JPH0548964B2 - - Google Patents
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- JPH0548964B2 JPH0548964B2 JP60248131A JP24813185A JPH0548964B2 JP H0548964 B2 JPH0548964 B2 JP H0548964B2 JP 60248131 A JP60248131 A JP 60248131A JP 24813185 A JP24813185 A JP 24813185A JP H0548964 B2 JPH0548964 B2 JP H0548964B2
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- JP
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- amplifier
- input
- output
- circuit
- shunt
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- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 12
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 101100484930 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) VPS41 gene Proteins 0.000 description 1
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/60—Receivers
- H04B10/66—Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
- H04B10/69—Electrical arrangements in the receiver
- H04B10/693—Arrangements for optimizing the preamplifier in the receiver
- H04B10/6931—Automatic gain control of the preamplifier
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
- H03G3/00—Gain control in amplifiers or frequency changers
- H03G3/20—Automatic control
- H03G3/30—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
- H03G3/3084—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in receivers or transmitters for electromagnetic waves other than radiowaves, e.g. lightwaves
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本願発明はトランスインピーダンス増幅器、よ
り詳細には光ガイド システム用の光受信機に使
用されるトランスインピーダンス増幅器に関す
る。
り詳細には光ガイド システム用の光受信機に使
用されるトランスインピーダンス増幅器に関す
る。
光ガイド システム用の光受信機は、光信号を
通常交流成分と直流成分の両方を持つ光電流に変
換するための高周波数光ダイオードを使用する。
周囲ノイズの影響に比較的耐えられるようにする
ためこの光電流信号をできるだけはやく高い電圧
に増幅することが必要となる。これを達成するた
めに、光受信機はこの光電流信号の電圧レベルを
数桁上げるいわゆる“前置”トランスインピーダ
ンス増幅器を含む。この前置トランスインピーダ
ンス増幅器の出力は更に線形チヤネル セクシヨ
ンにおいて増幅及び整形される。
通常交流成分と直流成分の両方を持つ光電流に変
換するための高周波数光ダイオードを使用する。
周囲ノイズの影響に比較的耐えられるようにする
ためこの光電流信号をできるだけはやく高い電圧
に増幅することが必要となる。これを達成するた
めに、光受信機はこの光電流信号の電圧レベルを
数桁上げるいわゆる“前置”トランスインピーダ
ンス増幅器を含む。この前置トランスインピーダ
ンス増幅器の出力は更に線形チヤネル セクシヨ
ンにおいて増幅及び整形される。
光受信機を個々のケーブル長が異なる光減衰を
持ち、従つて、異なる光度出力を持つ各種のケー
ブル長に使用するためには、これが広いダイナミ
ツク レンジを持つことが要求されるが、ここで
トランスインピーダンス増幅器のダイナミツク
レンジがこのダイナミツク レンジの制約要因と
なる。つまり、過多の交流或いは直流入力が存在
するとこれが増幅器を飽和させる。
持ち、従つて、異なる光度出力を持つ各種のケー
ブル長に使用するためには、これが広いダイナミ
ツク レンジを持つことが要求されるが、ここで
トランスインピーダンス増幅器のダイナミツク
レンジがこのダイナミツク レンジの制約要因と
なる。つまり、過多の交流或いは直流入力が存在
するとこれが増幅器を飽和させる。
信号の過多の交流成分はトランスインピーダン
ス増幅器の出力に応答してコントローラによつて
制御される分流トランジスタによつて分流でき
る。このような構成は1983年11月15日付けにて、
トラン ヴイ・モーイ（TranV.Muoi）に公布さ
れ本譲受人に譲渡された合衆国特許第4415803号
に説明されている。然し、この回路がFET（電界
効果形トランジスタ）技術にて実現される場合、
分流インピーダンスの分流動作がトランスインピ
ーダンス増幅器の入力ポートの所のバイアス電流
を妨害する。従つて、FET増幅器では、この電
圧を適切なバイアス レベルに正確に保持するこ
とが要求され、さもないと、増幅器の入力トラン
ジスタが適当な利得モードにて動作しない。
ス増幅器の出力に応答してコントローラによつて
制御される分流トランジスタによつて分流でき
る。このような構成は1983年11月15日付けにて、
トラン ヴイ・モーイ（TranV.Muoi）に公布さ
れ本譲受人に譲渡された合衆国特許第4415803号
に説明されている。然し、この回路がFET（電界
効果形トランジスタ）技術にて実現される場合、
分流インピーダンスの分流動作がトランスインピ
ーダンス増幅器の入力ポートの所のバイアス電流
を妨害する。従つて、FET増幅器では、この電
圧を適切なバイアス レベルに正確に保持するこ
とが要求され、さもないと、増幅器の入力トラン
ジスタが適当な利得モードにて動作しない。
増幅器の入力の所に適当なバイアスを保持する
ための１つの方法としては、これも又本譲渡人に
譲渡された「向上されたトランスインピーダンス
増幅器（An Improved Transimpedance
Amplifier）」と題する共同未決出願第401521号
に説明の電流ミラー回路による方法がある。然
し、これに換わる適切なバイアスを保持するため
のより単純な装置を開発することは意義あること
である。
ための１つの方法としては、これも又本譲渡人に
譲渡された「向上されたトランスインピーダンス
増幅器（An Improved Transimpedance
Amplifier）」と題する共同未決出願第401521号
に説明の電流ミラー回路による方法がある。然
し、これに換わる適切なバイアスを保持するため
のより単純な装置を開発することは意義あること
である。
FET分流トランジスタを含む本発明による新
規な回路、つまり光受信機前置増幅器は分流トラ
ンジスタのソースとトランスインピーダンス増幅
器の出力の間に直流帰還インピーダンス要素を含
む。分流インピーダンスのソースと大地電位の間
にコンデンサが接続され、これによつて光ダイオ
ードから大地への交流信号の分流経路が提供され
る。
規な回路、つまり光受信機前置増幅器は分流トラ
ンジスタのソースとトランスインピーダンス増幅
器の出力の間に直流帰還インピーダンス要素を含
む。分流インピーダンスのソースと大地電位の間
にコンデンサが接続され、これによつて光ダイオ
ードから大地への交流信号の分流経路が提供され
る。
直流分流経路はFET分流トランジスタと直流
帰還インピーダンスからなる。この直流帰還イン
ピーダンス構成は増幅器入力の所の直流バイアス
レベルが上昇するのを防止する“自己バイア
ス”効果を持つ。入力直流電圧が上昇すると、対
応する増幅器出力レベルの降下が分流トランジス
タのソースにフイード バツクされ、これによつ
て分流トランジスタが入力節点からより多くの電
流を引くようにされ、入力が所定の直流レベルに
落される。この方法によると、より単純な構成に
て交流インピーダンス及び直流インピーダンスの
両方を制御し、増幅器の入力バイアス レベルを
正確に制御することが可能となる。
帰還インピーダンスからなる。この直流帰還イン
ピーダンス構成は増幅器入力の所の直流バイアス
レベルが上昇するのを防止する“自己バイア
ス”効果を持つ。入力直流電圧が上昇すると、対
応する増幅器出力レベルの降下が分流トランジス
タのソースにフイード バツクされ、これによつ
て分流トランジスタが入力節点からより多くの電
流を引くようにされ、入力が所定の直流レベルに
落される。この方法によると、より単純な構成に
て交流インピーダンス及び直流インピーダンスの
両方を制御し、増幅器の入力バイアス レベルを
正確に制御することが可能となる。
第１図に示される光受信機前置回路１０は高性
能光ダイオード１２を持つが、この光ダイオード
１２の片側は正の電圧供給節点Ｖ＋に接続され、
反対側はFET増幅器１６の反転入力ポート１４
に接続される。トランスインピーダンス帰還抵抗
体２１が増幅器１６の出力ポート２４と入力ポー
ト１４の間に接続され、これによつてトランスイ
ンピーダンス増幅器ステージが構成される。
FET装置２６の構成を持つ入力分流インピーダ
ンスのドレンは増幅器１６の反転入力ポート１４
に接続され、ソースは減結合コンデンサ２８の片
側に接続される。コンデンサ２８の反対側は大地
電位に接続される。この制御機能を遂行するため
の周知のタイプのコントローラ３０の入力は増幅
器１６の出力ポート２４に接続され、出力は分流
FET２６のゲートに接続される。抵抗体３２の
構成を持つ直流帰還インピーダンスが増幅器１６
の出力ポート２４と分流FET２６のソースの間
に接続される。
能光ダイオード１２を持つが、この光ダイオード
１２の片側は正の電圧供給節点Ｖ＋に接続され、
反対側はFET増幅器１６の反転入力ポート１４
に接続される。トランスインピーダンス帰還抵抗
体２１が増幅器１６の出力ポート２４と入力ポー
ト１４の間に接続され、これによつてトランスイ
ンピーダンス増幅器ステージが構成される。
FET装置２６の構成を持つ入力分流インピーダ
ンスのドレンは増幅器１６の反転入力ポート１４
に接続され、ソースは減結合コンデンサ２８の片
側に接続される。コンデンサ２８の反対側は大地
電位に接続される。この制御機能を遂行するため
の周知のタイプのコントローラ３０の入力は増幅
器１６の出力ポート２４に接続され、出力は分流
FET２６のゲートに接続される。抵抗体３２の
構成を持つ直流帰還インピーダンスが増幅器１６
の出力ポート２４と分流FET２６のソースの間
に接続される。
回路１０の動作において、光ダイオード１２は
入射光信号に応答して信号光電流を導電する。こ
の光電流はトランスインピーダンス増幅器ステー
ジの入力１４に加えられるが、このトランスイン
ピーダンス増幅器ステージは増幅器１６及び帰還
抵抗体２１から構成される。トランスインピーダ
ンス増幅器ステージはこの信号電流を増幅器１６
の出力２４の所の信号電圧に交換する。増幅器１
６の出力２４の所の電圧の交流成分が所定のいき
値電圧レベルを越えると、コントローラ３０は分
流FET２６のゲートの所の電圧を上昇させるこ
とによつて分流FET２６を導電させる。
入射光信号に応答して信号光電流を導電する。こ
の光電流はトランスインピーダンス増幅器ステー
ジの入力１４に加えられるが、このトランスイン
ピーダンス増幅器ステージは増幅器１６及び帰還
抵抗体２１から構成される。トランスインピーダ
ンス増幅器ステージはこの信号電流を増幅器１６
の出力２４の所の信号電圧に交換する。増幅器１
６の出力２４の所の電圧の交流成分が所定のいき
値電圧レベルを越えると、コントローラ３０は分
流FET２６のゲートの所の電圧を上昇させるこ
とによつて分流FET２６を導電させる。
この信号電流の過剰の交流成分は分流FET２
６及びコンデンサ２８を通じて大地に分流され
る。分流FET２６及びコントローラ３０はこう
して増幅器１６の入力１４の所の信号の交流成分
に対する自動利得制御回路を構成する。
６及びコンデンサ２８を通じて大地に分流され
る。分流FET２６及びコントローラ３０はこう
して増幅器１６の入力１４の所の信号の交流成分
に対する自動利得制御回路を構成する。
直流帰還抵抗体３２は増幅器１６の出力２４の
直流電圧を分流FET２６のソースに加える。直
流帰還抵抗体３２を通じて帰還される交流は減結
合コンデンサ２８によつて大地に流されるため増
幅器１６、分流FET２６、及び直流帰還抵抗体
３２は入力節点１４への直流帰還ループを構成す
る。増幅器１６に加えられる入力１４の直流電圧
が正規の動作バイアス電圧を越えると、増幅器１
６の出力電圧２４を落ち、これによつて分流
FET２６のソースの所の電圧が落ちる。すると、
分流FET２６によつて増幅器１６の入力節点１
４からより多くの直流電流が引かれ、これによつ
て入力節点１４の電圧が正しいレベルに戻され
る。
直流電圧を分流FET２６のソースに加える。直
流帰還抵抗体３２を通じて帰還される交流は減結
合コンデンサ２８によつて大地に流されるため増
幅器１６、分流FET２６、及び直流帰還抵抗体
３２は入力節点１４への直流帰還ループを構成す
る。増幅器１６に加えられる入力１４の直流電圧
が正規の動作バイアス電圧を越えると、増幅器１
６の出力電圧２４を落ち、これによつて分流
FET２６のソースの所の電圧が落ちる。すると、
分流FET２６によつて増幅器１６の入力節点１
４からより多くの直流電流が引かれ、これによつ
て入力節点１４の電圧が正しいレベルに戻され
る。
このようにして、増幅器２６の入力１４及び出
力２４の直流電圧が正規の電圧レベルに保たれ、
そして分流FET２６のソース及びドレンがほぼ
同一の電圧に保たれ、こうして分流FET２６は
その電圧制御抵抗体領域内で動作する。
力２４の直流電圧が正規の電圧レベルに保たれ、
そして分流FET２６のソース及びドレンがほぼ
同一の電圧に保たれ、こうして分流FET２６は
その電圧制御抵抗体領域内で動作する。
自動利得制御回路が動作する中位から高い光入
力レベルにおいては、直流トランスインピーダン
スは直流帰還抵抗体３２の値に等しい。直流帰還
抵抗体３２は大きな直流信号電流が流れたときで
も直流トランスインピーダンスが増幅器１６の出
力２４の所の直流電位に実質的な変化を起すには
いたらないような十分に小さな値を持つ。分流
FET２６及び増幅器１６の適切な設計によつて
中帯域トランスインピーダンスを過多の光入力パ
ワーの結果としての受信機の交流過負荷を防止す
るのに十分に小さくすることができる。分流
FET動作のおだやかなレベルにおいては、トラ
ンスインピーダンスは分流FET２６の動作が主
流となり、帰還抵抗体２１の影響は無視できる程
度となる。
力レベルにおいては、直流トランスインピーダン
スは直流帰還抵抗体３２の値に等しい。直流帰還
抵抗体３２は大きな直流信号電流が流れたときで
も直流トランスインピーダンスが増幅器１６の出
力２４の所の直流電位に実質的な変化を起すには
いたらないような十分に小さな値を持つ。分流
FET２６及び増幅器１６の適切な設計によつて
中帯域トランスインピーダンスを過多の光入力パ
ワーの結果としての受信機の交流過負荷を防止す
るのに十分に小さくすることができる。分流
FET動作のおだやかなレベルにおいては、トラ
ンスインピーダンスは分流FET２６の動作が主
流となり、帰還抵抗体２１の影響は無視できる程
度となる。
回路１０のようなトランスインピーダンス回路
は多くの異なるアプリケーシヨンに使用できる。
この場合、個々のアプリケーシヨンに応じてその
目的に最も適するるデバイス及びパラメータを持
つ回路を設計することが必要である。例えば、そ
の回路を比較的高い周波数の光入力に使用すると
きは、光ダイオードには特にその周波数レンジの
ために設計されたPIN光ダイオードを使用するこ
とが好ましい。但し、アバランシエダイオードを
使用することもできる。同様に、この場合には、
分流FETには高周波数ヒ化ガリユウムFETデバ
イスを使用することができる。当業者にとつて
は、分流FETはＮ−チヤネルデバイスでもＰ−
チヤネル デバイスでもよく、又エンハンスメン
ト形のデバイスでもデイプリーシヨン形のデバイ
スでもよいことが理解できよう。又、当業者にと
つてはこのようなデバイスを使用するために回路
１０を変更する方法についても明白であろう。増
幅器には入力デバイス電圧をある程度の制度にて
保持することを要求する任意のタイプの増幅器が
使用される。非常にフラツトな低周波数応答が要
求されるときは、直流帰還抵抗体は分流FETの
最低“オン”抵抗に増幅器の電圧利得を掛けた程
度の値を持つことが要求される。但し、これはそ
れほど大きな問題ではない。
は多くの異なるアプリケーシヨンに使用できる。
この場合、個々のアプリケーシヨンに応じてその
目的に最も適するるデバイス及びパラメータを持
つ回路を設計することが必要である。例えば、そ
の回路を比較的高い周波数の光入力に使用すると
きは、光ダイオードには特にその周波数レンジの
ために設計されたPIN光ダイオードを使用するこ
とが好ましい。但し、アバランシエダイオードを
使用することもできる。同様に、この場合には、
分流FETには高周波数ヒ化ガリユウムFETデバ
イスを使用することができる。当業者にとつて
は、分流FETはＮ−チヤネルデバイスでもＰ−
チヤネル デバイスでもよく、又エンハンスメン
ト形のデバイスでもデイプリーシヨン形のデバイ
スでもよいことが理解できよう。又、当業者にと
つてはこのようなデバイスを使用するために回路
１０を変更する方法についても明白であろう。増
幅器には入力デバイス電圧をある程度の制度にて
保持することを要求する任意のタイプの増幅器が
使用される。非常にフラツトな低周波数応答が要
求されるときは、直流帰還抵抗体は分流FETの
最低“オン”抵抗に増幅器の電圧利得を掛けた程
度の値を持つことが要求される。但し、これはそ
れほど大きな問題ではない。
図面の回路１０の減結合コンデンサ２８の片側
は大地電位に接続される。ここで大地電位とは信
号とは対照的に実質的に一定である電位である基
準電位を意味する。
は大地電位に接続される。ここで大地電位とは信
号とは対照的に実質的に一定である電位である基
準電位を意味する。
直流帰還抵抗体の値はこの値が大きすぎて直流
帰還抵抗体間の電圧降下が回路の動作に対して過
多とならないかぎり特に重要ではない。通常、こ
の値は500オームから3000オームの範囲とされる。
直流帰還抵抗体のインピーダンス機能はインダク
タンス要素、例えば、チヨークコイルによつて遂
行することもできる。但し、一般的には、抵抗体
要素を使用することが好ましい。
帰還抵抗体間の電圧降下が回路の動作に対して過
多とならないかぎり特に重要ではない。通常、こ
の値は500オームから3000オームの範囲とされる。
直流帰還抵抗体のインピーダンス機能はインダク
タンス要素、例えば、チヨークコイルによつて遂
行することもできる。但し、一般的には、抵抗体
要素を使用することが好ましい。
図面は本発明の実施態要に従うトランスインピ
ーダンス増幅器回路の簡略回路図である。 主要部分の符合の説明、増幅器……１６、電界
効果トランジスタ……２６、コントローラ……３
０。
ーダンス増幅器回路の簡略回路図である。 主要部分の符合の説明、増幅器……１６、電界
効果トランジスタ……２６、コントローラ……３
０。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 入力及び出力を持つ増幅器、 該増幅器の該入力と該出力の間に接続された第
１の帰還インピーダンス要素、 導電経路の一端側が該増幅器の該入力に接続さ
れた電界効果形分流トランジスタ、 一端側で該トランジスタの該導電経路の他方に
接続され、他端側で基準電位装置に接続された減
結合コンデンサ、及び 該増幅器の出力に接続された入力と、該分流ト
ランジスタの制御電極に接続された出力とを有す
る分流トランジスタ制御装置を含むトランジスタ
インピーダンス増幅器回路において、 該増幅器の出力と該分流トランジスタと該コン
デンサの共通接点との間で第２の帰還インピーダ
ンス要素が接続されることを特徴とする回路。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の回路におい
て、 該増幅器の該入力とバイアス電圧装置の間で光
ダイオードが接続されることを特徴とする回路。 ３ 特許請求の範囲第２項に記載の回路におい
て、 該増幅器は電界効果デバイスのタイプであるこ
とを特徴とする回路。 ４ 特許請求の範囲第２項に記載の回路におい
て、 該第２のインピーダンス要素の値が概ね該分流
トランジスタの最低“オン”抵抗に該増幅器の電
圧利得を掛けた値を持つことを特徴とする回路。 ５ 特許請求の範囲第４項に記載の回路におい
て、 該第２の帰還インピーダンスの抵抗値が約500
から3000オームの範囲内であることを特徴とする
回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US669079 | 1984-11-07 | ||
| US06/669,079 US4623786A (en) | 1984-11-07 | 1984-11-07 | Transimpedance amplifier with overload protection |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61161008A JPS61161008A (ja) | 1986-07-21 |
| JPH0548964B2 true JPH0548964B2 (ja) | 1993-07-23 |
Family
ID=24684923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60248131A Granted JPS61161008A (ja) | 1984-11-07 | 1985-11-07 | トランスインピ−ダンス増幅器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4623786A (ja) |
| EP (1) | EP0181146B1 (ja) |
| JP (1) | JPS61161008A (ja) |
| DE (1) | DE3585139D1 (ja) |
Families Citing this family (39)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4857725A (en) * | 1988-07-06 | 1989-08-15 | Santa Barbara Research Center | Differential offset corrected current mirror |
| DE3885746D1 (de) * | 1988-09-15 | 1993-12-23 | Siemens Ag | Schaltungsanordnung mit einem an einen opto-elektrischen Wandler angeschlossenen Verstärker. |
| DE3905547A1 (de) * | 1989-02-23 | 1990-09-06 | Standard Elektrik Lorenz Ag | Eingangsstufe fuer einen optischen breitbandempfaenger |
| US4924191A (en) * | 1989-04-18 | 1990-05-08 | Erbtec Engineering, Inc. | Amplifier having digital bias control apparatus |
| GB2233525B (en) * | 1989-06-09 | 1994-02-16 | Stc Plc | Optical receivers |
| DE3938097A1 (de) * | 1989-11-16 | 1991-05-23 | Standard Elektrik Lorenz Ag | Optischer empfaenger |
| GB9017222D0 (en) * | 1990-08-06 | 1990-09-19 | British Telecomm | Optical receiver |
| GB2247798B (en) * | 1990-09-06 | 1994-10-26 | Stc Plc | Optical receiver |
| DE4041761A1 (de) * | 1990-12-24 | 1992-06-25 | Standard Elektrik Lorenz Ag | Stromsenke |
| JPH05304422A (ja) * | 1992-04-24 | 1993-11-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光通信用前置増幅器 |
| US5329115A (en) * | 1993-04-29 | 1994-07-12 | International Business Machines Corporation | Optical receiver circuit |
| US5504456A (en) * | 1994-02-09 | 1996-04-02 | Psc, Inc. | Low noise wide band amplifier |
| US5565672A (en) * | 1994-12-30 | 1996-10-15 | Lucent Technologies Inc. | Optical transimpedance receiver with compensation network |
| US5790295A (en) * | 1995-08-28 | 1998-08-04 | Apple Computer, Inc. | Gated integrator preamplifier for infrared data networks |
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