JPH10200342A - バイアス電圧供給回路 - Google Patents
バイアス電圧供給回路Info
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- JPH10200342A JPH10200342A JP9000690A JP69097A JPH10200342A JP H10200342 A JPH10200342 A JP H10200342A JP 9000690 A JP9000690 A JP 9000690A JP 69097 A JP69097 A JP 69097A JP H10200342 A JPH10200342 A JP H10200342A
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/60—Receivers
- H04B10/66—Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
- H04B10/69—Electrical arrangements in the receiver
- H04B10/691—Arrangements for optimizing the photodetector in the receiver
- H04B10/6911—Photodiode bias control, e.g. for compensating temperature variations
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光受信回路の生産コストを低減する増幅型光
電変換素子のバイアス電圧供給回路を提供する。 【解決手段】 出力電圧が変化する高電圧発生回路１１
と、この高電圧発生回路１１と出力端子１７との間に接
続されバイアス電圧供給回路１ａの出力電流を電圧信号
に変換する電流検出回路１２と、基準電圧発生回路１５
と、電流検出回路１２および基準電圧発生回路１５の出
力電圧差に応じた電圧信号を高電圧発生回路１１に出力
する増幅器１６とを備える。
電変換素子のバイアス電圧供給回路を提供する。 【解決手段】 出力電圧が変化する高電圧発生回路１１
と、この高電圧発生回路１１と出力端子１７との間に接
続されバイアス電圧供給回路１ａの出力電流を電圧信号
に変換する電流検出回路１２と、基準電圧発生回路１５
と、電流検出回路１２および基準電圧発生回路１５の出
力電圧差に応じた電圧信号を高電圧発生回路１１に出力
する増幅器１６とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、バイアス電圧供給
回路にかかわり、特に、増幅機能を有する２端子光電変
換素子（以下、増幅型光電変換素子という）のバイアス
電圧供給回路に関するものである。
回路にかかわり、特に、増幅機能を有する２端子光電変
換素子（以下、増幅型光電変換素子という）のバイアス
電圧供給回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光通信用の光電変換素子にはアバランシ
ェフォトダイオード（以下、ＡＰＤという）やＰＩＮフ
ォトダイオード（以下、ＰＩＮ−ＰＤという）等が用い
られている。ＡＰＤとＰＩＮ−ＰＤとを比較すると、Ａ
ＰＤは増幅型光電変換素子であり、ＰＩＮ−ＰＤに比べ
て１０倍程度感度がよい代わりに、コストが２倍程度か
かる。以下、光電変換素子としてＡＰＤを用いた場合と
ＰＩＮ−ＰＤを用いた場合の従来の光受信回路について
説明する（以下、ＡＰＤを用いた光受信回路をＡＰＤ光
受信回路といい、ＰＩＮ−ＰＤを用いた光受信回路をＰ
ＩＮ−ＰＤ光受信回路という）。
ェフォトダイオード（以下、ＡＰＤという）やＰＩＮフ
ォトダイオード（以下、ＰＩＮ−ＰＤという）等が用い
られている。ＡＰＤとＰＩＮ−ＰＤとを比較すると、Ａ
ＰＤは増幅型光電変換素子であり、ＰＩＮ−ＰＤに比べ
て１０倍程度感度がよい代わりに、コストが２倍程度か
かる。以下、光電変換素子としてＡＰＤを用いた場合と
ＰＩＮ−ＰＤを用いた場合の従来の光受信回路について
説明する（以下、ＡＰＤを用いた光受信回路をＡＰＤ光
受信回路といい、ＰＩＮ−ＰＤを用いた光受信回路をＰ
ＩＮ−ＰＤ光受信回路という）。
【０００３】まず、従来のＡＰＤ光受信回路について説
明する。ＡＰＤはブレークダウン近くの逆バイアスを印
加する必要があるため高電圧源を必要とする。また、Ａ
ＰＤは印加するバイアス電圧により電流増幅率が変わる
ので、バイアス電圧を帰還制御することにより光信号の
大きさが変化しても一定振幅の電気信号が得られる。こ
のような特徴を持つＡＰＤを用いた光受信回路には文献
１（米国特許 ５０１５８３９号）記載のものがある。
図５はこのＡＰＤ光受信回路の構成を示すブロック図で
ある。
明する。ＡＰＤはブレークダウン近くの逆バイアスを印
加する必要があるため高電圧源を必要とする。また、Ａ
ＰＤは印加するバイアス電圧により電流増幅率が変わる
ので、バイアス電圧を帰還制御することにより光信号の
大きさが変化しても一定振幅の電気信号が得られる。こ
のような特徴を持つＡＰＤを用いた光受信回路には文献
１（米国特許 ５０１５８３９号）記載のものがある。
図５はこのＡＰＤ光受信回路の構成を示すブロック図で
ある。
【０００４】同図において、可変高電圧発生回路１ｃは
ＡＰＤ２ｃにバイアス電圧を印加する。ＡＰＤ２ｃはバ
イアス電圧に応じて光信号を電気信号に変換する。等化
増幅回路３ｃはＡＰＤ２ｃの出力信号を増幅して、信号
処理回路４ｃで適切な処理が行える電圧にする。信号処
理回路４ｃは等化増幅回路３ｃの出力信号を復号化する
等の処理を行う。また、等化増幅回路３ｃは可変高電圧
発生回路１ｃに信号ＶM を送出する。可変電圧発生回路
１ｃはこの信号ＶM によりＡＰＤ２ｃに印加するバイア
ス電圧を変化させ、ＡＰＤ２ｃから出力される電気信号
の振幅を制御する。
ＡＰＤ２ｃにバイアス電圧を印加する。ＡＰＤ２ｃはバ
イアス電圧に応じて光信号を電気信号に変換する。等化
増幅回路３ｃはＡＰＤ２ｃの出力信号を増幅して、信号
処理回路４ｃで適切な処理が行える電圧にする。信号処
理回路４ｃは等化増幅回路３ｃの出力信号を復号化する
等の処理を行う。また、等化増幅回路３ｃは可変高電圧
発生回路１ｃに信号ＶM を送出する。可変電圧発生回路
１ｃはこの信号ＶM によりＡＰＤ２ｃに印加するバイア
ス電圧を変化させ、ＡＰＤ２ｃから出力される電気信号
の振幅を制御する。
【０００５】次に、等化増幅回路３ｃの動作について更
に説明する。ＡＰＤ２ｃの出力信号は前置増幅器３１ｃ
および可変利得制御増幅器３２ｃにより増幅され、信号
増幅回路４ｃに出力される。また、ピーク検出回路３３
ｃは可変利得制御増幅器３２ｃの出力信号のピーク電圧
値を検出する。演算増幅器３５ｃはこのピーク検出回路
３３ｃから出力されるピーク電圧信号と基準電圧源３４
ｃから出力される基準電圧信号とを比較して、ピーク電
圧信号と基準電圧信号との電圧差に相当する信号を増幅
して制御手段３６ｃに出力する。制御手段３６ｃは演算
増幅器３５ｃから出力された信号に基づいて、信号ＶA
により可変利得制御増幅器３２ｃの利得を制御し、信号
ＶM により可変高電圧発生回路１ｃから出力されるＡＰ
Ｄ２ｃのバイアス電圧を制御する。
に説明する。ＡＰＤ２ｃの出力信号は前置増幅器３１ｃ
および可変利得制御増幅器３２ｃにより増幅され、信号
増幅回路４ｃに出力される。また、ピーク検出回路３３
ｃは可変利得制御増幅器３２ｃの出力信号のピーク電圧
値を検出する。演算増幅器３５ｃはこのピーク検出回路
３３ｃから出力されるピーク電圧信号と基準電圧源３４
ｃから出力される基準電圧信号とを比較して、ピーク電
圧信号と基準電圧信号との電圧差に相当する信号を増幅
して制御手段３６ｃに出力する。制御手段３６ｃは演算
増幅器３５ｃから出力された信号に基づいて、信号ＶA
により可変利得制御増幅器３２ｃの利得を制御し、信号
ＶM により可変高電圧発生回路１ｃから出力されるＡＰ
Ｄ２ｃのバイアス電圧を制御する。
【０００６】次に、従来のＰＩＮ−ＰＤ光受信回路につ
いて説明する。ＰＩＮ−ＰＤはＡＰＤと異なり、高電圧
のバイアス電圧やバイアス電圧の帰還制御を必要としな
い。図６は従来のＰＩＮ−ＰＤ光受信回路の構成を示す
ブロック図である。同図において、定電圧源１ｄはＰＩ
Ｎ−ＰＤ２ｄにバイアス電圧を印加する。ＰＩＮ−ＰＤ
２ｄは光信号を電気信号に変換する。等化増幅回路３ｄ
における電流電圧変換増幅器３１ｄはＰＩＮ−ＰＤ２ｄ
から出力される電流信号を電圧信号に変換して増幅す
る。等化増幅回路３ｄにおけるリミッティング増幅器３
２ｄにはしきい値が設定されており、電流電圧変換増幅
器３１ｄの出力信号の電圧値がこのしきい値より高けれ
ば論理値１を出力し、逆に低ければ論理値０を出力す
る。なお、このリミッティング増幅器３２ｄから出力さ
れる信号は、信号処理回路４ｄで処理可能な電圧レベル
まで増幅される。信号処理回路４ｄは等化増幅回路３ｄ
の出力信号を復号化する等の処理を行う。
いて説明する。ＰＩＮ−ＰＤはＡＰＤと異なり、高電圧
のバイアス電圧やバイアス電圧の帰還制御を必要としな
い。図６は従来のＰＩＮ−ＰＤ光受信回路の構成を示す
ブロック図である。同図において、定電圧源１ｄはＰＩ
Ｎ−ＰＤ２ｄにバイアス電圧を印加する。ＰＩＮ−ＰＤ
２ｄは光信号を電気信号に変換する。等化増幅回路３ｄ
における電流電圧変換増幅器３１ｄはＰＩＮ−ＰＤ２ｄ
から出力される電流信号を電圧信号に変換して増幅す
る。等化増幅回路３ｄにおけるリミッティング増幅器３
２ｄにはしきい値が設定されており、電流電圧変換増幅
器３１ｄの出力信号の電圧値がこのしきい値より高けれ
ば論理値１を出力し、逆に低ければ論理値０を出力す
る。なお、このリミッティング増幅器３２ｄから出力さ
れる信号は、信号処理回路４ｄで処理可能な電圧レベル
まで増幅される。信号処理回路４ｄは等化増幅回路３ｄ
の出力信号を復号化する等の処理を行う。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】今日の低価格化の流れ
の中では、部品の共用化は避けて通れない。これは光通
信用の光受信回路についても例外ではない。しかしなが
ら従来の光受信回路では、ＡＰＤ光受信回路とＰＩＮ−
ＰＤ受信回路との間で光電変換素子の周辺回路を共用化
することができないという問題があった。その理由は、
バイアス電圧を印加する電源が異なるということの他
に、ＡＰＤ光受信回路では、等化増幅後の信号の電圧振
幅に基づいてＡＰＤのバイアス電圧を帰還制御するた
め、ＡＰＤを使用する場合専用の帰還回路が必要だから
である。本発明はこのような課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、光受信回路の生産コスト
を低減できるＡＰＤをはじめとする増幅型光電変換素子
のバイアス電圧供給回路を提供することにある。
の中では、部品の共用化は避けて通れない。これは光通
信用の光受信回路についても例外ではない。しかしなが
ら従来の光受信回路では、ＡＰＤ光受信回路とＰＩＮ−
ＰＤ受信回路との間で光電変換素子の周辺回路を共用化
することができないという問題があった。その理由は、
バイアス電圧を印加する電源が異なるということの他
に、ＡＰＤ光受信回路では、等化増幅後の信号の電圧振
幅に基づいてＡＰＤのバイアス電圧を帰還制御するた
め、ＡＰＤを使用する場合専用の帰還回路が必要だから
である。本発明はこのような課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、光受信回路の生産コスト
を低減できるＡＰＤをはじめとする増幅型光電変換素子
のバイアス電圧供給回路を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、増幅型光電変換素子のバイアス電圧
供給回路において、出力電圧が変化する高電圧発生回路
と、この高電圧発生回路とバイアス電圧供給回路の出力
端子との間に接続され、このバイアス電圧供給回路の出
力電流をその電流値に応じた電圧信号に変換する電流検
出回路と、一定電圧の電圧信号を出力する基準電圧発生
回路と、電流検出回路の出力端子が一方の入力端子に接
続され、基準電圧発生回路の出力端子が他方の入力端子
に接続されており、これら電流検出回路および基準電圧
発生回路の出力信号の電圧差に応じた電圧信号を高電圧
発生回路に出力する増幅器とを備え、バイアス電圧供給
回路の出力端子に接続された２端子光電変換素子に光入
力があると、この２端子光電変換素子に一定振幅の光電
流が発生するようにバイアス電圧を印加する。また、上
記手段において増幅型光電変換素子をＡＰＤとする。
るために本発明は、増幅型光電変換素子のバイアス電圧
供給回路において、出力電圧が変化する高電圧発生回路
と、この高電圧発生回路とバイアス電圧供給回路の出力
端子との間に接続され、このバイアス電圧供給回路の出
力電流をその電流値に応じた電圧信号に変換する電流検
出回路と、一定電圧の電圧信号を出力する基準電圧発生
回路と、電流検出回路の出力端子が一方の入力端子に接
続され、基準電圧発生回路の出力端子が他方の入力端子
に接続されており、これら電流検出回路および基準電圧
発生回路の出力信号の電圧差に応じた電圧信号を高電圧
発生回路に出力する増幅器とを備え、バイアス電圧供給
回路の出力端子に接続された２端子光電変換素子に光入
力があると、この２端子光電変換素子に一定振幅の光電
流が発生するようにバイアス電圧を印加する。また、上
記手段において増幅型光電変換素子をＡＰＤとする。
【０００９】高電圧発生回路は電流検出回路から出力さ
れる電圧信号と基準電圧発生回路から出力される電圧信
号の電圧差に基づいて出力電圧を制御して、バイアス電
圧発生回路に接続される増幅型光受信回路に一定電流を
出力する。一方、増幅型光電変換素子は印加されるバイ
アス電圧により電流増倍率が変化する。したがって、本
発明によるバイアス電圧供給回路と増幅型光電変換素子
とを接続することにより、増幅型光電変換素子は光入力
の変化にかかわらず一定振幅の電流が出力されるように
バイアス電圧供給回路からバイアス電圧が印加される。
れる電圧信号と基準電圧発生回路から出力される電圧信
号の電圧差に基づいて出力電圧を制御して、バイアス電
圧発生回路に接続される増幅型光受信回路に一定電流を
出力する。一方、増幅型光電変換素子は印加されるバイ
アス電圧により電流増倍率が変化する。したがって、本
発明によるバイアス電圧供給回路と増幅型光電変換素子
とを接続することにより、増幅型光電変換素子は光入力
の変化にかかわらず一定振幅の電流が出力されるように
バイアス電圧供給回路からバイアス電圧が印加される。
【００１０】増幅型光電変換素子のバイアス電圧供給回
路をこのように構成することにより、等化増幅後の信号
の電圧振幅を一定にするために行っていた等化増幅回路
からの帰還制御が不要になる。したがって本発明によれ
ば、増幅型光電変換素子を用いた光受信回路とＰＩＮ−
ＰＤ光受信回路との間で回路の共用化を計ることができ
る。
路をこのように構成することにより、等化増幅後の信号
の電圧振幅を一定にするために行っていた等化増幅回路
からの帰還制御が不要になる。したがって本発明によれ
ば、増幅型光電変換素子を用いた光受信回路とＰＩＮ−
ＰＤ光受信回路との間で回路の共用化を計ることができ
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明による
ＡＰＤのバイアス電圧供給回路の構成を示すブロック図
である。同図に示すようにバイアス電圧供給回路１ａ
は、可変高電圧発生回路１１、電流検出回路１２、基準
電圧発生回路１５、演算増幅器１６および出力端子１７
により構成されており、可変高電圧発生回路１１と出力
端子１７との間に電流検出回路１２が接続され、この電
流検出回路１２の出力端子が演算増幅器１６のマイナス
入力端子に接続され、基準電圧発生回路１５の出力端子
がこの演算増幅器１６のプラス入力端子に接続され、こ
の演算増幅器１６の出力側に可変高電圧発生回路１１が
接続される。
いて図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明による
ＡＰＤのバイアス電圧供給回路の構成を示すブロック図
である。同図に示すようにバイアス電圧供給回路１ａ
は、可変高電圧発生回路１１、電流検出回路１２、基準
電圧発生回路１５、演算増幅器１６および出力端子１７
により構成されており、可変高電圧発生回路１１と出力
端子１７との間に電流検出回路１２が接続され、この電
流検出回路１２の出力端子が演算増幅器１６のマイナス
入力端子に接続され、基準電圧発生回路１５の出力端子
がこの演算増幅器１６のプラス入力端子に接続され、こ
の演算増幅器１６の出力側に可変高電圧発生回路１１が
接続される。
【００１２】また、電流検出回路１２は、例えば、抵抗
器１３および演算増幅器１４により構成され、可変高電
圧発生回路１１と出力端子１７との間に抵抗器１３が接
続されて、抵抗器１３の両端が演算増幅器１４の各入力
端子に接続され、演算増幅器１４の出力端子が演算増幅
器１６のマイナス入力端子に接続される。また、バイア
ス電圧供給回路１ａの出力端子１７にはＡＰＤ２ａが接
続される。
器１３および演算増幅器１４により構成され、可変高電
圧発生回路１１と出力端子１７との間に抵抗器１３が接
続されて、抵抗器１３の両端が演算増幅器１４の各入力
端子に接続され、演算増幅器１４の出力端子が演算増幅
器１６のマイナス入力端子に接続される。また、バイア
ス電圧供給回路１ａの出力端子１７にはＡＰＤ２ａが接
続される。
【００１３】ここで、可変高電圧発生回路１１は、使用
するＡＰＤ２ａの電流増倍率を制御するのに十分な範囲
の高電圧を出力できる。また、電流変換回路１２におけ
る抵抗器１３は、可変高電圧発生回路１１の出力電圧と
バイアス電圧供給回路１ａの出力電圧との間に顕著な電
圧差が生じない程度の抵抗値Ｒを持つ。また、演算増幅
器１４および１６は各出力信号の取り扱いが容易な電圧
に増幅できて、プラス入力端子およびマイナス入力端子
の両端子間に顕著な電位差が生じない十分な利得を持
ち、かつ、図１における帰還回路が発振しない時定数お
よび利得を持つ。また、基準電圧発生回路１５は、その
出力電圧である基準電圧Ｖref を可変できる。
するＡＰＤ２ａの電流増倍率を制御するのに十分な範囲
の高電圧を出力できる。また、電流変換回路１２におけ
る抵抗器１３は、可変高電圧発生回路１１の出力電圧と
バイアス電圧供給回路１ａの出力電圧との間に顕著な電
圧差が生じない程度の抵抗値Ｒを持つ。また、演算増幅
器１４および１６は各出力信号の取り扱いが容易な電圧
に増幅できて、プラス入力端子およびマイナス入力端子
の両端子間に顕著な電位差が生じない十分な利得を持
ち、かつ、図１における帰還回路が発振しない時定数お
よび利得を持つ。また、基準電圧発生回路１５は、その
出力電圧である基準電圧Ｖref を可変できる。
【００１４】図２は可変高電圧発生回路１１の制御電圧
／出力電圧特性図である。同図に示されるように可変高
電圧発生回路１１は、演算増幅器１６から出力される制
御信号の電圧に対して出力電圧を一次的に変化させる。
なお、図１に示したバイアス電圧供給回路１ａの場合、
電流検出回路１２または基準電圧発生回路１５からの出
力信号がそれぞれ演算増幅器１６のマイナス入力端子ま
たはプラス入力端子に入力されるため、図２の特性図は
右上がりの直線となっている。逆に、電流検出回路１２
または基準電圧発生回路１５からの出力信号がそれぞれ
演算増幅器１６のプラス入力端子またはマイナス入力端
子に入力される場合は、可変高電圧発生回路１１の制御
電圧／出力電圧特性図は右下がりの直線となる。また、
図３はＡＰＤ２ａのバイアス電圧／電流増倍率特性図で
ある。同図に示されるようにＡＰＤ２ａは大きなバイア
ス電圧を印加するほど電流増倍率が増大する。
／出力電圧特性図である。同図に示されるように可変高
電圧発生回路１１は、演算増幅器１６から出力される制
御信号の電圧に対して出力電圧を一次的に変化させる。
なお、図１に示したバイアス電圧供給回路１ａの場合、
電流検出回路１２または基準電圧発生回路１５からの出
力信号がそれぞれ演算増幅器１６のマイナス入力端子ま
たはプラス入力端子に入力されるため、図２の特性図は
右上がりの直線となっている。逆に、電流検出回路１２
または基準電圧発生回路１５からの出力信号がそれぞれ
演算増幅器１６のプラス入力端子またはマイナス入力端
子に入力される場合は、可変高電圧発生回路１１の制御
電圧／出力電圧特性図は右下がりの直線となる。また、
図３はＡＰＤ２ａのバイアス電圧／電流増倍率特性図で
ある。同図に示されるようにＡＰＤ２ａは大きなバイア
ス電圧を印加するほど電流増倍率が増大する。
【００１５】次に、図１に示したバイアス電圧供給回路
１ａおよびＡＰＤ２ａの動作について図２および図３を
参照して説明する。バイアス電圧供給回路１ａの出力端
子１７に接続されたＡＰＤ２ａに光入力Ｐr が入力され
ると、Ｐr・Ｍ・η・ε/(ｈ・ν)で表される光電流Ｉr がＡ
ＰＤ２ａのカソードからアノードの方向に流れる。ただ
し、ＭはＡＰＤ２ａの電流増倍率、ηはＡＰＤ２ａの量
子効率、εは単位電荷、ｈはプランク定数、νは光の周
波数である。
１ａおよびＡＰＤ２ａの動作について図２および図３を
参照して説明する。バイアス電圧供給回路１ａの出力端
子１７に接続されたＡＰＤ２ａに光入力Ｐr が入力され
ると、Ｐr・Ｍ・η・ε/(ｈ・ν)で表される光電流Ｉr がＡ
ＰＤ２ａのカソードからアノードの方向に流れる。ただ
し、ＭはＡＰＤ２ａの電流増倍率、ηはＡＰＤ２ａの量
子効率、εは単位電荷、ｈはプランク定数、νは光の周
波数である。
【００１６】このとき、バイアス電圧供給回路１ａの電
流検出回路１２にもＩr の電流が流れる。したがって、
電流検出回路１２における抵抗値Ｒの抵抗器１３の両端
にはＩr・Ｒなる電位差が生じる。電流検出回路１２にお
ける演算増幅器１４の利得をＡ（Ａ＞１）とすると、演
算増幅器１４は抵抗器１３の両端に生じる電位差Ｉr・Ｒ
を増幅して、Ａ・Ｉr・Ｒ なる電圧を演算増幅器１６のマ
イナス入力端子に出力する。また、演算増幅器１６のプ
ラス入力端子には基準電圧発生回路１５から基準電圧Ｖ
ref が出力される。演算増幅器１６の利得をＢ（Ｂ＞
１）とすると、演算増幅器１６は基準電圧Ｖref と演算
増幅器１４の出力電圧Ａ・Ｉr・Ｒ との差をＢ倍した電圧
Ｂ・（Ｖref−Ａ・Ｉr・Ｒ） を可変高電圧発生回路１１に
制御信号として出力する。
流検出回路１２にもＩr の電流が流れる。したがって、
電流検出回路１２における抵抗値Ｒの抵抗器１３の両端
にはＩr・Ｒなる電位差が生じる。電流検出回路１２にお
ける演算増幅器１４の利得をＡ（Ａ＞１）とすると、演
算増幅器１４は抵抗器１３の両端に生じる電位差Ｉr・Ｒ
を増幅して、Ａ・Ｉr・Ｒ なる電圧を演算増幅器１６のマ
イナス入力端子に出力する。また、演算増幅器１６のプ
ラス入力端子には基準電圧発生回路１５から基準電圧Ｖ
ref が出力される。演算増幅器１６の利得をＢ（Ｂ＞
１）とすると、演算増幅器１６は基準電圧Ｖref と演算
増幅器１４の出力電圧Ａ・Ｉr・Ｒ との差をＢ倍した電圧
Ｂ・（Ｖref−Ａ・Ｉr・Ｒ） を可変高電圧発生回路１１に
制御信号として出力する。
【００１７】可変高電圧発生回路１１は、図２に示すよ
うに、制御信号の電圧Ｂ・（Ｖref−Ａ・Ｉr ・Ｒ）が正の
場合、制御信号の電圧Ｂ・（Ｖref−Ａ・Ｉr ・Ｒ）が零の
ときよりも大きな電圧を出力する。可変高電圧発生回路
１１の出力電圧が大きくなるとバイアス電圧供給回路１
ａの出力電圧も大きくなり、ＡＰＤ２ａにもより大きな
バイアス電圧が印加される。ＡＰＤ２ａのバイアス電圧
が大きくなると、図３に示すようにＡＰＤ２ａの電流増
倍率が上がるため、光電流Ｉr が増加する。光電流Ｉr
が増加すると制御信号の電圧Ｂ・（Ｖref−Ａ・Ｉr ・Ｒ）
は零に近ずく。逆に、可変高電圧発生回路１１は、図２
に示すように、制御信号の電圧Ｂ・ （Ｖref−Ａ・Ｉr・
Ｒ）が負の場合、零のときよりも小さな電圧を出力す
る。その結果、ＡＰＤ２ａに印加されるバイアス電圧が
小さくなるため、図３に示すようにＡＰＤ２ａの電流増
倍率が下がる。したがって、光電流Ｉr が減少するの
で、この場合も制御信号の電圧Ｂ・（Ｖref−Ａ・Ｉr ・
Ｒ）は零に近ずく。
うに、制御信号の電圧Ｂ・（Ｖref−Ａ・Ｉr ・Ｒ）が正の
場合、制御信号の電圧Ｂ・（Ｖref−Ａ・Ｉr ・Ｒ）が零の
ときよりも大きな電圧を出力する。可変高電圧発生回路
１１の出力電圧が大きくなるとバイアス電圧供給回路１
ａの出力電圧も大きくなり、ＡＰＤ２ａにもより大きな
バイアス電圧が印加される。ＡＰＤ２ａのバイアス電圧
が大きくなると、図３に示すようにＡＰＤ２ａの電流増
倍率が上がるため、光電流Ｉr が増加する。光電流Ｉr
が増加すると制御信号の電圧Ｂ・（Ｖref−Ａ・Ｉr ・Ｒ）
は零に近ずく。逆に、可変高電圧発生回路１１は、図２
に示すように、制御信号の電圧Ｂ・ （Ｖref−Ａ・Ｉr・
Ｒ）が負の場合、零のときよりも小さな電圧を出力す
る。その結果、ＡＰＤ２ａに印加されるバイアス電圧が
小さくなるため、図３に示すようにＡＰＤ２ａの電流増
倍率が下がる。したがって、光電流Ｉr が減少するの
で、この場合も制御信号の電圧Ｂ・（Ｖref−Ａ・Ｉr ・
Ｒ）は零に近ずく。
【００１８】このように、Ｖref＝Ａ・Ｉr・Ｒが成立する
ように系が安定する。したがって、電流検出回路１２の
抵抗器１３の抵抗値Ｒ、同演算増幅器１４の利得Ａおよ
び基準電圧発生回路１５が出力する基準電圧Ｖref の各
値を一定にすれば、ＡＰＤ２ａの光入力Ｐr の変化にか
かわらず一定の光電流Ｉr（＝Ｖref/（Ａ・Ｒ））を得る
ことができる。
ように系が安定する。したがって、電流検出回路１２の
抵抗器１３の抵抗値Ｒ、同演算増幅器１４の利得Ａおよ
び基準電圧発生回路１５が出力する基準電圧Ｖref の各
値を一定にすれば、ＡＰＤ２ａの光入力Ｐr の変化にか
かわらず一定の光電流Ｉr（＝Ｖref/（Ａ・Ｒ））を得る
ことができる。
【００１９】次に、図１に示したバイアス電圧供給回路
１ａおよびＡＰＤ２ａの動作についてより具体的に説明
するために、これらバイアス電圧供給回路１ａおよびＡ
ＰＤ２ａの諸数値を次のように設定する。すなわち、電
流検出回路１２の抵抗器１３の抵抗値Ｒを１００Ω、演
算増幅器１４の利得Ａを１００００倍とする。基準電圧
発生回路１５が出力する基準電圧Ｖref の値を１Ｖとす
る。演算増幅器１６の利得Ｂを１００００倍とし、この
演算増幅器１６から出力される制御信号の電圧範囲を−
５〜＋５Ｖとする。可変高電圧発生回路１１の出力電圧
の範囲を０〜５０Ｖとし、可変高電圧発生回路１１に−
５Ｖの制御信号が入力すると可変高電圧発生回路１１は
０Ｖを出力し、＋５Ｖの制御信号が入力すると５０Ｖを
出力する。
１ａおよびＡＰＤ２ａの動作についてより具体的に説明
するために、これらバイアス電圧供給回路１ａおよびＡ
ＰＤ２ａの諸数値を次のように設定する。すなわち、電
流検出回路１２の抵抗器１３の抵抗値Ｒを１００Ω、演
算増幅器１４の利得Ａを１００００倍とする。基準電圧
発生回路１５が出力する基準電圧Ｖref の値を１Ｖとす
る。演算増幅器１６の利得Ｂを１００００倍とし、この
演算増幅器１６から出力される制御信号の電圧範囲を−
５〜＋５Ｖとする。可変高電圧発生回路１１の出力電圧
の範囲を０〜５０Ｖとし、可変高電圧発生回路１１に−
５Ｖの制御信号が入力すると可変高電圧発生回路１１は
０Ｖを出力し、＋５Ｖの制御信号が入力すると５０Ｖを
出力する。
【００２０】また、使用するＡＰＤ２ａについて、印加
されるバイアス電圧と電流増倍率Ｍとの関係は、バイア
ス電圧が０Ｖのとき電流増倍率Ｍは１であり、バイアス
電圧が５０Ｖのとき電流増倍率Ｍは５０である。また、
ＡＰＤ２ａの量子効率ηを０．９５とする。また、ε/
（ｈ・ν）を１．０５６とする。
されるバイアス電圧と電流増倍率Ｍとの関係は、バイア
ス電圧が０Ｖのとき電流増倍率Ｍは１であり、バイアス
電圧が５０Ｖのとき電流増倍率Ｍは５０である。また、
ＡＰＤ２ａの量子効率ηを０．９５とする。また、ε/
（ｈ・ν）を１．０５６とする。
【００２１】このとき、バイアス電圧供給回路１ａおよ
びＡＰＤ２ａは次のように動作する。ＡＰＤ２ａに光入
力Ｐr がない場合、すなわち光入力Ｐr が０Ｗのとき、
ＡＰＤ２ａに光電流Ｉr は発生しない。このため、バイ
アス電圧供給回路１ａの電流検出回路１２にも電流は流
れないので、電流検出回路１２の抵抗器１３の両端に電
位差は生じない。したがって、電流検出回路１２の演算
増幅器１４の出力電圧は０Ｖとなる。
びＡＰＤ２ａは次のように動作する。ＡＰＤ２ａに光入
力Ｐr がない場合、すなわち光入力Ｐr が０Ｗのとき、
ＡＰＤ２ａに光電流Ｉr は発生しない。このため、バイ
アス電圧供給回路１ａの電流検出回路１２にも電流は流
れないので、電流検出回路１２の抵抗器１３の両端に電
位差は生じない。したがって、電流検出回路１２の演算
増幅器１４の出力電圧は０Ｖとなる。
【００２２】一方、基準電圧発生回路１５からは常に１
Ｖの基準電圧が出力される。したがって、演算増幅器１
６に入力される２信号の電圧差１Ｖとなる。演算増幅器
１６の利得Ｂは１００００倍であるが、この演算増幅器
１６から出力される制御信号の電圧の上限は＋５Ｖであ
るから、演算増幅器１６からは＋５Ｖの制御信号が出力
される。よって可変高電圧発生回路１１からは５０Ｖの
電圧が出力される。ＡＰＤ２ａに印加されるバイアス電
圧も５０Ｖであるから、ＡＰＤ２ａの電流増倍率Ｍは５
０に設定される。
Ｖの基準電圧が出力される。したがって、演算増幅器１
６に入力される２信号の電圧差１Ｖとなる。演算増幅器
１６の利得Ｂは１００００倍であるが、この演算増幅器
１６から出力される制御信号の電圧の上限は＋５Ｖであ
るから、演算増幅器１６からは＋５Ｖの制御信号が出力
される。よって可変高電圧発生回路１１からは５０Ｖの
電圧が出力される。ＡＰＤ２ａに印加されるバイアス電
圧も５０Ｖであるから、ＡＰＤ２ａの電流増倍率Ｍは５
０に設定される。
【００２３】この状態でＡＰＤ２ａに０．０００１ｍＷ
の光入力Ｐr が入力されるとする。ＡＰＤ２ａに発生す
る光電流Ｉr はＰr・Ｍ・η・ε/(ｈ・ν)で表されるから、
０．００５ｍＡの光電流Ｉr が生じる。このとき、バイ
アス電圧供給回路１ａの電流検出回路１２にも０．００
５ｍＡの電流が流れることになる。しかし、電流検出回
路１２に流れる電流に基づいてＡＰＤ２ａに印加される
バイアス電圧が帰還制御されるため、ＡＰＤ２ａに発生
する光電流Ｉr はＶref/（Ａ・Ｒ） 、すなわち０．００
１ｍＡとなって安定する。
の光入力Ｐr が入力されるとする。ＡＰＤ２ａに発生す
る光電流Ｉr はＰr・Ｍ・η・ε/(ｈ・ν)で表されるから、
０．００５ｍＡの光電流Ｉr が生じる。このとき、バイ
アス電圧供給回路１ａの電流検出回路１２にも０．００
５ｍＡの電流が流れることになる。しかし、電流検出回
路１２に流れる電流に基づいてＡＰＤ２ａに印加される
バイアス電圧が帰還制御されるため、ＡＰＤ２ａに発生
する光電流Ｉr はＶref/（Ａ・Ｒ） 、すなわち０．００
１ｍＡとなって安定する。
【００２４】以上説明したように、図１に示したバイア
ス電圧供給回路１ａはその回路内で帰還制御を行い、Ａ
ＰＤ２ａに発生する光電流Ｉr の振幅が一定になるよう
にＡＰＤ２ａのバイアス電圧を変化させる。このため、
バイアス電圧供給回路１ａを用いたＡＰＤ光受信回路に
おける等化増幅回路は、図５に示した従来のＡＰＤ光受
信回路における等化増幅回路３ｃと異なり、ＡＰＤ２ａ
のバイアス電圧を制御するための機能を必要としない。
したがって、例えば図６に示したＰＩＮ−ＰＤ光受信回
路における等化増幅回路３ｄをＡＰＤ光受信回路の等化
増幅回路として利用することも可能となる。等化増幅回
路３ｄは電流電圧変換増幅器３１ｄとリミッティング増
幅器３２ｄのみで構成されるため、ＡＰＤ光受信回路の
等化増幅回路を大幅に簡易化できる。
ス電圧供給回路１ａはその回路内で帰還制御を行い、Ａ
ＰＤ２ａに発生する光電流Ｉr の振幅が一定になるよう
にＡＰＤ２ａのバイアス電圧を変化させる。このため、
バイアス電圧供給回路１ａを用いたＡＰＤ光受信回路に
おける等化増幅回路は、図５に示した従来のＡＰＤ光受
信回路における等化増幅回路３ｃと異なり、ＡＰＤ２ａ
のバイアス電圧を制御するための機能を必要としない。
したがって、例えば図６に示したＰＩＮ−ＰＤ光受信回
路における等化増幅回路３ｄをＡＰＤ光受信回路の等化
増幅回路として利用することも可能となる。等化増幅回
路３ｄは電流電圧変換増幅器３１ｄとリミッティング増
幅器３２ｄのみで構成されるため、ＡＰＤ光受信回路の
等化増幅回路を大幅に簡易化できる。
【００２５】また、図４はバイアス電圧供給回路１ａを
用いたＡＰＤ光受信回路とＰＩＮ−ＰＤ光受信回路との
間の回路の共用化を示す図である。同図に示すように、
ＡＰＤ光受信回路にバイアス電圧供給回路１ａを用いれ
ば、ＰＩＮ−ＰＤ光受信回路と等化増幅回路３ａおよび
信号処理回路４ａについて共用化が可能になる。共用化
する回路は生産効率が向上するため、光受信回路の生産
コストを低減できる。
用いたＡＰＤ光受信回路とＰＩＮ−ＰＤ光受信回路との
間の回路の共用化を示す図である。同図に示すように、
ＡＰＤ光受信回路にバイアス電圧供給回路１ａを用いれ
ば、ＰＩＮ−ＰＤ光受信回路と等化増幅回路３ａおよび
信号処理回路４ａについて共用化が可能になる。共用化
する回路は生産効率が向上するため、光受信回路の生産
コストを低減できる。
【００２６】なお、これまで光電変換素子としてＡＰＤ
を用いた場合の光受信回路について説明してきたが、本
発明によるバイアス電圧供給回路がバイアス電圧を印加
する光電変換素子はＡＰＤに限定するものではなく、増
幅型光電変換素子であればよい。
を用いた場合の光受信回路について説明してきたが、本
発明によるバイアス電圧供給回路がバイアス電圧を印加
する光電変換素子はＡＰＤに限定するものではなく、増
幅型光電変換素子であればよい。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によるバイア
ス電圧供給回路は、電流検出回路から出力される電圧信
号と基準電圧発生回路から出力される電圧信号の電圧差
がなくなるように高電圧発生回路の出力電圧を制御する
ことにより、このバイアス電圧供給回路に接続された増
幅型光電変換素子の出力電流は光入力の変化にかかわら
ず一定となる。つまり、等化増幅回路からの帰還制御を
行わなくても増幅型光電変換素子の出力電流を制御でき
る。したがって本発明によれば、増幅型光電変換素子を
用いた光受信回路およびＰＩＮ−ＰＤを用いた光受信回
路の間で回路の共用化を計れる。このため、光受信回路
の生産効率を向上できるので、光受信回路の生産コスト
を低減できる。
ス電圧供給回路は、電流検出回路から出力される電圧信
号と基準電圧発生回路から出力される電圧信号の電圧差
がなくなるように高電圧発生回路の出力電圧を制御する
ことにより、このバイアス電圧供給回路に接続された増
幅型光電変換素子の出力電流は光入力の変化にかかわら
ず一定となる。つまり、等化増幅回路からの帰還制御を
行わなくても増幅型光電変換素子の出力電流を制御でき
る。したがって本発明によれば、増幅型光電変換素子を
用いた光受信回路およびＰＩＮ−ＰＤを用いた光受信回
路の間で回路の共用化を計れる。このため、光受信回路
の生産効率を向上できるので、光受信回路の生産コスト
を低減できる。
【図１】 本発明によるＡＰＤのバイアス電圧供給回路
の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
【図２】 本発明によるＡＰＤのバイアス電圧供給回路
における可変高電圧発生回路の制御電圧／出力電圧特性
図である。
における可変高電圧発生回路の制御電圧／出力電圧特性
図である。
【図３】 ＡＰＤのバイアス電圧／電流増倍率特性図で
ある。
ある。
【図４】 本発明によるバイアス電圧供給回路を用いた
ＡＰＤ光受信回路とＰＩＮ−ＰＤ光受信回路との間の回
路の共用化を示す図である。
ＡＰＤ光受信回路とＰＩＮ−ＰＤ光受信回路との間の回
路の共用化を示す図である。
【図５】 従来のＡＰＤ光受信回路の構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図６】 従来のＰＩＮ−ＰＤ光受信回路の構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
１ａ…バイアス電圧供給回路、１ｂ…定電圧源、２ａ…
ＡＰＤ、２ｂ…ＰＩＮ−ＰＤ、３ａ…等化増幅回路、４
ａ…信号処理回路、１１…可変高電圧発生回路、１２…
電流検出回路、１３…抵抗器、１４，１６…演算増幅
器、１５…基準電圧発生回路、１７…出力端子、３１ａ
…電流電圧変換増幅器、３２ａ…リミッティング増幅
器。
ＡＰＤ、２ｂ…ＰＩＮ−ＰＤ、３ａ…等化増幅回路、４
ａ…信号処理回路、１１…可変高電圧発生回路、１２…
電流検出回路、１３…抵抗器、１４，１６…演算増幅
器、１５…基準電圧発生回路、１７…出力端子、３１ａ
…電流電圧変換増幅器、３２ａ…リミッティング増幅
器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/06
Claims (2)
- 【請求項１】 増幅機能を有する２端子光電変換素子の
バイアス電圧供給回路において、 出力電圧が変化する高電圧発生回路と、 この高電圧発生回路と前記バイアス電圧供給回路の出力
端子との間に接続され、このバイアス電圧供給回路の出
力電流をその電流値に応じた電圧信号に変換する電流検
出回路と、 一定電圧の電圧信号を出力する基準電圧発生回路と、 前記電流検出回路の出力端子が一方の入力端子に接続さ
れ、前記基準電圧発生回路の出力端子が他方の入力端子
に接続されており、これら電流検出回路および基準電圧
発生回路の出力信号の電圧差に応じた電圧信号を前記高
電圧発生回路に出力する増幅器とを備え、 前記バイアス電圧供給回路の出力端子に接続された２端
子光電変換素子に光入力があると、この２端子光電変換
素子に一定振幅の光電流が発生するようにバイアス電圧
を印加することを特徴とするバイアス電圧供給回路。 - 【請求項２】 請求項１において、 前記２端子光電変換素子は、アバランシェフォトダイオ
ードであることを特徴とするバイアス電圧供給回路。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9000690A JPH10200342A (ja) | 1997-01-07 | 1997-01-07 | バイアス電圧供給回路 |
| EP97123043A EP0852435A2 (en) | 1997-01-07 | 1997-12-31 | Bias voltage supply circuit for photoelectric converting element, and photodetection circuit |
| US09/003,158 US6031219A (en) | 1997-01-07 | 1998-01-06 | Bias voltage supply circuit for photoelectric converting element and photodetection circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9000690A JPH10200342A (ja) | 1997-01-07 | 1997-01-07 | バイアス電圧供給回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10200342A true JPH10200342A (ja) | 1998-07-31 |
Family
ID=11480761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9000690A Pending JPH10200342A (ja) | 1997-01-07 | 1997-01-07 | バイアス電圧供給回路 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6031219A (ja) |
| EP (1) | EP0852435A2 (ja) |
| JP (1) | JPH10200342A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP2002084235A (ja) * | 2000-09-07 | 2002-03-22 | Fujitsu Ltd | Ａｐｄバイアス電圧制御回路 |
| JP2004128676A (ja) * | 2002-09-30 | 2004-04-22 | Hitachi Cable Ltd | 光受信器 |
| JP2005354548A (ja) * | 2004-06-14 | 2005-12-22 | Mitsubishi Electric Corp | 光受信器 |
| JP2010178383A (ja) * | 2010-05-06 | 2010-08-12 | Mitsubishi Electric Corp | 光受信器 |
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| JP3766950B2 (ja) * | 1999-02-19 | 2006-04-19 | 富士通株式会社 | Ａｐｄバイアス回路 |
| US7224908B2 (en) | 2000-10-13 | 2007-05-29 | Kiribati Wireless Ventures, Llc | Attenuation and calibration systems and methods for use with a laser detector in an optical communication system |
| US6756578B1 (en) | 2002-01-17 | 2004-06-29 | Trimble Navigation Limited | Photocell bias circuit |
| US7155133B2 (en) * | 2002-02-12 | 2006-12-26 | Finisar Corporation | Avalanche photodiode controller circuit for fiber optics transceiver |
| US6680642B2 (en) * | 2002-05-23 | 2004-01-20 | Innersea Technology | Analog bipolar current source |
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| US20050224697A1 (en) * | 2004-04-08 | 2005-10-13 | Naoki Nishiyama | Light-receiving circuit capable of expanding a dynamic range of an optical input |
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| GB2483518B8 (en) | 2010-09-13 | 2015-07-22 | Toshiba Res Europ Ltd | A receiver for a quantum communication system |
| CN106033225B (zh) * | 2015-03-16 | 2017-08-25 | 苏州旭创科技有限公司 | 低功耗apd偏压控制器与偏压控制方法及光电接收器 |
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| CN112611452A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-04-06 | 四川天邑康和通信股份有限公司 | 高速率pon/光模块接收雪崩二极管测试方法 |
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| JPS61167231A (ja) * | 1985-01-21 | 1986-07-28 | Mitsubishi Electric Corp | レ−ザダイオ−ドの駆動回路 |
| JPS6347103A (ja) * | 1986-08-14 | 1988-02-27 | 日本碍子株式会社 | ハニカム成型用ダイスおよびその製造方法 |
| JPS6355619A (ja) * | 1986-08-27 | 1988-03-10 | Hitachi Ltd | マウスデ−タ制御方式 |
| JPH02113640A (ja) * | 1988-10-21 | 1990-04-25 | Toshiba Corp | 自動利得制御装置 |
| JPH06244801A (ja) * | 1993-02-16 | 1994-09-02 | Hitachi Cable Ltd | 光受信器 |
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| JPH07245540A (ja) * | 1994-01-12 | 1995-09-19 | Fujitsu Ltd | 光ディジタル通信用の光受信装置 |
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-
1997
- 1997-01-07 JP JP9000690A patent/JPH10200342A/ja active Pending
- 1997-12-31 EP EP97123043A patent/EP0852435A2/en not_active Withdrawn
-
1998
- 1998-01-06 US US09/003,158 patent/US6031219A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0852435A2 (en) | 1998-07-08 |
| US6031219A (en) | 2000-02-29 |
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