JPH10135746A - 光空間伝送用受光回路 - Google Patents
光空間伝送用受光回路Info
- Publication number
- JPH10135746A JPH10135746A JP8288903A JP28890396A JPH10135746A JP H10135746 A JPH10135746 A JP H10135746A JP 8288903 A JP8288903 A JP 8288903A JP 28890396 A JP28890396 A JP 28890396A JP H10135746 A JPH10135746 A JP H10135746A
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- JP
- Japan
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- signal
- circuit
- current
- voltage
- light receiving
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 直流成分を含む外乱ノイズ光下で直流飽和を
起こすことなく、且つ良好なＳ／Ｎ比特性を呈する光空
間伝送用受光回路を提供する。 【解決手段】 受光回路の電流電圧変換用反転増幅器４
において、伝送対象の信号周波数帯域において低インピ
ーダンス特性を有し、信号周波数帯域より高い周波数帯
で高インピーダンス特性を有する信号帰還部１１を具備
すると共に、信号周波数帯域より低い周波数帯で低イン
ピーダンス特性を有する直流帰還部１２を具備すること
で、電流電圧変換用反転増幅器４の後段に信号帯域通過
フィルタを設けることなく、高Ｓ／Ｎ比を実現する。
起こすことなく、且つ良好なＳ／Ｎ比特性を呈する光空
間伝送用受光回路を提供する。 【解決手段】 受光回路の電流電圧変換用反転増幅器４
において、伝送対象の信号周波数帯域において低インピ
ーダンス特性を有し、信号周波数帯域より高い周波数帯
で高インピーダンス特性を有する信号帰還部１１を具備
すると共に、信号周波数帯域より低い周波数帯で低イン
ピーダンス特性を有する直流帰還部１２を具備すること
で、電流電圧変換用反転増幅器４の後段に信号帯域通過
フィルタを設けることなく、高Ｓ／Ｎ比を実現する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光空間伝送装置に
関するものであり、特に光空間伝送装置受信部の受光回
路に関するものである。さらに、詳しくは、送信部にお
いて伝送すべき電気情報信号を発光ダイオードやレーザ
ダイオードなどの発光素子、および駆動回路を用いて光
信号に変換し、これを伝送先の受信部へ空間を介して送
出するとともに、受信部において送信部からの光信号を
ホトダイオードなどの受光素子で電流信号に変換した
後、この電流信号を電流／電圧変換器や増幅器などによ
り送信元での電圧情報信号に復調するという光空間伝送
装置の受光回路に関するものである。
関するものであり、特に光空間伝送装置受信部の受光回
路に関するものである。さらに、詳しくは、送信部にお
いて伝送すべき電気情報信号を発光ダイオードやレーザ
ダイオードなどの発光素子、および駆動回路を用いて光
信号に変換し、これを伝送先の受信部へ空間を介して送
出するとともに、受信部において送信部からの光信号を
ホトダイオードなどの受光素子で電流信号に変換した
後、この電流信号を電流／電圧変換器や増幅器などによ
り送信元での電圧情報信号に復調するという光空間伝送
装置の受光回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光空間伝送は、情報の伝達をワイヤレス
で行うことができるという長所がある一方で、外乱光が
存在する環境下で通信を行う場合に、この外乱光が受信
部受光回路へノイズとして入力されるため、光情報信号
の伝送に悪影響を与えるという短所がある。
で行うことができるという長所がある一方で、外乱光が
存在する環境下で通信を行う場合に、この外乱光が受信
部受光回路へノイズとして入力されるため、光情報信号
の伝送に悪影響を与えるという短所がある。
【０００３】ここで、外乱光として太陽光を考えた場
合、これが受光回路の光電変換素子に入射されると、直
流電流が発生する。この状態で受光回路が光情報信号を
受光すると、信号成分である交流がノイズ成分である直
流分に重畳することとなり、前記直流レベルが一定以上
のレベルになると受光回路が出力飽和を起こして、信号
検出が不可能となる。
合、これが受光回路の光電変換素子に入射されると、直
流電流が発生する。この状態で受光回路が光情報信号を
受光すると、信号成分である交流がノイズ成分である直
流分に重畳することとなり、前記直流レベルが一定以上
のレベルになると受光回路が出力飽和を起こして、信号
検出が不可能となる。
【０００４】そこで、このノイズ光直流成分による受光
回路の出力飽和を防ぐ代表的方法として、特開昭６０−
１１７９３０号公報、特公平６−９３６５８号公報など
に図３及び図４に示すような回路が開示されている。特
開昭６０−１１７９３０号公報に開示されているもの
は、図３に示すように、光電変換素子であるホトダイオ
ード１からの電流を電圧に変換するための反転増幅器４
の出力で信号帰還抵抗２により発生する直流分を、第２
の増幅器である演算増幅器５及び直流帰還抵抗３によっ
て反転増幅器４の入力に帰還するという方法である。ま
た、特公平６−９３６５８号公報に開示されているもの
は、図４に示すように、特開昭６０−１１７９３０号公
報の提案における直流成分帰還部の抵抗器を、伝送信号
帯域でハイインピーダンスを呈するインピーダンス回路
６に置き換えることで、受光回路のＳ／Ｎ比率を向上さ
せるという方法である。
回路の出力飽和を防ぐ代表的方法として、特開昭６０−
１１７９３０号公報、特公平６−９３６５８号公報など
に図３及び図４に示すような回路が開示されている。特
開昭６０−１１７９３０号公報に開示されているもの
は、図３に示すように、光電変換素子であるホトダイオ
ード１からの電流を電圧に変換するための反転増幅器４
の出力で信号帰還抵抗２により発生する直流分を、第２
の増幅器である演算増幅器５及び直流帰還抵抗３によっ
て反転増幅器４の入力に帰還するという方法である。ま
た、特公平６−９３６５８号公報に開示されているもの
は、図４に示すように、特開昭６０−１１７９３０号公
報の提案における直流成分帰還部の抵抗器を、伝送信号
帯域でハイインピーダンスを呈するインピーダンス回路
６に置き換えることで、受光回路のＳ／Ｎ比率を向上さ
せるという方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
公平６−９３６５８号公報に開示の技術では、直流帰還
ループに信号帯域で高インピーダンスを呈するインピー
ダンス回路６を具備することで高Ｓ／Ｎ比の受光回路を
実現していたが、信号帰還ループは信号帰還抵抗２のみ
で構成していたため、信号周波数帯域より高い周波数に
分布するノイズなどを低減させるべく、電流／電圧変換
用反転増幅器出力の後段に別ブロックで信号周波数帯域
通過フィルタ７を具備する必要性があった。そのため、
信号周波数帯域フィルタを構成するための部品点数の増
加により、受光回路の規模が増大してしまうという問題
点を有していた。
公平６−９３６５８号公報に開示の技術では、直流帰還
ループに信号帯域で高インピーダンスを呈するインピー
ダンス回路６を具備することで高Ｓ／Ｎ比の受光回路を
実現していたが、信号帰還ループは信号帰還抵抗２のみ
で構成していたため、信号周波数帯域より高い周波数に
分布するノイズなどを低減させるべく、電流／電圧変換
用反転増幅器出力の後段に別ブロックで信号周波数帯域
通過フィルタ７を具備する必要性があった。そのため、
信号周波数帯域フィルタを構成するための部品点数の増
加により、受光回路の規模が増大してしまうという問題
点を有していた。
【０００６】そこで、本発明は太陽光などの直流成分を
含む外乱光が存在する環境下でも、より少ない部品点数
により、良好なＳ／Ｎ比特性を呈する受光回路を提供す
ることを目的とする。
含む外乱光が存在する環境下でも、より少ない部品点数
により、良好なＳ／Ｎ比特性を呈する受光回路を提供す
ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明による光空間伝送用受光回路は、伝送対象か
ら発信され空間を通して到来する光情報信号を受光し、
これを電気情報信号に変換する光電変換素子と、該光電
変換素子からの情報信号電流を電圧信号に変換して出力
する電流／電圧変換用反転増幅回路とからなる光空間伝
送用受光回路において、前記電流／電圧変換用反転増幅
回路の信号帰還部に、電気情報信号の周波数帯域におい
て低インピーダンスを有する第１のインピーダンス回路
を具備し、かつ、該電流／電圧変換用反転増幅回路の出
力電圧から直流成分を抽出する直流成分検出回路と、該
直流成分検出回路により検出された直流電圧成分を増幅
する直流電圧増幅回路と、該直流電圧増幅回路の出力と
前記電流／電圧変換用反転増幅回路の入力との間に設け
られ、前記電気情報信号の周波数帯において高インピー
ダンスを呈する第２のインピーダンス回路とからなる直
流成分帰還部を具備することを特徴とする。
に、本発明による光空間伝送用受光回路は、伝送対象か
ら発信され空間を通して到来する光情報信号を受光し、
これを電気情報信号に変換する光電変換素子と、該光電
変換素子からの情報信号電流を電圧信号に変換して出力
する電流／電圧変換用反転増幅回路とからなる光空間伝
送用受光回路において、前記電流／電圧変換用反転増幅
回路の信号帰還部に、電気情報信号の周波数帯域におい
て低インピーダンスを有する第１のインピーダンス回路
を具備し、かつ、該電流／電圧変換用反転増幅回路の出
力電圧から直流成分を抽出する直流成分検出回路と、該
直流成分検出回路により検出された直流電圧成分を増幅
する直流電圧増幅回路と、該直流電圧増幅回路の出力と
前記電流／電圧変換用反転増幅回路の入力との間に設け
られ、前記電気情報信号の周波数帯において高インピー
ダンスを呈する第２のインピーダンス回路とからなる直
流成分帰還部を具備することを特徴とする。
【０００８】本発明の構成によれば、太陽光などノイズ
光直流成分による電流／電圧変換用反転増幅回路の出力
飽和を防止するとともに、信号帰還部のインピーダンス
回路が、信号周波数帯域より高い周波数に分布するノイ
ズなどを低減させる信号帯域通過のフィルリング機能を
実現し、本来電流／電圧変換用反転増幅回路の後段に備
えるべき信号帯域通過フィルタを設ける必要がなくな
る。
光直流成分による電流／電圧変換用反転増幅回路の出力
飽和を防止するとともに、信号帰還部のインピーダンス
回路が、信号周波数帯域より高い周波数に分布するノイ
ズなどを低減させる信号帯域通過のフィルリング機能を
実現し、本来電流／電圧変換用反転増幅回路の後段に備
えるべき信号帯域通過フィルタを設ける必要がなくな
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１及
び図２に従って説明する。なお、この説明において、伝
送対象の信号周波数帯域はｆａ〜ｆｂ（０≦ｆａ）とし
ている。
び図２に従って説明する。なお、この説明において、伝
送対象の信号周波数帯域はｆａ〜ｆｂ（０≦ｆａ）とし
ている。
【００１０】図１は、本発明にかかる第１の実施形態の
構成を示すものであり、図中、ホトダイオード１は受光
した光を電流に変換する光電変換素子であり、このアノ
ードが電流／電圧変換用反転増幅器４の負側入力端子に
接続されている。電流／電圧変換用反転増幅器４の帰還
のうち、信号帰還部１１において具備されているインピ
ーダンス回路９は、ｆａ≦ｆ１≦ｆｂである周波数範囲
ｆ１におけるインピーダンスＺ１と、ｆ２≧ｆｂである
周波数範囲ｆ２におけるインピーダンスＺ２が ｜Ｚ１｜ ≪ ｜Ｚ２｜ という関係となるように構成されている。
構成を示すものであり、図中、ホトダイオード１は受光
した光を電流に変換する光電変換素子であり、このアノ
ードが電流／電圧変換用反転増幅器４の負側入力端子に
接続されている。電流／電圧変換用反転増幅器４の帰還
のうち、信号帰還部１１において具備されているインピ
ーダンス回路９は、ｆａ≦ｆ１≦ｆｂである周波数範囲
ｆ１におけるインピーダンスＺ１と、ｆ２≧ｆｂである
周波数範囲ｆ２におけるインピーダンスＺ２が ｜Ｚ１｜ ≪ ｜Ｚ２｜ という関係となるように構成されている。
【００１１】一方、直流帰還部１２においては、直流検
出回路８及び演算増幅器５及びインピーダンス回路１０
が具備されている。直流検出回路８は、電流／電圧変換
用反転増幅回路４の出力電圧に含まれる直流成分を検出
するもので、カットオフ周波数の低い低域通過フィルタ
の機能を有するものとする。演算増幅器５は、直流検出
回路８にて検出した直流電圧を増幅するものである。イ
ンピーダンス回路１０は、ｆａ≦ｆ３≦ｆｂである周波
数範囲ｆ３におけるインピーダンスＺ３と、０≦ｆ４≦
ｆａである周波数範囲ｆ４におけるインピーダンスＺ４
が ｜Ｚ４｜ ≪ ｜Ｚ３｜ という関係となるように構成されている。さらに、この
インピーダンス回路１０のＺ３と前記インピーダンス回
路９のＺ１が ｜Ｚ１｜ ≪ ｜Ｚ３｜ という関係となるように構成されている。
出回路８及び演算増幅器５及びインピーダンス回路１０
が具備されている。直流検出回路８は、電流／電圧変換
用反転増幅回路４の出力電圧に含まれる直流成分を検出
するもので、カットオフ周波数の低い低域通過フィルタ
の機能を有するものとする。演算増幅器５は、直流検出
回路８にて検出した直流電圧を増幅するものである。イ
ンピーダンス回路１０は、ｆａ≦ｆ３≦ｆｂである周波
数範囲ｆ３におけるインピーダンスＺ３と、０≦ｆ４≦
ｆａである周波数範囲ｆ４におけるインピーダンスＺ４
が ｜Ｚ４｜ ≪ ｜Ｚ３｜ という関係となるように構成されている。さらに、この
インピーダンス回路１０のＺ３と前記インピーダンス回
路９のＺ１が ｜Ｚ１｜ ≪ ｜Ｚ３｜ という関係となるように構成されている。
【００１２】今、図１に示す受光回路のホトダイオード
１に、ｆａ〜ｆｂの周波数帯域を有する信号光および直
流成分を有する外乱ノイズ光が、同時に入射した場合を
考えると、ホトダイオード１はこれらの光信号をそれぞ
れ光電変換し、出力として信号電流（交流）にノイズ電
流（直流）が重畳した形の電流が得られる。このホトダ
イオード出力電流は、電流／電圧変換用反転増幅器４に
より電圧に変換されるが、信号電流は前記インピーダン
ス回路９の特性により、ほぼ信号帰還部１１を流れ、電
流／電圧変換用反転増幅器４の出力電圧信号となるとと
もに、直流電流成分は前記インピーダンス回路１０の特
性により、ほぼ直流帰還部１２を通って演算増幅器５の
出力に流れ込み、その結果電流／電圧変換用反転増幅器
４の出力直流電位は、演算増幅器５出力直流電位の（１
／（演算増幅器５の増幅率））倍の電位となる。
１に、ｆａ〜ｆｂの周波数帯域を有する信号光および直
流成分を有する外乱ノイズ光が、同時に入射した場合を
考えると、ホトダイオード１はこれらの光信号をそれぞ
れ光電変換し、出力として信号電流（交流）にノイズ電
流（直流）が重畳した形の電流が得られる。このホトダ
イオード出力電流は、電流／電圧変換用反転増幅器４に
より電圧に変換されるが、信号電流は前記インピーダン
ス回路９の特性により、ほぼ信号帰還部１１を流れ、電
流／電圧変換用反転増幅器４の出力電圧信号となるとと
もに、直流電流成分は前記インピーダンス回路１０の特
性により、ほぼ直流帰還部１２を通って演算増幅器５の
出力に流れ込み、その結果電流／電圧変換用反転増幅器
４の出力直流電位は、演算増幅器５出力直流電位の（１
／（演算増幅器５の増幅率））倍の電位となる。
【００１３】これらにより、電流／電圧変換用反転増幅
器４の出力電圧は、直流帰還部１２のインピーダンス回
路１０と演算増幅器５と直流検出回路８の効果で、ノイ
ズ光直流成分の影響を最小限に抑えたものとなり、且つ
信号帰還部におけるインピーダンス回路９の高域周波数
特性の効果で、受光回路内ノイズに代表される信号帯域
より高い周波数成分ノイズを抑えたものとなるため、電
流／電圧変換用反転増幅器４の後段に信号帯域通過フィ
ルタを設けることなく、高Ｓ／Ｎ比率の受光回路を実現
することが可能となる。
器４の出力電圧は、直流帰還部１２のインピーダンス回
路１０と演算増幅器５と直流検出回路８の効果で、ノイ
ズ光直流成分の影響を最小限に抑えたものとなり、且つ
信号帰還部におけるインピーダンス回路９の高域周波数
特性の効果で、受光回路内ノイズに代表される信号帯域
より高い周波数成分ノイズを抑えたものとなるため、電
流／電圧変換用反転増幅器４の後段に信号帯域通過フィ
ルタを設けることなく、高Ｓ／Ｎ比率の受光回路を実現
することが可能となる。
【００１４】次に、本発明の別の実施形態を図２に沿っ
て説明する。図１における信号帰還部１１のインピーダ
ンス回路９は、抵抗器とコンデンサを並列接続して構成
したもので、電流／電圧変換用反転増幅器４に用いるア
ンプの利得帯域幅積と、伝送対象信号の高域遮断周波数
（ｆｂ）と、電流／電圧変換用反転増幅器４への入力容
量の３つのパラメータにより、この抵抗器およびコンデ
ンサの値を決定している。図１における直流帰還部１２
の直流検出回路８は、抵抗器とコンデンサによるローパ
スフィルタで構成し、低域遮断周波数を限りなく直流
（０Ｈｚ）に近づけるよう抵抗器とコンデンサの値を決
定している。また、直流帰還部１２の演算増幅器５は増
幅率１倍のボルテージフォロワで構成しており、このボ
ルテージフォロワに用いるアンプは、高速の信号に追従
する必要がないため、低周波用のものでよい。さらに、
直流帰還部１２のインピーダンス回路１０は、信号周波
数帯域でハイインピーダンスを呈する値のインダクタで
構成している。これらの構成により、図２に示す受光回
路は、直流成分を有する外乱ノイズ光が存在する環境下
においても、信号周波数帯域を効率的に取り出し、電圧
信号を出力することとなる。
て説明する。図１における信号帰還部１１のインピーダ
ンス回路９は、抵抗器とコンデンサを並列接続して構成
したもので、電流／電圧変換用反転増幅器４に用いるア
ンプの利得帯域幅積と、伝送対象信号の高域遮断周波数
（ｆｂ）と、電流／電圧変換用反転増幅器４への入力容
量の３つのパラメータにより、この抵抗器およびコンデ
ンサの値を決定している。図１における直流帰還部１２
の直流検出回路８は、抵抗器とコンデンサによるローパ
スフィルタで構成し、低域遮断周波数を限りなく直流
（０Ｈｚ）に近づけるよう抵抗器とコンデンサの値を決
定している。また、直流帰還部１２の演算増幅器５は増
幅率１倍のボルテージフォロワで構成しており、このボ
ルテージフォロワに用いるアンプは、高速の信号に追従
する必要がないため、低周波用のものでよい。さらに、
直流帰還部１２のインピーダンス回路１０は、信号周波
数帯域でハイインピーダンスを呈する値のインダクタで
構成している。これらの構成により、図２に示す受光回
路は、直流成分を有する外乱ノイズ光が存在する環境下
においても、信号周波数帯域を効率的に取り出し、電圧
信号を出力することとなる。
【００１５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、太陽光下などの直流成分を含む外乱光が存在
する環境下においても、電流／電圧変換回路にて直流飽
和を起こすことなく、かつ電流／電圧変換回路の後段に
信号帯域通過フィルタを設けずに高域のノイズを低減す
ることで、良好なＳ／Ｎ特性を呈する受光回路を構成す
ることが可能となる。
によれば、太陽光下などの直流成分を含む外乱光が存在
する環境下においても、電流／電圧変換回路にて直流飽
和を起こすことなく、かつ電流／電圧変換回路の後段に
信号帯域通過フィルタを設けずに高域のノイズを低減す
ることで、良好なＳ／Ｎ特性を呈する受光回路を構成す
ることが可能となる。
【図１】本発明の構成概略図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる構成概略図である。
【図３】直流飽和防止の従来技術（特開昭６０−１１７
９３０号公報）の構成概略図である。
９３０号公報）の構成概略図である。
【図４】直流飽和防止の従来技術（特公平６−９３６５
８号公報）の構成概略図である。
８号公報）の構成概略図である。
１ ホトダイオード ２ 信号帰還抵抗 ３ 直流帰還抵抗 ４ 電流／電圧変換用反転増幅器 ５ 演算増幅器 ６、９、１０ インピーダンス回路 ７ 信号帯域通過フィルター ８ 直流検出回路 １１ 信号帰還部 １２ 直流帰還部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/06
Claims (1)
- 【請求項１】 伝送対象から発信され空間を通して到来
する光情報信号を受光し、これを電気情報信号に変換す
る光電変換素子と、該光電変換素子からの情報信号電流
を電圧信号に変換して出力する電流／電圧変換用反転増
幅回路とからなる光空間伝送用受光回路において、前記
電流／電圧変換用反転増幅回路の信号帰還部に、電気情
報信号の周波数帯域において低インピーダンスを有する
第１のインピーダンス回路を具備し、かつ、該電流／電
圧変換用反転増幅回路の出力電圧から直流成分を抽出す
る直流成分検出回路と、該直流成分検出回路により検出
された直流電圧成分を増幅する直流電圧増幅回路と、該
直流電圧増幅回路の出力と前記電流／電圧変換用反転増
幅回路の入力との間に設けられ、前記電気情報信号の周
波数帯において高インピーダンスを呈する第２のインピ
ーダンス回路とからなる直流成分帰還部を具備したこと
を特徴とする光空間伝送用受光回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8288903A JPH10135746A (ja) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | 光空間伝送用受光回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8288903A JPH10135746A (ja) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | 光空間伝送用受光回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10135746A true JPH10135746A (ja) | 1998-05-22 |
Family
ID=17736286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8288903A Pending JPH10135746A (ja) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | 光空間伝送用受光回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10135746A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013005326A (ja) * | 2011-06-20 | 2013-01-07 | Seiwa Electric Mfg Co Ltd | 増幅回路 |
| JP2014135646A (ja) * | 2013-01-10 | 2014-07-24 | Fujitsu Ltd | 光受信回路 |
-
1996
- 1996-10-31 JP JP8288903A patent/JPH10135746A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013005326A (ja) * | 2011-06-20 | 2013-01-07 | Seiwa Electric Mfg Co Ltd | 増幅回路 |
| JP2014135646A (ja) * | 2013-01-10 | 2014-07-24 | Fujitsu Ltd | 光受信回路 |
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