JPH0370305A

JPH0370305A - 光信号受信装置の等化増幅回路

Info

Publication number: JPH0370305A
Application number: JP1207571A
Authority: JP
Inventors: Takuji Yamamoto; 拓司山本; Hiroshi Hamano; 宏濱野; Izumi Amamiya; 雨宮　泉美; Yasunari Arai; 荒井　康成; Takeshi Ihara; 毅井原
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1989-08-10
Filing date: 1989-08-10
Publication date: 1991-03-26

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】〔概　要〕本発明は、集積回路化に適した光信号受信装置の等化増
幅回路に関し、実装上の影響を回避し、高周波領域で安定した動作を実
現することを目的とし、受光素子で電気信号に変換された信号を増幅する前置増
幅回路と、この前置増幅回路の出力を一定レベルに増幅
する自動利得制御回路とを備えた光信号受信装置の等化
増幅回路において、前記前置増幅回路は、ベース接地さ
れたトランジスタと、その１稟ツタに接続されバイアス
電流を供給する電流源と、そのコレクタに接続された負
荷抵抗器とを備え、前記受光素子の出力信号をトランジ
スタのエミッタに入力し、そのコレクタ電位を出力信号
とする構成である。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、集積回路（以下ｒｌｃ、という。）化に適し
た光信号受信装置の等化増幅回路に関する。

〔従来の技術〕

幹線系光通信システムでは、近年、データ通信あるいは
画像通信などのサービスの多様化に伴って、高速化およ
び長距離化が要求されている。このような光通信システ
ムにおける光信号受信装置には、長距離伝送路より受信
される光信号を電気信号に変換し、さらに等化増幅およ
び識別を行う機能が備えられているが、この等化増幅回
路は、受光素子により変換された超高速信号電流が、長
距離伝送のため非常に微弱なものであるために、超広帯
域かつ低雑音な特性が要求されている。

一方、このような光信号受信装置をＩＣ化する場合に、
その超高速領域では、ＩＣの実装に伴う寄生インダクタ
ンス等の回路特性への影響を抑制する必要があり、回路
と実装を切り離した設計ではなく、両者をふまえた総合
的な設計により実装の影響を受けにくい構成とすること
が重要になっている。

このような光信号受信装置に使用される等化増幅回路の
前段部は、一般に、光信号から変換された電気信号を規
定の信号レベルに増幅する前置増幅回路と、その出力信
号レベルの変動を補償し、所定レベルの信号を出力する
自動利得制御回路とにより構成される。

従来、前置増幅回路にはトランスインピーダンス型上ξ
ツタ接地増幅回路が使用されている。

第８図は、トランスインピーダンス型エミック接地増幅
回路の接続図である。

図において、入力端子８０６にはトランジスタ８０１の
ベースが接続される；また、トランジスタ８０１のコレ
クタは、トランジスタ８０４のベースに接続されると共
に、負荷抵抗器８０２を介して接地端子８１１に接続さ
れる。さらに、トランジスタ８０１のエミッタは、電源
端子８１２に接続される。

ところで、トランジスタ８０４のコレクタは、接地端子
８１１に接続され、そのエミッタは、出力端子８０７と
帰還抵抗器８０３を介してトランジスタ８０１のベース
に接続されると共に、抵抗器８０５を介して電源端子８
１２に接続される。

これにより、トランジスタ８０４はエミッタフォロワを
構成し、出力端子８０７を低インピーダンスにすると共
に、帰還抵抗器８０３と共に負帰還回路を構成する。

第９図は、自動利得制御回路以降に使用される差動増幅
回路の接続図である。

図において、トランジスタ９０５と９０７のベースは入
力端子９０１−１と９０１−２にそれぞれ接続される。

また、トランジスタ９０５と９０７のコレクタは、それ
ぞれ出力端子９０９−１と９０９−２に接続されると共
に、それぞれ負荷抵抗器９０４と９０６を介して接地端
子９０２に接続される。さらに、トランジスタ９０５と
９０７のエミッタは直結され、定電流源９０８を介して
電源端子９０３に接続される。これにより、出力端子９
０９−１と９０９−２間には、入力端子９０１−１と９
０１−２間に与えられる入力信号に比例した出力が得ら
れ、差動増幅回路を構成する。

なお、第８図および第９図において、接地端子８１１．
９０２あるいは電源端子８１２．９０３と接地あるいは
電源との間に挿入されるインダクタンス８０８．８０９
．９１０．９１１は、各増幅回路をＩＣ化した場合に想
定されるボンディングワイヤのインダクタンスを示す。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような従来の等化増幅回路の前置増幅回路では、第
８図に示すトランスインピーダンス型エミッタ接地増幅
回路８１０が使用されているので、動作が電源の変動に
左右されやすく、接地部および電源部ボンディングワイ
ヤのインダクタンス８０８．８０９の影響を受ける。

また、自動利得制御回路以降では、第９図に示す差動増
幅回路９１２が使用されているので、電源の変動に対し
ては比較的影響を受けにくいが、接地部のボンディング
ワイヤのインダクタンス９１０の影響を受けやすい。

したがって°、従来の回路構成では、接地側および電源
側共に高周波領域まで安定させる必要があった。

一方、ボンディングワイヤのインダクタンス８０８．８
０９を減少させるには、ボンディングワイヤを短く打つ
方法、またはボンディングワイヤを多数本打つ方法その
他の実装上の工夫を要する。

しかし、これらの長さや本数は、ＩＣチップとパッケー
ジの物理的サイズにより制限を受けるため、これらの方
法でインダクタンスの影響を抑制することは困難である
。

また、トランスインピーダンス型エミッタ接地増幅回路
８１０は、負帰還回路を伴うため高周波領域で帰還ルー
プの位相遅れにより正帰還に近い動作となり周波数特性
にピーキングを生じ易い。

さらに、このピーキング量は、トランジスタ８０１のパ
ラメータの変動により影響を受は易く、その変動分を補
償する対策は容易ではない。また、このトランジスタの
素子のバラツキによっても特性が大きく左右される。

本発明は、実装上の影響を回避し、高周波領域で安定し
た動作を実現する光信号受信装置の等化増幅回路を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は、本発明の原理構成を示すブロック図である。

光信号受信装置の等化増幅回路は、受光素子１０１で電
気信号に変換された信号を増幅する前置増幅回路１０２
と、この前置増幅回路１０２の出力を一定レベルに増幅
する自動利得制御回路ｌＯ３とを備える。

本発明は、前置増幅回路１０２がベース接地されたトラ
ンジスタ１０４と、そのエミッタに接続されバイアス電
流を供給する電流源１０５と、そのコレクタに接続され
た負荷抵抗器１０６とを備え、前記受光素子１０１の出
力信号をトランジスタ１０４のエミッタに入力し、その
コレクタ電位を出力信号とする構成である。

〔作　用〕

上記の構成によれば、前置増幅回路１０２に使用される
ベース接地増幅回路は、トランジスタ１０４のエミッタ
より見た電源アースｖ、Ｅのインピーダンスが定電流源
１０５により高くなるため、従来のトランスインピーダ
ンス型エミッタ接地増幅回路の場合に比べてボンディン
グワイヤのインダクタンス８０９の影響を受けにくくな
る。

また、帰還回路を持たないため、ピーキングは生じにく
く、トランジスタ１０４のパラメータによる影響も小さ
くなる。

〔実施例〕

以下、図面に基づいて本発明の実施例について説明する
。

第２図は、本発明の等化増幅回路に用いられる前置増幅
回路の第一実施例を示す図である。

図において、トランジスタ２０２のエミッタは入力端子
２０４および抵抗器２０５を介して電源アースＶＥＥに
接続される。また、トランジスタ２０２のコレクタは出
力端子２０３および負荷抵抗器２０１を介して電ＲＶ　
ｃ　ｃに接続される。

トランジスタ２０２のベースは、ダイオード２０６−１
．２０６−２を介して電源ＶＣＣに接続されバイアス電
流の供給を受けると共に、抵抗器２０マを介して電源ア
ースｖ０に接続され動作点が設定される。

なお、このベース接地増幅回路の第１図との対応関係に
おいては、トランジスタ２０２の動作点がダイオード２
０６−Ｌ　２０６−２および抵抗器２０７により固定的
に設定されることにより、第１図においてトランジスタ
１０４のエミッタバイアス電流を固定的に設定する電源
１０７および定電流源１０５と等価である。

このベース接地増幅回路では、電源アースＶＩＥ側イン
ピーダンスが信号に対しては高くなるのでボンディング
ワイヤのインダクタンス（第８図に示す８０９に相当）
の影響を受けにくくなる。また、トランスインピーダン
ス型エミッタ接地増幅回路のように帰還回路を持たない
ので、ビーキングが生じにくく、トランジスタ２０２の
パラメータの影響も小さくなる。

第５図は、５ＰＩＣＥシくニレ−ジョンによる電源部ボ
ンディングワイヤの影響を示す図である。

（ａ）は、エミッタ接地型増幅回路を示し、（ｂ）は、
ベース接地型増幅回路を示す。

図において、縦軸はトランスインピーダンス（ｄＢΩ）
、横軸は入力信号周波数（ＧＨｚ）であり、実線はｖ０
ボンディング無しの状態、点線はＶｔｔボンディング有
りの状態でのシミュレーシ５ン結果を示す。

第６図は、５ＰＩＣＥシミユレーシヨンによるトランジ
スタパラメータＣｊｃ（ベース・コレクタ間浮遊容量）
の影響を示す図である。（ａ）は、エミッタ接地型増幅
回路を示し、（ｂ）は、ベース接地型増幅回路を示す。

第７図は、５ＰＩＣＥシミユレーシヨンによるトランジ
スタパラメータτＦ　（ベース走行時間）の影響を示す
図である。（ａ）は、エミッタ接地型増幅回路を示し、
（ｂ）は、ベース接地型増幅回路を示す。

第６図および第７図において、縦軸はトランスインピー
ダンス（ｄＢΩ）、横軸は入力信号周波数（ＧＨｚ）で
あり、実線はパラメータが標準値の場合、−点Ｍ線はパ
ラメータが標準値の２倍の場合、点線はパラメータが標
準値の１／２倍の場合でのシミュレーシッン結果を示す
。

従って、等化増幅回路のＩＣ化におけるチップ上の実装
面では、第５図に示すトランスインピーダンス特性の差
に示されるようにボンディングの影響が軽減され、これ
に伴いＩＣチップの実装に関する制約を軽減できる。

また、特性面では、本等化増幅回路の電源回路の安定性
と電源変動に伴う動作の安定性が改善され、さらに、ピ
ーキングが生じにくく、第６図および第７図に示すトラ
ンスインピーダンス特性の差に示されるようにトランジ
スタのパラメータによる特性のバラツキの小さい等化増
幅回路を実現できる。

第３図は、本発明の等化増幅回路に用いられる前置増幅
回路の第二実施例を示す図である。

図において、トランジスタ３０２の工ごツタは入力端子
３０４および抵抗器３０５を介して電源アースＶＥＥに
接続される。また、トランジスタ３０２のコレクタは出
力端子３０３および負荷抵抗器３０１を介して電源ＶＣ
Ｃに接続される。

トランジスタ３０２のベースは、トランジスタ３０６．
３０８、定電流源３０７．３０９により構威されるバイ
アス回路に接続され、バイアス電流の供給を受けると共
に、動作点が設定される。

このバイアス回路において、トランジスタ３０６のベー
スは、トランジスタ３０８を介して電源ｖｃｃと、定電
流源３０９を介して電源アース■。

にそれぞれ接続する。このような構威により、電源の変
動に対して影響が少なく低インピーダンスの回路にて、
トランジスタ３０６の動作点を設定する。さらに、トラ
ンジスタ３０６は、定電流源３０７と共にエミッタフォ
ロワを構威し、その動作点においてさらに電源の変動に
対して影響が少なく低インピーダンスの回路によりトラ
ンジスタ３０２の動作点を設定する。

なお、このベース接地増幅回路の第１図との対応関係に
おいては、トランジスタ３０２の動作点が前記のバイア
ス回路により固定的かつ安定的に設定されることにより
、第１図のトランジスタ１０４のエミッタバイアス電流
を固定的に設定する電源１０７および定電流源１０５と
等価である。

本実施例の回路の動作は、トランジスタ３０２の動作点
設定が安定化され、第２図に示す第一実施例よりも改善
されたものとなる。

第４図は、本発明の等化増幅回路に用いられる前置増幅
回路の第三実施例を示す図である。

図において、トランジスタ４０２のエミッタは入力端子
４０４および抵抗器４０５を介して電源アース■０に接
続される。また、トランジスタ４０２のコレクタは出力
端子４０３′！３よび負荷抵抗器４０１を介して電源Ｖ
ＣＣに接続される。

トランジスタ４０２のベースは、抵抗器４０６を介して
電源ＶＣＣに接続され、バイアス電流の供給を受けると
共に、抵抗器４０７を介して電源ア−スＶＥＥに接続さ
れ動作点が設定される。

なお、このベース接地増幅回路の第１図との対応関係に
おいては、トランジスタ４０２の動作点が抵抗器４０６
および抵抗器４０７により固定的に設定されることによ
り、第１図のトランジスタ１０４のエミッタバイアス電
流を固定的に設定する電源１０７および定電流源１０５
と等価である。

本実施例の回路の動作は、トランジスタ４０２の動作点
が抵抗器４０６および抵抗器４０７により簡易に設定さ
れ、単純な回路構成となっている点に特徴が有る。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明によれば、等化増幅回路のＩＣ
化におけるＩＣチップ上の実装面では、ボンディングお
よび回路配置に関する制約を軽減できる。また、特性面
では、本等化増幅回路の電源回路の安定性と電源変動に
伴う動作の安定性が改善される。さらに、ピーキングが
生じにくく、トランジスタのパラメータによる特性のバ
ラツキの小さい等化増幅回路を構成できる。

従って、高周波領域の微弱信号に対して安定した動作を
実現する光信号受信装置の等化増幅回路を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成を示すブロック図、第２図は
本発明の等化増幅回路に用いられる前置増幅回路の第一
実施例を示す図、第３図は本発明の等化増幅回路に用いられる前置増幅回
路の第二実施例を示す図、第４図は本発明の等化増幅回路に用いられる前置増幅回
路の第三実施例を示す図、第５図は５ＰＩＣＥシミユレーシヨンによる電源部ボン
ディングワイヤの影響を示す図、第６図および第７図は
５ＰＩＣＥシミユレーシヨンによるトランジスタパラメ
ータの影響を示す図、第８図はトランスインピーダンス型工くツタ接地増幅回
路の接続図、第９図は自動利得制御回路以降に使用される差動増幅回
路の接続図である。図において、１０１は受光素子、１０２は前置増幅回路、１０３は自動利得制御回路、１０８．２０４．３０４．４０４は入力端子、１０９．
２０３．３０３．４０３は出力端子、１０４．２０２．
３０２．３０６．３０８．４０２はトランジスタ、２０６−１．２０６−２はダイオード、１０５．３０７
．３０９は定電流源、１０７は電源、２０５．２０７．３０５．４０５〜４０７は抵抗器、１０６．２０１．３０１．４０１は負荷抵抗器である。第−Ａ胤例第２図％＝　　実　１九　イタリ第３図用板＆（Ｇ　Ｈ２）（ａ）エミ、り捜Ｊ也艷／ｉｌ求仮（Ｇ　Ｈｚ）（ｂ）ベース接七を５ＰＩＣＥシミユし−ショシＩこＪる第三え尻什ｊ第４図用板＆（Ｇ　Ｈｚ）エミーノタ篠屯里／［］表＆（ＧＨｚ）（ｂ＞ベー７寿！＋！Ｊヱ５ＰＩＣＥ−ミュしｍ＝−４二にＪろトラニ；スタＩず
ラメータＣｊｃ（ベース、コしフタ間浮Δ、＠’りの爽
雪と汗、１　図第　Ｏ図用求叙（Ｇ目ｔ）（乙）１ミ　、り禮屯猿用求仮（Ｇ８２）（ｊ＋）ベース線屯艷５ＰＩＣＥ　ｉミュし−ショシにＪるトラ；二゛スタｌ
＼０うメータτＦ（へ−又り行時閏）の影響と本１図第　７　図撞化トつし又イ；ｔ６−タ゛〉大公エミ、７フ１舌地４幅回ご谷の将１Ｌ凹第８図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）受光素子（１０１）で電気信号に変換された信号
を増幅する前置増幅回路（１０２）と、この前置増幅回
路（１０２）の出力を一定レベルに増幅する自動利得制
御回路（１０３）とを備えた光信号受信装置の等化増幅
回路において、前記前置増幅回路（１０２）は、ベース接地されたトラ
ンジスタ（１０４）と、そのエミッタに接続されバイア
ス電流を供給する電流源（１０５）と、そのコレクタに
接続された負荷抵抗器（１０６）とを備え、前記受光素
子（１０１）の出力信号をトランジスタ（１０４）のエ
ミッタに入力し、そのコレクタ電位を出力信号とする構
成であることを特徴とする光信号受信装置の等化増幅回
路。