JPH03818B2 - - Google Patents

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JPH03818B2
JPH03818B2 JP57026897A JP2689782A JPH03818B2 JP H03818 B2 JPH03818 B2 JP H03818B2 JP 57026897 A JP57026897 A JP 57026897A JP 2689782 A JP2689782 A JP 2689782A JP H03818 B2 JPH03818 B2 JP H03818B2
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terminal
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transistor
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Yan Bero Henri
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Koninklijke Philips NV
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Koninklijke Philips Electronics NV
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Publication of JPH03818B2 publication Critical patent/JPH03818B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G1/00Details of arrangements for controlling amplification
    • H03G1/0005Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal
    • H03G1/0017Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal the device being at least one of the amplifying solid state elements of the amplifier
    • H03G1/0023Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal the device being at least one of the amplifying solid state elements of the amplifier in emitter-coupled or cascode amplifiers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44Electric circuits
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60Receivers
    • H04B10/66Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
    • H04B10/69Electrical arrangements in the receiver
    • H04B10/691Arrangements for optimizing the photodetector in the receiver
    • H04B10/6911Photodiode bias control, e.g. for compensating temperature variations

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  • Monitoring And Testing Of Transmission In General (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はバイアス回路に接続されたホトダイオ
ードを具えると共に該ホトダイオードと出力端子
との間に前置増幅器と制御増幅器と出力増幅器の
直列接続を具え、その出力増幅器の出力端子を他
方の入力端子に基準電圧が接続された差動増幅器
の一方の入力端子に検出器を介して接続し、該差
動増幅器の出力端子を前記制御増幅器の制御入力
端子に接続して成る光受信機に関するものであ
る。
斯る光受信機においては動作中に光入力レベル
を測定できるようにすることが極めて望ましい。
このようにすれば、光通信システムの初期試験処
理中に接続部(光フアイバケーブルの溶接接合部
及びオプチカルプラグ)の減衰を測定することが
可能になる。これは極めて重要な利点である。な
ぜなら、さもなければ光入力信号を試験する際に
ケーブルと光受信機との間の光学接続を遮断しな
ければならなくなるからである。また、上述のよ
うに動作中に光入力レベルの測定を可能にすれば
動作中に保守試験を行なつて光入力レベルの変化
を測定し、初期の段階において必要な処理を講じ
ることが可能になる。
この場合、ガラスフアイバケーブルの老化を検
出し、場合によつては警報装置を接続することも
可能になる。
本発明の目的は受信機の受入力のレベルを動作
中極めて簡単な手段で測定し得る光受信機を提供
せんとするにある。
本発明は上述した光受信機において、制御増幅
器は2個の出力端子を有する電流分配器と、その
両出力端子にそれぞれ結合した入力端子を有する
加算回路で構成し、該電流分配器の信号入力端子
を可調整直流電流源に接続すると共に第1コンデ
ンサを経て前置増幅器の出力端子にも接続し、前
記加算回路の出力端子を第2コンデンサを経て出
力増幅器の入力端子に接続すると共に抵抗を経て
試験端子にも接続し、該試験端子は減結合コンデ
ンサを経て定電位点に接続したことを特徴とす
る。
図面につき本発明を説明する。
第1図は本発明光受信機の一例を示し、第1図
においてはバイアス回路2でバイアスされたホト
ダイオードを示す。バイアス回路2は高オーム抵
抗20を経てホトダイオード1に接続した温度依
存基準電圧源21を具える。ホトダイオード1の
カソードは前置増幅器3の入力端子に接続し、そ
の出力端子はコンデンサ120を経て制御増幅器
4の信号入力端子12に接続する。更に、信号入
力端子12は可調整直流電流源40に接続する。
制御増幅器4の出力端子13はコンデンサ130
を経て出力増幅器5の入力端子に接続する。出力
増幅器5の出力端子は受信機の出力端子14に接
続すると共に検出器6を経て差動増幅器9の一方
の入力端子に接続する。差動増幅器9の他方の入
力端子は基準電圧源7に接続する。差動増幅器9
の出力端子は制御増幅器4の制御入力端子10に
接続する。制御増幅器4の出力端子13を抵抗4
8を経て試験端子81に接続する。試験端子81
は減結合コンデンサ49を経て定電位点(本例で
はアース)に接続する。電流計8は試験端子81
と定電位点(+)との間に接続することができ
る。制御増幅器4の信号入力端子12は電流分配
器400の入力端子に接続する。電流分配器40
0の第1出力端子403は加算回路401に直結
し、第2出力端子404は回路網402を経て加
算回路401に接続する。加算回路401の出力
端子は制御増幅器4の出力端子13に接続する。
分配器400の制御入力端子を制御増幅器4の制
御入力端子に接続する。
第1図に示す光受信機は次のように動作する。
入射主光線Pはアバランシエホトダイオード1に
より電流に変換される。この電流は、前置増幅器
3の入力端子に供給される前に、ダイオード自体
内における電離衝突作用により多数倍に増幅され
る。最大の信号対雑音比を得るためには、ホトダ
イオード1の増幅率Mは主光線Pの値に応じた規
定の値を有する必要がある。種々の光入力レベル
に対し可能最大の信号対雑音比を維持するために
はホトダイオード1の増倍率Mを主光線Pの立方
根に略々逆比例させる必要がある。第1図のバイ
アス回路2においては、主光線Pが増大するとホ
トダイオード1を流れる電流も増大し、これに応
答して抵抗20両端間の電圧降下が増大し、その
結果ホトダイオード1両端間の電圧降下が減少し
てホトダイオード1の増倍率Mが自動的に低減す
る。逆に、光線Pが減少すると抵抗20両端間の
電圧降下が減少し、その結果ホトダイオード1両
端間の電圧降下が増大してホトダイオード1の増
倍率Mが自動的に増大する。予定の光入力レベル
に対しては種々の温度において一定の増倍率が必
要である。このためには温度依存基準電圧源21
はホトダイオードの増倍率が一定に維持されるよ
うな温度係数を有する必要がある。この目的のた
めに、温度依存基準電圧源21として例えば第2
のアバランシエホトダイオードを用いることがで
きる。
以上から明らかなように、主光線PのydBの変
化に対し増倍率Mは−1/3ydBだけ変化する。こ
れにより前置増幅器の入力端子におけるレベル変
化は2/3ydBに低減する。制御増幅器4は出力端
子14の出力信号U(p)が一定に維持されるように
機能するため、制御増幅器4の利得は−2/3ydB
だけ変化するはずである。ホトダイオード1の最
適増倍率Mは光線Pの各値に依存するため、制御
増幅器4の利得もこれに応じて所定の規定値にな
つて出力U(p)を所要値に維持する。従つて、制御
増幅器4の利得を知ることができれば、これから
主光線Pの値を導出することができる。
電流分配器400の入力電流は電流源40によ
り発生される直流Iと制御増幅器4の信号入力端
子12における入力信号u(i)から得られる情報電
流iとの和から成る。この入力電流(I+i)は
電流分配器400の2個の出力端子403及び4
04に、差動増幅器9により発生される制御電圧
に応じて分配される。電流分配器400の2個の
出力端子403及び404のそれぞれの電流は、 I(403)=α・(I+i) I(404)=(1−α)・(I+i) (1) ここで0<α<1 になる。
制御増幅器4の出力端子13の電圧は U(p)=(I+i)・R(13)・〔1+(1−α)・H〕(2
) ここで、R(13)は制御増幅器4の出力抵抗値、
Hは例えば2個の抵抗の比で決まるような無え係
数、 になり、出力端子13における出力交流電圧は u(p)=i・R(13)〔1+(1−α)・H〕 (3) になる。
制御増幅器4の入力端子12における入力交流
電流は i=u(i)/R(12) (4) ここでR(12)は制御増幅器4の入力抵抗値、 u(i)は制御増幅器4の信号入力端子における入
力交流電圧、 で与えられる。
式(3)及び(4)から、制御増幅器の利得は u(p)/u(i)=R(13)/R(12)・〔1+(1−α)
H〕(5) になる。
電流計8を流れる直流電流は I(8)=I・R(13)/R(48)+R(8)・〔1+(1−
α)・H) (6) ここで、R(13)<<R(48)+R(8)、 R(48)は抵抗48の抵抗値、 R(8)は電流計8の抵抗値、 になる。
式(5)と式(6)を比較すると、電流計8の読みは制
御増幅器4の利得u(p)/u(i)に比例することがわか
る。従つて、電流計8に適当な目盛をつければ制
御増幅器4の利得及び従つて光受信機の主光線P
も読み取ることができる。即ち、交流に対しても
同一に信号処理するタイプの制御増幅器を選択使
用すれば受信機の光入力レベルを簡単な電流計に
より連続的に測定することができる。
第2図は第1図の制御増幅器4の第1の実施例
を示す。本例の制御増幅器4においては、制御入
力端子10を第1トランジスタ41のベース−エ
ミツタ通路及び第2トランジスタ42のエミツタ
−ベース通路を経て基準電圧源110に接続す
る。トランジスタ41及び42のエミツタの共通
接続点を第3トランジスタ40のコレクタ−エミ
ツタ通路及びエミツタ抵抗の直列接続を経て第1
供給電圧点0に接続する。第3トランジスタ40
のベースを制御増幅器4の信号入力端子12に接
続すると共に、第1供給電圧点(0)と第2供給
電圧点(+)との間に直列に接続された2個の抵
抗44及び45の共通接続点にも接続する。第2
トランジスタ42のコレクタを2個の抵抗47及
び46の直列接続を経て第2供給電圧点(+)に
接続し、両抵抗46及び47の共通接続点を第1
トランジスタ41のコレクタに接続する。
トランジスタ40のコレクタ電流は直流電流I
と、制御増幅器4の信号入力端子12における入
力信号u(i)から得られ直流電流I上に重畳される
情報電流iから成る。この電流(I+i)はトラ
ンジスタ41及び42に、差動増幅器9により発
生される制御電圧に応じて分配される。トランジ
スタ41及び42のそれぞれのコレクタ電流は I(41)=α・(I+i) I(42)=(1−α)・(I+i) (1) ここで0<α<1 になる。
直列抵抗46及び47の両端間の電圧は U(p)=(I+i)・〔R(46)+(1−α)・R(47
)〕 =R(46)・(I+i)・〔1+(1−α)・H〕
(2) ここで、H=R(46)/R(47)、 R(46)は抵抗46の抵抗値、 R(47)は抵抗47の抵抗値、 になるから、出力端子13における出力交流電圧
は u(p)=i・R(46)・〔1+(1−α)・H〕 (3) になる。
入力交流電流iは i=u(i)/R(43) (4) ここで、R(43)は抵抗43の抵抗値、 u(i)は制御増幅器4の信号入力端子の入力交流
電圧、 で与えられる。
従つて、式(3)及び式(4)から下式の所望の関係: u(p)/u(i)=R(46)/R(43) ・〔1+(1−α)・H〕 (5) が得られる。また、電流計8を流れる直流電流は I(8)=I・R(46)/R(48)+R(8)・〔1+(1
−α)・ H〕 (6) ここで、R(48)>>R(46)+R(47) R(48)は抵抗48の抵抗値、 R(8)は電流計8の抵抗値、 になる。
式(5)及び(6)を比較すると、電流計の読みは制御
増幅器4の利得u(p)/u(i)に比列することがわかる。
第3図は第1図の制御増幅器4の第2の実施例
を示し、本例では補償手段を講じて測定精度も高
めるようにしたものである。測定誤差は増幅器3
の入力端子に現われる雑音により発生し、この雑
音はホトダイオード1から発生して増幅器3の入
力段に現われる。最大の信号対雑音比を得るため
には、アバランシエホトダイオード1の増幅率M
が光入力レベルに応じた規定値を有する必要があ
る。この規定値はバイアス回路2により近似的に
実現できるのみである。
本例では、第1トランジスタ41のベースをス
トツパ抵抗56を経て制御増幅器4の制御入力端
子10に接続する。第2トランジスタ42のベー
スをストツパ抵抗55及び抵抗R110を経て基
準電圧源110に接続する。トランジスタ41及
び42のエミツタを相互接続して第3トランジス
タ40のコレクタ−エミツタ通路及びエミツタ抵
抗43を経て第1供給電圧点(0)に接続する。
第3トランジスタ40のベースは信号入力端子1
2に接続すると共に、抵抗44を経て第1供給電
圧点(0)に接続する。第2トランジスタ42の
コレクタ回路には4個の直列接続抵抗47,5
1,46及び52を設け、その最后の抵抗52を
第2供給電圧点(+)に接続する。第1トランジ
スタ41のコレクタを抵抗50を経て抵抗51及
び46の共通接続点に接続すると共にコンデンサ
57を経て抵抗R110にも接続する。制御入力
端子10をコンデンサ58を経て抵抗51及び4
7の共通接続点に接続する。第2トランジスタ4
2のコレクタと抵抗46及び52の共通接続点と
の間に、抵抗48と電流計8接続用の試験端子8
1及び80を直列に設ける。試験端子81はコン
デンサ49を経て第1供給電圧点に接続する。試
験端子80は抵抗66を経て差動増幅器100の
第1入力端子91に接続する。差動増幅器100
の第2入力端子90は抵抗65及び基準電圧源1
01を経て第2供給電圧点(+)に接続する。差
動増幅器100の入力端子90は2個の直列接続
抵抗68及び70を経て第2トランジスタ42の
コレクタに接続する。差動増幅器100の出力端
子は抵抗71を経て第3トランジスタ40のベー
スに接続する。
抵抗68及び70の共通接続点をコンデンサ7
2を経て第1供給電圧点(0)に接続する。抵抗
52及び46の接続点をコンデンサ53を経て第
1供給電圧点(0)に接続する。
第3図に示す制御増幅器4は英国特許出願第
206424Aに開示されているタイプのものである。
2個の抵抗50及び51両端間の電圧降下によつ
て、2個のトランジスタ41及び42のバルク抵
抗によるものと一般に言われている影響が除去さ
れる。これらのバルク抵抗は両トランジスタ41
及び42のベース回路及びエミツタ回路に現われ
る。両抵抗の和は上記英国特許出願に詳述されて
いるようにトランジスタ41及び42のエミツタ
回路に集中しているものとみなすことができる。
このバルク抵抗のために電流計の電流は制御増幅
器4の利得に完全に比例して変化しなくなる。こ
のバルク抵抗の影響を除去することにより電流計
の読みは制御増幅器4の利得に十分に比例するも
のとなる。これは、両トランジスタ41及び42
のバルク抵抗両端間の電圧降下に等しい電圧ΔV
を両抵抗50及び51間に発生することにより達
成される。この場合、両トランジスタ41及び4
2のエミツタリードのインダクタンスが両抵抗5
0及び51のインダクタンスにより補償されると
いう二次的な効果により上記制御増幅器4の二次
歪みの改善も得られる。両トランジスタのベース
リード内の抵抗55及び56は高周波発振の発生
を抑えるために設けたものである。第2図に示す
制御増幅器は極めて高い周波数特性を有し、
500MHzはまでの周波数で使用するのに好適であ
る。差動増幅器100、基準電圧源101及び関
連する抵抗及びコンデンサは電流計8の測定精度
を高めるために設けたものである。この場合、電
流αIと(1−α)Iの和を一定に維持する必要が
ある。この目的のために、抵抗52の両端間の電
圧を第2供給電圧点(+)と差動増幅器100の
入力端子90との間の電圧に等しくする。従つ
て、差動増幅器100の入力端子90の電圧が電
流Iの大きさを決定する。この電圧は基準電圧源
101の電圧と抵抗65の電圧降下の和に等し
い。抵抗65の電圧降下は制御増幅器の分配比α
に依存し、トランジスタ40のコレクタ電流が全
てトランジスタ42を経て流れるときに最大にな
る。抵抗68を差動増幅器100の入力端子90
に接続する代りに該増幅器の入力端子91に接続
することもできる。この場合には反対極性の補正
が行なわれる。
第4図に示す実施例では、測定精度を更に高め
ることができる。本例は第3図の例と次の3点が
相違する。試験端子81と出力端子13との間の
抵抗48は可変抵抗である。差動増幅器100の
入力端子90と抵抗70との間の抵抗68も可変
抵抗である。抵抗61と可変抵抗60の直列接続
を第2供給電圧点(+)と抵抗50及び51の共
通接続点との間に設ける。抵抗60は第1供給電
圧点(0)に接続して反対極性の補正を生ずるよ
うにすることもできる。抵抗60及び61の接続
点をコンデンサ63を経て第1供給電圧点(0)
に接続する。上記3個の可変抵抗48,60及び
68を用いて電流計8の読みの偏差を第5図に示
すように制御増幅器の制御レンジ内の3点におい
て零にすることができる。例えば、電流計の偏差
を第5図に示すようにこの制御レンジの始点、終
点及び中心点で零にすることができる。尚、第5
図においては制御増幅器4の利得Vを水平軸上に
dB単位でプロツトし、計器補正値Aを垂直軸上
にdB単位でブロツトしてある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明光受信機の基本回路図、第2図
は本発明光受信機の第1の実施例の回路図、第3
図は本発明光受信機の第2の実施例の回路図、第
4図は本発明光受信機の第3の実施例の回路図、
第5図は第4図の回路で実現される測定特性図を
示すグラフである。 1……ホトダイオード、2……バイアス回路、
3……前置増幅器、4……制御増幅器、5……出
力増幅器、6……検出器、7……基準電圧源、8
……電流計、9……差動増幅器、10,12,1
3……制御増幅器4の制御入力端子、信号入力端
子、出力端子、14……光受信機出力端子、40
……可調整直流電流源、400……電流分配器、
401……加算回路、120,130……第1、
第2コンデンサ、48……第1抵抗、49……減
結合コンデンサ、81……試験端子、41,4
2,40……第1、第2、第3トランジスタ、4
7,46……第2、第3抵抗、110……基準電
圧源、56,55……第1、第2ストツパ抵抗、
57,58……第3、第4コンデンサ、47,5
1,46,52……第2、第3、第4、第5抵
抗、50……第6抵抗、48……第7抵抗、8
0,81……第1、第2試験端子、53,49…
…第6、第7コンデンサ、66……第8抵抗、6
5……第9抵抗、100……差動増幅器、101
……基準電圧源、68,70……第10,第11抵
抗、60,61……第12、第13抵抗、63……第
8コンデンサ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 バイアス回路に接続されたホトダイオードを
    具えると共に該ホトダイオードと出力端子との間
    に前置増幅器と制御増幅器と出力増幅器の直列接
    続を具え、その出力増幅器の出力端子を検出器を
    経て、基準電圧源に他方の入力端子が接続された
    差動増幅器の一方の入力端子に接続し、該差動増
    幅器の出力端子を前記制御増幅器の制御入力端子
    に接続して成る光受信機において、 前記制御増幅器は2つの出力端子と1つの信号
    入力端子と1つの制御入力端子を有する可制御電
    流分配器と、2つの入力端子と1つの出力端子を
    有する加算回路とを具え、前記電流分配器の第1
    出力端子の電流を第1信号路を経て前記加算回路
    の第1入力端子に、前記電流分配器の第2出力端
    子の電流を第2信号路を経て前記加算回路の第2
    入力端子にそれぞれ結合すると共に、前記第1信
    号路と前記第2信号路の電流伝達係数を互に所定
    値だけ相違させ、前記電流分配器の信号入力端子
    を可調整電流源に接続すると共に第1コンデンサ
    を経て前記前置増幅器の出力端子にも接続し、前
    記電流分配器の制御入力端子を前記差動増幅器の
    出力端子に結合して該差動増幅器の出力信号が前
    記電流分配器の第1及び第2出力端子の電流間の
    比を制御するようにし、前記加算回路の出力端子
    を第2コンデンサを経て前記出力増幅器の入力端
    子に接続し、更に第1抵抗を経て前記加算回路の
    出力端子に接続され且つ減結合コンデンサを経て
    定電位点に接続された試験端子を設け、この試験
    端子に前記フオトダイオードの受信信号の入力レ
    ベルを測定する手段を結合し得るように構成して
    あることを特徴とする光受信機。 2 特許請求の範囲1記載の光受信機において、
    前記電流分配器はエミツタを相互接続した第1及
    び第2トランジスタで構成し、その相互接続エミ
    ツタを第3トランジスタのコレクタ−エミツタ通
    路を経て第1供給電圧点に接続し、該第3トラン
    ジスタのベースをもつて前記制御増幅器の信号入
    力端子を構成し、前記第1トランジスタのベース
    をもつて前記制御増幅器の制御入力端子を構成
    し、前記第2トランジスタのコレクタ回路内に第
    2及び第3の2個の抵抗から成る分圧器を設ける
    と共に前記第1トランジスタのコレクタを該分圧
    器の一点に接続して前記加算回路を構成し、前記
    第2トランジスタのコレクタをもつて前記加算回
    路の出力端子を構成したことを特徴とする光受信
    機。 3 特許請求の範囲2記載の光受信機において、
    前記分圧器は第2、第3、第4および第5の抵抗
    の直列接続回路で構成し、前記第1トランジスタ
    のベースを第1ストツパ抵抗を経て前記制御入力
    端子に接続し、前記第2トランジスタのベースを
    第2ストツパ抵抗を経て基準電圧源に接続し、前
    記第1トランジスタのコレクタを第4コンデンサ
    を経て該基準電圧源に接続すると共に第6抵抗を
    経て前記分圧器の第3及び第4抵抗の共通接続点
    にも接続し、且つ前記制御入力端子を第5コンデ
    ンサを経て前記分圧器の第2及び第3抵抗の共通
    接続点に接続したことを特徴とする光受信機。 4 特許請求の範囲2または3記載の光受信機に
    おいて、前記第2トランジスタのコレクタと前記
    分圧器との間に第7抵抗と第1及び第2試験端子
    を直列に設け、該第1及び第2試験端子は第6及
    び第7コンデンサを経て第1供給電圧点に接続
    し、該第1試験端子は更に第8抵抗を経て差動増
    幅器の第1入力端子に接続し、該差動増幅器の第
    2入力端子は第9抵抗及び基準電圧源を経て第2
    供給電圧点に接続し、該差動増幅器の第2入力端
    子と前記第2トランジスタのコレクタとの間に第
    10及び第11抵抗の直列接続を設け、且つ該差動増
    幅器の出力端子を前記第3トランジスタのベース
    に結合したことを特徴とする光受信機。 5 特許請求の範囲4記載の光受信機において、
    前記差動増幅器の第2入力端子に接続された第10
    抵抗及び第2試験端子に接続された第7抵抗を可
    変抵抗とし、前記第1トランジスタのコレクタ回
    路内の第6抵抗を第12抵抗及び第13可変抵抗を経
    て第2供給電圧点に接続し、該第12及び第13抵抗
    の共通接続点を第8コンデンサを経て第1供給電
    圧点に接続したことを特徴とする光受信機。
JP57026897A 1981-02-26 1982-02-23 Light reciever Granted JPS57157646A (en)

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JPS57157646A (en) 1982-09-29
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FR2500696B1 (ja) 1985-03-08
NL8100929A (nl) 1982-09-16
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