JP4241694B2 - Optical receiver - Google Patents
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Description
本発明は、光通信において光信号を受信する光受信器に関するものである。 The present invention relates to an optical receiver that receives an optical signal in optical communication.
図10は、従来の光受信器100において用いられている受信信号監視回路107の構成の一例を示す回路図である。光受信器100は、信号光Pinを電流信号Iへ変換するフォトダイオード101と、フォトダイオード101からの電流信号Iを電圧信号へ変換するトランスインピーダンスアンプ102と、この電圧信号を増幅する前置増幅器(バッファ)103及び飽和増幅部106と、前置増幅器103と飽和増幅部106とを交流結合する容量素子104a及び104bと、飽和増幅部106の入力インピーダンスを規定する抵抗素子105とを備える。そして、受信信号監視回路107は、容量素子104a及び104b並びに抵抗素子105の後段(図10においては、飽和増幅部106が有する一部の増幅器の後段)から受信信号を取り込む。
FIG. 10 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the reception
図10の例では、受信信号監視回路107は、ピーク検出部107a及び107c、閾値電圧発生部107b、及びコンパレータ107dを有する。ピーク検出部107aは、受信信号のピークレベルを検波し、ピークレベルの時間変化を示す電圧信号を生成する。他方、閾値電圧発生部107bは、信号断を判定するための閾値電圧を生成する。ピーク検出部107cは、ピーク検出部107aと同じ構成を有しており、閾値電圧のピークレベルを検波する。コンパレータ107dは、ピーク検出部107a及び107cそれぞれからの電圧信号の大小を比較し、ピーク検出部107aからの電圧信号がピーク検出部107cからの電圧信号よりも小さい場合に、入力断を示す受信アラーム信号を出力する。
In the example of FIG. 10, the received
なお、入力断を監視する受信信号監視回路としては、上記の他にも、例えば特許文献1及び2に記載されたものがある。特許文献1に記載された光受信器は、受光素子を流れる光電流をカレントミラー回路によりモニタし、該モニタ電流から変換された電圧信号の大きさを閾値と比較することにより、入力断を検出している。更に、この光受信器では、交流結合用の容量素子(図10の例では、容量素子104a及び104b)の前段において受信信号を分岐し、該信号レベルを検波している。
In addition to the above, received signal monitoring circuits for monitoring input interruption include those described in
また、特許文献2に記載された光入力断検出回路は、受信信号の電気信号レベルが低下したことを検出して入力断アラーム信号を出力するレベル検出部と、受信信号から再生されたデータの0が所定数以上連続したことを検出する0連検出部とを備える。
In addition, the optical input break detection circuit described in
図10に示した従来の受信信号監視回路107では、交流結合用の容量素子104a及び104b並びに抵抗素子105の後段から受信信号を取り込み、受信信号のピークレベルを検波している。この場合、容量素子104a及び104b並びに抵抗素子105によってハイパスフィルタが形成されるので、受信信号波形に遅れ(一次遅れ)が生じる。加えて、光受信器100が、例えばトランスインピーダンスアンプ102の利得(ゲイン)を可変とするための回路や、トランスインピーダンスアンプの片相出力信号を差動信号に変換する為に使用するローパスフィルタ109、飽和増幅部106におけるオフセットを除去するためのローパスフィルタ108(図10参照)による帰還回路などを備える場合には、これらの回路によっても遅れや2次応答が生じ、光信号の遮断時、復帰時の応答は複雑になる。
In the conventional reception
図11(a)〜(d)は、信号光Pinが時刻tAにおいて遮断された場合の、光受信器100における各所の信号波形の一例を示すグラフである。図11(a)は、前置増幅器103から出力された受信信号S1の波形の一例を示している。また、図11(b)は、容量素子104a及び104b並びに抵抗素子105によるハイパスフィルタを通過した後の受信信号S2の波形の一例を示している。また、図11(c)は、ピーク検出部107aによってピークレベルが検波された後の電圧信号S3の波形の一例を示している。また、図11(d)は、コンパレータ107dからの出力信号(受信アラーム信号LOS)の波形の一例を示している。
Figure 11 (a) ~ (d) are, in the case where the signal light P in is interrupted at time t A, is a graph showing an example of the various parts of the signal waveform in the
上述したように、前置増幅器103から出力された受信信号S1は、トランスインピーダンスアンプ102の片相出力信号を差動信号に変換する為のローパスフィルタ109によって遅れが生じる。従って、図11(a)に示すように、受信信号S1の時刻tA後の波形は、正相信号が低電位側から、逆相信号が高電位側から、それぞれゆっくりと差動中点電位V0へ収束する一次応答波形となる。また、ハイパスフィルタを通過した後の受信信号S2は、更にハイパスフィルタによる遅れが加わる。従って、図11(b)に示すように、受信信号S2の時刻tA後の波形は、差動中点電位V0へ収束する際にオーバーシュート(アンダーシュート)を伴う二次応答波形となる。そして、図11(c)に示す電圧信号S3(ピークレベル)においても、このオーバーシュート波形が現れる。このオーバーシュート波形が閾値電圧Vthを超えた場合(図11(c)に示す時刻tB〜tC)、信号光Pinの入力断が継続しているにもかかわらず、図11(d)に示すように受信アラーム信号LOSが一時的に解除されてしまう。
As described above, prior to receiving signal S 1 output from the
特許文献1では、ハイパスフィルタ等による遅れを回避するために、容量素子の前段における受信信号レベルを検波している。しかし、電流電圧変換回路の出力を分岐することとなるので、高周波信号を受信する際に波形歪が生じてしまう。また、特許文献2に記載された光入力断検出回路では、該回路が交流結合用の容量素子の後段に接続された場合、上述した二次応答波形の問題が生じることとなる。
In
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、交流結合用容量素子の後段における受信信号を検波する構成を有する光受信器において、受信信号の二次以上の高次遅れ応答による受信アラーム信号の誤解除を防止できる光受信器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in an optical receiver having a configuration for detecting a received signal in a subsequent stage of an AC coupling capacitive element, a reception alarm based on a second-order or higher-order delay response of the received signal An object of the present invention is to provide an optical receiver capable of preventing erroneous signal cancellation.
上記課題を解決するため、本発明の光受信器は、信号光に対応した光電流を生成するフォトダイオードと、光電流を電気的な受信信号に変換する電流電圧変換回路と、電流電圧変換回路の後段に接続された交流結合用の容量素子と、容量素子の後段に接続され、受信信号の入力断を検出する受信信号監視回路とを備え、受信信号監視回路が、受信信号のピークレベルが第1の閾値電圧よりも小さい場合にピークレベルアラーム信号を生成するピークレベルアラーム生成部と、受信信号のボトムレベルが第2の閾値電圧よりも大きい場合にボトムレベルアラーム信号を生成するボトムレベルアラーム生成部と、ピークレベルアラーム信号及びボトムレベルアラーム信号に基づいて、受信信号の入力断を示す受信アラーム信号を生成する受信アラーム生成部とを有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, an optical receiver according to the present invention includes a photodiode that generates a photocurrent corresponding to signal light, a current-voltage conversion circuit that converts the photocurrent into an electrical reception signal, and a current-voltage conversion circuit. A capacitive element for AC coupling connected to the subsequent stage, and a received signal monitoring circuit connected to the subsequent stage of the capacitive element for detecting input signal interruption, wherein the received signal monitoring circuit has a peak level of the received signal. A peak level alarm generating unit that generates a peak level alarm signal when it is smaller than the first threshold voltage, and a bottom level alarm that generates a bottom level alarm signal when the bottom level of the received signal is larger than the second threshold voltage Based on the generation unit, the peak level alarm signal, and the bottom level alarm signal, a reception alarm is generated that generates a reception alarm signal indicating that the reception signal is disconnected. And having a beam generation unit.
上記した光受信器においては、受信信号が正常な電圧レベルを保ち、受信信号にデータ成分が含まれている状態で、受信信号のピークレベルが第1の閾値電圧よりも大きくなるように該第1の閾値電圧が設定される。また、受信信号が正常な電圧レベルを保ち、受信信号にデータ成分が含まれている状態で、受信信号のボトムレベルが第2の閾値電圧よりも小さくなるように該第2の閾値電圧が設定される。そして、入力断時には、ピークレベルが低下して第1の閾値を下回るか、或いはボトムレベルが上昇して第2の閾値を超えた場合に、受信アラーム信号が生成される。 In the optical receiver described above, the received signal is maintained at a normal voltage level, and the data level is included in the received signal so that the peak level of the received signal is greater than the first threshold voltage. A threshold voltage of 1 is set. Further, the second threshold voltage is set so that the bottom level of the received signal is smaller than the second threshold voltage in a state where the received signal maintains a normal voltage level and the data component is included in the received signal. Is done. When the input is interrupted, a reception alarm signal is generated when the peak level decreases and falls below the first threshold, or when the bottom level rises and exceeds the second threshold.
信号光が入力断となった場合、信号光のデータ成分(高周波成分)がなくなるので、受信信号のピークレベル及びボトムレベルは互いにほぼ同じ時間波形で遷移する。従って、入力断時にピークレベルが第1の閾値電圧よりも小さくなった後にオーバーシュートして第1の閾値電圧より大きくなった場合、ボトムレベルも同様にオーバーシュートして第2の閾値電圧より大きくなることができる。逆に、入力断時にボトムレベルが第2の閾値電圧よりも大きくなった後にアンダーシュートして第2の閾値電圧より小さくなった場合、ピークレベルも同様にアンダーシュートして第1の閾値電圧より小さくなることができる。このように、ピークレベルのオーバーシュート(またはボトムレベルのアンダーシュート)によってピークレベルアラーム信号(ボトムレベルアラーム信号)が解除された場合でも、その間ボトムレベルアラーム信号(ピークレベルアラーム信号)が生成されることにより、受信アラーム信号を出力し続けることができる。従って、上記した光受信器によれば、受信信号の二次以上の高次遅れ応答による受信アラーム信号の誤解除を防止できる。 When the input of the signal light is interrupted, the data component (high frequency component) of the signal light disappears, so that the peak level and the bottom level of the received signal transition with the same time waveform. Therefore, when the peak level becomes lower than the first threshold voltage after the input is cut off and then becomes higher than the first threshold voltage, the bottom level is similarly overshot and becomes higher than the second threshold voltage. Can be. On the contrary, when the bottom level becomes larger than the second threshold voltage when the input is interrupted and undershoots and becomes smaller than the second threshold voltage, the peak level similarly undershoots and becomes lower than the first threshold voltage. Can be smaller. As described above, even when the peak level alarm signal (bottom level alarm signal) is canceled by the peak level overshoot (or bottom level undershoot), the bottom level alarm signal (peak level alarm signal) is generated during that period. Thus, the reception alarm signal can be continuously output. Therefore, according to the optical receiver described above, it is possible to prevent erroneous release of the reception alarm signal due to a second-order or higher-order delay response of the reception signal.
また、光受信器は、受信信号が入力断となってピークレベルアラーム信号またはボトムレベルアラーム信号が生成されてから受信信号が復帰するまでの間における何れの時刻においても、ピークレベルアラーム信号及びボトムレベルアラーム信号のうち少なくともいずれか一方の信号が必ず生成されるように、第1及び第2の閾値電圧が設定されていることを特徴としてもよい。これにより、受信アラーム信号の誤解除をより確実に防止できる。 In addition, the optical receiver receives the peak level alarm signal and the bottom signal at any time from when the reception signal is interrupted and the peak level alarm signal or the bottom level alarm signal is generated until the reception signal is recovered. The first and second threshold voltages may be set so that at least one of the level alarm signals is always generated. Thereby, erroneous cancellation of the reception alarm signal can be prevented more reliably.
また、光受信器は、受信信号を差動信号に変換する変換回路を更に備え、ピークレベルアラーム生成部及びボトムレベルアラーム生成部が、差動信号のうち片相の信号に基づいてピークレベルアラーム信号及びボトムレベルアラーム信号を生成することを特徴としてもよい。このように、受信信号を差動信号に変換することにより、光電流の信号振幅を等価的に2倍にして扱うことができるので、ハイレベルとローレベルとの間の遷移時間を短くできる結果、より高速な信号処理が可能となる。また、ピークレベルアラーム信号及びボトムレベルアラーム信号を生成する際に差動信号の片相の信号を用いれば、入力断時にピークレベル及びボトムレベルが互いにほぼ同じ時間波形で好適に遷移するので、ピークレベルのオーバーシュート(またはボトムレベルのアンダーシュート)によってピークレベルアラーム信号(ボトムレベルアラーム信号)が解除された場合でも、その間をボトムレベルアラーム信号(ピークレベルアラーム信号)によって好適に補完できる。 The optical receiver further includes a conversion circuit that converts the received signal into a differential signal, and the peak level alarm generation unit and the bottom level alarm generation unit are configured to generate a peak level alarm based on a single-phase signal among the differential signals. A signal and a bottom level alarm signal may be generated. As described above, by converting the received signal into a differential signal, the signal amplitude of the photocurrent can be equivalently doubled, so that the transition time between the high level and the low level can be shortened. , Faster signal processing becomes possible. Also, if a single-phase differential signal is used when generating the peak level alarm signal and the bottom level alarm signal, the peak level and the bottom level preferably transition with substantially the same time waveform when the input is interrupted. Even when the peak level alarm signal (bottom level alarm signal) is canceled by level overshoot (or bottom level undershoot), the interval can be preferably complemented by the bottom level alarm signal (peak level alarm signal).
また、光受信器は、受信信号監視回路が、時間幅が所定時間以下のピークレベルアラーム信号を除去する第1のデジタルフィルタ部と、時間幅が所定時間以下のボトムレベルアラーム信号を除去する第2のデジタルフィルタ部と、第1及び第2のデジタルフィルタ部へ、所定時間をカウントするためのクロック信号を提供するクロック発生部とを更に有することを特徴としてもよい。例えばピークレベルアラーム生成部において受信信号のピークレベルを平滑化する場合、平滑化用コンデンサの容量を大きくすると入力断時の応答が遅くなるので、平滑化用コンデンサの容量は実質的に平滑化可能な範囲で小さく設定されることが好ましい。この場合、第1の閾値電圧の大きさによってはピークレベルアラーム信号にチャタリングが生じてしまう。ボトムレベルアラーム生成部においても同様に、第2の閾値電圧の大きさによってはボトムレベルアラーム信号にチャタリングが生じてしまう。これに対し、上記した光受信器によれば、第1及び第2のデジタルフィルタ部によってピークレベルアラーム信号及びボトムレベルアラーム信号のチャタリングを除去できるので、平滑化用コンデンサの容量をより小さく設定でき、入力断時の受信アラーム信号をより早く出力できる。 In the optical receiver, the reception signal monitoring circuit includes a first digital filter unit that removes a peak level alarm signal having a time width of a predetermined time or less, and a first digital filter unit that removes a bottom level alarm signal having a time width of a predetermined time or less. The digital filter unit may further include a second digital filter unit and a clock generation unit that provides a clock signal for counting a predetermined time to the first and second digital filter units. For example, when the peak level of the received signal is smoothed by the peak level alarm generator, the response at the time of input interruption is delayed if the capacity of the smoothing capacitor is increased, so the capacity of the smoothing capacitor can be substantially smoothed. It is preferable to set a small value in such a range. In this case, chattering occurs in the peak level alarm signal depending on the magnitude of the first threshold voltage. Similarly, in the bottom level alarm generation unit, chattering occurs in the bottom level alarm signal depending on the magnitude of the second threshold voltage. On the other hand, according to the above-described optical receiver, chattering of the peak level alarm signal and the bottom level alarm signal can be eliminated by the first and second digital filter units, so that the capacity of the smoothing capacitor can be set smaller. It is possible to output the reception alarm signal when the input is interrupted more quickly.
また、光受信器は、受信信号監視回路が、第1のデジタルフィルタ部を通過したピークレベルアラーム信号を保持する第1のラッチ部と、第2のデジタルフィルタ部を通過したボトムレベルアラーム信号を保持する第2のラッチ部と、第1及び第2のラッチ部におけるピークレベルアラーム信号及びボトムレベルアラーム信号の保持状態を解除するためのラッチ解除信号を生成するラッチ解除信号生成部とを更に有し、ラッチ解除信号生成部が、第1のデジタルフィルタ部からピークレベルアラーム信号が出力されず、第2のデジタルフィルタ部からボトムレベルアラーム信号が出力されず、且つ受信アラーム生成部から受信アラーム信号が出力される状態が所定時間を超えて続いた場合に、ラッチ解除信号を生成することを特徴としてもよい。例えば第1及び第2のデジタルフィルタ部がカウンタ回路によって構成される場合等においては、第1及び第2のデジタルフィルタ部からの出力信号がハイレベル及びローレベルを所定周期で繰り返すような信号波形となる。このような場合、第1及び第2のデジタルフィルタ部を通過したピークレベルアラーム信号及びボトムレベルアラーム信号は、第1及び第2のラッチ部によって保持(ラッチ)されることが好ましい。また、この場合、上記したラッチ解除信号生成部を受信信号監視回路が備えることにより、信号光が入力断状態から復帰(すなわち正常入力状態へ移行)したときに、ピークレベルアラーム信号及びボトムレベルアラーム信号を好適に解除できる。 In the optical receiver, the reception signal monitoring circuit receives the first latch unit that holds the peak level alarm signal that has passed through the first digital filter unit, and the bottom level alarm signal that has passed through the second digital filter unit. A second latch unit that holds the latch, and a latch release signal generation unit that generates a latch release signal for releasing the holding state of the peak level alarm signal and the bottom level alarm signal in the first and second latch units. The latch release signal generation unit does not output the peak level alarm signal from the first digital filter unit, does not output the bottom level alarm signal from the second digital filter unit, and receives the reception alarm signal from the reception alarm generation unit. The latch release signal may be generated when the output state of the signal continues for a predetermined time. . For example, in the case where the first and second digital filter units are constituted by counter circuits, etc., a signal waveform in which the output signals from the first and second digital filter units repeat a high level and a low level at a predetermined cycle. It becomes. In such a case, the peak level alarm signal and the bottom level alarm signal that have passed through the first and second digital filter units are preferably held (latched) by the first and second latch units. In this case, since the reception signal monitoring circuit includes the above-described latch release signal generation unit, when the signal light returns from the input cut-off state (that is, shifts to the normal input state), the peak level alarm signal and the bottom level alarm are generated. The signal can be canceled appropriately.
本発明によれば、交流結合用容量素子の後段における受信信号を検波する構成を有する光受信器において、受信信号の二次以上の高次遅れ応答による受信アラーム信号の誤解除を防止できる光受信器を提供できる。 According to the present invention, in an optical receiver having a configuration for detecting a received signal in a subsequent stage of an AC coupling capacitive element, optical reception capable of preventing erroneous cancellation of a received alarm signal due to a second-order or higher-order delay response of the received signal Can be provided.
以下、図面を参照しつつ本発明に係る光受信器の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of an optical receiver according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は、本発明の好適な一実施形態である光受信器の構成を示す図である。同図に示す光受信器1は、入力された信号光Pinに対応した出力信号DATA+,DATA−を外部に出力するための光通信モジュールであり、信号光Pinを光電変換するための光検出部2と、光電変換された電気信号を増幅する飽和増幅部3と、受信信号の入力断をモニタする受信信号監視回路4とを備える。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical receiver which is a preferred embodiment of the present invention.
光検出部2は、例えばROSA(ReceiverOptical Sub Assembly)といった小型のパッケージ構成を有する。光検出部2は、信号光Pinに対応した光電流Iinを生成するPINフォトダイオード、アバランシェフォトダイオード等のフォトダイオード21と、フォトダイオード21のアノードに接続され、光電流Iinを電圧信号である受信信号Soutに変換するトランスインピーダンスアンプ(電流電圧変換回路)22と、トランスインピーダンスアンプ22の出力側(後段)に接続され、トランスインピーダンスアンプ22からの受信信号Soutを増幅するとともに、受信信号Soutをローパスフィルタ24で平滑化することで得られる平均信号Soutaveを使って、差動信号である受信信号Sp1(正相),Sn1(逆相)に変換する変換回路であるバッファ(前置増幅器)23とを有する。また、フォトダイオード21のカソードは電源電位線18に接続されており、フォトダイオード21には逆バイアス電圧が印加されている。
The
光ファイバ等の光伝送媒体を伝送してきた信号光Pinは、フォトダイオード21の受光面において光電変換され、光電流Iinとなる。光電流Iinは、トランスインピーダンスアンプ22により電圧信号である受信信号Soutに変換され、バッファ23によって、受信信号Soutをローパスフィルタ24で平滑化することで得られる平均信号Soutaveを使って、差動信号の差分信号が生成されるとともに、その差信号分が、正負が逆の2つの受信信号Sp1,Sn1に増幅されて後段の飽和増幅部3に出力される。このように、受信信号Sp1,Sn1を差動処理により取り出すことにより、光電流Iinにおける信号振幅を等価的に2倍にして扱うことができるので、ハイレベルとローレベルとの間の遷移時間を短くできる結果、より高速な信号処理を可能にする。
The signal light P in the optical transmission medium has been transmitted, such as an optical fiber is photoelectrically converted in the light receiving surface of the
飽和増幅部3は、受信信号を増幅する増幅器32〜35と、CML(Current Mode Logic)回路36と、飽和増幅部3の入力インピーダンスを規定する抵抗素子31とを有する。具体的には、飽和増幅部3の増幅器32の2つの入力端は、それぞれ容量素子13a及び13bを介してバッファ23の2つの出力端に接続されている。容量素子13a及び13bは、トランスインピーダンスアンプ22の後段(本実施形態では、バッファ23の後段)に接続されており、光検出部2と飽和増幅部3とを互いに交流結合する。また、増幅器32の2つの入力端同士は、抵抗素子31を介して接続されている。受信信号Sp1,Sn1は、容量素子13a及び13b並びに抵抗素子31の影響を受け、受信信号Sp2,Sn2として増幅器32に入力される。増幅器33は増幅器32の後段に接続されており、増幅器34は増幅器33の後段に接続されており、増幅器35は増幅器34の後段に接続されており、CML回路36は増幅器35の後段に接続されている。増幅器32〜35及びCML回路36は、受信信号Sp2,Sn2を増幅及び成形して、信号光Pinに対応する出力信号DATA+,DATA−を生成する。
The
また、飽和増幅部3は、増幅器32〜35によって生じるオフセット成分を除去するための帰還回路38を更に有する。帰還回路38は、ローパスフィルタ37を含んで構成されている。ローパスフィルタ37の入力端は増幅器34の出力端に接続されており、ローパスフィルタ37の出力端は増幅器33の入力端に接続されている。ローパスフィルタ37は、増幅器34から出力された受信信号Sp2及びSn2を平均化し、増幅器34へ入力される受信信号Sp2及びSn2にその平均化した信号を加減することによって、受信信号Sp2及びSn2に含まれるオフセット成分を除去(補正)する。
The
受信信号監視回路4は、片相増幅部5、ピークレベルアラーム生成部6a、ボトムレベルアラーム生成部6b、デジタルフィルタ部7a及び7b、ピークレベルアラーム保持部8a、ボトムレベルアラーム保持部8b、受信アラーム生成部9、制御部11、及び閾値発生部12を有する。なお、これらの回路部分は、それぞれ別の回路として構成されてもよく、或いは1つの集積チップ内に構成されてもよい。
The reception signal monitoring circuit 4 includes a single-
片相増幅部5は、差動信号である受信信号Sp2,Sn2を増幅し、片相側の信号を出力するための回路部分である。本実施形態の片相増幅部5の入力端は飽和増幅部3の増幅器33と増幅器34との間に接続されており、片相増幅部5は、受信信号Sp2,Sn2を増幅したのち、片相側の受信信号Sp3をピークレベルアラーム生成部6a及びボトムレベルアラーム生成部6bへ提供する。
The single-
閾値発生部12は、ピークレベルアラーム生成部6a及びボトムレベルアラーム生成部6bのそれぞれへ提供する閾値電圧信号Vth1及びVth2を生成するための回路部分である。
The
ピークレベルアラーム生成部6aは、受信信号Sp3のピークレベルが閾値電圧信号Vth1のピークレベル(第1の閾値電圧)より小さい場合にピークレベルアラーム信号LOSP1を生成するための回路部分である。受信信号Sp3のピークレベルが閾値電圧信号Vth1のピークレベルより小さい状況は、例えば信号光Pinが遮断されたときに生じる。また、デジタルフィルタ部7a(第1のデジタルフィルタ部)は、ピークレベルアラームの誤検出を防止するために、時間幅が所定時間以下のピークレベルアラーム信号LOSP1を除去する。また、ピークレベルアラーム保持部8aは、デジタルフィルタ部7aを通過したピークレベルアラーム信号LOSP2を保持するための回路部分であり、本実施形態における第1のラッチ部を構成する。ピークレベルアラーム保持部8aは、保持したピークレベルアラーム信号LOSP3を受信アラーム生成部9へ提供する。
Peak level
ボトムレベルアラーム生成部6bは、受信信号Sp3のボトムレベルが閾値電圧信号Vth2のボトムレベル(第2の閾値電圧)より大きい場合にボトムレベルアラーム信号LOSB1を生成するための回路部分である。受信信号Sp3のボトムレベルが閾値電圧信号Vth1のボトムレベルより大きい状況は、例えば信号光Pinにデータ成分が含まれなくなったとき(すなわち信号光Pinが定常光になったとき)に生じる。また、デジタルフィルタ部7b(第2のデジタルフィルタ部)は、ボトムレベルアラームの誤検出を防止するために、時間幅が所定時間以下のボトムレベルアラーム信号LOSB1を除去する。また、ボトムレベルアラーム保持部8bは、デジタルフィルタ部7bを通過したボトムレベルアラーム信号LOSB2を保持するための回路部分であり、本実施形態における第2のラッチ部を構成する。ボトムレベルアラーム保持部8bは、保持したボトムレベルアラーム信号LOSB3を受信アラーム生成部9へ提供する。
Bottom
受信アラーム生成部9は、ピークレベルアラーム信号LOSP3及びボトムレベルアラーム信号LOSB3の論理和(OR)を演算し、受信信号Sp2,Sn2の入力断を示す受信アラーム信号LOSを生成するための回路部分である。受信アラーム生成部9によって生成された受信アラーム信号LOSは、受信信号監視回路4の外部に設けられる信号処理回路(不図示)に提供される。
The reception
ラッチ解除信号生成部10は、受信信号Sp2,Sn2が入力断から復帰した際に、ピークレベルアラーム保持部8aにおけるピークレベルアラーム信号LOSP3の保持状態、及びボトムレベルアラーム保持部8bにおけるボトムレベルアラーム信号LOSB3の保持状態を解除するためのラッチ解除信号SCLRを生成する回路部分である。ラッチ解除信号生成部10は、受信信号Sp2,Sn2の復帰を、次のようにして検出する。すなわち、ラッチ解除信号生成部10は、デジタルフィルタ部7aからピークレベルアラーム信号LOSP2が出力されず、デジタルフィルタ部7bからボトムレベルアラーム信号LOSB2が出力されず、且つ受信アラーム生成部9から受信アラーム信号LOSが出力される状態が所定時間を超えて続いた場合に、受信信号Sp2,Sn2が入力断から復帰したと判定し、ラッチ解除信号SCLRを生成する。
When the received signals Sp 2 and Sn 2 are recovered from the input interruption, the latch release
制御部11は、閾値発生部12の閾値電圧信号Vth1及びVth2の大きさを制御するための閾値制御信号SC1を閾値発生部12へ提供する。また、制御部11は、受信アラーム生成部9からの受信アラーム信号LOSの論理値により閾値制御信号SC1を変更して、LOS判定にヒステリシス特性を付加する。また、制御部11は、ラッチ解除信号生成部10におけるラッチ解除タイミングを制御するためのタイミング制御信号SC2をラッチ解除信号生成部10へ提供する。また、制御部11は、デジタルフィルタ部7a及び7bにおける所定時間をカウントするためのクロック信号CLをデジタルフィルタ部7a及び7bへ提供するクロック発生部14を有する。クロック発生部14は、クロック信号CLを、受信信号Sp2,Sn2の信号クロック(すなわち、信号光Pinの信号クロック)とは無関係に独立して発生する。クロック発生部14は、例えば[1MHz]のクロック周波数をもつクロック信号CLを発生する。クロック発生部14は、クロック信号CLをデジタルフィルタ部7a及び7b、ピークレベルアラーム保持部8a、ボトムレベルアラーム保持部8b、受信アラーム生成部9、並びにラッチ解除信号生成部10へ提供する。
The
ここで、受信信号監視回路4の構成について、更に詳細に説明する。図2は、受信信号監視回路4の内部構成を示す回路図である。図2を参照すると、片相増幅部5は、差動増幅器51によって構成されている。差動増幅器51の2つの入力端(正相及び逆相)は、それぞれ飽和増幅部3の増幅器33の2つの出力端に接続されており、増幅器33からの差動出力信号(受信信号Sp2,Sn2)を受ける。そして、差動増幅器51の2つの出力端のうち、正相側の出力端のみがピークレベルアラーム生成部6a及びボトムレベルアラーム生成部6bに接続されている。この構成により、片相増幅部5は、差動信号である受信信号Sp2,Sn2を増幅した後、片相(正相側)の受信信号Sp3をピークレベルアラーム生成部6a及びボトムレベルアラーム生成部6bへ提供できる。
Here, the configuration of the reception signal monitoring circuit 4 will be described in more detail. FIG. 2 is a circuit diagram showing an internal configuration of the reception signal monitoring circuit 4. Referring to FIG. 2, the single
ピークレベルアラーム生成部6aは、ピーク検出部61及び62並びに比較器(コンパレータ)63を含んで構成されている。ピーク検出部62は、受信信号Sp3の振幅のピークレベルを検波するための回路部分(ピークホールド回路)である。ピーク検出部62は、例えば平滑化用コンデンサを有しており、受信信号Sp3のピークレベルの遷移を示すピークレベル信号Spkを生成する。ピーク検出部61は、ピーク検出部62と同様の回路構成を有しており、閾値電圧信号Vth1のピークレベルを示す閾値電圧Vpkを生成する。
The peak level
比較器63は、ピーク検出部62からのピークレベル信号Spkとピーク検出部61からの閾値電圧Vpkとの大小を比較する。比較器63は、ピークレベル信号Spkが閾値電圧Vpkよりも小さい場合に、ピークレベルアラーム信号LOSP1として論理値1をデジタルフィルタ部7aへ出力する。また、比較器63は、ピークレベル信号Spkが閾値電圧Vpkよりも大きくなった場合には、ピークレベルアラーム信号LOSP1を論理値0とすることによりアラームを解除する。なお、ノイズによるピークレベルアラーム信号LOSP1のチャタリングを防止する為に、比較器63にはヒステリシス特性を付加してもよい。
The
デジタルフィルタ部7aは、N進カウンタ71を含んで構成されている。N進カウンタ71の入力端には、ピークレベルアラーム生成部6aの比較器63からピークレベルアラーム信号LOSP1が入力される。また、N進カウンタ71のクロック入力端には、制御部11が有するクロック発生部14からクロック信号CLが入力される。N進カウンタ71は、クロック発生部14からのクロック信号CLに基づいてN周期といった所定時間をカウントしつつ、ピークレベルアラーム信号LOSP1の論理値を参照し、該論理値がN周期の間連続して1であった場合にピークレベルアラーム信号LOSP2として論理値1を出力する。また、ピークレベルアラーム信号LOSP1の論理値がカウント途中で1となった場合、N進カウンタ71はリセットされ、再びピークレベルアラーム信号LOSP1の論理値が0になればリセットが解除されN周期のカウントが開始される。
The
ピークレベルアラーム保持部8aは、論理和演算回路81及びDフリップフロップ回路82を含んで構成されている。論理和演算回路81の一方の入力端はN進カウンタ71に接続されており、他方の入力端はDフリップフロップ回路82のQ端子に接続されている。また、論理和演算回路81の出力端はDフリップフロップ回路82のD端子に接続されている。Dフリップフロップ回路82のクロック端子には、クロック発生部14からクロック信号CLが入力される。これらの構成により、ピークレベルアラーム保持部8aにおいては、N進カウンタ71からピークレベルアラーム信号LOSP2が論理値1として出力されると、その後のピークレベルアラーム信号LOSP2の変化に拘わらずQ端子からの出力を論理値1にラッチする。そして、ピークレベルアラーム保持部8aは、Dフリップフロップ回路82のQ端子からの出力をピークレベルアラーム信号LOSP3として受信アラーム生成部9へ出力する。
The peak level
ボトムレベルアラーム生成部6bは、ボトム検出部64及び65並びに比較器(コンパレータ)66を含んで構成されている。ボトム検出部65は、受信信号Sp3の振幅のボトムレベルを検波するための回路部分(ボトムホールド回路)である。ボトム検出部65は、例えば平滑化用コンデンサを有しており、受信信号Sp3のボトムレベルの遷移を示すボトムレベル信号Sbtを生成する。ボトム検出部64は、ボトム検出部65と同様の回路構成を有しており、閾値電圧Vth2のボトムレベルを示す閾値電圧Vbtを生成する。
The bottom level
比較器66は、ボトム検出部65からのボトムレベル信号Sbtとボトム検出部64からの閾値電圧Vbtとの大小を比較する。比較器66は、ボトムレベル信号Sbtが閾値電圧Vbtよりも大きい場合に、ボトムレベルアラーム信号LOSB1として論理値1をデジタルフィルタ部7bへ出力する。また、比較器66は、ボトムレベル信号Sbtが閾値電圧Vbtよりも小さくなった場合には、ボトムレベルアラーム信号LOSB1を論理値0とすることによりアラームを解除する。なお、ノイズによるボトムレベルアラーム信号LOSB1のチャタリングを防止する為に、比較器66にはヒステリシス特性を付加してもよい。
デジタルフィルタ部7bは、N進カウンタ72を含んで構成されている。N進カウンタ72の入力端には、ボトムレベルアラーム生成部6bの比較器66からボトムレベルアラーム信号LOSB1が入力される。また、N進カウンタ72のクロック入力端には、制御部11が有するクロック発生部14からクロック信号CLが入力される。N進カウンタ72は、クロック発生部14からのクロック信号CLに基づいてN周期といった所定時間をカウントしつつ、ボトムレベルアラーム信号LOSB1の論理値を参照し、該論理値がN周期の間連続して1であった場合にボトムレベルアラーム信号LOSB2として論理値1を出力する。また、ボトムレベルアラーム信号LOSB1の論理値がカウント途中で1となった場合、N進カウンタ72はリセットされ、再びボトムレベルアラーム信号LOSB1の論理値が0になればリセットが解除されN周期のカウントが開始される。
The
ボトムレベルアラーム保持部8bは、論理和演算回路83及びDフリップフロップ回路84を含んで構成されている。論理和演算回路83の一方の入力端はN進カウンタ72に接続されており、他方の入力端はDフリップフロップ回路84のQ端子に接続されている。また、論理和演算回路83の出力端はDフリップフロップ回路84のD端子に接続されている。Dフリップフロップ回路84のクロック端子には、クロック発生部14からクロック信号CLが入力される。これらの構成により、ボトムレベルアラーム保持部8bにおいては、N進カウンタ72からボトムレベルアラーム信号LOSB2が論理値1として出力されると、その後のボトムレベルアラーム信号LOSB2の変化に拘わらずQ端子からの出力を論理値1にラッチする。そして、ボトムレベルアラーム保持部8bは、Dフリップフロップ回路84のQ端子からの出力をボトムレベルアラーム信号LOSB3として受信アラーム生成部9へ出力する。
The bottom level
受信アラーム生成部9は、上述したように、ピークレベルアラーム信号LOSP3及びボトムレベルアラーム信号LOSB3の論理和(OR)を演算し、その演算結果を受信アラーム信号LOSとして受信信号監視回路4の外部へ出力する。本実施形態では、受信アラーム生成部9は、論理和演算回路91及びDフリップフロップ回路92を含んで構成されている。論理和演算回路91の一方の入力端はDフリップフロップ回路82のQ端子に接続されており、論理和演算回路91の他方の入力端はDフリップフロップ回路84のQ端子に接続されている。そして、論理和演算回路91は、ピークレベルアラーム信号LOSP3及びボトムレベルアラーム信号LOSB3の論理和(OR)を演算し、受信アラーム信号LOSを生成する。また、Dフリップフロップ回路92のD端子は論理和演算回路91の出力端に接続されており、Dフリップフロップ回路92のクロック端子にはクロック発生部14からクロック信号CLが入力される。そして、Dフリップフロップ回路92は、クロック信号CLに同期してラッチした受信アラーム信号LOSをQ端子から受信信号監視回路4の外部へ出力する。
As described above, the reception
ラッチ解除信号生成部10は、クロック発生部14からのクロック信号CLに基づいてピークレベルアラーム信号LOSP2、ボトムレベルアラーム信号LOSB2、及び受信アラーム信号LOSを参照し、N進カウンタ71及び72のそれぞれからピークレベルアラーム信号LOSP2及びボトムレベルアラーム信号LOSB2として論理値1が出力されず、且つピークレベルアラーム保持部8aまたはボトムレベルアラーム保持部8bからピークレベルアラーム信号LOSP3またはボトムレベルアラーム信号LOSB3が出力される状態(すなわち、受信アラーム信号LOSが出力される状態)がM周期(M>2×N+2)以上続いた場合に、ラッチ解除信号SCLRを生成する。
The latch release
具体的には、ラッチ解除信号生成部10は、論理和演算回路15、M進カウンタ16、及び否定回路17を有する。論理和演算回路15は、N進カウンタ71からのピークレベルアラーム信号LOSP2と、N進カウンタ72からのボトムレベルアラーム信号LOSB2と、Dフリップフロップ回路92のQの否定端子からの信号(すなわち受信アラーム信号LOSの否定値)との論理和(OR)を演算し、その演算結果をM進カウンタ16へ提供する。M進カウンタ16は、クロック発生部14からのクロック信号CLと同期して動作し、論理和演算回路15からの演算結果の論理値が0のときにカウントアップする。そして、カウント数がMに達すると、ラッチ解除信号SCLRとして論理1を出力する。ラッチ解除信号SCLRの論理は、否定回路17によって否定される。否定されたラッチ解除信号SCLRは、ピークレベルアラーム保持部8aのDフリップフロップ回路82のクリア端子、及びボトムレベルアラーム保持部8bのDフリップフロップ回路84のクリア端子へ提供される。
Specifically, the latch release
以上の構成を有する光受信器1における、入力断及び入力復帰の際の動作について説明する。図3(a)〜(e)のそれぞれは、信号光Pin(図3(a))、トランスインピーダンスアンプ22の利得制御信号VAGC(図3(b))、受信信号Sout及び受信平均信号Soutave(図3(c))、受信信号Sp1及びSn1(図3(d))、並びに受信信号Sp2及びSn2(図3(e))の波形の一例を示すグラフである。なお、図3(a)〜(e)は、信号光Pinが時刻t1において立ち上がり、時刻t2において遮断した場合を示している。
The operation at the time of input disconnection and input return in the
信号光Pinが時刻t2において遮断されると(図3(a))、トランスインピーダンスアンプ22における利得制御信号VAGCは、急激には低下せず図3(b)に示すようになだらかに低下する。これは、トランスインピーダンスアンプ22における利得制御回路がフィードバックループにより実現されており、かつ光信号が遮断することで、フィードバックループが開ループ状態となり、利得制御信号VAGCがゆっくり変化することによる。そして、トランスインピーダンスアンプ22から出力される受信信号Soutは、2分岐され、片方はバッファ23に直接加えられ、他方はローパスフィルタ24を通過することで、1次遅れを伴った片相の受信信号Soutの平均電圧である受信平均信号Soutaveが作り出され、受信信号Soutと受信平均信号Soutaveは、図3(c)に示すような波形となる。
When the signal light P in is interrupted at time t 2 (FIG. 3 (a)), the gain control signal V AGC in
続いて、バッファ23において受信信号Soutは受信平均信号Soutaveを使って差動信号である受信信号Sp1,Sn1に変換される。このとき、ローパスフィルタ24によって、図3(d)に示すように、正相側の受信信号Sp1は低電位側からゆっくりと差動中点電位V0まで放電した波形になり、逆相側の受信信号Sn2は高電位側からゆっくりと差動中点電位V0まで放電した波形になる。その後、受信信号Sp1,Sn1は、容量素子13a及び13b並びに抵抗素子31によって構成されるハイパスフィルタ(HPF)が有する時定数τによって、差動中点電位V0へ収束する際にオーバーシュート及びアンダーシュートを伴う二次以上の高次応答波形を含む受信信号Sp2,Sn2となる(図3(e))。
Subsequently, in the buffer 23, the reception signal S out is converted into reception signals Sp 1 and Sn 1 which are differential signals using the reception average signal S outave . At this time, the low-
なお、上記したハイパスフィルタ(HPF)は、バッファ23の出力インピーダンスRout、容量素子13a及び13bの静電容量Cac、飽和増幅部3の抵抗素子31で規定される入力インピーダンスRinにより形成される。この場合、時定数τは、次の(1)式によって表される。
通常、ROSAなどの光検出部2と飽和増幅部3との間のインピーダンス整合の為、片相当たりRin及びRoutをそれぞれ50[Ω]で設計するが、低速信号の場合(155Mbpsなど)は、反射の影響が少ないので、低域カットオフ周波数を低く設定するために1[kΩ]といった高抵抗で終端することもある。例えば、SONET/SDH信号を受信する場合、72ビット同符号連続を誤り率の劣化無く受信する必要があり、低域カットオフ周波数fCLは次の(2)式のように決定される。
なお、式(2)中のBRは伝送ビットレート[bit/s]、CID(Consecutive Identical Digits)は同符号連続ビット数[bit]、AP(Amplitude Penalty)は振幅ペナルティ(1%の振幅ペナルティであれば、0.01)である。一例として、BR=155.52[Mbit/s](OC−3/STM−1の場合)、CID=72、AP=0.01の場合、fCLは3.455[kHz]以下に設定される必要がある。ここでRout=50[Ω]、R=1[kΩ]とすると、fCL≦3.455[kHz]を実現するCacは、43.8[nF]以上となる。このとき、時定数τは約46[μsec]となる。 In Equation (2), BR is the transmission bit rate [bit / s], CID (Consecutive Identical Digits) is the number of consecutive bits of the same sign [bit], and AP (Amplitude Penalty) is the amplitude penalty (1% amplitude penalty). If there is, it is 0.01). As an example, when BR = 155.52 [Mbit / s] (in the case of OC-3 / STM-1), CID = 72, AP = 0.01, f CL is set to 3.455 [kHz] or less. It is necessary to Here, when R out = 50 [Ω] and R = 1 [kΩ], C ac for realizing f CL ≦ 3.455 [kHz] is 43.8 [nF] or more. At this time, the time constant τ is about 46 [μsec].
交流結合用の容量素子13a及び13bを通過した受信信号Sp2,Sn2は、飽和増幅部3の増幅器32〜35及びCML回路36によって増幅される。このとき、ローパスフィルタ37を含む帰還回路38により、増幅器32〜35において生じるオフセット電圧が除去される。受信信号Sp2,Sn2は、それぞれ信号光Pinに対応した出力信号DATA+,DATA−として光受信器1の外部回路(例えばCDR(Clock and Data Recovery)回路)へ出力される。また、受信信号Sp2,Sn2は、増幅器33と増幅器34との間において、受信信号監視回路4へ分岐される。
The received signals Sp 2 and Sn 2 that have passed through the
図4(a)〜(h)のそれぞれは、時刻t2において信号光Pinが遮断した場合における、信号光Pin(図4(a))、受信信号Sp2及びSn2(図4(b))、ピークレベル信号Spk(図4(c))、ピークレベルアラーム信号LOSP1(図4(d))、クロック信号CL(図4(e))、ピークレベルアラーム信号LOSP2(図4(f))、ピークレベルアラーム信号LOSP3(図4(g))、並びに受信アラーム信号LOS(図4(h))の波形の一例を示すグラフである。 Figure 4 each of (a) ~ (h), when the signal light P in is cut off at time t 2, the signal light P in (FIG. 4 (a)), the received signal Sp 2 and Sn 2 (FIG. 4 ( b)), a peak level signal S pk (FIG. 4 (c)), a peak level alarm signal LOSP 1 (FIG. 4 (d)), a clock signal CL (FIG. 4 (e)), a peak level alarm signal LOSP 2 (FIG. 4 (f)), a peak level alarm signal LOST 3 (FIG. 4 (g)), and a graph showing an example of a waveform of a reception alarm signal LOS (FIG. 4 (h)).
上述したように、信号光Pinが時刻t2において遮断されると(図4(a))、受信信号Sp2,Sn2の波形は、オーバーシュートを伴う二次以上の高次応答波形を含む波形となる(図4(b))。その後、受信信号Sp2,Sn2は片相増幅部5によって増幅され、正相側の信号のみが受信信号Sp3として出力される。受信信号Sp3は、ピークレベルアラーム生成部6aに取り込まれ、ピーク検出部62によってピーク検波され、ピークレベル信号Spkとして出力される(図4(c))。このとき、ピークレベル信号Spkは、受信信号Sp2と同様にオーバーシュートを伴う二次以上の高次応答波形となり、閾値電圧Vpkの大きさによっては、オーバーシュート時にピークレベル信号Spkが閾値電圧Vpkを超える場合が生じる。なお、図4(c)では、信号光Pinの遮断(時刻t2)後、時刻t3から時刻t4の間にピークレベル信号Spkが閾値電圧Vpkを超えている。従って、ピークレベル信号Spkと閾値電圧Vpkとの大小比較結果を示すピークレベルアラーム信号LOSP1は、図4(d)に示すように、信号光Pinの遮断(時刻t2)時に論理値1へ遷移し、時刻t3において一旦論理値0へ戻った後、時刻t4において再び論理値1へ遷移するような波形となる。
As described above, when the signal light P in is interrupted at time t 2 (FIG. 4 (a)), the waveform of the
ピークレベルアラーム信号LOSP1は、デジタルフィルタ部7aのN進カウンタ71に取り込まれる。N進カウンタ71は、ピークレベルアラーム信号LOSP1が論理値1の間、クロック発生部14からのクロック信号CL(図4(e))に基づいて所定時間(N周期)カウントを行い、N周期カウントした後(時刻t5)に出力信号(ピークレベルアラーム信号LOSP2)の論理値を1へ遷移させる(図5(f))。例えば、クロック信号CLの周波数が1[MHz]でカウント数Nが4の場合、N周期を時間に換算すると4[μsec]となる。すなわち、この例では、ピークレベル信号Spkが閾値電圧Vpkよりも小さい状態が4[μsec]続いた場合に、ピークレベルアラーム信号LOSP2の論理値が1へ遷移する。
The peak level alarm signal LOSP 1 is taken into the N-
また、N進カウンタ71は、ピークレベルアラーム信号LOSP1が論理値1から0に戻ると、N周期のカウントをリセットし、ピークレベルアラーム信号LOSP2の論理値を0へ遷移させる。図5(f)の例では、ピークレベルアラーム信号LOSP1の論理値が時刻t3において一旦0に遷移しているので、ピークレベルアラーム信号LOSP2の論理値もまた、時刻t3において一旦0に遷移することとなる。そして、ピークレベルアラーム信号LOSP1の論理値が再び1へ遷移(時刻t4)してからN周期後(時刻t6)に、ピークレベルアラーム信号LOSP2の論理値も再び1へ遷移している。
Further, when the peak level alarm signal LOSP 1 returns from the
一般的に、N進カウンタ71といったカウンタ回路からの出力(ピークレベルアラーム信号LOSP2)は、ピークレベルアラーム信号LOSP1が論理値1の間、N周期毎に論理値1と論理値0とを繰り返す。従って、ピークレベルアラーム保持部8aによってピークレベルアラーム信号LOSP2の論理値をラッチ(保持)することが望ましい。図4(g)の例では、ピークレベルアラーム信号LOSP2の論理値が1へ遷移した1周期後(時刻t7)に、ピークレベルアラーム保持部8aからの出力(ピークレベルアラーム信号LOSP3)が論理値1に保持される。そして、このピークレベルアラーム信号LOSP3は受信アラーム生成部9へ入力され、その1周期後の時刻t8に受信アラーム信号LOSとして論理値1が出力される(図4(h))。
In general, an output from a counter circuit such as an N-ary counter 71 (peak level alarm signal LOSP 2 ) is a
また、図5(a)〜(h)のそれぞれは、時刻t2において信号光Pinが遮断した場合における、信号光Pin(図5(a))、受信信号Sp2及びSn2(図5(b))、ボトムレベル信号Sbt(図5(c))、ボトムレベルアラーム信号LOSB1(図5(d))、クロック信号CL(図5(e))、ボトムレベルアラーム信号LOSB2(図5(f))、ボトムレベルアラーム信号LOSB3(図5(g))、並びに受信アラーム信号LOS(図5(h))の波形の一例を示すグラフである。 Further, each, in a case where the signal light P in is cut off at time t 2, the signal light P in (FIG. 5 (a)), the received signal Sp 2 and Sn 2 (diagram of FIG. 5 (a) ~ (h) 5 (b)), bottom level signal S bt (FIG. 5 (c)), bottom level alarm signal LOSB 1 (FIG. 5 (d)), clock signal CL (FIG. 5 (e)), bottom level alarm signal LOSB 2 (FIG. 5 (f)), the bottom level alarm signal LOSB 3 (FIG. 5 (g)), and is a graph showing an example of a waveform of the received alarm signals LOS (FIG. 5 (h)).
信号光Pinが時刻t2において遮断されると(図5(a))、受信信号Sp2,Sn2の波形は、オーバーシュート及びアンダーシュートを伴う二次以上の高次応答波形を含む波形となる(図5(b))。その後、受信信号Sp2,Sn2は片相増幅部5によって増幅され、正相側の信号のみが受信信号Sp3として出力される。受信信号Sp3は、ボトムレベルアラーム生成部6bに取り込まれ、ボトム検出部65によってボトム検波され、ボトムレベル信号Sbtとして出力される(図5(c))。このとき、ボトムレベル信号Sbtは、受信信号Sp2と同様にオーバーシュートを伴う二次以上の高次応答波形となり、閾値電圧Vbtの大きさによっては、オーバーシュート時にボトムレベル信号Sbtが閾値電圧Vbtを超えることができる。なお、図5(c)では、信号光Pinの遮断(時刻t2)後、時刻t9から時刻t10の間にボトムレベル信号Sbtが閾値電圧Vbtを超えている。従って、ボトムレベル信号Sbtと閾値電圧Vbtとの大小比較結果を示すボトムレベルアラーム信号LOSB1は、図5(d)に示すように、時刻t9において論理値1へ遷移し、時刻t10において再び論理値0へ戻るような波形となる。
When the signal light P in is interrupted at time t 2 (FIG. 5 (a)), the waveform of the
ここで、図5(d)に示したボトムレベルアラーム信号LOSB1の遷移タイミング(時刻t9及び時刻t10)は、閾値電圧Vbtの大きさに依存する。すなわち、閾値電圧Vbtが小さいほど、ボトムレベルアラーム信号LOSB1の論理値1への遷移タイミング(時刻t9)が早くなり、また、論理値0への遷移タイミング(時刻t10)が遅くなる。従って、閾値電圧Vbtが小さいほど、ボトムレベルアラーム信号LOSB1の論理値が1である時間が長くなる。また、図4(d)に示したピークレベルアラーム信号LOSP1の遷移タイミングもまた、閾値電圧Vpkの大きさに依存する。すなわち、図4(d)を参照すると、閾値電圧Vpkが大きいほど、ピークレベルアラーム信号LOSP1の論理値0への遷移タイミング(時刻t3)が遅くなり、また、論理値0への遷移タイミング(時刻t4)が早くなる。従って、閾値電圧Vpkが大きいほど、ピークレベルアラーム信号LOSP1の論理値が0である時間が短くなる。なお、図5(d)中に、図4(d)に示したピークレベルアラーム信号LOSP1の時間変化を点線で示している。
Here, the transition timing (time t 9 and time t 10 ) of the bottom level alarm signal LOSB 1 shown in FIG. 5D depends on the magnitude of the threshold voltage V bt . That is, as the threshold voltage V bt is smaller, the transition timing (time t 9 ) of the bottom level alarm signal LOSB 1 to the
本実施形態の光受信器1においては、閾値電圧Vpk及びVbtを、次のようにして設定することが好ましい。すなわち、受信信号Sp2,Sn2が入力断となってから(正確には、入力断後にピークレベルアラーム信号LOSP1またはボトムレベルアラーム信号LOSB1の論理値が1へ遷移してから)受信信号Sp2,Sn2が復帰するまでの間における何れの時刻においても、ピークレベルアラーム信号LOSP1及びボトムレベルアラーム信号LOSB1のうち少なくともいずれか一方の信号が必ず生成されるように、閾値電圧Vpk及びVbtを設定することが好ましい。
In the
具体的には、図5(d)において、ピークレベルアラーム信号LOSP1の論理値0への遷移タイミング(時刻t3)よりもボトムレベルアラーム信号LOSB1の論理値1への遷移タイミング(時刻t9)のほうが早くなるように、且つ、ピークレベルアラーム信号LOSP1の論理値1への遷移タイミング(時刻t4)よりもボトムレベルアラーム信号LOSB1の論理値0への遷移タイミング(時刻t10)のほうが遅くなるように、閾値電圧Vpk及びVbtを設定するとよい。このように、ボトムレベルアラーム信号LOSB1の前後部分がピークレベルアラーム信号LOSP1の一部と重なるように閾値電圧Vpk及びVbtを設定することにより、入力断となってからの何れの時刻においても、ピークレベルアラーム信号LOSP1及びボトムレベルアラーム信号LOSB1のうち少なくともいずれか一方の信号が必ず生成される。
Specifically, in FIG. 5D, the transition timing (time t) of the bottom level alarm signal LOSB 1 to the
なお、このような閾値電圧Vpk及びVbtの設定値は、予め決定されていてもよく、或いは論理和演算回路91からの出力(ラッチ後の受信アラーム信号LOS)を閾値発生部12へフィードバックすることにより決定されてもよい。
Note that such set values of the threshold voltages V pk and V bt may be determined in advance, or the output from the OR operation circuit 91 (the latched reception alarm signal LOS) is fed back to the
こうして生成されたボトムレベルアラーム信号LOSB1は、デジタルフィルタ部7aのN進カウンタ72に取り込まれる。N進カウンタ72は、ボトムレベルアラーム信号LOSB1が論理値1の間、クロック発生部14からのクロック信号CL(図5(e))に基づいて所定時間(N周期)カウントを行い、N周期カウントした後(時刻t11)に出力信号(ボトムレベルアラーム信号LOSB2)の論理値を1へ遷移させる(図5(f))。例えば、クロック信号CLの周波数が1[MHz]でカウント数Nが4の場合、N周期を時間に換算すると4[μsec]となる。すなわち、この例では、ボトムレベル信号Sbtが閾値電圧Vbtよりも小さい状態が4[μsec]続いた場合に、ボトムレベルアラーム信号LOSB2の論理値が1へ遷移する。
The bottom level alarm signal LOSB 1 generated in this way is taken into the N-
また、N進カウンタ72は、ボトムレベルアラーム信号LOSB1が論理値1から0に戻ると、N周期のカウントをリセットし、ボトムレベルアラーム信号LOSB2の論理値を0へ遷移させる。図5(f)の例では、ボトムレベルアラーム信号LOSB1の論理値が時刻t10において0に遷移しているので、ボトムレベルアラーム信号LOSB2の論理値は、時刻t10以後、1に遷移しない。
Further, when the bottom level alarm signal LOSB 1 returns from the
既述したように、N進カウンタ72といったカウンタ回路からの出力(ボトムレベルアラーム信号LOSB2)は、ボトムレベルアラーム信号LOSB1が論理値1の間、N周期毎に論理値1と論理値0とを繰り返す(図5(f)参照)。従って、ボトムレベルアラーム保持部8bによってボトムレベルアラーム信号LOSB2の論理値をラッチ(保持)することが望ましい。図5(g)の例では、ボトムレベルアラーム信号LOSB2の論理値が1へ遷移した1周期後(時刻t12)に、ボトムレベルアラーム保持部8bからの出力(ボトムレベルアラーム信号LOSB3)が論理値1に保持される。そして、このボトムレベルアラーム信号LOSB3は受信アラーム生成部9へ入力され、その1周期後の時刻t13に受信アラーム信号LOSとして論理値1が出力される(図5(h))。
As described above, the output from the counter circuit such as the N-ary counter 72 (bottom level alarm signal LOSB 2 ) is the
なお、受信アラーム生成部9においては、ピークレベルアラーム信号LOSP3及びボトムレベルアラーム信号LOSB3の論理和(OR)を受信アラーム信号LOSとして出力する。従って、実際には、受信アラーム信号LOSは、ピークレベルアラーム信号LOSP3が論理値1に遷移した時刻t8及びボトムレベルアラーム信号LOSB3が論理値1に遷移した時刻t13のうちいずれか早い時刻において、論理値1に遷移することとなる。
The reception
次に、信号光Pinが入力断状態から復帰したときの動作について説明する。図6(a)〜(h)のそれぞれは、時刻t14において信号光Pinが復帰した場合における、信号光Pin(図6(a))、受信信号Sp2及びSn2(図6(b))、ピークレベルアラーム信号LOSP1(図6(c))、クロック信号CL(図6(d))、ピークレベルアラーム信号LOSP2(図6(e))、ラッチ解除信号SCLR(図6(f))、ピークレベルアラーム信号LOSP3(図6(g))、並びに受信アラーム信号LOS(図6(h))の波形の一例を示すグラフである。 Next, an operation when the signal light P in is restored from the input disconnection state. 6 (a) ~ Each (h), when the signal light P in is restored at time t 14, the signal light P in (FIG. 6 (a)), the received signal Sp 2 and Sn 2 (FIG. 6 ( b)), a peak level alarm signal LOSP 1 (FIG. 6 (c)), a clock signal CL (FIG. 6 (d)), a peak level alarm signal LOSP 2 (FIG. 6 (e)), and a latch release signal S CLR (FIG. 6 (f)), a peak level alarm signal LOSS 3 (FIG. 6 (g)), and a graph showing an example of a waveform of a reception alarm signal LOS (FIG. 6 (h)).
信号光Pinが時刻t14において復帰すると(図6(a))、受信信号Sp2及びSn2が時刻t14において微分状に立ち上がり(図6(b))、ピークレベル信号Spkが閾値電圧Vpkを超えるので、ピークレベルアラーム信号LOSP1が時刻t14において論理値0に遷移する(図6(c))。そして、クロック信号CL(図4(e))に基づいて所定時間(N周期)のカウントを行っていたデジタルフィルタ部7aのN進カウンタ71は、ピークレベルアラーム信号LOSP1の論理値0への遷移によって常にリセットされた状態となり、N進カウンタ71からの出力値(ピークレベルアラーム信号LOSP2の論理値)が時刻t14以降0に固定される。なお、図示しないが、ボトムレベルアラーム信号LOSB1もまた、受信信号Sp2及びSn2の立ち上がり時刻t14以降は常に論理値0となる。従って、デジタルフィルタ部7bのN進カウンタ72も常にリセットされた状態となり、N進カウンタ72からの出力値(ボトムレベルアラーム信号LOSB2の論理値)が時刻t14以降0に固定される。
When the signal light P in is restored at time t 14 (FIG. 6 (a)), the received signal Sp 2 and Sn 2 is the time t 14 rise to the derivative form (FIG. 6 (b)), the peak level signal S pk threshold Since the voltage V pk is exceeded, the peak level alarm signal LOSP 1 transitions to the
このように、信号光Pinの復帰によってピークレベルアラーム信号LOSP2及びボトムレベルアラーム信号LOSB2の論理値が0に固定される一方、ピークレベルアラーム保持部8a及びボトムレベルアラーム保持部8bのそれぞれから出力されるピークレベルアラーム信号LOSP3及びボトムレベルアラーム信号LOSB3は論理値1にラッチされたままなので、このラッチを解除する必要がある。ラッチの解除は、ラッチ解除信号生成部10からのラッチ解除信号SCLRにより行われる。
Thus, while the logical value of the peak level alarm signal LOSP 2 and the bottom level alarm signal LOSB 2 by the return of the signal light P in is fixed to 0, the respective peak
ラッチ解除信号生成部10は、次の2つの条件を満足したときに、ラッチ解除信号SCLRをピークレベルアラーム保持部8a及びボトムレベルアラーム保持部8bへ出力する。すなわち、2つの条件とは、(1)ピークレベルアラーム信号LOSP2及びボトムレベルアラーム信号LOSB2の双方が論理値0であり、受信アラーム信号LOSが論理値1のとき、及び(2)前記(1)の状態が、N周期よりも長く(好ましくは、(2×N+2)周期以上)続いたとき、である。ここで、条件(2)において「好ましくは(2×N+2)周期以上」としたのは、N進カウンタ71(または72)のカウント動作中、図6(e)に示すようにピークレベルアラーム信号LOSP2(またはボトムレベルアラーム信号LOSB2)として論理値1と論理値0とがN周期毎に交互に出力されるからである。すなわち、誤判定を避けるためには、最悪ケース(論理値0から1への遷移と同時刻に0連続ビットから1連続ビットへの変化があった場合)を想定する必要があり、(2×N+1)周期の間、ピークレベルアラーム信号LOSP2とボトムレベルアラーム信号LOSB2が論理値0となる場合を考慮する必要がある。すなわち、信号光Pinの復帰判定に(2×N+1)周期以上の待機時間を設けることが好ましい。さらに、ピークレベルアラーム生成部6a(ボトムレベルアラーム生成部6b)からのピークレベルアラーム信号LOSP1(ボトムレベルアラーム信号LOSB1)がクロック発生部14からのクロック信号CLと非同期であるため、ピークレベルアラーム信号LOSP1(ボトムレベルアラーム信号LOSB1)の遷移が最大で1周期分だけ遅延する可能性がある。従って、信号光Pinの復帰判定に更に1周期以上の待機時間を設けることが好ましい。以上のことから、前記(1)の状態が(2×N+2)周期よりも長く続いたときに、ピークレベルアラーム保持部8a及びボトムレベルアラーム保持部8bのラッチを解除することが好ましい。
When the following two conditions are satisfied, the latch release
具体的には、まず、論理和演算回路15において、ピークレベルアラーム信号LOSP2及びボトムレベルアラーム信号LOSB2の各論理値、並びに受信アラーム信号LOSの否定値の論理和が演算されることにより、条件(1)を示す演算結果が生成される。この演算結果の論理値が0である場合、条件(1)が満たされていることになる。そして、演算結果の論理値が0である間、M進カウンタ16がカウントを行い、カウント数がM(M≧2×N+2、図6の例ではM=16)回に達した時点(図6(f)の時刻t15)でラッチ解除信号SCLRが出力される。なお、カウント中に条件(1)が満たされなくなれば、M進カウンタ16はリセットされラッチ解除信号SCLRは出力されない。ラッチ解除信号SCLRは、否定回路17によってその論理が反転され(図6(f))、ピークレベルアラーム保持部8a及びボトムレベルアラーム保持部8bへ出力される。これにより、ピークレベルアラーム保持部8a及びボトムレベルアラーム保持部8bではピークレベルアラーム信号LOSP3及びボトムレベルアラーム信号LOSB3が論理値0となり(図6(g))、これを受けて1周期後(図6(h)の時刻t16)に受信アラーム信号LOSの論理値が0に遷移する。こうして、受信アラーム信号LOSが解除される。
Specifically, first, the logical
なお、信号光Pinが復帰してからラッチ解除信号SCLRが出力されるまでの時間(ラッチ解除タイミング)は、M進カウンタ16のカウント状態と信号光Pinの復帰タイミングとの関係に依存するので、最長で(M+2)周期、最短で(M+2−N)周期となる。本実施形態では、ラッチ解除信号生成部10におけるラッチ解除タイミングを制御するためのタイミング制御信号SC2が、制御部11からラッチ解除信号生成部10へ提供される。M進カウンタ16は、このタイミング制御信号SC2に応じてカウント数を変更可能に構成されており、例えばカウント数Mを16及び32のいずれかに設定できる。
The time from the signal light P in is restored to unlatch signal S CLR is output (latch release timing) is dependent on the relationship between the return timings of the count state and the signal light P in the M-
本実施形態の受信信号監視回路4は、信号光Pinからデータ成分がなくなり、定常光となった場合であっても受信アラーム信号LOSを出力できる。図7(a)〜(e)のそれぞれは、時刻t2において信号光Pinからデータ成分がなくなり定常光となった場合における、信号光Pin(図7(a))、受信信号Sp2及びSn2(図7(b))、ボトムレベル信号Sbt(図7(c))、ピークレベル信号Spk(図7(d))、並びにピークレベルアラーム信号LOSP1及びボトムレベルアラーム信号LOSB1(図7(e))の波形の一例を示すグラフである。 Received signal monitoring circuit 4 of this embodiment, there is no data component from the signal light P in, can output the received alarm signals LOS even when it becomes a steady light. Figure 7 (a) ~ each (e), in a case that became from the signal light P in a steady light eliminates the data component at time t 2, the signal light P in (FIG. 7 (a)), the received signal Sp 2 And Sn 2 (FIG. 7B), bottom level signal S bt (FIG. 7C), peak level signal S pk (FIG. 7D), and peak level alarm signal LOSP 1 and bottom level alarm signal LOSB 1 is a graph showing an example of the waveform of FIG. 7 (e).
図7(a)に示すように時刻t2において信号光Pinからデータ成分がなくなり定常光となった場合、図7(b)に示すように、受信信号Sp2は高電位側から差動中点電位V0へ収束し、受信信号Sn2は低電位側から差動中点電位V0へ収束する。このとき、受信信号Sp2,Sn2は、オーバーシュート及びアンダーシュートを伴う二次以上の高次応答波形を含む波形となる。その後、受信信号Sp2,Sn2は片相増幅部5によって増幅され、正相側の信号のみが受信信号Sp3として出力される。受信信号Sp3は、ボトムレベルアラーム生成部6bに取り込まれ、ボトム検出部65によってボトム検波され、ボトムレベル信号Sbtとして出力される(図7(c))。このとき、ボトムレベル信号Sbtは、受信信号Sp2と同様にアンダーシュートを伴う二次以上の高次応答波形となり、閾値電圧Vbtの大きさによっては、アンダーシュート時にボトムレベル信号Sbtが閾値電圧Vbtを下回る場合が生じる。なお、図7(c)では、信号光Pinの遮断(時刻t2)後、時刻t17から時刻t18の間にボトムレベル信号Sbtが閾値電圧Vbtを下回っている。従って、ボトムレベル信号Sbtと閾値電圧Vbtとの大小比較結果を示すボトムレベルアラーム信号LOSB1は、図7(e)に示すように、信号光Pinの遮断(時刻t2)時に論理値1へ遷移し、時刻t17において一旦論理値0へ戻った後、時刻t18において再び論理値1へ遷移するような波形となる。
Figure 7 when it becomes from the signal light P in at time t 2 as shown in (a) the steady light eliminates data components, as shown in FIG. 7 (b), the received signal Sp 2 are differential from the high potential side It converges to the middle point potential V 0, the received signal Sn 2 converges from the low potential side to the differential midpoint potential V 0. At this time, the received signals Sp 2 and Sn 2 have a waveform including a second-order or higher order response waveform with overshoot and undershoot. Thereafter, the reception signals Sp 2 and Sn 2 are amplified by the single-
また、受信信号Sp3は、ピークレベルアラーム生成部6aに取り込まれ、ピーク検出部62によってピーク検波され、ピークレベル信号Spkとして出力される(図7(d))。このとき、ピークレベル信号Spkは、受信信号Sp2と同様にアンダーシュートを伴う二次以上の高次応答波形となり、閾値電圧Vpkの大きさによっては、アンダーシュート時にピークレベル信号Spkが閾値電圧Vpkを下回る。なお、図7(d)では、信号光Pinの遮断(時刻t2)後、時刻t19から時刻t20の間にピークレベル信号Spkが閾値電圧Vpkを下回っている。従って、ピークレベル信号Spkと閾値電圧Vpkとの大小比較結果を示すピークレベルアラーム信号LOSP1は、図7(e)に示すように、時刻t19において論理値1へ遷移し、時刻t20において再び論理値0へ戻るような波形となる。
The reception signal Sp 3 is taken into peak level
既述したように、閾値電圧Vpk及びVbtは、受信信号Sp2,Sn2が入力断となってから(正確には、入力断後にピークレベルアラーム信号LOSP1またはボトムレベルアラーム信号LOSB1の論理値が1へ遷移してから)受信信号Sp2,Sn2が復帰するまでの間における何れの時刻においても、ピークレベルアラーム信号LOSP1及びボトムレベルアラーム信号LOSB1のうち少なくともいずれか一方の信号が必ず生成されるように設定されることが好ましい。図7(e)の例では、ボトムレベルアラーム信号LOSB1の論理値0への遷移タイミング(時刻t17)よりもピークレベルアラーム信号LOSP1の論理値1への遷移タイミング(時刻t19)のほうが早くなるように、且つ、ボトムレベルアラーム信号LOSB1の論理値1への遷移タイミング(時刻t18)よりもピークレベルアラーム信号LOSP1の論理値0への遷移タイミング(時刻t20)のほうが遅くなるように、閾値電圧Vpk及びVbtを設定するとよい。
As described above, the threshold voltages V pk and V bt are set to the peak level alarm signal LOSP 1 or the bottom level alarm signal LOSB 1 after the reception signals Sp 2 and Sn 2 are disconnected. At least one of the peak level alarm signal LOSP 1 and the bottom level alarm signal LOSB 1 at any time from when the logic value of the first to the received signals Sp 2 and Sn 2 recovers. It is preferable to set so that the following signal is always generated. In the example of FIG. 7E, the transition timing (time t 19 ) of the peak level alarm signal LOSP 1 to the
なお、信号光Pinからデータ成分がなくなり定常光となった場合における、ピークレベルアラーム信号LOSP1及びボトムレベルアラーム信号LOSB1以降の信号処理動作については、上述した動作(図4(e)〜(h)及び図5(e)〜(h))と同様である。また、信号光Pinにデータ成分が復帰した場合における信号処理動作については、上述した動作(図6(b)〜(h))と同様である。 Incidentally, in the case of a fixed light eliminates the data component from the signal light P in, for peak level alarm signal LOSP 1 and the bottom level alarm signal LOSB 1 subsequent signal processing operation, the operation described above (FIG. 4 (e) ~ (H) and FIG. 5 (e) to (h)). Also, the signal processing operation in the case where the data component in the signal light P in is restored, is similar to the operation described above (FIG. 6 (b) ~ (h) ).
次に、ピークレベルアラーム生成部6a及びボトムレベルアラーム生成部6bの動作について、更に詳細に説明する。図8は、信号光Pinが遮断したときのピークレベル信号Spk(図8(a))及びボトムレベル信号Sbt(図8(b))の波形の一例を示すグラフである。また、図9は、信号光Pinからデータ成分がなくなり定常光となった場合における、ピークレベル信号Spk(図9(a))及びボトムレベル信号Sbt(図9(b))の波形の一例を示すグラフである。
Next, operations of the peak level
ピークレベルアラーム生成部6aのピーク検出部62、及びボトムレベルアラーム生成部6bのボトム検出部65においては、例えば平滑化用コンデンサを用いて受信信号Sp3のピークレベル及びボトムレベルを平滑化することにより、ピークレベル信号Spk及びボトムレベル信号Sbtを生成する。また、受信信号Sp3が正常な電圧レベルを保ち、受信信号Sp3にデータ成分が含まれている状態において、受信信号Sp3のピークレベル信号Spkが閾値電圧Vpkよりも大きくなるように、閾値電圧Vpk(閾値電圧信号Vth1)が設定される。同様に、受信信号Sp3が正常な電圧レベルを保ち、受信信号Sp3にデータ成分が含まれている状態において、受信信号Sp3のボトムレベルが閾値電圧Vbtよりも小さくなるように、閾値電圧Vbt(閾値電圧信号Vth2)が設定される。そして、ピークレベルアラーム生成部6aの比較器63は、ピークレベル信号Spkが閾値電圧Vpkを下回ったとき(図8(a)参照)に、ピークレベルアラーム信号LOSP1として論理値1を出力する。また、ボトムレベルアラーム生成部6bの比較器66は、ボトムレベル信号Sbtが閾値電圧Vbtを超えたとき(図9(b)参照)に、ボトムレベルアラーム信号LOSB1として論理値1を出力する。
ここで、ピーク検出部62及び65に大きな静電容量の平滑化用コンデンサを用いると、波形をより滑らかにできるが、入力断に対する応答が遅くなってしまう。これに対し、小さな静電容量の平滑化用コンデンサを用いると、入力断に対する応答を早くできるが、図8及び図9に示すように信号波形が少し残ってしまう。従って、例えば閾値電圧Vpkを図8(a)の閾値電圧Vpk2のように高く設定すると、比較器63からの出力信号(ピークレベルアラーム信号LOSP1)にチャタリングが発生することとなる。しかしながら、本実施形態の受信信号監視回路4はデジタルフィルタ部7aを有するので、ピークレベルアラーム信号LOSP1のチャタリングを好適に除去できる。これと同様に、ボトムレベルアラーム信号LOSB1に発生したチャタリングについても、デジタルフィルタ部7bによって好適に除去できる。
Here, when a smoothing capacitor having a large capacitance is used for the
以上に説明した本実施形態による光受信器1が有する効果について説明する。本実施形態による光受信器1においては、信号光Pinが入力断となった場合、信号光Pinのデータ成分(高周波成分)がなくなるので、受信信号Sp2(またはSn2)のピークレベル及びボトムレベルが互いにほぼ同じ時間波形で遷移する。従って、受信信号Sp2を増幅して生成された受信信号Sp3のピークレベル(ピークレベル信号Spk)が、信号光Pinの入力断のときに閾値電圧Vpkよりも一旦小さくなり、その後にオーバーシュートして閾値電圧Vpkより大きくなった場合(図4(c))、ボトムレベル(ボトムレベル信号Sbt)も同様にオーバーシュートして閾値電圧Vbtより大きくなることができる(図5(c))。逆に、信号光Pinの入力断のときにボトムレベル(ボトムレベル信号Sbt)が閾値電圧Vbtよりも一旦大きくなり、その後にアンダーシュートして閾値電圧Vbtより小さくなった場合(図7(c))、ピークレベル(ピークレベル信号Spk)も同様にアンダーシュートして閾値電圧Vpkより小さくなることができる(図7(d))。このように、ピークレベル信号Spkのオーバーシュート(またはボトムレベル信号Sbtのアンダーシュート)によってピークレベルアラーム信号LOSP1(ボトムレベルアラーム信号LOSB1)が解除された場合でも、その解除の間ボトムレベルアラーム信号LOSB1(ピークレベルアラーム信号LOSP1)が生成されることにより、受信アラーム信号LOSが解除されることなく出力し続けることができる。従って、本実施形態の光受信器1によれば、受信信号Sp2(またはSn2)の二次以上の高次遅れ応答による受信アラーム信号LOSの誤解除を防止できる。
The effect which the
また、本実施形態による光受信器1においては、トランスインピーダンスアンプ22の後段に接続された交流結合用の容量素子13a,13bの後段に受信信号監視回路4が接続されている。従って、特許文献1に記載された光受信器とは異なり、高周波信号を受信する際に波形歪を小さく抑えることができる。なお、本実施形態においても入力断検出のために受信信号Sp2,Sn2を分岐することとなるが、飽和増幅部3を構成するICの内部で分岐することにより、分岐回路を集中定数的に扱うことができる。これによって、高周波信号への影響を、特許文献1のように交流結合前段から分岐する方式と比べ低減できる。
In the
また、本実施形態のように、受信信号Sp2,Sn2が入力断となってピークレベルアラーム信号LOSP1またはボトムレベルアラーム信号LOSB1が生成されてから受信信号Sp2,Sn2が回復するまでの間における何れの時刻においても、ピークレベルアラーム信号LOSP1及びボトムレベルアラーム信号LOSB1のうち少なくともいずれか一方の信号が必ず生成されるように、閾値電圧Vpk及びVbtが設定されていることが好ましい。これにより、図5(d)及び図7(e)に示したようにピークレベルアラーム信号LOSP1及びボトムレベルアラーム信号LOSB1が互いに確実に補完し合うことができるので、受信アラーム信号LOSの誤解除をより確実に防止できる。
Also, as in the present embodiment, the received
また、本実施形態のように、ピークレベルアラーム生成部6a及びボトムレベルアラーム生成部6bは、差動信号(受信信号Sp2,Sn2)のうち片相の信号(受信信号Sp2)に基づいてピークレベルアラーム信号LOSP1及びボトムレベルアラーム信号LOSB1を生成することが好ましい。これにより、図4(c)及び図5(c)、並びに図7(c)及び図7(d)に示したように、信号光Pinの入力断の際には、ピークレベル信号Spk及びボトムレベル信号Sbtが互いにほぼ同じ時間波形で遷移する。従って、ピークレベル信号Spkのオーバーシュート(またはボトムレベル信号Sbtのアンダーシュート)によってピークレベルアラーム信号LOSP1(ボトムレベルアラーム信号LOSB1)が解除された場合でも、その間をボトムレベルアラーム信号LOSB1(ピークレベルアラーム信号LOSP1)によって好適に補完できる。
Further, as in the present embodiment, the peak level
また、本実施形態のように、受信信号監視回路4は、デジタルフィルタ部7a及び7bと、所定時間(N周期)をカウントするためのクロック信号CLをデジタルフィルタ部7a及び7bへ提供するクロック発生部14とを有することが好ましい。これにより、ピークレベルアラーム信号LOSP1及びボトムレベルアラーム信号LOSB1のチャタリングを除去できるので、デジタルフィルタ部7a及び7bにおける平滑化用コンデンサの静電容量をより小さく設定でき、信号光Pinの入力断の際に受信アラーム信号LOSをより早く出力できる。
Further, as in the present embodiment, the received signal monitoring circuit 4 provides the
本発明による光受信器は、上記した実施形態に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では、片相増幅部において正相側の受信信号を用いてピークレベルアラーム信号及びボトムレベルアラーム信号を生成しているが、逆相側の受信信号を用いてこれらのアラーム信号を生成してもよい。また、受信信号監視回路に取り込まれる受信信号が差動信号ではなくシングル・エンド信号である場合においても、本発明を適用できる。すなわち、ピークレベルアラーム生成部及びボトムレベルアラーム生成部において、このシングル・エンド信号のピークレベル及びボトムレベルを検出することにより、ピークレベルアラーム信号及びボトムレベルアラーム信号を生成するとよい。 The optical receiver according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible. For example, in the above-described embodiment, the peak level alarm signal and the bottom level alarm signal are generated using the reception signal on the positive phase side in the single-phase amplification unit, but these alarm signals are generated using the reception signal on the reverse phase side. May be generated. The present invention can also be applied to the case where the reception signal captured by the reception signal monitoring circuit is not a differential signal but a single end signal. That is, the peak level alarm signal generation unit and the bottom level alarm generation unit may generate the peak level alarm signal and the bottom level alarm signal by detecting the peak level and the bottom level of the single-ended signal.
1…光受信器、2…光検出部、3…飽和増幅部、4…受信信号監視回路、14…クロック発生部、21…フォトダイオード、22…トランスインピーダンスアンプ、23…バッファ、32〜35…増幅器、36…CML回路、38…帰還回路、51…差動増幅器、61,62…ピーク検出部、64,65…ボトム検出部、82,84,92…Dフリップフロップ回路、CL…クロック信号、Iin…光電流、LOS…受信アラーム信号、LOSP1,LOSP2,LOSP3…ピークレベルアラーム信号、LOSB1,LOSB2,LOSB3…ボトムレベルアラーム信号、Pin…信号光、Spk…ピークレベル信号、Sbt…ボトムレベル信号、SC1…閾値制御信号、SC2…タイミング制御信号、SCLR…ラッチ解除信号、Sout,Sp1,Sn1,Sp2,Sn2,Sp3…受信信号、Soutave…受信平均信号。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記光電流を電気的な受信信号に変換する電流電圧変換回路と、
前記電流電圧変換回路の後段に接続された交流結合用の容量素子と、
前記容量素子の後段に接続され、前記受信信号の入力断を検出する受信信号監視回路と
を備え、
前記受信信号監視回路が、
前記受信信号のピークレベルが第1の閾値電圧よりも小さい場合にピークレベルアラーム信号を生成するピークレベルアラーム生成部と、
前記受信信号のボトムレベルが第2の閾値電圧よりも大きい場合にボトムレベルアラーム信号を生成するボトムレベルアラーム生成部と、
前記ピークレベルアラーム信号及び前記ボトムレベルアラーム信号に基づいて、前記受信信号の入力断を示す受信アラーム信号を生成する受信アラーム生成部と
を有することを特徴とする、光受信器。 A photodiode that generates a photocurrent corresponding to signal light;
A current-voltage conversion circuit for converting the photocurrent into an electrical reception signal;
A capacitive element for AC coupling connected to a subsequent stage of the current-voltage conversion circuit;
A reception signal monitoring circuit that is connected to a subsequent stage of the capacitive element and detects an input interruption of the reception signal;
The received signal monitoring circuit is
A peak level alarm generator for generating a peak level alarm signal when the peak level of the received signal is lower than a first threshold voltage;
A bottom level alarm generator for generating a bottom level alarm signal when the bottom level of the received signal is greater than a second threshold voltage;
An optical receiver, comprising: a reception alarm generation unit that generates a reception alarm signal indicating an input interruption of the reception signal based on the peak level alarm signal and the bottom level alarm signal.
前記ピークレベルアラーム生成部及び前記ボトムレベルアラーム生成部が、前記差動信号のうち片相の信号に基づいて前記ピークレベルアラーム信号及び前記ボトムレベルアラーム信号を生成することを特徴とする、請求項1または2に記載の光受信器。 A conversion circuit for converting the received signal into a differential signal;
The peak level alarm generation unit and the bottom level alarm generation unit generate the peak level alarm signal and the bottom level alarm signal based on a single-phase signal among the differential signals. The optical receiver according to 1 or 2.
時間幅が所定時間以下の前記ピークレベルアラーム信号を除去する第1のデジタルフィルタ部と、
時間幅が所定時間以下の前記ボトムレベルアラーム信号を除去する第2のデジタルフィルタ部と、
前記第1及び第2のデジタルフィルタ部へ、前記所定時間をカウントするためのクロック信号を提供するクロック発生部と
を更に有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光受信器。 The received signal monitoring circuit is
A first digital filter section for removing the peak level alarm signal having a time width of a predetermined time or less;
A second digital filter section for removing the bottom level alarm signal having a time width of a predetermined time or less;
The clock generation unit for providing a clock signal for counting the predetermined time to the first and second digital filter units, further comprising: Optical receiver.
前記第1のデジタルフィルタ部を通過した前記ピークレベルアラーム信号を保持する第1のラッチ部と、
前記第2のデジタルフィルタ部を通過した前記ボトムレベルアラーム信号を保持する第2のラッチ部と、
前記第1及び第2のラッチ部における前記ピークレベルアラーム信号及び前記ボトムレベルアラーム信号の保持状態を解除するためのラッチ解除信号を生成するラッチ解除信号生成部と
を更に有し、
前記ラッチ解除信号生成部が、前記第1のデジタルフィルタ部から前記ピークレベルアラーム信号が出力されず、前記第2のデジタルフィルタ部から前記ボトムレベルアラーム信号が出力されず、且つ前記受信アラーム生成部から前記受信アラーム信号が出力される状態が前記所定時間を超えて続いた場合に、前記ラッチ解除信号を生成することを特徴とする、請求項4に記載の光受信器。 The received signal monitoring circuit is
A first latch unit that holds the peak level alarm signal that has passed through the first digital filter unit;
A second latch unit for holding the bottom level alarm signal that has passed through the second digital filter unit;
A latch release signal generating unit for generating a latch release signal for releasing the holding state of the peak level alarm signal and the bottom level alarm signal in the first and second latch units;
The latch release signal generation unit does not output the peak level alarm signal from the first digital filter unit, does not output the bottom level alarm signal from the second digital filter unit, and the reception alarm generation unit 5. The optical receiver according to claim 4, wherein the latch release signal is generated when a state in which the reception alarm signal is output from is continued beyond the predetermined time.
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