JPH10173456A - 信号増幅回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えば光通信システムの受信部に用いられる
信号増幅回路において、パルス信号の再生時に増幅回路
にて増幅される信号がリミットされることを防ぎ、各回
路が有するオフセットを補償して出力信号のパルス幅の
変動を抑制できるようにする。 【解決手段】 入力信号の「１」側レベルと「０」側レ
ベルとに基づいて閾値を自動的に設定する自動閾値設定
部２と、入力信号と自動閾値設定部２からの閾値とを入
力として差動増幅を行なう自動利得制御増幅部３と、入
力信号の振幅情報を検出し入力信号の振幅に応じた利得
制御信号をフィードフォワード信号として自動利得制御
増幅部３へ供給する利得制御部４とをそなえるように構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（目次） 発明の属する技術分野 従来の技術（図３０） 発明が解決しようとする課題（図３０〜図３２） 課題を解決するための手段（図１〜図４） 発明の実施の形態 ・（ａ）第１実施形態の説明（図５〜図１２，図２１） ・（ｂ）第２実施形態の説明（図１３） ・（ｃ）第３実施形態の説明（図１４） ・（ｄ）第４実施形態の説明（図１５） ・（ｅ）第５実施形態の説明（図１６，図１７） ・（ｆ）第６実施形態の説明（図１８，図１９，図２２
〜図２９） ・（ｆ１）第６実施形態の変形例の説明（図２０） ・（ｇ）その他 発明の効果

【０００２】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば光通信シス
テムの受信部において、パルス信号の再生時に入力オフ
セットにより生じるパルス幅の歪みを低減する際に用い
て好適な、信号増幅回路に関する。

【０００３】

【従来の技術】一般的に、電気通信システム等の受信部
においては、伝送時に減衰した信号の波形整形を行なう
べく、微弱アナログ信号からパルス信号を再生する信号
増幅回路が用いられている。この信号増幅回路において
は、入力信号レベルに対して広いダイナミックレンジを
有することが求められている。

【０００４】このような要求を満たす信号増幅回路とし
ては、入力信号のピーク値とボトム値とを検出してこれ
らの値の中間値を閾値として設定する自動閾値制御（Ａ
ＴＣ；Automatic Threshold Control）回路（以下ＡＴ
Ｃ回路という）と、この閾値に基づいて入力信号のリミ
ッタ増幅を行なうリミッタ増幅器とからなるＡＴＣ−リ
ミッタ増幅回路が知られている。

【０００５】ここで、図３０にＡＴＣ−リミッタ増幅回
路からなる信号増幅回路の構成の一例を示す。この信号
増幅回路１００は、図３０に示すように、ＡＴＣ回路１
０２とリミッタ増幅回路１０６とからなるＡＴＣ−リミ
ッタ増幅回路１０１と、ＡＴＣ−リミッタ増幅回路１０
１の後段側に他のリミッタ増幅回路１０７とをそなえて
構成されている。

【０００６】ＡＴＣ回路１０２は、入力信号のピーク値
とボトム値とを検出してこれらの値の中間値を閾値とし
て設定するものであり、ピーク検出回路１０３，ボトム
検出回路１０４及び分圧回路１０５をそなえて構成され
ている。ここで、ピーク検出回路１０３は、入力信号の
ピーク値を検出して「１」レベルとして出力するもので
あり、ボトム検出回路１０４は、入力信号のボトム値を
検出して「０」レベルとして出力するものである。な
お、これらのピーク検出回路１０３及びボトム検出回路
１０４は、それぞれ図示しないダイオード，保持容量及
び増幅回路から構成されている。

【０００７】また、分圧回路１０５は、図３０に示すよ
うに、ピーク検出回路１０３の出力端子とボトム検出回
路１０４の出力端子との間で直列接続された抵抗１０５
Ａ，１０５Ｂからなり、ピーク検出回路１０３からのピ
ーク値とボトム検出回路１０４からのボトム値との分圧
レベルを抵抗１０５Ａ，１０５Ｂの抵抗分割により求
め、この分圧レベルを閾値（閾値レベル）として設定す
るものである。通常、分圧比は１／２に設定され、閾値
レベルは「１」レベルと「０」レベルとの中間値とな
る。

【０００８】さらに、リミッタ増幅回路１０６は、入力
信号とＡＴＣ回路１０２からの閾値とを入力として、閾
値レベルを中心にして入力信号のリミッタ増幅を行なう
ことにより、入力信号の全範囲において出力振幅が一定
レベルとなるようにリミッタ処理を施すものである。ま
た、リミッタ増幅回路１０７は、ＡＴＣ−リミッタ増幅
回路１０１のリミッタ増幅回路１０６によりリミッタ増
幅された信号（差動信号）を入力として、入力された信
号を差動増幅するものである。

【０００９】このような構成により、図３０に示す信号
増幅回路１００においては、信号が入力されると、ＡＴ
Ｃ−リミッタ増幅回路１０１のＡＴＣ回路１０２では、
入力信号のピーク値及びボトム値が検出されてこれらの
値の中間値が閾値として設定される。続いて、この閾値
と入力信号とがリミッタ増幅回路１０６に入力される
と、リミッタ増幅回路１０６では、この閾値レベルを中
心にして入力信号のリミッタ増幅が行なわれ、入力信号
の振幅が一定レベルにされる。

【００１０】そして、ＡＴＣ−リミッタ増幅回路１０１
のリミッタ増幅回路１０６によりリミッタ増幅された信
号がリミッタ増幅回路１０７に入力されると、リミッタ
増幅回路１０７では、この入力信号の差動増幅が行なわ
れる。このように、図３０に示す信号増幅回路１００に
よれば、ＡＴＣ回路１０２が入力信号に基づいて閾値を
設定しているので、信号の入力レベルが変動した場合に
はそれに追従して閾値を変動させることができ、このた
め広いダイナミックレンジに渡って良好な出力波形を得
ることができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３０
に示す信号増幅回路１００においては、ピーク検出回路
１０３，ボトム検出回路１０４及びリミッタ増幅回路１
０６，１０７はそれぞれ固有のオフセットを有している
ため、ＡＴＣ回路１０２から出力される閾値レベルはオ
フセット値分だけ本来の閾値レベルからずれたものとな
る。

【００１２】ここで、ピーク検出回路１０３，ボトム検
出回路１０４及びリミッタ増幅回路１０６，１０７のオ
フセット値はそれぞれ最大で数１０ｍＶあるため、各回
路のオフセットが蓄積するとそのオフセット値は入力信
号の振幅に対して無視できない程大きな値となる。例え
ば、図３１（ａ）に示すような信号（符号Ｓ参照）が入
力された場合には、ＡＴＣ回路１０２においては、図３
１（ｂ）に示すように、この入力波形Ｓからピーク値レ
ベルＰ及びボトム値レベルＢが検出され、これらの値に
基づいて１／２のレベルに本来の閾値レベルが設定され
る（符号Ｈ参照）。

【００１３】ところが、ＡＴＣ回路１０２においては、
この閾値レベルが出力される際には、ピーク検出回路１
０３，ボトム検出回路１０４に存在するオフセット値
（符号ＯＦ参照）が加味されるため、閾値レベルＴとし
て出力されることになる。従って、リミッタ増幅回路１
０６においては、このオフセット値分だけずれた閾値レ
ベルＴを用いてリミッタ増幅が行なわれるため、図３１
（ｃ）に示すように、リミッタ増幅回路１０６から出力
される信号のパルス幅が劣化するという課題がある（符
号Ｑ，Ｒ参照）。

【００１４】なお、図３２（ａ），（ｂ）に、リミッタ
増幅回路１０６から出力される信号のアイパターンを示
す。リミッタ増幅回路１０６において、オフセットが加
味されていない閾値を用いてリミッタ増幅が行なわれた
場合には、出力信号のアイパターンは図３２（ａ）に示
すように正常なものとなるのに対して、オフセットが加
味された閾値を用いてリミッタ増幅が行なわれた場合に
は、出力信号のアイパターンは図３２（ｂ）に示すよう
に異常なものとなる。

【００１５】また、入力信号の振幅が小さい場合には、
オフセット値が加味されると閾値レベルが入力信号の振
幅範囲を超えてしまうこともあり、この場合には、リミ
ッタ増幅回路１０６においては信号のリミッタ増幅は正
常に行なわれなくなる。これらの課題に対して、信号増
幅回路１００においては、ＡＴＣ−リミッタ増幅回路１
０１のリミッタ増幅回路１０６の出力端部からフィード
バックループ（オフセット補償フィードバックループ）
を設けて、リミッタ増幅回路１０６からの出力信号の一
部を用いてフィードバック制御を行なうことにより各回
路が有するオフセットを補償する方法が考えられる。

【００１６】ここで、オフセット補償フィードバックル
ープにおけるフィードバック制御としては、リミッタ増
幅回路１０６からの出力信号のピーク値を比較しピーク
値が等しくなるようにフィードバック制御を行なう方法
と、この出力信号の平均値を比較し平均値が等しくなる
ようにフィードバック制御を行なう方法とが考えられ
る。

【００１７】しかし、出力信号の平均値を用いてフィー
ドバック制御を行なう方法は、信号のマーク率に影響を
受ける等の課題があることから一般的には用いることが
できないため、出力信号のピーク値を用いてフィードバ
ック制御を行なう方法を用いることとなる。しかしなが
ら、リミッタ増幅回路１０６からの出力信号は所定のレ
ベル以上がリミットされて振幅情報が失われており、閾
値レベルに関係なく出力信号のピーク値は一定となるた
め、出力信号のピーク値を用いてフィードバック制御を
行なう方法を用いることができないという課題がある。

【００１８】従って、ＡＴＣ回路１０２の利点を生かし
つつ、オフセットを補償できるような信号増幅回路が必
要とされている。本発明は、このような課題に鑑み創案
されたもので、信号を増幅するための回路として自動利
得制御増幅回路を用い、利得を入力信号のレベルに応じ
てフィードフォワード的に制御することにより全ての入
力レベルにおいて増幅回路にて増幅される信号がリミッ
トされることを防ぐことを目的とするとともに、各回路
が有するオフセットを補償して出力信号のパルス幅の変
動を抑制できるようにした、信号増幅回路を提供するこ
とを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の信号増幅
回路を示す原理ブロック図であり、この図１に示す信号
増幅回路１は、自動閾値設定部２，自動利得制御増幅部
３及び利得制御部４をそなえて構成されている。ここ
で、自動閾値設定部２は、入力信号の「１」側レベルと
「０」側レベルとに基づいて閾値を自動的に設定するも
のである。

【００２０】また、自動利得制御増幅部３は、入力信号
と自動閾値設定部２からの閾値とを入力として差動増幅
を行なうものである。さらに、利得制御部４は、入力信
号の振幅情報を検出して、入力信号の振幅に応じた利得
制御信号をフィードフォワード信号として自動利得制御
増幅部３へ供給するものである（請求項１）。

【００２１】ところで、図２も本発明の信号増幅回路を
示す原理ブロック図であり、この図２に示す信号増幅回
路５は、自動閾値設定部６，自動利得制御増幅部７，利
得制御部８及びオフセット補償フィードバック部９をそ
なえて構成されている。ここで、自動閾値設定部６は、
入力信号の「１」側レベルと「０」側レベルとに基づい
て閾値を自動的に設定するものである。

【００２２】また、自動利得制御増幅部７は、入力信号
と自動閾値設定部６からの閾値とを入力として差動増幅
を行なうものである。さらに、利得制御部８は、入力信
号の振幅情報を検出して、入力信号の振幅に応じた利得
制御信号をフィードフォワード信号として自動利得制御
増幅部７へ供給するものである。

【００２３】また、オフセット補償フィードバック部９
は、自動利得制御増幅部７からの出力信号の差情報を自
動利得制御増幅部７の入力側へフィードバックして、自
動利得制御増幅部７のオフセットを補償するものである
（請求項２）。ところで、図３も本発明の信号増幅回路
を示す原理ブロック図であり、この図３に示す信号増幅
回路１０は、自動利得制御増幅部１１，利得制御部１２
及びオフセット補償フィードバック部１３をそなえて構
成されている。

【００２４】ここで、自動利得制御増幅部１１は、入力
信号と参照信号とを入力として差動増幅を行なうもので
ある。また、利得制御部１２は、入力信号の振幅情報を
検出して、入力信号の振幅に応じた利得制御信号をフィ
ードフォワード信号として自動利得制御増幅部１１へ供
給するものである。

【００２５】さらに、オフセット補償フィードバック部
１３は、自動利得制御増幅部１１からの出力信号の差情
報を自動利得制御増幅部１１の入力側へ参照信号として
フィードバックして、自動利得制御増幅部１１のオフセ
ットを補償するものである（請求項３）。ここで、自動
閾値設定部２，６は、それぞれ入力信号の「１」側レベ
ルを出力する「１」側レベル出力回路と、入力信号の
「０」側レベルを出力する「０」側レベル出力回路と、
上記の「１」側レベル出力回路及び「０」側レベル出力
回路でそれぞれ得られた入力信号の「１」側レベルと
「０」側レベルとを分圧して、閾値レベルを生成する分
圧回路とをそなえて構成することができる（請求項
４）。

【００２６】具体的には、「１」側レベル出力回路は入
力信号のピークレベルを検出するピーク検出回路として
構成されるとともに、「０」側レベル出力回路は入力信
号のボトムレベルを検出するボトム検出回路として構成
することができる（請求項５）。また、「１」側レベル
出力回路を入力信号のピークレベルを検出するピーク検
出回路として構成するとともに、「０」側レベル出力回
路を入力信号の「０」側レベルに相当する基準レベルを
発生する基準レベル発生回路として構成してもよい（請
求項６）。

【００２７】さらに、「１」側レベル出力回路を入力信
号のピークレベルを検出するピーク検出回路として構成
するとともに、オフセット補償フィードバック部９，１
３が「０」側レベル出力回路を兼用するように構成する
こともできる（請求項７）。また、自動利得制御増幅部
３，７，１１における入力信号が入力される側に、遅延
回路を接続してもよい（請求項８）。

【００２８】ここで、自動利得制御増幅部３，７，１１
は、具体的には、同一の負荷抵抗にトランスコンダクタ
ンスの異なる複数の差動対を接続し、複数の差動対入力
に共通に差動入力端子を接続し、当複数の差動対に流れ
る電流の総和をほぼ一定に保ちつつ、電流の比率を変化
させることで増幅利得を制御するように構成することが
できる（請求項９）。

【００２９】また、自動利得制御部４，８，１２は、具
体的には、入力信号の「１」側レベルと「０」側レベル
をそれぞれを入力とする差動増幅回路をそなえた構成と
してもよく（請求項１０）、自動利得制御部４，８，１
２が、レベルシフト回路と、入力信号の「１」側レベル
及び「０」側レベルのいずれかをレベルシフト回路を介
してそれぞれを入力とする差動増幅回路とをそなえた構
成としてもよい（請求項１１）。

【００３０】さらに、上記の利得制御部４，８，１２と
自動利得制御増幅部３，７，１１は、利得制御部４，
８，１２と自動利得制御増幅部３，７，１１とで決まる
最小の利得Ｇ_min が入力される信号の最大レベルでも自
動利得制御増幅部３，７，１１の線形範囲を超えない値
となるように構成してもよい（請求項１２）。具体的に
は、上記の利得制御部４，８，１２と自動利得制御増幅
部３，７，１１は、自動利得制御増幅部３，７，１１の
線形範囲を超えない最小の利得Ｇ_minの値として、 Ｇ_min ＝Ｖ_linear／Ｖ_inmax Ｖ_linear：自動利得制御増幅部出力の線形範囲 Ｖ_inmax ：最大入力レベル となるように構成することができる（請求項１３）。

【００３１】ところで、オフセット補償フィードバック
部９，１３は、自動利得制御増幅部７，１１からの出力
信号の差情報として、自動利得制御増幅部７，１１の差
動出力の各ピーク値の差レベルを自動利得制御増幅部
７，１１の入力側へフィードバックして、自動利得制御
増幅部７，１１のオフセットを補償するように構成する
ことができる（請求項１４）。

【００３２】また、オフセット補償フィードバック部
９，１３を、自動利得制御増幅部７，１１からの出力信
号の差情報として、自動利得制御増幅部７，１１の差動
出力の各ピーク値の差レベルについて低域フィルタ処理
を施したものを自動利得制御増幅部７，１１の入力側へ
フィードバックして、自動利得制御増幅部７，１１のオ
フセットを補償するように構成してもよい（請求項１
５）。

【００３３】さらに、オフセット補償フィードバック部
９，１３は、自動利得制御増幅部７，１１からの出力信
号の差情報として、自動利得制御増幅部７，１１の差動
出力の各ボトム値の差レベルを自動利得制御増幅部７，
１１の入力側へフィードバックして、自動利得制御増幅
部７，１１のオフセットを補償するように構成すること
もできる（請求項１６）。

【００３４】また、オフセット補償フィードバック部
９，１３を、自動利得制御増幅部７，１１からの出力信
号の差情報として、自動利得制御増幅部７，１１の差動
出力の各ボトム値の差レベルについて低域フィルタ処理
を施したものを自動利得制御増幅部７，１１の入力側へ
フィードバックして、自動利得制御増幅部７，１１のオ
フセットを補償するように構成してもよい（請求項１
７）。

【００３５】さらに、オフセット補償フィードバック部
９，１３は、自動利得制御増幅部７，１１からの出力信
号の差情報として、自動利得制御増幅部７，１１の差動
出力のピーク値とボトム値とを分圧したものの差レベル
を自動利得制御増幅部７，１１の入力側へフィードバッ
クして、自動利得制御増幅部７，１１のオフセットを補
償するように構成することもできる（請求項１８）。

【００３６】また、オフセット補償フィードバック部
９，１３を、自動利得制御増幅部７，１１からの出力信
号の差情報として、自動利得制御増幅部７，１１の差動
出力のピーク値とボトム値とを分圧したものの差レベル
について低域フィルタ処理を施したものを自動利得制御
増幅部７，１１の入力側へフィードバックして、自動利
得制御増幅部７，１１のオフセットを補償するように構
成してもよい（請求項１９）。

【００３７】そして、上述した信号増幅回路１，５，１
０は、入力信号が光信号である場合は、入力側に、入力
信号について光−電気変換を施す光−電気変換部と、光
−電気変換部の出力信号を増幅する前置増幅回路とを接
続してもよい（請求項２０）。ところで、図４も本発明
の信号増幅回路を示す原理ブロック図であり、この図４
に示す信号増幅回路１６は、少なくとも１つの信号増幅
基本ブロック部１４及び少なくとも１つのリミッタ増幅
基本ブロック部１５をそなえ、上記の少なくとも１つの
信号増幅基本ブロック部１４の後段に、少なくとも１つ
のリミッタ増幅基本ブロック部１５が接続された構成と
なっている。

【００３８】ここで、信号増幅基本ブロック部１４は、
入力信号の「１」側レベルと「０」側レベルとに基づい
て閾値を自動的に設定する自動閾値設定部と、入力信号
と自動閾値設定部からの閾値とを入力として差動増幅を
行なう自動利得制御増幅部と、入力信号の振幅情報を検
出して、入力信号の振幅に応じた利得制御信号をフィー
ドフォワード信号として自動利得制御増幅部へ供給する
利得制御部とをそなえている。

【００３９】また、リミッタ増幅基本ブロック部１５
は、差動入力信号を差動増幅するリミッタ増幅部をそな
えている（請求項２１）。さらに、信号増幅基本ブロッ
ク部１４が、入力信号の「１」側レベルと「０」側レベ
ルとに基づいて閾値を自動的に設定する自動閾値設定部
と、入力信号と自動閾値設定部からの閾値とを入力とし
て差動増幅を行なう自動利得制御増幅部と、入力信号の
振幅情報を検出して、入力信号の振幅に応じた利得制御
信号をフィードフォワード信号として自動利得制御増幅
部へ供給する利得制御部と、自動利得制御増幅部からの
出力信号の差情報を自動利得制御増幅部の入力側へフィ
ードバックして自動利得制御増幅部のオフセットを補償
するオフセット補償フィードバック部とをそなえた構成
としてもよく（請求項２２）、信号増幅基本ブロック部
１４が、入力信号と参照信号とを入力として差動増幅を
行なう自動利得制御増幅部と、入力信号の振幅情報を検
出して、入力信号の振幅に応じた利得制御信号をフィー
ドフォワード信号として自動利得制御増幅部へ供給する
利得制御部と、自動利得制御増幅部からの出力信号の差
情報を自動利得制御増幅部の入力側へ参照信号としてフ
ィードバックして、自動利得制御増幅部のオフセットを
補償するオフセット補償フィードバック部とをそなえた
構成としてもよい（請求項２３）。

【００４０】また、信号増幅基本ブロック部１４が、入
力信号の「１」側レベルと「０」側レベルとに基づいて
閾値を自動的に設定する自動閾値設定部と、入力信号と
自動閾値設定部からの閾値とを入力として差動増幅を行
なう自動利得制御増幅部と、入力信号の振幅情報を検出
して、入力信号の振幅に応じた利得制御信号をフィード
フォワード信号として自動利得制御増幅部へ供給する利
得制御部とを有するとともに、リミッタ増幅基本ブロッ
ク部１５が、入力信号の「１」側レベルと「０」側レベ
ルとに基づいて閾値を自動的に設定する自動閾値設定部
と、入力信号と自動閾値設定部からの閾値とを入力とし
て差動増幅を行なうリミッタ増幅部とをそなえてもよい
（請求項２４）。

【００４１】さらに、少なくとも１つのリミッタ増幅基
本ブロック部１５の自動閾値設定部に信号が入力されて
いないときにも閾値レベルが入力の無信号時レベルより
所定のガード電圧分だけ高くなるよう閾値レベルを制御
するガード電圧発生回路を、リミッタ増幅基本ブロック
部１５の自動閾値設定部に設けてもよく（請求項２
５）、特に、このガード電圧発生回路を、最後段のリミ
ッタ増幅基本ブロック部の自動閾値設定部に設けてもよ
い（請求項２６）。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 （ａ）第１実施形態の説明 図５は本発明の第１実施形態にかかる信号増幅回路の構
成を示すブロック図である。

【００４３】この図５に示す信号増幅回路２０は、例え
ば光通信システムの受信部において、伝送時に減衰した
光信号の波形整形を行なうための信号インタフェース回
路として用いられるものである。即ち、この信号増幅回
路２０は、図６に示すように、その入力側に、入力信号
について光−電気変換を施す光−電気変換部としてのフ
ォトダイオード３４と、フォトダイオード３４の出力信
号を所定値に増幅する前置増幅回路としてのプリアンプ
３５とが接続され、プリアンプ３５からの微弱アナログ
信号からパルス信号を再生することにより、伝送時に減
衰した光信号の波形整形を行なうものである。

【００４４】なお、プリアンプ３５は、増幅回路３５Ａ
及び抵抗３５Ｂからなるトランスインピーダンス型のプ
リアンプであり、フォトダイオード３４からの電流信号
は、プリアンプ３５により電流−電圧変換された後に信
号増幅回路２０に入力されるようになっている。具体的
には、信号増幅回路２０は、図５に示すように、信号増
幅基本ブロック部９２をそなえるとともに、信号増幅基
本ブロック部９２の後段にリミッタ増幅基本ブロック部
としてのリミッタ増幅回路３３をそなえて構成されてい
る。

【００４５】ここで、信号増幅基本ブロック部９２は、
自動閾値制御（ＡＴＣ；AutomaticThreshold Control）
回路２２，自動利得制御（ＡＧＣ；Automatic Gain Con
trol ）増幅回路２７，利得制御回路２６及び遅延回路
４３をそなえてなるＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路２１と、オ
フセット補償フィードバックループ２８とをそなえて構
成されている。

【００４６】ＡＴＣ回路２２は、入力信号のピーク値と
ボトム値とを検出してこれらの値の中間値を閾値として
自動的に設定するものであり、ピーク検出回路２３，ボ
トム検出回路２４及び分圧回路２５をそなえて構成され
ている。ここで、ピーク検出回路２３は、入力信号のピ
ーク値を検出して「１」側レベルとして出力するもので
あり、「１」側レベル出力回路として機能するものであ
る。

【００４７】また、ボトム検出回路２４は、入力信号の
ボトム値を検出して「０」側レベルとして出力するもの
であり、「０」側レベル出力回路として機能するもので
ある。なお、これらのピーク検出回路２３及びボトム検
出回路２４は、それぞれ図示しないダイオード，保持容
量及び増幅回路から構成されている。

【００４８】さらに、分圧回路２５は、図５に示すよう
に、ピーク検出回路２３の出力端子とボトム検出回路２
４の出力端子との間で直列接続された抵抗２５Ａ，２５
Ｂにより構成され、ピーク検出回路２３及びボトム検出
回路２４でそれぞれ得られた入力信号のピーク値とボト
ム値とを分圧して閾値レベルを生成する。具体的には、
分圧回路２５は、ピーク検出回路２３からのピーク値と
ボトム検出回路２４からのボトム値との分圧レベルを抵
抗２５Ａ，２５Ｂの抵抗分割により求め、この分圧レベ
ルを閾値（閾値レベル）として設定し、ＡＧＣ増幅回路
２７の反転入力部に対して出力するようになっている。
通常、分圧比は１／２に設定され、閾値レベルは「１」
レベルと「０」レベルとの中間値となる。

【００４９】即ち、ＡＴＣ回路２２は、入力信号の
「１」側レベルと「０」側レベルとに基づいて閾値を自
動的に設定する自動閾値設定部として機能しているので
ある。また、ＡＧＣ増幅回路２７は、入力信号とＡＴＣ
回路２２からの閾値とを入力として、利得制御回路２６
からの利得制御信号に基づく利得で、ＡＴＣ回路２２か
らの閾値レベルを中心にして入力信号の差動増幅を行な
うものであり、自動利得制御増幅部として機能するもの
である。

【００５０】具体的には、ＡＧＣ増幅回路２７は、図８
に示すように、負荷抵抗３６，小利得差動対３７，大利
得差動対３８，利得制御差動対３９及び定電流源４０を
そなえて構成されている。また、負荷抵抗３６は２つの
抵抗３６Ａ，３６Ｂからなり、小利得差動対３７はＭＯ
Ｓ−ＦＥＴ３７Ａ，３７Ｂから、大利得差動対３８はＭ
ＯＳ−ＦＥＴ３８Ａ，３８Ｂから、利得制御差動対３９
はＭＯＳ−ＦＥＴ３９Ａ，３９Ｂからなる。

【００５１】ここで、小利得差動対３７及び大利得差動
対３８は、それぞれトランスコンダクタンスが異なるよ
うに設計されており、これらの２つの差動対３７，３８
に流れる電流値の割合を利得制御差動対３９により制御
することにより、ＡＧＣ回路２７全体のトランスコンダ
クタンス値が変化するようになっている。また、ＡＧＣ
増幅回路２７全体で流れる電流は定電流源４０により決
定されるため、電流値と負荷抵抗３６との積で与えられ
るリミッタ振幅は、利得が変動した場合においても一定
に保たれるようになっている。

【００５２】即ち、ＡＧＣ増幅回路２７は、同一の負荷
抵抗３６にトランスコンダクタンスの異なる２つの差動
対３７，３８を接続し、２つの差動対入力に共通に差動
入力端子Ｐ１，Ｐ２を接続し、２つの差動対３７，３８
に流れる電流の総和をほぼ一定に保ちつつ、電流の比率
を変化させることで増幅利得を制御するように構成され
ているのである。

【００５３】このような構成により、ＡＧＣ増幅回路２
７においては、図８に示すように、入力信号及びＡＴＣ
回路２２からの閾値が、入力端子Ｐ１，Ｐ２から小利得
差動対３７，大利得差動対３８にそれぞれ入力されると
ともに、利得制御回路２６からの利得制御信号が、利得
制御端子Ｐ３，Ｐ４から利得制御差動対３９に入力され
ると、利得制御信号に基づく利得で、閾値レベルを中心
にして入力信号の差動増幅が行なわれ、増幅された信号
は出力端子Ｐ５，Ｐ６から出力される。

【００５４】なお、利得制御信号（制御電圧）とＡＧＣ
増幅回路２７の利得との関係の一例を図１０に示す。即
ち、このＡＧＣ増幅回路２７の利得特性は、利得制御端
子Ｐ３，Ｐ４に印加される制御電圧（利得制御信号）が
−０．２Ｖ_pp以上で利得が低下しはじめ、＋０．４Ｖ_pp
でほぼ一定となるようなものである。なお、小利得差動
対３７，大利得差動対３８及び利得制御差動対３９は、
ＭＯＳ−ＦＥＴの代わりに、バイポーラトランジスタに
より構成することもでき、このように、バイポーラトラ
ンジスタを用いたＡＧＣ増幅回路（このＡＧＣ増幅回路
を２７′で示す）の構成を図２１に示す。

【００５５】即ち、図２１に示すＡＧＣ増幅回路２７′
においては、小利得差動対３７はバイポーラトランジス
タ３７Ｃ，３７Ｄから、大利得差動対３８はバイポーラ
トランジスタ３８Ｃ，３８Ｄから、利得制御差動対３９
はバイポーラトランジスタ３９Ｃ，３９Ｄからなる。ま
た、ＡＧＣ増幅回路２７′においては、小利得差動対３
７に２つの抵抗９６が設けられている。

【００５６】ところで、利得制御回路２６は、ＡＴＣ回
路２２のピーク検出回路２３からのピーク値とボトム検
出回路２４からのボトム値との差分から入力信号の振幅
情報（入力振幅レベル）を検出して、この入力振幅レベ
ルに応じた利得制御信号を、フィードフォワード信号と
してＡＧＣ増幅回路２７へ供給するものであり、利得制
御部として機能するものである。

【００５７】具体的には、利得制御回路２６は、図７に
示すように、レベルシフト回路４１及び差動増幅回路４
２をそなえて構成されている。ここで、差動増幅回路４
２は、ＡＴＣ回路２２のピーク検出回路２３からの出力
（ピーク値）とボトム検出回路２４からの出力（ボトム
値）とを入力として差動増幅を行なうことにより、ピー
ク値とボトム値の差レベル（即ち入力振幅レベル）をＡ
ＧＣ増幅回路２７の利得制御信号（＋及び−の利得制御
信号）に変換するものである。

【００５８】また、レベルシフト回路４１は、差動増幅
回路４２の入力端の入力側に設けられ、ピーク値又はボ
トム値のいずれか（図７ではボトム値）が入力されて、
入力されたピーク値又はボトム値を所定レベル分シフト
させるものであり、抵抗４１Ａ及び定電流源４１Ｂをそ
なえて構成されている。ここで、利得制御回路２６によ
るＡＧＣ増幅回路２７の利得制御について説明する。

【００５９】本実施形態においては、ＡＧＣ増幅回路２
７において増幅される信号がリミットされることを防ぐ
ために、利得制御回路２６により、ＡＧＣ増幅回路２７
の利得が入力信号の振幅レベル（入力振幅）に応じて変
化するように制御されている。ここで、入力信号の振幅
とＡＧＣ増幅回路２７の利得との関係の一例を図９に示
す。即ち、利得制御回路２６は、図９に示すように、Ａ
ＧＣ増幅回路２７の利得を、入力振幅が小さいときには
最大利得Ｇ_max とし、入力振幅が大きくなりＶ _g1を超え
ると入力振幅に応じて減少させ、更に入力振幅が大きく
なりＶ_g2を超えると最小利得Ｇ_min とするように、入力
信号の振幅情報を用いてフィードフォワード的に制御し
ている。

【００６０】なお、最大利得Ｇ_max は、図５に示すリミ
ッタ増幅回路２３において入力振幅が最小の信号がリミ
ットされる値となるように設計した値である。また、最
小利得Ｇ_min は、ＡＧＣ増幅回路２７に振幅が最大の信
号（最大入力レベル）が入力された場合においても、Ａ
ＧＣ増幅回路２７において増幅される信号の値が、ＡＧ
Ｃ増幅回路２７の線形範囲〔図１１（ａ）に示すリミッ
タ振幅Ｌ参照〕を超えない値となるように（換言すれば
ＡＧＣ回路２７のリミッタ領域にかからないように）設
計した値である。

【００６１】具体的には、ＡＧＣ増幅回路２７の線形範
囲を超えない最小の利得Ｇ_min の値とは、例えば、 Ｇ_min ＝Ｖ_linear／Ｖ_inmax Ｖ_linear：ＡＧＣ増幅回路２７出力の線形範囲 Ｖ_inmax ：最大入力レベル となるような値である。

【００６２】即ち、ＡＧＣ増幅回路２７は、利得制御回
路２６により、その出力信号のレベルが線形範囲を超え
ないように制御されているのである。なお、ＡＧＣ増幅
回路２７からの出力信号のレベルは一定にはならない
が、本実施形態にかかる信号増幅回路２０における利得
制御では、１段目のＡＧＣ増幅回路２７において増幅さ
れる信号がリミットしないようにすることが目的であ
り、出力信号のレベルはＡＧＣ増幅回路２７の後段側に
位置するリミッタ増幅回路３３にて決定されるため差し
支えない。

【００６３】さらに、利得制御回路２６によるＡＧＣ増
幅回路２７の利得制御について、具体的に説明する。信
号増幅回路２０に信号が入力されていないとき（入力信
号の振幅が０である時）には、図９に示すように、利得
が最大利得Ｇ_max となるようにＡＧＣ増幅回路２７を制
御する必要がある。

【００６４】ところが、入力信号の振幅が０である時に
は、ピーク値とボトム値とをそのまま利得制御回路２６
に入力すると、ピーク値とボトム値との差レベルも０と
なるため、利得制御回路２６から出力される利得制御信
号は０Ｖ_ppとなる。このとき、ＡＧＣ増幅回路２７は図
１０に示すような利得特性を有していることから、ＡＧ
Ｃ増幅回路２７の利得が最大利得Ｇ_max 以下に設定され
てしまうことになる。

【００６５】そこで、本実施形態においては、ＡＧＣ増
幅回路２７の利得の制御を適正に行なえるようにするた
めに、利得制御回路２６にレベルシフト回路４１を設
け、ピーク値又はボトム値のいずれかを所定レベル分シ
フトさせるように構成しているのである。例えば、図１
０に示すような特性を有するＡＧＣ増幅回路２７に対し
ては、入力信号の振幅がＶ_g1（図９参照）のときには、
利得制御回路２６からの出力（利得制御信号）が−０．
２Ｖ_ppとなり（図１０参照）、また、入力信号の振幅が
Ｖ _g2（図９参照）のときには利得制御回路２６からの出
力が＋０．４Ｖ_ppとなる（図１０参照）ように、レベル
シフト回路４１におけるレベルシフト値及び差動増幅回
路４２における利得とが設計されているのである。

【００６６】ところで、図５に示すオフセット補償フィ
ードバックループ２８は、ＡＧＣ増幅回路２７の差動出
力の各ピーク値の差レベルについて低域フィルタ処理を
施したものを、ＡＧＣ増幅回路２７からの出力信号の差
情報として、ＡＧＣ増幅回路２７の入力側（図５ではＡ
ＴＣ回路２２の出力部分）へフィードバックして、ＡＧ
Ｃ増幅回路２７からの差動出力の各ピーク値が等しくな
るようにオフセット補償を行なうものであり、出力ピー
ク検出回路２９−１，２９−２，誤差増幅回路３０，ロ
ーパスフィルタ３１及び抵抗３２をそなえて構成されて
いる。

【００６７】ここで、出力ピーク検出回路２９−１，２
９−２は、ＡＧＣ増幅回路２７からの差動出力（正相出
力及び逆相出力）信号のピーク値〔図１１（ａ）に示す
正相出力ピーク値Ｃ及び逆相出力ピーク値Ｄ〕をそれぞ
れ検出するものである。また、誤差増幅回路３０は、出
力ピーク検出回路２９−１，２９−２により検出された
各ピーク値Ｃ，Ｄの差分を、図１１（ａ）に示すオフセ
ットＯＦとして増幅するものである。

【００６８】さらに、ローパスフィルタ３１は、誤差増
幅回路３０により増幅されたオフセットＯＦについて低
域フィルタ処理を施すことにより、高周波成分を除去し
て直流成分をオフセット情報として取り出すものであ
り、その出力部は抵抗３２を介して、ＡＴＣ回路２２の
分圧回路２５の出力部に接続されている。ここで、抵抗
３２は、分圧回路２５の抵抗２５Ａ，２５Ｂよりも抵抗
値の大きいものが使用されて、定電流源的に働くことに
より、オフセットを補正するように、抵抗２５Ａ，２５
Ｂから電流を引き抜いたり、抵抗２５Ａ，２５Ｂに電流
を流し込むものである。

【００６９】そして、オフセット補償フィードバックル
ープ２８により得られたオフセット情報は、ＡＧＣ増幅
回路２７の入力側（図５においてはＡＧＣ増幅回路２７
の反転入力部）へフィードバックされるようになってい
る。なお、信号増幅回路２０に信号が入力されないとき
（入力の無信号時）にも、オフセット補償フィードバッ
クループ２８は、ＡＧＣ増幅回路２７の差動出力信号の
直流レベルを比較してオフセット情報を出力するように
なっている。

【００７０】ここで、図３０に示すように、ＡＧＣ増幅
回路２７の代わりにリミッタ増幅回路（図３０の１０６
参照）を用いて信号増幅回路を構成した場合には、リミ
ッタ増幅回路からの出力信号の振幅は、図１１（ｂ）に
示すように出力信号のピーク値がリミットされることに
より〔図１１（ｂ）の符号Ｅ参照〕、入力信号の振幅に
よらず常に一定の大きさで出力されるため、上述したよ
うな出力信号のピーク値を用いたオフセット補償フィー
ドバックループを構成することができない。

【００７１】これに対し、本実施形態では、前述のごと
く、利得制御回路２６によりＡＧＣ増幅回路２７が線形
範囲で動作するように制御されているため、ＡＧＣ増幅
回路２７からの出力信号のピーク値を用いたオフセット
補償フィードバックループ２８を構成することができる
のである。ところで、遅延回路４３は、ＡＧＣ増幅回路
２７の入力側に接続され、利得制御回路２６からの利得
制御信号が立ち上がるのに十分な時間分遅れて、ＡＧＣ
増幅回路２７に信号が入力されるようにするものであ
る。

【００７２】ＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路２１においては、
ＡＴＣ回路２２のピーク検出回路２３及びボトム検出回
路２４におけるピーク値及びボトム値の検出が完了する
までは、利得制御回路２６からの利得制御信号が立ち上
がらないため、ＡＧＣ増幅回路２７の利得制御が正常に
行なわれない。ここで、図１２（ａ）に信号増幅回路２
０に入力される信号の波形を示し、図１２（ｂ）にＡＧ
Ｃ増幅回路２７に入力される信号の波形を示し、図１２
（ｃ）にＡＧＣ増幅回路２７から出力される信号の波形
を示す。

【００７３】図１２（ａ）に示すような波形の信号（符
号Ｓ参照）が入力された場合には、ＡＴＣ回路２２にお
いては、図１２（ｂ）に示すように、この入力波形Ｓか
らピーク値及びボトム値（符号Ｐ，Ｂ参照）が検出さ
れ、これらの値に基づいて１／２のレベルに閾値レベル
が設定される（符号Ｔ参照）。ところが、ピーク値及び
ボトム値の検出が完了する前に信号が入力されると〔図
１２（ｂ）のＧ参照〕、その時点ではＡＧＣ増幅回路２
７の利得制御が行なわれていないため、ＡＧＣ増幅回路
２７の利得が適正値より大きく、信号の初期部（特に信
号の１ビット目）がそれ以降の信号に比べ大きくオーバ
シュートしてしまう〔図１２（ｃ）のＪ参照〕。

【００７４】このようにオーバシュートした信号がＡＧ
Ｃ増幅回路２７から出力されると、オフセット補償フィ
ードバックループ２８においては、出力ピーク検出回路
２９−１，２９−２によりこのオーバシュートした信号
が検出されるためフィードバックが異常になる等、後段
の回路に悪影響を及ぼす場合がある。また、このように
オーバシュートした信号が、リミッタ増幅回路３３にお
いてリミッタ増幅されると、出力される信号のパルス幅
が実際より太くなることもある。

【００７５】このため、本実施形態においては、このよ
うな信号のオーバシュートを防ぐために、ＡＧＣ増幅回
路２７の入力側に遅延回路４２を設けて、利得制御回路
２６からの利得制御信号が立ち上がった後にＡＧＣ増幅
回路２７に信号が入力されるようにして、ＡＧＣ増幅回
路２７に信号が入力した時点でＡＧＣ増幅回路２７の利
得の設定が完了しているようにしているのである〔図１
２（ｂ）のＩ及び図１２（ｃ）のＫ参照〕。

【００７６】なお、信号増幅回路２０が適用される光通
信システムの受信部（図６参照）において、信号の初期
部がオーバシュートしても差し支えない場合には、この
遅延回路４３を設けなくてもよい。ところで、図５に示
すリミッタ増幅回路３３は、信号増幅基本ブロック部９
２のＡＧＣ増幅回路２７からの差動信号を入力として、
入力された信号を差動増幅した後に所定の信号レベルと
なるようにリミットして出力するものであり、リミッタ
増幅部として機能するものである。なお、リミッタ増幅
回路３３においては、全ての入力範囲で出力振幅が一定
レベルにリミットされるようになっている。

【００７７】上述の構成により、本発明の第１実施形態
にかかる信号増幅回路２０においては、信号が入力され
ると、信号増幅基本ブロック部９２のＡＴＣ回路２２で
は、自動的に入力信号のピーク値とボトム値に基づいた
閾値が設定される。また、オフセット補償フィードバッ
クループ２８では、ＡＧＣ増幅回路２７の差動出力から
オフセット情報が検出されてＡＧＣ増幅回路２７の入力
側へフィードバックし、オフセットがマイナス側にある
ときはオフセット補償フィードバックループ２８から電
流が流入し、オフセットがプラス側にあるときはオフセ
ット補償フィードバックループ２８へ電流が流入するよ
うに動作することにより、ＡＧＣ増幅回路２７からの差
動出力の各ピーク値が等しくなるようにオフセットが補
償され、閾値レベルが適正に補償される。

【００７８】さらに、利得制御回路２６では、ＡＴＣ回
路２２にて検出されたピーク値とボトム値との差分から
入力振幅レベルが検出され、図９に示すように、入力信
号の振幅が小さいときはＡＧＣ増幅回路２７の利得を大
きくし、入力信号の振幅が大きいときはＡＧＣ増幅回路
２７の利得を小さくするような利得制御信号が生成され
て、フィードフォワード信号としてＡＧＣ増幅回路２７
へ供給される。

【００７９】続いて、遅延回路４３を介して入力された
信号と、オフセット補償フィードバックループ２８によ
り適正に補償されたＡＴＣ回路２２からの閾値とがＡＧ
Ｃ増幅回路２７に入力されると、ＡＧＣ増幅回路２７で
は、利得制御回路２６からの利得制御信号に基づく利得
で、ＡＴＣ回路２２からの閾値レベルを中心にして入力
信号の差動増幅が行なわれる。

【００８０】そして、信号増幅基本ブロック部９２のＡ
ＧＣ増幅回路２７により差動増幅された信号がリミッタ
増幅回路３３に入力されると、リミッタ増幅回路３３で
は、この入力信号が差動増幅された後に所定の信号レベ
ルとなるようにリミットされて出力される。このよう
に、本発明の第１実施形態にかかる信号増幅回路２０に
よれば、ＡＴＣ回路２２，利得制御回路２６及びＡＧＣ
増幅回路２７を有するＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路２１をそ
なえ、利得制御回路２６を用いて、全ての入力信号の振
幅レベルにおいてＡＧＣ増幅回路２７がその線形範囲内
で動作するように制御することにより、ＡＧＣ増幅回路
２７にて増幅される信号がリミットされることを防ぐこ
とができる。

【００８１】従って、ＡＧＣ増幅回路２７から出力され
る信号の振幅情報が失われないため、出力信号のピーク
値を用いるオフセット補償フィードバックループ２８を
設けることができ、これにより、信号増幅回路２０を構
成する各回路が有するオフセットを補償して出力信号の
パルス幅の変動を抑制することができ、入力信号レベル
に対して広いダイナミックレンジにわたり良好な出力波
形を得ることができる。

【００８２】また、利得制御回路２６を用いて、ＡＧＣ
増幅回路２７をフィードフォワード的に制御することに
より、一般的に用いられるフィードバック制御によるＡ
ＧＣ増幅回路よりも、応答の時定数を小さくすることが
できるため、ＡＧＣ増幅回路２７の立ち上がりを速くす
ることができ、例えば光通信のように信号の高速伝送を
行なう際には特に有効に機能する。

【００８３】さらに、ＡＴＣ回路２２が入力信号の振幅
に基づいて閾値を設定することにより、信号が断続的に
入力される場合でも速やかに閾値を設定することができ
る。また、遅延回路４３を設けて、利得制御回路２６か
らの利得制御信号が立ち上がった後にＡＧＣ増幅回路２
７に信号が入力されるようにすることにより、ＡＧＣ増
幅回路２７に信号が入力した時点ではＡＧＣ増幅回路２
７の利得の設定が完了しているようにできるため、信号
のオーバシュートを防いで、信号増幅回路２０の誤動作
を防ぐことができる。

【００８４】なお、本実施形態においては、オフセット
補償フィードバックループ２８が、出力ピーク検出回路
２９−１，２９−２をそなえ、ＡＧＣ増幅回路２７の差
動出力の各ピーク値の差レベルについて低域フィルタ処
理を施したものをＡＧＣ増幅回路２７の入力側へフィー
ドバックしてＡＧＣ増幅回路２７のオフセットを補償す
る場合について説明したが、オフセット補償フィードバ
ックループ２８が、出力ピーク検出回路２９−１，２９
−２の代わりに２つの出力ボトム検出回路をそなえ、Ａ
ＧＣ増幅回路２７の差動出力の各ボトム値の差レベルに
ついて低域フィルタ処理を施したものをＡＧＣ増幅回路
２７の入力側へフィードバックしてＡＧＣ増幅回路２７
のオフセットを補償するようにしてもよく、このように
すれば信号増幅回路２０をその使用に適した構成とする
ことができる。

【００８５】この場合は、２つの出力ボトム検出回路
が、ＡＧＣ増幅回路２７からの差動出力（正相出力及び
逆相出力）信号のボトム値をそれぞれ検出するととも
に、誤差増幅回路３０が、出力ボトム検出回路により検
出された各ボトム値の差分を増幅してオフセット情報と
する。また、本実施形態においては、信号増幅回路２０
を、光通信システムの受信部において、伝送時に減衰し
た光信号の波形整形を行なうための信号インタフェース
回路として用いた場合を例に挙げて説明したが、情報処
理分野における高速・小振幅信号インタフェース回路と
しても用いることができる。

【００８６】（ｂ）第２実施形態の説明 図１３は本発明の第２実施形態にかかる信号増幅回路の
構成を示すブロック図である。この図１３に示す信号増
幅回路２０Ａも、前述の第１実施形態におけるものと同
様に、例えば光通信システムの受信部において、伝送時
に減衰した光信号の波形整形を行なうための信号インタ
フェース回路として用いられるものであり、信号増幅基
本ブロック部９２Ａをそなえるとともに、信号増幅基本
ブロック部９２Ａの後段にリミッタ増幅基本ブロック部
としてのリミッタ増幅回路３３をそなえて構成されてい
る。

【００８７】本実施形態においては、信号増幅基本ブロ
ック部９２Ａは、オフセット補償フィードバックループ
２８Ａを有するＡＴＣ回路２２Ａ，ＡＧＣ増幅回路２
７，利得制御回路２６及び遅延回路４３をそなえて構成
されている。ここで、ＡＴＣ回路２２Ａは、上述の第１
実施形態におけるＡＴＣ回路２２と同様に、入力信号の
ピーク値とボトム値とを検出してこれらの値の中間値を
閾値として自動的に設定するものであるが、本実施形態
においては、ＡＴＣ回路２２Ａは、ピーク検出回路２
３，オフセット補償フィードバックループ２８Ａ及び分
圧回路２５により構成されている。

【００８８】オフセット補償フィードバックループ２８
Ａは、上述の第１実施形態におけるものと同様に、ＡＧ
Ｃ増幅回路２７の差動出力の各ピーク値について低域フ
ィルタ処理を施したものをＡＧＣ増幅回路２７の入力側
（図１３では分圧回路２５の入力端部）へフィードバッ
クして、ＡＧＣ増幅回路２７からの差動出力の各ピーク
値が等しくなるようにオフセット補償を行なうものであ
り、図５に示す抵抗３２が設けられていない点を除いて
は、同様の構成を有するものである。

【００８９】なお、本実施形態において、抵抗３２に相
当する抵抗が設けられていないのは、オフセット補償フ
ィードバックループ２８Ａのフィードバック出力を分圧
回路２５のボトムレベル入力端部へ入力しているからで
あるが、このようにしてもオフセットの補償は、前述の
第１実施形態と同様にして行なわれる。ここで、本実施
形態にかかる信号増幅回路２０Ａを、特に光通信システ
ムにおける信号インタフェース回路として用いる場合に
は、入力信号が単極性信号であることから、オフセット
補償フィードバックループ２８Ａからの出力は入力信号
の「０」側レベルに相当するレベルで安定する。

【００９０】このため、本実施形態においては、ＡＴＣ
回路２２Ａが、ピーク検出回路２３からのピーク値を
「１」側レベルとして用いるとともに、オフセット補償
フィードバックループ２８Ａからの出力情報を「０」側
レベル（この「０」側レベルにはオフセット情報が反映
されている）として用いることにより、閾値を発生する
ように構成されているのである。

【００９１】即ち、本実施形態においては、オフセット
補償フィードバックループ２８Ａは、「０」側レベル出
力回路としての機能も兼ねそなえており、このオフセッ
ト補償フィードバックループ２８Ａからの出力は、ＡＧ
Ｃ増幅回路２７の入力側（即ち分圧回路２５）へフィー
ドバックされるとともに、利得制御回路２６へ入力され
るようになっている。

【００９２】なお、オフセット補償フィードバックルー
プ２８Ａは、前述のごとく、信号増幅回路２０Ａに信号
が入力されないとき（入力の無信号時）でも、ＡＧＣ増
幅回路２７の差動出力信号の直流レベルを比較して、オ
フセット情報を出力している状態である。また、ＡＧＣ
増幅回路２７，利得制御回路２６，リミッタ増幅回路３
３，ピーク検出回路２３，分圧回路２５及び遅延回路４
３は、上述の第１実施形態において説明したものと同様
の機能及び構成を有するものである。

【００９３】上述の構成により、本発明の第２実施形態
にかかる信号増幅回路２０Ａにおいては、信号が入力さ
れると、信号増幅基本ブロック部９２Ａのオフセット補
償フィードバックループ２８Ａでは、入力信号の「０」
側レベルをオフセット補償のために変動させることによ
り、ＡＧＣ増幅回路２７からの差動出力の各ピーク値が
等しくなるようにオフセットが補償され、ＡＴＣ回路２
２Ａでは、入力信号のピーク値と入力信号の「０」側レ
ベル（即ちオフセット補償フィードバックループ２８Ａ
からの出力情報）に基づいて、適正に補償された閾値が
自動的に設定される。

【００９４】また、利得制御回路２６では、ＡＴＣ回路
２２Ａにて検出されたピーク値と入力信号の「０」側レ
ベルとの差分に応じた利得制御信号が生成されて、フィ
ードフォワード信号としてＡＧＣ増幅回路２７へ供給さ
れる。続いて、遅延回路４３を介して入力された信号
と、オフセット補償フィードバックループ２８Ａにより
適正に補償されたＡＴＣ回路２２Ａからの閾値とがＡＧ
Ｃ増幅回路２７に入力されると、ＡＧＣ増幅回路２７で
は、利得制御回路２６からの利得制御信号に基づく利得
で、ＡＴＣ回路２２Ａからの閾値レベルを中心にして入
力信号の差動増幅が行なわれる。

【００９５】そして、信号増幅基本ブロック部９２Ａの
ＡＧＣ増幅回路２７により差動増幅された信号がリミッ
タ増幅回路３３に入力されると、リミッタ増幅回路３３
では、この入力信号が差動増幅された後に所定の信号レ
ベルとなるようにリミットされて出力される。このよう
に、本発明の第２実施形態にかかる信号増幅回路２０Ａ
によれば、オフセット補償フィードバックループ２８Ａ
を有するＡＴＣ回路２２，利得制御回路２６，ＡＧＣ増
幅回路２７及び遅延回路４３をそなえて構成されること
により、上述した第１実施形態にかかる信号増幅回路２
０と同様の利点が得られるほか、オフセット補償フィー
ドバックループ２８Ａが「０」側レベル出力回路として
の機能も兼ねそなえることにより、信号増幅回路２０Ａ
を構成する回路数を削減して、信号増幅回路２０Ａの構
成を簡素化することができる。

【００９６】（ｃ）第３実施形態の説明 図１４は本発明の第３実施形態にかかる信号増幅回路の
構成を示すブロック図である。この図１４に示す信号増
幅回路２０Ｂも、前述の第１，第２実施形態におけるも
のと同様に、例えば光通信システムの受信部において、
伝送時に減衰した光信号の波形整形を行なうための信号
インタフェース回路として用いられるものであり、信号
増幅基本ブロック部９２Ｂをそなえるとともに、信号増
幅基本ブロック部９２Ｂの後段にリミッタ増幅基本ブロ
ック部としてのリミッタ増幅回路３３をそなえて構成さ
れている。

【００９７】ここで、信号増幅基本ブロック部９２Ｂ
は、ＡＴＣ回路２２Ｂ，ＡＧＣ増幅回路２７，利得制御
回路２６をそなえてなるＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路２１
と、オフセット補償フィードバックループ２８Ｂとをそ
なえて構成されている。ＡＴＣ回路２２Ｂは、前述の第
１実施形態におけるＡＴＣ回路２２と同様に、入力信号
のピーク値とボトム値とを検出してこれらの値の中間値
を閾値として自動的に設定するものであるが、本実施形
態においては、ＡＴＣ回路２２Ｂは、ピーク検出回路２
３，基準レベル発生回路４５及び分圧回路２５により構
成されている。

【００９８】ここで、本実施形態にかかる信号増幅回路
２０Ｂを、光通信システムにおける信号インタフェース
回路として用いる場合のように、入力信号が単極性信号
である場合には、入力信号の振幅によらず「０」側レベ
ルは一定となるため、入力信号の「０」側レベルは特に
検出する必要がない。このため、本実施形態において
は、回路構成を簡略化するために、前述の第１，第２実
施形態において説明したボトム検出回路（例えば図５の
符号２４参照）の代わりに、入力信号の「０」側レベル
に相当する基準レベル信号を発生する基準レベル発生回
路４５を設け、ＡＴＣ回路２２Ｂが、ピーク検出回路２
３からのピーク値を「１」側レベルとして用いるととも
に、基準レベル発生回路４５からの基準レベルを「０」
側レベルとして用いることにより、閾値を発生するよう
に構成されているのである。

【００９９】また、本実施形態においては、オフセット
補償フィードバックループ２８Ｂは、ＡＧＣ増幅回路２
７の差動出力のピーク値とボトム値とを分圧したものの
差レベルについて低域フィルタ処理を施したものをＡＧ
Ｃ増幅回路２７の入力側（図１４ではＡＴＣ回路２２Ｂ
の出力部分）へフィードバックして、ＡＧＣ増幅回路２
７からの差動出力のピーク値とボトム値とを分圧したも
のが等しくなるようにオフセット補償を行なうように構
成されている。

【０１００】即ち、オフセット補償フィードバックルー
プ２８Ｂは、図１４に示すように、出力ピーク検出回路
４６−１，４６−２，出力ボトム検出回路４７−１，４
７−２，抵抗４８Ａ〜４８Ｄ，誤差増幅回路３０Ｂ，ロ
ーパスフィルタ３１及び抵抗３２をそなえて構成されて
おり、出力ピーク検出回路４６−１の出力端子と出力ボ
トム検出回路４７−１の出力端子とは、直列接続された
抵抗４８Ａ，４８Ｂを介して接続されており、出力ピー
ク検出回路４６−２の出力端子と出力ボトム検出回路４
７−２の出力端子とは、直列接続された抵抗４８Ｃ，４
８Ｄを介して接続されている。

【０１０１】ここで、出力ピーク検出回路４６−１，４
６−２は、ＡＧＣ増幅回路２７からの差動出力（それぞ
れ正相出力及び逆相出力）信号のピーク値を検出するも
のであり、出力ボトム検出回路４７−１，４７−２は、
ＡＧＣ増幅回路２７からの差動出力（それぞれ正相出力
及び逆相出力）信号のボトム値を検出するものである。

【０１０２】そして、出力ピーク検出回路４６−１によ
り検出されたピーク値と出力ボトム検出回路４７−１に
より検出されたボトム値とは、抵抗４８Ａ，４８Ｂによ
り分圧されて、また、出力ピーク検出回路４６−２によ
り検出されたピーク値と出力ボトム検出回路４７−２に
より検出されたボトム値とは、抵抗４８Ｃ，４８Ｄによ
り分圧されて、それぞれ誤差増幅回路３０Ｂに対して出
力されるようになっている。

【０１０３】また、誤差増幅回路３０Ｂは、抵抗４８Ａ
〜４８Ｄにより分圧されたＡＧＣ増幅回路２７の差動出
力のピーク値とボトム値との分圧値の差分を、オフセッ
トとして増幅するものである。なお、ＡＧＣ増幅回路２
７，利得制御回路２６，リミッタ増幅回路３３，ピーク
検出回路２３，分圧回路２５，ローパスフィルタ３１及
び抵抗３２は、上述の第１実施形態において説明したも
のと同様の機能及び構成を有するものである。

【０１０４】上述の構成により、本発明の第３実施形態
にかかる信号増幅回路２０Ｂにおいては、信号が入力さ
れると、信号増幅基本ブロック部９２ＢのＡＴＣ回路２
２Ｂでは、自動的に入力信号のピーク値と基準レベルに
基づいた閾値が設定される。また、オフセット補償フィ
ードバックループ２８Ｂでは、ＡＧＣ増幅回路２７の差
動出力からオフセット情報が検出されてＡＧＣ増幅回路
２７の入力側へフィードバックすることにより、ＡＧＣ
増幅回路２７からの差動出力のピーク値とボトム値とを
分圧したものが等しくなるようにオフセットが補償さ
れ、閾値レベルが適正に補償される。

【０１０５】さらに、利得制御回路２６では、ＡＴＣ回
路２２Ｂにて検出されたピーク値と基準レベルとの差分
に応じた利得制御信号が生成されて、フィードフォワー
ド信号としてＡＧＣ増幅回路２７へ供給される。続い
て、入力された信号とＡＴＣ回路２２Ｂからの閾値とが
ＡＧＣ増幅回路２７に入力されると、ＡＧＣ増幅回路２
７では、利得制御回路２６からの利得制御信号に基づく
利得で、ＡＴＣ回路２２Ｂからの閾値レベルを中心にし
て入力信号の差動増幅が行なわれる。

【０１０６】そして、信号増幅基本ブロック部９２Ｂの
ＡＧＣ増幅回路２７により差動増幅された信号がリミッ
タ増幅回路３３に入力されると、リミッタ増幅回路３３
では、この入力信号が差動増幅された後に所定の信号レ
ベルとなるようにリミットされて出力される。このよう
に、本発明の第３実施形態にかかる信号増幅回路２０Ｂ
によれば、ＡＴＣ回路２２，利得制御回路２６，ＡＧＣ
増幅回路２７及びオフセット補償フィードバックループ
２８Ｂをそなえて構成されることにより、上述した第１
実施形態にかかる信号増幅回路２０と同様の利点が得ら
れるほか、ＡＴＣ回路２２が基準レベル発生回路４５を
そなえて構成されることにより、信号増幅回路２０Ｂの
構成を簡素化することができる。

【０１０７】また、オフセット補償フィードバックルー
プ２８Ｂが、出力ピーク検出回路４６−１，４６−２，
出力ボトム検出回路４７−１，４７−２をそなえ、ＡＧ
Ｃ増幅回路２７の差動出力のピーク値とボトム値とを分
圧したもの（即ち、ＡＴＣ回路２２Ｂからの閾値レベル
と同様の、ＡＧＣ増幅回路２７の差動出力のピーク値と
ボトム値との中間値）を用いてＡＧＣ増幅回路２７のオ
フセットを補償することにより、信号の入力レベルが変
動した場合にも安定してオフセット補償を行なうことが
できる。

【０１０８】なお、本実施形態においても、ＡＧＣ増幅
回路２７の入力側に遅延回路（図５の符号４３参照）を
設ければ、前述のごとく、利得制御回路２６からの利得
制御信号が立ち上がった後にＡＧＣ増幅回路２７に信号
が入力されるようにすることができ、信号のオーバシュ
ート〔図１２（ｃ）のＪ参照〕を防ぐことができる。ま
た、本実施形態においても、オフセット補償フィードバ
ックループ２８Ｂを、図５に示すように２つの出力ピー
ク検出回路をそなえて構成し、ＡＧＣ増幅回路２７の差
動出力の各ピーク値を用いてＡＧＣ増幅回路２７のオフ
セットを補償するようにしたり、２つの出力ボトム検出
回路をそなえて構成し、ＡＧＣ増幅回路２７の差動出力
の各ボトム値を用いてＡＧＣ増幅回路２７のオフセット
を補償するようにしてもよい。

【０１０９】さらに、基準レベル発生回路４５の代わり
に、ボトム検出回路（図５の符号２４参照）を用いれ
ば、本実施形態にかかる信号増幅回路２０Ｂを、情報処
理分野における高速・小振幅信号インタフェース回路と
しても用いることができる。 （ｄ）第４実施形態の説明 図１５は本発明の第４実施形態にかかる信号増幅回路の
構成を示すブロック図である。

【０１１０】この図１５に示す信号増幅回路５０も、前
述の第１〜第３実施形態におけるものと同様に、例えば
光通信システムの受信部において、伝送時に減衰した光
信号の波形整形を行なうための信号インタフェース回路
として用いられるものである。本実施形態にかかる信号
増幅回路５０は、ＡＧＣ増幅回路２７を有する信号増幅
基本ブロック部９３と、ＡＧＣ増幅回路５３を有するＡ
ＧＣ増幅回路ブロック部５１とをそなえるとともに、信
号増幅基本ブロック部９３の後段にリミッタ増幅基本ブ
ロック部としてのリミッタ増幅回路３３をそなえて構成
されている。

【０１１１】本実施形態においては、信号増幅回路５０
の設計の自由度を大きくするために、信号増幅回路５０
が、複数のＡＧＣ増幅回路（図１５ではＡＧＣ増幅回路
２７，５３）をそなえて構成されている。例えば、信号
増幅基本ブロック部９３及びＡＧＣ増幅回路ブロック５
１を構成するＡＧＣ増幅回路２７，５３として利得特性
が異なるＡＧＣ増幅回路を用いれば、信号増幅回路５０
の信号増幅特性を任意に設定することができる。

【０１１２】ここで、信号増幅基本ブロック部９３は、
図１５に示すように、ピーク検出回路２３，ボトム検出
回路２４，利得制御回路２６，ＡＧＣ増幅回路２７及び
オフセット補償フィードバックループ２８Ｃをそなえて
構成されている。ピーク検出回路２３，ボトム検出回路
２４，利得制御回路２６及びＡＧＣ増幅回路２７は、前
述の第１実施形態におけるものと同様の機能及び構成を
有するものである。

【０１１３】また、オフセット補償フィードバックルー
プ２８Ｃは、図５に示す抵抗３２が設けられていない点
を除いては、前述の第１実施形態におけるものと同様の
構成を有するものである。例えば図５に示すような信号
増幅回路２０においては、オフセット補償フィードバッ
クループ２８により、ＡＧＣ増幅回路２７からの差動出
力の各ピーク値が等しくなるように、ＡＧＣ増幅回路２
７の閾値レベル（参照電圧）が決定される。

【０１１４】即ち、ＡＧＣ増幅回路２７からの差動出力
の各ピーク値が等しくなるということは、ＡＧＣ増幅回
路２７では信号振幅の中間レベルを中心にして入力信号
が増幅されていることを示しており、換言すれば、オフ
セット補償フィードバックループ２８は、それ自身が閾
値レベルを信号中央（即ち入力信号の振幅の中心）に設
定するような機能を有していることになる。

【０１１５】そこで、本実施形態においては、図１５に
示すように、信号増幅回路５０がＡＴＣ回路（図５に示
す符号２２参照）をそなえることなく構成されている。
この場合は、オフセット補償フィードバックループ２８
Ｃは、ＡＧＣ増幅回路３３の差動出力の各ピーク値の差
レベルについて低域フィルタ処理を施したものをＡＧＣ
増幅回路２７の入力側へ閾値〔参照電圧（参照信号）〕
としてフィードバックして、ＡＧＣ増幅回路２７の差動
出力の直流レベルがほぼ等しくなるように閾値を設定す
るように構成されている。即ち、この閾値には、オフセ
ット情報も反映されていることになる。

【０１１６】また、ＡＧＣ増幅回路２７は、入力信号と
この参照信号とを入力として、利得制御回路２６からの
利得制御信号に基づく利得で、オフセット補償フィード
バックループ２８Ｃにより設定された参照信号レベル
（参照レベル）を中心にして入力信号の差動増幅を行な
うように構成されている。なお、オフセット補償フィー
ドバックループ２８Ｃは、前述のごとく、信号増幅回路
５０に信号が入力されないとき（入力の無信号時）でも
動作しているが、信号が断続的に入力される場合には、
その時定数が大きいことから入力信号に対応した参照信
号の出力が遅れることになる。従って、本実施形態にか
かる信号増幅回路５０は、信号が連続的に入力される場
合に特に有効に機能する。

【０１１７】ところで、ＡＧＣ増幅回路ブロック部５１
は、ＡＧＣ増幅回路５３及び利得制御回路５２をそなえ
て構成されている。ここで、利得制御回路５２は、信号
増幅基本ブロック部９３のピーク検出回路２３からのピ
ーク値とボトム検出回路２４からのボトム値との差分か
ら入力信号の振幅情報（入力振幅レベル）を検出して、
この入力振幅レベルに応じた利得制御信号を、フィード
フォワード信号としてＡＧＣ増幅回路５３へ供給するも
のであり、利得制御部として機能するものである。

【０１１８】また、ＡＧＣ増幅回路５３は、信号増幅基
本ブロック部９３のＡＧＣ増幅回路２７からの差動信号
を入力として、利得制御回路５２からの利得制御信号に
基づく利得で、入力信号の差動増幅を行なうものであ
り、自動利得制御増幅部として機能するものである。な
お、ＡＧＣ増幅回路５３及び利得制御回路５２は、ＡＧ
Ｃ増幅回路２７及び利得制御回路２６と同様の構成もの
を用いることができる（図７及び図８参照）。

【０１１９】ところで、リミッタ増幅回路３３は、ＡＧ
Ｃ増幅回路ブロック部５１のＡＧＣ増幅回路５３からの
差動信号を入力として、入力された信号を差動増幅した
後に所定の信号レベルとなるようにリミットして出力す
るものである。上述の構成により、本発明の第４実施形
態にかかる信号増幅回路５０においては、信号が入力さ
れると、信号増幅基本ブロック部９３のオフセット補償
フィードバックループ２８Ｃでは、自動的にＡＧＣ増幅
回路３３からの差動出力に基づいてオフセット情報が反
映された参照レベルが設定される。

【０１２０】また、利得制御回路２６では、ピーク検出
回路２３からのピーク値とボトム検出回路２４からのボ
トム値との差分に応じた利得制御信号が生成されて、フ
ィードフォワード信号としてＡＧＣ増幅回路２７へ供給
される。続いて、入力された信号とオフセット補償フィ
ードバックループ２８Ｃからの参照信号とがＡＧＣ増幅
回路２７に入力されると、ＡＧＣ増幅回路２７では、利
得制御回路２６からの利得制御信号に基づく利得で、オ
フセット補償フィードバックループ２８Ｃからの参照レ
ベルを中心にして入力信号の差動増幅が行なわれる。

【０１２１】また、ＡＧＣ増幅回路ブロック部５１の利
得制御回路５２では、信号増幅基本ブロック部９３のピ
ーク検出回路２３からのピーク値とボトム検出回路２４
からのボトム値との差分に応じた利得制御信号が生成さ
れて、フィードフォワード信号としてＡＧＣ増幅回路５
３へ供給される。さらに、信号増幅基本ブロック部９３
のＡＧＣ増幅回路２７により差動増幅された信号が、Ａ
ＧＣ増幅回路ブロック部５１のＡＧＣ増幅回路５３に入
力されると、ＡＧＣ増幅回路５３では、利得制御回路５
２からの利得制御信号に基づく利得で、入力信号の差動
増幅が行なわれる。

【０１２２】そして、ＡＧＣ増幅回路ブロック部５１の
ＡＧＣ増幅回路５３により差動増幅された信号がリミッ
タ増幅回路３３に入力されると、リミッタ増幅回路３３
では、この入力信号が差動増幅された後に所定の信号レ
ベルとなるようにリミットされて出力される。このよう
に、本発明の第４実施形態にかかる信号増幅回路５０に
よれば、ピーク検出回路２３，ボトム検出回路２４，利
得制御回路２６，ＡＧＣ増幅回路２７及びオフセット補
償フィードバックループ２８Ｃをそなえて構成されるこ
とにより、上述した第１実施形態にかかる信号増幅回路
２０と同様の利点を得ることができる。

【０１２３】また、オフセット補償フィードバックルー
プ２８Ｃが、閾値レベルを信号中央（即ち入力信号の振
幅の中心）に設定するような機能を有し、このオフセッ
ト補償フィードバックループ２８Ｃにより閾値を設定す
ることにより、閾値を設定するためのＡＴＣ回路を設け
る必要がなくなるため、信号増幅回路５０を簡素に構成
することができる。

【０１２４】さらに、信号増幅回路５０が、多段のＡＧ
Ｃ増幅回路２７，５３をそなえて構成されることによ
り、信号増幅回路５０の設計の自由度を大きくすること
ができる。なお、本実施形態においても、ＡＧＣ増幅回
路２７の入力側に遅延回路（図５の符号４３参照）を設
ければ、前述のごとく、利得制御回路２６からの利得制
御信号が立ち上がった後にＡＧＣ増幅回路２７に信号が
入力されるようにすることができ、信号のオーバシュー
ト〔図１２（ｃ）のＪ参照〕を防ぐことができる。

【０１２５】また、本実施形態においても、オフセット
補償フィードバックループ２８Ｃを、２つの出力ボトム
検出回路をそなえて構成し、ＡＧＣ増幅回路２７の差動
出力の各ボトム値を用いてＡＧＣ増幅回路２７のオフセ
ットを補償するようにしたり、図１４に示すように、２
つの出力ピーク検出回路，２つの出力ボトム検出回路及
び４つの抵抗をそなえて構成し、ＡＧＣ増幅回路２７の
差動出力のピーク値とボトム値とを分圧したものを用い
てＡＧＣ増幅回路２７のオフセットを補償するようにし
てもよい。

【０１２６】特に、本実施形態にかかる信号増幅回路５
０を、光通信システムにおける信号インタフェース回路
として用いる場合には、ボトム検出回路２４の代わりに
基準レベル発生回路（図１４の符号４５参照）を用い
て、信号増幅回路５０の構成を簡素化してもよい。さら
に、本実施形態においては、信号増幅回路５０を、光通
信システムの受信部において、伝送時に減衰した光信号
の波形整形を行なうための信号インタフェース回路とし
て用いた場合を例に挙げて説明したが、情報処理分野に
おける高速・小振幅信号インタフェース回路としても用
いることができる。

【０１２７】（ｅ）第５実施形態の説明 図１６は本発明の第５実施形態にかかる信号増幅回路の
構成を示すブロック図である。この図１６に示す信号増
幅回路６０も、前述の第１〜第４実施形態におけるもの
と同様に、例えば光通信システムの受信部において、伝
送時に減衰した光信号の波形整形を行なうための信号イ
ンタフェース回路として用いられるものである。

【０１２８】本実施形態にかかる信号増幅回路６０は、
図１６に示すように、信号増幅基本ブロック部としての
ＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路６１をそなえるとともに、ＡＴ
Ｃ−ＡＧＣ増幅回路６１の後段にリミッタ増幅基本ブロ
ック部としてのＡＴＣ−リミッタ増幅回路６８をそなえ
て構成されている。ここで、ＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路６
１は、ＡＴＣ回路６２，利得制御回路６６及びＡＧＣ増
幅回路６７をそなえて構成されている。

【０１２９】ＡＴＣ回路６２は、入力信号のピーク値と
ボトム値とを検出してこれらの値の中間値を閾値として
自動的に設定するものであり、ピーク検出回路６３，ボ
トム検出回路６４及び抵抗６５Ａ，６５Ｂからなる分圧
回路６５をそなえて構成されている。なお、ピーク検出
回路６３，ボトム検出回路６４及び分圧回路６５は、上
述の第１実施形態におけるもの（図５参照）と同様の機
能及び構成を有している。

【０１３０】また、利得制御回路６６は、ＡＴＣ回路６
２のピーク検出回路６３からのピーク値とボトム検出回
路６４からのボトム値との差分から入力信号の振幅情報
（入力振幅レベル）を検出して、この入力振幅レベルに
応じた利得制御信号を、フィードフォワード信号として
ＡＧＣ増幅回路６７へ供給するものである。さらに、Ａ
ＧＣ増幅回路６７は、入力信号とＡＴＣ回路６２からの
閾値とを入力として、利得制御回路６６からの利得制御
信号に基づく利得で、ＡＴＣ回路６２からの閾値レベル
を中心にして入力信号の差動増幅を行なうものである。

【０１３１】なお、利得制御回路６６及びＡＧＣ増幅回
路６７も、上述の第１実施形態におけるものと同様の機
能及び構成を有している（図７及び図８参照）。また、
ＡＴＣ−リミッタ増幅回路６８は、ＡＴＣ回路６９及び
リミッタ増幅回路９１′をそなえて構成されている。こ
こで、ＡＴＣ回路６９は、前述したＡＴＣ回路６２と同
様に、入力信号（即ちＡＧＣ増幅回路６７からの出力信
号）のピーク値とボトム値とを検出してこれらの値の中
間値を閾値として自動的に設定するものであり、ピーク
検出回路６３Ａ，ボトム検出回路６４Ａ及び抵抗６５
Ｄ，６５Ｅからなる分圧回路６５Ｃをそなえて構成され
ている。なお、ピーク検出回路６３Ａ，ボトム検出回路
６４Ａ及び分圧回路６５Ｃも、上述の第１実施形態にお
けるもの（図５参照）と同様の機能及び構成を有してい
る。

【０１３２】また、リミッタ増幅回路９１′は、ＡＴＣ
−ＡＧＣ増幅回路６１のＡＧＣ増幅回路６７からの正相
出力とＡＴＣ回路６９からの閾値とを入力として、ＡＴ
Ｃ回路６９からの閾値レベルを中心にしてＡＧＣ増幅回
路６７からの入力信号を差動増幅した後、増幅した信号
を所定の信号レベルとなるようにリミットして出力する
ものである。なお、リミッタ増幅回路９１′において
は、全ての入力範囲で出力振幅が一定レベルにリミット
されるようになっている。

【０１３３】ここで、図１７（ａ）にＡＧＣ増幅回路６
７からの差動出力（正相出力）信号の波形図を示すと、
ＡＧＣ増幅回路６７からの出力は、この図１７（ａ）に
示すように、常にＡＧＣ増幅回路２７の線形範囲〔図１
７（ａ）に示すリミッタ振幅Ｌ〕内にある。このため、
ＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路６１が有するオフセットによ
り、ピーク値Ｐ及びボトム値Ｂにより決定される閾値Ｔ
がシフトした場合でも、ＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路６１の
ＡＧＣ増幅回路６７からの出力は、直流レベルが変動す
るのみで、パルス幅の変動はほとんど生じない。

【０１３４】そこで、本実施形態においては、ＡＴＣ−
ＡＧＣ増幅回路６１が有するオフセットを補償するため
に、ＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路６１の後段にＡＴＣ−リミ
ッタ増幅回路６８を設けて、ＡＧＣ増幅回路６７からの
出力レベルの変動を、ＡＴＣ−リミッタ増幅回路６８の
ＡＴＣ回路６９により追従して補償するように構成され
ている。

【０１３５】換言すれば、ＡＴＣ−リミッタ増幅回路６
８においては、リミッタ増幅回路９１′を、ＡＴＣ回路
６９によりフィードフォワード的に制御することによ
り、ＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路６１が有するオフセットを
補償するように構成されているのである。なお、このよ
うにＡＴＣ回路が多段接続された信号増幅回路として
は、ＡＴＣ−リミッタ増幅回路（符号６８参照）が多段
に接続された信号増幅回路もあり、例えば、ＡＴＣ−Ａ
ＧＣ増幅回路６１の代わりにＡＴＣ−リミッタ増幅回路
をそなえた信号増幅回路も考えられる。

【０１３６】ところが、前段のリミッタ増幅回路では、
信号の入力レベルが大きいと、図１７（ｂ）に示すよう
に、リミッタ増幅回路の線形範囲〔図１７（ｂ）に示す
リミッタ振幅Ｌ〕を超えた部分がリミットされるため、
信号の線形性が失われてしまう。なお、このときは、後
段のリミッタ増幅回路では、図１７（ｂ）に示すピーク
値Ｍ及びボトム値Ｎから閾値Ｕが決定されることにな
る。

【０１３７】一方、ＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路６１のＡＧ
Ｃ増幅回路６７では、図１７（ａ）に示すように、信号
がリミットせずに常に線形範囲で動作するため、リミッ
タ増幅回路では線形性が失われるような大きなレベルの
信号が入力された場合でも、オフセットにより生じた閾
値レベルのずれを出力レベルの変動として線形に反映す
ることが可能となる。

【０１３８】そこで、本実施形態においては、前段の増
幅回路をＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路６１とすることによ
り、後段のＡＴＣ回路６９によりオフセットを補償でき
るような入力信号の範囲を広げ、ＡＴＣ回路を多段接続
する効果をさらに大きくしているのである。上述の構成
により、本発明の第５実施形態にかかる信号増幅回路６
０においては、信号が入力されると、ＡＴＣ−ＡＧＣ増
幅回路６１のＡＴＣ回路６２では、自動的に入力信号の
ピーク値とボトム値に基づいた閾値が設定される。

【０１３９】また、利得制御回路６６では、ＡＴＣ回路
６２にて検出されたピーク値とボトム値との差分に応じ
た利得制御信号が生成されて、フィードフォワード信号
としてＡＧＣ増幅回路６７へ供給される。続いて、入力
信号とＡＴＣ回路６２からの閾値とがＡＧＣ増幅回路６
７に入力されると、ＡＧＣ増幅回路６７では、利得制御
回路６６からの利得制御信号に基づく利得で、ＡＴＣ回
路６２からの閾値レベルを中心にして入力信号の差動増
幅が行なわれる。

【０１４０】さらに、ＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路６１のＡ
ＧＣ増幅回路６７により差動増幅された信号がＡＴＣ−
リミッタ増幅回路６８に出力されると、ＡＴＣ−リミッ
タ増幅回路６８のＡＴＣ回路６９では、自動的にＡＧＣ
増幅回路６７からの出力信号のピーク値とボトム値に基
づいた閾値が設定される。そして、ＡＧＣ増幅回路６７
からの正相出力とＡＴＣ回路６９からの閾値とがリミッ
タ増幅回路９１′に入力されると、リミッタ増幅回路９
１′では、ＡＴＣ回路６９からの閾値レベルを中心にし
てＡＧＣ増幅回路６７からの入力信号が差動増幅された
後、増幅された信号が所定の信号レベルとなるようにリ
ミットされて出力される。

【０１４１】このように、本発明の第５実施形態にかか
る信号増幅回路６０によれば、ＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路
６１をそなえるとともに、その後段にＡＴＣ−リミッタ
増幅回路６８をそなえて構成されることにより、上述し
た第１実施形態にかかる信号増幅回路２０と同様の利点
が得られるほか、ＡＴＣ−リミッタ増幅回路６８におい
てフィードフォワード制御によりオフセットの補償を行
なうことにより、オフセット補償フィードバックループ
（図５の符号２８参照）を用いることなく信号のパルス
幅の変動を低減することができるため、応答の時定数に
制限がある高速の信号の増幅を行なう際にも適用するこ
とができる。

【０１４２】なお、本実施形態においても、ＡＴＣ−Ａ
ＧＣ増幅回路６１のＡＧＣ増幅回路６７の入力側に遅延
回路（図５の符号４３参照）を設ければ、前述のごと
く、利得制御回路６６からの利得制御信号が立ち上がっ
た後にＡＧＣ増幅回路６７に信号が入力されるようにす
ることができ、信号のオーバシュート〔図１２（ｃ）の
Ｊ参照〕を防ぐことができる。

【０１４３】特に、本実施形態にかかる信号増幅回路６
０を、光通信システムにおける信号インタフェース回路
として用いる場合には、ボトム検出回路２４の代わりに
基準レベル発生回路（図１４の符号４５参照）を用い
て、信号増幅回路６０の構成を簡素化してもよい。ま
た、本実施形態においては、信号増幅回路６０を、光通
信システムの受信部において、伝送時に減衰した光信号
の波形整形を行なうための信号インタフェース回路とし
て用いた場合を例に挙げて説明したが、情報処理分野に
おける高速・小振幅信号インタフェース回路としても用
いることができる。

【０１４４】（ｆ）第６実施形態の説明 図１８は本発明の第６実施形態にかかる信号増幅回路の
構成を示すブロック図である。この図１８に示す信号増
幅回路７０も、前述の第１〜第５実施形態におけるもの
と同様に、例えば光通信システムの受信部において、伝
送時に減衰した光信号の波形整形を行なうための信号イ
ンタフェース回路として用いられるものである。

【０１４５】本実施形態にかかる信号増幅回路７０は、
図１８に示すように、信号増幅基本ブロック部としての
ＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路７１，７８をそなえるととも
に、ＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路７８の後段にリミッタ増幅
基本ブロック部としてのＡＴＣ−リミッタ増幅回路８５
をそなえて構成されている。本実施形態においては、信
号増幅回路７０の設計の自由度を大きくするために、信
号増幅回路７０が２段のＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路７１，
７８をそなえて構成されている。例えば、ＡＴＣ−ＡＧ
Ｃ増幅回路７１，７８をそれぞれ利得特性が異なるＡＧ
Ｃ増幅回路（図１８の符号７７，８４参照）を用いて構
成すれば、信号増幅回路７０の信号増幅特性を任意に設
定することができる。

【０１４６】ここで、ＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路７１は、
ＡＴＣ回路７２，利得制御回路７６及びＡＧＣ増幅回路
７７をそなえて構成されている。ＡＴＣ回路７２は、入
力信号のピーク値とボトム値とを検出してこれらの値の
中間値を閾値として自動的に設定するものであり、ピー
ク検出回路７３，ボトム検出回路７４及び抵抗７５Ａ，
７５Ｂからなる分圧回路７５をそなえて構成されてい
る。

【０１４７】ここで、ピーク検出回路７３は、入力信号
のピーク値を検出して「１」側レベルとして出力するも
のであり、「１」側レベル出力回路として機能するもの
である。このピーク検出回路７３は、図２２に示すよう
に、差動増幅回路５４，ダイオード５５，検出容量５６
及びバッファ５７をそなえて構成されており、入力信号
がハイレベル（「１」側レベル）であるときには、検出
容量５６を充電し、入力信号がローレベル（「０」側レ
ベル）であるときには、ダイオード５５を用いて差動増
幅回路５４の出力インピーダンスを高くして放電パスを
断つことにより、入力信号のピーク値の検出及び保持を
行なうものである。

【０１４８】なお、バッファ５７は、高入力インピーダ
ンスのときに低出力インピーダンスとなるような回路で
あり、検出容量５６に保持された電荷が他の回路（例え
ばピーク検出回路７３の後段に接続された分圧回路７
５）に流出するのを防ぐために設けられている。また、
このピーク検出回路７３は、詳細には、図２３に示すよ
うな構成を有しており、差動増幅回路５４は２つのＭＯ
Ｓ−ＦＥＴ５４Ａからなる差動対と３つのＭＯＳ−ＦＥ
Ｔ５４Ｂとをそなえて構成されている。

【０１４９】さらに、ダイオード５５は、ＭＯＳ−ＦＥ
Ｔ５５Ａで構成されており、バッファ５７は、ドレイン
接地されたソースホロア構成の一対のＭＯＳ−ＦＥＴ５
７Ａをそなえて構成されている。なお、４９は、ピーク
検出回路７３内の差動増幅回路５４及びバッファ５７に
電流を供給する定電流源としてのバイアス回路であり、
図２３に示すように、２つのＭＯＳ−ＦＥＴ４９Ａと２
つの定電流源４９Ｂとをそなえている。

【０１５０】さらに、ボトム検出回路７４は、入力信号
のボトム値を検出して「０」側レベルとして出力するも
のであり、「０」側レベル出力回路として機能するもの
である。このボトム検出回路７４は、図２４に示すよう
に、差動増幅回路５４′，ダイオード５５′，検出容量
５６及びバッファ５７をそなえて構成されており、前述
したピーク検出回路７３とは逆に、入力信号がローレベ
ル（「０」側レベル）であるときには、検出容量５６を
充電し、入力信号がハイレベル（「１」側レベル）であ
るときには、ダイオード５５′を用いて差動増幅回路５
４′の出力インピーダンスを高くして放電パスを断つこ
とにより、入力信号のボトム値の検出及び保持を行なう
ものである。

【０１５１】なお、バッファ５７は、高入力インピーダ
ンスのときに低出力インピーダンスとなるような回路で
あり、検出容量５６に保持された電荷が他の回路（例え
ばボトム検出回路７４の後段に接続された分圧回路７
５）に流出するのを防ぐために設けられている。また、
このボトム検出回路７４は、詳細には、図２５に示すよ
うな構成を有しており、差動増幅回路５４′は２つのＭ
ＯＳ−ＦＥＴ５４Ｃからなる差動対と３つのＭＯＳ−Ｆ
ＥＴ５４Ｄとをそなえて構成されている。

【０１５２】さらに、ダイオード５５′は、ＭＯＳ−Ｆ
ＥＴ５５Ｂで構成されており、バッファ５７は、ドレイ
ン接地されたソースホロア構成の一対のＭＯＳ−ＦＥＴ
５７Ａをそなえて構成されている。また、このボトム検
出回路７４にも、前述したピーク検出回路７３と同様
に、ボトム検出回路７４内の差動増幅回路５４′及びバ
ッファ５７に電流を供給する定電流源としてのバイアス
回路４９が設けられている。このバイアス回路４９は、
図２５に示すように、２つのＭＯＳ−ＦＥＴ４９Ａと２
つの定電流源４９Ｂとをそなえている。

【０１５３】なお、分圧回路７５は、上述の第１実施形
態におけるもの（図５参照）と同様の機能及び構成を有
している。また、利得制御回路７６は、ＡＴＣ回路７２
のピーク検出回路７３からのピーク値とボトム検出回路
７４からのボトム値との差分から入力信号の振幅情報
（入力振幅レベル）を検出して、この入力振幅レベルに
応じた利得制御信号を、フィードフォワード信号として
ＡＧＣ増幅回路７７へ供給するものであり、利得制御部
として機能するものである。

【０１５４】具体的には、利得制御回路７６は、図２７
に示すように、レベルシフト回路５８，差動増幅回路５
９及びバイアス回路４９をそなえて構成されている。こ
こで、差動増幅回路５９は、２つのＭＯＳ−ＦＥＴ５９
Ｃからなる差動対，２つの抵抗５９Ａ及び７個のＭＯＳ
−ＦＥＴ５９Ｂをそなえて構成されることにより、ＡＴ
Ｃ回路７２のピーク検出回路７３からの出力（ピーク
値）とボトム検出回路７４からの出力（ボトム値）とを
入力として差動増幅を行なって、ピーク値とボトム値の
差レベル（即ち入力振幅レベル）をＡＧＣ増幅回路７７
の利得制御信号（＋及び−の利得制御信号）に変換する
ものである。

【０１５５】また、レベルシフト回路５８は、差動増幅
回路５９の入力端の入力側に設けられ、ピーク値又はボ
トム値のいずれか（図２７ではボトム値）が入力され
て、第１実施形態において前述した理由と同様の理由か
ら、入力されたピーク値又はボトム値を所定レベル分シ
フトさせるものである。なお、このレベルシフト回路５
８は、抵抗５８Ａ及び定電流源としてのＭＯＳ−ＦＥＴ
５８Ｂをそなえて構成されている。

【０１５６】さらに、バイアス回路４９は、利得制御回
路７６内のレベルシフト回路５８及び差動増幅回路５９
に電流を供給する定電流源であり、図２７に示すよう
に、２つのＭＯＳ−ＦＥＴ４９Ａと２つの定電流源４９
Ｂとをそなえている。ところで、ＡＧＣ増幅回路７７
は、入力信号とＡＴＣ回路７２からの閾値とを入力とし
て、利得制御回路７６からの利得制御信号に基づく利得
で、ＡＴＣ回路７２からの閾値レベルを中心にして入力
信号の差動増幅を行なうものであり、自動利得制御増幅
部として機能するものである。

【０１５７】具体的には、ＡＧＣ増幅回路７７は、図２
８に示すように、負荷抵抗９５Ａ，小利得差動対９５
Ｃ，大利得差動対９５Ｅ，利得制御差動対９５Ｇ及び定
電流源としてのＭＯＳ−ＦＥＴ９５Ｉをそなえて構成さ
れている。また、負荷抵抗９５Ａは２つの抵抗９５Ｂか
らなり、小利得差動対９５Ｃは２つのＭＯＳ−ＦＥＴ９
５Ｄから、大利得差動対９５Ｅは２つのＭＯＳ−ＦＥＴ
９５Ｆから、利得制御差動対９５Ｇは２つのＭＯＳ−Ｆ
ＥＴ９５Ｈからなる。

【０１５８】ここで、小利得差動対９５Ｃ及び大利得差
動対９５Ｅは、図８を用いて前述したＡＧＣ増幅回路２
７におけるものと同様に、それぞれトランスコンダクタ
ンスが異なるように設計されており、これらの２つの差
動対９５Ｃ，９５Ｅに流れる電流値の割合を利得制御差
動対９５Ｇにより制御することにより、ＡＧＣ回路７７
全体のトランスコンダクタンス値が変化するようになっ
ている。

【０１５９】また、ＡＧＣ増幅回路７７全体で流れる電
流は定電流源としてのＭＯＳ−ＦＥＴ９５Ｉにより決定
されるため、電流値と負荷抵抗９５Ａとの積で与えられ
るリミッタ振幅は、利得が変動した場合においても一定
に保たれるようになっている。即ち、ＡＧＣ増幅回路７
７は、同一の負荷抵抗９５Ａにトランスコンダクタンス
の異なる２つの差動対９５Ｃ，９５Ｅを接続し、２つの
差動対入力に共通に差動入力端子Ｐ１，Ｐ２を接続し、
２つの差動対９５Ｃ，９５Ｅに流れる電流の総和をほぼ
一定に保ちつつ、電流の比率を変化させることで増幅利
得を制御するように構成されているのである。

【０１６０】なお、ＡＧＣ増幅回路７７においては、図
２８に示すように、増幅された信号は、ドレイン接地さ
れたソースホロア構成の複数のＭＯＳ−ＦＥＴ９５Ｊ等
を介して、出力端子Ｐ５，Ｐ６から出力されるようにな
っている。また、図２８において、９５Ｋは抵抗であ
り、９５ＬはＭＯＳ−ＦＥＴである。さらに、ＡＧＣ増
幅回路７７には、図２８に示すように、ＡＧＣ増幅回路
７７に電流を供給する定電流源としてのバイアス回路９
４が付設されている。なお、このバイアス回路９４は、
ＭＯＳ−ＦＥＴ９４Ａ及び定電流源９４Ｂとをそなえて
いる。

【０１６１】また、ＡＧＣ増幅回路７７を構成するトラ
ンジスタとしては、図２８に示すようなＭＯＳ−ＦＥＴ
のほか、バイポーラトランジスタを用いることもできる
（図２１参照）。このような構成により、ＡＧＣ増幅回
路７７は、図８を用いて前述したＡＧＣ増幅回路２７と
同様に動作する。

【０１６２】即ち、ＡＧＣ増幅回路７７においては、図
２８に示すように、入力信号及びＡＴＣ回路７２からの
閾値が、入力端子Ｐ１，Ｐ２から小利得差動対９５Ｃ，
大利得差動対９５Ｅにそれぞれ入力されるとともに、利
得制御回路７６からの利得制御信号が、利得制御端子Ｐ
３，Ｐ４から利得制御差動対９５Ｇに入力されると、利
得制御信号に基づく利得で、閾値レベルを中心にして入
力信号の差動増幅が行なわれ、増幅された信号は、複数
のＭＯＳ−ＦＥＴ９５Ｊ等を介して出力端子Ｐ５，Ｐ６
から出力される。

【０１６３】ところで、ＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路７８
は、前述のＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路７１と同様に、ＡＴ
Ｃ回路７９，利得制御回路８３及びＡＧＣ増幅回路８４
をそなえて構成されている。ＡＴＣ回路７９は、前述の
ＡＴＣ回路７２と同様に、入力信号（即ちＡＴＣ−ＡＧ
Ｃ増幅回路７１のＡＧＣ増幅回路７７からの出力信号）
のピーク値とボトム値とを検出してこれらの値の中間値
を閾値として自動的に設定するものであり、ピーク検出
回路８０，ボトム検出回路８１及び抵抗８２Ａ，８２Ｂ
からなる分圧回路８２をそなえて構成されている。

【０１６４】なお、ピーク検出回路８０及びボトム検出
回路８１は、それぞれ前述したピーク検出回路７３及び
ボトム検出回路７４と同様の機能及び構成を有してお
り、分圧回路８２は、上述の第１実施形態におけるもの
（図５参照）と同様の機能及び構成を有している。ま
た、利得制御回路８３は、ＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路７１
のピーク検出回路７３からのピーク値とボトム検出回路
７４からのボトム値との差分から入力信号の振幅情報
（入力振幅レベル）を検出して、この入力振幅レベルに
応じた利得制御信号を、フィードフォワード信号として
ＡＧＣ増幅回路８４へ供給するものである。

【０１６５】さらに、ＡＧＣ増幅回路８４は、ＡＴＣ−
ＡＧＣ増幅回路７１のＡＧＣ増幅回路７７からの出力信
号とＡＴＣ回路７９からの閾値とを入力として、利得制
御回路８３からの利得制御信号に基づく利得で、ＡＴＣ
回路７９からの閾値レベルを中心にしてＡＧＣ増幅回路
７７からの入力信号の差動増幅を行なうものである。な
お、利得制御回路８３及びＡＧＣ増幅回路８４も、それ
ぞれ前述した利得制御回路７６及びＡＧＣ増幅回路７７
と同様の機能及び構成を有している。

【０１６６】さらに、ＡＴＣ−リミッタ増幅回路８５
は、ＡＴＣ回路８６及びリミッタ増幅回路９１をそなえ
て構成されている。ＡＴＣ回路８６は、前述したＡＴＣ
回路７２と同様に、入力信号（即ちＡＧＣ増幅回路８４
からの正相出力）のピーク値とボトム値とを検出してこ
れらの値の中間値を閾値として自動的に設定するもので
あるが、本実施形態においては、ピーク検出回路８７，
ボトム検出回路８８，抵抗８９Ａ，８９Ｂからなる分圧
回路８９及びガード電圧発生回路９０をそなえて構成さ
れている。

【０１６７】なお、ピーク検出回路８７及びボトム検出
回路８８は、それぞれ前述したピーク検出回路７３及び
ボトム検出回路７４と同様の機能及び構成を有してお
り、分圧回路８９は、上述の第１実施形態におけるもの
（図５参照）と同様の機能及び構成を有している。ここ
で、ＡＴＣ回路を用いて構成された信号増幅回路におい
ては、信号が入力されないとき〔入力の無信号時；図１
９（ａ）の符号Ｗ参照〕には、信号レベルと閾値レベル
とが等しくなるため、微弱な入力雑音によりその出力が
「０」又は「１」に振れ、信号が誤認識されることがあ
る。

【０１６８】この入力雑音による信号の誤認識を防ぐた
めには、図１９（ｂ）に示すように、ＡＴＣ回路８６に
信号が入力されていないとき（無信号時Ｗ）にも、閾値
レベルＴを入力雑音レベルより高くなるように制御すれ
ばよい。ここで、ガード電圧発生回路９０は、図１９
（ｂ）に示すように、所定の（入力雑音より大きいレベ
ルの）ガード電圧Ｖを発生するものであり、本実施形態
においては、このガード電圧発生回路９０が、ＡＴＣ回
路８６に信号が入力されていないときにも、閾値レベル
Ｔが入力の無信号時レベルより所定のガード電圧分（即
ち入力雑音より大きいレベル分）だけ高くなるようにボ
トム検出回路８８の出力（ボトム検出レベルＢ）を制御
することにより、閾値レベルＴを制御するようになって
いる。

【０１６９】なお、ボトム検出回路８８とガード電圧発
生回路９０とは、図２６に示すように接続されており、
ガード電圧発生回路９０は、具体的には、図２６に示す
ように、ＭＯＳ−ＦＥＴ９０Ａ及び抵抗９０Ｂをそなえ
て構成されている。ところで、リミッタ増幅回路９１
は、ＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路７８のＡＧＣ増幅回路８４
からの正相出力とＡＴＣ回路８６からの閾値とを入力と
して、ＡＴＣ回路８６からの閾値レベルを中心にしてＡ
ＧＣ増幅回路８４からの入力信号を差動増幅した後、増
幅した信号を所定の信号レベルとなるようにリミットし
て出力するものである。

【０１７０】なお、リミッタ増幅回路９１においては、
全ての入力範囲で出力振幅が一定レベルにリミットされ
るようになっている。具体的には、リミッタ増幅回路９
１は、図２９に示すように、２つの抵抗９１Ａからなる
負荷抵抗，２つのＭＯＳ−ＦＥＴ９１Ｂからなる差動
対，定電流源としてのＭＯＳ−ＦＥＴ９１Ｃをそなえて
構成されている。

【０１７１】なお、リミッタ増幅回路９１においては、
増幅された信号は、ドレイン接地されたソースホロア構
成の複数のＭＯＳ−ＦＥＴ９１Ｄ等を介して、出力端子
から出力されるようになっている。また、図２９におい
て、９１Ｅは抵抗であり、９１ＦはＭＯＳ−ＦＥＴであ
る。さらに、リミッタ増幅回路９１には、図２９に示す
ように、リミッタ増幅回路９１に電流を供給する定電流
源としてのバイアス回路９４が付設されている。なお、
このバイアス回路９４は、ＭＯＳ−ＦＥＴ９４Ａ及び定
電流源９４Ｂとをそなえている。

【０１７２】また、リミッタ増幅回路９１を構成するト
ランジスタとしては、図２９に示すようなＭＯＳ−ＦＥ
Ｔのほか、バイポーラトランジスタを用いることもでき
る（図２１参照）。このように、本実施形態において
も、前述の第５実施形態で説明したように、ＡＴＣ−Ａ
ＧＣ増幅回路７１，７８が有するオフセットを補償する
ために、ＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路７１のＡＧＣ増幅回路
７７の後段にＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路７８のＡＴＣ回路
７９を設けるとともに、ＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路７８の
ＡＧＣ増幅回路８４の後段にＡＴＣ−リミッタ増幅回路
８５のＡＴＣ回路８６を設けて、ＡＧＣ増幅回路７７，
８４からの出力レベルの変動を、それぞれその後段のＡ
ＴＣ回路７９，８６により追従して補償するように構成
されている。

【０１７３】換言すれば、ＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路７８
においてはＡＧＣ増幅回路８４をＡＴＣ回路７９によ
り、またＡＴＣ−リミッタ増幅回路８５においてはリミ
ッタ増幅回路９１をＡＴＣ回路８６により、それぞれフ
ィードフォワード的に制御することにより、ＡＴＣ−Ａ
ＧＣ増幅回路７１，７８が有するオフセットを補償する
ように構成されているのである。

【０１７４】上述の構成により、本発明の第６実施形態
にかかる信号増幅回路７０においては、信号が入力され
ると、ＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路７１のＡＴＣ回路７２で
は、自動的に入力信号のピーク値と基準レベルに基づい
た閾値が設定される。また、利得制御回路７６では、Ａ
ＴＣ回路７２にて検出されたピーク値と基準レベルとの
差分に応じた利得制御信号が生成されて、フィードフォ
ワード信号としてＡＧＣ増幅回路７７へ供給される。

【０１７５】入力信号とＡＴＣ回路７２からの閾値とが
ＡＧＣ増幅回路７７に入力されると、ＡＧＣ増幅回路７
７では、利得制御回路７６からの利得制御信号に基づく
利得で、ＡＴＣ回路７２からの閾値レベルを中心にして
入力信号の差動増幅が行なわれる。さらに、ＡＴＣ−Ａ
ＧＣ増幅回路７１のＡＧＣ増幅回路７７により差動増幅
された信号が出力されると、ＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路７
８のＡＴＣ回路７９では、自動的にＡＧＣ増幅回路７７
からの出力信号のピーク値とボトム値に基づいた閾値が
設定される。

【０１７６】また、利得制御回路８３では、ＡＴＣ回路
７９にて検出されたピーク値とボトム値との差分に応じ
た利得制御信号が生成されて、フィードフォワード信号
としてＡＧＣ増幅回路８４へ供給される。ＡＧＣ増幅回
路７７からの出力信号とＡＴＣ回路７９からの閾値とが
ＡＧＣ増幅回路８４に入力されると、ＡＧＣ増幅回路８
４では、利得制御回路８３からの利得制御信号に基づく
利得で、ＡＴＣ回路７９からの閾値レベルを中心にして
入力信号の差動増幅が行なわれる。

【０１７７】さらに、ＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路７８のＡ
ＧＣ増幅回路８４により差動増幅された信号が出力され
ると、ＡＴＣ−リミッタ増幅回路８５のＡＴＣ回路８６
では、ＡＧＣ増幅回路８４からの出力信号のピーク値と
ガード電圧発生回路９０により制御されたボトム値に基
づいた閾値が自動的に設定される。そして、ＡＧＣ増幅
回路８４からの正相出力とＡＴＣ回路８６からの閾値と
がリミッタ増幅回路９１に入力されると、リミッタ増幅
回路９１では、ＡＴＣ回路８６からの閾値レベルを中心
にしてＡＧＣ増幅回路６７からの入力信号が差動増幅さ
れた後、増幅された信号が所定の信号レベルとなるよう
にリミットされて出力される。

【０１７８】このように、本発明の第６実施形態にかか
る信号増幅回路７０によれば、ＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路
７１，７８をそなえるとともに、その後段にＡＴＣ−リ
ミッタ増幅回路８５をそなえて構成されることにより、
上述した第１実施形態にかかる信号増幅回路２０と同様
の利点が得られるほか、ＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路７８，
ＡＴＣ−リミッタ増幅回路８５においてフィードフォワ
ード制御によりオフセットの補償を行なうことにより、
オフセット補償フィードバックループ（図５の符号２８
参照）を用いることなく信号のパルス幅の変動を低減す
ることができるため、応答の時定数に制限がある高速の
信号の増幅を行なう際にも適用することができる。

【０１７９】また、信号増幅回路７０が、多段のＡＧＣ
増幅回路７７，８４をそなえて構成されることにより、
信号増幅回路７０の設計の自由度を大きくすることがで
きる。さらに、ガード電圧発生回路９０が、ＡＴＣ回路
８６に信号が入力されていないときにも、閾値レベルが
入力の無信号時レベルより所定のガード電圧分（即ち入
力雑音より大きいレベル分）だけ高くなるように閾値レ
ベルを制御することにより、入力雑音による信号の誤認
識を防ぐことができ、例えば図１９（ｃ）に示すよう
に、無信号時の出力レベルを論理「０」に固定すること
ができる。

【０１８０】なお、本実施形態においては、ガード電圧
発生回路９０が、ボトム検出回路８８の出力〔図１９
（ｂ）に示すボトム検出レベルＢ〕を制御することによ
り閾値レベルを制御する場合について説明したが、これ
に限定されず、例えば、ピーク検出回路８７の出力〔図
１９（ｂ）に示すピーク検出レベルＰ〕や分圧回路８９
の出力を制御することにより閾値レベルを制御してもよ
い。

【０１８１】また、本実施形態においても、ＡＧＣ増幅
回路７７の入力側に遅延回路（図５の符号４３参照）を
設ければ、前述のごとく、利得制御回路７６からの利得
制御信号が立ち上がった後にＡＧＣ増幅回路７７に信号
が入力されるようにすることができ、信号のオーバシュ
ート〔図１２（ｃ）のＪ参照〕を防ぐことができる。さ
らに、本実施形態にかかる信号増幅回路７０を、情報処
理分野における高速・小振幅信号インタフェース回路と
しても用いることができる。

【０１８２】（ｆ１）第６実施形態の変形例の説明 なお、上述の第６実施形態においては、図１８に示すよ
うに、信号増幅回路７０が、２段のＡＴＣ−ＡＧＣ増幅
回路７１，７８及び１段のＡＴＣ−リミッタ増幅回路８
５をそなえて構成される場合について説明したが、最終
段がＡＴＣ−リミッタ増幅回路であればよいため、図２
０に示すように、１段のＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路と２段
のＡＴＣ−リミッタ増幅回路をそなえて構成することも
できる。

【０１８３】ここで、図２０に示す信号増幅回路７０Ａ
は、信号増幅回路７０のＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路７８
が、ＡＴＣ−リミッタ増幅回路７８Ａに置き換えられた
点を除いては、信号増幅回路７０と同様に構成されてい
る。ＡＴＣ−リミッタ増幅回路７８Ａは、ＡＴＣ回路７
９及びリミッタ増幅回路８４Ａをそなえて構成されてお
り、ＡＴＣ回路７９は、上述の第６実施形態におけるも
のと同様の機能及び構成を有するものである。

【０１８４】また、リミッタ増幅回路８４Ａは、ＡＴＣ
−ＡＧＣ増幅回路７１のＡＧＣ増幅回路７７からの出力
信号とＡＴＣ回路７９からの閾値とを入力として、ＡＴ
Ｃ回路７９からの閾値レベルを中心にしてＡＧＣ増幅回
路７７からの入力信号を差動増幅した後、増幅した信号
を所定の信号レベルとなるようにリミットして出力する
ものである。

【０１８５】なお、リミッタ増幅回路８４Ａは、上述の
第６実施形態におけるリミッタ増幅回路９１と同様の構
成を有しており、このリミッタ増幅回路８４Ａにおいて
も、全ての入力範囲で出力振幅が一定レベルにリミット
されるようになっている。このように、信号増幅装置７
０Ａを、１段のＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路と２段のＡＴＣ
−リミッタ増幅回路をそなえて構成しても、上述した第
６実施形態にかかる信号増幅回路７０と同様の利点が得
られるほか、中段のＡＴＣ−リミッタ増幅回路７８Ａが
利得制御回路（図１８の符号８３参照）をそなえる必要
がないため、信号増幅回路７０Ａを構成する回路数を削
減して、信号増幅回路７０Ａの構成を簡素化することが
できる。

【０１８６】（ｇ）その他 第６実施形態において説明したような、ピーク検出回路
（図２２，図２３参照），ボトム検出回路（図２４〜図
２６参照），利得制御回路（図２７参照），ＡＧＣ増幅
回路（図２８参照）及びリミッタ増幅回路（図２９参
照）は、第１〜第５実施形態においても用いることがで
きる。

【０１８７】また、前述の第６実施形態においても、第
１〜第５実施形態において説明したようなピーク検出回
路（図示せず），ボトム検出回路（図示せず），利得制
御回路（図７参照）及びＡＧＣ増幅回路（図８，図２１
参照）を用いることができる。さらに、上述した第１〜
第６実施形態において、ＭＯＳ−ＦＥＴを用いて構成さ
れた回路においては、バイポーラトランジスタを用いて
構成することもできる。

【０１８８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の信号増幅
回路によれば、自動閾値設定部，自動利得制御増幅部及
び利得制御部をそなえて構成されることにより、全ての
入力信号の振幅レベルにおいて自動利得制御増幅部がそ
の線形範囲内で動作することができるため、自動利得制
御増幅部にて増幅された信号がリミットされることを防
ぐことができる利点がある。

【０１８９】また、利得制御部により自動利得制御増幅
部をフィードフォワード的に制御することにより、一般
的に用いられるフィードバック制御による自動利得制御
増幅部よりも、応答の時定数を小さくすることができる
ため、自動利得制御増幅部の立ち上がりを速くすること
ができ、信号の高速伝送を行なう通信システムに適用す
ることができる（請求項１，４〜１３，２０）。

【０１９０】また、本発明の信号増幅回路によれば、自
動閾値設定部，自動利得制御増幅部，利得制御部及びオ
フセット補償フィードバック部をそなえて構成されるこ
とにより、自動利得制御増幅部にて増幅された信号がリ
ミットされることを防いで、信号増幅回路を構成する各
回路が有するオフセットを補償して出力信号のパルス幅
の変動を抑制することができる利点があるほか、利得制
御部により自動利得制御増幅部をフィードフォワード的
に制御することにより、自動利得制御増幅部の立ち上が
りを速くすることができるため、信号の高速伝送を行な
う通信システムに適用することができる利点がある（請
求項２，４〜２０）。

【０１９１】さらに、本発明の信号増幅回路によれば、
自動利得制御増幅部，利得制御部及びオフセット補償フ
ィードバック部をそなえて構成されることにより、自動
利得制御増幅部にて増幅された信号がリミットされるこ
とを防いで、信号増幅回路を構成する各回路が有するオ
フセットを補償して出力信号のパルス幅の変動を抑制す
ることができる利点があるほか、利得制御部により自動
利得制御増幅部をフィードフォワード的に制御すること
により、自動利得制御増幅部の立ち上がりを速くするこ
とができ、信号の高速伝送を行なう通信システムに適用
することができる。

【０１９２】また、オフセット補償フィードバック部
が、参照信号を自動利得制御増幅部の入力側へフィード
バックすることにより、閾値を設定するための自動閾値
設定部を設ける必要がなくなるため、信号増幅回路を簡
素に構成することができる利点がある（請求項３，８〜
２０）。また、本発明の信号増幅回路によれば、自動閾
値設定部における「０」側レベル出力回路として、入力
信号の「０」側レベルに相当する基準レベルを発生する
基準レベル発生回路を用いれば、信号増幅回路の構成を
簡素化することができる（請求項６）。

【０１９３】また、オフセット補償フィードバック部
が、「０」側レベル出力回路を兼用するように構成すれ
ば、信号増幅回路を構成する回路数を削減することがで
きるため、更に信号増幅回路の構成を簡素化することが
できる利点がある（請求項７）。さらに、本発明の信号
増幅回路によれば、自動利得制御増幅部における入力信
号が入力される側に遅延回路を接続することもでき、こ
のようにすれば、利得制御部からの利得制御信号が立ち
上がった後に自動利得制御増幅部に信号が入力されるよ
うにすることができるため、自動利得制御増幅部におけ
る信号のオーバシュートを防ぎ、信号増幅回路の誤動作
を防ぐことができる利点がある（請求項８）。

【０１９４】また、本発明の信号増幅回路によれば、オ
フセット補償フィードバック部が、自動利得制御増幅部
の差動出力のピーク値とボトム値とを分圧したものの差
レベルを自動利得制御増幅部の入力側へフィードバック
して、自動利得制御増幅部のオフセットを補償するよう
に構成することもでき、このようにすれば、信号の入力
レベルが変動した場合にも安定してオフセット補償を行
なうことができる（請求項１８，１９）。

【０１９５】さらに、本発明の信号増幅回路によれば、
自動閾値設定部，自動利得制御増幅部及び利得制御部を
有する信号増幅基本ブロック部を少なくとも１つそなえ
るとともに、リミッタ増幅部を有するリミッタ増幅基本
ブロック部を少なくとも１つそなえ、上記の少なくとも
１つの信号増幅基本ブロック部の後段に、少なくとも１
つのリミッタ増幅基本ブロック部が接続されていること
により、自動利得制御増幅部にて増幅された信号がリミ
ットされることを防ぐことができる利点があるほか、利
得制御部により自動利得制御増幅部をフィードフォワー
ド的に制御することにより、自動利得制御増幅部の立ち
上がりを速くすることができ、信号の高速伝送を行なう
通信システムに適用することができる利点がある（請求
項２１）。

【０１９６】また、本発明の信号増幅回路によれば、自
動閾値設定部，自動利得制御増幅部，利得制御部及びオ
フセット補償フィードバック部を有する信号増幅基本ブ
ロック部を少なくとも１つそなえるとともに、リミッタ
増幅回路部を有するリミッタ増幅基本ブロック部を少な
くとも１つそなえ、上記の少なくとも１つの信号増幅基
本ブロック部の後段に、少なくとも１つのリミッタ増幅
基本ブロック部が接続されていることにより、自動利得
制御増幅部にて増幅された信号がリミットされることを
防いで、信号増幅回路を構成する各回路が有するオフセ
ットを補償して出力信号のパルス幅の変動を抑制するこ
とができる利点があるほか、利得制御部により自動利得
制御増幅部をフィードフォワード的に制御することによ
り、自動利得制御増幅部の立ち上がりを速くすることが
でき、信号の高速伝送を行なう通信システムに適用する
ことができる利点がある（請求項２２）。

【０１９７】さらに、本発明の信号増幅回路によれば、
自動利得制御増幅部，利得制御部及びオフセット補償フ
ィードバック部を有する信号増幅基本ブロック部を少な
くとも１つそなえるとともに、リミッタ増幅部を有する
リミッタ増幅基本ブロック部を少なくとも１つそなえ、
上記の少なくとも１つの信号増幅基本ブロック部の後段
に、少なくとも１つのリミッタ増幅基本ブロック部が接
続されていることにより、自動利得制御増幅部にて増幅
された信号がリミットされることを防いで、信号増幅回
路を構成する各回路が有するオフセットを補償して出力
信号のパルス幅の変動を抑制することができる利点があ
るほか、利得制御部により自動利得制御増幅部をフィー
ドフォワード的に制御することにより、自動利得制御増
幅部の立ち上がりを速くすることができ、信号の高速伝
送を行なう通信システムに適用することができる。

【０１９８】また、オフセット補償フィードバック部
が、参照信号を自動利得制御増幅部の入力側へフィード
バックすることにより、閾値を設定するための自動閾値
設定部を設ける必要がなくなるため、信号増幅回路を簡
素に構成することができる利点がある（請求項２３）。
また、本発明の信号増幅回路によれば、自動閾値設定
部，自動利得制御増幅部及び利得制御部を有する信号増
幅基本ブロック部を少なくとも１つそなえるとともに、
自動閾値設定部及びリミッタ増幅部とを有するリミッタ
増幅基本ブロック部を少なくとも１つそなえ、上記の少
なくとも１つの信号増幅基本ブロック部の後段に、少な
くとも１つのリミッタ増幅基本ブロック部が接続されて
いることにより、自動利得制御増幅部にて増幅された信
号がリミットされることを防ぐことができるとともに、
利得制御部により自動利得制御増幅部をフィードフォワ
ード的に制御することにより、自動利得制御増幅部の立
ち上がりを速くすることができ、信号の高速伝送を行な
う通信システムに適用することができる利点がある（請
求項２４）。

【０１９９】さらに、本発明の信号増幅回路によれば、
ガード電圧発生回路を、リミッタ増幅基本ブロック部の
自動閾値設定部に設けることもでき、このようにすれ
ば、入力雑音による信号の誤認識を防ぐことができる利
点がある（請求項２５）。特に、ガード電圧発生回路
を、最後段のリミッタ増幅基本ブロック部の自動閾値設
定部に設けることもでき、このようにすれば、入力雑音
による信号の誤認識を確実に防ぐことができる利点があ
る（請求項２６）。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の信号増幅回路を示す原理ブロック図で
ある。

【図２】本発明の信号増幅回路を示す原理ブロック図で
ある。

【図３】本発明の信号増幅回路を示す原理ブロック図で
ある。

【図４】本発明の信号増幅回路を示す原理ブロック図で
ある。

【図５】本発明の第１実施形態にかかる信号増幅回路の
構成を示すブロック図である。

【図６】本発明の第１実施形態にかかる信号増幅回路が
適用される光通信システムの受信部の構成の一部を示す
ブロック図である。

【図７】利得制御回路の構成の一例を示すブロック図で
ある。

【図８】ＡＧＣ増幅回路の構成の一例を示す回路図であ
る。

【図９】入力信号の振幅とＡＧＣ増幅回路の利得との関
係の一例を示す図である。

【図１０】利得制御信号とＡＧＣ増幅回路の利得との関
係の一例を示す図である。

【図１１】（ａ），（ｂ）は、それぞれ本発明の第１実
施形態にかかる信号増幅回路の動作を説明するための図
である。

【図１２】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ本発明の第１実
施形態にかかる信号増幅回路の動作を説明するための図
である。

【図１３】本発明の第２実施形態にかかる信号増幅回路
の構成を示すブロック図である。

【図１４】本発明の第３実施形態にかかる信号増幅回路
の構成を示すブロック図である。

【図１５】本発明の第４実施形態にかかる信号増幅回路
の構成を示すブロック図である。

【図１６】本発明の第５実施形態にかかる信号増幅回路
の構成を示すブロック図である。

【図１７】（ａ），（ｂ）は、それぞれ本発明の第５実
施形態にかかる信号増幅回路の動作を説明するための図
である。

【図１８】本発明の第６実施形態にかかる信号増幅回路
の構成を示すブロック図である。

【図１９】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ本発明の第６実
施形態にかかる信号増幅回路の動作を説明するための図
である。

【図２０】本発明の第６実施形態の変形例にかかる信号
増幅回路の構成を示すブロック図である。

【図２１】ＡＧＣ増幅回路の構成の他の例を示す回路図
である。

【図２２】ピーク検出回路の構成を示すブロック図であ
る。

【図２３】ピーク検出回路の構成を示す回路図である。

【図２４】ボトム検出回路の構成を示すブロック図であ
る。

【図２５】ボトム検出回路の構成を示す回路図である。

【図２６】ボトム検出回路とガード電圧発生回路との接
続について説明するための図である。

【図２７】利得制御回路の構成の他の例を示す回路図で
ある。

【図２８】ＡＧＣ増幅回路の構成の他の例を示す回路図
である。

【図２９】リミッタ増幅回路の構成を示す回路図であ
る。

【図３０】従来の信号増幅回路の構成を示すブロック図
である。

【図３１】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ従来の信号増幅
回路の動作を説明するための図である。

【図３２】（ａ），（ｂ）は、それぞれ従来の信号増幅
回路からの出力信号のアイパターンを示す図である。

【符号の説明】

１ 信号増幅回路 ２ 自動閾値設定部 ３ 自動利得制御増幅部 ４ 利得制御部 ５ 信号増幅回路 ６ 自動閾値設定部 ７ 自動利得制御増幅部 ８ 利得制御部 ９ オフセット補償フィードバック部 １０ 信号増幅回路 １１ 自動利得制御増幅部 １２ 利得制御部 １３ オフセット補償フィードバック部 １４ 信号増幅基本ブロック部 １５ リミッタ増幅基本ブロック部 １６ 信号増幅回路 ２０，２０Ａ，２０Ｂ 信号増幅回路 ２１ ＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路 ２２，２２Ａ，２２Ｂ 自動閾値制御回路（ＡＴＣ回
路；自動閾値設定部） ２３ ピーク検出回路（「１」側レベル出力回路） ２４ ボトム検出回路（「０」側レベル出力回路） ２５ 分圧回路 ２５Ａ，２５Ｂ 抵抗 ２６ 利得制御回路（利得制御部） ２７ 自動利得制御増幅回路（ＡＧＣ増幅回路；自動利
得制御増幅部） ２８，２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ オフセット補償フィー
ドバックループ（オフセット補償フィードバック部） ２９−１，２９−２ 出力ピーク検出回路 ３０，３０Ｂ 誤差増幅回路 ３１ ローパスフィルタ ３２ 抵抗 ３３ リミッタ増幅回路（リミッタ増幅部，リミッタ増
幅基本ブロック部） ３４ フォトダイオード（光−電気変換部） ３５ プリアンプ（前置増幅回路） ３５Ａ 増幅回路 ３５Ｂ 抵抗 ３６ 負荷抵抗 ３６Ａ，３６Ｂ 抵抗 ３７ 小利得差動対 ３８ 大利得差動対 ３９ 利得制御差動対 ３７Ａ，３７Ｂ，３８Ａ，３８Ｂ，３９Ａ，３９Ｂ Ｍ
ＯＳ−ＦＥＴ ３７Ｃ，３７Ｄ，３８Ｃ，３８Ｄ，３９Ｃ，３９Ｄ バ
イポーラトランジスタ ４０ 定電流源 ４１ レベルシフト回路 ４１Ａ 抵抗 ４１Ｂ 定電流源 ４２ 差動増幅回路 ４３ 遅延回路 ４５ 基準レベル発生回路（「０」側レベル出力回路） ４６−１，４６−２ 出力ピーク検出回路 ４７−１，４７−２ 出力ボトム検出回路 ４８Ａ〜４８Ｄ 抵抗 ４９ バイアス回路 ４９Ａ ＭＯＳ−ＦＥＴ ４９Ｂ 定電流源 ５０ 信号増幅回路 ５１ ＡＧＣ増幅回路ブロック部 ５２ 利得制御回路 ５３ 自動利得制御増幅回路（ＡＧＣ増幅回路） ５４，５４′ 差動増幅回路 ５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ，５４Ｄ ＭＯＳ−ＦＥＴ ５５，５５′ ダイオード ５５Ａ，５５Ｂ ＭＯＳ−ＦＥＴ ５６ 検出容量 ５７ バッファ ５７Ａ ＭＯＳ−ＦＥＴ ５８ レベルシフト回路 ５８Ａ 抵抗 ５８Ｂ ＭＯＳ−ＦＥＴ ５９ 差動増幅回路 ５９Ａ 抵抗 ５９Ｂ，５９Ｃ ＭＯＳ−ＦＥＴ ６０ 信号増幅回路 ６１ ＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路（信号増幅基本ブロック
部） ６２ 自動閾値制御回路（ＡＴＣ回路；自動閾値設定
部） ６３，６３Ａ ピーク検出回路（「１」側レベル出力回
路） ６４，６４Ａ ボトム検出回路（「０」側レベル出力回
路） ６５，６５Ｃ 分圧回路 ６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｄ，６５Ｅ 抵抗 ６６ 利得制御回路（利得制御部） ６７ 自動利得制御増幅回路（ＡＧＣ増幅回路；自動利
得制御増幅部） ６８ ＡＴＣ−リミッタ増幅回路（リミッタ増幅基本ブ
ロック部） ６９ 自動閾値制御回路（ＡＴＣ回路；自動閾値設定
部） ７０ 信号増幅回路 ７１，７８ ＡＴＣ−ＡＧＣ増幅回路（信号増幅基本ブ
ロック部） ７２，７９，８６ 自動閾値制御回路（ＡＴＣ回路；自
動閾値設定部） ７３，８０，８７ ピーク検出回路（「１」側レベル出
力回路） ７４ ボトム検出回路（「０」側レベル出力回路） ７５，８２，８９ 分圧回路 ７５Ａ，７５Ｂ，８２Ａ，８２Ｂ，８９Ａ，８９Ｂ 抵
抗 ７６ 利得制御回路（利得制御部） ７７ 自動利得制御増幅回路（ＡＧＣ増幅回路；自動利
得制御増幅部） ７８Ａ，８５ ＡＴＣ−リミッタ増幅回路（リミッタ増
幅基本ブロック部） ８１，８８ ボトム検出回路（「０」側レベル出力回
路） ９０ ガード電圧発生回路 ９０Ａ ＭＯＳ−ＦＥＴ ９０Ｂ 抵抗 ９１，９１′，８４Ａ リミッタ増幅回路（リミッタ増
幅部） ９１Ａ，９１Ｅ 抵抗 ９１Ｂ，９１Ｃ，９１Ｄ，９１Ｆ ＭＯＳ−ＦＥＴ ９２，９２Ａ，９２Ｂ，９３ 信号増幅基本ブロック部 ９４ バイアス回路 ９４Ａ ＭＯＳ−ＦＥＴ ９４Ｂ 定電流源 ９５Ａ 負荷抵抗 ９５Ｂ，９５Ｋ 抵抗 ９５Ｃ 小利得差動対 ９５Ｄ，９５Ｆ，９５Ｈ，９５Ｉ，９５Ｊ，９５Ｌ Ｍ
ＯＳ−ＦＥＴ ９５Ｅ 大利得差動対 ９５Ｇ 利得制御差動対 ９６ 抵抗 １００ 信号増幅回路 １０１ ＡＴＣ−リミッタ増幅回路 １０２ 自動閾値制御回路（ＡＴＣ回路） １０３ ピーク検出回路 １０４ ボトム検出回路 １０５ 分圧回路 １０５Ａ，１０５Ｂ 抵抗 １０６，１０７ リミッタ増幅回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 千葉 孝也 北海道札幌市中央区北一条西２丁目１番地 富士通北海道ディジタル・テクノロジ株 式会社内

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力信号の「１」側レベルと「０」側レ
   ベルとに基づいて閾値を自動的に設定する自動閾値設定
   部と、 該入力信号と該自動閾値設定部からの閾値とを入力とし
   て差動増幅を行なう自動利得制御増幅部と、 該入力信号の振幅情報を検出して、該入力信号の振幅に
   応じた利得制御信号をフィードフォワード信号として該
   自動利得制御増幅部へ供給する利得制御部とをそなえて
   構成されたことを特徴とする、信号増幅回路。
2. 【請求項２】 入力信号の「１」側レベルと「０」側レ
   ベルとに基づいて閾値を自動的に設定する自動閾値設定
   部と、 該入力信号と該自動閾値設定部からの閾値とを入力とし
   て差動増幅を行なう自動利得制御増幅部と、 該入力信号の振幅情報を検出して、該入力信号の振幅に
   応じた利得制御信号をフィードフォワード信号として該
   自動利得制御増幅部へ供給する利得制御部と、 該自動利得制御増幅部からの出力信号の差情報を該自動
   利得制御増幅部の入力側へフィードバックして、該自動
   利得制御増幅部のオフセットを補償するオフセット補償
   フィードバック部とをそなえて構成されたことを特徴と
   する、信号増幅回路。
3. 【請求項３】 入力信号と参照信号とを入力として差動
   増幅を行なう自動利得制御増幅部と、 該入力信号の振幅情報を検出して、該入力信号の振幅に
   応じた利得制御信号をフィードフォワード信号として該
   自動利得制御増幅部へ供給する利得制御部と、 該自動利得制御増幅部からの出力信号の差情報を該自動
   利得制御増幅部の入力側へ該参照信号としてフィードバ
   ックして、該自動利得制御増幅部のオフセットを補償す
   るオフセット補償フィードバック部とをそなえて構成さ
   れたことを特徴とする、信号増幅回路。
4. 【請求項４】 該自動閾値設定部が、 該入力信号の「１」側レベルを出力する「１」側レベル
   出力回路と、 該入力信号の「０」側レベルを出力する「０」側レベル
   出力回路と、 上記の「１」側レベル出力回路及び「０」側レベル出力
   回路でそれぞれ得られた該入力信号の「１」側レベルと
   「０」側レベルとを分圧して、該閾値レベルを生成する
   分圧回路とをそなえて構成されたことを特徴とする、請
   求項１又は請求項２に記載の信号増幅回路。
5. 【請求項５】 該「１」側レベル出力回路が該入力信号
   のピークレベルを検出するピーク検出回路として構成さ
   れるとともに、該「０」側レベル出力回路が該入力信号
   のボトムレベルを検出するボトム検出回路として構成さ
   れていることを特徴とする、請求項４記載の信号増幅回
   路。
6. 【請求項６】 該「１」側レベル出力回路が該入力信号
   のピークレベルを検出するピーク検出回路として構成さ
   れるとともに、該「０」側レベル出力回路が該入力信号
   の「０」側レベルに相当する基準レベルを発生する基準
   レベル発生回路として構成されていることを特徴とす
   る、請求項４記載の信号増幅回路。
7. 【請求項７】 該「１」側レベル出力回路が該入力信号
   のピークレベルを検出するピーク検出回路として構成さ
   れるとともに、該オフセット補償フィードバック部が該
   「０」側レベル出力回路を兼用するように構成されてい
   ることを特徴とする、請求項４記載の信号増幅回路。
8. 【請求項８】 該自動利得制御増幅部における入力信号
   が入力される側に、遅延回路が接続されていることを特
   徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の信号増幅回
   路。
9. 【請求項９】 該自動利得制御増幅部が、同一の負荷抵
   抗にトランスコンダクタンスの異なる複数の差動対を接
   続し、該複数の差動対入力に共通に差動入力端子を接続
   し、当該複数の差動対に流れる電流の総和をほぼ一定に
   保ちつつ、電流の比率を変化させることで増幅利得を制
   御するように構成されていることを特徴とする、請求項
   １〜３のいずれかに記載の信号増幅回路。
10. 【請求項１０】 該自動利得制御部が、入力信号の
    「１」側レベルと「０」側レベルをそれぞれを入力とす
    る差動増幅回路を有することを特徴とする、請求項１〜
    ３のいずれかに記載の信号増幅回路。
11. 【請求項１１】 該自動利得制御部が、レベルシフト回
    路と、該入力信号の「１」側レベル及び「０」側レベル
    のいずれかを該レベルシフト回路を介してそれぞれを入
    力とする差動増幅回路とを有することを特徴とする、請
    求項１〜３のいずれかに記載の信号増幅回路。
12. 【請求項１２】 上記の利得制御部と自動利得制御増幅
    部とで決まる最小の利得Ｇ_min が入力される信号の最大
    レベルでも該自動利得制御増幅部の線形範囲を超えない
    値となるように、上記の利得制御部と自動利得制御増幅
    部が構成されていることを特徴とする、請求項１〜３の
    いずれかに記載の信号増幅回路。
13. 【請求項１３】 該自動利得制御増幅部の線形範囲を超
    えない最小の利得Ｇ _min の値として、 Ｇ_min ＝Ｖ_linear／Ｖ_inmax Ｖ_linear：自動利得制御増幅部出力の線形範囲 Ｖ_inmax ：最大入力レベル となるように、上記の利得制御部と自動利得制御増幅部
    が構成されていることを特徴とする、請求項１２記載の
    信号増幅回路。
14. 【請求項１４】 該オフセット補償フィードバック部
    が、該自動利得制御増幅部からの出力信号の差情報とし
    て、自動利得制御増幅部の差動出力の各ピーク値の差レ
    ベルを該自動利得制御増幅部の入力側へフィードバック
    して、該自動利得制御増幅部のオフセットを補償するよ
    うに構成されていることを特徴とする、請求項２又は請
    求項３に記載の信号増幅回路。
15. 【請求項１５】 該オフセット補償フィードバック部
    が、該自動利得制御増幅部からの出力信号の差情報とし
    て、自動利得制御増幅部の差動出力の各ピーク値の差レ
    ベルについて低域フィルタ処理を施したものを該自動利
    得制御増幅部の入力側へフィードバックして、該自動利
    得制御増幅部のオフセットを補償するように構成されて
    いることを特徴とする、請求項２又は請求項３に記載の
    信号増幅回路。
16. 【請求項１６】 該オフセット補償フィードバック部
    が、該自動利得制御増幅部からの出力信号の差情報とし
    て、自動利得制御増幅部の差動出力の各ボトム値の差レ
    ベルを該自動利得制御増幅部の入力側へフィードバック
    して、該自動利得制御増幅部のオフセットを補償するよ
    うに構成されていることを特徴とする、請求項２又は請
    求項３に記載の信号増幅回路。
17. 【請求項１７】 該オフセット補償フィードバック部
    が、該自動利得制御増幅部からの出力信号の差情報とし
    て、自動利得制御増幅部の差動出力の各ボトム値の差レ
    ベルについて低域フィルタ処理を施したものを該自動利
    得制御増幅部の入力側へフィードバックして、該自動利
    得制御増幅部のオフセットを補償するように構成されて
    いることを特徴とする、請求項２又は請求項３に記載の
    信号増幅回路。
18. 【請求項１８】 該オフセット補償フィードバック部
    が、該自動利得制御増幅部からの出力信号の差情報とし
    て、自動利得制御増幅部の差動出力のピーク値とボトム
    値とを分圧したものの差レベルを該自動利得制御増幅部
    の入力側へフィードバックして、該自動利得制御増幅部
    のオフセットを補償するように構成されていることを特
    徴とする、請求項２又は請求項３に記載の信号増幅回
    路。
19. 【請求項１９】 該オフセット補償フィードバック部
    が、該自動利得制御増幅部からの出力信号の差情報とし
    て、自動利得制御増幅部の差動出力のピーク値とボトム
    値とを分圧したものの差レベルについて低域フィルタ処
    理を施したものを該自動利得制御増幅部の入力側へフィ
    ードバックして、該自動利得制御増幅部のオフセットを
    補償するように構成されていることを特徴とする、請求
    項２又は請求項３に記載の信号増幅回路。
20. 【請求項２０】 該入力信号が光信号である場合は、入
    力側に、該入力信号について光−電気変換を施す光−電
    気変換部と、該光−電気変換部の出力信号を増幅する前
    置増幅回路とを接続することを特徴とする、請求項１〜
    ３のいずれかに記載の信号増幅回路。
21. 【請求項２１】 入力信号の「１」側レベルと「０」側
    レベルとに基づいて閾値を自動的に設定する自動閾値設
    定部と、該入力信号と該自動閾値設定部からの閾値とを
    入力として差動増幅を行なう自動利得制御増幅部と、該
    入力信号の振幅情報を検出して、該入力信号の振幅に応
    じた利得制御信号をフィードフォワード信号として該自
    動利得制御増幅部へ供給する利得制御部とを有する信号
    増幅基本ブロック部を少なくとも１つそなえるととも
    に、 差動入力信号を差動増幅するリミッタ増幅部を有するリ
    ミッタ増幅基本ブロック部を少なくとも１つそなえ、 上記の少なくとも１つの信号増幅基本ブロック部の後段
    に、少なくとも１つの該リミッタ増幅基本ブロック部が
    接続されていることを特徴とする、信号増幅回路。
22. 【請求項２２】 入力信号の「１」側レベルと「０」側
    レベルとに基づいて閾値を自動的に設定する自動閾値設
    定部と、該入力信号と該自動閾値設定部からの閾値とを
    入力として差動増幅を行なう自動利得制御増幅部と、該
    入力信号の振幅情報を検出して、該入力信号の振幅に応
    じた利得制御信号をフィードフォワード信号として該自
    動利得制御増幅部へ供給する利得制御部と、該自動利得
    制御増幅部からの出力信号の差情報を該自動利得制御増
    幅部の入力側へフィードバックして該自動利得制御増幅
    部のオフセットを補償するオフセット補償フィードバッ
    ク部とを有する信号増幅基本ブロック部を少なくとも１
    つそなえるとともに、 差動入力信号を差動増幅するリミッタ増幅部を有するリ
    ミッタ増幅基本ブロック部を少なくとも１つそなえ、 上記の少なくとも１つの信号増幅基本ブロック部の後段
    に、少なくとも１つの該リミッタ増幅基本ブロック部が
    接続されていることを特徴とする、信号増幅回路。
23. 【請求項２３】 入力信号と参照信号とを入力として差
    動増幅を行なう自動利得制御増幅部と、該入力信号の振
    幅情報を検出して、該入力信号の振幅に応じた利得制御
    信号をフィードフォワード信号として該自動利得制御増
    幅部へ供給する利得制御部と、該自動利得制御増幅部か
    らの出力信号の差情報を該自動利得制御増幅部の入力側
    へ該参照信号としてフィードバックして、該自動利得制
    御増幅部のオフセットを補償するオフセット補償フィー
    ドバック部とを有する信号増幅基本ブロック部を少なく
    とも１つそなえるとともに、 差動入力信号を差動増幅するリミッタ増幅部を有するリ
    ミッタ増幅基本ブロック部を少なくとも１つそなえ、 上記の少なくとも１つの信号増幅基本ブロック部の後段
    に、少なくとも１つの該リミッタ増幅基本ブロック部が
    接続されていることを特徴とする、信号増幅回路。
24. 【請求項２４】 入力信号の「１」側レベルと「０」側
    レベルとに基づいて閾値を自動的に設定する自動閾値設
    定部と、該入力信号と該自動閾値設定部からの閾値とを
    入力として差動増幅を行なう自動利得制御増幅部と、該
    入力信号の振幅情報を検出して、該入力信号の振幅に応
    じた利得制御信号をフィードフォワード信号として該自
    動利得制御増幅部へ供給する利得制御部とを有する信号
    増幅基本ブロック部を少なくとも１つそなえるととも
    に、 入力信号の「１」側レベルと「０」側レベルとに基づい
    て閾値を自動的に設定する自動閾値設定部と、入力信号
    と該自動閾値設定部からの閾値とを入力として差動増幅
    を行なうリミッタ増幅部とを有するリミッタ増幅基本ブ
    ロック部を少なくとも１つそなえ、 上記の少なくとも１つの信号増幅基本ブロック部の後段
    に、少なくとも１つの該リミッタ増幅基本ブロック部が
    接続されていることを特徴とする、信号増幅回路。
25. 【請求項２５】 少なくとも１つの該リミッタ増幅基本
    ブロック部の該自動閾値設定部に信号が入力されていな
    いときにも閾値レベルが入力の無信号時レベルより所定
    のガード電圧分だけ高くなるよう該閾値レベルを制御す
    るガード電圧発生回路が、該リミッタ増幅基本ブロック
    部の該自動閾値設定部に設けられていることを特徴とす
    る、請求項２４記載の信号増幅回路。
26. 【請求項２６】 該ガード電圧発生回路が、最後段のリ
    ミッタ増幅基本ブロック部の該自動閾値設定部に設けら
    れていることを特徴とする、請求項２５記載の信号増幅
    回路。