JPH0738357A - 光agc回路 - Google Patents

光agc回路

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JPH0738357A
JPH0738357A JP17637193A JP17637193A JPH0738357A JP H0738357 A JPH0738357 A JP H0738357A JP 17637193 A JP17637193 A JP 17637193A JP 17637193 A JP17637193 A JP 17637193A JP H0738357 A JPH0738357 A JP H0738357A
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phase compensation
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Kazuyuki Kobayashi
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 受光電力が小さくても十分な位相余裕を確保
して発振等に対する安定性を確保できる光AGC回路を
得ること。 【構成】 光信号12はAPD14に入力され電流値で
表わされた電気信号に変換され、前置増幅器15で電圧
に変換されAGC増幅器16によって増幅され、出力信
号17として出力される。出力信号17の一部はピーク
検出回路19でそのピーク値が検出され、直流増幅器2
3で増幅した出力で高圧回路24で逆バイアスが負帰還
のためにAPD14に入力される。このループには逆バ
イアスを検出する逆バイアス検出回路32と、これに応
じて位相補償を行う可変位相補償回路31が配置されて
おり、ループの帯域を広げた際における安定性が確保さ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光受信器に使用される
光AGC回路に係わり、特に光受光電力が小さいときに
も利得の制御の安定化を確保することのできるAGC回
路に関する。
【0002】
【従来の技術】光通信システムでは、送信側で光信号を
光ファイバに送出し、受信側ではこの光信号を光受信器
で受信して必要な情報を得るようになっている。光受信
器にはAGC回路(自動利得制御回路)が備えられてお
り、受信した光信号のレベルを所定の値に調整するよう
になっている。
【0003】図5は、従来用いられた光AGC回路の構
成を表わしたものである。この光AGC回路は、入力端
子11から光信号12を入力してこれを電気信号13に
変換するAPD(アバランシェ・フォト・ダイオード)
14を備えている。APD14から出力される電流値で
表わされた電気信号は、前置増幅器15に入力され、電
圧に変換される。電圧で表わされた電気信号はAGC増
幅器16によって増幅され、出力信号17として出力端
子18から出力されるようになっている。このAGC増
幅器16から得られる出力信号17の一部は、ピーク検
出回路19に入力され、そのピーク値が検出されるよう
になっている。この検出されたピーク値21がAGC増
幅器16に制御入力として入力されることによって出力
信号17の振幅が一定に保たれる。
【0004】光AGC回路では、ピーク検出回路19の
検出したピーク値21をAGC増幅器16にのみ入力し
て出力信号17の制御を行うと、光入力に対するダイナ
ミックレンジが不足するという問題がある。そこで、こ
の従来の光AGC回路では、APD14の増倍率を制御
して出力振幅を一定に保ような光AGC(Full-AGC)回
路を併用している。ここで、ピーク検出回路19から第
1の時定数回路22、直流増幅器23、高圧(HV)回
路24、第2の時定数回路25を経てAPD14に至る
ループが光AGC回路である。
【0005】この光AGC回路で第1および第2の時定
数回路22、25はRCの積分回路から構成されてお
り、前記したループの安定化を図るために使用されてい
る。そして、ピーク検出回路19の出力を、直流増幅器
23で増幅し、その出力で高圧回路24を負帰還制御す
るようになっている。このようにしてAPD14に加え
る逆バイアスを変えることでこのAPD14における増
倍率を変化させ、出力端子18の出力信号の振幅を一定
に保ようになっている。
【0006】
【発明の解決しようとする課題】図6は、図5に示した
従来の光AGC回路の特性を表わしたものである。同図
では、受光電力が大きい場合を“a”として、また受光
電力が小さい場合を“b”として示している。受光電力
の大きい範囲では、このボード線図の上側に示すように
相対的に利得が小さく、受光電力が小さい範囲では相対
的に利得が大きくなる。このように受光電力によって利
得曲線が変化しても、系のポールの値が変化せず、同図
下側に示したように受光電力の大小にかかわらず位相曲
線に変化が生じない。これにより、受光電力が大きい場
合のループの位相余裕φa に対して受光電力が小さくな
るにしたがってこの位相余裕φが小さくなる。図6に示
した例では、位相余裕φb はほぼ零となっている。
【0007】このような従来の光AGC回路では、高速
化を考慮してループの帯域を広げると、光受光電力の所
要ダイナミックレンジの全域において発振等に対する安
定性を確保するのが困難になるという問題があった。な
お、小受信電力時におけるAGC増幅器の利得を制御す
る発明が特開平3−27608号公報に開示されてい
る。
【0008】そこで本発明の目的は、受光電力が小さい
場合でも十分な位相余裕を確保して発振等に対する安定
性を確保することのできる光AGC回路を提供すること
にある。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明で
は、光信号を入力し電流の変化として出力するAPD
と、このAPDの出力を電圧に変換するための電流・電
圧変換回路と、この電流・電圧変換回路によって変換さ
れた電圧を増幅する電圧増幅回路と、この電圧増幅回路
の出力する電圧のピークを検出するピーク検出回路と、
このピーク検出回路の出力を増幅する直流増幅回路と、
この直流増幅回路の出力により制御されAPDに逆バイ
アスを印加する高圧回路と、逆バイアスを検出する逆バ
イアス検出回路と、この逆バイアス検出回路の検出出力
により制御され位相の補償を行う可変位相補償回路とを
光AGC回路に具備させる。
【0010】すなわち請求項1記載の発明では、AP
D、電流・電圧変換回路、電圧増幅回路、ピーク検出回
路、直流増幅回路、高圧回路等の回路から構成されるル
ープ中に逆バイアスを検出する逆バイアス検出回路と可
変位相補償回路を配置し、APDに印加する逆バイアス
を検出して、これに応じて位相の補償を行い、高速化の
ためにループの帯域を広げたような場合における安定性
を確保している。
【0011】請求項2記載の発明では、可変位相補償回
路はピーク検出回路で検出した増倍率に応じて受光電力
が小さい場合にこれに応じた位相補償を行うことにし
て、前記した安定化を図っている。
【0012】
【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。
【0013】図1は、本発明の一実施例における光AG
C回路の構成を表わしたものである。図5と同一部分に
は同一の符号を付しており、これらの説明を適宜省略す
る。この光AGC回路で、前置増幅器15、AGC増幅
器16およびピーク検出回路19で構成される回路部分
による出力信号17の振幅を一定に保つ制御は図5で示
した従来の回路と同様である。本実施例の場合には、直
流増幅器23の後段に可変位相補償回路31を配置して
いる。可変位相補償回路31の出力は、高圧(HV)回
路24、逆バイアス検出回路32ならびに第2の時定数
回路25を経てAPD14に供給されるようになってい
る。逆バイアス検出回路32は、ADP14に加える逆
バイアス、すなわち等価的に光AGC回路のループ利得
を検出し、これを制御信号33として可変位相補償回路
31に加えるようになっている。
【0014】可変位相補償回路31は、制御信号33に
よって表わされる制御電圧に応じて位相補償量を変える
ようにした回路である。この可変位相補償回路31で
は、受光電力の大きい範囲では位相補償をかけず、受光
電力が小さい範囲では受光電力が減少するに従って位相
補償量を増加させるようになっている。可変位相補償回
路31としては、例えば位相進み補償回路を適用するこ
とができる。
【0015】図2は、可変位相補償回路として相進み補
償回路を適用した場合の特性を示したのであり、従来例
について示した図6に対応するものである。図2でも、
受光電力が大きい場合を“a”として、また受光電力が
小さい場合を“b”として示している。受光電力の大き
い範囲では、このボード線図の上側に示すように相対的
に利得が小さく、このときには同図の下側に示した位相
に関する実線部分で示した特性から分かるように位相補
償がかけられていない。この点では、図6で説明した従
来の場合と変わらない。
【0016】受光電力が小さい範囲では、図2の下側に
おける点線で示したように位相補償がかかる。この結果
として、位相余裕φb を受光電力が大きい場合のそれφ
a と同程度の値に保つことができる。
【0017】図3は、本実施例で使用されている逆バイ
アス検出回路とその周辺を具体例を示したものである。
高圧回路24は、ADP14に加える逆バイアスを発生
する。この逆バイアスは、逆バイアス検出回路32を構
成する第1のトランジスタ41のコレクタと抵抗42の
一端とに印加される。抵抗42の他端は第2のトランジ
スタ43のコレクタと抵抗44の一端に接続されてい
る。この抵抗44の他端は第1のトランジスタ41のベ
ースに接続されており、第1のトランジスタ41のエミ
ッタは図1に示した第2の時定数回路25にAPD14
の逆バイアスを出力するための出力端子45と抵抗46
の一端とに接続されている。抵抗46の他端は、制御信
号33を出力する逆バイアス検出出力端子47と他の抵
抗48の一端に接続されている。一方、第2のトランジ
スタ43のベースには高圧回路24の制御信号を入力す
るための入力端子49が接続されており、第2のトラン
ジスタ43のエミッタは、抵抗51を介して電源52に
接続されている。抵抗48の他端もこの電源52に接続
されている。
【0018】このような逆バイアス検出回路32では、
第1および第2のトランジスタ41、43の制御によっ
て出力端子45からADP14に加える逆バイアスを出
力すると共に、抵抗46を介してこれを検出し、制御信
号33として図1に示した可変位相補償回路31に供給
してその位相補償に用いられることになる。
【0019】図4は、可変位相補償回路の具体例を表わ
したものである。この可変位相補償回路31は前記した
ように位相進み補償回路として構成されているが、位相
遅れ補償回路あるいは両者の組合わされた回路として構
成することも可能である。本実施例の可変位相補償回路
31は、入力端子61とレファレンス端子62がそれぞ
れ第1または第2の抵抗63、64を介してオペアンプ
65の“−”あるいは“+”側の入力端子に接続されて
いる。ここで入力端子61には図1に示した直流増幅器
23の出力が入力され、レファレンス端子62には増倍
率の設定信号が入力される。オペアンプ65の出力端子
には、図1に示した高圧回路24への出力端子66が接
続されており、また、このオペアンプ65の出力端子と
“−”側の入力端子には第3の抵抗67が接続されてい
る。
【0020】第1の抵抗63の抵抗値をR1 、第3の抵
抗67の抵抗値をR3 とすると、以上説明したオペアン
プ65および第1〜第3の抵抗63、64、67によっ
て構成される回路部分は利得がR3 /R1 で表わされる
通常の増幅回路である。本実施例の可変位相補償回路3
1では、第1の抵抗R1 に並列に可変容量回路を接続す
ることで位相進み型の補償回路を構成している。
【0021】この可変容量回路は、第1の抵抗63の一
端にベースを接続された第1のトランジスタ71と、こ
の抵抗63の他端にベースを接続された第2のトランジ
スタ72と、これらのトランジスタのエミッタにコレク
タを接続した第3のトランジスタ73と、この第3のト
ランジスタ73のベースにベースおよびコレクタを接続
した第4のトランジスタ74の4つのトランジスタと、
第4〜第8の抵抗75〜79ならびにコンデンサ81か
ら構成されている。ここで第4および第5の抵抗のそれ
ぞれ一端は第1の電源82に接続されており、他端は第
1または第2のトランジスタ71、72のコレクタとコ
ンデンサ81の両端に接続されている。第6の抵抗77
の一端は容量可変端子83に接続され、他端は第3のト
ランジスタ73のベースと第4のトランジスタ74のベ
ースおよびコレクタに接続されている。第7の抵抗78
の一端は第3のトランジスタ73のエミッタに接続さ
れ、第8の抵抗49の一端は第4のトランジスタ74の
エミッタに接続されている。これらの抵抗78、79の
他端は共通して第2の電源84に接続されている。
【0022】このような構成の可変容量回路は、容量可
変端子83に印加する電位によって第1の抵抗63の両
端に接続される容量値を変化させることが可能である。
この原理を次に説明する。なお、この可変容量回路でコ
ンデンサ81は必ずしも必要とされない。
【0023】この可変容量回路における第1のトランジ
スタ71のベースから見込んだ容量値をCt1とする。こ
の容量値Ct1は、次の(1)式で表わされる。第2のト
ランジスタ72の容量値についても同様である。
【0024】
【数1】 Ct1=Cπ1 +(1+R4 /re1)・Cμ1 ……(1)
【0025】ただし、Cπ1 は第1のトランジスタ71
のベース・エミッタ間の容量であり、Cμ1 は第1のト
ランジスタ71のベース・コレクタ間の容量である。こ
れらはいずれもトランジスタのパラメータである。符号
e1はエミッタ抵抗を示している。また、第4の抵抗7
5の抵抗値をR4 とする。容量値Ct1が第1のトランジ
スタ71のベース・エミッタ間に接続されたように見え
るので、第1の抵抗63の両端の容量値Cは次の(2)
式のようになる。
【0026】
【数2】C=C1 +Ct1/2 ……(2)
【0027】ただし、容量値C1 は、コンデンサ81の
容量である。第1のトランジスタ71のコレクタ電力を
c1とし、ボルツマン定数をk、絶対温度をT、電子の
電荷をqとすれば、re1は次の(3)式で表わすことが
できる。
【0028】
【数3】re1=kT/qIc1 ……(3)
【0029】したがって、容量値Ct1はコレクタ電流で
制御が可能である。第3および第4のトランジスタ7
3、74はカレントミラー回路を構成しているので、結
局、容量可変端子83に制御信号33を印加することで
容量値Ct1の値を変えることができる。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、APD
に印加する逆バイアスを検出する逆バイアス検出回路
と、この検出結果に応じて位相補償を行う可変位相補償
回路とを配置したので、光受光電力に応じてループの位
相補償量を変化させることができ、ループの高速化を図
るためにその帯域を広げたような場合にも、光受光レベ
ルのダイナミックレンジの全域にわたって発振等に対す
る安定化を図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における光AGC回路の構成
を表わしたブロック図である。
【図2】可変位相補償回路として相進み補償回路を適用
した場合の特性図である。
【図3】本実施例で使用されている逆バイアス検出回路
とその周辺を表わした回路図である。
【図4】可変位相補償回路の具体例を表わした回路図で
ある。
【図5】従来用いられた光AGC回路の構成を表わした
ブロック図である。
【図6】図5に示した従来の光AGC回路の特性図であ
る。
【符号の説明】
14 APD 15 前置増幅器 16 AGC増幅器 19 ピーク検出回路 22 第1の時定数回路 23 直流増幅器 24 高圧回路 25 第2の時定数回路 31 可変位相補償回路 32 逆バイアス検出回路 63 第1の抵抗 71〜74 トランジスタ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光信号を入力し電流の変化として出力す
    るアバランシェ・フォト・ダイオードと、 このアバランシェ・フォト・ダイオードの出力を電圧に
    変換するための電流・電圧変換回路と、 この電流・電圧変換回路によって変換された電圧を増幅
    する電圧増幅回路と、 この電圧増幅回路の出力する電圧のピークを検出するピ
    ーク検出回路と、 このピーク検出回路の出力を増幅する直流増幅回路と、 この直流増幅回路の出力により制御され前記アバランシ
    ェ・フォト・ダイオードに逆バイアスを印加する高圧回
    路と、 前記逆バイアスを検出する逆バイアス検出回路と、 この逆バイアス検出回路の検出出力により制御され位相
    の補償を行う可変位相補償回路とを具備することを特徴
    とする光AGC回路。
  2. 【請求項2】前記可変位相補償回路は、前記ピーク検出
    回路で検出した増倍率に応じて受光電力が小さい場合に
    これに応じた位相補償を行うことを特徴とする請求項1
    記載の光AGC回路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6096446A (en) * 1997-09-30 2000-08-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Magnetooptical recording medium and method of producing the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6096446A (en) * 1997-09-30 2000-08-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Magnetooptical recording medium and method of producing the same

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