresponding to the “1” level and the midpoint voltage Vth of the voltage VL1 corresponding to the “0” level at the connection point of the resistors 430 and 432 = ((VH + VL1) / 2) is output.
[0026]
This midpoint voltage Vth serves as a threshold for waveform shaping and is input to the second input terminal of the comparator 40. The comparator 40 shapes the output signal of the main amplifier circuit 30 using the midpoint voltage Vth output from the threshold circuit 400 as a threshold value, and outputs a digital electric signal VD.
[0027]
Next, the configuration of the selection shift circuit 300 will be described.
The output signal of the preamplifier circuit 20 is input to the 1 × inverting amplifier circuit 310 in the selection shift circuit 300. The 1 × inverting amplifier circuit 310 includes an inverting amplifier 312, an input resistor 314 having a resistance value R, and a feedback resistor 316 having a resistance value R, and inverts and amplifies the input signal with a gain of 1 ×. Accordingly, when the input signal Vin of the received light level conversion circuit 100 is -Vh when the voltage corresponding to the "1" level received light is 0 and the voltage corresponding to the "0" level received light is 0, the input signal Vin is inverted by 1. The output voltage of the amplifying circuit 310 is Vh for “1” level received light and 0 for “0” level received light. The output signal of the 1 × inverting amplifier circuit 310 is input to the second peak detection circuit 320. Since a voltage corresponding to noise flows even when no light is received, the voltage corresponding to “0” level received light is not actually 0, but is set to 0 here for convenience of explanation.
[0028]
The second peak detection circuit 320 detects and holds the peak value of the input signal. Therefore, the output voltage of the second peak detection circuit 320 is Vh. The output signal of the second peak detection circuit 320 is input to the first level shift circuit 330.
[0029]
The first level shift circuit 330 shifts the signal level by (−ΔV) with respect to the input signal. Therefore, the output voltage of the first level shift circuit 330 is (Vh−ΔV). The output signal of the first level shift circuit 330 is input to the maximum value selection circuit 350.
[0030]
The maximum value selection circuit 350 outputs the larger one of the output of the first level shift circuit 330 and the output of the second reference voltage circuit 350. The second reference voltage circuit 350 is a circuit that outputs a voltage VL2 corresponding to the “0” level. Here, VL2 = 0. That is, the maximum value selection circuit 350 compares the output (Vh−ΔV) of the first level shift circuit 330 with the output (VL2 = 0) of the second reference voltage circuit 350, and (Vh−ΔV) is (VL2). (VL2 = 0) is output in the first state smaller than = 0), and (Vh−ΔV) is output in the second state where (Vh−ΔV) is larger than (VL2 = 0).
[0031]
Next, the operation of the optical receiver circuit shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is a waveform diagram illustrating the relationship between the input signal and the output signal of the received light level conversion circuit of the optical receiver circuit according to the embodiment of the present invention, and FIG. 3 is the received light according to the embodiment of the present invention. It is a figure explaining the relationship between the input signal and output signal of a level conversion circuit, and the input signal of the comparison circuit of an optical receiver circuit.
[0032]
Here, the first case where the received light level is low and the second case where the received light level is high will be described separately. As shown in FIG. 2A, the input signal Vin of the received light level conversion circuit 100 is set to −Vh when the received light is “1” level, and is set to 0 when the received light is “0” level. When the shift voltage of the one level shift circuit 330 is −ΔV, the first case where the received light level is small is the case where Vh <ΔV, and the second case where the received light level is large is Vh> ΔV. This is the case. This is, for example, the case where the input signal −Vh when the received light is “1” level is the first case when Vh is 0.1 V (= 100 mV) or less, and Vh is 0.1 V or more. Time is the second case. If Vh is within 0.1V, the main amplifier circuit 30 can be operated within the linear operating range.
[0033]
Note that the linear operation range of the peak detection circuit 410 is equal to or less than the linear operation range of the main amplifier circuit 30. When the linear operation range of the peak detection circuit 410 is narrower than the linear operation range of the main amplifier circuit 30, Vh is set based on the linear operation range of the peak detection circuit.
[0034]
First, the first case where the received light level is small will be described. In this case, the output voltage (Vh−ΔV) of the first level shift circuit 330 in the input amplifier circuit 200 and the output voltage VL2 (= 0) of the second reference voltage circuit 350 are used as the maximum value selection circuit 340. Therefore, since the output voltage VL2 (= 0) of the second reference voltage circuit 350 is larger, the output voltage of the maximum value selection circuit 340 becomes zero. Accordingly, since the voltage input from the input resistor 206 among the two inputs of the two-input amplifier circuit 200 is 0, the output voltage Vin of the preamplifier circuit 20 input from the input resistor 204 remains as it is, and the amplification factor is 2. Double and invert amplification.
[0035]
That is, the input signal Vin shown in FIG. 2A is an output in which the voltage of the “1” level signal is 2 Vh and the voltage of the “0” level signal is 0, as shown in FIG. It becomes the signal Vout1.
[0036]
As a result, as shown in FIG. 3A, when the input signal Vin is −ΔV or less, the “1” level signal is linearly amplified as it is, and the “0” level signal remains 0.
[0037]
The output voltage Vout2 of the main amplifier circuit 30 has a voltage corresponding to the “1” level of 10 · Vh, and the peak detection circuit 410 of the threshold circuit 400 detects 10 · Vh as the peak value VH. When the reference voltage VL1 generated by the first reference voltage circuit 420 is 0, the threshold value Vth is 5 · Vh. Therefore, the comparison circuit 50 can perform waveform shaping in a state where no pulse waveform distortion occurs, and convert it into a digital electric signal, as in the conventional case.
[0038]
Next, the second case where the received light level is high will be described. In this case, the output voltage (Vh−ΔV) of the first level shift circuit 330 in the input amplifier circuit 200 and the output voltage VL2 (= 0) of the second reference voltage circuit 350 are used as the maximum value selection circuit 340. Therefore, since the output voltage (Vh−ΔV) of the first level shift circuit 330 is larger, the output voltage of the maximum value selection circuit 340 becomes (Vh−ΔV). Accordingly, since the voltage input from the input resistor 206 among the two inputs of the two-input amplifier circuit 200 is (Vh−ΔV), this voltage is inverted and amplified with a gain of 1 ×, and − (Vh− ΔV), and the output voltage Vin of the preamplifier circuit 20 input from the input resistor 204 has an amplification factor of 2 and is inverted and amplified to −2 Vin. That is, the output voltage Vout1 of the two-input amplifier circuit 200 is −2Vin− (Vh−ΔV).
[0039]
Here, the input signal Vin is −Vh when the received light is at “1” level, and is 0 when the received light is at “0” level. Therefore, the output voltage Vout1 of the two-input amplifier circuit 200 is As shown in FIG. 2C, ΔV + Vh when the received light is at “1” level, and ΔV−Vh when the received light is at “0” level. That is, originally, a signal of received light of one polarity is converted into a signal of bipolar (bipolar) with a duty of 50%.
[0040]
As a result, as shown in FIG. 3A, when the input signal Vin is −ΔV or more, the signals of “1” level and “0” level are level-shifted and amplified. Here, the level shift amount ΔV is set to 0.1V. This is because when the output voltage Vout1 of the received light level conversion circuit 100, that is, when the input voltage of the main amplifier circuit 30 is 0.2V, is the upper limit value of the linear operation range of the main amplifier circuit 30, 2 is the level shift amount ΔV. As a result, as shown in FIG. 3A, the output voltage Vout1 with respect to the “1” level can be increased linearly without a step.
[0041]
The level shift amount ΔV is mainly obtained when the amplification factor of the two-input amplifier circuit 200 with respect to the output of the preamplifier circuit 20 is K1, and the amplification factor of the two-input amplifier circuit 200 with respect to the output of the selection shift circuit 300 is K2. The input voltage of the main amplifier circuit 30 which is the upper limit value of the linear operation range of the amplifier circuit 30 is (K2 / K1) times.
[0042]
Next, the relationship between the output voltage Vout2 of the main amplifier circuit 30 and the midpoint voltage Vth output from the threshold circuit 400 will be described with reference to FIG. When the input signal Vin has an absolute value smaller than −0.1 V, both the “1” level signal and the “0” level signal are linearly amplified by 5 times. However, if the linear operation range of the main amplifier circuit 30 is 1V at the output voltage level, the signal of “1” level is saturated at 1V when the input signal Vin has an absolute value larger than −0.1V. become.
[0043]
At this time, the midpoint voltage Vth output from the threshold circuit 400 is “1” when the input signal Vin has an absolute value smaller than −0.1 V, as indicated by a broken line in FIG. The level signal and the midpoint voltage of 0 increase as the input signal increases. However, when the absolute value of the input signal Vin becomes larger than −0.1 V, the “1” level signal is saturated, and the midpoint voltage Vth becomes constant.
[0044]
Here, looking at the waveform shaping operation in the comparison circuit 40, if the input voltage Vin is 0.1 V or less, it is within the linear operation range of the main amplifier circuit 30, and therefore no pulse width distortion occurs. In the region where the input voltage Vin is 0.1 V or more, the input signal of the main amplifier circuit 30 is level-shifted to become a bipolar signal, and therefore the threshold value matches the original threshold value. Therefore, the pulse width distortion does not occur. That is, if the conventional light receiving dynamic range is 0.01 V to 0.1 V at the light receiving level Vin in the present embodiment, it can be expanded to a range of 0.01 V to 1 V in the present embodiment.
[0045]
Therefore, not only in the range in which the main amplifier circuit operates linearly, but also in a range outside the linear operation range, it is possible to convert a wide range of received light into an electric signal without generating pulse distortion. Can be wide.
[0046]
As described above, according to the present embodiment, the light receiving dynamic range in the optical receiving circuit can be widened.
[0047]
Next, an optical subscriber transmission system using the above-described optical receiver circuit will be described with reference to FIGS.
FIG. 4 is a block diagram of an optical subscriber transmission system using an optical receiver circuit according to an embodiment of the present invention.
[0048]
The station 1000 is connected to a plurality of subscribers 2000A, 2000B, and 2000C via an optical fiber 3000 and a star coupler. The station 1000 includes a transmission device 1100 that controls optical transmission. The transmission device 1100 includes an optical reception circuit 1200 that receives a digital optical signal transmitted from a subscriber through the optical fiber 3000. It has been. The configuration of the optical receiving circuit 1200 is as described in FIG.
[0049]
The subscriber 2000A is provided with a termination device 2100A for controlling optical transmission with the station 1000. In the termination device 2100A, an optical transmitter 2200A for converting a digital signal into an optical signal and transmitting the optical signal is provided. Is provided. The other subscribers 2000B and 2000C have the same configuration as the subscriber 2000A.
[0050]
The optical signal transmitted from the optical transmitter 2200A of the subscriber 2000A is received by the optical receiving circuit 1200 of the station 1000 via the star coupler 4000 and the optical fiber 3000.
[0051]
In FIG. 4, a one-way transmission system is shown. However, in practice, an optical transmission circuit is provided on the station 1000 side, and an optical receiver is provided on the subscriber 2000 side. A bidirectional transmission system is configured.
[0052]
Transmission of digital optical signals from subscribers 2000A, 2000B, and 2000C is performed in a time division manner as shown in FIG. That is, the information from the subscriber 2000A is transmitted as burst data during the time width T1, and then the information from the subscriber 2000B is similarly transmitted during the time width T1. When the transmission from all the subscribers 2000 is completed, the transmission from the first subscriber 2000A is continuously performed after time T2, and thereafter, it is repeated with the subscribers 2000B and 2000C.
[0053]
Here, as the optical receiving circuit 1200, as described in FIG. 1, an optical receiving circuit having a wide light receiving dynamic range can be used. Therefore, the light receiving circuit 1200 receives light depending on the distance to the subscriber such that the communication distance L1 between the station 1000 and the subscriber 2000A is short and the communication distance L2 between the station 1000 and the subscriber 2000B is long. Even when the levels are greatly different, the optical information from the subscriber can be accurately detected.
[0054]
When the dynamic range of the optical receiver circuit is narrow, it is necessary to provide multiple optical receiver circuits in the station and connect each optical receiver circuit and multiple subscribers with multiple independent optical fibers. On the other hand, as described above, by using an optical receiver circuit with a wide light receiving dynamic range, only one optical receiver circuit is required and only one optical fiber is required, so that an optical transmission system can be configured at low cost. It can be done.
[0055]
Next, an optical receiver circuit according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of an optical receiver circuit according to another embodiment of the present invention.
[0056]
Since the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts, descriptions of common parts are omitted, and feature points in the present embodiment are mainly described. The feature of this embodiment is the following three points.
[0057]
The first feature is in the selection shift circuit 300 ′. Unlike the second peak detection circuit 320 shown in FIG. 1, the second peak detection circuit 325 in the selection shift circuit 300 ′ is configured by a second peak detection circuit with reset.
[0058]
When the reset signal is input, the second peak detection circuit 325 with reset initializes the voltage held therein and executes the peak detection operation again. Here, for example, the reset signal is output from the transmission apparatus 1100 illustrated in FIG. 4 at a predetermined timing.
The optical receiving circuit 1200 shown in FIG. 4 receives time-divided burst data from each of the subscribers 2000A, 2000B, and 2000C as shown in FIG. The 1 ″ level varies depending on the distance between each subscriber 2000A, 2000B, 2000C and the optical receiving circuit 1200. Therefore, the transmission apparatus 1100 outputs a reset signal to the optical reception circuit 1200 during a data non-transmission period after the end of burst data transmitted from each of the subscribers 2000A, 2000B, and 2000C. This reset pulse is input to the second peak detection circuit 325 with reset shown in FIG.
[0059]
Unlike the first peak detection circuit 410 shown in FIG. 1, the first peak detection circuit 415 in the threshold circuit 400 ′ is also configured by a first peak detection circuit with reset. When the reset signal is input, the reset first peak detection circuit 415 initializes the voltage held therein, and executes the peak detection operation again. Here, as described above, the reset signal is output from the transmission apparatus 1100 illustrated in FIG. 4 at a predetermined timing.
[0060]
With this configuration, each of the peak detection circuits 325 and 415 is reset along with time-division transmission of burst data, and can instantaneously receive from a small optical reception level to a large optical reception level.
[0061]
The second feature is that a bottom correction circuit 500 is provided and the main amplifier circuit 30 ′ is configured by a differential amplifier circuit 32. The bottom correction circuit 500 includes a bottom detection circuit 510 and a differential amplifier circuit 520.
[0062]
The bottom detection circuit 510 detects a bottom signal value corresponding to a signal of “0” level among the output signals of the main amplifier circuit 30 ′. The output of the bottom detection circuit 510 is input to the positive input terminal of the differential amplifier circuit 520. A voltage corresponding to the “0” level output from the first reference voltage circuit 420 is input to the inverting input terminal of the bottom detection circuit 510. Originally, the two inputs of the differential amplifier circuit 520 are both voltages corresponding to the “0” level and indicate the same value, but the “0” level in the output signal of the main amplifier circuit 30 ′. The level may increase depending on the noise voltage included.
[0063]
The differential amplifier circuit 520 detects a noise voltage component included in the “0” level when no light is received, and inputs this voltage component to the inverting input terminal of the differential amplifier circuit 32 of the main amplifier circuit 30 ′. Can be canceled.
[0064]
Therefore, it is possible to cancel the influence of the noise component, and it is possible to receive even a small optical reception level governed by the noise voltage of the main amplifier circuit, and the dynamic range can be expanded.
[0065]
The third feature is that a second level shift circuit 440 and a second maximum value selection circuit 450 are further provided in the threshold circuit 400 ′.
[0066]
During normal light reception, the second maximum value selection circuit 450 selects and outputs a voltage corresponding to the “1” level detected by the first peak detection circuit 415. The threshold voltage Vth output from the threshold circuit 400 ′ is an output VH from the first peak detection circuit 415 and a voltage VL1 corresponding to the “0” level output from the first reference voltage circuit 420. It is a point voltage.
[0067]
On the other hand, the second level shift circuit 440 functions when no light is received. That is, the second level shift circuit 440 shifts the level of the output voltage VL1 of the first reference voltage circuit by a voltage ΔVN that is about twice the noise level. That is, the output voltage of the second level shift circuit 440 is VL1 + ΔVN. On the other hand, the output of the first peak detection circuit 415 is a voltage of about the noise level when no light is received, which is a voltage smaller than ΔVN / 2, for example. Accordingly, the second maximum value selection circuit 450 outputs the output voltage VL1 + ΔVN of the second level shift circuit 440. At this time, the threshold value Vth output from the threshold circuit 400 ′ is ΔVN / 2 (= ((VL1 + ΔVN) −VL1) / 2). Since this voltage is about the noise level, the output of the comparison circuit 40 when no light is received can be kept at the “0” level.
[0068]
When the configuration as described above is not employed, the threshold value Vth is half the noise level. Therefore, the comparison circuit 40 shapes the noise with this threshold value. In spite of this, pseudo data “0” and “1” are output. On the other hand, by providing the second level shift circuit 440 and the second maximum value selection circuit 450, it becomes possible to prevent malfunction due to noise.
[0069]
The above description is only for the points different from the embodiment shown in FIG. 1, but the other points operate as shown in FIG. Can do.
[0070]
According to this embodiment, the light receiving dynamic range in the optical receiving circuit can be widened.
[0071]
In addition, it is possible to instantaneously receive from a small light reception level to a large light reception level.
[0072]
Furthermore, the influence of noise components can be canceled.
[0073]
In addition, malfunction due to noise can be prevented.
[0074]
【The invention's effect】
According to the present invention, the light receiving dynamic range in the optical receiving circuit can be widened.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an optical receiver circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a waveform diagram illustrating a relationship between an input signal and an output signal of a received light level conversion circuit of an optical receiver circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between an input signal and an output signal of a received light level conversion circuit according to an embodiment of the present invention, and an input signal of a comparison circuit of the optical receiver circuit.
FIG. 4 is a block diagram of an optical subscriber transmission system using an optical receiver circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of data transmission in an optical subscriber transmission system.
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of an optical receiver circuit according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10: Light receiving element
20: Preamplifier circuit
30, 30 '... main amplifier circuit
32,520... Differential amplifier circuit
40. Comparison circuit
100: Received light level conversion circuit
200 ... 2-input amplifier circuit
202, 312 ... inverting amplifier
300: Selection shift circuit
310: 1 × inverting amplifier circuit
320 ... Second peak detection circuit
325 ... Second peak detection circuit with reset function
330... First level shift circuit
340 ... First maximum value selection circuit
350: Second reference voltage circuit
400 ... Threshold circuit
410: First peak detection circuit
415 ... First peak detection circuit with reset function
420: first reference voltage circuit
430, 432 ... Resistance
440 ... Second level shift circuit
450 ... Second maximum value selection circuit
500 ... Bottom correction circuit
510 ... Bottom detection circuit
1000 ... station
1200 ... optical receiver circuit
2000 ... Subscriber
3000 ... optical fiber
4000 ... Star coupler

Claims

A light receiving element;
A preamplifier circuit for converting a current signal detected by the light receiving element into a voltage signal;
A main amplifier circuit for amplifying the output signal of the preamplifier circuit;
In an optical receiving circuit having a comparison circuit that shapes the output signal of the main amplifier circuit based on a predetermined threshold value,
The amplifier is disposed between the preamplifier circuit and the main amplifier circuit, and has a function of amplifying the output signal of the preamplifier circuit when the output signal of the preamplifier circuit is smaller than a predetermined level, When the output signal of the preamplifier circuit is larger than a predetermined level, the output signal of the preamplifier circuit is amplified and a received light level conversion circuit having a function of level shift is provided,
The received light level conversion circuit includes:
When the output signal of the preamplifier circuit is connected to the output of the preamplifier circuit and the output signal of the preamplifier circuit is smaller than a predetermined level, the output is set to 0. When the output signal of the preamplifier circuit is larger than the predetermined level, A selective shift circuit that outputs a peak value of the output signal of the preamplifier circuit by shifting the level;
It is composed of a two-input amplifier circuit that takes the output of the preamplifier circuit and the output of the selection shift circuit as two inputs,
An optical receiver circuit, wherein when the output signal of the preamplifier circuit is larger than a predetermined level, the main amplifier circuit is operated in a bipolar manner by the output of the received optical level converter circuit.

The optical receiver circuit according to claim 1 ,
The selection shift circuit, both when equipped with a peak detection circuit for detecting a peak value of the output signal of the preamplifier circuit, an optical receiving circuit the peak detection circuit, which is a possible reset at a predetermined timing.