JP4389418B2 - 光受信回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光信号を受光素子で受光して電気信号に変換する光受信回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
光信号を受信し、データ信号(ディジタル信号)、あるいはアナログ信号として出力する光通信用の光受信回路として、光受信レベルを検出して受光素子への光入力レベルを調整し、あるいは制限することができる光受信回路がある。
【0003】
図3は光受信回路の従来例を示す回路図である。
【0004】
同図に示す光受信回路は、陰極が接地された直流電源1と、一端が直流電源1の陽極に接続されたプルアップ用の抵抗器2と、カソードが抵抗器2の他端に接続され光信号を電気信号に変換する受光素子(フォトダイオード)3と、入力端子が受光素子3のアノードに接続されたプリアンプ4と、プリアンプ4の入出力端子間に接続された帰還用の抵抗器5とで構成されている。
【0005】
この光受信回路の受光素子3に入射した光信号は、プリアンプ4で増幅されて受信信号となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図3に示した光受信回路において、高速、広帯域信号を受信する場合、受光素子3は接合容量の小さいものが要求され、プリアンプ4は周波数帯域が広帯域な特性が要求される。接合容量の小さい受光素子3は必然的に受光面積を小さくし、かつ寄生容量も小さくする必要があり、受光素子3の劣化や破壊を防止するため最大受光電流を1mA程度に制限される。
【0007】
ここで、抵抗器2による電圧降下を利用して、受光電流を制限することは可能であるが、ある程度抵抗値を大きくせざるを得ず、この場合、受光可能な光レベルの範囲においても受光素子3へ印加できる電圧が低下するので、高速、広帯域の受信が困難になるという問題があった。
【0008】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、受光素子が過大な光信号を入力しても受光素子の損傷を防止できる光受信回路を提供することにある。
【0009】
【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の光受信回路は、光信号を受光素子で受光して電気信号に変換する光受信回路において、直流電源と、一端が前記直流電源の電圧より所定の電圧分低い電圧である基準電圧源と、一端が前記直流電源の陽極に接続された抵抗器と、前記受光素子のアノードに入力端子が接続されたプリアンプと、一方の入力端子が前記基準電圧源の一端に接続され他方の入力端子が前記抵抗器の他端に接続された誤差増幅器と、前記抵抗器の他端にコレクタ又はドレインが接続され、前記受光素子のカソードにエミッタ又はソースが接続され、前記誤差増幅器の出力端子にベース又はゲートが接続されたトランジスタとを備えたものである。
【0011】
上記構成に加え本発明の光受信回路は、トランジスタがバイポーラトランジスタか、あるいは電界効果トランジスタであるのが好ましい。
【0012】
上記構成に加え本発明の光受信回路は、上記基準電圧源はカソードが前記直流電源の陽極に接続されたツェナーダイオードからなるものである。
【0013】
本発明によれば、受光素子を流れる電流を検出手段で検出し、この電流を誤差増幅して所定値以上になると、受光素子に印加されているバイアス電圧を低下させて受光電流を最大許容電流以下に制限する。その結果、受光素子が過大な光信号を入力しても受光素子が劣化したり破壊されたりするのが防止される。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【0015】
図1は本発明の光受信回路の一実施の形態を示す回路図である。尚、図3に示した従来例と同様の部材には共通の符号を用いた。
【0016】
本光受信回路は、陰極が接地された直流電源1と、カソードが直流電源1の陽極に接続された基準電圧源としてのツェナーダイオード6と、一端が接地され他端がツェナーダイオード6のアノードに接続された抵抗器7と、一端が直流電源1の陽極に接続された光電流検出用の抵抗器2と、光信号を電気信号に変換する受光素子(例えばフォトダイオード)3と、受光素子3のアノードに入力端子が接続されたプリアンプ4と、プリアンプ4の入出力端子間に接続された帰還用の抵抗器5と、非反転入力端子がツェナーダイオード6のアノードに接続され反転入力端子が抵抗器2の他端に接続された誤差増幅器8と、抵抗器2の他端にコレクタが接続され、受光素子3のカソードにエミッタが接続されベースが誤差増幅器8の出力端子に接続されたnpn型バイポーラトランジスタ9とで構成されている。
【0017】
この光受信回路の受光素子3に光信号が入力されると受光素子3に光電流が流れ、抵抗器2に電圧降下が生じる。この電圧が基準電圧源の電圧に達するまでは誤差増幅器8の出力は最高電位にある。従って受光素子3の逆バイアス電圧は、最高電位にある誤差増幅器8の出力より、トランジスタ9のベース−エミッタ間の電圧分だけ降下した電圧になる。抵抗器2によって降下した電圧が基準電圧源の電圧に達したとき、またはこの電圧を超えようとしたとき、誤差増幅器8の出力電圧が、最高電位より降下して、受光素子3のバイアス電圧が低下する。受光素子3に逆バイアス電圧が印加されなくなると、光電流は流れなくなるので、過大光入力があった場合でも受光電流は、抵抗器2と基準電圧源とで設定される最大光電流値で制限される。
【0018】
図2は本発明の光受信回路の他の実施の形態を示す回路図である。
【0019】
尚、図1に示した実施の形態と同様の部材には共通の符号を用いた。
【0020】
図1に示した実施の形態との相違点は、バイポーラトランジスタの代わりに電界効果トランジスタを用いた点である。
【0021】
すなわち、本光受信回路は、陰極が接地された直流電源1と、カソードが直流電源1の陽極に接続された基準電圧源としてのツェナーダイオード6と、一端が接地され他端がツェナーダイオード6のアノードに接続された抵抗器7と、一端が直流電源1の陽極に接続された抵抗器2と、光信号を電気信号に変換する受光素子3と、受光素子3のアノードに入力端子が接続されたプリアンプ4と、プリアンプ4の入出力端子間に接続された帰還用の抵抗器5と、非反転入力端子がツェナーダイオード6のアノードに接続され反転入力端子が抵抗器2の他端に接続された誤差増幅器8と、抵抗器2の他端にドレインが接続され、受光素子3のカソードにソースが接続されゲートが誤差増幅器8の出力端子に接続されたpチャネル電界効果トランジスタ(pMOSFET)10とで構成されている。
【0022】
光受信回路を図2に示すように構成することで、電界効果トランジスタ10による電圧降下を極めて小さく抑えることができるため、直流電源1の電圧が低い場合でも受光素子3の逆バイアス電圧を十分印加できるので、高速、広帯域動作の光受信回路に特に有効である。
【0023】
本光受信回路は、光アンプで中継増幅する伝送システム等、大きな光出力が得られる光通信システムに特に有効である。
【0024】
以上において、本発明の光受信回路を用いると、光アンプ出力光等大きなパワーの光信号を誤って光受信回路に入力した場合でも、受光素子が劣化したり、破壊されたりすることが防止される。過大光入力に対する保護が不要になるため、設置調整が容易となる。また、本光受信回路は、信号の形式がディジタル信号であってもアナログ信号であっても関係無く適用することができる。
【0025】
本発明によれば、プリアンプや電界吸収型光変調回路制御回路も含めてモノリシック集積化が可能であり、IC、LSI化することにより、小型、高機能、高精度な光受信界を実現することができる。
【0026】
尚、本実施の形態ではトランジスタにnpn型バイポーラトランジスタを用いた場合と、pチャネルMOSFETを用いた場合とで説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、pnp型バイポーラトランジスタを用いてもnチャネルMOSFETを用いてもよい。また、受光素子としてフォトダイオードを用いた場合で説明したが、フォトトランジスタを用いてもよい。
【0027】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
【0028】
受光素子が過大な光信号を入力しても受光素子の損傷を防止できる光受信回路の提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光受信回路の一実施の形態を示す回路図である。
【図2】本発明の光受信回路の他の実施の形態を示す回路図である。
【図3】光受信回路の従来例を示す回路図である。
【符号の説明】
1 直流電源
2、5、7 抵抗器
3 受光素子(フォトダイオード)
4 プリアンプ
6 ツェナーダイオード
8 誤差増幅器
9 npn型バイポーラトランジスタ(トランジスタ)
Claims (3)
- 光信号を受光素子で受光して電気信号に変換する光受信回路において、
直流電源と、
一端が前記直流電源の電圧より所定の電圧分低い電圧である基準電圧源と、
一端が前記直流電源の陽極に接続された抵抗器と、
前記受光素子のアノードに入力端子が接続されたプリアンプと、
一方の入力端子が前記基準電圧源の一端に接続され他方の入力端子が前記抵抗器の他端に接続された誤差増幅器と、
前記抵抗器の他端にコレクタ又はドレインが接続され、前記受光素子のカソードにエミッタ又はソースが接続され、前記誤差増幅器の出力端子にベース又はゲートが接続されたトランジスタと
を備えたことを特徴とする光受信回路。 - 上記トランジスタがバイポーラトランジスタか、あるいは電界効果トランジスタである請求項1に記載の光受信回路。
- 上記基準電圧源はカソードが前記直流電源の陽極に接続されたツェナーダイオードからなる請求項1又は2記載の光受信回路。
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