JPH0282804A - 光受信用前置増幅器 - Google Patents
光受信用前置増幅器Info
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- JPH0282804A JPH0282804A JP63235373A JP23537388A JPH0282804A JP H0282804 A JPH0282804 A JP H0282804A JP 63235373 A JP63235373 A JP 63235373A JP 23537388 A JP23537388 A JP 23537388A JP H0282804 A JPH0282804 A JP H0282804A
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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。
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〕
この発明は、光受信器などにおいて、広い受光電力変動
範囲においても出力が飽和することのない、光受信用前
置増幅器に関するものである。
範囲においても出力が飽和することのない、光受信用前
置増幅器に関するものである。
第２図は９例えば信学技報Ｃ８−１５８（１９８５−０
２）に示された従来の光受信用トランスイノピーダンス
可変型ＩＣ化前置増幅器を示すブロック図であシ２図に
おいて、（１）は光信号入力、（２）は光信号入力（１
）を受は光電流に変換する受光素子、α秒は受光素子（
２）にバイアス電圧を与える端子、ａ９は前置増幅器の
入力インピーダンス、 偶、 Ｃ’υは相補的に利得を
可変にできる（ＡＩ＋Ａ２＝Ａニ一定〕可変利得定幅可
変利得増幅器可変利得増幅器α、ｃｌυの出力の和をと
る加算器、のは加算器のの出力を２つの可変利得増幅器
■、Ｑυの入力に帰還するための帰還抵抗、Ｗ、ＣＳは
前置増幅器の出力端子。
２）に示された従来の光受信用トランスイノピーダンス
可変型ＩＣ化前置増幅器を示すブロック図であシ２図に
おいて、（１）は光信号入力、（２）は光信号入力（１
）を受は光電流に変換する受光素子、α秒は受光素子（
２）にバイアス電圧を与える端子、ａ９は前置増幅器の
入力インピーダンス、 偶、 Ｃ’υは相補的に利得を
可変にできる（ＡＩ＋Ａ２＝Ａニ一定〕可変利得定幅可
変利得増幅器可変利得増幅器α、ｃｌυの出力の和をと
る加算器、のは加算器のの出力を２つの可変利得増幅器
■、Ｑυの入力に帰還するための帰還抵抗、Ｗ、ＣＳは
前置増幅器の出力端子。
（イ）、＠はそれぞれ、可変利得増幅器＠、および？２
υの利得制御電圧端子である。
υの利得制御電圧端子である。
次に動作について説明する。受光素子（２）によって光
電流に変換された光信号は、２つの異った可変利得増幅
器＠、勿に入力し２次式のようにそれぞれ利得Ａ１．Ａ
２にて増幅される。
電流に変換された光信号は、２つの異った可変利得増幅
器＠、勿に入力し２次式のようにそれぞれ利得Ａ１．Ａ
２にて増幅される。
Ｖｏ１＝Ａ１ ・ｖｊ−−−−−−−−−（１１Ｖｏ２
＝−Ａ２ ｅＶｉ ・−−−−−−−−１２１（Ａ
＝ＡＩ ＋Ａ２ ） （η・（ＶＯ１＋ＶＯ２）−Ｖｉ ）／Ｚｐ□＋ｉ ａ
＝Ｖｉμｉ−・（３１ここで１８は光電流、 Ｖｉは入
力電圧、ηは帰還定数を示す。上式よシ、出力ｖｏ１１
ＶＣｌ２についてのトランスインピーダンス”ＴＩ
、 ＺＴ２はそれぞれ次式で与えられる。
＝−Ａ２ ｅＶｉ ・−−−−−−−−１２１（Ａ
＝ＡＩ ＋Ａ２ ） （η・（ＶＯ１＋ＶＯ２）−Ｖｉ ）／Ｚｐ□＋ｉ ａ
＝Ｖｉμｉ−・（３１ここで１８は光電流、 Ｖｉは入
力電圧、ηは帰還定数を示す。上式よシ、出力ｖｏ１１
ＶＣｌ２についてのトランスインピーダンス”ＴＩ
、 ＺＴ２はそれぞれ次式で与えられる。
Ｖｏｌ ニーＺＴ１−１５＝−（Ａ１／ｈ）−ＺＴｏ−
１ｓ−＝ １４）Ｖｏ２ ＝−ＺＴ２ ・１８＝−（Ａ
２／Ａ） ＊ＺＴｏ ・１ ｓｏ−−−（５１ｚＴｏ
＝ ｚＦ、／ｌη＋（１＋ＺＦ／Ｚす／ＡＪ −−−
−−−−＋６１式（４）、（５１よシ＊ Ａｌ（Ａ２
） ｋ変化させることにより。
１ｓ−＝ １４）Ｖｏ２ ＝−ＺＴ２ ・１８＝−（Ａ
２／Ａ） ＊ＺＴｏ ・１ ｓｏ−−−（５１ｚＴｏ
＝ ｚＦ、／ｌη＋（１＋ＺＦ／Ｚす／ＡＪ −−−
−−−−＋６１式（４）、（５１よシ＊ Ａｌ（Ａ２
） ｋ変化させることにより。
トランスインピーダンスＺＴ１ （ＺＴ２） を変化さ
せることができる。これにより、入力光信号が小さい場
合は利得Ａ１を最大として（この場合Ａ２は最小）、’
Ｖｏ１ｔ−出力とした高トランスインピーダンスの低雑
音前置増幅器として用い、入力光信号が大きい場合には
利得Ａ１を最小として（この場合。
せることができる。これにより、入力光信号が小さい場
合は利得Ａ１を最大として（この場合Ａ２は最小）、’
Ｖｏ１ｔ−出力とした高トランスインピーダンスの低雑
音前置増幅器として用い、入力光信号が大きい場合には
利得Ａ１を最小として（この場合。
Ａ２は最大）、出力ｖｏ１の飽和を防ぐ。
従来の光受信用前置増幅器は以上のように構成されてい
るので、２つの増幅器および１つの加算器が必要で構成
が複雑であシ、かつ、利得制御端子および出力端子をそ
れぞれ２つ有し、ＩＣ化した場合に外部端子が多くなる
という問題点があった。又１％性的にも、光入力信号が
大のとき、−方の増幅器の利得を小さくしても、もう一
つの増幅器の利得は大きく、その出力も飽和している恐
れがある。この場合、加算器を通して２つの出力の和が
入力に帰還されるために、利得を小さくした側の増幅器
の出力に悪影響を及ぼす恐れがあるという課題があった
。
るので、２つの増幅器および１つの加算器が必要で構成
が複雑であシ、かつ、利得制御端子および出力端子をそ
れぞれ２つ有し、ＩＣ化した場合に外部端子が多くなる
という問題点があった。又１％性的にも、光入力信号が
大のとき、−方の増幅器の利得を小さくしても、もう一
つの増幅器の利得は大きく、その出力も飽和している恐
れがある。この場合、加算器を通して２つの出力の和が
入力に帰還されるために、利得を小さくした側の増幅器
の出力に悪影響を及ぼす恐れがあるという課題があった
。
この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、簡単な回路構成にて広いダイナミックレンジを
有する光受信用前置増幅器を得ることを目的とする。
もので、簡単な回路構成にて広いダイナミックレンジを
有する光受信用前置増幅器を得ることを目的とする。
この発明に係る光受信用前置増幅器は、初縁のエミッタ
接地増幅器″′に構成するトランジスタのコレクタ電流
を、負荷抵抗に流れる電流は変動しないように外部電圧
によ多制御し、出力の直流バイアスは変動せず利得のみ
ｔｉ化させるようにすることで、利得（トランスインピ
ーダンス）可変の帰還型増幅器（トランスインピーダン
ス・アンプ）を構成したものである。
接地増幅器″′に構成するトランジスタのコレクタ電流
を、負荷抵抗に流れる電流は変動しないように外部電圧
によ多制御し、出力の直流バイアスは変動せず利得のみ
ｔｉ化させるようにすることで、利得（トランスインピ
ーダンス）可変の帰還型増幅器（トランスインピーダン
ス・アンプ）を構成したものである。
この発明における光受信用前置増幅器は、入力信号レベ
ルが小さい範囲では、エミッタ接地増幅器の利得を大と
し、入力信号レベルが大きい範囲では、同じくエミッタ
接地増幅器の利得を小とすることで、入力信号レベルの
変動範囲で出力信号が飽和しないようにする。
ルが小さい範囲では、エミッタ接地増幅器の利得を大と
し、入力信号レベルが大きい範囲では、同じくエミッタ
接地増幅器の利得を小とすることで、入力信号レベルの
変動範囲で出力信号が飽和しないようにする。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、（１）は光信号入力、（２）は光信号入力
（１）を受は光電流に変換する受光素子、（３）は結合
容量、（４）は受光素子（２）の負荷抵抗、（５）はエ
ミッタ接地増幅器を構成するトランジスタ、（６）は同
じく負荷抵抗、（７１は負荷抵抗（６）に流れる電流を
定める定電流源、（８）はベースに与える電圧によりト
ランジスタ（５）のコレクタ電流を分岐し、エミッタ接
地増幅器の利得を制御するトランジスタ、（９）は利得
制御の感度を調整する抵抗、 （ＩＧは前述のエミッタ
接地増幅器のバイパス用の容量、ａカはトランジスタ（
８）のベース電圧を与える端子、α２は出力用エミッタ
ホロアを構成するトランジスタ、（Ｌ３は同じく負荷抵
抗、 （１４１は前述のエミッタ接地増幅器の出力の一
部を入力に帰還する帰還抵抗、 ａｃＪは出力端子、舖
は高電位側電源端子、顛は低電位側電源端子、ａｓＦｉ
受光素子（２）のバイアス電圧を与える端子である。
図において、（１）は光信号入力、（２）は光信号入力
（１）を受は光電流に変換する受光素子、（３）は結合
容量、（４）は受光素子（２）の負荷抵抗、（５）はエ
ミッタ接地増幅器を構成するトランジスタ、（６）は同
じく負荷抵抗、（７１は負荷抵抗（６）に流れる電流を
定める定電流源、（８）はベースに与える電圧によりト
ランジスタ（５）のコレクタ電流を分岐し、エミッタ接
地増幅器の利得を制御するトランジスタ、（９）は利得
制御の感度を調整する抵抗、 （ＩＧは前述のエミッタ
接地増幅器のバイパス用の容量、ａカはトランジスタ（
８）のベース電圧を与える端子、α２は出力用エミッタ
ホロアを構成するトランジスタ、（Ｌ３は同じく負荷抵
抗、 （１４１は前述のエミッタ接地増幅器の出力の一
部を入力に帰還する帰還抵抗、 ａｃＪは出力端子、舖
は高電位側電源端子、顛は低電位側電源端子、ａｓＦｉ
受光素子（２）のバイアス電圧を与える端子である。
次に本発明の作用、動作について説明する。第１図にお
いて、受光素子（２）で入力した光信号口）は光電流に
変換され利得Ｇｏヲ有する。トランジスタ（５１，抵抗
（６）、定電流源（７１，容量α〔で構成するエミッタ
接地増幅器にて増幅され、エミッタホロアを介して帰還
抵抗α４により、トランジスタ（５）のベースに帰還さ
れ、トランスインピーダンスアンズを構成している。
いて、受光素子（２）で入力した光信号口）は光電流に
変換され利得Ｇｏヲ有する。トランジスタ（５１，抵抗
（６）、定電流源（７１，容量α〔で構成するエミッタ
接地増幅器にて増幅され、エミッタホロアを介して帰還
抵抗α４により、トランジスタ（５）のベースに帰還さ
れ、トランスインピーダンスアンズを構成している。
この時、第１図の回路の出力■ｏＵＴは次式で表わされ
る。
る。
きる。
Ｖｏ（ＩＴ ： −Ｒｆｌｌｉｅ −−−−−−
（８１次に、端子（１１）の制御電圧を上昇させること
により、トランジスタ（５）に流れるコレクタ電流が減
少し、利得は最小となる（ Ｇｏ、Ｍｉｎ （１） 、
この場合の出力ＶＯｔｌＴは次式で近似できる。
（８１次に、端子（１１）の制御電圧を上昇させること
により、トランジスタ（５）に流れるコレクタ電流が減
少し、利得は最小となる（ Ｇｏ、Ｍｉｎ （１） 、
この場合の出力ＶＯｔｌＴは次式で近似できる。
ｔＱ
ここで、ｉＧは光入力信号による光電流、又、上式は低
周波での近似とし、入力容量は省略している。
周波での近似とし、入力容量は省略している。
第１図の端子αυの制御電圧を低下させることにより、
トランジスタ（５）に流れるコレクタ電流が増加し、利
得は最大となるＩＱ□ 、Ｍａｘ）。この場合。
トランジスタ（５）に流れるコレクタ電流が増加し、利
得は最大となるＩＱ□ 、Ｍａｘ）。この場合。
Ｒｆ （Ｒｉであることから１式（７）の分母において
。
。
（Ｇｏ・（−Ｒｒ−”ａ）＜−Ｒｆ・１ｓ −−
−−−−（９１このことから、光信号入力レベルが小さ
い範囲ではトランスインピーダンス値を大きくして、低
雑音前置増幅器を構成し、光信号入力レベルか大きい範
囲ではトランスインピーダンス値を小さくして出力の飽
和を防ぐことができる。
−−−−（９１このことから、光信号入力レベルが小さ
い範囲ではトランスインピーダンス値を大きくして、低
雑音前置増幅器を構成し、光信号入力レベルか大きい範
囲ではトランスインピーダンス値を小さくして出力の飽
和を防ぐことができる。
また、第１図に示したように、トランジスタ（５）。
（８）および定電流源（７１の構成よジオトランジスタ
（８）のベース電圧制御によるトランジスタ（５）のコ
レクタ直流電流変動が生じても、負荷抵抗（６）に流れ
る直流電流は定電流源（７）によって決定され一定であ
ることから、負荷抵抗（６）の直流バイアスは変動しな
い。
（８）のベース電圧制御によるトランジスタ（５）のコ
レクタ直流電流変動が生じても、負荷抵抗（６）に流れ
る直流電流は定電流源（７）によって決定され一定であ
ることから、負荷抵抗（６）の直流バイアスは変動しな
い。
このように２本発明による光受信用前置増幅器は、エミ
ッタ接地増幅器１段、１つの制御端子。
ッタ接地増幅器１段、１つの制御端子。
直流バイアス電圧変動のない１つの出力で構成されてい
ることから、第２図に示された従来の前置増幅器と比較
して２回路構成が簡単で端子数が少く集積化に適してお
９２％性的にも、利得の大・小に拘らず正常な帰還動作
を行える。
ることから、第２図に示された従来の前置増幅器と比較
して２回路構成が簡単で端子数が少く集積化に適してお
９２％性的にも、利得の大・小に拘らず正常な帰還動作
を行える。
なお、上記実施例では増幅回路および制御回路部にＮＰ
Ｎ）ランジスタを用い、定電流源を前述のトランジスタ
のエミッタと低電位側電源との間に置いているが、ＮＰ
Ｎ）ランジスタの代わシにＰＮＰ）ランジスタを用い、
定電流源を高電位電源側に籠いてもよい。
Ｎ）ランジスタを用い、定電流源を前述のトランジスタ
のエミッタと低電位側電源との間に置いているが、ＮＰ
Ｎ）ランジスタの代わシにＰＮＰ）ランジスタを用い、
定電流源を高電位電源側に籠いてもよい。
また、上記実施例では光受信器の場合について説明した
が、他の帰還型増幅器を用いる構成ならば他の装置でも
よく、上記実施例と同様の効果を奏する。
が、他の帰還型増幅器を用いる構成ならば他の装置でも
よく、上記実施例と同様の効果を奏する。
以上のように、この発明によれば、簡単な構成により、
入力信号レベルによりトランスインピーダンスを変動さ
せるようにしたので、入力信号の広いダイナミックレン
ジについて、出力信号が飽和することのない光受信用前
置増幅器が得られるという効果がある。
入力信号レベルによりトランスインピーダンスを変動さ
せるようにしたので、入力信号の広いダイナミックレン
ジについて、出力信号が飽和することのない光受信用前
置増幅器が得られるという効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による光受信用前置増幅器
を示す回路接続図、第２図は従来の光受信器を示すブロ
ック構成図である。 図において、（１１は光信号、（２）は受光素子、（３
）は結合容量、（４）は負荷抵抗、（５）はトランジス
タ、（６）は負荷抵抗、（７１は定電流源、（８）はト
ランジスタ。 （９）は抵抗、ａＧは容量、αＤは制御電圧端子、α３
はトランジスタ、 Ｑ３１． （１４１は抵抗、α５は
出力端子、ａＧは高電位側電源端子、 ａｎは低電位側
電源端子、Ｕは受光素子のバイアス電圧、α９は入力イ
ンピーダンス、囚、Ｑυは可変利得増幅器、（２Ｘ５は
加算器、のは帰還インピーダンス、Ｑ４．四は出力端子
である。 なお。 図中。 す。 同一符号は同−又は相当部分を示
を示す回路接続図、第２図は従来の光受信器を示すブロ
ック構成図である。 図において、（１１は光信号、（２）は受光素子、（３
）は結合容量、（４）は負荷抵抗、（５）はトランジス
タ、（６）は負荷抵抗、（７１は定電流源、（８）はト
ランジスタ。 （９）は抵抗、ａＧは容量、αＤは制御電圧端子、α３
はトランジスタ、 Ｑ３１． （１４１は抵抗、α５は
出力端子、ａＧは高電位側電源端子、 ａｎは低電位側
電源端子、Ｕは受光素子のバイアス電圧、α９は入力イ
ンピーダンス、囚、Ｑυは可変利得増幅器、（２Ｘ５は
加算器、のは帰還インピーダンス、Ｑ４．四は出力端子
である。 なお。 図中。 す。 同一符号は同−又は相当部分を示
Claims (1)
- 受光素子により光信号から電気信号に変換された信号を
低雑音で増幅する前置増幅器において、受光素子の負荷
と、容量を介して第１のトランジスタのベースに接続し
、該トランジスタのコレクタと最高電位の間に負荷抵抗
を、同じくエミッタと最低電位の間に定電流源、および
容量を接続することでエミッタ接地増幅回路を構成し、
第２のトランジスタのコレクタを第１のトランジスタの
コレクタと接続し、第２のトランジスタのエミッタを抵
抗を介して第１のトランジスタのエミッタと接続し、第
２のトランジスタのベースを制御電圧入力端子とし、第
１および第２のトランジスタの共通コレクタ部分を、第
３のトランジスタのベースに接続し、同じく第３のトラ
ンジスタのエミッタと最低電位との間に負荷抵抗を接続
することでエミツタホロアを構成し、第３のトランジス
タのエミッタと第１のトランジスタのベースの間に帰還
抵抗を接続し、同じく第３のトランジスタのエミッタを
出力とすることを特徴とする光受信用前置増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63235373A JPH0282804A (ja) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | 光受信用前置増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63235373A JPH0282804A (ja) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | 光受信用前置増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0282804A true JPH0282804A (ja) | 1990-03-23 |
Family
ID=16985126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63235373A Pending JPH0282804A (ja) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | 光受信用前置増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0282804A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5087892A (en) * | 1990-06-08 | 1992-02-11 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Gain stabilizing amplifier |
| JPH04286215A (ja) * | 1990-11-01 | 1992-10-12 | American Teleph & Telegr Co <Att> | 光レシーバ |
| US6014061A (en) * | 1998-03-04 | 2000-01-11 | Nec Corporation | Front-end amplification circuit |
| JP2007096067A (ja) * | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Sunx Ltd | 光電変換回路 |
| JP2011119915A (ja) * | 2009-12-02 | 2011-06-16 | Toshiba Corp | 差動増幅回路および無線受信機 |
| US9837969B2 (en) | 2015-03-09 | 2017-12-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Transimpedance circuit |
-
1988
- 1988-09-20 JP JP63235373A patent/JPH0282804A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5087892A (en) * | 1990-06-08 | 1992-02-11 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Gain stabilizing amplifier |
| JPH04286215A (ja) * | 1990-11-01 | 1992-10-12 | American Teleph & Telegr Co <Att> | 光レシーバ |
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| JP2011119915A (ja) * | 2009-12-02 | 2011-06-16 | Toshiba Corp | 差動増幅回路および無線受信機 |
| US8676148B2 (en) | 2009-12-02 | 2014-03-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Differential amplifier circuit and wireless receiving apparatus |
| US9837969B2 (en) | 2015-03-09 | 2017-12-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Transimpedance circuit |
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