JPH02105643A - 光受信回路 - 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〕 本発明は光受信回路に利用される。

本発明は、電気ＡＧＣおよびフルＡＧＣを併用した光受
信回路に関し、特にその光入力断検出回路に関する。

〔概要〕

本発明は、光信号を受光する受光素子のバイアス電圧と
、前記受光素子からの出力電気信号を増幅する利得可変
増幅回路の利得制御電圧とを、前記光信号の受光レベル
に従って制御する手段を備えた光受信回路において、 前記受光素子に流れる電流を検出し、その検出された値
があらかじめ定められた基準値以上になるとともに、前
記利得可変増幅回路の利得制御電圧があらかじめ定めら
れた基準値以上になった場合、前記光信号が入力断にな
ったことを表す入力断アラーム信号を出力するようにす
ることにより、前記光信号の入力レベルが非常に大きい
場合にも、簡単に前記入力断アラ、−ム信号を出力でき
るようにしたものである。

〔従来の技術〕

従来、光受信回路における光入力断検出回路として、等
化回路の出力を帯域通過フィルタを用いて抽出したタイ
ミング成分の有無により検出する回路と、本発明のよう
に光入力断時にアバランシェホトダイオード（ＡＰＤ）
の暗電流がフルＡＧＣの動作により増加することを利用
して光入力断を検出する回路とがあった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述した従来の光受信回路の光入力断検出回路は、前者
は、抽出したタイミング成分が信号のマーク率によって
変動があるためアラーム発出の識別点の設定が微妙にな
る欠点があった。

後者は、光入力断時のフルＡＧＣ作動による暗電流の増
加を検出するため信号のマーク率の変動に依存しない利
点があるが、光入力の大きさが約−１０ｄＢｍ以上では
、光電流が光入力断時の暗電流を上まわり、光入力断を
検出できない欠点があった。後者は、光源が光ダイオー
ド（ＬＥＤ）（最大−２０ｄＢｍ程度）の場合は有効で
あるが、光源がレーデダイオード（ＬＤ）（最大ＯｄＢ
ｍ　〜−ｌｄＢｍ程度）では適用できない欠点があった
。

本発明の目的は、前記欠点を除去することにより、光入
力が大きい（約−１０ｄＢｍ以上）の場合にも、アバラ
ンシェホトダイオードの暗電流により、光入力断を正し
く検出できる光入力断検出回路を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、光信号を受光する受光素子と、この受光素子
からの出力電気信号をその大きさに応じて所定の増幅を
行う利得可変増幅回路と、前記受光素子のバイアス電圧
と前記利得可変増幅回路の利得制御電圧とを光信号の入
力レベルに従って制御する制御手段とを備えた光受信回
路において、前記受光素子に流れる電流を検出する電流
検出回路と、この電流検出回路の出力電圧と第一の基準
電圧とを比較する第一の比較回路と、前記利得可変増幅
回路の利得制御電圧と第二の基準電圧とを比較する第二
の比較回路と、前記第一および第二の比較回路の出力電
圧を入力し論理積をとり入力断アラーム信号を出力する
論理積回路とを備えたことを特徴とする。

〔作用〕

受光素子例えばアバランシェホトダイオードのバイアス
電圧は、光信号の受光レベルが小さくなるに従って大き
くなるようにバイアス制御手段によって制御され、アバ
ランシェホトダイオードの増倍率が大となり、その電気
的な光検出電流のレベルは一定となるようになる。すな
わち、光信号が入力断のときには、光信号の受光レベル
は零となり、これに対応してバイアス電圧はますます大
となり、アバランシェホトダイオードのブレークダウン
電圧Ｖ！ｌに達し、アバランシェホトダイオードを流れ
る暗電流は最大値に達する。一方、利得可変増幅回路の
利得は、光信号の入力がないために最大値となるように
その利得制御電圧は最大値に制御され、光信号の入力レ
ベルが大になるとともに小さくなる。

従って、電流検出回路で前記アバランシェホトダイオー
ドの電流を挿入抵抗の両端に現れる電圧として検出し、
その出力電圧値を、ブレークダウン電圧７１時の値より
もやや低目に設定した基準電圧ｖＩと第一の比較回路で
比較し、一方、前記利得可変増幅回路の利得制御電圧値
を、この利得制御電圧の最大値よりやや低目に設定した
基準電圧Ｖ２と第二の比較回路で比較し、前記第一およ
び第二の比較回路の出力の論理積を論理積回路でとるこ
とにより、その出力は、光信号が入力断になった場合だ
け「Ｈ」レベルとなり、入力断アラーム信号を発出する
。そして、光信号の入力レベルがブレークダウン時の暗
電流よりも大きい（約−１０ｄＢｍ）場合には前述のよ
うに、前記利得可変増幅回路の利得制御電圧は、基準電
圧ｖ２以下となり前記第二の比較回路の出力は「Ｌ」レ
ベルとなり、前記論理積分回路の出力も「Ｌ」レベルと
なリ、入力断アラーム信号は発出されない。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック構成図および
第２図はその電流検出回路および比較回路の詳細を示す
回路図である。

第１図によると、本実施例は、光信号１３を受光する受
光素子としてのアバランシェホトダイオード１と、この
アバランシェホトダイオード１からの出力電気信号をそ
の大きさに応じて所定の増幅を行う利得可変増幅回路３
と、アバランシェホトダイオード１のバイアス電圧と利
得可変増幅回路３の利得制御電圧とを光信号１３の入力
レベルに従って制御する制御手段としての、等化信号１
４ａのピーク値を検出するピーク値検出回路５、このピ
ーク値検出回路５の出力を増幅し利得可変増幅回路３に
利得制御電圧を与える第一の直流増幅回路６、この第一
の直流増幅回路６の出力を増幅する第二の直流増幅回路
７、およびこの第二の直流増幅回路７の出力を変換しア
バランシェホトダイオード１にバイアス電圧を与える直
流電圧変換回路８を備えた光受信回路において、 アバランシェホトダイオード１に流れる電流を検出する
電流検出回路９と、この電流検出回路９の出力電圧と基
準電圧端子１５に与えられる第一の基準電圧Ｖ１とを比
較する第一の比較回路１０と、利得可変増幅回路３の利
得制御電圧と基準電圧端子１６に与えられる第二の基準
電圧ｖ２とを比較する第二の比較回路１１と、第一およ
び第二の比較回路１０および１１の出力電圧を人力し論
理積をとり入力断アラーム信号１７ａをアラーム出力端
子１７に対して出力する論理積回路１２とを備えている
。

なお、２はアバランシェホトダイオード１の出力電気信
号を増幅し利得可変増幅回路３に対して出力する前置増
幅回路であり、４は利得可変増幅回路３の出力を等化し
等化出力端子１４に対して等化信号１４ａを出力する等
化回路である。

第２図によると、直流検出回路９は、一端がアバランシ
ェホトダイオード１の出力に接続され他端が前置増幅回
路２の入力に接続された抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ１の一端と
接地間に直列接続された抵抗Ｒ２およびＲ３と、抵抗Ｒ
１の他端と接地間に直列接続された抵抗Ｒ４およびＲ５
と、抵抗Ｒ４とＲ５の接続点と接地間に接続されたコン
デンサＣ２と、正相入力端子がコンデンサＣ１を介して
接地され、逆相入力端子が抵抗Ｒ７を介して抵抗Ｒ４と
Ｒ５との接続点に接続され、出力端子が抵抗Ｒ６を介し
て逆相入力端子に接続されるとともに第一の比較回路１
０の一方の入力に接続された演算増幅器１８とを含んで
いる。

また、第一の比較回路１０は、正相入力端子が電流検出
回路９の出力に接続され、逆相入力端子が基準電圧端子
１５に接続され、出力が論理積回路１２の一方の入力に
接続された演算増幅器１９を含み、第二の比較回路１１
は、正相入力端子が第一の直流増幅回路６の出力に接続
され、逆相入力端子が基準電圧端子１６に接続され、出
力が論理積回路１２の他方の人力に接続された演算増幅
器２０を含んでいる。

本発明の特徴は、第１図および第２図において、電流検
出回路９と、第一および第二の比較回路１０および１１
と、論理積回路１２とを設けたことにある。

次に、本実施例の動作について説明する。

初めに回路全体の動作を説明する。光信号１３はアバラ
ンシェホトダイオード１により受光され電気信号に変換
されて、電流検出回路９を介して前置増幅回路２に入力
され、所定の増幅がなされたあとで、利得可変増幅回路
３に入力される。利得可変増幅回路３では、入力された
電気信号を直流増幅回路６の出力に従って増幅を行い等
化回路４へ出力する。等化回路４では、所定の等化を行
ったあとで等化信号１４ａとして等化出力端子１４から
出力する。

等化信号１４ａの振幅は、光信号１３の入力レベルの大
きい所では、ピーク値検出回路５で直流電圧に変換され
、その変動を第一の直流増幅回路６で増幅し、前記変動
を打ち消すように利得可変増幅回路３の利得を制御し、
等化信号１４ａの振幅を安定化している（電気ＡＧＣ）
。

光信号１３０入カレベルが小さくなるにつれ、可変利得
制御回路３の利得は最大となり、さらに光信号１３の入
力レベルが小さくなると、第二の直流増幅回路７により
直流電圧変換回路８の出力電圧を制御し、アバランシェ
ホトダイオード１の増倍率を制御して等化信号１４ａを
安定化する（フルＡＧＣ）。

光信号１３の入力が無い場合、フルＡＧＣのため、アバ
ランシェホトダイオード１のバイアス電圧が最大となり
、暗電流が飛躍的に増加する。アバランシェホトダイオ
ード１に流れる電流を電流検出回路９で電圧に変換し、
第一の比較回路１０の出力をｒＨ」レベルにする。一方
、電気ＡＧＣにより利得可変増幅回路３の利得は最大と
なり、その制御電圧である第一の直流増幅回路６の出力
も最大電圧となる。この電圧を検出して第二の比較回路
１１の出力も「Ｈ」レベルとなる。この二つの情報を論
理積回路１２を通すとその出力はｒＨ」レベルとなり、
入力断アラーム信号１７ａがアラーム出力端子１７に出
力される。

光信号１３の入力レベルが小さく、フルＡＧＣにより制
御されているときは、第二の比較回路１１の出力は「Ｈ
」レベノペ第一の比較回路１０の出力はｒｌＪレベルと
なり、論理積回路１２の出力は「Ｌ」レベルとなり、ア
ラームは解除される。

光信号１３０入カレベルが大きく電気ＡＧＣにより制御
しているときは、第一の比較回路１０の出力は「Ｌ」レ
ベノペ第二の比較回路１１の出力も「Ｌ」レベルとなり
、論理積回路１２の出力はｒＩ、Ｊレベルとなる。

さらに、光信号１３０入カレベルが大きくなり約−１０
ｄＢｍを超えると、今度はアバランシェホトダイオード
１に流れる電流が光断時の暗電流の大きさを超えるため
、第一の比較回路１０の出力がｒ）（Ｊレベノペ第二の
比較回路１１の出力がｒｌＪレベルのため、論理積回路
１２の出力は「Ｌ」レベルとなり、アラームは解除であ
る。従って、約−１０ｄＢｍ以上の大きさの光信号１３
の人力に対してアラームを解除することができる。

次に、電流検出回路９ならびに第一および第二の比較回
路１０および１１の動作についてより詳しく説明する。

電流検出回路９にふいて、抵抗Ｒ１の両端には、アバラ
ンシェホトダイオード１に流れる電流に比例した電圧が
現れ、各々抵抗Ｒ２およびＲ３と抵抗Ｒ４およびＲ５と
でレベルシフトしたうえで、演算増幅器１８と抵抗Ｒ６
およびＲ７で構成される反転増幅回路により、アバラン
シェホトダイオード１に流れる電流に比例した電圧に変
換される。

電流検出回路９の出力は、アバランシェホトダイオード
１の電流が増加すると電圧が上るようになっているため
、第一の比較回路１０の第一の基準電圧Ｖ１を、アバラ
ンシェホトダイオード１がブレークダウン時に、アバラ
ンシェホトダイオード１に流れる電流に相当する電流検
出回路９の出力電圧よりやや低目に設定すれば、光入力
断のとき、前述のように第一の比較回路１０の出力を反
転させることができる。

第一の直流増幅回路６の出力は、光信号１３０入カレベ
ルが小さくなる樺太となり、光入力断時において最大と
なる。従って、第二の基準電圧Ｖ２をこの第一の直流増
幅回路６の出力電圧の最大値よりやや低目に設定すれば
、光入力断のとき前述のように第二の比較回路１１の出
力を反転させることができる。

以上説明したように、第二の比較回路１０は、電流検出
回路９の出力電圧が第一の基準電圧ｖＩより低い場合は
「Ｌ」レベルを、高い場合は「Ｈ」レベルを出力する。

また、第二の比較回路１１は、第一の直流増幅回路６の
出力電圧が第二の基準電圧Ｖ２より高いとき「Ｈ」レベ
ル、低いとき「Ｌ」レベルを出力する。

従って、論理積回路１２の出力がｒ）（Ｊレベルすなわ
ち入力断アラーム信号１７ａの発出となるのは、第一の
比較回路１０の出力と第二の比較回路１１の出力がとも
に「Ｈ」レベルのとき、すなわち光入力断のときのみで
ある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、アバランシェホトダイ
オードに流れる電流と、利得可変増幅回路の利得制御電
圧の両方を監視することで、光入力が約−１０ｄＢｍ以
上の大きさでも入力断アラーム信号を発生させることが
なく、光入力断のときのみ入力断アラーム信号を発出す
ることができ、正しく光入力断を検出できる効果がある
。

基準電圧。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光信号を受光する受光素子と、 この受光素子からの出力電気信号をその大きさに応じて
   所定の増幅を行う利得可変増幅回路と、前記受光素子の
   バイアス電圧と前記利得可変増幅回路の利得制御電圧と
   を光信号の入力レベルに従って制御する制御手段と を備えた光受信回路において、 前記受光素子に流れる電流を検出する電流検出回路と、 この電流検出回路の出力電圧と第一の基準電圧とを比較
   する第一の比較回路と、 前記利得可変増幅回路の利得制御電圧と第二の基準電圧
   とを比較する第二の比較回路と、前記第一および第二の
   比較回路の出力電圧を入力し論理積をとり入力断アラー
   ム信号を出力する論理積回路と を備えたことを特徴とする光受信回路。