JPH10223922A - Photodetective circuit - Google Patents

Photodetective circuit

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JPH10223922A
JPH10223922A JP9019475A JP1947597A JPH10223922A JP H10223922 A JPH10223922 A JP H10223922A JP 9019475 A JP9019475 A JP 9019475A JP 1947597 A JP1947597 A JP 1947597A JP H10223922 A JPH10223922 A JP H10223922A
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voltage
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Hiroaki Asano
弘明 浅野
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photodetective circuit for generating a reproducing signal with no pulse distortion, even when an optical signal with high power is received. SOLUTION: An optical signal received is changed into a current signal through a photo-diode 11 and changed into a voltage signal through a pre-amplifier 12. When an optical signal with high power is received, a bypass transistor 131 is put in continuity, and part of current signal from the photo-diode 11 is bypassed. At this time, a voltage level divided by resistors 171 and 172 is shifted lower from an amplitude center of the output of the pre-amplifier 12. By the shifting into a lower-side direction, a pulse width distortion is canceled. As the bypass current is increased, the shifting amount is proportionally increased. As a result, an output from a comparator 18 has no pulse width distortion in a wide range of light receiving power level.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光受信回路に関
し、より特定的には、パルス変調された光信号を受信し
て電気信号に変換して増幅再生する光受信回路に関す
る。
The present invention relates to an optical receiving circuit, and more particularly, to an optical receiving circuit that receives a pulse-modulated optical signal, converts the signal into an electric signal, and amplifies and reproduces the signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5は、特公平7−107943号公報
に開示された光受信器の構成を示したブロック図であ
る。図6は、図5に示す光受信器の各部の電圧レベルを
示した図である。以下、図5および図6を参照して、従
来の光受信器について説明する。
2. Description of the Related Art FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an optical receiver disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-107943. FIG. 6 is a diagram showing voltage levels of respective parts of the optical receiver shown in FIG. Hereinafter, a conventional optical receiver will be described with reference to FIGS.

【0003】図5において、従来の光受信器は、フォト
ダイオード51と、電流電圧変換部52と、電圧源53
と、ピーク検出部54と、コンパレータ55と、抵抗5
6および57とを備えている。フォトダイオード51
は、受信した光信号を電気信号に変換する。電流電圧変
換部52は、電流信号を電圧信号に変換する。電圧源5
3は、無入力時の電流電圧変換部の出力電圧と同じ電圧
を発生する。ピーク検出部54は、電流電圧変換部52
の出力信号のピーク値(この場合は最小値)を検出保持
する。抵抗56および57は、互いに同一の抵抗値を有
しており、ピーク検出部54の出力と電圧源53の出力
電圧との中間値を出力するために用意される。
In FIG. 5, a conventional optical receiver includes a photodiode 51, a current-to-voltage converter 52, and a voltage source 53.
, A peak detector 54, a comparator 55, and a resistor 5
6 and 57. Photodiode 51
Converts the received optical signal into an electric signal. The current-voltage converter 52 converts a current signal into a voltage signal. Voltage source 5
3 generates the same voltage as the output voltage of the current-to-voltage converter when there is no input. The peak detection unit 54 includes a current-voltage conversion unit 52
Of the output signal (in this case, the minimum value) is detected and held. The resistors 56 and 57 have the same resistance value and are prepared to output an intermediate value between the output of the peak detector 54 and the output voltage of the voltage source 53.

【0004】図6において、V50は電流電圧変換部5
2の出力、V51はピーク検出部54の出力、V52は
電圧源53の出力、V53は抵抗56および57により
生成され、コンパレータ55の参照入力に印加される電
圧レベルを示している。
[0006] In FIG. 6, V 50 denotes a current-to-voltage converter 5.
2, V51 is the output of the peak detector 54, V52 is the output of the voltage source 53, and V53 is the voltage level generated by the resistors 56 and 57 and applied to the reference input of the comparator 55.

【0005】パルス変調された受信光信号は、フォトダ
イオード51により電流信号に変換される。変換された
電流信号は、電流電圧変換部52により電圧信号(V5
0)に変換される。変換された電圧信号は、そのパルス
信号の最小となるピーク値(V51)がピーク検出部5
4により検出、保持される。
[0005] The pulse-modulated received optical signal is converted into a current signal by a photodiode 51. The converted current signal is converted into a voltage signal (V5
0). The converted voltage signal has a minimum peak value (V51) of the pulse signal as a peak detector 5.
4 is detected and held.

【0006】一方、電圧源53は、電流電圧変換部52
と同一回路構成で、かつフォトダイオードが接続されて
いない構成であるため、その出力(V52)は、光信号
を受信していない場合の電流電圧変換部52の出力レベ
ルと同一となる。
On the other hand, the voltage source 53 is
The output (V52) is the same as the output level of the current-to-voltage converter 52 when no optical signal is received, since the circuit configuration is the same as that of FIG.

【0007】抵抗56および抵抗57の分圧回路により
生成される電圧レベルV53は、ピーク検出部54の出
力V51と電流電圧変換部53の出力V52との丁度中
間値を示す。すなわち、電圧レベルV53は、電流電圧
変換部52の出力信号V50の中間値に設定されること
となる。そして、コンパレータ55において、出力信号
V50が電圧レベルV53をしきい値として弁別されて
パルス信号が再生される。
The voltage level V53 generated by the voltage dividing circuit of the resistors 56 and 57 indicates an intermediate value between the output V51 of the peak detecting section 54 and the output V52 of the current / voltage converting section 53. That is, the voltage level V53 is set to an intermediate value of the output signal V50 of the current / voltage converter 52. Then, in the comparator 55, the output signal V50 is discriminated using the voltage level V53 as a threshold, and a pulse signal is reproduced.

【0008】上記従来の光受信器においては、電流電圧
変換部52における回路の出力振幅範囲の最大値で、最
大受光レベルが決まる。また、電流電圧変換部52にお
ける雑音レベルに応じて、最小受光レベルが決まる。す
なわち、この光受信器では、最大受光レベルと最小受光
レベルとの間の受光レベルの光信号については再生が可
能である。
In the above-mentioned conventional optical receiver, the maximum light receiving level is determined by the maximum value of the output amplitude range of the circuit in the current-voltage converter 52. Further, the minimum light receiving level is determined according to the noise level in the current-voltage converter 52. That is, this optical receiver can reproduce an optical signal having a light receiving level between the maximum light receiving level and the minimum light receiving level.

【0009】しかし、近年、伝送距離をさらに長くした
システムへの適用や、分岐数の多いシステムへの適用が
検討されており、光受信器としてダイナミックレンジを
さらに拡大することが求められつつある。
However, in recent years, application to a system with a longer transmission distance or application to a system with a large number of branches has been studied, and it is required to further expand the dynamic range as an optical receiver.

【0010】そこで、受信可能な光信号のダイナミック
レンジを拡大する試みとして、本願出願人は、新たな光
受信器を先に提案した(特願平08−281964号;
ただし、本願出願時未公開)。図7は、この先に提案さ
れた光受信器の光受信部の構成を示すブロック図であ
る。図8は、図7に示す光受信部の出力波形を示す波形
図である。
In view of this, as an attempt to extend the dynamic range of a receivable optical signal, the present applicant has previously proposed a new optical receiver (Japanese Patent Application No. 08-281964;
(Not disclosed at the time of filing of the present application). FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the optical receiver of the optical receiver proposed earlier. FIG. 8 is a waveform diagram showing an output waveform of the optical receiver shown in FIG.

【0011】図7において、本願出願人提案の光受信器
における光受信部は、フォトダイオード61と、電流電
圧変換部62と、バイパス用電流源63とを備えてい
る。
In FIG. 7, the optical receiver in the optical receiver proposed by the present applicant includes a photodiode 61, a current-voltage converter 62, and a current source 63 for bypass.

【0012】受信する光信号の信号電力が小さい場合に
は、バイパス用電流源63は動作せず、その電流値は0
である。従って、フォトダイオード61にて変換された
電流信号は、全て電流電圧変換部62へ供給され、出力
電圧信号が得られる。図8における出力電圧信号波形6
01は、この場合の出力を表している。
When the signal power of the received optical signal is small, the bypass current source 63 does not operate, and its current value becomes 0.
It is. Therefore, all the current signals converted by the photodiode 61 are supplied to the current-voltage converter 62, and an output voltage signal is obtained. Output voltage signal waveform 6 in FIG.
01 represents the output in this case.

【0013】次に、受信する光信号の信号電力が大きい
場合について説明する。パルス信号の立ち下がり時の始
めには、電流源63は動作せず、フォトダイオード61
にて変換された電流信号は、全て電流電圧変換部62に
供給され、電圧信号として取り出される。そして、パル
ス信号の立ち下がりに従って、電流電圧変換部62から
の出力として、その振幅値が一定値を越えると、電流源
63を構成しているトランジスタが導通を始め、フォト
ダイオード61からの電流信号の一部が電流源63へと
バイパスされることとなる。パルス信号として、電流電
圧変換部62からの出力電圧信号が一定値を越えた時点
で電流信号の一部がバイパスされることで、パルス信号
の先端がリミットされた波形の信号が得られることとな
る。出力電圧信号波形602は、この場合の出力を表し
ている。受信信号光レベルが大きくなり、バイパスされ
る信号電流量が多くなるほど、出力パルスの中心におけ
るパルス幅の歪みが大きくなる。
Next, a case where the signal power of the received optical signal is large will be described. At the beginning of the fall of the pulse signal, the current source 63 does not operate and the photodiode 61
All the current signals converted by are supplied to the current-to-voltage converter 62 and are extracted as voltage signals. When the amplitude value exceeds a certain value as an output from the current-voltage conversion unit 62 in accordance with the falling of the pulse signal, the transistor constituting the current source 63 starts conducting, and the current signal from the photodiode 61 starts. Is bypassed to the current source 63. As a pulse signal, a part of the current signal is bypassed when the output voltage signal from the current-voltage converter 62 exceeds a certain value, so that a signal having a waveform with a limited end of the pulse signal is obtained. Become. The output voltage signal waveform 602 represents the output in this case. As the received signal light level increases and the amount of bypassed signal current increases, the pulse width distortion at the center of the output pulse increases.

【0014】このようにして、受信信号が大電力の場合
でも受信することが可能となり、その受信可能なダイナ
ミックレンジが拡大可能となるが、電流源63にて一部
の電流がバイパスされた場合の、電流電圧変換部62か
らの出力信号波形は、その振幅中心におけるパルス幅歪
が大きく現れることとなる。
In this way, it is possible to receive even when the received signal has a large power, and the receivable dynamic range can be expanded. However, when a part of the current is bypassed by the current source 63, However, the waveform of the output signal from the current-voltage converter 62 has a large pulse width distortion at the center of its amplitude.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】この図7に示す構成の
光受信部を、図5に示すフォトダイオード51と電流電
圧変換部52とから構成される光受信部に置き換えて、
広いダイナミックレンジを備えた光受信器として実現し
た場合、受信光信号の信号電力レベルが小さい場合には
問題ないが、信号電力レベルが大きくなり、電流電圧変
換部62からパルス信号の先端がリミットされた波形が
出力される場合には、その振幅中心ではパルス幅歪が大
きく現れる。そのため、コンパレータ55の出力信号
が、パルス幅歪の大きな信号となってしまうという問題
点があった。このことは、コンパレータ55の出力信号
のデューティー比が変動することを意味し、後段の図示
しないPLL(位相同期ループ)で正確なクロックが再
生できなくなる。その結果、誤った情報を再生してしま
うおそれがあった。
The optical receiver having the structure shown in FIG. 7 is replaced with an optical receiver comprising a photodiode 51 and a current-voltage converter 52 shown in FIG.
When realized as an optical receiver having a wide dynamic range, there is no problem if the signal power level of the received optical signal is small, but the signal power level increases and the tip of the pulse signal is limited from the current-voltage converter 62. When the output waveform is output, a large pulse width distortion appears at the center of the amplitude. Therefore, there is a problem that the output signal of the comparator 55 becomes a signal having large pulse width distortion. This means that the duty ratio of the output signal of the comparator 55 fluctuates, and an accurate clock cannot be reproduced by a PLL (phase locked loop) (not shown) at the subsequent stage. As a result, erroneous information may be reproduced.

【0016】それ故に、本発明の目的は、大電力の光信
号を受信した場合であっても、パルス歪の無い再生信号
が得られる光受信回路を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to provide an optical receiving circuit capable of obtaining a reproduced signal without pulse distortion even when a high-power optical signal is received.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段および発明の効果】第1の
発明は、パルス変調された光信号を受信して再生する光
受信回路であって、光信号を電流信号に変換するフォト
ダイオードと、フォトダイオードによって取り出された
電流信号を電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、所
定電力以上の光信号を受信した場合に、フォトダイオー
ドから取り出される電流信号の一部をバイパスするため
の電流源と、電流源によりバイパスされる電流値に応じ
て、その出力レベルが制御されるリファレンス制御部
と、電流電圧変換回路の出力を信号入力として受け、リ
ファレンス制御部の出力を参照入力として受け、当該参
照入力をしきい値として当該信号入力を弁別するコンパ
レータとを備えている。上記第1の発明によれば、リフ
ァレンス制御部の出力レベルは、電流源によりバイパス
される電流値かつ従って受信した光信号の電力値に応じ
て変わるので、受信信号が大電力光信号であった場合、
コンパレータの参照入力レベルすなわちしきい値レベル
が自動的に適切な値に変化し、パルス幅歪の無い再生信
号を得ることができる。
A first aspect of the present invention is an optical receiving circuit for receiving and reproducing a pulse-modulated optical signal, comprising: a photodiode for converting the optical signal into a current signal; A current-voltage conversion circuit for converting a current signal extracted by the photodiode into a voltage signal, and a current source for bypassing a part of the current signal extracted from the photodiode when an optical signal having a predetermined power or more is received. A reference control unit whose output level is controlled in accordance with a current value bypassed by the current source, receiving an output of the current-voltage conversion circuit as a signal input, receiving an output of the reference control unit as a reference input, and A comparator that discriminates the signal input using the input as a threshold. According to the first aspect, the output level of the reference control unit changes according to the value of the current bypassed by the current source and, accordingly, the power value of the received optical signal, so that the received signal is a high power optical signal. If
The reference input level of the comparator, that is, the threshold level automatically changes to an appropriate value, and a reproduced signal without pulse width distortion can be obtained.

【0018】第2の発明は、第1の発明において、リフ
ァレンス制御部は、電流源によりバイパスされる電流値
が0の場合は、電流電圧変換部の出力振幅の中心値を出
力し、電流源によってバイパスされる電流値が0を越え
る場合は、当該バイパスされる電流値に比例して、電流
電圧変換部の出力信号の振幅中心から出力信号の極値に
近づく方向に変化した値を出力することを特徴とする。
In a second aspect based on the first aspect, the reference control section outputs the center value of the output amplitude of the current-voltage conversion section when the value of the current bypassed by the current source is zero. If the current value bypassed exceeds 0, a value that changes in a direction approaching the extreme value of the output signal from the amplitude center of the output signal of the current-voltage converter is output in proportion to the bypassed current value. It is characterized by the following.

【0019】上記第2の発明によれば、リファレンス制
御部は、電流源によりバイパスされる電流値が0を越え
る場合のみ電流電圧変換部の出力振幅の中心値からシフ
トするため、小電力の光信号を受信した場合であって
も、パルス幅歪の無い再生信号を得ることができる。
According to the second aspect, the reference control unit shifts from the center value of the output amplitude of the current-voltage conversion unit only when the current value bypassed by the current source exceeds 0. Even when a signal is received, a reproduced signal without pulse width distortion can be obtained.

【0020】第3の発明は、第2の発明において、リフ
ァレンス制御部の出力は、電流電圧変換回路の出力信号
の振幅値の範囲を越えないことを特徴とする。
A third invention is characterized in that, in the second invention, the output of the reference control unit does not exceed the range of the amplitude value of the output signal of the current-voltage conversion circuit.

【0021】第4の発明は、第3の発明において、電流
電圧変換回路は、トランスインピーダンス型のプリアン
プにより構成され、リファレンス制御部は、プリアンプ
の出力の最小値を検出、保持する第1の最小値保持回路
と、プリアンプの無入力時の出力レベルと同一レベルの
出力電圧を発生する電圧源と、電流源によってバイパス
される電流と同等の電流値の電流を取り出すためのカレ
ントミラー回路と、電圧源とカレントミラー回路との間
に接続される電圧降下用抵抗と、電圧降下用抵抗の端子
電圧の最低値を検出、保持する第2の最小値保持回路
と、第1および第2の最小値保持回路の中間の出力電圧
を取り出す分圧回路とを含んでいる。
In a fourth aspect based on the third aspect, the current-voltage conversion circuit is constituted by a transimpedance type preamplifier, and the reference control section detects and holds the minimum value of the output of the preamplifier. A value holding circuit, a voltage source for generating an output voltage of the same level as the output level of the preamplifier when there is no input, a current mirror circuit for extracting a current having a current value equivalent to the current bypassed by the current source, A voltage drop resistor connected between the source and the current mirror circuit, a second minimum value holding circuit for detecting and holding the lowest value of the terminal voltage of the voltage drop resistor, and first and second minimum values A voltage dividing circuit for extracting an intermediate output voltage of the holding circuit.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の一実施形態に係
る光受信回路の構成を示すブロック図である。図1にお
いて、本実施形態の光受信回路は、光信号を電流信号に
変換するフォトダイオード11と、電流電圧変換を行う
トランスインピーダンス型プリアンプ12と、大電力光
信号を受信した場合に一部の電流をバイパスする電流バ
イパス部13と、無入力時のプリアンプ12の出力レベ
ルと同一レベルの電圧を発生する電圧源14と、電圧降
下用抵抗15と、最小値保持回路161および162
と、抵抗分割による中間値を得るための抵抗171およ
び172と、プリアンプ12の出力を信号入力として受
け、抵抗171および172から得られる分圧出力を参
照入力として受け、当該参照入力をしきい値として当該
信号入力を弁別するコンパレータ18とを備えている。
なお、電流バイパス部13は、バイパス電流を決定する
トランジスタ131と、バイパスする電流値を取り出す
カレントミラーを構成するトランジスタ132および1
33とを含む。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optical receiving circuit according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, an optical receiving circuit according to the present embodiment includes a photodiode 11 for converting an optical signal into a current signal, a transimpedance preamplifier 12 for performing current-voltage conversion, and a part when a high-power optical signal is received. A current bypass unit 13 for bypassing a current; a voltage source 14 for generating a voltage having the same level as the output level of the preamplifier 12 when there is no input; a voltage drop resistor 15; and minimum value holding circuits 161 and 162
And the resistors 171 and 172 for obtaining an intermediate value by resistance division, the output of the preamplifier 12 as a signal input, the divided output obtained from the resistors 171 and 172 as a reference input, and the reference input as a threshold. And a comparator 18 for discriminating the signal input.
The current bypass unit 13 includes a transistor 131 for determining a bypass current and transistors 132 and 1 forming a current mirror for extracting a current value to be bypassed.
33.

【0023】図2は、図1に示す光受信回路が小電力信
号を受信した場合の各部電流と電圧の波形を示してい
る。図2において、波形20は電流バイパス部13で取
り出される電流波形を、波形21はプリアンプ12の出
力信号波形を、波形22は最小値保持回路162の出力
信号を、波形24は最小値保持回路161の出力信号
を、波形23は抵抗171および172により抵抗分割
された出力信号を、波形25はコンパレータ18の出力
信号を、それぞれ示している。
FIG. 2 shows waveforms of current and voltage of each part when the optical receiving circuit shown in FIG. 1 receives a small power signal. In FIG. 2, a waveform 20 is a current waveform extracted by the current bypass unit 13, a waveform 21 is an output signal waveform of the preamplifier 12, a waveform 22 is an output signal of the minimum value holding circuit 162, and a waveform 24 is a minimum value holding circuit 161. , The waveform 23 indicates the output signal divided by the resistors 171 and 172, and the waveform 25 indicates the output signal of the comparator 18.

【0024】図3は、図1に示す光受信回路が大電力信
号を受信した場合の各部電流と電圧の波形を示してい
る。図3において、波形30は電流バイパス部13で取
り出される電流波形を、波形31はプリアンプ12の出
力信号波形を、波形32は最小値保持回路162の出力
を、波形320は最小値保持回路162の入力を、波形
34は最小値保持回路161の出力信号を、波形33は
抵抗171および172により抵抗分割された出力信号
を、波形35はコンパレータ18の出力信号を、それぞ
れ示している。
FIG. 3 shows the current and voltage waveforms of each part when the optical receiving circuit shown in FIG. 1 receives a large power signal. In FIG. 3, a waveform 30 is a current waveform extracted by the current bypass unit 13, a waveform 31 is an output signal waveform of the preamplifier 12, a waveform 32 is an output of the minimum value holding circuit 162, and a waveform 320 is a signal of the minimum value holding circuit 162. A waveform 34 indicates an output signal of the minimum value holding circuit 161, a waveform 33 indicates an output signal divided by the resistors 171 and 172, and a waveform 35 indicates an output signal of the comparator 18.

【0025】図4は、トランジスタ133の動作特性曲
線を示した図である。図4では、トランジスタ133の
ドレイン・ソース間電圧を横軸に、ドレイン電流を縦軸
に取り、ゲート−ソース間電圧をパラメータとして、動
作特性曲線を記述している。さらに、図4では、抵抗1
5を含めた動作特性曲線を重ねて示している。
FIG. 4 is a diagram showing an operating characteristic curve of the transistor 133. In FIG. 4, the horizontal axis represents the drain-source voltage of the transistor 133, the vertical axis represents the drain current, and the operating characteristic curve is described using the gate-source voltage as a parameter. Further, in FIG.
5 are overlapped.

【0026】以下、これら図2〜図4を参照して、図1
に示す光受信回路の動作を説明する。まず、小電力の光
信号を受信する場合について説明する。フォトダイオー
ド11により変換された電流信号は、プリアンプ12へ
流入し、電圧信号に変換される。プリアンプ12は、負
帰還回路で構成されるため、その電圧波形は、光信号が
入力されると、無入力時のレベルから下方向に凸な波形
として現れる。
Hereinafter, referring to FIGS. 2 to 4, FIG.
The operation of the optical receiving circuit shown in FIG. First, a case where a low-power optical signal is received will be described. The current signal converted by the photodiode 11 flows into the preamplifier 12, and is converted into a voltage signal. Since the preamplifier 12 is configured by a negative feedback circuit, when an optical signal is input, the voltage waveform appears as a downwardly convex waveform from the level when there is no input.

【0027】この場合、プリアンプ12で発生される電
圧信号の振幅は比較的小さく、電流バイパス用トランジ
スタ131を導通させないため、フォトダイオード11
からの電流信号は、全てプリアンプ12へ供給される。
従って、プリアンプ12の出力信号波形21は、振幅中
心におけるパルス幅歪の無い波形となる。
In this case, the amplitude of the voltage signal generated by the preamplifier 12 is relatively small, and the current bypass transistor 131 is not turned on.
Are supplied to the preamplifier 12.
Therefore, the output signal waveform 21 of the preamplifier 12 has no pulse width distortion at the center of the amplitude.

【0028】電圧源14は、光信号が無入力時のプリア
ンプ12の出力と等しい出力電位レベルを発生してい
る。トランジスタ133を流れるバイパス電流が無いた
め、カレントミラーで取り出される電流は0であり、電
位降下用抵抗15の両端の電位差も0となる。このた
め、最小値保持回路162の入力は、電圧源14の出力
レベルと同一となり、最小値保持回路162の出力は、
波形22として示すように、プリアンプ12の出力信号
波形の上端のレベルと同一となる。
The voltage source 14 generates an output potential level equal to the output of the preamplifier 12 when no optical signal is input. Since there is no bypass current flowing through the transistor 133, the current taken out by the current mirror is 0, and the potential difference between both ends of the potential dropping resistor 15 is also 0. Therefore, the input of the minimum value holding circuit 162 becomes the same as the output level of the voltage source 14, and the output of the minimum value holding circuit 162 becomes
As shown as a waveform 22, the level is the same as the level at the upper end of the output signal waveform of the preamplifier 12.

【0029】一方、プリアンプ12からの出力波形21
を入力とする最小値保持回路161の出力は、波形24
として示すように、信号振幅の最下端のレベルとなる。
このため、抵抗171および172によって抵抗分割さ
れた電位レベルとしては、波形23として示す通り、プ
リアンプ12の出力信号振幅の中間値が得られる。従っ
て、この中間値のレベルをしきい値としてコンパレータ
18でしきい値弁別を行えば、コンパレータ18から
は、パルス幅歪みがほぼ無い出力(波形25)が得られ
る。
On the other hand, the output waveform 21 from the preamplifier 12
The input of the minimum value holding circuit 161 having the input
, The lowest level of the signal amplitude.
Therefore, as the potential level divided by the resistors 171 and 172, an intermediate value of the output signal amplitude of the preamplifier 12 is obtained as shown by the waveform 23. Therefore, if threshold value discrimination is performed by the comparator 18 using the level of the intermediate value as a threshold value, an output (waveform 25) having substantially no pulse width distortion is obtained from the comparator 18.

【0030】次に、大電力の光信号を受信する場合につ
いて説明する。フォトダイオード11により変換された
電流信号は、プリアンプ12へ流入し、電圧信号に変換
される。
Next, a case where a high power optical signal is received will be described. The current signal converted by the photodiode 11 flows into the preamplifier 12, and is converted into a voltage signal.

【0031】この場合、プリアンプ12で発生される電
圧信号は、その振幅が大きくなり、あるしきい値を越え
た時点で電流バイパス用トランジスタ131を導通させ
る。その結果、フォトダイオード11からの電流信号の
一部はバイパスされ、残りの電流信号がプリアンプ12
へ供給される。この時のバイパスされる電流波形を、波
形30に示す。信号電流の一部がバイパスされることに
より、プリアンプ12の出力信号の波形31は、歪むこ
ととなる。
In this case, the amplitude of the voltage signal generated by the preamplifier 12 becomes large, and when the voltage signal exceeds a certain threshold value, the current bypass transistor 131 is turned on. As a result, a part of the current signal from the photodiode 11 is bypassed, and the remaining current signal is
Supplied to The waveform of the bypassed current at this time is shown as a waveform 30. By partially bypassing the signal current, the waveform 31 of the output signal of the preamplifier 12 is distorted.

【0032】ここで、バイパスされた電流量をibと置
く。トランジスタ132および133によりカレントミ
ラーが構成されるため、トランジスタ131を流れるバ
イパスされた電流と同一の電流量の電流が、トランジス
タ133を流れる。このため、抵抗15には、電流ib
が流れる。抵抗15の抵抗値をRとすると、抵抗15の
両端の電位差は、ib・Rとなる。よって、最小値保持
回路162の入力信号波形は、波形320に示す通りと
なり、最小値保持回路162の出力は、波形32として
示すように、無入力時のレベルからib・Rだけ下回る
レベルとなる。
Here, the amount of bypassed current is set as ib. Since a current mirror is formed by the transistors 132 and 133, the same amount of current as the bypassed current flowing through the transistor 131 flows through the transistor 133. For this reason, the current ib
Flows. Assuming that the resistance value of the resistor 15 is R, the potential difference between both ends of the resistor 15 is ib · R. Therefore, the input signal waveform of the minimum value holding circuit 162 becomes as shown by the waveform 320, and the output of the minimum value holding circuit 162 becomes a level lower than the level at the time of no input by ib · R as shown as a waveform 32. .

【0033】一方、プリアンプ12からの出力(波形3
1)を入力とする最小値保持回路161の出力は、波形
34として示すように、プリアンプ12の出力信号振幅
の最下端のレベルとなる。このため、抵抗171および
172により抵抗分割された電圧レベルとしては、波形
33に示す通り、最小値保持回路161および162の
出力レベル32および34の中間値が得られる。この波
形33のレベルは、プリアンプ12の出力(波形31)
の振幅中心から(ib・R)/2だけ下回るレベルとな
る。
On the other hand, the output from the preamplifier 12 (waveform 3
The output of the minimum value holding circuit 161 having 1) as an input becomes the lowest level of the output signal amplitude of the preamplifier 12 as shown as a waveform 34. Therefore, as the voltage level divided by the resistors 171 and 172, an intermediate value between the output levels 32 and 34 of the minimum value holding circuits 161 and 162 is obtained as shown in a waveform 33. The level of this waveform 33 is the output of the preamplifier 12 (waveform 31).
Is lower than the amplitude center by (ib · R) / 2.

【0034】上記のように、波形33の電圧レベルは、
プリンアンプ12の出力の振幅中心から下方向へシフト
されているが、このシフトは、パルス幅歪みをキャンセ
ルする方向へのシフトである。さらに、バイパス電流が
大きくなるほど、そのシフト量を比例して増大させるこ
とが可能となる。これによって、コンパレータ18から
は、受信光電力レベルの広い範囲に渡り、パルス幅歪の
ほぼ無い出力(波形35)が得られる。
As described above, the voltage level of the waveform 33 is
The output of the pudding amplifier 12 is shifted downward from the center of the amplitude, and this shift is a direction in which the pulse width distortion is canceled. Further, as the bypass current increases, the shift amount can be increased in proportion. As a result, an output (waveform 35) with almost no pulse width distortion is obtained from the comparator 18 over a wide range of the received optical power level.

【0035】上記のような構成とすることで、バイパス
電流が大きくなるほど、プリアンプ12の出力振幅に対
して、コンパレータ18のリファレンス入力レベルは相
対的に中心から下回ることとなる。
With the above-described configuration, as the bypass current increases, the reference input level of the comparator 18 falls relatively below the center with respect to the output amplitude of the preamplifier 12.

【0036】トランジスタ133のドレイン電流をIb
とし、ドレイン・ソース間電圧をV DSとし、抵抗15の
抵抗値をRとし、電圧源14の出力電圧をVtとした場
合、次式(1)が成立する。 VDS+Ib・R=Vt …(1)
The drain current of the transistor 133 is represented by Ib
And the drain-source voltage is V DSAnd the resistance 15
When the resistance value is R and the output voltage of the voltage source 14 is Vt
In this case, the following equation (1) holds. VDS+ Ib · R = Vt (1)

【0037】トランジスタ133のドレイン・ソース間
電圧を横軸に、ドレイン電流を縦軸に取った特性に、上
式(1)で示される直線を重ねて記述した図4に示すグ
ラフにおいて、最大受信電力の光信号を受信した場合に
バイアスされる電流値が流れた場合におけるカレントミ
ラーを構成するトランジスタ133のゲート電圧をV2
とした場合、上式(1)に示される直線との交点におけ
るドレイン・ソース間電圧はVLである。この電位レベ
ルVLが、最小値保持回路162における出力電圧レベ
ルとなる。この電位レベルVLがプリアンプ12の出力
振幅値の最下端レベルを下回らないように、トランジス
タ133のパラメータを決定することで、確実に最大受
光レベルまでにわたり、パルス信号を再生することが可
能となる。
In the graph shown in FIG. 4, where the drain-source voltage of the transistor 133 is plotted on the abscissa and the drain current is plotted on the ordinate, a straight line represented by the above equation (1) is superimposed. When a current value that is biased when an optical signal of power flows is received, the gate voltage of the transistor 133 forming the current mirror is set to V2
In this case, the drain-source voltage at the intersection with the straight line represented by the above equation (1) is VL. This potential level VL becomes the output voltage level of the minimum value holding circuit 162. By determining the parameters of the transistor 133 so that the potential level VL does not fall below the lowest level of the output amplitude value of the preamplifier 12, it is possible to reliably reproduce the pulse signal up to the maximum light receiving level.

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

【図1】本発明の一実施形態に係る光受信器の構成を示
すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an optical receiver according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す光受信回路が小電力信号を受信した
場合の各部の電流と電圧の波形を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing current and voltage waveforms of each unit when the optical receiving circuit shown in FIG. 1 receives a small power signal.

【図3】図1に示す光受信回路が大電力信号を受信した
場合の各部の電流と電圧の波形を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing current and voltage waveforms of each unit when the optical receiving circuit shown in FIG. 1 receives a large power signal.

【図4】図1におけるトランジスタ133の動作特性曲
線を示した図である。
FIG. 4 is a diagram showing an operation characteristic curve of a transistor 133 in FIG.

【図5】従来の光受信器の構成を示したブロック図であ
る。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a conventional optical receiver.

【図6】図5に示す光受信器の各部の電圧レベルを示し
た図である。
FIG. 6 is a diagram showing voltage levels of respective parts of the optical receiver shown in FIG.

【図7】本願出願人により先に提案された光受信器の光
受信部の構成を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of an optical receiver of an optical receiver proposed by the present applicant.

【図8】図7に示す光受信部の出力波形を示す波形図で
ある。
8 is a waveform chart showing an output waveform of the optical receiver shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…フォトダイオード 12…トランスインピーダンス型プリアンプ 13…電流バイパス部 14…電圧源 15、171、172…抵抗 161、162…最小値保持回路 18…コンパレータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Photodiode 12 ... Transimpedance type preamplifier 13 ... Current bypass part 14 ... Voltage source 15,171,172 ... Resistance 161,162 ... Minimum value holding circuit 18 ... Comparator

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 パルス変調された光信号を受信して再生
する光受信回路であって、 前記光信号を電流信号に変換するフォトダイオードと、 前記フォトダイオードによって取り出された電流信号を
電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、 所定電力以上の光信号を受信した場合に、前記フォトダ
イオードから取り出される電流信号の一部をバイパスす
るための電流源と、 前記電流源によりバイパスされる電流値に応じて、その
出力レベルが制御されるリファレンス制御部と、 前記電流電圧変換回路の出力を信号入力として受け、前
記リファレンス制御部の出力を参照入力として受け、当
該参照入力をしきい値として当該信号入力を弁別するコ
ンパレータとを備える、光受信回路。
1. An optical receiving circuit for receiving and reproducing a pulse-modulated optical signal, comprising: a photodiode for converting the optical signal into a current signal; and a current signal extracted by the photodiode as a voltage signal. A current-voltage conversion circuit for converting, a current source for bypassing a part of a current signal taken out of the photodiode when an optical signal having a predetermined power or more is received, and a current value bypassed by the current source. A reference control unit whose output level is controlled, receiving the output of the current-voltage conversion circuit as a signal input, receiving the output of the reference control unit as a reference input, and using the reference input as a threshold as the An optical receiving circuit comprising: a comparator that discriminates an input.
【請求項2】 前記リファレンス制御部は、 前記電流源によりバイパスされる電流値が0の場合は、
前記電流電圧変換部の出力振幅の中心値を出力し、 前記電流源によってバイパスされる電流値が0を越える
場合は、当該バイパスされる電流値に比例して、前記電
流電圧変換部の出力信号の振幅中心から出力信号の極値
に近づく方向に変化した値を出力することを特徴とす
る、請求項1に記載の光受信回路。
2. The method according to claim 1, wherein the current value bypassed by the current source is 0.
Outputting the center value of the output amplitude of the current-to-voltage converter, and when the current value bypassed by the current source exceeds 0, the output signal of the current-to-voltage converter is proportional to the bypassed current value. The optical receiving circuit according to claim 1, wherein a value that changes from the amplitude center of the output signal in a direction approaching an extreme value of the output signal is output.
【請求項3】 前記リファレンス制御部の出力は、前記
電流電圧変換回路の出力信号の振幅値の範囲を越えない
ことを特徴とする、請求項2に記載の光受信回路。
3. The optical receiving circuit according to claim 2, wherein an output of said reference control unit does not exceed a range of an amplitude value of an output signal of said current-voltage conversion circuit.
【請求項4】 前記電流電圧変換回路は、トランスイン
ピーダンス型のプリアンプにより構成され、 前記リファレンス制御部は、 前記プリアンプの出力の最小値を検出、保持する第1の
最小値保持回路と、前記プリアンプの無入力時の出力レ
ベルと同一レベルの出力電圧を発生する電圧源と、 前記電流源によってバイパスされる電流と同等の電流値
の電流を取り出すためのカレントミラー回路と、 前記電圧源と前記カレントミラー回路との間に接続され
る電圧降下用抵抗と、 前記電圧降下用抵抗の端子電圧の最低値を検出、保持す
る第2の最小値保持回路と、 第1および第2の最小値保持回路の中間の出力電圧を取
り出す分圧回路とを含む、請求項3に記載の光受信回
路。
4. The current-voltage conversion circuit is configured by a transimpedance type preamplifier, the reference control unit detects and holds a minimum value of an output of the preamplifier, and the preamplifier includes: A voltage source for generating an output voltage of the same level as the output level at the time of no input; a current mirror circuit for extracting a current having a current value equivalent to a current bypassed by the current source; and the voltage source and the current A voltage drop resistor connected to the mirror circuit; a second minimum value hold circuit for detecting and holding the lowest value of the terminal voltage of the voltage drop resistor; and first and second minimum value hold circuits 4. The optical receiving circuit according to claim 3, further comprising: a voltage dividing circuit that extracts an intermediate output voltage.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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