JPH098583A - バイアスｔ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】入力インピーダンスを周波数によらず容易に一
定にすることができ、高速信号を終端するような回路に
用いた場合でも、高速信号に影響を与えずにバイアス成
分を印加することのできるバイアスＴ回路を提供する。 【構成】端子ａ−ｂ間に容量素子３１を接続し、端子ａ
−ｃ間に誘導素子３２を接続し、容量素子３１及び誘導
素子３２の値を、端子ｂ，ｃにそれぞれ共に等しい負荷
抵抗３３，３４を介して接地した場合に、端子ａからみ
た入力インピーダンスＺinが負荷抵抗３３，３４の抵抗
値に一致するように設定し、これにより、誘導素子３２
と負荷抵抗３４とで構成される高域阻止フィルタの高域
遮断周波数と、負荷抵抗３４と同じ抵抗値を有する負荷
抵抗３３と容量素子３１とで構成される低域阻止フィル
タの低域遮断周波数とが互いに等しくなるようにしたも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高速信号の終端を行
いつつ、直流電流・直流電圧を供給するバイアスＴ回路
に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、高速信号に影響を与えず
に直流電圧、あるいは直流電流を供給するバイアスＴ回
路は、図８に示すように構成されるのが一般的である。
このバイアスＴ回路は３つの端子ａ，ｂ，ｃを有してお
り、端子ａ−ｂ間には容量素子としてコンデンサＣが接
続され、端子ａ−ｃ間には誘導素子としてコイルＬが接
続されている。

【０００３】上記構成によるバイアスＴ回路は、通常、
高速信号については端子ａ−ｂ間を通過させて、コンデ
ンサＣによって低域成分を除去し、直流成分を端子ｃか
ら入力して、コイルＬによって高域成分を除去して高速
信号に加算するように用いられる。具体例として、図９
に上記バイアスＴ回路をレーザ駆動回路に用いた場合の
構成を示して説明する。

【０００４】通常、レーザ駆動用にバイアス電流成分と
パルス電流成分が別々に印加される。図９の例では、電
流源１１からのバイアス電流成分をバイアスＴ回路１２
の端子ｃに入力し、コイルＬを介して端子ａよりレーザ
１３に供給するようにし、パルス電流成分をバイアスＴ
回路１２の端子ｂに入力し、コンデンサＣを介して端子
ａよりレーザ１３に供給するようにしている。

【０００５】上記構成の場合、バイアス電流成分は直流
成分のみであるため、パルス電流成分に影響を与えない
ためには、コイルＬの高域遮断周波数をパルス電流成分
の信号帯域より低くする必要がある。実際には、コンデ
ンサＣの低域遮断周波数でパルス電流成分の低域が制限
されるので、コイルＬの高域遮断周波数はコンデンサＣ
の低域遮断周波数以下に設計される。

【０００６】他の具体例として、ある回路の高速信号の
入出力特性を測定するために、被測定回路の終端回路と
してバイアスＴ回路を用いた場合の構成を図１０に示し
て説明する。

【０００７】図１０において、高速信号は被測定回路２
１を介してバイアスＴ回路２２の端子ａに供給され、端
子ｂより終端抵抗２３に供給される。このとき、被測定
回路２１を駆動するためのバイアス成分はバイアスＴ回
路２２の端子ｃに供給され、端子ａより被測定回路２１
に供給される。

【０００８】このように、バイアスＴ回路２２の前段に
被測定回路２１がある場合には、被測定回路２１から見
たバイアスＴ回路２２のインピーダンスが一定である周
波数領域で使用することが必要である。

【０００９】例えば、バイアスＴ回路２２にある周波数
帯で増大するような入力インピーダンス特性がある場合
には、被測定回路２１に印加される電圧、あるいは被測
定回路２１を通過する電流が周波数によって変化するこ
とになり、被測定回路２１が周波数によって異なる性質
を示すことになる。

【００１０】以上のことから、従来のバイアスＴ回路で
は、コンデンサが接続される２端子間を、他の１端子の
状態にかかわらず、高速信号が劣化なしに通過できるよ
うにコンデンサとコイルの値が決められている。

【００１１】ところで、デジタルのランダム信号では、
伝送速度が高速でも低い周波数成分を含んでいる。この
ような信号を劣化なく通過させるためには、できるだけ
低い周波数成分まで通過できるように、コンデンサの容
量が大きいほうがよい。しかし、一方では、コンデンサ
の容量が大きくなるとコンデンサの大きさが増大し、高
周波での特性が悪くなる。したがって、使用する信号の
周波数によって最適なコンデンサの容量が存在する。

【００１２】このように、コンデンサの容量がある程度
限定されるために、コイルの値はコンデンサによって決
まる低域遮断周波数に影響を与えないように選ぶことが
必要となる。したがって、コイルの高域遮断周波数はコ
ンデンサの低域遮断周波数より十分低く設定されてい
る。

【００１３】ここで、上記のような従来のバイアスＴ回
路の入力インピーダンスを考える。まず、図１１（ａ）
に示すようにコンデンサＣと終端抵抗Ｒだけからなる低
域阻止フィルタ回路では、入力インピーダンスの周波数
特性は図１２（ａ）に示すようになる。この場合、高周
波域ではコンデンサＣが短絡にみえるため、入力インピ
ーダンスは終端抵抗Ｒに等しくなる。また、低周波域で
はコンデンサＣが開放にみえるため、入力インピーダン
スは大きくなる。

【００１４】次に、図１１（ｂ）に示すようにコイルＬ
と終端抵抗Ｒだけからなる高域阻止フィルタ回路では、
入力インピーダンスの周波数特性は図１２（ｂ）に示す
ようになる。この場合、高周波域ではコイルＬが開放に
みえるため、入力インピーダンスは大きくなる。また、
低周波域ではコイルＬが短絡にみえるため、入力インピ
ーダンスは小さくなる。

【００１５】また、図１１（ｃ）に示すようにバイアス
Ｔ回路を用いた場合は、上記２つの回路の結合した形と
みなせる。したがって、上述のようにコイルＬの低域遮
断周波数をコンデンサＣの低域遮断周波数より小さくす
ると、入力インピーダンスの周波数特性が図１２（ｃ）
に示すようにある周波数で入力インピーダンスに極大点
が生じる。よって、図１０に示したようにバイアスＴ回
路２２の前段に被測定回路２１がある場合には、バイア
スＴ回路２２のインピーダンスが変化するために、高速
信号の周波数によって被測定回路２１に印加される電圧
が異なってしまうことになる。

【００１６】この現象を回避するために、コンデンサの
容量とコイルのインダクタンスを大きくし、インピーダ
ンスの極大となる周波数を信号の帯域より低い周波数域
に設定する方法が考えられる。しかし、コンデンサの容
量を大きくすると、前述のように高周波での特性が劣化
する。このため、高速信号に影響を与えずにバイアス成
分を印加するという、バイアスＴ回路本来の目的が達成
できなくなる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来のバイアスＴ回路では、入力インピーダンスが周波数
によらず一定となるようにコンデンサの容量とコイルの
インダクタンスを決定することが難しく、高速信号を終
端するような回路に用いた場合に、バイアス成分の印加
が高速信号に影響を与えてしまうという問題があった。

【００１８】この発明は上記の課題を解決するためにな
されたもので、入力インピーダンスを周波数によらず容
易に一定にすることができ、高速信号を終端するような
回路に用いた場合でも、高速信号に影響を与えずにバイ
アス成分を印加することのできるバイアスＴ回路を提供
することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明は、第１乃至第３の端子を有し、第１の端子
と第２の端子との間、第１の端子と第３の端子との間に
それぞれ容量素子と誘導素子を接続してなるバイアスＴ
回路において、前記容量素子のみが接続された第２の端
子及び前記誘導素子のみが接続された第３の端子それぞ
れに互いに等しい第１、第２の負荷抵抗を接続した場合
に、前記第１の端子からみた入力インピーダンスが前記
第１、第２の負荷抵抗の抵抗値に一致するようにしたこ
とを特徴とする。

【００２０】

【作用】上記構成によるバイアスＴ回路では、容量素子
のみが接続された第２の端子及び前記誘導素子のみが接
続された第３の端子それぞれに互いに等しい第１、第２
の負荷抵抗を接続した場合に、第１の端子からみた入力
インピーダンスが第１、第２の負荷抵抗の抵抗値に一致
するようにしたことで、誘導素子と第２の負荷抵抗とで
構成される高域阻止フィルタの高域遮断周波数と、第２
の負荷抵抗と同じ抵抗値を有する第１の負荷抵抗と容量
素子とで構成される低域阻止フィルタの低域遮断周波数
とが互いに等しくなり、第１の端子からみた入力インピ
ーダンスが周波数によらず一定となるので、高速信号を
終端する位置にバイアスＴ回路を接地する場合に、バイ
アスＴ回路の前段に置かれる回路に印加される電圧を周
波数によらず一定に保つことができるようになる。

【００２１】

【実施例】以下、図１乃至図７を参照してこの発明の一
実施例を詳細に説明する。図１はこの発明に係るバイア
スＴ回路の構成を示すもので、端子ａ−ｂ間には容量素
子３１が接続され、端子ａ−ｃ間には誘導素子３２が接
続される。容量素子３１及び誘導素子３２の値は、端子
ｂ，ｃにそれぞれ共に等しい負荷抵抗３３，３４を介し
て接地した場合に、端子ａからみた入力インピーダンス
Ｚinが負荷抵抗３３，３４の抵抗値に一致するように設
定される。

【００２２】上記設定により、誘導素子３２と負荷抵抗
３４とで構成される高域阻止フィルタの高域遮断周波数
と、負荷抵抗３４と同じ抵抗値を有する負荷抵抗３３と
容量素子３１とで構成される低域阻止フィルタの低域遮
断周波数とが互いに等しくなる。

【００２３】すなわち、端子ａから見た入力インピーダ
ンスＺinは次式で与えられる。尚、ＺL は誘導素子３２
のインピーダンス、ＺC は容量素子３１のインピーダン
ス、Ｒｔは負荷抵抗３３，３４の抵抗値である。

【００２４】

【数１】 ここで、誘導素子３２のインダクタンスをＬ、容量素子
３１の容量をＣ、角周波数をω、虚数単位をｊとする
と、（１）式は以下のようにかける。

【００２５】

【数２】 （２）式が周波数によらず終端抵抗Ｒｔに等しいとおく
と、

【００２６】

【数３】 となる。（３）式の物理的意味を考える。図１１（ａ）
の低域遮断周波数ωCcは、

【００２７】

【数４】 となり、図１１（ｂ）の高域遮断周波数ωLcは、

【００２８】

【数５】 となるから、ここでωCc＝ωlcとおくと、

【００２９】

【数６】 となり、（３）式に一致する。このことは、バイアスＴ
内部の誘導素子３２と容量素子３１を遮断周波数が一致
するように選ぶことを意味する。

【００３０】したがって、上記構成によれば、容量素子
３１のみに接続されている端子ｂと誘導素子３２にのみ
接続されている端子ｃに同じ終端抵抗３３，３４を接続
した場合に、残る端子ａからみた入力インピーダンスが
周波数によらず一定となるので、高速信号を終端する位
置にバイアスＴ回路を接地する場合に、バイアスＴ回路
の前段に置かれる回路に印加される電圧を周波数によら
ず一定に保つことができる。

【００３１】図１１に示した回路をこの発明のバイアス
Ｔ回路で構成した場合の入力インピーダンスＺinの周波
数特性を図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示す。
図２（ｃ）から分かるように、この発明のバイアスＴ回
路では、入力インピーダンスが周波数によって変わらず
一定となっている。

【００３２】逆に、図９に示したようなバイアスＴ回路
の使用法において、従来のバイアスＴとこの発明のバイ
アスＴを用いた場合のレーザに印加される電圧を図３に
示す。尚、図３において、Ａは従来のバイアスＴを用い
た場合、Ｂはこの発明のバイアスＴ回路を用いた場合を
示している。

【００３３】すなわち、従来のバイアスＴを用いた場
合、低域遮断周波数近辺で周波数特性に極大点が生じ、
低域遮断周波数近傍でレーザに入力電圧以上の電圧がか
かることになる。

【００３４】この現象を避けるために、従来のバイアス
Ｔ回路では誘導素子による高域遮断周波数を、容量素子
による低域遮断周波数により十分大きく設定する必要が
あった。したがって、変調器等の電気回路の後にバイア
スＴ回路を置き、バイアスを印加する必要がある場合に
は、信号の周波数によって変調器等の電気回路に印加さ
れる信号成分が変化するという欠点が生じていた。

【００３５】これに対し、上記実施例によれば、誘導素
子３２の高域遮断周波数と容量素子３１の低域遮断周波
数が一致しているので、変調器等の電気回路を通過した
高速信号をバイアスＴ内部の容量素子３１に通して終端
させる一方で、バイアスＴ内部の誘導素子３２を介して
変調器等の電気回路に直流成分を印加する必要がある場
合に、変調器等の電気回路に印加される電圧を周波数に
よらず一定にすることができる。

【００３６】図４にこの発明によるバイアスＴ回路の具
体的な利用例を示す。図４は光変調器に直流電圧を印加
する場合の一例である。この場合、高速信号は光変調器
４１を通過し、バイアスＴ回路４２内のコンデンサ（容
量素子）４２１を通過して、終端抵抗４３にて終端され
る。

【００３７】ここで、光変調器４１は光出力信号の波形
を最良に保つために適当な直流電圧を印加するのが普通
である。従来のバイアスＴ回路を用いた場合には、ある
周波数でバイアスＴ回路の入力インピーダンスが大きく
なるために、この周波数では光変調器にとって入力され
た高速信号成分が大きくなったことと等価な状態とな
る。このため、変調度が変化することになる。

【００３８】特に、光変調器４１が光の干渉を利用する
ものである場合、図５に示すように、周期的に光出力が
変化する。このため、印加される電圧が変化すると、出
力される光強度が変化してしまうことになる。すなわ
ち、高周波信号に対しては、完全に消光していても、低
周波信号に対しては完全に消光していないことになり、
全体として消光比が劣化することになる。高速長距離の
光信号伝送システムにおいては、消光比の劣化は伝送品
質に大きな影響を及ぼす。

【００３９】尚、図５において、（ａ）は光変調器４１
の入出力特性、（ｂ）は光変調器４１に入力される高速
信号波形、（ｃ）は光変調器４１の出力信号波形を示し
ており、破線は実際に光変調器４１に印加される高速信
号と実際の光出力波形、実線はバイアスＴ回路４２の入
力インピーダンス一定の場合に光変調器４１に印加され
る高速信号とその光出力波形を示している。

【００４０】そこで、バイアスＴ回路４２の端子ｃを終
端抵抗４３に等しい抵抗値を有する負荷抵抗４４を介し
て直流電圧源４５に接続する。これにより、その直流電
圧源４５で発生される直流電圧は負荷抵抗４４、コイル
（誘導素子）４２２を介して光変調器４１に供給され
る。

【００４１】このとき、バイアスＴ回路４２の入力イン
ピーダンスが前述したように周波数一定となるため、直
流電圧を高速信号に影響を与えずに印加することができ
る。特に、光変調器４１が光の干渉を利用するものであ
っても、直流電圧による高速信号の劣化がないため、全
体としての消光比劣化を低減することができ、高速長距
離の光信号伝送システムにおいても、伝送品質を維持す
ることができる。

【００４２】図６に他の具体的な例を示す。ＥＣＬ（エ
ミッタ・カップル・ロジック）レベルがインターフェイ
スとなっている回路５１の出力信号をオシロスコープ５
３などで測定する際に、オシロスコープ５３の直近で、
オシロスコープ５３の内部抵抗５３１の抵抗値５０Ωに
等しい終端抵抗５４を用いて−２Ｖ電源に接続すること
が必要となる場合が多い。この様な場合に、図６のよう
にバイアスＴ回路がよく用いられる。

【００４３】この場合にも、従来のバイアスＴ回路を用
いると、ある周波数の信号に対してインピーダンスが変
化し、正確な測定ができなくなる。このような場合に、
この発明のバイアスＴ回路５２を用いると、信号の入力
端子ａから見たインピーダンスが周波数によらず一定で
あるので、回路５１の正確な測定が可能となる。

【００４４】尚、この発明のバイアスＴ回路は、高速信
号を終端しつつバイアスを印加する場合に有効であるた
め、図７に示すように、容量素子６１及び誘導素子６２
と共に終端抵抗６３，６４を回路内に内蔵させて構成に
することも可能である。

【００４５】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
入力インピーダンスを周波数によらず容易に一定にする
ことができ、高速信号を終端するような回路に用いた場
合でも、高速信号に影響を与えずにバイアス成分を印加
することのできるバイアスＴ回路を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るバイアスＴ回路の一実施例の構
成を示すブロック回路図である。

【図２】図１１に示された回路をこの発明のバイアスＴ
回路を用いて実現した場合の入力インピーダンスの周波
数特性を示す特性図である。

【図３】図９に示した回路で、レーザに印加される信号
振幅の周波数特性を、従来のバイアスＴ回路の場合とこ
の発明のバイアスＴ回路の場合の双方について示した特
性図である。

【図４】この発明のバイアスＴ回路を用いて光変調器に
バイアスを印加する場合の一例を示すブロック回路図で
ある。

【図５】図４に示す構成で、光変調器を使用した場合の
光出力波形の一例を示す波形図である。

【図６】この発明が有効となる他の具体例を示す図であ
る。

【図７】バイアスＴ回路の内部に終端抵抗を内蔵したこ
の発明の一実施例を示す回路図である。

【図８】従来のバイアスＴ回路の構成を示す回路図であ
る。

【図９】従来のバイアスＴ回路を用いたレーザ駆動回路
の構成を示すブロック回路図である。

【図１０】高速信号が被測定回路を通過してバイアスＴ
回路で終端され、バイアスＴ回路から被測定回路にバイ
アスを印加する構成を示すブロック回路図である。

【図１１】バイアスＴ回路の周波数特性を説明するため
の回路を示す回路図である。

【図１２】図１１に示された回路それぞれの入力インピ
ーダンスの周波数特性を表す図である。

【符号の説明】

１１…電流源、１２…バイアスＴ回路、１３…レーザ、
２１…被測定回路、２２…バイアスＴ回路、２３…終端
抵抗、３１…容量素子、３２…誘導素子、３３，３４…
負荷抵抗、４１…光変調器、４２…バイアスＴ回路、４
２１…コンデンサ、４２２…コイル、４３…終端抵抗、
４４…負荷抵抗、４５…直流電圧源、５１…ＥＣＬ回
路、５２…バイアスＴ回路、５３…オシロスコープ、５
４…終端抵抗、６１…容量そし、６２…誘導素子、６
３，６４…終端抵抗。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１乃至第３の端子を有し、第１の端子
   と第２の端子との間、第１の端子と第３の端子との間に
   それぞれ容量素子と誘導素子を接続してなるバイアスＴ
   回路において、 前記容量素子のみが接続された第２の端子及び前記誘導
   素子のみが接続された第３の端子それぞれに互いに等し
   い第１、第２の負荷抵抗を接続した場合に、前記第１の
   端子からみた入力インピーダンスが前記第１、第２の負
   荷抵抗の抵抗値に一致するようにしたことを特徴とする
   バイアスＴ回路。
2. 【請求項２】 前記誘導素子と前記第２の負荷抵抗で高
   域阻止フィルタを構成した場合の高域遮断周波数と、前
   記第２の負荷抵抗と同じ抵抗値を有する第２の負荷抵抗
   と前記容量素子とで低域阻止フィルタを構成した場合の
   低域遮断周波数とが等しいことを特徴とする請求項１記
   載のバイアスＴ回路。
3. 【請求項３】 内部に前記第１、第２の負荷抵抗を内蔵
   したことを特徴とする請求項１記載のバイアスＴ回路。