JPH0316048B2

JPH0316048B2 -

Info

Publication number: JPH0316048B2
Application number: JP59096089A
Authority: JP
Inventors: Takanori Sawai; Yoshinobu Kobayashi; Norio Itsushiki
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1984-05-14
Filing date: 1984-05-14
Publication date: 1991-03-04
Also published as: JPS60239138A

Description

【発明の詳細な説明】

(ア) 技術分野この発明は、光通信システムに於ける光受信回
路に関する。光通信は、電気信号を光信号に変換して、光フ
アイバの中を伝送し、受信側に於て、光信号を逆
に電気信号に戻すことによつてなされる。受信回路は、ホトダイオード、アバランシエホ
トダイオードなどの光電変換素子と、この素子に
流れる電流を増幅し、信号を復元する回路を備え
ている。送受信される信号は、デジタル信号であること
もあり、アナログ信号であることもある。ここで
は、デジタル信号を送受信する光受信回路を対象
とする。 (イ) 従来技術とその問題点デジタル信号を扱うのであるから、受信回路に
於ては、微小な光電流を増幅し、コンパレータで
二値化し、波形整形すれば、もとのデジタル信号
を復元できる。従来は、光電流を増幅するため、第３図に示す
ような回路が用いられた。光電流I_pは、帰還抵抗
R_fを通り、出力電圧V_dを生ずるが、増幅器の入
力が、V_pだけ持ち上げられているので、 V_d＝V_p−R_fI_p (1) となる。入射光の強度は、伝送線の長さなどにより、
様々である。微弱な信号であつても、正しく二値
化できなければならないので、R_fを大きくし、
増幅率を大きくしたい。 R_fを大きくすると、入射光パワーが大きい場
合、増幅部のトランジスタが飽和し、応答速度が
低下する。また、全回路をモノリシツク化したいが、モノ
リシツクICに於て、100KΩ以上の高抵抗を作る
のは困難である。モノリシツクICの場合、抵抗
値は、20KΩ〜30KΩ程度のものが作り易い。もうひとつの困難は、二値化回路の閾値を与え
る基準電圧の設定である。基準電圧V_cは、どのような振幅の信号に対し
ても、一定のものとして与えられていた。振幅が
大きい場合は容易に二値化できるが、振幅が小さ
い場合、信号の山と谷の部分の中間へ、必ず基準
電圧が来るように設定する事は難しい。このため、微小電流の場合、二値化できず、光
信号を電気信号に変換できないことになる。光信号がある大きさ以上の振幅を有する場合
は、固定基準電圧方式によつて二値化でできる。
しかし、この場合でも、振幅の違いにより、パル
ス立上りから基準電圧を横ぎるまでの時間が異な
るから、パルス幅が変化してしまう。受信器に於
て、送信されたパルスと同一のパルス幅の信号を
復元できない、という難点がある。 (ウ) 本発明の目的 (1) モノリシツク光受信回路を与えること。１チ
ツプモノリシツクICにするということである。
このため、抵抗値は20〜30KΩまでで、コンデ
ンサも小容量のものだけを使い、その他は全て
トランジスタによつて構成する。 (2) ダイナミツクレンジの広い光受信回路を与え
ること。微少振幅の光信号であつても正しく二
値化する、ということである。 (3) パルス歪の少い光受信回路を与えること。パルス幅が正しく復元できる、ということで
ある。 (エ) 実施例第１図は本発明の実施例に係る光受信回路図で
ある。これは、外付けコンデンサCextを除き、
全てがワンチツプの集積回路となつている。Ｒ１〜Ｒ４０は抵抗である。Ｑ１〜Ｑ５０はト
ランジスタである。Ｃ１，Ｃ２はコンデンサであ
る。コンデンサＣ１，Ｃ２は小容量のコンデンサ
で、例えばＣ１は5pF、Ｃ２は10pF程度とする
が、これらはウエハプロセスで作ることができ
る。 GNDは接地、Vccは電源電圧を示す。これは
5Vとしているが、抵抗値などを変更すれば、常
に良好に機能する。第２図のブロツク図の構成ごとに説明する。 (1) 受光素子１ホトダイオードPDがこれひ当る。逆バイアス
されており、アノードは接地されている。光が入
射すると、光に比例した電流がカソードからアノ
ードへ流れる。 (2) 電流・電圧変換部ホトダイオードの光電流の大きさに比例した電
圧を生ずるもので、トランジスタＱ１〜Ｑ４，Ｑ
４７，Ｑ４８、などがこれに含まれる。ホトダイオードPDのカソードは、トランジス
タＱ１のベースにつながれている。またカソード
は抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１の並列体により、ト
ランジスタＱ４のエミツタに接続されている。Ｑ２，Ｑ３は、Ｑ１のエミツタとアースの間に
直列に接続してあり、しかもＱ２，Ｑ３のコレク
タ、ベースはつながつているから、これらはベー
ス・エミツタ電圧降下分を得るためのダイオード
となつている。Ｑ１のベースは、結局、３つのベース・エミツ
タ降下分で約1.8V程度であり、PDにこれだけの
逆バイアスが加わつていることになる。トランジスタＱ４７はpnpトランジスタで、抵
抗Ｒ３６，Ｒ３５を経て電源とアースにつながつ
ている。コレクタ、ベースは互に接続してあり、
ダイオードと等価である。トランジスタＱ４８は同様にpnpトランジスタ
で、Ｑ４７とベース同士でつながつている。Ｑ４
８のエミツタはＲ３７を経て電源に接続され、コ
レクタはＱ１のコレクタにつながつている。Ｑ４７，Ｑ４８などは定電流回路を構成してい
る。Ｑ４７のコレクタ（ベース）電圧は、抵抗Ｒ
３６，Ｒ３５と、ベース・エミツタ降下分で、一
定量として決まる。Ｑ４８のベースが一定値とな
る。これが抵抗Ｒ３７を流れる電流と、ベース・
エミツタ降下分の和となるから、Ｑ４８を流れる
電流は一定値になるのである。この回路に於て、同様な定電流回路が多数用い
られている。定電流回路があるため、Ｑ４のベース、Ｑ１の
コレクタ、Ｑ４８のコレクタの合流点ａの電位は
それらだけでは決まらない。 PDに光電流ｉが流れると、これとＲ１の積iR
１だけ、Ｑ４のエミツタが持ち上る。するとａ点
はＱ４のエミツタｂより、ベース・エミツタ降下
分だけ高いことになる。つまり、抵抗Ｒ１が、ホトダイオードの光電流
ｉを電圧信号ｂに変換するのである。Ｃ１は発振
防止用のコンデンサである。Ｑ１には定電流が流れているが、これのベース
電流は、PDの光電流が増加すると、僅かに減少
する。このためＱ１のコレクタ電流が不変のま
ま、コレクタ電圧が上る。すると、Ｑ４のベース
電圧ａが上り、エミツタ電圧ｂも上昇する。する
と、Ｑ１のベース電流が増加する。こういうサイクルの動きが瞬時に起こるから、
結局ｂ点の電圧は、iR１と定数の和となるので
ある。ｂ点の電圧を簡単にするためｂとかく（以下、
同様の表記をする）と、ｂ＝iR１＋（定数） (1) となる。これは光パワーに比例する電圧信号であ
る。 (3) 微分回路３（遅延回路９、差動増幅回路１
０）電圧信号ｂのＨ，Ｌを直接、検出すると、信号
レベルの直流分の高さの問題があつて、困難なこ
とがある。そこで、本発明では、いつたん電圧信
号ｂを微分して、直流分を消去する。微分回路は、通常のように、接地した抵抗にコ
ンデンサを接続したものを用いるのではなく、逆
に信号の一方を遅延させ(d)これと、原の信号(c)と
の差動増幅を取つて、微分信号を得ている。この
ようにした方が、微分後の信号振幅を大きくでき
る。ｂ点の電圧信号は、同一の抵抗Ｒ２，Ｒ３を経
て、差動増幅回路１０を構成するトランジスタＱ
５，Ｑ６のベースに入る。Ｑ７，Ｑ８のエミツタは共通で、トランジスタ
Ｑ３６のコレクタ、エミツタ、抵抗Ｒ２２を経て
接地される。Ｑ３６は定電流回路として機能する。抵抗Ｒ１
９、トランジスタＱ３４、抵抗Ｒ２０が電源、ア
ース間に直列に設けられている。Ｑ３４のコレク
タ、ベースが接続されている。結局、Ｑ３４のコ
レクタ、ベースは、Ｒ１９，Ｒ２０の分圧によつ
てほぼ定まる一定電圧となる。これによつて、ト
ランジスタＱ３６，Ｑ３５のエミツタも一定電圧
となる。これらはＲ２２，Ｒ２１を介して接地さ
れているので、定電流回路となるわけである。トランジスタＱ５，Ｑ６と、Ｑ７，Ｑ８はダー
リントン接続され、電流増幅率を高めている。こ
れは、PDの光電流が微少であるからである。Ｑ
７，Ｑ８のベースへ、Ｑ５，Ｑ６のエミツタがつ
ながつている。これらの点は、定電流回路をなす
Ｑ４３，Ｑ４２、抵抗Ｒ３０，Ｒ２９を介してア
ースに接続される。Ｑ６のベースは、コンデンサＣ２によつてアー
スにつながつている。Ｒ３，Ｃ２が遅延回路９を
構成する。Ｑ６のベースへ入る信号ｄは、Ｑ５の
ベースに入る信号ｃより、Ｃ２を充放電する時間
だけ遅れる。Ｑ５，Ｑ６及びＱ７，Ｑ８は、信号ｃと、遅延
信号ｄの差を増幅するのであるから、微分回路と
なる。出力は、Ｑ８のコレクタｅに抵抗Ｒ４を接続
し、コレクタｅの電圧からとることにする。ｂ点の電圧の変化分が１であつたとすると、ｃ
点の変化分は１であるが、ｄ点の変化分は（１−e^-t′〓） (2) という変化をする。τは遅延回路の時定数で、Ｒ
３とＣ２の積である。出力ｅはｅ∝e^-t′〓 (3) となる。これは、微分であつて、ｂの変化が、増
加の時は正のパルス、減少の時は負のパルスが生
ずる。微分信号ｅは、Ｑ９のベースに入つて、電流増
幅される。Ｑ９のエミツタにつながれるトランジ
スタＱ４１と抵抗Ｒ２８は、定電流回路である。
ベース電圧は、Ｒ２３，Ｒ２４によつて与えられ
ている。Ｑ９のエミツタｆは、ｅよりベース・エミツタ
降下分だけ下つたものである。ｆの信号を二値化
するため、ｆの平均値を求め、ｆの平均値とｆと
を差動増幅する。このようにすると、ダイナミツ
クレンジが広くとれ、オフセツトの問題もない。第４図は本発明の光受信回路の各部の波形図で
ある。 (1)はｃ，ａ，ｂの波形を実線で、遅延信号ｄの
波形を破線で示している。第４図に於て、特にこ
とわらない限り、直流分は無視して、直流分の異
なるものであつても、交流分が同一であれば、同
じ波形で示すことにする。ａ，ｂ，ｃは直流分が
異なるが、直流分の変化は同じであるから同一波
形で示している。 (2)は、実線で差動増幅回路の出力ｅと、これに
続き交流分がほぼ同一の波形ｆ，ｊ，ｙを示して
いる。破線はｆの平均＜ｆ＞，ｈ，ｘを示す。こ
れは平滑化回路の動作を説明する。 (4) 平滑化回路４これは、抵抗Ｒ６と、外付けコンデンサCext
と、トランジスタＱ１０などよりなり、微分信号
ｆの平均値を出力するものである。Ｑ１０のコレクタは電源につながり、エミツタ
は、Ｑ４０のコレクタにつながつている。Ｑ４０
と、エミツタに接続した抵抗Ｒ２７は、定電流回
路である。電圧を決定するものは、先程のＲ２
３，Ｒ２４，Ｑ３７である。Ｑ３５，Ｒ２１も定電流回路である。直列に接
続された抵抗Ｒ５と、この定電流分の積で与えら
れる電圧降下分が、Ｑ１０のベース電圧を決定す
る。ｇ点は、これよりベース・エミツタ分だけ下
降した電圧で一定である。微分信号ｆは、Ｒ６を経て、Ｑ１１のベース
と、Cextに接続される。Cextはｇ点につながつ
ている。ｇ（定電圧）点とｆの間にコンデンサ
CextとＲ６とがあるのであるから、接続点ｈの
電圧は、ｆを積分したものになる。微分信号の変化の周期よりも、Ｒ６・Cextで
決まる時貼定数の方を十分大きく設定すると、ｈ
の電圧はｆの平均値となる。ｈ＝＜ｆ＞−△１ (4) ＜……＞は平均値を示す。△１は定数である。こ
れが平滑化である。受信信号の変化の周期よりこ
の回路の時定数を大きくするため、Cextは0.1μF
〜1μF程度のものが必要である。このため、モノ
リシツク化できず外付コンデンサとなる。Ｒ６，
Ｒ７は例えば30KΩである。平滑化電圧ｈがＱ１１のベースに入り、エミツ
クフオロワでエミツタｘに現われる。Ｑ１１のコ
レクタは電源に接続、エミツタｘは定電流回路を
なすトランジスタＱ３９につながつている。ｘは
ｈよりベース・エミツタ降下分だけ低い定数とな
る。一方、微分信号ｆは抵抗Ｒ７を経て、トランジ
スタＱ１２のベースｉに入力される。 (5) 二値化回路５これは、微分信号ｆを平均値＜ｆ＞と比較し、
これより大きい場合を１とし、小さい場合を０と
するものである。差動増幅回路は、Ｑ１３，Ｑ１４よりなる。 (4)式の△１はＲ６を流れる平均電流による電流
降下分である。Ｑ１１，Ｑ１２ともに同じ定電流
回路をもつているから、Ｒ７を流れる平均電流に
よるｆとｉとの電圧降下も△１に等しい。Ｑ１１，Ｑ１２で電流増幅された信号は、エミ
ツタｘ，ｙに現われる。Ｑ３８，Ｑ３９は定電流
回路である。ｘ，ｙはｈ，ｉよりベース・エミツタ降下分だ
け低い。ｘ，ｙは、＜ｆ＞，ｆより定電圧だけ低
いことになる。差動増幅回路は、Ｑ１３，Ｑ１４よりなるが、
このベースｊ，ｋへ、ｘ，ｙの信号がＲ８，Ｒ９
を経て与えられる。Ｑ１３，Ｑ１４のエミツタは、定電流信号をな
すＱ４５のコレクタにつながつている。Ｑ４５の
ベースは、Ｒ３１，Ｑ４４，Ｒ３２の直列体によ
つて一定電圧が与えられる。これとエミツタ抵抗
Ｒ３３によつて、Ｑ４５を流れる電流は一定にな
る。Ｒ３９，Ｒ４９，Ｒ３８も定電圧を与えるもの
であり、Ｑ４９のコレクタ、ベースが接続されて
いる。これは、３つのトランジスタＱ５１，Ｑ５
２，Ｑ５３に定電流性を与えるものである。Ｑ５３，Ｑ５２は、それぞれＱ１３，Ｑ１４の
コレクタに接続された定電流回路用トランジスタ
である。トランジスタＱ１３，Ｑ５３のコレクタ
ｌと、トランジスタＱ１４，Ｑ５２のコレクタｍ
が差動増幅回路の出力となつている。さて、ｘ，ｙの信号はＲ８，Ｒ９を通じて、差
動入力ｋ，ｊに入力されるから、ｋ，ｊの大小に
より、出力ｌ，ｍの大小が決定される。入力ｋは、ｘ点、ｈ点へつながつており、これ
は微分信号の平均＜ｆ＞を代表する。入力Ｊはｙ点、ｉ点をへて、微分信号ｆを代表
する。直流オフセツト分は、両者に於てほぼ等し
い。従つて、 (i)ｆ＞＜ｆ＞であれば、ｊ＞ｋであり、ｍ＞ｌとなる。 (ii)ｆ＜＜ｆ＞であれば、ｊ＜ｋであり、ｍ＜ｌとなる。ｍ，ｌ点の電圧は、２つのトランジスタＱ１
３，Ｑ１４がオフと飽和の２状態しかとらないこ
とから、二値に決定される。電圧の上限は、定電
圧を規定するトランジスタＱ４９のコレクタ電圧
にほぼ等しい。電圧の下限は、定電圧を規定する
トランジスタＱ４４のコレクタ電圧にほぼ等し
い。上限をV₁、下限をV₂とすると、ｍ，ｌ点の
いずれかがV₁で、いずれかがV₂である。中間の
値はとらず、択一的である。このため、この回路を二値化回路というのであ
る。第４図(4)，(5)は二値化回路の出力、ｌ，ｍの波
形を示す図である。(4)はｌに続く、ｎ，ｑ，ｒ，
ｕなどをも表している。(5)はｍに続くｓ，ｏ，ｖ
などをも表わしている。 (6) ヒステリシス付与回路微分信号ｆと平均値とを比較するのであるか
ら、入力信号ａに変化が起つた直後は、ｆと＜ｆ
＞とが異なつて、比較することができるが、変化
のない場合、ｆと＜ｆ＞とは同一になつてしま
う。これでは比較ができないから、正しい出力が
得られない。もともと“１”，“０”のパルスであつたものを
微分し、これと微分の平均値とを比較したのであ
るから、微分が正であつた後は必ず負の微分が現
われる。負の微分の後、必ず正の微分が現われ
る。正の微分から負の微分の間を“１”に復元しな
ければならない。負の微分から正の微分の間を
“０”に復元しなければならない。そこで、前者の場合、信号ｆに正のヒステリシ
ス△を与えるか、平均値＜ｆ＞に負のヒステリシ
ス−△を与えるようにしなければならない。後者
の場合は逆である。本発明に於ては平均値＜ｆ＞の方へ、ヒステリ
シス±△を与えることにした。正微分から、負微
分の間は−△のヒステリシス、負微分から正微分
の間は＋△のヒステリシスを与えるようにしてい
る。第４図の(3)の波形状は、このような動作を説明
する。ｋは平均値＜ｆ＞を表わすｈ，ｘ点から、
抵抗Ｒ８を流れる電流による電圧分（ｋ−ｘ）だ
け異なる。ｈ，ｘは一定値である。Ｒ８へは順方
向、逆方向に等しいヒステリシス電流±I_hが流れ
るので、正負のヒステリシス ±△＝±Ｒ８I_h (5) が得られるようになつている。微分波形ｆは、ｉ，ｙ，ｊと直流分だけが異な
るが、ここではｉと書いてあるものになる。平均波形＜ｆ＞の方は、ｈ，ｘ，ｋと直流分
と、ヒステリシス分とだけ変化してｋとなる。ｊ
とｋの直流分は一致する。微分Ｊの正から負までは、ｋが−△のヒステリ
シス、微分ｊの負から正までは、ｋが＋△のヒス
テリシスを持つ。このようなヒステリシスを与えるのが、第２図
の差動増幅回路７と、抵抗Ｒ８である。差動増幅回路Ｑ１３，Ｑ１４の出力ｌ，ｍは、
４つづつのトランジスタの直列体を介して、差動
増幅回路Ｑ１５，Ｑ１６のベースｎ，ｏにつなが
る。ｌからｎに至るトランジスタＱ１７，Ｑ１８，
Ｑ１９，Ｑ２０はコレクタ、ベースが接続してあ
つて、これらは、ベータ・エミツタ電圧分だけ降
下させるために設けてある。ダイオードと同様の
働きをしている。ｍからｏに至るトランジスタＱ２２，Ｑ２３，
Ｑ２４，Ｑ２５はコレクタ、ベースが接続してあ
る。先程のものと同じである。従つて、直流分を除いて、ｌとｎ、ｍとｏとは
同じ動作をする。差動増幅回路のＱ１５，Ｑ１６のトランジスタ
は、エミツタが共通で、トランジスタＱ４６のコ
レクタにつながり、これのエミツタは抵抗Ｒ３４
を経て接地される。ベースは、さきほどの差動増
幅器の出力ｌ，ｍから４つづつのトランジスタを
経てバイアス電流が与えられる。ベースｎ，ｏの
直流レベルを規制するため、Ｒ１０，Ｒ１１がア
ースとの間に接続される。Ｑ１５のコレクタは電源につながつている。Ｑ１６のコレクタｋは、抵抗Ｒ８を経て、ｘ点
につながつている。コレクタｋは、差動増幅回路
のＱ１４のベースと共通である。Ｑ５１は、定電流回路であるが、この電流I_p
は、ｋ点から、Ｒ８を経て、ｘ点へ流れる電流I_h
と、ｋ点からＱ１６のコレクタ、エミツタ及びＱ
４６のコレクタ、エミツタへと流れる電流I_kとに
分かれる。 I_hはここでは、正負の符号をも含ませて考え
る。(5)式でI_hは正としていたが、これと少し異な
る。 I_p＝I_h＋I_k (6) である。Ｑ１６の電流I_kの最大電流はＱ１５の電
流が０の時に与えられ、これは、Ｑ４６の定電流
値である。れをI₁とする。差動増幅回路７に於て、ｎの方が０より高い
時、Ｑ１５に、I₁全部が流れる。０の方がｎより
高ければＱ１６に、I₁全部が流れる。そこで、I₁をI_pの２倍に設定しておくと、 I₁＝2I_p (7) 次のような対称のヒステリシスが得られる。 (1) ｆ＞＜ｆ＞のとき、つまりｊ＞ｋのとき、ｌ
の方がｍより低くなつている。すると、ｎの方
が０より低い。するとＱ１６にI₁が流れるか
ら、 I_k＝I₁＝2I_p (8) 従つて、Ｒ８には、 I_h＝−I_p (9) の電流が流れる。ｋとｘの電圧の差Ｖ(k)−Ｖ
（ｘ）を単に（ｋ−ｘ）とかくことにする。これはｋ−ｘ＝Ｒ８I_h (10) で与えられ、これがヒステリシスである。つま
り、この時ｋ−ｘ＝−Ｒ８I_p (11) となる。ｋからｘへ（−I_p）の電流が流れ、ｋ
点がｘ点より△だけ引下げられる、ということ
である。ここでヒステリシスの絶対値△は △＝Ｒ８I_p (12) で与えられる。これは、第４図に於て(4)〜(6)の（−△）と記
した部分に対応する。つまり、微分パルスの正
のものから、微分パルスの負のものまでの間で
ある。もとの受信パルスでいえば、“１”であ
る領域である。この時、平均値に負のヒステリ
シス−△を与えるということである。第４図(3)において、ｊが立上つた後、低下し
てもｋは−△だけ下つているから、ｊ＞ｋのま
まである。 (2) ｆ＜＜ｆ＞のとき、つまりｊ＜ｋのときｌの
方がｍより高くなつている。すると、ｎの方が
０より高い。Ｑ１５にI₁が流れ、Ｑ１６には全
く電流が流れない。 I_k＝０（13）である。Ｒ８にはI_pがそのまま流れる。 I_h＝I_p （14）これはｋからｘへ流れるのである。ｋ−ｘ＝Ｒ８I_p＝＋△ （15）つまり、ｋ点はｘ点より△だけ持ち上ること
になる。第４図の(4)〜(6)に於て＋△と記してい
る領域である。これはもとのパルスの論理値が
“０”の部分で、微分パルスでいうと、負パル
スから正パルスの間の領域である。この時に、平均値の方に正のヒステリシスを
与えるという事である。第４図(3)に於て、ｋが
△だけ持上つているから、ｊが負のパルスとし
て立下つた後、徐々にもとのレベルに回復して
も、ｊとｋの間には、予め与えたヒステリシス
分△があつて、ｋ＞ｊのままである。 (8) 出力段８二値化回路５の出力はｍ点からｏ点を経て、出
力段８へと出力される。出力段８のトランジスタＱ２７のベースに、ｏ
点の出力が接続される。エミツタはＲ１２を経て
アースに接続される。コレクタは定電流回路をな
すトランジスタＱ５０，Ｒ４０を経て電源につな
がる。Ｑ２７のコレクタは、２段目のトランジスタＱ
２８のベースにつながつている。Ｑ２８のコレク
タｓはＲ１３を経て電源につながり、エミツタｒ
はＲ１４を経てアースにつながつている。３段目のトランジスタＱ２９，Ｑ３０，Ｑ３１
によつて、出力Voutを与える。Ｑ２９のコレクタはＲ１５を経て電源につなが
り、ベースが、Ｑ２８のコレクタｓに接続してあ
る。Ｑ３１のエミツタは接地してある。ベースに
は、Ｑ２８のエミツタｒが接続してある。Ｑ２９
のエミツタと、Ｑ３１のコレクタの間には、Ｑ３
０のコレクタ、エミツタが接続してある。Ｑ３０のコレクタ、ベースは接続されており、
これはダイオードとして機能している。Ｑ３０の
エミツタとＱ３１のコレクタｖが出力Voutであ
る。 (1) 二値化回路の出力ｍが“１”、ｌが“０”の
時の動作を説明する。ｏ点の電圧が高いから、Ｑ２７はオンにな
り、ｑ点の電圧は下る。Ｑ２８はオフになるか
ら、ｓ点の電圧は上り、ｒ点の電圧は下る。直列のトランジスタの内Ｑ２９はオン、Ｑ３
１はオフとなる。出力ｖは高電位“Ｈ”にな
る。 (2) 二値化回路の出力ｍが“０”、ｌが“１”の
時の動作を説明する。ｏ点の電圧が低いから、Ｑ２７はオフにな
り、ｑ点の電圧が上る。Ｑ２８はオンになり、
ｓ点の電圧は下り、ｒ点の電圧は上る。Ｑ２９はオフ、Ｑ３１はオンとなる。出力ｖ
は低電位“Ｌ”になる。このように、ｌ，ｎ，ｑ，ｒ，ｕはほぼ同様
の動作をする。そこで第４図(4)にこれらをまと
めて記した。直流分や振幅は異なるが、ほぼ同
様である。一方、ｍ，ｓ，ｏ，ｖも直流分や振幅が異な
るが、ほぼ同様の動作をし、これが、入力の光
受信信号を復元したものである。第４図(5)にこ
れらを記した。（オ）効果 (1) モノリシツクに光受信回路を製作することが
できる。コンデンサは殆どなく、あつても小容
量であるから、ワンチツプICにできるわけで
ある。用いる抵抗もあまり大きいものを必要と
しない。電流・電圧変換部の抵抗Ｒ１は、数十
ＫΩのもので十分である。Ｑ５〜Ｑ８の差動増
幅回路によつて、微弱な微分信号を増幅するよ
うにしているからである。 (2) ダイナミツクレンジの広い光受信回路を提供
する。増幅部に微分回路を用いたからである。
パルス高さの大小は殆ど出力に関係しない。 (3) パルス歪を小さくできる。微分回路によつて入力パルスの変化（立上
り、立下り）点の中心を正しく検出できるから
である。立上り、立下りに関して対称であるか
ら、光パワーの大小によつてパルス幅が変動す
る、ということはない。 (4) 受光素子の暗電流の影響をキヤンセルでき
る。受光素子の暗電流は、温度により変動するか
ら、従来の光受信回路のように、直流増幅を何
段も重ねてゆくものでは、暗電流の影響を除く
ことが難しい。本発明の回路では、微分回路を通すから、暗
電流のような直流成分は全てカツトされる。 (5) 受光素子の接合容量に起因する周波数特性の
低下をある程度改善できる。ホトダイオード
PDのアノード、カソード間には、ベース・エ
ミツタ降下分の３倍の逆バイアスが掛かつてい
るからである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例にかかるモノリシツク
光受信回路の回路図。第２図は本発明のモノリシ
ツク光受信回路のブロツク図。第３図は従来例の
光受信回路の略構成図。第４図は本発明の実施例
にかかるモノリシツク光受信回路の各部分の波形
図。１…受光素子、２…電流・電圧変換部、３…微
分回路、４…平滑化回路、５…二値化回路（差動
増幅回路）、６…ヒステリシス付与回路、７…差
動増幅回路、８…出力段、９…遅延回路、１０…
差動増幅回路、Ｃ１，Ｃ２…コンデンサ、Ｒ１〜
Ｒ４３…抵抗、Ｑ１〜Ｑ５３…トランジスタ、
Cext…外付コンデンサ。

Claims

【特許請求の範囲】

１二値化された光信号を受光素子で受光して電
流信号にし、電流・電圧変換した後、遅延回路と
差動増幅回路を組合わせた微分回路によつて微分
して正負の微分信号を得、これを平滑化した平均
電圧に、微分信号が負の時は正の、微分信号が正
の時は負のヒステリシスを加えて基準電圧を作
り、もとの微分信号と基準電圧とを比較して二値
化出力を得ることとした光受信回路であつて、ト
ランジスタQ₁のエミツタに２個以上のコレク
タ・ベース間を接続したトランジスタQ₂、Q₃…
を順方向に接続し、トランジスタQ₁のベースに
は受光素子１を逆バイアス接続し、トランジスタ
Q₄のエミツタと、受光素子１とを抵抗R₁で接続
し、トランジスタQ₄のエミツタには定電流回路
を有し受光素子の光電流をトランジスタQ₄のエ
ミツタの電圧ｂに変換する電流・電圧変換部２
と、この信号ｂを抵抗R₃とコンデテサC₂に通し
遅延させる遅延回路９と、遅延信号と、もとの信
号ｂに比例する信号ｃとを差動増幅する第１の差
動増幅回路１０と、第１の差動増幅回路１０の出
力である微分信号ｆを、抵抗R₆と外付コンデン
サCextの直列体を通し抵抗R₆とコンデンサCext
の接続点から信号をとることにより平均化する平
滑化回路４と、平均〈ｆ〉にヒステリシス±△を
加えた基準電圧ｋと、もとの微分信号ｆから一定
直流分だけ低く基準電圧ｋと平均値の等しい電圧
ｊとを比較し差動増幅する第２の差動増幅回路を
含む二値化回路５と、二値化回路５の差動増幅将
力ｍ、ｌの差を差動増幅する第３の差動増幅回路
７と、第３の差動増幅回路７の全電流をI₁にする
第１の定電流回路と、I₀の電流を流す第２の定電
流回路と、平均〈ｆ〉に対応するｘ信号と第２の
差動増幅回路の入力ｋとを接続するヒステリシス
用の抵抗R₈とよりなり、第２の定電流回路は第
３の差動増幅回路７を構成する１対のトランジス
タの一方のトランジスタのコレクタｋと、二値化
回路５の入力につながつており、かつI₁＝2I₀と
することによつて、第２の定電流回路の電流I₀が
ヒステリシス用抵抗R₈を流れるか或は第１の定
電流回路を流れるようにし、微分信号ｆが平均
〈ｆ〉より大きい時、ヒステリシス抵抗R₈には平
滑化回路出力から第２の差動増幅回路入力ｋに向
かつて電流が流れることにより平均電圧に−△の
ヒステリシスを与えて基準電圧とし、ｆが〈ｆ〉
より小さい時、ヒステリシス用抵抗R₈には第２
の差動増幅回路入力から平滑化回路出力の側に電
流が流れることにより平均電圧に＋△のヒステリ
シスを加えて基準電圧とするヒステリシス付与回
路６と、前記二値化回路５の出力電圧Ｏを増幅し
高電位Ｈ又は低電位Ｌの一定レベル電圧として出
力する出力段８とより構成されていることを特徴
とする光受信回路。