JP4133897B2

JP4133897B2 - 光受信機

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Inventors: 隆行清水
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Description

本発明は、光信号を電気信号に変換する光受信機に関するものである。

光信号を電気信号に変換する光受信機として、特に、光ファイバリンクは音楽用として広く一般家庭に普及しており、ＣＤ、ＭＤ、ＤＶＤプレーヤーやアンプなどに光デジタル信号を入出力する光ファイバリンク用受発光デバイスが用いられている。近年、ノート型パソコン、携帯電話、ＭＰ３プレーヤーなどの携帯機器に音楽信号を伝送伝送する用途として普及してきているため、バッテリーの長寿命化のため光ファイバリンク用のデバイスにも低消費電力化が求められている。

さらに、光ファイバは軽量性、耐ノイズ性が優れており、ＭＯＳＴ（ＭｅｄｉａＯｒｉｅｎｔｅｄＳｙｓｔｅｍｓＴｒａｎｓｐｏｒｔ）、ＩＤＢ１３９４といった車載向けの光ファイバリンクが実用段階であり、低消費電流化が求められている。

図７、図８に入力光信号の有無を検出して、動作モードと待機モードを切り替える方式の従来の光受信機を示す。

図７の従来の光受信機は光信号検出用の専用の受光素子ＰＤ１と増幅回路ＡＭＰ１を設けており、ＡＭＰ１の出力のレベルを判別するコンパレータＣＯＭＰ１の出力信号により電源回路１０３が信号処理用のＡＭＰ２とＣＯＭＰ２に供給する電源をＯＮ／ＯＦＦする。つまり、光信号が入射すると、入射光検出用の受信回路（光信号検出回路）１０１が信号処理用の受信回路（光信号検出回路）１０２を待機モードから動作モードに切り替える。

図８はシャットダウン機能付の光受信機の別の従来例で、フォトダイオードに光信号が入射すると、Ｒ１により電圧降下が発生するため、この電圧降下によってＰチャネルＭＯＳＦＥＴのＭＰ１，ＭＰ２がオンして、増幅回路ＡＭＰ１と波形整形回路ＣＯＭＰ２に電源を供給することにより、受信回路を動作モードに切り替えている。この場合、フォトダイオードのアノードがＧＮＤに接続されているタイプの受信回路では使用できないという欠点がある。

従来の文献としては、以下のものがある。
特開２００２−２８０９７１号公報（公開日平成１４年９月２７日）特開２０００−０７８０９１号公報（公開日平成１２年３月１４日）

しかしながら、図７の構成では、光信号が入射していないときも、光検出用の増幅回路ＡＭＰ１とＣＯＰＭ１を動作させる必要があるため、待機時に電流が流れる。

また、光信号検出用のフォトダイオードを別途用意する必要があるため部品点数が増加し、ＯＰＩＣ（光学ＩＣ）の場合はチップ面積が増えるという欠点がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、待機時に流れる電流を軽減できる光受信機を実現することにある。

上記の課題を解決するため、本発明に係る光受信機は、受光素子にて受けたデータを出力処理する信号処理回路を備えた光受信機において、上記受光素子にて発生する電流信号の低周波電流の分離と高周波電流の分離との双方を行うフィルタ回路と、上記フィルタ回路によって分離された低周波電流のみを電圧に変換する電流−電圧変換回路と、上記電流−電圧変換回路によって変換された電圧と基準値とを比較し、上記変換された電圧が上記基準値よりも大きいときに、上記信号処理回路を動作モードに切り替えるように指示を出力するコンパレータと、上記コンパレータの指示に基づき、上記信号処理回路を起動するバイアス回路とを設け、上記高周波電流は上記信号処理回路に供給することを特徴としている。

上記の構成により、上記受光素子にて発生する電流信号の低周波電流と高周波電流を分離し、低周波電流を電圧に変換し、その出力によって信号処理回路を起動する。また、低周波電流を電圧に変換した結果が、あるレベル以下であれば、信号処理回路を待機モードに移行させる。したがって、受光素子にて発生する電流信号の低周波電流の大きさに基づいて信号処理回路を起動することができ、従来と異なり、待機モード時に光を検出するための回路に常時電流を流しておくような構成とする必要がない。それゆえ、待機時に流れる電流を軽減できる光受信機および光ファイバリンク用光受信機を実現することができるという効果を奏する。

また、上記の構成により、信号処理用の受光素子で光を受けたという事実自体をもって、光の有無を判定している。したがって、待機モード時に光を検出するための素子、すなわち、光信号検出用のフォトダイオードを別途用意する必要をなくすことができる。それゆえ、ＯＰＩＣ（ＯｐｔｉｃａｌＩＣ）の場合にチップ面積が増えるのを抑えることができるという効果を奏する。

また、本発明に係る光受信機は、上記の構成に加えて、上記フィルタ回路において、上記受光素子には抵抗と容量とが接続され、上記容量を介して上記受光素子が上記信号処理回路に接続されており、上記容量と上記信号処理回路との間には、待機モード時に接地するように上記コンパレータによって切り替えられる接地用スイッチ素子が接続されていることを特徴としている。

上記の構成により、上記フィルタ回路において、上記受光素子には抵抗と容量とが接続されている。したがって、上記の構成による効果に加えて、簡単な構成で、受光素子にて発生する電流信号の低周波電流と高周波電流を分離することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る光受信機は、上記の構成に加えて、上記信号処理回路が、初段の電流−電圧変換回路と、それに続く後段の電流−電圧変換回路とを有し、上記信号処理回路の初段の電流−電圧変換回路の起動時に入力インピーダンスが低くなることを特徴としている。

上記の構成により、上記信号処理回路の初段の電流−電圧変換回路の起動時に入力インピーダンスが低くなる。したがって、動作モード時でも、待機モード時同様、上記容量は接地されることになる。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、待機モード時と動作モード時に、フィルタ回路の、カットオフ周波数などの特性の変化を少なくすることができるという効果を奏する。

また、本発明に係る光受信機は、上記の構成に加えて、上記受光素子に接続されている抵抗に並列に圧縮回路が接続されていることを特徴としている。

上記の構成により、上記受光素子に接続されている抵抗に並列に圧縮回路が接続されている。

したがって、大光量の光信号が入力されたときでも、上記受光素子に接続されている抵抗の電圧降下が大きくなるのを防ぐことができる。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、上記受光素子のバイアス電圧が低下して受光素子の寄生容量が増加することによる速度低下を防ぐことができるという効果を奏する。

また、本発明に係る光受信機は、上記の構成に加えて、上記信号処理回路の初段の電流−電圧変換回路の帰還抵抗に並列に双方向圧縮回路が接続されていることを特徴としている。

上記の構成により、上記信号処理回路の初段の電流−電圧変換回路の帰還抵抗に並列に双方向圧縮回路が接続されている。

したがって、上記の構成による効果に加えて、大光量の光信号入力時の出力パルス幅歪みの増加を抑えることができるという効果を奏する。

また、上記の構成により、双方向で圧縮が行われる。したがって、ちょうど信号の５０％に閾値が来るようにすることができる。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、出力のパルス幅歪みを少なくすることができるという効果を奏する。

また、本発明に係る光受信機は、上記の構成に加えて、上記電流−電圧変換回路において、上記受光素子に接続されている抵抗に接続され、電流を増幅するカレントミラーと、上記カレントミラーによる電流を電圧に変換する電圧変換用の抵抗とが設けられ、上記コンパレータは、上記電圧変換用の抵抗の両端の電圧が入力されるシュミットトリガ回路と、当該シュミットトリガ回路に直列に接続されたインバータ回路とによって構成されることを特徴としている。

上記の構成により、カレントミラーを用い電流を増幅し、抵抗で電圧変換し、コンパレータが接続されており、抵抗の両端の電圧がある電圧以上になると、バイアス回路に対し、上記信号処理回路を動作モードに切り替えるように指示する。したがって、上記の構成による効果に加えて、簡単な構成で、光信号の有無に応じて信号処理回路を動作モードに切り替えることができるという効果を奏する。

また、本発明に係る光受信機は、上記の構成に加えて、上記コンパレータの出力をステータス信号として外部に取り出すことを特徴としている。

上記の構成により、上記コンパレータの出力がステータス信号として外部に取り出される。したがって、上記の構成による効果に加えて、適宜、上記コンパレータの出力を遅延させるなどの処理を付加することができ、汎用性を向上させることができるという効果を奏する。また、本発明に係る光受信機は、上記の構成に加えて、上記コンパレータの出力を、上記信号処理回路が安定する時間より長い時定数をもった遅延回路を通して、上記ステータス信号として外部に取り出すことを特徴としている。

上記の構成により、コンパレータの出力が、信号処理回路が安定する時間より長い時定数をもった遅延回路を通して、ステータス信号として外部に取り出される。したがって、信号処理回路が十分に安定してから、後段に接続されるマイコン（コントローラー）を起動する信号として、ステータス信号を出力することによりシステムを、より安定化させることができるという効果を奏する。

また、本発明に係る光受信機は、上記の構成に加えて、上記信号処理回路の出力端子に接続され、上記信号処理回路の出力のデューティ比が予め設定されているデューティ比と一致するかどうかを検出し、一致した場合に、第１レベルの検出信号を出力するデューティ比検出回路と、上記信号処理回路の出力端子に接続され、上記信号処理回路の出力の周波数が予め設定されている周波数と一致するかどうかを検出し、一致した場合に、第１レベルの検出信号を出力する周波数検出回路と、上記信号処理回路の出力端子と上記光受信機の信号出力端子との間に接続され、上記デューティ比検出回路および上記周波数検出回路の各第１レベルの検出信号に基づいて、上記光受信機の信号出力端子に上記信号処理回路の出力を導く出力制御回路とが設けられており、上記デューティ比検出回路において予め設定されているデューティ比および上記周波数検出回路において予め設定されている周波数は、それぞれ、上記受光素子に入力された光信号が上記光受信機に対応する光送信機が出力した状態の光信号である場合における上記信号処理回路の出力のデューティ比および周波数であることを特徴としている。

上記の構成により、上記信号処理回路の出力と上記信号出力端子との間に、出力制御回路を設け、上記信号処理回路の出力のデューティー比と周波数とが、「入力された光信号が、設定された所望の正しい変調信号である時の、つまり、上記受光素子に入力された光信号が上記光受信機に対応する光送信機が出力した状態の光信号である場合における上記信号処理回路の出力のデューティー比と周波数」であるときにのみ出力制御回路がオンされ、上記信号出力端子に上記信号処理回路の信号が出力される。したがって、入力された光信号が、設定された所望の正しい変調信号である時のみ、上記信号出力端子から出力信号を出力させることができる。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、不要な出力を省くことができ、効率を向上させることができるという効果を奏する。

また、本発明に係る光受信機は、上記の構成に加えて、カレントミラーと抵抗とを多段接続することにより、上記受光素子に入射する光の強度をモニターするモニター端子を備えたことを特徴としている。

上記の構成により、受光素子に入射する光信号の強度をモニターする。したがって、上記の構成による効果に加えて、適宜、上記コンパレータの出力を遅延させるなどの処理を付加することができ、汎用性を向上させることができるという効果を奏する。

以上のように、本発明に係る光受信機は、上記受光素子にて発生する電流信号の低周波電流と高周波電流を分離するフィルタ回路と、上記低周波電流を電圧に変換する電流−電圧変換回路と、上記電流−電圧変換回路の出力によって信号処理回路を起動するバイアス回路とを設けているので、受光素子にて発生する電流信号の低周波電流の大きさに基づいて信号処理回路を起動することができ、従来と異なり、待機モード時に光を検出するための回路に常時電流を流しておくような構成とする必要がない。それゆえ、待機時に流れる電流を軽減できる光受信機および光ファイバリンク用光受信機を実現することができるという効果を奏する。

また、これにより、待機モード時に光を検出するための素子、すなわち、光信号検出用のフォトダイオードを別途用意する必要をなくすことができる。それゆえ、ＯＰＩＣ（ＯｐｔｉｃａｌＩＣ）の場合にチップ面積が増えるのを抑えることができるという効果を奏する。

〔実施の形態１〕
図１は、本形態を示す光受信機１のブロック図である。受光素子１１はファイバーケーブルなどを通して外部から送信されてくる光信号を電流信号に変換する。受光素子の電流信号は低周波・高周波電流分離フィルタ回路（フィルタ回路）１２により、電流信号のＤＣ成分に近い低周波電流成分と、データ列が含まれる高周波電流成分に分離される。

低周波電流成分は、電流−電圧変換回路１３で電流−電圧変換されてコンパレータ１４に入力され、バイアス回路１５に入力されるようになっている。

図２を用い、受光素子の電流成分についてもう少し詳しく説明する。図２の受光素子電流波形は、デジタルオーディオの光ファイバリンクや車載用のＭＯＳＴなどで使われているバイフェーズマーク変調された光信号が受光素子に入射したときのものである。図２の波形は、データ列が「１００１１０１０１１」の場合である。

この受光素子電流波形は、フィルタ回路を用いて、低周波電流成分と高周波電流成分とに分離される。すなわち、元々は、ハイレベルとロー（ゼロ）レベルとの２値波形であるのに対し、これを、絶対値が同じで極性が逆の２値波形の高周波電流成分（電流波形Ｂ）が残るように、ＤＣ電流成分（低周波電流成分）（電流波形Ａ）を差し引く。したがって、この受光素子電流波形は、電流波形Ａと電流波形Ｂとの和になっていることがわかる。電流波形Ａは低周波電流成分であり、データ列が十分に長い場合はＤＣ電流成分となる。電流波形Ｂは高周波電流成分であり、データ列の情報を含んだ信号である。

光信号が受光素子に入射して、図２のような受光素子電流波形が生じると、電流波形Ａに相当する低周波電流を上記の通り電流−電圧変換回路１３で電圧に変換し、その電圧がある一定のレベル以上になると、コンパレータ１４の出力が反転して、バイアス回路１５を待機モードから動作モードに切り替える。それにより、前段アンプ１６、後段アンプ１７、コンパレータ１８にバイアス電流が供給されて信号処理回路２０が動作を始める。

一方、データ列を含んだ高周波電流は前段アンプ１６で電流−電圧変換され、後段アンプ１７でさらに増幅され、コンパレータ１８により波形整形されて、信号出力端子１９にデジタル信号として出力される。

光信号が受光素子に来なくなると、上記の図２のような受光素子電流波形はなくなる。すると、それをフィルタ回路を用いて低周波電流成分と高周波電流成分とに分けた結果も、どちらも「常にゼロ」となる。そのため、低周波電流成分を電流−電圧変換回路１３で電圧に変換すると、その電圧は「常にゼロ」となり、上述の「ある一定のレベル以上」の条件を満たさなくなる。すると、コンパレータ１４の出力が反転しなくなることによって、バイアス回路１５を動作モードから待機モードに切り替える。それにより、前段アンプ１６、後段アンプ１７、コンパレータ１８にバイアス電流が供給されなくなり、信号処理回路２０が動作をやめ、待機モードに入る。このように、バイアス回路１５は、待機モード時には各信号処理回路ブロックに供給するバイアス電流を停止させる、シャットダウン機能を有している。すなわち、待機モード時には、データ列に相当する信号（高周波電流成分）を出力する部分に、電流が流れない。より正確にいえば、デバイスのリーク電流程度に抑えることができる。

このように、伝送する信号の低周波電流成分を検出することにより、光信号が受光素子に入射したときは動作モードになり、光信号入力がないときは待機モードに切り替えることにより、バッテリー動作に適した低消費電流の光受信機が実現できる。受光素子および光受信機はＯＰＩＣとして１チップにモノリシック形成することができ、受信機の小型化に有利である。

〔実施の形態２〕
図３に示すように、変調された光信号は受光素子ＰＤ１により電流信号に変換される。光受信機の待機時には、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（ＭＮ１）のゲート電圧はハイレベルになっており、ＭＮ１がオンすることにより、容量Ｃ１の片方の電極はＧＮＤレベルに接地される。抵抗Ｒ１と、ＭＮ１がＯＮすることにより接地された容量Ｃ１から構成されるフィルタ回路により、受光素子に流れる電流のうち低周波電流成分は抵抗Ｒ１に流れ、高周波電流成分は容量Ｃ１に流れる。より詳しくは、抵抗Ｒ１に流れる電流は、
ｆｃ＝１／｛２π・（Ｒ１＋Ｖｔ／ＩＤＣ＿ＰＤ）・Ｃ１｝
（ここで
Ｖｔ：ｋ・Ｔ／ｑ
ｋ：ボルツマン定数
Ｔ：絶対温度
ｑ：素電荷
ＩＤＣ＿ＰＤ：受光素子ＰＤ１に流れるＤＣ電流成分
である。）
のカットオフ周波数を持つローパスフィルタに通した電流信号になり、容量Ｃ１に流れる電流は、上記のカットオフ周波数ｆｃを持つハイパスフィルタに通した電流信号になる。

デジタルオーディオ用の光ファイバリンクや、車載ファイバのＭＯＳＴ規格などの光ファイバ通信でよく使われるバイフェーズ変調された信号は、デューティー比が５０％に保たれるので、上記フィルタ回路により、ＤＣ電流成分とＡＣ電流成分（２５Ｍｂｐｓのバイフェーズ信号の場合は５０ＭＨｚと２５ＭＨｚのＡＣ電流成分）とに分離される。

抵抗Ｒ１に流れるＤＣ電流は、ＰＮＰトランジスタＱＰ１とＱＰ２から構成されるカレントミラーにより電流の向きが変えられ、抵抗Ｒ３により電圧に変換される。

入射光が弱い時（Ｒ１による電圧降下が低いとき）は受光素子ＰＤ１のバイアス電圧ＶＲをＶｃｃ−Ｖｂｅ（例えば、Ｖｃｃ＝５Ｖの場合、ＱＰ１のＶｂｅを０．６Ｖとすると、ＶＲ＝４．４Ｖとなる。）と高く設定できるため、受光素子がフォトダイオードの場合、寄生容量が小さくなり、光受信機の高速化および低ノイズ化に有利になる。

また、ＱＰ１とＱＰ２のエミッタ面積比を１：Ｎとして、カレントミラーでＮ倍の電流増幅をしても良い。抵抗Ｒ３の両端の電圧がコンパレータＣＯＭＰ１の閾値を超えるとコンパレータＣＯＭＰ１の出力はハイレベルからローレベルになり、バイアス回路１５が起動される。バイアス回路１５が起動されると、信号処理回路２０であるＡＭＰ１、ＡＭＰ２、ＡＭＰ３、ＣＯＭＰ２にバイアス電流が供給され、信号処理回路２０が起動（動作モードに変化）する。また、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（ＭＮ１）のゲート電圧がローレベルになることにより、ＭＮ１はＯＦＦし、それにより、容量Ｃ１を流れる変調信号を含んだＡＣ電流成分は、ＡＭＰ１、Ｒｆ１、Ｃｆ１で構成される電流−電圧変換アンプである電流−電圧変換回路に入力されるようになる。

また、ＡＭＰ１が起動されたとき、電流−電圧変換アンプの入力インピーダンスは低くなるため、ＭＮ１がＯＦＦしても、容量Ｃ１は接地されることになり、抵抗Ｒ１、容量Ｃ１で構成されるフィルター回路は待機モード時と動作モード時にカットオフ周波数などの特性の変化が少ないという利点もある。

さらに、受光素子ＰＤ２は受光素子ＰＤ１と同じ面積を持ったダミーの受光素子であり、このカソード電極で遮光することにより、電磁ノイズや電源ラインノイズの同相成分のノイズを除去するのに効果的である。ダミー受光素子ＰＤ２にも、受光素子ＰＤ１に接続されているのと同じ定数の素子（Ｒ２＝Ｒ１、Ｃ２＝Ｃ１、ＭＮ２＝ＭＮ１、ＡＭＰ２＝ＡＭＰ１、Ｒｆ２＝Ｒｆ１、Ｃｆ２＝Ｃｆ１）を接続することにより、電源ノイズや外乱ノイズに強い光受信機が実現できる。

ＡＭＰ１で電圧に変換された信号は、容量Ｃ３を介してＡＭＰ３に入力される。抵抗Ｒｒｅｆ１、Ｒｒｅｆ２は、定電圧源Ｖｒｅｆを介して増幅回路ＡＭＰ３の入力に接続されており、ＡＭＰ３の入力の動作点を決めるための抵抗である。上記信号は、ＡＭＰ３で増幅され、コンパレータＣＯＭＰ２によって波形整形され、ＯＵＴ端子にデジタル信号として出力される。

また、ＣＯＭＰ１の出力がハイレベルからローレベルになった瞬間から、バイアス回路と信号処理回路が起動するまでの間にはタイムラグがある。そこで、ＣＯＭＰ１の出力に、遅延回路２５をつけたＳＴＡＴＵＳ端子を設け、遅延回路２５の時定数を、信号処理回路の出力が落ち着くのにかかる時間より長く設定し、光信号が入力されてから出力が十分安定したときにＳＴＡＴＵＳ端子が反転するようにする。これにより、後段に接続されるマイコンなどの起動信号用として使うこともできる。

また、図３の括弧内のように、コンパレータＣＯＭＰ１を、出力の反転時にしか電流が流れない、ＣＭＯＳのシュミットトリガとインバータの２段接続にすることにより、光信号が入射していないときの光受信機の消費電流をほとんどゼロにすることも可能である。

〔実施の形態３〕
図４に示すように、図３の構成に加えて、受光素子ＰＤ１に流れる低周波電流をＰＮＰトランジスタＱＰ１とＱＰ４で構成されるカレントミラーで増幅し、抵抗Ｒｍｏｎで電圧変換し、バッファＢを介してＭＯＮＩＴＯＲ端子に出力する。これにより、受光素子ＰＤ１に入射する光信号の強度をモニターすることが可能である。また、カレントミラーを多段接続し、ウィンドウコンパレータとの組み合わせで、受光素子に入射する光信号がある一定の範囲の時だけ、受信機を動作モードにすることも可能である。

〔実施の形態４〕
図５に示すように、図３の構成に加え、受光素子にダイオードＤ１、抵抗Ｒ４で構成される圧縮回路を設ける。これにより、大光量の光信号が入力されたときでも抵抗Ｒ１の電圧降下が大きくなるのを防ぐことができるので、受光素子ＰＤ１のバイアス電圧が低下することを防ぐことができる。通常は、抵抗Ｒ４は抵抗Ｒ１の１／１０程度に設定する。

また、ＡＭＰ１、Ｒｆ１、Ｃｆ１で構成される電流−電圧変換アンプに、Ｄｆ１、Ｄｆ２、Ｒｆ３、Ｃｆ３で構成される圧縮回路を設けることにより、大光量の光信号入力時の出力パルス幅歪みの増加を抑えることができる。

特に、車載用ファイバのＭＯＳＴ規格では光の入力範囲が−２ｄＢｍ〜−２３ｄＢｍと従来のデジタルオーディオ用の光ファイバリンクの光入力範囲の−１４ｄＢｍ〜−２４ｄＢｍと比べて広くなっているため、圧縮回路の設置は、ダイナミックレンジが拡大されるため効果的である。

また、Ｃ１によって入力がＡＣ結合されているため、デューティー比が５０％のバイフェーズ変調された信号はＤｆ１、Ｄｆ２により双方向で圧縮されることにより、ちょうど信号の５０％に閾値が来る。そのため、出力のパルス幅歪みが少なくなるという利点がある。

〔実施の形態５〕
図６に示すように、図３の構成のコンパレータＣＯＭＰ２と出力のＯＵＴ端子の間に、出力を出すか、出さないかを制御する出力制御回路２７を設け、コンパレータＣＯＭＰ２の出力のデューティー比を検出するデューティー比検出回路２８と、コンパレータＣＯＭＰ２の出力の周波数を検出する周波数検出回路２９とを設ける。そして、前記２つの検出回路（２８・２９）の出力と、遅延回路２５を通したバイアス回路１５の起動信号とをＡＮＤ１でＡＮＤ演算した信号を、ＳＴＡＴＵＳ端子として出力し、これを出力制御回路２７の制御信号とする。

前記２つの検出回路（２８・２９）には、入力された光信号が、設定された所望の正しい変調信号である時の、コンパレータＣＯＭＰ２の出力のデューティー比と周波数とがそれぞれ記憶・設定されている。前記２つの検出回路（２８・２９）は、入力されたコンパレータＣＯＭＰ２の出力のデューティー比と周波数とが、設定されたデューティー比と周波数と一致するかどうかを検出し、一致したときのみ、前記２つの検出回路（２８・２９）は、入力された光信号が、設定された変調信号であると判断し、真（ハイ）の信号を出力する。

これにより、入力された光信号が、設定された変調信号である時のみ、信号出力端子から出力信号を出力させるようにすることができる。

このように、本発明は、受光素子にて発生する電流信号の低周波電流の大きさに基づいて信号処理回路を起動する。すなわち、本発明は、受光素子のＤＣ電流成分（低周波電流成分）を検出し、受信回路を待機モードとしてのシャットダウンモードと動作モードとに切り替えることにより、光信号が入射していないときの光受信機の消費電流をほぼゼロ（デバイスのリーク電流程度）にすることが可能である。

また、外部からのシャットダウン制御信号を必要とせずに低消費電力化に有利な光受信機を実現することができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

待機時に流れる電流を軽減できる光受信機のような用途にも適用できる。

本発明に係る光受信機の一構成例を示すブロック図である。受光素子の光電流波形を示す図である。本発明に係る光受信機の一構成例を示す回路図である。本発明に係る光受信機の一構成例を示す回路図である。本発明に係る光受信機の一構成例を示す回路図である。本発明に係る光受信機の一構成例を示す回路図である。従来の光受信機の一構成例を示す回路図である。従来の光受信機の一構成例を示す回路図である。

符号の説明

１光受信機
１１受光素子
１２低周波・高周波電流分離フィルタ回路（フィルタ回路）
１３電流−電圧変換回路
１４コンパレータ
１５バイアス回路
１６前段アンプ
１７後段アンプ
１８コンパレータ
１９信号出力端子
２０信号処理回路
２５遅延回路
２７出力制御回路
２８デューティー比検出回路
２９周波数検出回路

Claims

受光素子にて受けたデータを出力処理する信号処理回路を備えた光受信機において、
上記受光素子にて発生する電流信号の低周波電流の分離と高周波電流の分離との双方を行うフィルタ回路と、
上記フィルタ回路によって分離された低周波電流のみを電圧に変換する電流−電圧変換回路と、
上記電流−電圧変換回路によって変換された電圧と基準値とを比較し、上記変換された電圧が上記基準値よりも大きいときに、上記信号処理回路を動作モードに切り替えるように指示を出力するコンパレータと、
上記コンパレータの指示に基づき、上記信号処理回路を起動するバイアス回路とを設け、
上記高周波電流は上記信号処理回路に供給することを特徴とする光受信機。
上記フィルタ回路において、
上記受光素子には抵抗と容量とが接続され、上記容量を介して上記受光素子が上記信号処理回路に接続されており、上記容量と上記信号処理回路との間には、待機モード時に接地するように上記コンパレータによって切り替えられる接地用スイッチ素子が接続されていることを特徴とする請求項１に記載の光受信機。
上記信号処理回路が、初段の電流−電圧変換回路と、それに続く後段の電流−電圧変換回路とを有し、
上記信号処理回路の初段の電流−電圧変換回路の起動時に入力インピーダンスが低くなることを特徴とする請求項２に記載の光受信機。
上記受光素子に接続されている抵抗に並列に圧縮回路が接続されていることを特徴とする請求項３に記載の光受信機。
上記信号処理回路の初段の電流−電圧変換回路の帰還抵抗に並列に双方向圧縮回路が接続されていることを特徴とする請求項３に記載の光受信機。
上記電流−電圧変換回路において、
上記受光素子に接続されている抵抗に接続され、電流を増幅するカレントミラーと、
上記カレントミラーによる電流を電圧に変換する電圧変換用の抵抗とが設けられ、
上記コンパレータは、上記電圧変換用の抵抗の両端の電圧が入力されるシュミットトリガ回路と、当該シュミットトリガ回路に直列に接続されたインバータ回路とによって構成されることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の光受信機。
上記コンパレータの出力をステータス信号として外部に取り出すことを特徴とする請求項６に記載の光受信機。
上記コンパレータの出力を、上記信号処理回路が安定する時間より長い時定数をもった遅延回路を通して、上記ステータス信号として外部に取り出すことを特徴とする請求項７に記載の光受信機。
上記信号処理回路の出力端子に接続され、上記信号処理回路の出力のデューティ比が予め設定されているデューティ比と一致するかどうかを検出し、一致した場合に、第１レベルの検出信号を出力するデューティ比検出回路と、
上記信号処理回路の出力端子に接続され、上記信号処理回路の出力の周波数が予め設定されている周波数と一致するかどうかを検出し、一致した場合に、第１レベルの検出信号を出力する周波数検出回路と、
上記信号処理回路の出力端子と上記光受信機の信号出力端子との間に接続され、上記デューティ比検出回路および上記周波数検出回路の各第１レベルの検出信号に基づいて、上記光受信機の信号出力端子に上記信号処理回路の出力を導く出力制御回路とが設けられており、
上記デューティ比検出回路において予め設定されているデューティ比および上記周波数検出回路において予め設定されている周波数は、それぞれ、上記受光素子に入力された光信号が上記光受信機に対応する光送信機が出力した状態の光信号である場合における上記信号処理回路の出力のデューティ比および周波数であることを特徴とする請求項７に記載の光受信機。
カレントミラーと抵抗とを多段接続することにより、上記受光素子に入射する光の強度をモニターするモニター端子を備えたことを特徴とする請求項６に記載の光受信機。