JPH01191506A - 光受信増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光受信増幅器に関し、特に、外来飛び込み雑
音，電源廻り雑音等に対して高耐力を有する光受信増幅
器に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、光受信増幅器は、光フアイバケーブル等から送信
されてくる微弱な光信号を受信し、安定して増幅するた
めに、主要部分では信号を相補信号として伝送し増幅す
る構成とし、外来飛び込み雑音，電源廻り雑音等に対し
て高耐力を有するような構成とされる。このような光受
信増幅器では、光入力信号を電圧信号に変換する前置増
幅器において、増幅信号出力を相補信号出方とし、次段
には相補信号で伝送し、相補信号を後段の後置増幅器で
増幅する。

第２図および第３図を参照して、このような光受信増幅
器の概略の構成を、相補信号を出力する前置増幅器を中
心として説明する。

第２図は、光受信増幅器の一構成例の要部を示す回路図
である。増幅信号出方を相補信号化するための回路とし
て、前置増幅器に差動増幅器を用いた回路例である。第
２図において、２ｏは光入力信号を検出する光ダイオー
ド、２１は前置増幅器、２２は後置増幅器である。２３
は電流信号を電圧信号に変換する電流電圧変換増幅器、
２４は相補信号を出力する差動増幅器、２５は相補信号
増幅器、２６はピーク検出型の直流帰還回路である。前
置増幅器２１は、光ダイオード２０で検出した光信号を
、電流電圧変換増幅器２３により電圧信号に変換し、電
圧信号を差動増幅器２４により相補信号として、エミッ
タフォロワ回路の出方段がら相補信号を出力するように
構成されている。また、後１ａ増幅器２２は、前置増幅
器２１から伝送される相補信号を受けて、相補信号増幅
器２５により相補信号で増幅して出方信号を出力すると
共に、相補信号増幅器２５がら出力信号の一部をピーク
検出型の直流帰還回路２６を介して差動増幅器２４に負
帰還するように構成されている。ピーク検出型の直流帰
還回路２６は、相補信号増幅器２５の増幅信号の一部を
帰還するため、出力信号のピークとボトムとを検出して
直流帰還する。

第３図は、光受信増幅器の他の構成例の要部を示す回路
図である。増幅信号出力を相補信号化するための回路と
して、前置増幅器にフェイズスプリッタ回路を用いた回
路例である。第３図において、３０は光入力信号を検出
する光ダイオード、３１は前置増幅器、３２は後置増幅
器、３３は電流電圧変換増幅器、３４はフェイズスプリ
ッタ回路、３５は相補信号増幅器、３７は相補イΔ号の
信号線である。前置増幅器３１は、光ダイオード３ｏで
検出した光信号を電流電圧変換増幅器３３により電圧信
号に変換し、電圧信号をフェイズスプリッタ回路３４に
より相補信号として出力するように構成されている。ま
た。

後置増幅器３２は、前置増幅器３１から信号線３７を通
して伝送される相補信号を受けて、相補信号で相補信号
増幅器３５により増幅して出力信号を出力するように構
成されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、第２図に例示したような構成の光受信増幅器
においては、前段の前置増幅器２１により受信した光入
力信号を相補信号とし、後段の後置増幅器２２では、ピ
ーク検出型の直流帰還回路２６により、増幅した相補出
力信号のピークとボトムとを検出して直流帰還する構成
となっている。このため、受信し増幅する信号が高速信
号になるほどピーク検出型の直流帰還回路２６の消費電
力が増え。

数百ＭＨ２の受信帯域を有する光受信増幅器においては
、高周波数の受信信号の増幅時に、ピーク検出型の直流
帰還回路２６の消費電力が、前置増幅器２１と相補信号
増幅器２５の総計とほぼ同等となるという欠点がある。

また、第３図に例示したような構成の光受信増幅器にお
いては、前置増幅器３１がフェイズスプリッタ回路３４
により相補信号を出力し、信号線３７により後置増幅器
３２に伝送する回路構成となっているため、後置増幅器
３２から前置増幅器３１を見た相補信号出力端のインピ
ーダンスが異なる。このため、前置増幅器３１と後置増
幅器３２との間を結合する２本の信号線３７に飛び込む
外来雑音量が異なることになり１等価的に後段の後置増
幅器３２の同相成分除去比（ＣＭＲＲ）が劣化するとい
う問題点がある。すなわち、第３図の光受信増幅器では
、前置増幅器３１で光入力信号を相補出力化して増幅す
るような構成とし、増幅安定性を良くしているが、前ｒ
Ｘ１増幅ｒｔ３１と後置増幅９３２との間を結合する信
号線３７における外来飛び込み雑音耐力が低いという問
題点がある。

また、第２図および第３図の光受信増幅器においては、
共に入力換算雑音特性上、前置増幅器の電流電圧変換増
幅器として不平衡増幅器を用いる構成となるため、電源
廻りのコモンモードノイズに弱いという問題点があった
。

本発明は、前記問題点を解決するためになされたもので
ある。

本発明の目的は、外来飛び込み雑音、電源廻り雑音等に
対して高耐力を有する光受信増幅器を提供することにあ
る。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面によって明らかになるであ
ろう。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明においては、光入力信
号の電流信号を電圧信号に変換する電流電圧変換増幅器
と、入力端の一方端に電流電圧変換増幅器からの電圧信
号を入力し、他方端にリファレンス回路からの参照電圧
を入力し、電圧信号を相補信号とする差動増幅器とを備
えた前置増幅器を有し、前置増幅器により受信した光入
力信号を相補信号とし、相補信号で伝送して後段の後置
増幅器で増幅する光受信増幅器において、差動増幅器に
参照電圧を供給するリファレンス回路を、電流電圧変換
増幅器と同様な温度対直流出力電圧特性となる抵抗およ
びダイオードの直列分圧回路の発生電圧をエミッタフォ
ロワ出力する電圧発生回路としたことを特徴とする。

〔作用〕

前記手段によれば、前置増幅器において、電流電圧変換
増幅器により電圧信号とされた光入力信号を人力して相
補信号とする差動増幅器に参照電圧を供給するリファレ
ンス回路は、電流電圧変換増幅器と同様な温度対直流出
力電圧特性となる抵抗およびダイオードの直列分圧回路
の発生電圧をエミッタフォロワ出力する電圧発生回路と
される。

このため、光入力信号は、安定して相補信号に変換され
、後置増幅器に供給される。また、差動増幅器の出力回
路部は、同じエミッタフォロワ出力回路構成となってい
るので、後置増幅器に相補信号を伝える信号線に外来飛
び込み雑音が載っても。

各信号線は同じ量の雑音量となり、雑音耐力が低下する
ことはない。リファレンス回路は、不平衡増幅器構成を
とる電流電圧変換増幅器と直流バイアス的にほぼ同特性
の回路構成とし、直流的に平衡となる回路構成としてい
るので、電源廻り雑音等に対して高耐力となる。

このため、光受信増幅器は、外来飛び込み雑音。

電源廻り雑音等に対して高耐力となり、増幅特性が安定
となるので、従来の光受信増幅器のような、高速ピーク
検出型の帰還回路が不要となる。このため低消費電力と
なり、自己発振等の不安定性の問題を生じない。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を用いて具体的に説明す
る。

第１図は、本発明の一実施例にかかる光受信増幅器の要
部の構成を示す回路図である。第１図において、１０は
光入力信号を検出する光ダイオード、１１は前置増幅器
、１２は後置増幅器である。１３は光ダイオード１０か
らの電流信号を電圧信号に変換する電流電圧変換増幅器
であり、不平衡増幅器を用いて構成される。１４は相補
信号を出力する差動増幅器である。１５は差動増幅器１
４に参照電圧を供給するリファレンス回路、１６は前置
増幅器１１から後置増幅器１２に相補信号を伝送する信
号線、１７は低差動電圧利得の差動増幅器、１８は多段
差動増幅器。

１９は相補信号増幅器１８に出力信号を帰還する直流帰
還回路である。

受信された光入力信号は、受光素子である光ダイオード
１０により電流信号に変換され、前置増幅器１１に加え
られる。前置増幅器１１では、光入力信号の電流信号を
電圧信号に変換し、さらに相補信号として出力し、後置
増幅器１２により増幅される。

すなわち、前置増幅器１１においては、光入力信号の電
流信号を、フロントエンド部の電流電圧変換増幅器１３
により電圧信号に変換して、差動増幅器１４の一方の入
力端に入力する。差動増幅器１４の他方の入力端には、
リファレンス回路１５からの参照電圧を供給する。リフ
ァレンス回路１５は、複数個のダイオード１５ａ、抵抗
１５ｂの直列回路からなるバイアス回路を具備したエミ
ッタフォロワ回路で構成されており、参照電圧を出力す
る。差動増幅器！４は増幅信号出力の相補信号を２本の
信号線から出力する。この相補信号は、エミッタフォロ
ワ回路の入力段を介して前置増幅器１１の出力として出
力され、前置増幅器１１と後置増幅器１２の間を結合す
る信号線１６へ送出される。後置増幅器１２には、信号
線１６からの相補信号を受は取る入力段として、初段に
低差動電圧利得の差動増幅器１７が設けられている。差
動増幅器１７のトランジスタ対のバイアス電流は電流源
１７ａから供給される構成とされ、電流源インピーダン
スが高い構成とされている。

差動増幅器１７は、信号線１６からの相補信号をエミッ
タフォロワ入力段を介して入力し差動増幅する。

差動増幅器１７からの出力は、直流帰還回路１９を備え
た多段差動増幅器１８に入力されて、増幅される。

電流電圧変換増幅器１３とリファレンス回路１５とは、
温度対直流電位ドリフト量が相等しくなる様に、リファ
レンス回路１５においてダイオード１５ａの個数と抵抗
１５ｂの値とを選定する。これにより、前置増幅器１１
の差動増幅器１４は、広い温度範囲において安定動作し
、相補信号を出力する。

後置増幅器１２の差動増幅器１７は、電流源１７ａのイ
ンピーダンスを高くする（例えば、トランジスタを用い
た電流源とする）ことにより、また、エミッタフォロワ
入力段を介して相補信号が入力されるような構成とする
ことにより、差動増幅器１７における差動増幅トランジ
スタ対の対称性の範囲内で十分なＣＭＲＲ（同相成分除
去比）が確保される。また、差動増幅器１７及び１４の
差動電圧利得を適当に抑圧しておくことにより、電源電
圧の急変に起因して電流電圧変換増幅器１３とリファレ
ンス回路１５との直流電位差が拡大される場合にも、多
段差動増幅器１８への安定した増幅信号を供給すること
ができ、多段差動増幅器１８では安定した帰還増幅を行
うことができる。

以上、説明したように、本実施例によれば、光受信増幅
器は差動増幅器の構成を基本とし、相補信号で増幅する
ようにしているから、゛電源廻りの雑音に対してはパワ
ー・サプライ・リジェクション（ＰＳＲＲ）が働き、高
い電源変動成分除去比かえられる。また、リファレンス
回路にダイオードによる電圧分圧回路を用いてエミッタ
フォロワ出力により参照電圧を発生する構成としている
ので、任意の温度対直流電位ドリフト量の傾きを作るこ
とができ、補償できる。不平衡増幅器の電流電圧変換増
幅器１３を２重化して参照電圧を発生する回路構成に比
べても、入力換算雑音電流密度特性を劣化させることが
無い。また、信号線１６への外来飛び込み雑音に対して
は、低差動電圧利得の差動増幅器１７のＣＭＲＲの特性
に応じて、雑音耐力性能が確保され、増幅回路を差動増
幅器を中心とした平衡回路で構成するので、電源電圧の
過渡変動に対しても、同様にして変動耐力を有する。

以上、本発明を実施例にもとづき具体的に説明したが、
本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であること
は言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上、説明したように、本発明によれば、外来飛び込み
雑音、電源廻り雑音等に対して高耐力を有する光受信増
幅器が得られる。したがって、ディジタル／アナログ回
路を高密度に実装する光受信装置等に適用すれば高雑音
耐力を有する装置となり、効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例にかかる光受信増幅器の要
部の構成を示す回路図、 第２図は、従来の光受信増幅器の一構成例の要部を示す
回路図、 第３図は、従来の光受信増幅器の他の構成例の要部を示
す回路図である。 図中、１０・・・光ダイオード、１１・・・前置増幅器
、１２・・・後盾増幅器、１３・・・電流電圧変換増幅
器、１４・・・差動増幅器、１５・・・リファレンス回
路、１６・・・信号線、１７・・・差動増幅器、１８・
・・多段差動増幅器、１９・・・直流帰還回路、２０・
・・光ダイオード、２１・・・前置増幅器、２２・・・
後置増幅器、２３・・・電流電圧変換増幅器、２４・・
・差動増幅器、２５・・・相補信号増幅器、２６・・・
ピーク検出型直流帰還回路、３０・・・光ダイオード、
３１・・・前置増幅器、３２・・・後置増幅器、３３・
・・電流電圧変換増幅器、３４・・・フェイズスプリッ
タ回路、３５・・・相浦信号増幅器、３７・・・信号線
。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光入力信号の電流信号を電圧信号に変換する電流
   電圧変換増幅器と、入力端の一方端に電流電圧変換増幅
   器からの電圧信号を入力し、他方端にリファレンス回路
   からの参照電圧を入力し、電圧信号を相補信号とする差
   動増幅器とを備えた前置増幅器を有し、前置増幅器によ
   り受信した光入力信号を相補信号とし、相補信号で伝送
   して後段の後置増幅器で増幅する光受信増幅器において
   、差動増幅器に参照電圧を供給するリファレンス回路を
   、前記電流電圧変換増幅器と同様の温度対直流出力電圧
   特性となる抵抗およびダイオードの直列分圧回路の発生
   電圧をエミッタフォロワ出力する電圧発生回路としたこ
   とを特徴とする光受信増幅器。
2. （２）後置増幅器は、前置増幅器からの相補信号を受け
   る入力段を、低差動電圧利得の差動増幅段とし、該差動
   増幅段を構成するトランジスタ対へのバイアス電流は差
   動用高インピーダス電流源から供給する構成とすること
   を特徴とする前記特許請求の範囲第１項に記載の光受信
   増幅器。
3. （３）前置増幅器は相補信号をエミッタフォロワ出力し
   て後置増幅器に伝送し、後置増幅器は相補信号をエミッ
   タフォロワ入力段を介して入力し増幅する構成とするこ
   とを特徴とする前記特許請求の範囲第１項に記載の光受
   信増幅器。