JPH09162931A - 光受信回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヒステリシスの幅を入力信号の大小に比例し
て可変可能にする。 【解決手段】 受光素子１に受光された光信号が、前置
増幅器２及び増幅器３により増幅され、微分回路４によ
り微分されて微分波形となり、この微分波形が帰還抵抗
５を備えた比較器６によりヒステリシスのあるしきい値
をもって比較されて復調されるようにした光受信回路に
おいて、前置増幅器２を正・反転出力を有するものと
し、この前置増幅器２の反転出力を増幅し、この反転出
力を比較器６の帰還抵抗５に付加して同比較器６におけ
るヒステリシスを増減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光通信システムにお
いて光信号（パルス変調された光信号）を受光してパル
ス信号を復調する光受信回路に関するものであり、受信
した光信号の波形整形に利用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】パルス変調された光信号を受光してパル
ス信号を復調する光受信回路としては従来より各種のも
のがあり、その一つに図２に示すものがあった。この光
受信回路は、光信号を電気信号に変換する受光素子１
と、電気信号を増幅する前置増幅器２及び増幅器３と、
それらにより増幅された電気信号（パルス）の立上がり
と立下がりのエッジを取り出して微分波形を得る微分回
路（抵抗及びコンデンサから構成される）４と、微分波
形からパルス信号を再現するための帰還抵抗５及びバイ
アス回路７を備えた比較器６とを備え、前置増幅器２と
増幅器３との間に直流ドリフトを解消する比較的容量の
大きいコンデンサ８が挿入されてなる。

【０００３】前記光受信回路において、比較器６は反転
出力端子を備えており、この反転出力は微分波形と逆相
になる。また反転出力端子に帰還抵抗５及びバイアス回
路７が接続されることにより比較器６にヒステリシス特
性を持つ高低２つのしきい値が設定されるようになって
いる。即ち、比較器６の反転出力がＬｏレベルになると
きの基準電圧より、同出力がＨｉレベルとなるときの基
準電圧が小さくなり、高レベルのしきい値と低レベルの
しきい値が設定され、この２値の電圧差がヒステリシス
として機能するようになっている。従って、この比較器
６に微分回路４の微分波形が入力されると、入力された
微分波形が高レベルのしきい値を越えて立ち上がるとこ
ろで出力がＨｉレベル（”１”）になり、微分波形が低
レベルのしきい値を下回るところで出力がＬｏレベ
ル（”０”）になり、微分波形にノイズ、その他による
変動が少々あっても、それらが比較器６の設定されてい
るしきい値を越えないかぎり正確なパルス信号が復調さ
れるようになっている。このように、前記光受信回路に
おいては、微分波形とヒステリシスとによりパルスのエ
ッジを検出してパルス信号を復調するため、理論的には
小レベルの信号から大レベルの信号まで歪みのない復調
が可能となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記光受信回路におけ
るしきい値は帰還抵抗５及びバイアス回路７により設定
され、ヒステリシスの幅は帰還抵抗５により設定されて
いる。しかしながらヒステリシスの幅は増幅器３のゲイ
ン、Ｓ／Ｎと共にダイナミックレンジに合わせて適宜設
定しなければ信号の正確な復調は行なえないのが実情で
ある。しかし、従来の光受信回路ではヒステリシス幅が
固定であるため、ヒステリシス幅を小レベルの入力信号
でも比較判断可能なるように小さく設定しておくと、大
レベルの信号の入力により飽和してパルス信号に図５に
示すようなアンダー／オーバーシュート、リンギング等
が発生した場合、微分回路４においてこれもパルスとし
てエッジ検出されてしまい、パルス判定の誤りを生じて
しまう。逆に大レベル信号が入力されても比較判断可能
とするため前記ヒステリシス幅を広くすると、パルスエ
ッジ検出の上下動も大きくなることから小レベルの信号
のパルスによるエッジ検出が不能になってしまい、パル
ス信号を復調することができなくなってしまう。従っ
て、従来の光受信回路では実際上は広いダイナミックレ
ンジを確保することができなかった。

【０００５】上記の問題はヒステリシス幅を入力信号の
大小に比例して可変可能であれば解決する。そこで本発
明は小レベルから大レベルの信号入力に応じてヒステリ
シス幅を自動的に変動させて正確にエッジ検出してパル
ス信号を復調することができ、広いダイナミックレンジ
を有する光受信回路を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の光受信回路は図
１に示すように、受光素子１に受光された光信号が、前
置増幅器２及び増幅器３により増幅され、微分回路４に
より微分されて微分波形となり、この微分波形が帰還抵
抗５を備えた比較器６によりヒステリシスのあるしきい
値をもって比較されて復調されるようにした光受信回路
において、前置増幅器２を正・反転出力を有するものと
し、この前置増幅器２の反転出力を増幅し、この反転出
力を比較器６の帰還抵抗５に付加して同比較器６におけ
るヒステリシスを増減することを特徴とするものであ
る。

【０００７】

【作用】本発明の光受信回路では、受光素子１に受光さ
れた光信号が、前置増幅器２及び増幅器３により増幅さ
れ、微分回路４により微分されて微分波形となり、この
微分波形が帰還抵抗５を備えた比較器６によりヒステリ
シスのあるしきい値をもって比較されて復調されるよう
にした光受信回路において、前置増幅器２を正・反転出
力を有するものとし、この前置増幅器２の反転出力を増
幅し、この反転出力を比較器６の帰還抵抗５に付加して
同比較器６におけるヒステリシスを増減するため、大レ
ベルの信号が増幅器３に入力されてその出力波形が飽和
し歪んでアンダー／オーバーシュート等が発生しても、
そのときにはヒステリシス幅が拡大されてアンダー／オ
ーバーシュート等によるエッジ検出はなされなくなり、
判定誤りのない正確な復調がなされるようになる。ま
た、小レベルの信号が入力されると、そのときにはヒス
テリシス幅が縮小され、小レベルの信号に対するエッジ
検出が行なわれ、やはり信号の復調がなされる。このよ
うに本光受信回路では、受信光信号のレベルに応じてヒ
ステリシス幅の増減がなされるので、トータルなダイナ
ミックレンジの拡大が低歪みで実現される。

【０００８】

【発明の実施の形態１】図１は本発明の光受信回路の一
実施形態例である。この受信回路は、光信号を受光素子
１で受光して電気信号に変換し、この電気信号を正・反
転出力を有する前置増幅器（プリアンプ）２で増幅し、
このうち正出力を後段の増幅器（メインアンプ）３で増
幅し、増幅された信号を微分回路４で微分波形にし、こ
の微分波形を正・反転出力を有し、且つ反転出力を帰還
抵抗５及びバイアス回路７を介してフィードバックさせ
てなる比較器６でパルス信号に復調させて出力させる構
成であり、前記前置増幅器２の反転出力は低利得の増幅
器（以後低利得増幅器と記す）１０で増幅し、この増幅
した信号を前記バイアス回路７に付加して、比較器６に
おけるヒステリシス幅を可変させるようにしてある。

【０００９】この光受信回路においては、前記低利得増
幅器１０の利得を増幅器３のそれより低く設定してあ
り、増幅器３に入力される信号のレベルが大きくてその
出力にアンダー／オーバーシュート等が発生することが
あっても、低利得増幅器１０の出力にはアンダー／オー
バーシュート等が発生しないようにしてある。また、前
置増幅器２と増幅器３の間、前置増幅器２と低利得増幅
器１０との間には、夫々に比較的容量の大きいコンデン
サ８を挿入してあり、直流ドリフトの発生を抑えるよう
にしてある。

【００１０】前記構成の光受信回路では、比較器６にお
けるしきい値が受信回路に入力される光信号のレベルに
応じて調整されるが、この調整は、受光素子１、前置増
幅器２、低利得増幅器１０を介してバイアス回路７に付
加される電圧の振幅の変動によりもたらされる。図４は
入力される光信号のレベルに対するしきい値の変化を４
つの例として示したものである。

【００１１】１．光受信入力が微小入力状態にあると
き、低利得増幅器１０の出力振幅は帰還抵抗５及びバイ
アス回路７により設定される固有ヒステリシスの電圧振
幅より小さくなり、この場合、ヒステリシスは帰還抵抗
５及びバイアス回路７により設定されるものとなり、比
較器６の＋入力に入力される微分波形が小さくても、比
較器６の−入力が小さく、ヒステリシスのマージンが小
さいことから、微小入力に対するパルス復調が正確にな
される。２．光受信入力が適正入力状態にあるとき、低
利得増幅器１０の出力振幅は帰還抵抗５及びバイアス回
路７により設定される固有ヒステリシスの電圧振幅と等
しくなり、この場合もヒステリシスは帰還抵抗５及びバ
イアス回路７により設定されるものとなり、比較器６に
おいてパルス復調が正確になされる。３．光受信入力が
過大入力状態にあるとき、低利得増幅器１０の出力振
幅は帰還抵抗５及びバイアス回路７により設定される固
有ヒステリシスの電圧振幅より大きくなり、この場合、
比較器６の＋入力に入力される微分波形に不要なノイズ
が発生していても、同比較器６の−入力が増大してヒス
テリシスのマージンが拡大することから、過大入力に対
するパルス復調が正確になされる。４．光受信入力が過
大入力状態よりも大きな過大入力状態にあるとき
も、過大入力状態と同様にパルス復調が正確になされ
る。

【００１２】

【比較例】図３は本件発明の光受信回路と従来の光受信
回路との比較であり、いずれも受信回路に過大光受信入
力があった場合の例である。従来回路では、増幅器３に
入力されるパルスが同増幅器３の飽和により歪んで出力
波形にアンダー／オーバーシュートが発生し、この歪ん
だ出力波形が微分回路に入力されて微分波形になって比
較器６に入力されると、固定されたヒステリシスではマ
ージンが不足して出力パルスに誤りが発生してしまう。
これに対し、本件発明の受信回路では、増幅器３に入力
されるパルスが同増幅器３の飽和により歪んで出力波形
にアンダー／オーバーシュートが発生し、この歪んだ出
力波形が微分回路４に入力されて微分波形になって比較
器６に入力されても、歪み分以上にヒステリシスのマー
ジンが拡大されるため歪みの影響が解消され、正常なパ
ルスが出力される。

【００１３】

【発明の効果】本発明の光受信回路では、大レベルの信
号入力に対してはヒステリシス幅を大きくし、小レベル
信号入力に対してはヒステリシス幅を小さくできるの
で、パルス歪み、増幅器の飽和によるパルス検出の誤り
が解消され、広いダイナミックレンジが確保されてい
る。またこの光受信回路は、ＡＧＣ（自動利得制御）を
持たないため、応答性に関して問題のあるＡＧＣ回路付
き受信回路と比較した場合に優位な面を持つ。言い換え
れば、高速な復調が可能となっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光受信回路の一実施形態例を示した回
路図。

【図２】従来の光受信回路の一例を示した回路図。

【図３】過大光受信入力に対する本発明及び従来の光受
信回路の回路各部における波形の様子を示した説明図。

【図４】本発明の光受信回路におけるヒステリシスの変
動例を示した説明図。

【図５】アンダー／オーバーシュートの説明図。

【符号の説明】

１ 受光素子 ２ 前置増幅器 ３ 増幅器 ４ 微分回路 ５ 帰還抵抗 ６ 比較器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】受光素子（１）に受光された光信号が、前
   置増幅器（２）及び増幅器（３）により増幅され、微分
   回路（４）により微分されて微分波形となり、この微分
   波形が帰還抵抗（５）を備えた比較器（６）によりヒス
   テリシスのあるしきい値をもって比較されて復調される
   ようにした光受信回路において、前置増幅器（２）を正
   ・反転出力を有するものとし、この前置増幅器（２）の
   反転出力を増幅し、この反転出力を比較器（６）の帰還
   抵抗（５）に付加して同比較器（６）におけるヒステリ
   シスを増減することを特徴とする光受信回路。