JPH05344733A - 高電圧発生回路 - Google Patents

高電圧発生回路

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JPH05344733A
JPH05344733A JP4149259A JP14925992A JPH05344733A JP H05344733 A JPH05344733 A JP H05344733A JP 4149259 A JP4149259 A JP 4149259A JP 14925992 A JP14925992 A JP 14925992A JP H05344733 A JPH05344733 A JP H05344733A
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Kazuro Takeda
和朗 武田
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/06Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
    • H02M7/10Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode arranged for operation in series, e.g. for multiplication of voltage
    • H02M7/103Containing passive elements (capacitively coupled) which are ordered in cascade on one source

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 回路を若干付加するだけで、パルス信号を大
振幅化することができるようにすることにより、回路を
大幅に小型化すること。 【構成】 パルス発振回路11から出力される極性の異
なる2つのパルス信号P1,P2は、コンデンサ12,
13により直流成分を除去された後、コッククロフト・
ウォルトン回路14により昇圧整流される。この昇圧整
流出力は、ロウパスフィルタ15によりリップル成分を
除去された後、APD17に供給される。このような構
成において、パルス発振回路11の電源電圧は、受信回
路の電源電圧を昇圧回路16によって昇圧することによ
り生成される。これにより、パルス信号P1,P2の大
振幅化が図られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば、光通信シス
テムにおいて、受光素子として使用されるアバランシェ
フォトダイオードの内部増倍作用を得るための高電圧を
発生する高電圧発生回路に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、通信の分野においては、伝送速度
の高速化及び伝送帯域の広帯域化の要求に伴い、伝送媒
体として光を使った通信システムの開発が盛んに行われ
ている。
【0003】この光通信システムにおいては、受信信号
を光信号から電気信号に変換する受光素子と、送信信号
を電気信号から光信号に変換する発光素子が必要とな
る。
【0004】受光素子としては、現在のところ、種々の
素子が考えられているが、そのうちの1つとしてアバラ
ンシェフォトダイオード(以下、「APD」という)が
ある。
【0005】このAPDは、内部増倍作用を得るのに、
高電圧を必要とする。したがって、受光素子としてAP
Dを用いる場合は、受信回路に高電圧発生回路を設ける
必要がある。
【0006】このような高電圧発生回路としては、従
来、トランスの昇圧機能を利用した回路が用いられてい
た。
【0007】しかし、このような構成では、トランスは
小型化が困難で、かつ、面実装化に適さないことから、
回路の小型化を図ることができなかった。
【0008】そこで、従来、トランスを用いない高電圧
発生回路が考えられている。このような高電圧発生回路
としては、例えば、特願昭63−008381号に記載
される回路がある。
【0009】この文献に記載される高電圧発生回路は、
パルス発振回路と、直流阻止用のコンデンサと、昇圧整
流用のコッククロフト・ウォルトン回路を組み合わせる
ことにより、高電圧を得るようにしたものである。
【0010】このような構成によれば、パルス発振回路
から出力されるパルス信号の振幅とコッククロフト・ウ
ォルトン回路の昇圧整流段数に応じた高電圧を得ること
ができる。
【0011】また、トランスより小型化が可能なコンデ
ンサとコッククロフト・ウォルトン回路により、トラン
スと同じ直流阻止機能と昇圧機能を得ることができるの
で、トランスを用いる場合より回路を小型化することが
できる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た高電圧発生回路においては、パルス発振回路から出力
されるパルス信号の振幅が小さいため、コッククロフト
・ウォルトン回路の昇圧整流段数を多くしないと、所望
の高電圧を得ることができないという問題があった。こ
れにより、この高電圧発生回路においても、回路を要求
される大きさまで小型化することが難しいという問題が
あった。
【0013】そこで、この発明は、回路を若干付加する
だけで、パルス信号を大振幅化することができるように
することにより、回路を大幅に小型化することができる
高電圧発生回路を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、パルス信号発生手段と、直流成分除去
手段と、昇圧整流手段を有する構成において、所定の直
流電圧を昇圧することにより、パルス発生手段の電源電
圧を得る昇圧手段を設けるようにしたものである。
【0015】
【作用】上記構成によれば、例えば、昇圧手段の昇圧倍
率を2倍に設定すれば、パルス信号の振幅を従来の2倍
に設定することができる。これにより、昇圧整流手段の
昇圧整流段数を従来の半分以下に削減することができ
る。その結果、若干の回路を付加することにより、昇圧
整流段数を大幅に削減することができるので、回路の小
型化を図ることができる。
【0016】
【実施例】以下、図面を参照しながらこの発明の実施例
を詳細に説明する。
【0017】図1は、この発明の一実施例の構成を示す
回路図である。なお、以下の説明では、この発明を、A
PDの内部増倍用の高電圧を発生する高電圧発生回路に
適用した場合を代表として説明する。
【0018】図において、11は、昇圧整流処理に供さ
れるパルス信号を発生するパルス発振回路である。この
パルス発振回路11は、図2に示すような極性の異なる
2つのパルス信号P1,P2を出力するように構成され
ている。
【0019】12,13は、それぞれパルス発振回路1
1から出力されるパルス信号P1,P2から直流成分を
除去するコンデンサである。14は、コンデンサ12,
13により直流成分を除去されたパルス信号P1,P2
を昇圧整流するコッククロフト・ウォルトン回路であ
る。
【0020】15は、コッククロフト・ウォルトン回路
14の昇圧整流出力からリップル成分を除去するロウパ
スフィルタである。このロウパスフィルタ15の出力
は、APD17に内部増倍用の高電圧として供給され
る。
【0021】16は、APD17を有する受信回路(図
示せず)の電源電圧Vccを昇圧することにより、パルス
発振回路11の電源電圧を生成する昇圧回路である。こ
の昇圧回路16は、正負2つの昇圧電圧±NVccを発生
するように構成されている。ここで、Nは昇圧倍率であ
る。
【0022】上記パルス発振回路11は、例えば、CM
OSゲートにより構成される6つのインバータ回路11
1〜116と、コンデンサ117と、抵抗118,11
9により構成されている。
【0023】ここで、インバータ回路111,112,
113と、コンデンサ117と、抵抗118,119
は、発振回路本体を構成する。この場合、発振周波数
は、抵抗18の抵抗値とコンデンサ17の容量値との積
で決まる時定数に比例した値となる。
【0024】インバータ回路114はインバータ回路1
13と並列接続され、インバータ回路112の出力を反
転、かつ、電流増幅するようになっている。この増幅出
力は上記パルス信号P1として使用される。
【0025】インバータ回路115,116は並列接続
され、インバータ回路112の前段に位置するインバー
タ回路111の出力を反転、かつ、電流増幅するように
なっている。これにより、上記パルス信号P1とは逆相
のパルス信号P2が得られる。
【0026】上記コッククロフト・ウォルトン回路14
は、複数の昇圧整流段により構成されている。各昇圧整
流段は、詳細は省略するが、パルス信号P1,P2の極
性に応じて交互に導通する1対のダイオードと、このダ
イオードの通電電流を充電するコンデンサにより構成さ
れている。なお、このコッククロフト・ウォルトン回路
14において、パルス信号P2が供給される入力端子
は、抵抗141を介して接地されるようになっている。
【0027】上記昇圧回路16から出力される正の昇圧
電圧+NVccは、パルス発振回路11のインバータ回路
111〜116のドレイン電極にドレイン電圧VDDとし
て供給される。一方、負の昇圧電圧−NVccは、インバ
ータ回路111〜116のソース電極にソース電圧Vss
として供給される。なお、図には、図を簡単にするため
に、昇圧電圧±NVccがインバータ回路111に供給さ
れている状態のみを示す。
【0028】昇圧回路16の昇圧倍率Nは、インバータ
回路111〜116の電源電圧の最大定格電圧をVM と
すると、次式を満たすように設定される。
【0029】|+NVcc|+|−NVcc|<VM 例えば、インバータ回路111〜116が4000シリ
ーズのCMOSゲートで構成される場合、インバータ回
路111〜116の最大定格電圧VM は18Vとなる。
一方、受信回路の電源電圧Vccは、通常、5Vである。
したがって、この場合、昇圧倍率Nは1.8未満に設定
される。
【0030】上記構成において、動作を説明する。
【0031】パルス発振回路11から出力されるパルス
信号P1は、コンデンサ12により直流成分を除去され
た後、コッククロフト・ウォルトン回路14に供給され
る。同様に、パルス発振回路11から出力されるパルス
信号P2は、コンデンサ12により直流成分を除去され
た後、コッククロフト・ウォルトン回路14に供給され
る。
【0032】コッククロフト・ウォルトン回路14に供
給されたパルス信号P1,P2は、このコッククロフト
・ウォルトン回路14により昇圧整流される。これによ
り、高圧の直流電圧が得られる。
【0033】この高圧電圧は、ロウパスフィルタ15に
よりリップル成分を除去された後、APD17に供給さ
れる。これにより、APD17の内部増倍作用が引き起
こされ、受信信号が光信号から電気信号に変換される。
【0034】以上詳述したこの実施例によれば、次のよ
うな効果が得られる。
【0035】(1)まず、この実施例は、若干の回路を
付加するだけで、パルス信号P1,P2の振幅を大幅に
増大させることができる。これにより、コッククロフト
・ウォルトン回路14の昇圧整流段数を大幅に削減する
ことができるので、高電圧発生回路を従来より小型化す
ることができる。
【0036】すなわち、従来は、受信回路の電源電圧V
ccをパルス発振回路の電源電圧としていた。しかし、こ
のような構成では、電源電圧Vccが上記のように5V程
度と低いため、小さな振幅のパルス信号しか得ることが
できなかった。
【0037】これに対し、この実施例では、電源電圧V
ccを昇圧することにより、パルス発振回路11の電源電
圧を得ている。これにより、この実施例では、大振幅の
パルス信号P1,P2を得ることができる。
【0038】しかも、昇圧回路14の占有面積は、パル
ス信号P1,P2の大振幅化により削減される昇圧整流
段の占有面積より小さい。したがって、この実施例で
は、従来より、回路の小型化を図ることができるわけで
ある。
【0039】(2)また、この実施例は、極性の異なる
2つのパルス信号P1,P2により、コッククロフト・
ウォルトン回路14を駆動するようにしたので、この点
からも、高電圧発生回路の小型化を図ることができる。
【0040】すなわち、従来は、1つのパルス信号によ
り、コッククロフト・ウォルトン回路を駆動するように
なっていた。しかし、このような構成では、1つのパル
ス信号の振幅に対応した高電圧しか得ることができな
い。
【0041】これに対し、この実施例は、2つのパルス
信号P1,P2の振幅の和に応じた高電圧を得ることが
できる。したがって、仮に、各パルス信号P1,P2の
振幅が従来のパルス信号の振幅と同じだとしても、従来
の半分の昇圧整流段数で、従来と同じ高電圧を得ること
ができる。
【0042】しかも、極性の異なるパルス信号P1,P
2は、従来と同じパルス発振回路でも、その取出し位置
を変えることにより取り出すことができる。これによ
り、従来とほぼ同じパルス発生構成で、昇圧整流段数だ
けを従来の半分以下に減らすことができるので、従来よ
り回路の小型化を図ることができるわけである。
【0043】(3)さらに、この実施例は、パルス発振
回路11に、パルス信号P1,P2の電流増幅機能を持
たせるようにしたので、パルス信号P1,P2によりコ
ッククロフト・ウォルトン回路14を駆動する際、効率
的に駆動することができる。
【0044】以上、この発明の一実施例を詳細に説明し
たが、この発明はこのような実施例に限定されるもので
はない。
【0045】(1)例えば、先の実施例では、極性の異
なる2つのパルス信号を昇圧整流するような構成を説明
した。しかし、この発明は、1つのパルス信号を昇圧整
流するような構成であってもよい。
【0046】(2)また、先の実施例では、受信回路の
電源電圧からパルス発振回路の電源電圧を得る場合を説
明した。しかし、この発明は、受信回路以外の回路の電
源電圧、さらには、電源電圧以外の直流電圧からパルス
発振回路の電源電圧を生成する場合にも適用することが
できる。
【0047】(3)また、先の実施例では、この発明を
APDの内部増倍用の高電圧を発生する高電圧発生回路
に適用する場合を説明した。しかし、この発明は、この
ような高電圧発生回路以外の高電圧発生回路にも適用す
ることができる。
【0048】(4)このほかにも、この発明は、その要
旨を逸脱しない範囲で種々様々変形実施可能なことは勿
論である。
【0049】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
回路を若干付加するだけで、パルス信号の大振幅化を図
ることができるので、従来より高電圧発生回路を大幅に
小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を示す回路図である。
【図2】一実施例のパルス信号を示す信号波形図であ
る。
【符号の説明】
11…パルス発振部、12,13…コンデンサ、14…
コッククロフト・ウオルトン回路、15…ロウパスフィ
ルタ、16…昇圧回路、17…APD。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // H01L 31/10

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高電圧を発生する高電圧発生回路におい
    て、 所定の周波数を有するパルス信号を発生するパルス信号
    発生手段と、 容量性成分の直流阻止機能により、前記パルス信号発生
    手段から出力されるパルス信号の直流成分を除去する直
    流成分除去手段と、 この直流成分除去手段により直流成分を除去されたパル
    ス信号を昇圧整流することにより、前記高電圧を得る昇
    圧整流手段と、 所定の直流電圧を昇圧することにより、前記パルス信号
    発生手段の電源電圧を得る昇圧手段とを具備したことを
    特徴とする高電圧発生回路。
  2. 【請求項2】 前記所定の直流電圧は、前記高電圧が供
    給される回路の電源電圧であることを特徴とする請求項
    1記載の高電圧発生回路。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4951534A (ja) * 1972-09-26 1974-05-18
JPH01186168A (ja) * 1988-01-20 1989-07-25 Oki Electric Ind Co Ltd 受光用高圧発生回路

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