JPH0129333B2 - - Google Patents
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- JPH0129333B2 JPH0129333B2 JP58034123A JP3412383A JPH0129333B2 JP H0129333 B2 JPH0129333 B2 JP H0129333B2 JP 58034123 A JP58034123 A JP 58034123A JP 3412383 A JP3412383 A JP 3412383A JP H0129333 B2 JPH0129333 B2 JP H0129333B2
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/60—Receivers
- H04B10/66—Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
- H04B10/69—Electrical arrangements in the receiver
- H04B10/691—Arrangements for optimizing the photodetector in the receiver
- H04B10/6911—Photodiode bias control, e.g. for compensating temperature variations
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、アバランシエフオトダイオードのバ
イアス回路に関し、更に詳しくはバイアス電圧を
応答性よく変化させることができるアバランシエ
フオトダイオードのバイアス回路に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a bias circuit for an avalanche photodiode, and more particularly to a bias circuit for an avalanche photodiode that can change bias voltage with good responsiveness.
アバランシエフオトダイオード（以下APDと
略す）は、光電変換に際して増倍機能をもつてい
るため長距離伝送を主に光レシーバに広く用いら
れている。ところで、APDに増倍作用を行わせ
るためには100乃至300Vの高いバイアス電圧を必
要とする。そして、APDの電流増幅率はバイア
ス電圧に依存するため、バイアス電圧を変化させ
て電流増幅率を制御する方法が用いられる。第１
図は、APDの電流増幅率特性を示す図である。
図において、縦軸は電流増幅率Ｍを横軸はバイア
ス電圧VBをそれぞれ示している。VBが変化する
につれて、Ｍも変化していることがわかる。 Avalanche photodiodes (hereinafter abbreviated as APD) have a multiplication function during photoelectric conversion, and are therefore widely used in optical receivers, mainly for long-distance transmission. By the way, a high bias voltage of 100 to 300V is required to cause the APD to perform a multiplication effect. Since the current amplification factor of the APD depends on the bias voltage, a method is used in which the current amplification factor is controlled by changing the bias voltage. 1st
The figure is a diagram showing the current amplification factor characteristics of the APD.
In the figure, the vertical axis shows the current amplification factor M, and the horizontal axis shows the bias voltage VB . It can be seen that as V B changes, M also changes.
第２図は、APDのバイアス回路の従来例を示
す図である。図において、ＤがAPD、Ｑは該
APDの両端に接続されたトランジスタ、１は高
圧電源である。高圧電源１の出力電圧は、それぞ
れ抵抗R1，R2を介してAPDに印加されている。
C1は高圧用源１の出力間に接続された平滑用コ
ンデンサ、C2はその一端がAPDのカソードに接
続された直流分カツトコンデンサ、２はAPDに
よつて検出された信号を増幅する前置増幅器であ
る。該前置増幅器の出力は信号処理回路（図示せ
ず）に送られて必要な処理が行われる。APDに
印加する電圧VBは、トランジスタＱのベースに
制御信号を与えて変化させるようになつている。
バイアス電圧VBを供給するための高圧電源１の
出力電圧としては200V以上の高電圧を要求され
るが、電流容量としては1mA以下である。この
ため、一般に5V乃至10Vの直流をDC／DCコン
バータで昇圧整流して必要な高電圧を得るように
している。しかし、その電流容量は小さく、出力
インピーダンスも高いのが普通である。 FIG. 2 is a diagram showing a conventional example of an APD bias circuit. In the figure, D is APD and Q is the corresponding
Transistors 1 connected to both ends of the APD are high voltage power supplies. The output voltage of the high voltage power supply 1 is applied to the APD via resistors R 1 and R 2 respectively.
C 1 is a smoothing capacitor connected between the outputs of high voltage source 1, C 2 is a DC cut capacitor whose one end is connected to the cathode of APD, and 2 is a capacitor connected before amplifying the signal detected by APD. It is a stationary amplifier. The output of the preamplifier is sent to a signal processing circuit (not shown) for necessary processing. The voltage V B applied to the APD is changed by applying a control signal to the base of the transistor Q.
The output voltage of the high voltage power supply 1 for supplying the bias voltage V B is required to be a high voltage of 200 V or more, but the current capacity is 1 mA or less. For this reason, 5V to 10V direct current is generally step-up rectified using a DC/DC converter to obtain the necessary high voltage. However, their current capacity is usually small and their output impedance is high.
第２図に示す従来のバイアス回路を用いて、バ
イアス電圧VBを変化させたときの応答は第３図
に示すようなものとなる。図において、縦軸はバ
イアス電圧VBを横軸は時間ｔをそれぞれ示して
いる。高圧電源１としてDC／DCコンバータ方式
のものを用いた場合、その出力インピーダンスは
一般に大きくコンデンサC1を充電する時間がか
かつてしまうため、出力電圧を上昇させる側の応
答が図に示すように遅くなつてしまう。従来の回
路では、APDの電流増幅率Ｍを制御する際に、
高圧電源１の出力電圧が変動するため、前述した
応答の悪さがＭ制御の応答を遅くしている。即
ち、電流増幅率Ｍが小から大に変化するときに制
御時の応答が遅くなつてしまう。 When the conventional bias circuit shown in FIG. 2 is used and the bias voltage V B is changed, the response is as shown in FIG. 3. In the figure, the vertical axis shows the bias voltage V B and the horizontal axis shows the time t. When a DC/DC converter is used as the high voltage power supply 1, its output impedance is generally large and it takes time to charge the capacitor C1 , so the response on the side that increases the output voltage is slow as shown in the figure. I get used to it. In the conventional circuit, when controlling the current amplification factor M of the APD,
Since the output voltage of the high-voltage power supply 1 fluctuates, the poor response described above slows down the response of the M control. That is, when the current amplification factor M changes from small to large, the response during control becomes slow.
本発明は、このような点に鑑みてなされたもの
であつて、トランジスタＱを流れる電流とAPD
を流れる光電流の和が常に一定になるような定電
流回路を設けて、バイアス電圧VBを変化させそ
れに応じて電流増幅率Ｍを応答性よく制御できる
ようにして、APDのＭ制御の応答特性を改善し
たバイアス回路を実現したものである。 The present invention has been made in view of the above points, and is based on the current flowing through the transistor Q and the APD.
A constant current circuit is provided so that the sum of the photocurrents flowing through is always constant, and the bias voltage VB is changed so that the current amplification factor M can be controlled with good responsiveness. This realizes a bias circuit with improved characteristics.
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。 Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.
第４図は、本発明の構成原理を示す電気的構成
図である。トランジスタＱとAPDの共通接続点
Ｊには、定電流回路１０が接続されている。即
ち、高圧電源１はAPDと定電流回路１０の直列
回路の両端に印加されるようになつている。この
ように構成された回路において、制御信号が印加
されることによつてトランジスタＱのコレクタ・
エミツタ間電圧が所定の値に維持され、APDの
バイアス電圧をVBを所定の値に維持する。ここ
で、このときトランジスタＱに流れる電流をIQ、
APDに流れる光電流をIp、定電流回路１０の出
力電流をI0とすると次式が成立する。 FIG. 4 is an electrical configuration diagram showing the construction principle of the present invention. A constant current circuit 10 is connected to a common connection point J between the transistor Q and APD. That is, the high voltage power supply 1 is applied to both ends of the series circuit of the APD and the constant current circuit 10. In the circuit configured in this way, the collector of transistor Q is controlled by applying a control signal.
The emitter voltage is maintained at a predetermined value, and the bias voltage of the APD is maintained at a predetermined value. Here, the current flowing through the transistor Q at this time is I Q ,
When the photocurrent flowing through the APD is I p and the output current of the constant current circuit 10 is I 0 , the following equation holds true.
I0＝IQ＝Ip (1)
APDの電流増幅率Ｍの制御は、トランジスタ
Ｑを流れる電流IQの制御により行われる。IQを減
少させると、I0を一定に維持すべくバイアス電圧
VBが増加し、Ｍが上昇し、Ipが増加する。逆にIQ
が増加すると、I0を一定に維持すべくバイアス電
圧VBが減少し、Ｍが減少し、Ipが減少する。この
ようにして、高圧電源１の出力電流I0はAPDの
電流増幅率Ｍを変化させても一定に保たれる。 I 0 =I Q =I p (1) The current amplification factor M of the APD is controlled by controlling the current I Q flowing through the transistor Q. As I Q decreases, the bias voltage increases to keep I 0 constant.
V B increases, M increases, and I p increases. On the contrary, IQ
As increases, bias voltage V B decreases to keep I 0 constant, M decreases, and I p decreases. In this way, the output current I 0 of the high voltage power supply 1 is kept constant even if the current amplification factor M of the APD is changed.
第５図は、高圧電源の変化特性を示す図があ
る。ａは従来回路の、ｂは本発明回路のそれぞれ
変化特性を示している。縦軸は出力電圧、横軸は
出力電流ILをそれぞれ示す。即ち、従来回路の場
合はトランジスタ電流IQの変化に伴い高圧電源の
出力電流ILも変化するため、バイアス電圧V0が小
から大に変化するとき（図中のＢ→Ａの変化に対
応）の応答が遅くなる。これに対して、本方式で
は高圧電源の負荷はI0と一定であるため、トラン
ジスタに流す電流IQを変化させても高圧電源応答
の影響は受けない。なお、第４図の定電流回路１
０は、必ずしも能動素子を用いて構成する必要は
なく、高抵抗を接続して簡易定電流回路としても
よい。 FIG. 5 is a diagram showing the change characteristics of the high voltage power supply. 1.a shows the change characteristics of the conventional circuit, and b shows the change characteristics of the circuit of the present invention. The vertical axis shows the output voltage, and the horizontal axis shows the output current IL . In other words, in the case of the conventional circuit, the output current I L of the high voltage power supply changes as the transistor current I Q changes, so when the bias voltage V 0 changes from small to large (corresponding to the change from B to A in the figure) ) response becomes slow. In contrast, in this method, the load on the high-voltage power supply is constant at I0 , so even if the current IQ flowing through the transistor is changed, the high-voltage power supply response is not affected. In addition, constant current circuit 1 in Fig. 4
0 does not necessarily need to be configured using active elements, and may be configured as a simple constant current circuit by connecting a high resistance.
第６図は、本発明の具体的構成の一例を示す電
気的接続図である。第２、第４図と同一のものは
同一の番号を付してします。図において、D1が
APDである。トランジスタQ1とAPDとは、それ
ぞれバイアス抵抗R10，R11との直列回路になつ
ておりこれら直列回路が並列接続されている。
APDのカソードからは、直流分カツトコンデン
サC10を介して信号が取出され前置増幅器２に伝
えられる。高圧電源１の正極性側はコモン電位に
おとされ、トランジスタQ1とAPDの並列回路に
接続されている。一方、前記並列回路の他方の共
通接続側はトランジスタQ2のコレクタに接続さ
れている。また、高圧電源１の出力間には、抵抗
R12とツエナーダイオードD2の直列回路が接続さ
れており、ツエナーダイオードD2から取出され
たツエナー電圧は、トランジスタQ2のベースに
印加され、該トランジスタのベース電位を一定に
保つ。この結果、トランジスタQ2に流れる電流
は一定となり定電流回路として動作する。このよ
うに構成された回路においては、高圧電源１から
バイアス回路をみると定電流源を接続したのと等
価となり、APDの電流増幅率Ｍを変化させても
高圧電源１の出力電源、電圧は変化しない。この
ような方式では、バイアス電圧VBの応答速度は
APDのアノード側のコンデンサC11と定電流の値
とによつて決まる。なお、ツエナーダイオード
D2の代わりに抵抗を用いてもよい、高圧電源１
側から見ると定抵抗に等価で、やはり出力電流、
電圧は変化しない。 FIG. 6 is an electrical connection diagram showing an example of a specific configuration of the present invention. Items that are the same as those in Figures 2 and 4 are given the same numbers. In the figure, D 1 is
It is APD. The transistors Q 1 and APD form a series circuit with bias resistors R 10 and R 11 , respectively, and these series circuits are connected in parallel.
A signal is taken out from the cathode of the APD via a DC cut capacitor C10 and transmitted to the preamplifier 2. The positive polarity side of the high voltage power supply 1 is brought to a common potential and connected to a parallel circuit of the transistor Q1 and APD. On the other hand, the other common connection side of the parallel circuit is connected to the collector of transistor Q2 . In addition, a resistor is connected between the outputs of high voltage power supply 1.
A series circuit of R 12 and a Zener diode D 2 is connected, and the Zener voltage taken out from the Zener diode D 2 is applied to the base of the transistor Q 2 to keep the base potential of the transistor constant. As a result, the current flowing through transistor Q2 becomes constant and operates as a constant current circuit. In a circuit configured in this way, when looking at the bias circuit from the high voltage power supply 1, it is equivalent to connecting a constant current source, and even if the current amplification factor M of the APD is changed, the output power and voltage of the high voltage power supply 1 will remain constant. It does not change. In such a method, the response speed of bias voltage V B is
It is determined by the capacitor C 11 on the anode side of the APD and the value of the constant current. In addition, Zener diode
High voltage power supply 1, which may use a resistor instead of D 2
When viewed from the side, it is equivalent to a constant resistance, and the output current,
Voltage does not change.
本発明回路の特長を列挙すると、以下のとおり
である。 The features of the circuit of the present invention are listed below.
(1) 高圧電源の応答特性の影響を受けないので、
Ｍ制御の応答が速い。(1) It is not affected by the response characteristics of the high-voltage power supply, so
M control response is fast.
(2) 高圧電源の出力電圧の個体差を定電流の値を
変えることで吸収できる。(2) Individual differences in the output voltage of high-voltage power supplies can be absorbed by changing the constant current value.
(3) 高圧電源の出力電流が一定のため、高圧電源
のDC／DCコンバータの１次側の電圧の変動を
小さくできる。(3) Since the output current of the high-voltage power supply is constant, fluctuations in the voltage on the primary side of the DC/DC converter of the high-voltage power supply can be reduced.
(4) 構成が極めて簡単である。(4) The configuration is extremely simple.
以上、詳細に説明したように、本発明によれば
トランジスタを流れる電流とAPDを流れる光電
流の和が常に一定になるような定電流回路を設け
て、バイアス電圧を変化させそれに応じて電流増
幅率Ｍを応答性よく制御できるようにして、
APDのＭ制御の応答特性を改善したバイアス回
路を実現することができる。 As explained above in detail, according to the present invention, a constant current circuit is provided so that the sum of the current flowing through the transistor and the photocurrent flowing through the APD is always constant, and the bias voltage is changed to amplify the current accordingly. By making it possible to control the rate M with good responsiveness,
A bias circuit with improved response characteristics of M control of APD can be realized.
第１図はAPDの特性を示す図、第２図はAPD
のバイアス回路の従来例を示す図、第３図はその
応答特性を示す図、第４図は本発明の構成原理
図、第５図は高圧電源の特性図、第６図は本発明
の具体的構成を示す電気的構成図である。
１……高圧電源、２……前置増幅器、１０……
定電流回路、Ｑ，Q1，Q2……トランジスタ、Ｄ，
D1……APD、D2……ツエナーダイオード、R1，
R2，R10〜R13……抵抗、C1，C2，C10，C11……
コンデンサ。
Figure 1 shows the characteristics of APD, Figure 2 shows APD
3 is a diagram showing its response characteristics, FIG. 4 is a diagram showing the configuration principle of the present invention, FIG. 5 is a characteristic diagram of a high-voltage power supply, and FIG. 6 is a diagram showing a specific example of the present invention. FIG. 2 is an electrical configuration diagram showing a typical configuration. 1...High voltage power supply, 2...Preamplifier, 10...
Constant current circuit, Q, Q 1 , Q 2 ...transistor, D,
D 1 ... APD, D 2 ... Zener diode, R 1 ,
R 2 , R 10 ~ R 13 ...Resistance, C 1 , C 2 , C 10 , C 11 ...
capacitor.
Claims (1)
ンシエフオトダイオードに印加する電圧をつくり
出すバイアス回路において、アバランシエフオト
ダイオードと並列にトランジスタを接続し該トラ
ンジスタのベースに制御信号を与えて該アバラン
シエフオトダイオードの両端に印加される電圧を
調節すると共に、トランジスタに流れる電流とア
バランシエフオトダイオードに流れる光電流の和
が一定となるような定電流回路を設けたことを特
徴とするアバランシエフオトダイオードのバイア
ス回路。1. In a bias circuit that uses voltage supplied from a high-voltage power supply to create a voltage to be applied to an avalanche photodiode, a transistor is connected in parallel with the avalanche photodiode, and a control signal is applied to the base of the transistor to apply a control signal to the avalanche photodiode. An avalanche photodiode comprising a constant current circuit that adjusts the voltage applied across the diode and keeps the sum of the current flowing through the transistor and the photocurrent flowing through the avalanche photodiode constant. bias circuit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58034123A JPS59160345A (en) | 1983-03-02 | 1983-03-02 | Bias circuit of avalache photodiode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58034123A JPS59160345A (en) | 1983-03-02 | 1983-03-02 | Bias circuit of avalache photodiode |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59160345A JPS59160345A (en) | 1984-09-11 |
| JPH0129333B2 true JPH0129333B2 (en) | 1989-06-09 |
Family
ID=12405465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58034123A Granted JPS59160345A (en) | 1983-03-02 | 1983-03-02 | Bias circuit of avalache photodiode |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59160345A (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4590974B2 (en) | 2004-08-09 | 2010-12-01 | 住友電気工業株式会社 | Optical receiver circuit |
| JP2009182841A (en) | 2008-01-31 | 2009-08-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Optical receiver |
| US9157797B2 (en) * | 2013-03-14 | 2015-10-13 | Maxim Integrated Products, Inc. | Avalanche photo diode detector control systems and method |
-
1983
- 1983-03-02 JP JP58034123A patent/JPS59160345A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59160345A (en) | 1984-09-11 |
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