JPH09260712A - Light receiving circuit and device using thereof - Google Patents

Light receiving circuit and device using thereof

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JPH09260712A
JPH09260712A JP8063104A JP6310496A JPH09260712A JP H09260712 A JPH09260712 A JP H09260712A JP 8063104 A JP8063104 A JP 8063104A JP 6310496 A JP6310496 A JP 6310496A JP H09260712 A JPH09260712 A JP H09260712A
Authority
JP
Japan
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light receiving
receiving element
voltage
current
photocoupler
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP8063104A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuichiro Hiyoshi
雄一郎 日吉
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Maxell Holdings Ltd
Original Assignee
Hitachi Maxell Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Maxell Ltd filed Critical Hitachi Maxell Ltd
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Publication of JPH09260712A publication Critical patent/JPH09260712A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To compensate the effect of irregularity to the current transmissibility of a photocoupler. SOLUTION: Input voltage A is converted into a primary current by a voltage-current converter 1, and the light emitting element 2a of a photocoupler 2 is driven by the primary current. The light receiving element 2b of the photocoupler 2 receives the light generated by the light emitting element 2a and outputs a secondary current; the secondary current is proportional to the primary current and depends on the current transmissibility of the photocoupler 2. There is irregularity in every photocoupler in the current transmissibility, and accordingly, the secondary current possesses the magnitude depending on the current transmissibility of the photocoupler 2 to be used. From the voltage generated on the fixed resistor 3 by the above-mentioned secondary current, AC voltage X is extracted on one hand by a capacitor 4, and DC voltage E is extracted on the other hand by being fed to a DC detector 5. The AC voltage X is divided by the DC voltage E, by a dividing machine 6. The AC voltage of the output Z of the dividing machine 6 is not affected by the current transmissibility of the photocoupler 2.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、信号によって電流
駆動される発光素子と、該発光素子からの光を受光し、
該受光量に応じた信号を出力電流として発生する受光素
子からなるフォトカプラあるいは光結合通信系の受光素
子に付随する受光回路と、これを電話回線との絶縁に用
いるモデム、あるいは光信号のやり取りにより通信を行
なう光通信装置などの上記受光回路を用いた装置に係
り、特に受信素子からの受信信号の安定化に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting element that is current driven by a signal, and receives light from the light emitting element.
A photocoupler consisting of a light receiving element that generates a signal corresponding to the received light amount as an output current or a light receiving circuit attached to a light receiving element of an optical coupling communication system, a modem used for insulating the telephone line from the light receiving circuit, or exchange of optical signals The present invention relates to a device using the above-described light receiving circuit such as an optical communication device for performing communication by means of, and more particularly, to stabilization of a reception signal from a receiving element.

【0002】[0002]

【従来の技術】フォトカプラは、絶縁機能を有した信号
伝送系を構成する安全部品である。信号によって電流駆
動される発光素子と、この発光素子からの光を受光し、
その受光量に応じた信号を出力電流として発生する受光
素子とからなり、一次(発光)側に入力された信号は二
次(受光)側に伝達される。発光素子と受光素子は別々
に作られ、距離をおいて配置しているので、電気的絶縁
が確保される。
2. Description of the Related Art A photocoupler is a safety component that constitutes a signal transmission system having an insulating function. A light emitting element that is current driven by a signal, and receives light from this light emitting element,
The light receiving element generates a signal corresponding to the amount of received light as an output current, and the signal input to the primary (light emitting) side is transmitted to the secondary (light receiving) side. Since the light emitting element and the light receiving element are separately formed and arranged at a distance, electrical insulation is ensured.

【0003】また、同様にして、発光素子と受光素子と
の間に光ファイバなどの光伝送路を設けて、短距離ある
いは長距離の光通信を行なうことができる。
Similarly, an optical transmission path such as an optical fiber can be provided between the light emitting element and the light receiving element to perform short-distance or long-distance optical communication.

【0004】フォトカプラあるいは光結合通信系におい
ては、安定な振幅特性を得るのが難しいため、周波数変
調信号(FMあるいはFSK)や位相変調信号(PMあ
るいはPSK)のみを伝送し、リミッタ回路を設けるな
どして振幅を一定化する手法を用い、振幅特性の問題を
逃れるようにしてきた。
Since it is difficult to obtain stable amplitude characteristics in a photocoupler or an optical coupling communication system, only a frequency modulation signal (FM or FSK) or a phase modulation signal (PM or PSK) is transmitted and a limiter circuit is provided. We have tried to avoid the problem of amplitude characteristics by using a method to make the amplitude constant.

【0005】光結合素子を用いて安定な出力振幅を得る
ための技術としては、例えば特公昭60−57235号
公報にその一例が記載されている。この技術では、受光
素子としてフォトトランジスタとフォトダイオードを同
時に2つ設け、その一方を補償素子として用い、系の出
力を一定に保とうとするものである。
As a technique for obtaining a stable output amplitude using an optical coupling element, an example thereof is described in Japanese Patent Publication No. 60-57235. In this technique, two phototransistors and photodiodes are simultaneously provided as light receiving elements, and one of them is used as a compensating element to maintain a constant output of the system.

【0006】受光素子を1つで済ませ、かつ系の増幅度
を一定に保つ技術は、例えば特開昭64−82815号
公報、特開平2−11014号公報、特開平2−193
402号公報などに記載されている。これらの技術は、
受光側の信号を一度対数変換してから信号処理し、さら
に、逆対数変換を行なうことを特徴としている。
Techniques which require only one light receiving element and keep the amplification of the system constant are disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 64-82815, Japanese Patent Laid-Open No. 2-11014, and Japanese Patent Laid-Open No. 2-193.
No. 402, etc. These technologies are
It is characterized in that a signal on the light receiving side is logarithmically converted, then signal processed, and then inverse logarithmic conversion is performed.

【0007】また、受光素子としてAPD(アバランシ
ェ・フォト・ダイオード)を用いたもので、そのバイア
ス電圧を調整し、増倍率を可変して利得制御を行う技術
は、例えば特開昭56−147533号公報、特開昭5
9−160345号公報、特開昭62−283710号
公報、特開昭63−70625号公報、特開平2−21
1707号公報、特開平3−27608号公報、特開平
3−80230号公報、特開平3−188706号公
報、特開平3−213024号公報、特開平3−232
342号公報などに記載されている。
A technique using an APD (avalanche photodiode) as a light receiving element and adjusting the bias voltage and varying the multiplication factor to perform gain control is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 147533/56. Publication, JP-A-5
9-160345, JP-A-62-283710, JP-A-63-70625, JP-A-2-21.
1707, JP-A-3-27608, JP-A-3-80230, JP-A-3-188706, JP-A-3-213024, and JP-A-3-232.
No. 342, etc.

【0008】ところで、フォトカプラの用途としてモデ
ムが挙げられる。モデムを電話回線と接続するには、電
話回線との絶縁を図ることが必要である。このためにモ
デムは図17に示すように、変復調部121と、この変
復調部121を電話回線(図示せず)と接続するための
ラインインタフェイス部122と、変復調部121をコ
ンピュータや端末などの処理部(図示せず)に接続する
ための端末インタフェイス部123とで構成し、絶縁機
能は電話回線に接続されるラインインタフェイス部12
2に持たせている。
By the way, as an application of the photocoupler, there is a modem. To connect a modem to a telephone line, it is necessary to insulate the telephone line. To this end, the modem, as shown in FIG. 17, has a modulation / demodulation unit 121, a line interface unit 122 for connecting the modulation / demodulation unit 121 to a telephone line (not shown), and a modulation / demodulation unit 121 for a computer, a terminal, or the like. The line interface unit 12 is composed of a terminal interface unit 123 for connecting to a processing unit (not shown) and has an insulating function connected to a telephone line.
I have two.

【0009】ラインインタフェイス部122には、通
常、3種類の絶縁インタフェイス部品が使用される。そ
れはデータ信号の双方向伝達を目的としたライントラン
ス、電話回線から送られる呼出信号や監視信号を検出す
ることを目的としたフォトカプラ、及びフッキング動作
を電気信号でコントロールする目的でフッキングスイッ
チ兼用で設けられるリレー(電磁リレーまたは光制御さ
れるフォトMOSリレー)である。
In the line interface section 122, usually three kinds of insulating interface parts are used. It is also used as a line transformer for bidirectional transmission of data signals, a photocoupler for detecting call signals and supervisory signals sent from telephone lines, and a hooking switch for controlling hooking operations with electrical signals. It is a relay provided (electromagnetic relay or photo-MOS relay that is optically controlled).

【0010】本出願人は先に、ラインインタフェイス部
のライントランスの代わりに、フォトカプラを用いたカ
ード型モデムを提案した(特願平6−103871
号)。これは図18に示すように、変調器などの送信側
をフォトカプラ100を介して抵抗ブリッジ102の対
向する2つの端子A,C間に接続し、復調器などの受信
側をフォトカプラ101を介して抵抗ブリッジ102の
他の対向する2つの端子B,D間に接続する。そして、
2線式回線としての電話回線103を抵抗ブリッジ10
2の隣合う2つの端子C,D間に接続している。
The present applicant has previously proposed a card type modem using a photo coupler instead of the line transformer in the line interface section (Japanese Patent Application No. 6-103871).
issue). As shown in FIG. 18, the transmission side such as a modulator is connected between two opposing terminals A and C of the resistor bridge 102 via the photocoupler 100, and the reception side such as a demodulator is connected to the photocoupler 101. The resistor bridge 102 is connected between the other two terminals B and D facing each other. And
The telephone line 103 as a two-wire type is connected to the resistance bridge 10
It is connected between two adjacent two terminals C and D.

【0011】抵抗ブリッジ102を平衡状態に設定する
ことにより、送信信号はフォトカプラ100と抵抗ブリ
ッジ102を介して電話線103に送られ、受信側に送
られることがなく、また、電話線103を通して送られ
てきた信号は抵抗ブリッジ102とフォトカプラ101
を介して受信側に送られる。
By setting the resistance bridge 102 in a balanced state, the transmission signal is sent to the telephone line 103 through the photocoupler 100 and the resistance bridge 102, is not sent to the receiving side, and is transmitted through the telephone line 103. The signal sent is a resistance bridge 102 and a photo coupler 101.
Is sent to the receiving side via.

【0012】この構成では、電話回線との絶縁機能と2
線−4線変換機能とをもたせることができて双方向のデ
ータ伝送が可能で、フォトカプラ100,101は嵩張
ることがないから、従来よりも薄型のカード形状の筐体
に収納することができる。また安全性にも優れ、実装の
容易性や部品コストの低減が図れると、対コモンモード
ノイズ(電話線をなす2線に同相に生じるノイズ)性に
優れている。
In this structure, the function of insulating the telephone line from the
A line-to-four-line conversion function can be provided, bidirectional data transmission is possible, and since the photocouplers 100 and 101 are not bulky, they can be housed in a thinner card-shaped housing than before. . Further, it is excellent in safety, and when it is easy to mount and the cost of parts can be reduced, it is excellent in common-mode noise (noise generated in the same phase in two telephone lines).

【0013】近年、携帯用コンピュータや電子手帳など
に取り付けて電話回線を介した通信を可能とするための
カード型のモデム(MODEM)として、PCMCIA
(米国規格)/JEIDA(国内規格)のTYPE2
(長さ85.6mm、幅54mm、厚さ5mm)のサイ
ズの規格のものがいくつか発表されている。このモデム
には、ライントランスの代わりにフォトカプラを使用す
ると、上記の利点が生かされる。
In recent years, PCMCIA has been used as a card-type modem (MODEM) that is attached to a portable computer or an electronic notebook to enable communication via a telephone line.
(US standard) / JEIDA (domestic standard) TYPE2
Several standard sizes have been announced (length 85.6 mm, width 54 mm, thickness 5 mm). Using a photocoupler instead of a line transformer in this modem takes advantage of the above.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】従来、フォトカプラあ
るいは光結合通信系において、一次(発光)側から二次
(受光)側への伝達特性に関しては、発光素子の発光効
率と受光素子の受光効率との積としての電流伝達率に素
子毎のバラツキがある。図19はこのバラツキの状態を
示しており、このバラツキに由来して、その伝達関数が
素子毎にバラツキを有していた。そのためフォトカプラ
あるいは光結合通信系を用いて信号伝送を行なう場合に
は、その二次(受光)側での振幅が素子毎に異なるとい
う問題が生じていた。
Conventionally, in a photocoupler or an optical coupling communication system, regarding the transfer characteristics from the primary (light emitting) side to the secondary (light receiving) side, the light emitting efficiency of the light emitting element and the light receiving efficiency of the light receiving element. The current transmissibility as the product of and varies from element to element. FIG. 19 shows the state of this variation, and due to this variation, the transfer function has variation for each element. Therefore, when signal transmission is performed using a photocoupler or an optical coupling communication system, there is a problem in that the amplitude on the secondary (light receiving) side differs from element to element.

【0015】また、光結合通信系では、光伝送路の長さ
が、数10m〜数10kmというように著しく異なり、
これにより伝送損失が大きく異なる。従って、受光素子
にバラツキがなくとも、安定な振幅特性を得ることが難
しかった。
Further, in the optical coupling communication system, the length of the optical transmission line is remarkably different from several tens of meters to several tens of kilometers,
Due to this, the transmission loss is greatly different. Therefore, it is difficult to obtain stable amplitude characteristics even if there is no variation in the light receiving elements.

【0016】近年、フォトカプラあるいは光結合通信系
を使って多くの情報を伝送する目的で、リニア信号をそ
のまま伝送したり、振幅変調信号(AMあるいはAS
K)や直交振幅変調信号(QAM)など、振幅情報を持
つ信号を伝送することが求められるようになってきた。
このような場合には、信号に含まれる振幅情報を変動さ
せたり、系の信号伝送レベルが装置ひとつひとつで異な
ってしまうなど、不安定な振幅特性を持つことが大きな
欠点となる。
In recent years, for the purpose of transmitting a large amount of information using a photocoupler or an optical coupling communication system, a linear signal is directly transmitted or an amplitude modulation signal (AM or AS) is transmitted.
K) and quadrature amplitude modulation signals (QAM) are required to be transmitted.
In such a case, unstable amplitude characteristics are a major drawback such that the amplitude information included in the signal is changed and the signal transmission level of the system is different for each device.

【0017】受光素子としてフォトトランジスタとフォ
トダイオードを同時に2つ使用して、その一方を補償素
子として用いるように構成するには、受光素子であるフ
ォトトランジスタとフォトダイオードを同一のフォトカ
プラ内に組み込まなければならず、特殊なフォトカプラ
が必要である。従って、通常市販されている受光素子を
1つ用いたフォトカプラには適用できないという欠点を
有していた。
To use two phototransistors and photodiodes at the same time as light receiving elements and use one of them as a compensating element, the phototransistors and photodiodes serving as light receiving elements are incorporated in the same photocoupler. It must be a special photo coupler. Therefore, it has a drawback that it cannot be applied to a photocoupler using one light receiving element which is usually commercially available.

【0018】受光側の信号を一度対数変換してから信号
処理し、さらに逆対数変換を行なう上記の技術を実施す
ると、対数−逆対数処理の部分で電力を大きく消費す
る。この技術を付加しない通常のフォトカプラの二次側
消費電力と、この技術を実施してそのための回路を付加
したフォトカプラの二次側消費電力とを比較すると、後
者の方がおよそ100倍程度になり、この問題点はこの
ようなフォトカプラを装置に応用する際大きな欠点とな
る。
If the above-mentioned technique is carried out in which the signal on the light receiving side is logarithmically converted, then signal processed, and then antilogarithmic conversion is performed, a large amount of power is consumed in the logarithmic-antilogarithmic processing. Comparing the secondary power consumption of an ordinary photocoupler to which this technology is not added with the secondary power consumption of a photocoupler to which this technology is implemented and a circuit for it is added, the latter is approximately 100 times This problem is a major drawback when applying such a photocoupler to a device.

【0019】また、APDのバイアス電圧を調整するこ
とにより、その増倍率を可変して利得制御を行う技術
は、バイアス電圧の大きさに対する増倍率変化が十分に
大きい素子に適用することを前提としており、通常のフ
ォトカプラに適用してもバイアス電圧変化に対する増倍
率変化がないために、効果がない。
Further, the technique of adjusting the bias voltage of the APD to vary its multiplication factor to perform gain control is premised on being applied to an element in which the multiplication factor changes sufficiently with respect to the magnitude of the bias voltage. However, even if it is applied to an ordinary photocoupler, there is no change in the multiplication factor with respect to the change in bias voltage, so there is no effect.

【0020】特にこの技術に類する従来例は信号振幅を
一定化することを目的としているため、信号振幅をピー
ク検出回路等で検出しており、回路が複雑で、経済性に
も問題があり、消費電力も大きいという欠点があった。
Particularly, in the conventional example similar to this technique, the signal amplitude is detected by a peak detection circuit or the like because the purpose is to make the signal amplitude constant. Therefore, the circuit is complicated and there is a problem in economical efficiency. It had the drawback of high power consumption.

【0021】加えてAPD自体は、100V内外のバイ
アス電圧をかけて使用するものであるから、大規模で高
価な高速光通信装置以外には経済性の点から使用するこ
とが適当ではない。
In addition, since the APD itself is used by applying a bias voltage of 100 V or more, it is not appropriate to use it from the economical point of view except for a large-scale and expensive high-speed optical communication device.

【0022】また、モデムのライントランスの代わりに
フォトカプラを使用する場合も、伝達関数のバラツキ・
変動が問題となる。電気通信事業法で定める公共性確保
の原則に基づき、その最大送出電力が定められている。
受信時では、受信電力の変動があっても、モデム内のA
GCが作用することによってこれを除けばよいのである
が、送信時では、モデムのラインインタフェイス部に伝
達関数の変動・バラツキ要因があると、送信電力に変動
が生じ、上記の最大送出電力を越えてしまうことがあ
る。
Also, when a photocoupler is used instead of the line transformer of the modem, the variation of the transfer function
Fluctuation becomes a problem. The maximum transmission power is set based on the principle of ensuring publicity specified by the Telecommunications Business Law.
At the time of reception, even if the received power fluctuates, A in the modem
This can be removed by the action of the GC, but at the time of transmission, if there is a fluctuation / variation factor in the transfer function in the line interface part of the modem, the transmission power fluctuates, and the maximum transmission power above It may exceed.

【0023】この変動・バラツキの要因としては、フォ
トカプラをラインインタフェイス部に用いた場合、フォ
トカプラの電流伝達率CTRの変動・バラツキが最も問
題とされる。この場合の伝達関数は、電流伝達率CTR
に比例するので、フォトカプラに製造バラツキや温度変
化に伴なう電流伝達率CTRの変動があると、その変動
幅がそのまま送出電力の変動幅となる。
As for the cause of this fluctuation / variation, when the photocoupler is used in the line interface section, the fluctuation / variation of the current transfer rate CTR of the photocoupler is the most serious problem. The transfer function in this case is the current transfer rate CTR.
Therefore, if the photocoupler fluctuates in the current transfer rate CTR due to manufacturing variations or temperature changes, the fluctuation range becomes the fluctuation range of the output power as it is.

【0024】このためフォトカプラをモデムのラインイ
ンタフェイス部に使用する場合には、調整手段によって
モデム毎に出力電力を調整する必要がある。例えば可変
抵抗器による調整手段を設け、これにより送信出力を調
整するようにすることが考えられる。しかしこの方法に
よると、個々のフォトカプラ毎にバラツキがあることか
ら、個々のモデム毎に調整することが必要であり、非常
に手間がかかる。
Therefore, when the photocoupler is used in the line interface part of the modem, it is necessary to adjust the output power for each modem by the adjusting means. For example, it is conceivable to provide an adjusting means by a variable resistor so as to adjust the transmission output. However, according to this method, since there are variations in each photocoupler, it is necessary to adjust each modem, which is very troublesome.

【0025】そこでかかる出力電力の変動を補償するた
めに、AGC回路を設けて振幅を安定化することが考え
られる。しかしこのようにすると、例えばデータ信号と
DTMF信号のような互にレベルが異なる信号も、AG
C回路によってレベルが同じになってしまうという不都
合が生ずる。
Therefore, in order to compensate for such fluctuations in output power, it is conceivable to provide an AGC circuit to stabilize the amplitude. However, in this case, even if signals having different levels such as a data signal and a DTMF signal are used,
The inconvenience arises that the level becomes the same depending on the C circuit.

【0026】本発明の目的は、かかる問題点を解消し、
調整の手間を省いて電流伝達率のバラツキや変動による
影響を補償する受光素子の補償回路及びこれを用いた装
置を提供することにある。
The object of the present invention is to solve the above problems,
It is an object of the present invention to provide a compensating circuit for a light-receiving element and a device using the compensating circuit that compensates for the influence of variations and fluctuations in the current transfer rate while eliminating the labor of adjustment.

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1の本発明は、受光素子の変換利得を制御する変
換利得制御回路を有し、その回路が、フォトトランジス
タであって不飽和領域で動作するものまたはエミッタ接
地型トランジスタ増幅器を後位に接続したフォトダイオ
ードからなる受光素子と、該受光素子を低電圧の不飽和
領域内で動作するように動作点を制御する受光素子動作
点制御回路を備えていることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the first aspect of the present invention has a conversion gain control circuit for controlling the conversion gain of a light receiving element, and the circuit is a phototransistor. Photoreceptor operation that operates in the saturation region or that consists of a photodiode with a grounded-emitter transistor amplifier connected to the rear side and a photoreceptor that controls the operating point so that the photoreceptor operates in the unsaturated region of low voltage It is characterized by having a point control circuit.

【0028】上記目的を達成するために、第2の本発明
は、電話回線を介して通信を行なうモデムあるいは光信
号のやりとりにより通信を行なう光通信装置であって、
上記受光回路を備えたことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, a second aspect of the present invention is a modem for performing communication via a telephone line or an optical communication device for performing communication by exchanging optical signals.
It is characterized in that the light receiving circuit is provided.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】一般に、光結合通信系にAPDを
用いた場合の受光素子に流れる電流値は、受光素子のバ
イアス電圧が高いほど大きくなる。しかし、フォトカプ
ラ用の受光素子として常用されているフォトトランジス
タ、PINダイオード、PN接合ダイオードを使用した
場合、通常、素子を動作させる領域である飽和領域の電
源電圧依存性は小さく、電源電圧を数倍変化させても電
流変化は数%にすぎない。図20はこの状態を示してお
り、飽和領域では電源電圧が約10倍変化するのに対し
て電流変化率は約9%にすぎない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Generally, when an APD is used in an optical coupling communication system, the current value flowing through a light receiving element increases as the bias voltage of the light receiving element increases. However, when a phototransistor, PIN diode, or PN junction diode that is commonly used as a light receiving element for a photocoupler is used, the power supply voltage dependency of the saturation region, which is the region in which the device operates, is usually small, Even if it is doubled, the current change is only a few percent. FIG. 20 shows this state. In the saturation region, the power supply voltage changes about 10 times, whereas the current change rate is only about 9%.

【0030】従って、フォトカプラあるいは光結合通信
系の電流伝達率が大きいほど受光素子の電源電圧を低く
するように動作する受光素子電源電圧制御回路を設けた
だけでは、利得調整効果はほとんどない。
Therefore, if the photocoupler or the optical coupling communication system has a larger current transfer rate, the gain adjusting effect is hardly obtained only by providing the light receiving element power source voltage control circuit which operates so as to lower the power source voltage of the light receiving element.

【0031】受光素子が通常、飽和領域で使用されるの
は、(1)飽和領域で最も高い電流伝達率が得られる、
(2)不飽和領域では動作点が少し変動しただけでも出
力電流が大きく変動するので、動作が不安定になりやす
い、ためである。このため受光素子を不飽和領域(図2
1参照)で使用する例は従来技術としてはなかった。
The light receiving element is usually used in the saturation region because (1) the highest current transfer rate can be obtained in the saturation region.
(2) In the unsaturated region, the output current fluctuates greatly even if the operating point slightly fluctuates, so that the operation tends to become unstable. For this reason, the light receiving element is placed in an unsaturated region (see FIG.
1)) was not used in the prior art.

【0032】しかし、この不飽和領域において、図22
に示すようにコレクタ電圧を増減することで動作点をず
らせば、発光素子の入力電流と独立に、受光素子の出力
電流を可変でき、動作点の不安定さは制御回路で補うこ
とができる。
However, in this unsaturated region, FIG.
If the operating point is shifted by increasing or decreasing the collector voltage as shown in, the output current of the light receiving element can be changed independently of the input current of the light emitting element, and the instability of the operating point can be compensated by the control circuit.

【0033】そこで、図1に示す受光素子動作点制御回
路を設け、受光素子の動作点を不飽和領域内に位置さ
せ、かつ、所用の変換利得を得るために動作点を移動
し、変換利得の調整と動作点の安定を実現することがで
きる。
Therefore, the operating point control circuit of the light receiving element shown in FIG. 1 is provided, the operating point of the light receiving element is located in the unsaturated region, and the operating point is moved to obtain the required conversion gain. The adjustment and stability of the operating point can be realized.

【0034】この受光素子動作点制御回路には、フォト
カプラあるいは光結合通信系の受光素子、抵抗器、積分
器、二次電源電圧を発生するトランジスタを設け、これ
らを内包するフィードバックループを備える。フォトカ
プラあるいは光結合通信系の受光素子の直流的な電流の
値を、積分器の基準電圧及び抵抗器の値により不飽和領
域内の一定の値に定まるように動作させる(第1の手
段)。
The light-receiving element operating point control circuit is provided with a photo-coupler or a light-receiving element of an optical coupling communication system, a resistor, an integrator, a transistor for generating a secondary power supply voltage, and a feedback loop including these components. The DC current value of the photocoupler or the light receiving element of the optical coupling communication system is operated so as to be set to a constant value in the unsaturated region by the reference voltage of the integrator and the value of the resistor (first means). .

【0035】消費電力を低減できる他の手段として、本
発明による受光素子の補償回路は、その受光素子の出力
信号の交流成分を抽出する交流抽出手段と、該受光素子
の出力信号の直流成分を抽出する直流抽出手段と、該交
流成分を該直流成分で除算する除算手段とを設け、これ
をフィードバックループ中に含める。
As another means for reducing the power consumption, the compensating circuit for the light receiving element according to the present invention uses the AC extracting means for extracting the AC component of the output signal of the light receiving element and the DC component of the output signal of the light receiving element. A direct current extracting means for extracting and a dividing means for dividing the alternating current component by the direct current component are provided and included in the feedback loop.

【0036】さらに他の手段として、受光素子の出力電
流がソースに供給されて可変抵抗領域で動作するFET
(電界効果トランジスタ)と、一定の基準電圧が供給さ
れ該FETのソース・ドレイン間に得られる直流電圧と
該基準電圧との差を積分する積分器とを設ける。そして
該積分器の出力をコントロール電圧としてFETのゲー
トに供給し、FETのソース・ドレイン間に得られる直
流電圧が該基準電圧に等しくなるようにサーボをかけ
て、FETのソースから受光素子の交流電圧出力を得る
ようにする。
As yet another means, an FET in which the output current of the light receiving element is supplied to the source to operate in the variable resistance region
A (field effect transistor) and an integrator which is supplied with a constant reference voltage and which integrates the difference between the DC voltage obtained between the source and drain of the FET and the reference voltage are provided. Then, the output of the integrator is supplied to the gate of the FET as a control voltage, servo is performed so that the DC voltage obtained between the source and drain of the FET becomes equal to the reference voltage, and the AC of the light receiving element is changed from the source of the FET. Try to get a voltage output.

【0037】さらに本発明によるモデムは、上記受光素
子の補償回路を備えたフォトカプラを介して該電話回線
に接続し、該電話回線との絶縁を行なうようにする。
Further, the modem according to the present invention is connected to the telephone line through a photocoupler having the compensation circuit for the light receiving element so as to insulate the telephone line.

【0038】上記第1の手段においては、受光素子の変
換効率を制御する回路により、受光素子の出力電流と変
換効率が独立に制御され、直流出力電流を一定として、
変換効率が調節される。
In the first means, the output current of the light receiving element and the conversion efficiency are independently controlled by the circuit for controlling the conversion efficiency of the light receiving element, and the DC output current is kept constant.
The conversion efficiency is adjusted.

【0039】その作用は、信号の絶対振幅を一定にする
のではなく、一次(発光)側から二次(受光)側への伝
達関数を一定に収束させるものである。
The function is not to make the absolute amplitude of the signal constant, but to make the transfer function from the primary (light emitting) side to the secondary (light receiving) side converge to a constant value.

【0040】また、制御回路は、既存のフォトカプラに
付加されて制御作用を行なうものである。
The control circuit is added to the existing photo coupler to perform the control operation.

【0041】また、フォトカプラあるいは光結合通信系
の受光素子の動作点は受光素子動作点制御回路の働きで
変化するが、その動作点は不飽和領域内にある。
Also, the operating point of the photocoupler or the light receiving element of the optical coupling communication system changes due to the action of the light receiving element operating point control circuit, but the operating point is within the unsaturated region.

【0042】受光素子動作点制御回路は、二次側の受光
素子の動作点(=「両端の電圧」/「流れる電流」の
値)を変化させ、系の電流伝達率の変動を小さくする方
向に動作点を移動するよう制御する動作を行う。
The light-receiving element operating point control circuit changes the operating point (= “voltage across both ends” / “flowing current” value) of the secondary-side light-receiving element to reduce fluctuations in the current transmissibility of the system. The control operation is performed to move the operating point.

【0043】以上の作用に伴って、二次側交流電流が一
次側交流電流に比例するとともにその比例定数が一定化
されるという作用も生じ、即ち、交流電流についての一
次側から二次側への伝達関数が一定となる。受光素子、
抵抗器、積分器、二次電源電圧を発生するトランジスタ
を内包するフィードバックループは、フォトカプラある
いは光結合通信系の受光素子に流れる直流的な電流の値
を検出して、その電流値が積分器の基準電圧及び抵抗器
の値により一定に定まるように作用する。この作用は副
次的に、交流電流についての一次側から二次側への伝達
関数が一定となるという作用も有する。
With the above operation, the secondary side alternating current is proportional to the primary side alternating current and its proportional constant is constant, that is, from the primary side to the secondary side of the alternating current. The transfer function of becomes constant. Light receiving element,
A feedback loop containing a resistor, an integrator, and a transistor that generates a secondary power supply voltage detects the value of a direct current flowing through a photocoupler or a light receiving element of an optical coupling communication system, and the current value is an integrator. It acts so as to be fixed by the reference voltage and the value of the resistor. This action has a side effect that the transfer function of the alternating current from the primary side to the secondary side becomes constant.

【0044】また、受光素子の出力信号の交流電圧(電
流)を直流電圧(電流)で除算する方式においては、フ
ォトカプラの電流伝達率CTRにバラツキがあっても、
受光素子の出力電流の交流電流も直流電流も、交流,直
流についてCTRがほとんど等しいから、発光素子の駆
動電流の交流電流,直流電流にほとんど等しいCTRを
掛けたものである。従って、受光素子の出力電流の交流
電流をその直流電流で割算すると、受光素子の出力電流
を補償回路で演算した後の交流電圧は、フォトカプラの
CTRと無関係に定まることになり、この結果、バラツ
キや変動に影響されないという作用がある。
In the method of dividing the AC voltage (current) of the output signal of the light receiving element by the DC voltage (current), even if the current transfer rate CTR of the photocoupler varies,
Since the AC current and the DC current of the output current of the light receiving element are almost the same for AC and DC, the AC current and the DC current of the driving current of the light emitting element are multiplied by almost the same CTR. Therefore, when the AC current of the output current of the light receiving element is divided by the DC current, the AC voltage after the output current of the light receiving element is calculated by the compensation circuit is determined independently of the CTR of the photocoupler. The effect is that it is not affected by variations and fluctuations.

【0045】また、受光素子の出力電圧がソースに供給
されて可変抵抗領域で動作するFET(電界効果トラン
ジスタ)と、一定の基準電圧が供給されFETのソース
・ドレイン間に得られる直流電圧と該基準電圧との差を
積分する積分器とを設け、該積分器の出力をコントロー
ル電圧としてFETのゲートに供給し、FETのソース
・ドレイン間に得られる直流電圧が該基準電圧に等しく
なるようにサーボをかける方式においては、上記FET
のソース・ドレイン間に得られる出力直流電圧は、発光
素子の駆動電流の直流電流にフォトカプラのCTRを掛
けたものに応じたものである。
Further, the output voltage of the light receiving element is supplied to the source to operate in the variable resistance region FET (field effect transistor), and a constant reference voltage is supplied to the DC voltage obtained between the source and drain of the FET. An integrator that integrates the difference from the reference voltage is provided, and the output of the integrator is supplied to the gate of the FET as a control voltage so that the DC voltage obtained between the source and drain of the FET becomes equal to the reference voltage. In the method of applying servo, the above FET
The output DC voltage obtained between the source and the drain of is according to the value obtained by multiplying the DC current of the drive current of the light emitting element by the CTR of the photocoupler.

【0046】上記サーボにより、これが積分器の基準電
圧に等しくすると、上記FETのソース・ドレイン間に
得られる出力交流電圧は、常に、FETのソース・ドレ
イン間に得られる出力直流電圧が積分器の基準電圧に等
しいときの電圧であり、フォトカプラに流れる電流の交
流・直流比が一定であれば、出力交流電圧もまた、フォ
トカプラのCTRにバラツキや変動に影響されない。
When this is made equal to the reference voltage of the integrator by the servo, the output AC voltage obtained between the source and drain of the FET is always the output DC voltage obtained between the source and drain of the FET. If the AC / DC ratio of the current flowing through the photocoupler is constant, the output AC voltage is also not affected by variations and fluctuations in the CTR of the photocoupler, as long as the voltage is equal to the reference voltage.

【0047】さらに、かかる補償回路を備えたフォトカ
プラを上記のようにしてモデムに用いることにより、フ
ォトカプラあるいは光結合部の伝達関数のバラツキを無
視できるので、素子のバラツキを補正するための調整が
不要となり、安定した最大送信電力が設定されることに
なる。また、光伝送路の長さの違いによって生ずる損失
の変動を補償し、振幅が安定した受信信号を得ることが
できる。
Further, by using a photocoupler having such a compensation circuit in a modem as described above, variations in the transfer function of the photocoupler or the optical coupling section can be ignored, so adjustments for correcting variations in elements are made. Is unnecessary, and a stable maximum transmission power is set. Further, it is possible to compensate for the fluctuation of loss caused by the difference in the length of the optical transmission path and obtain a received signal with stable amplitude.

【0048】以下、本発明の具体例を図面により説明す
る。図1(a),(b),(c)は本発明による受光素
子変換利得回路の第1の具体例を示す回路図であって、
図1(a)は積分器をブロックで示した図、図1(b)
は積分器を具体的な回路で示した図、図1(c)は積分
器を具体的な他の回路で示した図である。これらの図に
おいて、図中の201は電圧・電流変換器、202はフ
ォトカプラ、202aは発光素子、202bは受光素
子、203は固定抵抗器、204はトランジスタ、20
5は積分器、206は定電圧源、207は電源、208
は入力端子、209は出力端子を示している。
Specific examples of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 (a), (b) and (c) are circuit diagrams showing a first specific example of a light receiving element conversion gain circuit according to the present invention,
FIG. 1 (a) is a block diagram of an integrator, and FIG. 1 (b).
Is a diagram showing the integrator in a concrete circuit, and FIG. 1C is a diagram showing the integrator in another concrete circuit. In these figures, 201 is a voltage / current converter, 202 is a photocoupler, 202a is a light emitting element, 202b is a light receiving element, 203 is a fixed resistor, 204 is a transistor, 20
5 is an integrator, 206 is a constant voltage source, 207 is a power source, 208
Indicates an input terminal, and 209 indicates an output terminal.

【0049】図1に示す受光素子動作点制御回路におい
ては、受光素子の動作点を不飽和領域内に位置させ、か
つ、所用の変換利得を得るため、動作点を移動し、変換
利得の調整と動作点の安定を図る。受光素子の動作点を
図23に示す。
In the light-receiving element operating point control circuit shown in FIG. 1, the operating point of the light-receiving element is located in the unsaturated region, and the operating point is moved to obtain the required conversion gain, and the conversion gain is adjusted. And stabilize the operating point. The operating points of the light receiving element are shown in FIG.

【0050】図1において直流電圧VADCと交流電圧VA
ACとからなる入力電圧Aは、電圧・電流変換器201で
電流に変換され、フォトカプラ202の発光素子202
aを駆動する。これによって発光素子202aから出力
された光は受光素子202bで受光され、受光素子20
2bからその受光量に応じた電流が得られる。
In FIG. 1, DC voltage VADC and AC voltage VA
The input voltage A composed of AC is converted into a current by the voltage / current converter 201, and the light emitting element 202 of the photocoupler 202.
Drive a. Accordingly, the light output from the light emitting element 202a is received by the light receiving element 202b, and
A current corresponding to the amount of received light is obtained from 2b.

【0051】この電流が固定抵抗器203に流れて、そ
れに比例した電圧Bが得られる。この電圧Bは、積分器
205に供給されて直流電圧Eが抽出される。積分器2
05は、定電圧源206の電圧をVreflとすると、直流
電圧Eと電圧Vreflとが等しくなるようにトランジスタ
204のベース電流を供給する。受光素子202bに供
給される電源電圧は、電源207の電圧をVcc2とする
と、この電圧Vcc2とトランジスタ204のエミッタ電
位Veとの間の電位差(Vcc2−Ve)に等しい。
This current flows through the fixed resistor 203, and a voltage B proportional to it is obtained. This voltage B is supplied to the integrator 205 and the DC voltage E is extracted. Integrator 2
When the voltage of the constant voltage source 206 is Vrefl, 05 supplies the base current of the transistor 204 so that the DC voltage E becomes equal to the voltage Vrefl. The power supply voltage supplied to the light receiving element 202b is equal to the potential difference (Vcc2-Ve) between this voltage Vcc2 and the emitter potential Ve of the transistor 204, where Vcc2 is the voltage of the power supply 207.

【0052】ここで、フォトカプラ202の発光素子2
02aに流れる直流電流(一次直流電流)をI1、同じ
く交流電流(一次交流電流)をi1、フォトカプラ20
2の受光素子202bに流れる直流電流(二次直流電
流)をI2 、同じく交流電流(二次交流電流)をi2 と
し、フォトカプラ202の直流,交流の電流伝達率を夫
々CTRDC,CTRACとし、固定抵抗器203の抵抗値
をRとする。そこで、交流信号についての発光側から受
光側への伝達関数f(x)は、一般に、直流信号につい
ての伝達関数にほぼ等しいから、 f(x)=i2/i1 ≒I2/I1 =(E/R)/I1 =Vrefl/(R・I1) である。一次直流電流I1 を定電流源から供給すると、
直流に関する伝達関数はVrefl,R,I1 によって一義
的かつ安定に定まり、交流信号に関する伝達関数はこれ
とほぼ等しくなる。従って、伝達関数の変動の範囲は、
フォトカプラの電流伝達率CTRのバラツキの範囲より
も小さくなり、バラツキが補償される。
Here, the light emitting element 2 of the photocoupler 202
The direct current (primary direct current) flowing in 02a is I1, the alternating current (primary alternating current) is i1, and the photocoupler 20
The DC current (secondary DC current) flowing through the second light receiving element 202b is I2, the AC current (secondary AC current) is i2, and the DC and AC current transfer rates of the photocoupler 202 are CTRDC and CTRAC, respectively. The resistance value of the resistor 203 is R. Therefore, since the transfer function f (x) from the light emitting side to the light receiving side for an AC signal is generally approximately equal to the transfer function for a DC signal, f (x) = i2 / i1≈I2 / I1 = (E / R) / I1 = Vrefl / (R.I1). When the primary DC current I1 is supplied from a constant current source,
The transfer function for DC is uniquely and stably determined by Vrefl, R, and I1, and the transfer function for AC signals is almost equal to this. Therefore, the range of variation of the transfer function is
The current transfer rate CTR of the photocoupler becomes smaller than the range of variation, and the variation is compensated.

【0053】次に、他の具体例について説明する。上記
第1の具体例では、制御回路の作用により、受光素子の
直流的な出力電流の値自体が一定化される。これに対
し、以下の具体例では、受光素子の出力電流の値は、フ
ォトカプラのCTRのバラツキ・変動に応じて変化する
が、変動分をもった電流(または電圧)を演算によって
一定の電圧に変換するものである。
Next, another specific example will be described. In the first specific example, the value of the DC output current of the light receiving element itself is made constant by the action of the control circuit. On the other hand, in the following specific examples, the value of the output current of the light receiving element changes according to the variation / variation of the CTR of the photocoupler, but a constant voltage is calculated by calculating the current (or voltage) with the variation. Is to be converted to.

【0054】図2はその第2の具体例を示すブロック図
であって、図中の1は電圧・電流変換器、2はフォトカ
プラ、2aは発光素子、2bは受光素子、3は固定抵抗
器、4はコンデンサ、5は直流検出器、6は除算器、7
は出力端子である。
FIG. 2 is a block diagram showing a second specific example thereof. In the figure, 1 is a voltage / current converter, 2 is a photocoupler, 2a is a light emitting element, 2b is a light receiving element, 3 is a fixed resistor. , 4 is a capacitor, 5 is a DC detector, 6 is a divider, 7
Is an output terminal.

【0055】同図において、直流電圧VADCと交流電圧
VAACからなる入力電圧Aは、電圧・電流変換器1で電
流に変換され、フォトカプラ2の発光素子2aを駆動す
る。これによって発光素子2aから発光された光は受光
素子2bで受光され、受光素子2bから受光量に応じた
電流が出力される。この電流が固定抵抗器3に流れ、そ
れに比例した電圧Bが得られる。この電圧Bは、一方で
はコンデンサ4に供給されて交流電圧Xが抽出され、他
方では直流検出器5に供給されて直流電圧Eが抽出され
る。交流電圧Xは除算器6に供給され、直流検出器5か
らの直流電圧Eで割算されて出力端子7に除算出力Zが
得られる。
In the figure, an input voltage A composed of a DC voltage VADC and an AC voltage VAAC is converted into a current by a voltage / current converter 1 to drive a light emitting element 2a of a photocoupler 2. Thus, the light emitted from the light emitting element 2a is received by the light receiving element 2b, and the light receiving element 2b outputs a current according to the amount of light received. This current flows through the fixed resistor 3 and a voltage B proportional to it is obtained. This voltage B is supplied to the capacitor 4 on the one hand to extract the AC voltage X, and on the other hand to the DC detector 5 to extract the DC voltage E. The AC voltage X is supplied to the divider 6 and divided by the DC voltage E from the DC detector 5 to obtain the division force Z at the output terminal 7.

【0056】ここで、フォトカプラ2の発光素子2aに
流れる直流電流(一次直流電流)をI1、同じく交流電
流(一次交流電流)をi1、フォトカプラ2の受光素子
2bに流れる直流電流(二次直流電流)をI2、同じく
交流電流(二次交流電流)をi2とし、フォトカプラ2
の直流,交流の電流伝達率を夫々CTRDC,CTRACと
すると、 I2=CTRDC・I1 i2=CTRAC・i1 であり、固定抵抗器3の抵抗値をRとすると、 X=R・i2=CTRAC・Ri1 E=R・I2=CTRDC・RI1 そこで、除算器6の出力Zは、
Here, the direct current (primary direct current) flowing through the light emitting element 2a of the photocoupler 2 is I1, the alternating current (primary alternating current) is i1, the direct current flowing through the light receiving element 2b of the photocoupler 2 (secondary current). The DC current) is I2, and the AC current (secondary AC current) is i2.
Let CTRDC and CTRAC be the current transfer rates of DC and AC, respectively. E = R · I2 = CTRDC · RI1 Then, the output Z of the divider 6 is

【0057】[0057]

【数1】 [Equation 1]

【0058】であり、CTRDC=CTRACのときには、
フォトカプラ間に電流伝達率CTRにバラツキがあって
も、
When CTRDC = CTRAC,
Even if there are variations in the current transfer rate CTR between the photo couplers,

【0059】[0059]

【数2】 [Equation 2]

【0060】となる。ここで、電圧・電流変換器1の変
換係数をαとすると、i1=αVAAC、I1=αVADCであ
るから、上記数2は数3のようになる。
Is as follows. Here, when the conversion coefficient of the voltage / current converter 1 is α, i1 = αVAAC and I1 = αVADC.

【0061】[0061]

【数3】 (Equation 3)

【0062】この数3から明らかなように、本具体例で
は、除算器6の出力Zはフォトカプラ2の電流伝達率C
TRに影響されないものであり、入力Aの直流電圧VAD
C を安定化することにより、入力Aの交流電圧VAAC
(即ち信号成分)に比例した信号Zが得られるし、入力
Aの直流電圧VADC を例えば1Vに安定化することによ
り、出力端子7に得られる信号電圧Zは入力Aの交流電
圧VAAC に等しく、この具体例はゲインが1の回路とな
る。
As is clear from the equation 3, the output Z of the divider 6 is the current transmissibility C of the photocoupler 2 in this example.
DC voltage VAD of input A, which is not affected by TR
By stabilizing C, AC voltage VAAC of input A
A signal Z proportional to (that is, a signal component) is obtained, and by stabilizing the DC voltage VADC of the input A to, for example, 1 V, the signal voltage Z obtained at the output terminal 7 is equal to the AC voltage VAAC of the input A, In this specific example, the circuit has a gain of 1.

【0063】除算器6としては従来のものを用いること
ができ、その一例としては対数変換方式のものがある。
これは乗算入力Xと除算入力Yとを対数増幅器で対数変
換し、それらの出力を減算器によって、 Log(X/Y)= LogX−LogY の演算を行ない、この演算結果 Log(X/Y)を逆対数
増幅器で逆対数変換するものである。また他の例として
は、ギルバートセルがある。
A conventional divider can be used as the divider 6, and an example thereof is a logarithmic conversion type.
This is because the multiplication input X and the division input Y are logarithmically converted by a logarithmic amplifier, and their outputs are subjected to the operation of Log (X / Y) = LogX−LogY by a subtractor, and the operation result Log (X / Y) Is subjected to antilogarithmic conversion by an antilogarithmic amplifier. Another example is Gilbert Cell.

【0064】しかし、上記対数変換方式による除算器で
は、対数変換や逆対数変換にトランジスタのVBE−IC
特性を利用しているため温度の影響を受け易く、またギ
ルバートセルは消費電力が大きいという問題がある。上
記除算器をモデムに使用して対数変換方式を利用した場
合、温度依存性があるため、その依存性を改善したギル
バートセルを使用せざるを得ない。
However, in the divider by the logarithmic conversion method, the VBE-IC of the transistor is used for logarithmic conversion and inverse logarithmic conversion.
Since the characteristics are used, there is a problem that it is easily affected by temperature and that the Gilbert cell consumes a large amount of power. When the logarithmic conversion method is used by using the above divider in a modem, there is a temperature dependency, and therefore a Gilbert cell having an improved dependency must be used.

【0065】電話回線には直流電流が重畳されており日
本国内では最小20mAと定められおり、また回線両端
の電圧はオフフック時で6V以下となっている。この範
囲の中で回線に送る信号のドライブ電流のピーク・トゥ
・ピーク値と回路を動かすための電流の両方をまかなう
必要がある。従って、かかる事情の下では、モデムイン
ターフェースに用いるリニア乗除算器は、供給電源3
V,1〜2mAの条件でも動作する必要がある。しかし
ながら、ギルバートセルは10V,10mA程度の電源
を必要とするので、モデムインターフェースには適して
いない。
A direct current is superimposed on the telephone line, and it is set at a minimum of 20 mA in Japan, and the voltage across the line is 6 V or less when off-hook. Within this range, it is necessary to cover both the peak-to-peak value of the drive current of the signal sent to the line and the current for operating the circuit. Therefore, under such circumstances, the linear multiplier / divider used for the modem interface is
It is necessary to operate even under the condition of V, 1 to 2 mA. However, the Gilbert cell requires a power supply of about 10 V and 10 mA, and is not suitable for a modem interface.

【0066】図3は以上のような問題を解消できるリニ
ア除算器の一具体例を示す回路図であり、8,9は入力
端子、10はFET、11は積分器、11aは演算増幅
器、11bはコンデンサ、11c,12は固定抵抗器、
13はコンデンサ、14は直流電圧源、15はインダク
タ、16は出力端子である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a specific example of a linear divider which can solve the above problems. Reference numerals 8 and 9 are input terminals, 10 is an FET, 11 is an integrator, 11a is an operational amplifier, and 11b is an amplifier. Is a capacitor, 11c and 12 are fixed resistors,
Reference numeral 13 is a capacitor, 14 is a DC voltage source, 15 is an inductor, and 16 is an output terminal.

【0067】同図において、入力端子8からの入力Xは
コンデンサ13に供給されて入力Xの交流電流XACが抽
出され、固定抵抗器12を介しFET10のソースSに
供給される。FET10のドレインDは接地されてい
る。また、直流電圧源14の直流電圧Eが、インダクタ
15と固定抵抗器12を介してFET10のソースSに
供給される。FET10のソースSは、出力端子16に
接続されるとともに積分器11にも接続され、積分器1
1の出力端子がFET10のゲートGに接続されてい
る。
In the figure, the input X from the input terminal 8 is supplied to the capacitor 13, the AC current XAC of the input X is extracted, and is supplied to the source S of the FET 10 via the fixed resistor 12. The drain D of the FET 10 is grounded. Further, the DC voltage E of the DC voltage source 14 is supplied to the source S of the FET 10 via the inductor 15 and the fixed resistor 12. The source S of the FET 10 is connected to the output terminal 16 and also to the integrator 11,
The output terminal of 1 is connected to the gate G of the FET 10.

【0068】積分器11では、出力端子16(従って、
FET10のソースS)に得られる出力Zの直流電圧Z
DCが固定抵抗器11cを介して演算増幅器11aに反転
入力として供給され、また、演算増幅器11aの非反転
入力としては、入力端子9から基準電圧としての直流電
圧の入力Yが供給される。これら直流電圧ZDCと入力Y
との差の積分値である演算増幅器11aの出力が、FE
T10のゲートGにゲインコントロール電圧として供給
される。演算増幅器11aの入出力端子間にコンデンサ
11bが設けられている。
In the integrator 11, the output terminal 16 (therefore,
DC voltage Z of output Z obtained at source S) of FET 10
DC is supplied as an inverting input to the operational amplifier 11a via the fixed resistor 11c, and a non-inverting input of the operational amplifier 11a is supplied with a DC voltage input Y as a reference voltage from the input terminal 9. These DC voltage ZDC and input Y
The output of the operational amplifier 11a, which is the integrated value of the difference between
It is supplied to the gate G of T10 as a gain control voltage. A capacitor 11b is provided between the input and output terminals of the operational amplifier 11a.

【0069】FET10は能動領域ではなく可変抵抗領
域で動作し、ドレイン・ソース間にはほとんど電圧をか
けないようにする。そして積分器11の出力がFET1
0のゲートGにゲインコントロール電圧として与えられ
ることにより、FET10のソース・ドレイン間の電圧
である出力Zの直流電圧ZDCと基準電圧である入力Yと
の差分が0となるように、即ちこれら直流電圧ZDCと入
力Yとが等しくなるようにサーボがかけられる。
The FET 10 operates not in the active region but in the variable resistance region, and almost no voltage is applied between the drain and the source. The output of the integrator 11 is FET1
By applying the gain control voltage to the gate G of 0, the difference between the DC voltage ZDC of the output Z, which is the voltage between the source and drain of the FET 10, and the input Y, which is the reference voltage, becomes 0, that is, these DC Servo is applied so that the voltage ZDC and the input Y are equal.

【0070】FET10のソース・ドレイン間の抵抗値
をr1 、固定抵抗器12の抵抗値をr0とすると、直流
電圧に関しては、
Assuming that the resistance value between the source and drain of the FET 10 is r1 and the resistance value of the fixed resistor 12 is r0,

【0071】[0071]

【数4】 (Equation 4)

【0072】[0072]

【数5】 (Equation 5)

【0073】が成立する。従って、数4,数5から、Is satisfied. Therefore, from equations 4 and 5,

【0074】[0074]

【数6】 (Equation 6)

【0075】また交流電圧に関してはFET10のソー
ス・ドレイン間のインピーダンスがr1に等しいとする
と、
Regarding the AC voltage, if the impedance between the source and drain of the FET 10 is equal to r1,

【0076】[0076]

【数7】 (Equation 7)

【0077】であり、これに上記数6を代入すると、数
8となる。
[Mathematical formula-see original document] When the above equation 6 is substituted into this, equation 8 is obtained.

【0078】[0078]

【数8】 (Equation 8)

【0079】この数8により、出力端子16に得られる
出力Zの交流電圧ZACは、入力Xの交流電圧XACを被除
算入力とし、直流電圧Eを除算入力とすることにより、
被除算入力XACを除算入力Eで割算したものとなり、リ
ニア除算器として動作する。但し、入力Yは一定とす
る。
According to the equation (8), the AC voltage ZAC of the output Z obtained at the output terminal 16 can be obtained by setting the AC voltage XAC of the input X as the division input and the DC voltage E as the division input.
It becomes the divided input XAC divided by the division input E, and operates as a linear divider. However, the input Y is constant.

【0080】ところで、FETのゲートに印加されるコ
ントロール直流電圧に対するソース・ドレイン間の抵
抗,インピーダンスの変化は、図4に示すように非直線
的である。しかしこの具体例では上記のようにFET1
0を可変抵抗器とし、積分器11によってFET10の
ソース・ドレイン間の抵抗やインピーダンスを制御して
出力Zの直流電圧ZDCが入力Yと等しくなるようにサー
ボをかけることにより、図4に示したような非直線の特
性を改善し、リニア除算器として機能するようにしてあ
る。
By the way, changes in resistance and impedance between the source and drain with respect to the control DC voltage applied to the gate of the FET are non-linear as shown in FIG. However, in this specific example, as described above, FET1
0 is a variable resistor, and the resistance and impedance between the source and drain of the FET 10 are controlled by the integrator 11 to perform servo control so that the DC voltage ZDC of the output Z becomes equal to the input Y, as shown in FIG. Such a non-linear characteristic is improved to function as a linear divider.

【0081】本具体例で消費される電力としては、図3
においてFET10のソース・ドレイン間の抵抗に流れ
る直流電流によるものと、積分器11で消費されるもの
とが考えられる。しかし前者はFET10のソース・ド
レイン間の抵抗に流れる電流を0.2mA程度で、この
抵抗は充分小さいものであるため、これに生ずる電圧を
50mV程度と小さくすることができ、従ってこの抵抗
の消費電力は0.01mW程度とすることができる。後
者は例えば演算増幅器11aの電源が3V単一であっ
て、0.3mAとすると、消費電力は0.9mWであ
る。よってこれらを合計しても、非常に消費電力が少な
い。
The power consumed in this example is shown in FIG.
It is considered that there are a direct current flowing through the resistance between the source and the drain of the FET 10 and a current consumed by the integrator 11. However, in the former case, the current flowing through the resistance between the source and the drain of the FET 10 is about 0.2 mA, and this resistance is sufficiently small. Therefore, the voltage generated in the resistance can be reduced to about 50 mV, so that the consumption of this resistance is reduced. The power can be about 0.01 mW. In the latter case, for example, if the operational amplifier 11a has a single power supply of 3 V and the power is 0.3 mA, the power consumption is 0.9 mW. Therefore, the total power consumption is very low.

【0082】因みに、例えば特開昭64ー82815号
公報,特開平2ー11014号公報,特開平2ー193
402号公報に記載されるような対数方式による市販の
除算器では消費電力は128mWであり、本具体例はこ
の除算器の1/100以下である。
Incidentally, for example, JP-A-64-82815, JP-A-2-11014, and JP-A-2-1933.
In a commercially available divider using a logarithmic method as described in Japanese Patent Publication No. 402, the power consumption is 128 mW, and this specific example is 1/100 or less of this divider.

【0083】またこの具体例では上記数8に示した出力
ZACが得られるから、乗除算の精度は非常に高い。この
精度を劣化させるものと考えられる誤差要因は、図3に
おいて演算増幅器11aのオフセットと、FET10の
ソース・ドレイン間の直流抵抗値と交流インピーダンス
との不一致である。図4は、FETでのゲートに印加さ
れるコントロール直流電圧に対するソース・ドレイン間
の抵抗及びインピーダンスの変化の一例を示す特性図で
ある。この特性によるとコントロール直流電圧がほぼ2
V以上になると、これら抵抗とインピーダンスとの間に
不一致が生ずることがわかる。しかし、これらが充分一
致するようなFETは市販されており、これを用いるこ
とによりこの問題は解消する。またこの具体例において
は、直流と交流との利得の偏差が5%以内に納まること
が実験で確認されており、従って高い精度が得られる。
Further, in this specific example, the output ZAC shown in the above equation 8 is obtained, so that the precision of multiplication and division is very high. An error factor that is considered to deteriorate the accuracy is the mismatch between the offset of the operational amplifier 11a and the DC resistance value between the source and drain of the FET 10 and the AC impedance in FIG. FIG. 4 is a characteristic diagram showing an example of changes in the resistance and impedance between the source and drain with respect to the control DC voltage applied to the gate of the FET. According to this characteristic, the control DC voltage is almost 2
It can be seen that when the voltage is higher than V, a mismatch occurs between these resistances and impedances. However, FETs in which they sufficiently match each other are commercially available, and using this solves this problem. Further, in this specific example, it has been experimentally confirmed that the deviation of the gain between DC and AC is within 5%, so that high accuracy can be obtained.

【0084】なお図3において、インダクタ15は、コ
ンデンサ13からの交流電圧XACが直流電圧源5側に漏
れないようにするためのものである。
In FIG. 3, the inductor 15 is for preventing the AC voltage XAC from the capacitor 13 from leaking to the DC voltage source 5 side.

【0085】図5は図3に示したリニア除算器の評価を
行なうために実験に使用した回路図であって、10a,
10b,10cはFETで、図3に対応する部分には同
一符号をつけて重複する説明を省略する。
FIG. 5 is a circuit diagram used in an experiment for evaluating the linear divider shown in FIG.
Reference numerals 10b and 10c are FETs, and parts corresponding to those in FIG.

【0086】ここではFET10として、2SJ105GRを3
個(FET10a,10b,10c)並列に設け、FE
Tの抵抗値の可変レンジが広くなるようにしている。演
算増幅器11aとしてはAD820 を用いており、積分器1
1のカットオフ周波数は16Hz、信号周波数は3kH
z、インダクタ15のインダクタンスは約1.2Hとし
ている。また演算増幅器11aの2つの入力端子間に1
0kΩの固定抵抗器を設け、積分器11の固定抵抗器1
1cの抵抗値を100kHΩとし、この固定抵抗器11
cと演算増幅器11aの間に100kΩの固定抵抗と4
7pFのコンデンサとからなるノイズフィルタが設けら
れる。
Here, as the FET 10, 3 2SJ105GR is used.
FE (FET 10a, 10b, 10c) provided in parallel,
The variable range of the resistance value of T is widened. The AD820 is used as the operational amplifier 11a, and the integrator 1
The cutoff frequency of 1 is 16 Hz, and the signal frequency is 3 kHz.
The inductance of z and the inductor 15 is about 1.2H. Moreover, 1 is provided between the two input terminals of the operational amplifier 11a.
A fixed resistor of 0 kΩ is provided, and a fixed resistor 1 of the integrator 11 is provided.
The resistance value of 1c is 100 kHΩ, and the fixed resistor 11
and a fixed resistor of 100 kΩ between c and the operational amplifier 11a.
A noise filter including a 7 pF capacitor is provided.

【0087】この構成において入力Yを5mV一定と
し、除算入力Eを5〜100mVの範囲で変化させたと
ころ、図6に示すような除算特性が得られた。この図で
は横軸を正規化除数としているが、これはE/Yであ
る。この図から除数係数を求めると、図7に示すように
ほぼ1.057であることが分かった。これにより図5
に示したリニア除算器は、次の数9の演算を行なうこと
が分かる。
In this configuration, when the input Y was kept constant at 5 mV and the division input E was changed within the range of 5 to 100 mV, the division characteristic as shown in FIG. 6 was obtained. In this figure, the horizontal axis is the normalized divisor, which is E / Y. When the divisor coefficient was obtained from this figure, it was found to be approximately 1.057 as shown in FIG. As a result, FIG.
It can be seen that the linear divider shown in FIG.

【0088】[0088]

【数9】 [Equation 9]

【0089】また、利得を20倍にわたって変化させた
ときの除算利得偏差を求めると図8に示すようになり、
この偏差は±3%以内に収まった。
Further, the division gain deviation when the gain is changed over 20 times is obtained as shown in FIG.
This deviation was within ± 3%.

【0090】図9は図3に示したリニア除算器を図2に
示した具体例に適用したもので、17は低電圧源であ
り、図2,図3に対応する部分には同一符号を付してい
る。
FIG. 9 is a diagram in which the linear divider shown in FIG. 3 is applied to the specific example shown in FIG. 2, 17 is a low voltage source, and the portions corresponding to FIGS. Attached.

【0091】同図において、フォトカプラ2の二次側の
固定抵抗器3に生ずる電圧は図3での入力Xに相当する
ものであり、コンデンサ4でこの入力Xの交流電圧XAC
が抽出され、乗算入力として固定抵抗器12を介してF
ET10のソースSに供給される。固定抵抗器3に生ず
る電圧は直流検出器5に供給され、その直流電圧Eが抽
出されて、インダクタ15,固定抵抗器12を介してF
ET10のソースSに供給される。ここで直流検出器5
としては、例えば積分器が用いられる。積分器11の演
算増幅器11aに供給される基準電圧としての入力Y
は、低電圧源17から供給される。
In the figure, the voltage generated in the fixed resistor 3 on the secondary side of the photocoupler 2 corresponds to the input X in FIG. 3, and the AC voltage XAC of this input X is stored in the capacitor 4.
Is extracted and is fed as a multiplication input through the fixed resistor 12 to F
It is supplied to the source S of the ET 10. The voltage generated in the fixed resistor 3 is supplied to the direct-current detector 5, the direct-current voltage E is extracted, and the direct-current voltage E is extracted through the inductor 15 and the fixed resistor 12 to F.
It is supplied to the source S of the ET 10. DC detector 5
For example, an integrator is used. Input Y as reference voltage supplied to operational amplifier 11a of integrator 11
Is supplied from the low voltage source 17.

【0092】この構成によると図3などで説明したよう
に低消費電力で精度の高い除算処理がなされ、出力端子
7にはフォトカプラ2の電流伝達率CTRのバラツキに
拘らず、入力Aの交流電圧VAACである入力信号に比例
したレベルの出力信号ZAC(出力Zの交流電圧)が得ら
れる。
According to this configuration, as described with reference to FIG. 3 and the like, the division processing with low power consumption and high precision is performed, and the AC of the input A is applied to the output terminal 7 regardless of the variation of the current transfer rate CTR of the photocoupler 2. An output signal ZAC (AC voltage of the output Z) having a level proportional to the input signal which is the voltage VAAC is obtained.

【0093】図10は図9に示した受光素子の補償回路
を最適化し、より実用的なもの、即ち図2に示した補償
回路では、交流抽出と直流抽出とを別回路で行なってい
たものを、機能的に重複する部分を省いて最適化した回
路図で、14’は定電圧源であり、図9に対応する部分
には同一符号を付している。
FIG. 10 shows an optimized compensation circuit for the light receiving element shown in FIG. 9, which is more practical, that is, in the compensation circuit shown in FIG. 2, AC extraction and DC extraction are performed by separate circuits. Is a circuit diagram optimized by omitting a functionally overlapping portion. Reference numeral 14 'is a constant voltage source, and portions corresponding to FIG. 9 are denoted by the same reference numerals.

【0094】同図において、フォトカプラ2の受光素子
2bを直接FET10のソースに接続し、この受光素子
2bに定電圧源14’から直流電圧E’を供給するよう
にしている。これ以外の構成は、図9に示した具体例と
同様である。
In the figure, the light receiving element 2b of the photocoupler 2 is directly connected to the source of the FET 10, and a DC voltage E'is supplied from the constant voltage source 14 'to this light receiving element 2b. The configuration other than this is the same as the specific example shown in FIG.

【0095】この具体例では、図9における固定抵抗器
3として受光素子2bの内部抵抗を利用しており、この
内部抵抗とFET10の可変抵抗とで分圧器(減衰器)
を構成しており、図9に示した具体例と同様に積分器1
1の作用により出力端子7に得られる出力Zの直流電圧
ZDCが基準電圧Yと等しくなるように、FET10にサ
ーボがかけられる。
In this specific example, the internal resistance of the light receiving element 2b is used as the fixed resistor 3 in FIG. 9, and this internal resistance and the variable resistance of the FET 10 are used as a voltage divider (attenuator).
And the integrator 1 as in the specific example shown in FIG.
The FET 10 is servo-controlled so that the DC voltage ZDC of the output Z obtained at the output terminal 7 by the action of 1 becomes equal to the reference voltage Y.

【0096】図11にこの具体例でのフォトカプラ2の
電流伝達率CTRの変化に対する出力端子7での信号電
圧ZACの変動の実験結果を示す。実線がその結果を示す
ものであり、破線はこの具体例のように補償を行なわな
いときのフォトカプラ2の出力信号電圧の変動を示して
いる。
FIG. 11 shows the experimental results of the fluctuation of the signal voltage ZAC at the output terminal 7 with respect to the change of the current transfer rate CTR of the photocoupler 2 in this specific example. The solid line shows the result, and the broken line shows the fluctuation of the output signal voltage of the photocoupler 2 when the compensation is not performed as in this specific example.

【0097】この実験方法としては、異なる電流伝達率
のフォトカプラのサンプルを用いることは非常に困難で
あるため、フォトカプラ2の一次側(発光素子2a側)
に一次電流を可変とする手段を設け、入力Aの交流電圧
VAAC を一定の振幅として、一次電流を順次変化させる
ことにより、等価的にフォトカプラ2の電流伝達率CT
Rが変化するものとし、出力端子7での信号電圧ZACの
振幅を測定するようにしたものである。
Since it is very difficult to use samples of photocouplers having different current transfer rates as the experimental method, the primary side of the photocoupler 2 (light emitting element 2a side)
Is provided with a means for varying the primary current, and the AC voltage VAAC of the input A is set to a constant amplitude, and the primary current is sequentially changed.
It is assumed that R changes and the amplitude of the signal voltage ZAC at the output terminal 7 is measured.

【0098】この実験の結果、図11の実線Aで示すよ
うにフォトカプラ2の一次電流を10倍変化させても、
出力信号電圧ZACの振幅はほとんど一定であった。これ
に対し、このような補償を行なわず、例えば図9での固
定抵抗器3に生ずる電圧を出力信号電圧として同様の実
験を行なった場合、この出力信号電圧は一次電流の変化
に比例するであろうから、図11に破線Bで示すように
なる。
As a result of this experiment, even if the primary current of the photocoupler 2 is changed ten times as shown by the solid line A in FIG.
The amplitude of the output signal voltage ZAC was almost constant. On the other hand, when such a compensation is not performed and a similar experiment is performed with the voltage generated in the fixed resistor 3 in FIG. 9 as the output signal voltage, the output signal voltage is proportional to the change in the primary current. Therefore, it becomes as shown by the broken line B in FIG.

【0099】図12は図11の具体例に対する結果から
フォトカプラの電流伝達率CRTの相対値の変動に対す
る出力信号電圧の変化を求めたもので、これによるとフ
ォトカプラの電流伝達率CRTの10倍の変動範囲に対
し、出力信号電圧の変動が±5%程度であった。
FIG. 12 shows changes in the output signal voltage with respect to changes in the relative value of the current transfer rate CRT of the photocoupler from the results for the specific example of FIG. 11, and according to this, 10% of the current transfer rate CRT of the photocoupler is obtained. The fluctuation of the output signal voltage was about ± 5% with respect to the double fluctuation range.

【0100】以上のようにこの具体例においてもフォト
カプラの電流伝達率CRTのバラツキに影響されること
なく、ほぼ一定の出力信号電圧を得ることができる。
As described above, also in this specific example, a substantially constant output signal voltage can be obtained without being affected by the variation in the current transfer rate CRT of the photocoupler.

【0101】図13は、以上の補償回路を備えたフォト
カプラを使用したモデムのラインインタフェイス部を示
す構成図である。
FIG. 13 is a block diagram showing a line interface section of a modem using a photocoupler having the above compensation circuit.

【0102】この具体例のモデムの構成は図17に示し
たものと同様であるが、ラインインタフェイス部が図1
3に示す構成をなっている。即ち、送信側では、送信ア
ンプや送信フォトカプラ,そのゲイン補償回路が設けら
れ、このゲイン補償回路が上述したフォトカプラ2の補
償回路である。送信フォトカプラは送信アンプを介して
図17の変復調部に接続されている。また、受信側には
受信フォトカプラが設けられ、これが図示しない受信ア
ンプを介して図17での変復調部に接続されている。さ
らに、送信フォトカプラと受信フォトカプラとは、抵抗
ブリッジを介して図示しない2線式回線である電話回線
に接続されている。
The configuration of the modem of this specific example is the same as that shown in FIG. 17, but the line interface section is shown in FIG.
It has the configuration shown in FIG. That is, the transmission side is provided with a transmission amplifier, a transmission photocoupler, and a gain compensation circuit thereof, and this gain compensation circuit is the compensation circuit of the photocoupler 2 described above. The transmission photocoupler is connected to the modulation / demodulation unit in FIG. 17 via the transmission amplifier. Further, a receiving photocoupler is provided on the receiving side, and this is connected to the modulation / demodulation unit in FIG. 17 via a receiving amplifier (not shown). Further, the transmission photocoupler and the reception photocoupler are connected to a telephone line, which is a two-wire type line (not shown), through a resistance bridge.

【0103】図14は図13に示したラインインタフェ
イス部の回路構成を示す図であり、104は先に説明し
た補償回路であり、図18に対応する部分には同一符号
を付している。
FIG. 14 is a diagram showing the circuit configuration of the line interface section shown in FIG. 13. Reference numeral 104 is the compensation circuit described above, and the parts corresponding to those in FIG. 18 are designated by the same reference numerals. .

【0104】同図において、先に説明したように補償回
路104によりフォトカプラ100の電流伝達率に影響
されずに、送信電力が送信フォトカプラ100を介して
伝達され、交流カレントループ伝送アンプ106と4端
子ブリッジ102を通って電話回線103に送られる。
このため送信側で送信電力を適宜設定することにより、
電気通信事業法に定められた最大送出電力を満足するよ
うに安定した電力の送出が可能となる。
In the figure, as described above, the transmission power is transmitted through the transmission photocoupler 100 without being affected by the current transfer rate of the photocoupler 100 by the compensation circuit 104, and the AC current loop transmission amplifier 106 and It is sent to the telephone line 103 through the 4-terminal bridge 102.
Therefore, by appropriately setting the transmission power on the transmission side,
It is possible to stably transmit electric power so as to satisfy the maximum transmission electric power specified by the Telecommunications Business Law.

【0105】またモデムを充分小型化できて、電話線と
の絶縁を充分図ることができ、PCMCIA/JEIDA TYPE1の規
格に適合するような薄型のカード化が可能となる。
Further, the modem can be sufficiently miniaturized, insulation from the telephone line can be sufficiently achieved, and a thin card that conforms to the PCMCIA / JEIDA TYPE 1 standard can be realized.

【0106】なお、受信フォトカプラ101の二次側に
同様の補償回路105を設けてもよく、これによると受
信信号は受信フォトカプラ101の電流伝達率に影響さ
れない。
A similar compensating circuit 105 may be provided on the secondary side of the receiving photocoupler 101 so that the received signal is not affected by the current transfer rate of the receiving photocoupler 101.

【0107】また図14では補償回路104,105と
して例えば図10に示したものを適用したが、図15に
示すように図1に示した補償回路を適用することもで
き、図14のラインインタフェイス部と同等の効果が得
られる。
In FIG. 14, the compensation circuits 104 and 105 shown in FIG. 10 are applied, but the compensation circuit shown in FIG. 1 can be applied as shown in FIG. The same effect as the face part can be obtained.

【0108】図15のラインインタフェイス部では、そ
のX端子に図16での入力端子Xを接続し、そのY端子
を図16での出力端子Yに接続することにより、図16
での端子Z2,Z1間に2線式方式,3線式あるいは4
線式の携帯電話機やファクシミリなどの通信端末を接続
することができ、図17におけるような変復調部とかか
る通信端末との通信が可能となる。
In the line interface section of FIG. 15, the input terminal X in FIG. 16 is connected to the X terminal and the Y terminal is connected to the output terminal Y in FIG.
2-wire system, 3-wire system or 4 between terminals Z2 and Z1 at
A communication terminal such as a line type mobile phone or a facsimile can be connected, and communication between the modulation / demodulation unit as shown in FIG. 17 and the communication terminal becomes possible.

【0109】即ち、変復調部からの信号は、図16にお
いて入力端子Xから入力され、トランジスタ108のエ
ミッタフォロアを介し、端子Z2から上記の通信端末1
09に供給される。従って、通信端末109が携帯電話
機の場合、図17での変復調部からの信号が携帯電話機
を介して相手方に通信される。また通信端末からは端子
Z1に信号が出力され、ベース接地型のトランジスタ1
07を介して出力端子Yから図15の端子Yに送られ、
図17での変復調部に送られる。
That is, the signal from the modulation / demodulation unit is input from the input terminal X in FIG. 16, passes through the emitter follower of the transistor 108, and from the terminal Z2 to the communication terminal 1 described above.
09. Therefore, when the communication terminal 109 is a mobile phone, the signal from the modulation / demodulation unit in FIG. 17 is communicated to the other party via the mobile phone. Also, a signal is output from the communication terminal to the terminal Z1 and the base-grounded transistor 1
It is sent from the output terminal Y to the terminal Y of FIG.
It is sent to the modulation / demodulation unit in FIG.

【0110】ここで、通信端末109が2線式の場合
は、その入力端子が端子Z2に、その出力端子が端子Z
1に夫々接続される。入力端子Xから信号入力があると
きには、ベース接地型のトランジスタ107は入力イン
ピーダンスが非常に低いために、端子Z1からトランジ
スタ107,電源を介して接地路が形成される。
If the communication terminal 109 is a two-wire system, its input terminal is the terminal Z2 and its output terminal is the terminal Z.
1 is connected to each. When a signal is input from the input terminal X, the grounded-base transistor 107 has a very low input impedance, so that a ground path is formed from the terminal Z1 through the transistor 107 and the power supply.

【0111】通信端末109が4線式の場合には、その
入力側が端子Z2と接地端子とに接続され、その出力側
が端子Z1と接地端子とに接続される。また、通信端末
109の入力側または出力側が2線からなる3線式の場
合は、その入力側が端子Z2と接地端子とに接続され、
その出力側が端子Z1に接続されるか、または、その入
力側が端子Z2に接続され、その出力側が端子Z1と接
地端子とに接続される。
When the communication terminal 109 is a four-wire type, its input side is connected to the terminal Z2 and the ground terminal, and its output side is connected to the terminal Z1 and the ground terminal. When the input side or the output side of the communication terminal 109 is a three-wire type having two wires, the input side is connected to the terminal Z2 and the ground terminal,
Its output side is connected to the terminal Z1 or its input side is connected to the terminal Z2 and its output side is connected to the terminal Z1 and the ground terminal.

【0112】なお、上記具体例においては、モデムに本
発明を適用した場合を中心に説明したが、本発明はこれ
のみに限られるものではなく、アナログ信号をフォトカ
プラを介して伝達する、例えば電話機,VTR,テレビ
受像機、ファクシミリなどの電子機器一般に適用可能で
ある。
In the above specific example, the case where the present invention is applied to a modem has been mainly described, but the present invention is not limited to this, and an analog signal is transmitted via a photocoupler, for example. It is applicable to general electronic devices such as telephones, VTRs, television receivers, and facsimiles.

【0113】また、光結合通信路として、光ファイバを
用いた通信回線などに適用可能で、その通信路の長さの
違いによる損失の違いもなくすことができる。
Further, it can be applied to a communication line using an optical fiber as the optical coupling communication path, and the difference in loss due to the difference in the length of the communication path can be eliminated.

【0114】[0114]

【発明の効果】以上説明したように、本発明による受光
素子の補償回路によれば、フォトカプラの電流伝達率の
バラツキに影響されることなく、一定のレベルで信号の
フォトカプラを介した伝達が可能となる。
As described above, according to the compensation circuit for a light receiving element according to the present invention, a signal is transmitted at a constant level through the photocoupler without being affected by the variation in the current transfer rate of the photocoupler. Is possible.

【0115】また、本発明によるモデムによれば、ライ
ンインタフェイス部にフォトカプラを用いて電話回線と
接続しても、送信電力が安定な送信信号を電話回線に送
り込むことができ、調整作業を省くことができるし、ま
た全体として小型、薄型化、カード化が可能となる。
Further, according to the modem of the present invention, even if a photocoupler is used in the line interface section to connect to a telephone line, a transmission signal with stable transmission power can be sent to the telephone line, and adjustment work can be performed. It is possible to omit it, and it is possible to reduce the size and thickness of the card and to make it into a card as a whole.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による受光素子の補償回路の第1の具体
例を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first specific example of a compensation circuit for a light receiving element according to the present invention.

【図2】本発明による受光素子の補償回路の第2の具体
例を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a second specific example of a compensation circuit for a light receiving element according to the present invention.

【図3】図2における除算器の一具体例を示す回路図で
ある。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a specific example of the divider in FIG.

【図4】FETでのコントロール電圧に対するソース・
ドレイン間の抵抗,インピーダンスの変化を示す特性図
である。
FIG. 4 shows the source for the control voltage at the FET.
FIG. 6 is a characteristic diagram showing changes in resistance and impedance between drains.

【図5】図3に示した除算器のより具体的な構成を示す
回路図である。
5 is a circuit diagram showing a more specific configuration of the divider shown in FIG.

【図6】図5に示した具体例の除算特性を示す図であ
る。
6 is a diagram showing a division characteristic of the specific example shown in FIG.

【図7】図6に示した特性から得られる除算係数を示す
図である。
7 is a diagram showing division coefficients obtained from the characteristics shown in FIG.

【図8】図5に示した具体例の利得偏差を示す特性図で
ある。
8 is a characteristic diagram showing a gain deviation of the specific example shown in FIG.

【図9】図2に示した具体例に図3に示した除算器を適
用したときの構成を示す回路図である。
9 is a circuit diagram showing a configuration when the divider shown in FIG. 3 is applied to the specific example shown in FIG.

【図10】本発明による受光素子の補償回路の第3の具
体例を示す回路図である。
FIG. 10 is a circuit diagram showing a third specific example of a compensation circuit for a light receiving element according to the present invention.

【図11】図10に示した具体例でのフォトカプラの一
次電流に対する出力信号電圧の変化の実験結果を示す図
である。
11 is a diagram showing experimental results of changes in output signal voltage with respect to the primary current of the photocoupler in the specific example shown in FIG.

【図12】図11に示した実験結果からフォトカプラの
電流伝達率に対する出力信号電圧の変化を示す図であ
る。
FIG. 12 is a diagram showing changes in the output signal voltage with respect to the current transfer rate of the photocoupler based on the experimental results shown in FIG.

【図13】本発明によるモデムの第1の具体例の要部を
示す構成図である。
FIG. 13 is a configuration diagram showing a main part of a first specific example of a modem according to the present invention.

【図14】図10を適用した図13の具体例の回路構成
を示す回路図である。
14 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the specific example of FIG. 13 to which FIG. 10 is applied.

【図15】図1を適用した図13の具体例の回路構成を
示す回路図である。
15 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the specific example of FIG. 13 to which FIG. 1 is applied.

【図16】図15に示したモデムに通信端末を接続可能
とするための手段の一具体例を示す回路図である。
16 is a circuit diagram showing a specific example of means for connecting a communication terminal to the modem shown in FIG.

【図17】モデムの構成を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing a configuration of a modem.

【図18】モデムでのラインインタフェイス部の一従来
例を示す回路図である。
FIG. 18 is a circuit diagram showing a conventional example of a line interface section in a modem.

【図19】フォトカプラの電流伝達率の特性図である。FIG. 19 is a characteristic diagram of the current transfer rate of the photocoupler.

【図20】受光素子の飽和領域における電源電圧依存性
を示す特性図である。
FIG. 20 is a characteristic diagram showing power supply voltage dependence in a saturation region of a light receiving element.

【図21】受光素子の不飽和領域における電源電圧依存
性を示す特性図である。
FIG. 21 is a characteristic diagram showing power supply voltage dependence in an unsaturated region of a light receiving element.

【図22】コレクタ・エミッタ間電圧とコレクタ電流と
の関係を示す特性図である。
FIG. 22 is a characteristic diagram showing a relationship between collector-emitter voltage and collector current.

【図23】受光素子の不飽和領域での作動点を具体的に
示す特性図である。
FIG. 23 is a characteristic diagram specifically showing an operating point in the unsaturated region of the light receiving element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電圧・電流変換器 2 フォトカプラ 2a 発光素子 2b 受光素子 3 固定抵抗器 4 コンデンサ 5 直流検出器 6 除算器 7 出力端子 8,9 入力端子 10,10a,10b,10c FET 11 積分器 11a 演算増幅器 11b コンデンサ 11c 固定抵抗器 12 固定抵抗器 13 コンデンサ 14 電圧源 15 インダクタ 16 出力端子 100 送信フォトカプラ 101 受信フォトカプラ 102 抵抗ブリッジ 103 電話回線 104,105 受光素子の補償回路 106 交流カレントループ伝送アンプ 201 電圧・電流変換器 202 フォトカプラ 202a 発光素子 202b 受光素子 203 固定抵抗器 204 トランジスタ 205 積分器 206 定電圧源 207 電源 208 入力端子 209 出力端子 1 voltage / current converter 2 photocoupler 2a light emitting element 2b light receiving element 3 fixed resistor 4 capacitor 5 direct current detector 6 divider 7 output terminal 8, 9 input terminal 10, 10a, 10b, 10c FET 11 integrator 11a operational amplifier 11b Capacitor 11c Fixed resistor 12 Fixed resistor 13 Capacitor 14 Voltage source 15 Inductor 16 Output terminal 100 Transmission photocoupler 101 Reception photocoupler 102 Resistance bridge 103 Telephone line 104, 105 Compensation circuit for light receiving element 106 AC current loop transmission amplifier 201 Voltage Current converter 202 Photocoupler 202a Light emitting element 202b Light receiving element 203 Fixed resistor 204 Transistor 205 Integrator 206 Constant voltage source 207 Power supply 208 Input terminal 209 Output terminal

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 受光素子の変換利得を制御する変換利得
制御回路を有し、その回路が、 フォトトランジスタであって不飽和領域で動作するもの
またはエミッタ接地型トランジスタ増幅器を後位に接続
したフォトダイオードからなる受光素子と、 該受光素子を低電圧の不飽和領域内で動作するように動
作点を制御する受光素子動作点制御回路を備えているこ
とを特徴とする受光回路。
1. A conversion gain control circuit for controlling the conversion gain of a light receiving element, the circuit being a phototransistor which operates in an unsaturated region, or a phototransistor in which a grounded-emitter transistor amplifier is connected to the rear side. A light receiving circuit comprising: a light receiving element composed of a diode; and a light receiving element operating point control circuit for controlling an operating point so that the light receiving element operates in an unsaturated region of a low voltage.
【請求項2】 請求項1において、上記受光回路がフォ
トカプラあるいは光結合通信系に用いる回路であること
を特徴とする受光回路。
2. The light receiving circuit according to claim 1, wherein the light receiving circuit is a circuit used in a photocoupler or an optical coupling communication system.
【請求項3】 請求項1または2において、上記受光素
子動作点制御回路が、上記受光素子の両端の電圧と流れ
る電流の比を調節することにより受光素子の動作点を変
化させるように構成されていることを特徴とする受光回
路。
3. The light receiving element operating point control circuit according to claim 1, wherein the operating point of the light receiving element is changed by adjusting the ratio of the voltage across the light receiving element and the flowing current. A light receiving circuit characterized in that.
【請求項4】 請求項2において、上記受光素子動作点
制御回路が抵抗器、積分器、トランジスタを備え、 上記フォトカプラあるいは光結合通信系の受光素子、抵
抗器、積分器、トランジスタからなるフィードバックル
ープを有し、 トランジスタは受光素子にカスコード接続され、該トラ
ンジスタのベース端子が積分器の出力側に接続され、 上記受光素子の動作点は、該受光素子に流れる直流電流
の値が積分器の基準電圧を抵抗器の値により除算した値
となる点であって、受光素子が不飽和領域で動作する点
となるようフィードバック制御され、 一次側直流電流と二次側直流電流が一定化されて、直流
的な伝達関数が一定化され、 交流的な伝達関数の絶対値が直流的な伝達関数とほぼ等
しい条件のもとで、交流電流についての一次側から二次
側への伝達関数がほぼ一定となるように構成されている
ことを特徴とする受光回路。
4. The feedback according to claim 2, wherein the light receiving element operating point control circuit includes a resistor, an integrator, and a transistor, and the photo coupler or the light receiving element of the optical coupling communication system, the resistor, the integrator, and the transistor. It has a loop, the transistor is cascode-connected to the light receiving element, the base terminal of the transistor is connected to the output side of the integrator, and the operating point of the light receiving element is that the value of the direct current flowing through the light receiving element is Feedback control is performed so that the reference voltage is the value divided by the resistor value, and the light receiving element operates in the unsaturated region, and the primary side DC current and the secondary side DC current are made constant. , The direct current transfer function is constant, and the absolute value of the alternating transfer function is almost equal to the direct current transfer function. Light receiving circuit, wherein the transfer function of the side is configured to be substantially constant.
【請求項5】 信号によって電流駆動される発光素子か
らの光を受光して該受光量に応じた電流を出力する受光
素子を備えた受光回路において、 該受光素子の出力信号の交流成分を抽出する交流抽出手
段と、 該受光素子の出力信号の直流成分を抽出する直流抽出手
段と、 該交流成分を該直流成分で除算する除算手段とを設け
て、 上記交流抽出手段と直流抽出手段と除算手段とにより、
上記発光素子の駆動電流に対する受光素子の出力のバラ
ツキや変動を補償するように構成されていることを特徴
とする受光回路。
5. A light-receiving circuit including a light-receiving element that receives light from a light-emitting element that is current-driven by a signal and outputs a current according to the amount of received light, and extracts the AC component of the output signal of the light-receiving element. AC extraction means, a DC extraction means for extracting the DC component of the output signal of the light receiving element, and a division means for dividing the AC component by the DC component are provided, and the AC extraction means and the DC extraction means are divided. By means of
A light receiving circuit, which is configured to compensate for variations and fluctuations in the output of the light receiving element with respect to the drive current of the light emitting element.
【請求項6】 請求項5において、上記除算手段は、 上記受光素子の出力信号が供給され、可変抵抗領域で動
作する電界効果トランジスタと、 一定の基準電圧が供給され、該電界効果トランジスタの
ソース・ドレイン間に得られる直流電圧と該基準電圧と
の差を積分する積分器とを備え、 該積分器の出力をコントロール電圧として該電界効果ト
ランジスタのゲートに供給し、該電界効果トランジスタ
のソース・ドレイン間に得られる直流電圧と該基準電圧
とが等しくなるようにサーボをかけて、該電界効果トラ
ンジスタのソースから該受光素子の交流信号を該受光素
子の直流信号で除算した出力を得るように構成されてい
ることを特徴とする受光回路。
6. The source of the field effect transistor according to claim 5, wherein the dividing means is supplied with an output signal of the light receiving element, is supplied with a field effect transistor operating in a variable resistance region, and is supplied with a constant reference voltage. A source of the field effect transistor, comprising an integrator for integrating a difference between the DC voltage obtained between the drains and the reference voltage, and supplying the output of the integrator as a control voltage to the gate of the field effect transistor; Servo is applied so that the DC voltage obtained between the drains and the reference voltage are equal to obtain an output obtained by dividing the AC signal of the light receiving element by the DC signal of the light receiving element from the source of the field effect transistor. A light receiving circuit characterized by being configured.
【請求項7】 請求項5において、上記受光回路がフォ
トカプラあるいは光結合通信系に用いる回路であること
を特徴とする受光回路。
7. The light receiving circuit according to claim 5, wherein the light receiving circuit is a circuit used in a photocoupler or an optical coupling communication system.
【請求項8】 電話回線を介して通信を行なうモデムで
あって、上記請求項1ないし6のいずれか記載の受光回
路を備えたフォトカプラを介して上記電話回線に接続た
ことを特徴とするモデム。
8. A modem for performing communication via a telephone line, wherein the modem is connected to the telephone line via a photocoupler having the light receiving circuit according to any one of claims 1 to 6. modem.
【請求項9】 光信号のやりとりにより通信を行なう光
通信装置であって、上記請求項1ないし6のいずれか記
載の受光回路を備えたことを特徴とする光通信装置。
9. An optical communication device for performing communication by exchanging optical signals, comprising the light receiving circuit according to any one of claims 1 to 6.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6313458B1 (en) 1998-07-10 2001-11-06 Nec Corporation Gain-adjustable photoreceiver circuit with photoelectric converter and amplifier
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