JPH1022782A - 広帯域増幅回路 - Google Patents

広帯域増幅回路

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JPH1022782A
JPH1022782A JP17460796A JP17460796A JPH1022782A JP H1022782 A JPH1022782 A JP H1022782A JP 17460796 A JP17460796 A JP 17460796A JP 17460796 A JP17460796 A JP 17460796A JP H1022782 A JPH1022782 A JP H1022782A
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JP
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frequency
circuit
preamplifier
band
upper limit
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JP17460796A
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Atsushi Suda
篤 須田
Hiroshi Yamada
宏 山田
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低雑音の広帯域増幅回路に関し、回路雑音を
増加することなく、所望の広帯域化を図る。 【解決手段】 前置増幅器1と、その出力信号を加える
高周波はね上げ回路2と、周波数特性制御回路3とを備
え、前置増幅器1の増幅帯域の上限周波数fc 以上の帯
域を、高周波はね上げ回路2により増幅する特性とし、
周波数特性制御回路3は、前置増幅器1による出力信号
と高周波はね上げ回路2による出力信号とが等しくなる
ように、前置増幅器1と高周波はね上げ回路2との何れ
か一方又は両方を制御して、前置増幅器1の増幅帯域の
上限周波数fc と、高周波はね上げ回路2のはね上げ周
波数fb とを一致させる構成を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、低雑音の広帯域増
幅回路に関する。各種の通信システムの受信部に於いて
は、受信感度を向上する為に低雑音化が要求され、又伝
送速度が高速化されるに伴って広帯域特性が要求されて
いる。従って、受信部の前置増幅器の低雑音化並びに広
帯域化が要望されている。
【0002】
【従来の技術】通信システムの例えば光通信システムに
於ける受信部は、光信号をホトダイオード等の受光素子
に入射して電気信号に変換し、前置増幅器により増幅す
るものであり、例えば、トランスインピーダンス型前置
増幅器が用いられている。このトランスインピーダンス
型前置増幅器は、例えば、図27の(A)に示す構成を
有し、入力容量をCin、帰還抵抗をRf 、利得をA0
すると、増幅帯域の上限周波数fc は、 fc =1/〔2πCinf /(A0 +1)〕 …(1) で表される。図27の(B)は、入力電流Iinと出力電
圧Vout との比の増幅率を縦軸に、又周波数を横軸にし
て、周波数特性を示し、上限周波数fc まではほぼ平坦
であるが、上限周波数fc を超えた帯域では、例えば、
一次傾斜の特性で低下する。
【0003】又図28はトランスインピーダンス型前置
増幅器の雑音特性説明図であり、前述のトランスインピ
ーダンス型前置増幅器について、(A)に示すように、
相互コンダクタンスをgm、入力容量をCin、帰還抵抗
をRf 、負荷抵抗をRL とし、又雑音電流をIn 、ボル
ツマン定数をk、絶対温度をT、雑音指数をΓ、角周波
数をωとすると、入力換算雑音電流密度In 2 /Δf
は、 In 2 /Δf=(4kT/Rf )+4kT〔Γ+(1/gmRL ) {(ωCin2 /gm}〕 …(2) で表される。図28の(B)は、この入力換算雑音電流
密度In 2 /Δfを縦軸に、周波数を横軸にして表した
ものである。
【0004】又トランスインピーダンス利得GT は、 GT =−A0 f /{(A0 +1)+jωCinf } …(3) で表される。従って、利得A0 又は帰還抵抗Rf を大き
くすることにより、トランスインピーダンス利得GT
大きくすることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】増幅回路は、所望の増
幅帯域を有し、且つ低雑音特性であることが要求される
ものであり、例えば、通信システムの受信部の前置増幅
器は、伝送速度(ビットレート)の0.5〜0.6倍の
増幅帯域を有することが要求される。又受信感度を増大
する為には低雑音であることが必要である。そこで、
(2)式から判るように、帰還抵抗Rf を大きくするこ
とにより、入力換算雑音電流密度を小さくして、受信感
度を増大することができる。又(3)式から判るよう
に、トランスインピーダンス利得GT を大きくすること
ができる。
【0006】しかし、帰還抵抗Rf を大きくすると、
(1)式から判るように、増幅帯域の上限周波数fc
低い方に移動することになるから、増幅帯域が狭くな
る。そこで、帰還抵抗Rf を小さくすると、所望の増幅
帯域が得られたとしても、利得がちいさくなると共に、
回路雑音が増加する問題がある。本発明は、前置増幅器
の回路雑音を増加することなく、所望の増幅帯域を得る
ことができる広帯域増幅回路を提供することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の広帯域増幅回路
は、図1を参照して説明すると、(1)前置増幅器1
と、この前置増幅器1の増幅出力信号を入力して、この
前置増幅器1の増幅帯域より高周波成分を増幅する高周
波はね上げ回路2とを備え、前置増幅器1の増幅帯域の
上限周波数と、高周波はね上げ回路2のはね上げ周波数
とを一致させる周波数特性制御回路3を設けたものであ
る。この周波数特性制御回路3により、前置増幅器1の
増幅帯域の上限周波数fc と、高周波はね上げ回路2の
はね上げ周波数fb とを一致させることにより、前置増
幅器1の増幅帯域の上限周波数fcを超える帯域につい
ては、高周波はね上げ回路2により補償して、広帯域特
性を得ることが出来る。
【0008】又(2)周波数特性制御回路3は、前置増
幅器1の増幅帯域の上限周波数以上の帯域の高周波はね
上げ回路2の出力信号を抽出するハイパスフィルタと、
このハイパスフィルタの出力信号と前置増幅器1の出力
信号とを比較して、これらの出力信号が等しくなるよう
に、前置増幅器1の増幅帯域の上限周波数と高周波はね
上げ回路2のはね上げ周波数との何れか一方又は両方を
制御する構成を備えることができる。
【0009】又(3)周波数特性制御回路3は、前置増
幅器1の増幅帯域の上限周波数以上の帯域を通過帯域と
するハイパスフィルタと、この上限周波数以下の帯域を
通過帯域とするローパスフィルタと、高周波はね上げ回
路2の出力信号をハイパスフィルタ及びローパスフィル
タにより抽出した信号を比較し、これらの信号が等しく
なるように、前置増幅器1の増幅帯域の上限周波数と高
周波はね上げ回路2のはね上げ周波数との何れか一方又
は両方を制御する構成を備えることができる。
【0010】又(4)高周波はね上げ回路2は、はね上
げ周波数から利得が最高となるピーク周波数までの利得
周波数特性が、前置増幅器1の増幅帯域の上限周波数を
超えた帯域の利得周波数特性に対して逆の特性の構成を
有するものである。
【0011】又(5)前置増幅器1は、周波数特性制御
回路3により負荷抵抗を制御して、増幅帯域の上限周波
数を高周波はね上げ回路2のはね上げ周波数に一致させ
る構成を備えることができる。
【0012】又(6)高周波はね上げ回路は、周波数特
性制御回路3により負荷インピーダンスを制御して、は
ね上げ周波数を前置増幅器1の増幅帯域の上限周波数に
一致させる構成を備えることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は本発明の原理説明図であ
り、前置増幅器1と高周波はね上げ回路2と周波数特性
制御回路3とを有し、入力端子4からの信号を前置増幅
器1と高周波はね上げ回路2とにより増幅して出力端子
5から後段の回路に送出し、周波数特性制御回路3によ
り、前置増幅器1の増幅帯域の上限周波数fc と、高周
波はね上げ回路2のはね上げ周波数fb とを自動的に一
致させるように、前置増幅器1と高周波はね上げ回路2
との何れか一方又は両方を制御するものである。
【0014】それによって、前置増幅器1の増幅帯域
と、高周波はね上げ回路2のはね上げ周波数fb 以上の
増幅帯域との結合により、高周波はね上げ回路2のピー
ク周波数までほぼ平坦な増幅特性を得ることができる。
従って、回路素子の特性のばらつきや周囲の環境変化等
による特性の変化に対しても、自動的に調整できること
になる。
【0015】図2は本発明の第1の実施の形態の説明図
であり、10は光信号を電気信号に変換する受光素子、
11は前置増幅器、12は高周波はね上げ回路、13は
ハイパスフィルタ(HPF)、14は比較回路、15は
帯域制御回路、16ははね上げ周波数制御回路、17は
出力端子であり、光ファイバ伝送路を介して伝送された
光信号を受光素子10に入射する光通信システムの受信
部に適用した場合を示す。従って、図1の入力端子4に
受光素子10が接続された構成となり、又ハイパスフィ
ルタ13と比較回路14と帯域制御回路15とはね上げ
周波数制御回路16とにより、図1の周波数特性制御回
路3を構成している。
【0016】比較回路14は、前置増幅器11の出力信
号と、高周波はね上げ回路12の出力信号のハイパ
スフィルタ13を介した高周波成分信号との比較を行う
もので、両者のが同一となるように、帯域制御回路15
からの制御信号により前置増幅器11を制御し、又は
ね上げ周波数制御回路16からの制御信号により高周
波はね上げ回路12を制御して、前置増幅器11の増幅
帯域の上限周波数fcと、高周波はね上げ回路12のは
ね上げ周波数fb とを一致させて、前置増幅器11の増
幅帯域の上限周波数fc 以上の帯域については高周波は
ね上げ回路12により補償することによって、高周波は
ね上げ回路12のピーク周波数まで殆ど平坦な増幅特性
とすることができる。
【0017】図3は前置増幅器の特性制御説明図であ
り、(A)に示すように、相互コンダクタンスをgm、
帰還抵抗をRf 、負荷抵抗をRL 、入力容量をCin、入
力電流をIin、出力電圧をV1 とすると、利得A0 は、
0 ≒gm・RL と表すことができるから、この負荷抵
抗RL を制御すると、前述の(1)式から判るように、
上限周波数fc が変化する。即ち、(B)に示すよう
に、上限周波数fc が変化し、又(C)に示すように、
利得A0 を大きくすると、即ち、負荷抵抗RL を大きく
すると、上限周波数fc は高くなる傾向を有するもので
ある。又上限周波数fc 以上の周波数帯域に於いては一
次傾斜で利得が低下する。
【0018】図4は周波数特性制御説明図であり、高周
波はね上げ回路12のはね上げ周波数fb の制御につい
て示すもので、(A)は相互コンダクタンスgmの増幅
器の出力端子に負荷インピーダンスZ0 =R+jωLを
接続し、抵抗Rout をハイインピーダンスとした場合を
示し、又(B)は増幅器の出力端子に負荷アドミッタン
スY0 =(1/R)+(1/jωC)を接続し、抵抗R
out をローインピーダンスとした場合を示す。
【0019】高周波はね上げ回路12の利得AV は、増
幅器の利得をA1 とすると、 AV =A1 (R+jωX) 又はね上げ周波数fb は、 fb =R/2πX で表すことができる。従って、(A)に於ける負荷イン
ピーダンスZ0 、又は(B)に於ける負荷アドミッタン
スY0 を変化させると、(C)に示すように、はね上げ
周波数fb が変化する。又(D)に示すように、X/R
又はR・Cに対応してはね上げ周波数fb が変化する。
【0020】図5は本発明の第1の実施の形態の動作説
明図であり、(A)は前置増幅器の周波数特性、(B)
は高周波はね上げ回路の周波数特性、(C)は合成され
た広帯域増幅回路の周波数特性、(D)はハイパスフィ
ルタ13の出力特性、(E)はハイパスフィルタ13を
介した信号振幅、(F)は前置増幅器11の出力信号の
振幅を示す。
【0021】前置増幅器11は、前述のように、増幅帯
域の上限周波数fc を負荷抵抗RLの制御によって変化
させることができるから、図5の(A)の曲線a,b,
cのような周波数特性を得ることができる。又高周波は
ね上げ回路12は、負荷インピーダンスを制御すること
によりはね上げ周波数fb を変化させることができるら
か、図5の(B)の曲線c,d,eに示すように変化さ
せることができる。この場合、利得A1 が最大となるピ
ーク周波数fp は、広帯域増幅回路として要求される増
幅帯域の上限周波数となるように選定する。又実線曲線
eの平坦部分に於ける利得A1 を例えば1とすることが
できる。
【0022】又(A)の前置増幅器11の周波数特性の
上限周波数fc 以上の帯域に於ける利得A0 は、一次傾
斜により減少する。又(B)の高周波はね上げ回路12
の周波数特性のはね上げ周波数fb 以上の帯域に於ける
利得A1 の増加する特性は一次傾斜となる。この場合、
前置増幅器11の増幅帯域の上限周波数fc 以上の帯域
に於ける一次傾斜の傾きΔa0 と、高周波はね上げ回路
12のはね上げ周波数fb 以上の帯域に於ける一次傾斜
の傾き−Δa1 とが等しくなるように調整することが必
要であり、このような特性は容易に実現することができ
る。又ピーク周波数fp 以上の帯域に於ける利得A1
四次又は五次傾斜で減少するように構成する。それによ
って、ピーク周波数fp 以上、即ち、広帯域増幅回路の
必要増幅帯域以上を急激に減衰させて、雑音成分を遮断
することができる。
【0023】図5の(A),(B)の特性を合成する
と、(C)に示す特性が得られる。即ち、前置増幅器1
1と高周波はね上げ回路12とからなる広帯域増幅回路
の周波数特性が得られる。その場合に、前置増幅器11
の増幅帯域の上限周波数fc と、高周波はね上げ回路1
2のはね上げ周波数fb とを一致させることにより、即
ち、fc =fb とすることにより、実線曲線hで示す特
性となり、高周波はね上げ回路12のピーク周波数fp
まで平坦な利得周波数特性を得ることができる。又fc
>fb の場合は点線曲線g、又fc <fb の場合は鎖線
曲線iに示すものとなる。
【0024】又(D)のハイパスフィルタ13の出力特
性は、(C)の特性に於ける上限周波数fc 以上の帯域
に於ける通過周波数特性と等価となり、fc =fb の場
合は実線曲線k、又fc >fb の場合は点線曲線j、又
c <fb の場合は鎖線曲線mとなる。従って、ハイパ
スフィルタ13の出力信号振幅は、例えば、(E)に示
すように、(D)の曲線j,k,mに対応して、点線曲
線,実線曲線,鎖線曲線で示すものとなる。
【0025】又前置増幅器11の出力信号振幅は、例え
ば、(F)に示すものとなる。そこで、比較回路14に
於いて両者の振幅を比較し、振幅が一致するように、前
置増幅器11と高周波はね上げ回路12とを制御する
と、結果的にはfc =fb となり、(C)の実線曲線h
のように、広帯域特性を実現することができる。
【0026】図6は本発明の第1の実施の形態の周波数
特性制御回路の説明図であり、20は比較器、21はハ
イパスフィルタ、22はコンデンサ、23,25,27
は抵抗、24,26はダイオード、28,29はバッフ
ァ増幅器を示す、又〜は、図2に於ける〜に対
応し、ハイパスフィルタ21として、コンデンサ22と
抵抗23とにより構成した場合を示し、又ダイオード2
4,26と抵抗25,27とによりピーク検出回路を構
成した場合を示す。この場合、抵抗25,27と並列に
ピーク値を維持するコンデンサを接続する場合が一般的
であるが図示を省略している。又ハイパスフィルタ及び
ピーク検出回路は、他の回路構成により実現することも
可能である。
【0027】高周波はね上げ回路12の出力信号は、
ハイパスフィルタ21を介してピーク検出回路によりピ
ーク検出され、前置増幅器11の出力信号は、ピーク
検出回路によりピーク検出されて、比較器20により比
較される。即ち、前述の振幅比較が行われる。そして、
比較出力信号はバッファ増幅器28を介して前置増幅器
11の上限周波数fc を制御する為の制御信号とな
り、又バッファ増幅器29を介して高周波はね上げ回路
12のはね上げ周波数fb を制御する為の制御信号と
なり、fc =fb となるように制御されて、図5の
(C)の実線曲線hの特性となるように制御される。
【0028】図7は本発明の第2の実施の形態の説明図
であり、30は受光素子、31は前置増幅器、32は高
周波はね上げ回路、33はハイパスフィルタ(HP
F)、34は比較回路、35は帯域制御回路、36はは
ね上げ周波数制御回路、37は出力端子、38はローパ
スフィルタ(LPF)である。
【0029】この実施の形態は、ハイパスフィルタ33
と比較回路34と帯域制御回路35と高周波はね上げ回
路36とローバスフィルタ38とにより、図1に於ける
周波数特性制御回路3を構成した場合を示し、高周波は
ね上げ回路32の出力信号について、ハイパスフィル
タ33により前置増幅器31の増幅帯域の上限周波数f
c 以上の帯域の出力信号成分を抽出し、ローパスフィル
タ38により上限周波数fc 以下の帯域の出力信号成分
を抽出し、それぞれの抽出信号を比較回路34により比
較し、両者の信号が等しくなるように、帯域制御回路3
5からの制御信号により前置増幅器31を制御し、は
ね上げ周波数制御回路36からの制御信号により高周
波はね上げ回路32を制御して、上限周波数fc とはね
上げ周波数fb とを一致させて、高周波はね上げ回路3
2のピーク周波数fp まで平坦な周波数特性を得るもの
である。
【0030】図8は本発明の第2の実施の形態の周波数
特性制御回路の説明図であり、40は比較器、41,4
6はコンデンサ、42,44,45,48は抵抗、4
3,47はダイオード、49,50はバッファ増幅器で
ある。又コンデンサ41と抵抗42とによりハイパスフ
ィルタHPFを構成し、抵抗45とコンデンサ46とに
よりローパスフィルタLPFを構成し、ダイオード4
3,47と抵抗44,48とによりピーク検出回路を構
成した場合を示す。なお、ハイパスフィルタHPFとロ
ーパスフィルタLPFとピーク検出回路とは、他の回路
構成により実現することも可能である。
【0031】高周波はね上げ回路32の出力信号は、
ハイパスフィルタHPFを介してピーク検出回路により
ピーク検出され、又ローパスフィルタLPFを介してピ
ーク検出回路によりピーク検出されて、比較器40によ
り比較される。即ち、ハイパスフィルタHPFにより抽
出された信号とローパスフィルタLPFにより抽出され
た信号との振幅比較が行われる。そして、比較出力信号
はバッファ増幅器49を介して前置増幅器31の上限周
波数fc を制御する為の制御信号となり、又バッファ
増幅器50を介して高周波はね上げ回路32のはね上げ
周波数fb を制御する為の制御信号となり、比較出力
信号が零となるように制御することによって、fc =f
b となり、自動制御により高周波はね上げ回路32のピ
ーク周波数fp までほぼ平坦な周波数特性を得ることが
できる。
【0032】図9は本発明の第2の実施の形態の動作説
明図であり、(A)は図5の(C)と同様に、前置増幅
器31と高周波はね上げ回路32との特性を合成した周
波数特性を示し、fc =fb の時に、実線曲線hとな
り、又fc >fb の時に、点線曲線g、又fc <fb
時に、鎖線曲線iとなる。
【0033】そして、ローパスフィルタ38によりLP
Fとして示す上限周波数fc 以下の帯域を抽出すると、
その信号振幅は(B)の曲線p,q,rで示す振幅とな
り、又ハイパスフィルタ33によりHPFとして示す上
限周波数fc 以上の帯域を抽出すると、その信号振幅は
(C)の曲線s,t,uで示す振幅となる。
【0034】従って、fc >fb の場合は、ローパスフ
ィルタ38の出力信号振幅は、点線曲線pで示すように
小さくなり、反対に、ハイパスフィルタ33の出力信号
振幅は、点線曲線uで示すように大きくなる。又fc
b の場合は、ローパスフィルタ38の出力信号振幅
は、鎖線曲線rで示すように大きくなり、反対に、ハイ
パスフィルタ33の出力信号振幅は、鎖線曲線sで示す
ように小さくなる。そこで、両者の振幅が等しくなるよ
うに、即ち、実線曲線p,tで示すように、ローパスフ
ィルタ38の出力信号振幅(b)と、ハイパスフィルタ
33の出力信号振幅(c)とが等しくなるように制御す
ると、fc =fb となり、高周波はね上げ回路32のピ
ーク周波数fp までほぼ平坦な周波数特性を得ることが
できる。
【0035】図10は本発明の第3の実施の形態の説明
図であり、60は受光素子、61は前置増幅器、62は
高周波はね上げ回路、63は周波数特性制御回路、64
は帰還抵抗、65は出力端子を示す。前置増幅器61と
帰還抵抗64とは、例えば、図3に示すように、演算増
幅器と、帰還抵抗Rf と、負荷抵抗RL と、入力容量C
inとを含む構成を有し、この前置増幅器61の増幅帯域
の上限周波数fc を、周波数特性制御回路63により制
御する構成の場合を示す。
【0036】又前置増幅器61の出力信号と、高周波は
ね上げ回路62の出力信号とを、周波数特性制御回路6
3に入力して比較し、前置増幅器61の増幅帯域の上限
周波数fc を負荷抵抗の制御によって変化させ、高周波
はね上げ回路62のはね上げ周波数fb と一致させ、帰
還抵抗64を大きくして低雑音化を図り、且つ高周波は
ね上げ回路62のピーク周波数fp までほぼ平坦な周波
数特性を得るものである。この場合、前置増幅器61の
出力信号の帯域に比較して高周波はね上げ回路62の出
力信号の帯域が広いものであるから、それぞれの信号振
幅比較の場合に、帯域比を基に所定の比率となるように
制御する構成とすることができる。
【0037】図11は本発明の第3の実施の形態の前置
増幅器と高周波はね上げ回路との説明図であり、PDは
受光素子、Q1 〜Q3 はトランジスタ、Rf ,C1 は帰
還抵抗及び帰還容量、R1 ,RS 、Rout は抵抗、Lは
インダクタンス、Id は定電流源、VPD,VDD,VSS
電源電圧、Vout は出力電圧を示す。又トランジスタQ
1 のドレイン電流を定電流源の符号と同一のId 、飽和
ドレイン電流をIdss、ピンチオフ電圧をVp 、相互コ
ンダクタンスをgm、負荷抵抗をRL とすると、利得A
0 は、 A0 =gm・RL =2(Idss /Vp )・(Id /I
dss -1/2・RL と表すことができる。又高周波はね上げ回路としての負
荷インピーダンスZ0 は、図4の(A)に示すものとな
るから、抵抗値又はインダクタンス値を変化することに
より、はね上げ周波数fb を変化させることができる。
【0038】トランジスタQ1 ,Q3 と、定電流源Id
と、帰還抵抗Rf と、帰還容量C1とにより前置増幅器
を構成し、トランジスタQ2 と、抵抗R1 ,RS ,R
out と、インダクタンスLとにより高周波はね上げ回路
を構成して、受光素子PDの出力信号を増幅する場合を
示し、図10の周波数特性制御回路63を除く構成に相
当するものである。
【0039】前置増幅器を構成するトランジスタQ1
出力信号と、出力電圧Vout とを周波数特性制御回路
63(図10参照)に入力し、その周波数特性制御回路
63からの制御信号を、トランジスタQ1 のドレイン
に接続したトランジスタQ3のゲートに加えてその抵抗
値を制御する。即ち、負荷抵抗RL (図3の(A)を参
照)を制御することになり、それによって、前置増幅器
の利得を制御して、増幅帯域の上限周波数fc を変化さ
せることができる。なお、帰還容量C1 は、帰還抵抗R
f と共に、前置増幅器としての周波数特性を決めるもの
であり、原理的には図10に示す場合と同様に、この帰
還容量C1 を省略することができるものである。
【0040】又前置増幅器を構成するトランジスタQ1
の出力信号は高周波はね上げ回路を構成するトランジス
タQ2 のゲートに加えられて増幅され、出力電圧Vout
となる。この高周波はね上げ回路のはね上げ周波数fb
は、抵抗R1 とインダクタンスLとからなる負荷インピ
ーダンスにより設定するものであり、この場合、このは
ね上げ周波数fb は固定である。
【0041】図12は本発明の第3の実施の形態の前置
増幅器と高周波はね上げ回路との説明図であり、図11
と同一符号は同一部分を示し、Q4 は定電流源Id を構
成するトランジスタ、RL は負荷抵抗である。この前置
増幅器は、定電流源Id を構成するトランジスタQ4
ゲートに、周波数特性制御回路63からの制御信号を
加えて、トランジスタQ4 に流れる電流を制御し、等価
的に負荷抵抗RL を制御する場合を示す。それによっ
て、前置増幅器の前述のトランジスタQ1 のドレイン電
流Id を制御して、負荷抵抗RL を制御した場合と同様
に、増幅帯域の上限周波数fc を変化させることができ
【0042】図13は本発明の第4の実施の形態の説明
図であり、図10と同一符号は同一部分を示す。この実
施の形態は、前置増幅器61の増幅帯域の上限周波数f
c は固定とし、周波数特性制御回路63により高周波は
ね上げ回路62のはね上げ周波数fb を制御して、前置
増幅器61の増幅帯域の上限周波数fc と一致させて、
高周波はね上げ回路62のピーク周波数fp までほぼ平
坦な特性を得る場合を示す。
【0043】図14は本発明の第4の実施の形態の前置
増幅器と高周波はね上げ回路との説明図であり、図11
及び図12と同一符号は同一部分をシフトレジスタ、Q
5 はトランジスタである。この実施の形態の高周波はね
上げ回路は、周波数特性制御回路63からの制御信号
をトランジスタQ5 のゲートに加えてその抵抗値を制御
し、トランジスタQ5 とインダクタンスLとからなる負
荷インピーダンスを変化させてはね上げ周波数fb を制
御する場合を示す。
【0044】図15は本発明の第4の実施の形態の前置
増幅器と高周波はね上げ回路との説明図であり、図14
と同一符号は同一部分を示し、Q6 はトランジスタ、C
2 はコンデンサである。この実施の形態は、周波数特性
制御回路63からの制御信号をトランジスタQ6 のゲ
ートに加えて、コンデンサC2 に対する並列抵抗値を制
御し、トランジスタQ6 とコンデンサC2 とからなる負
荷インピーダンスを変化させて、高周波はね上げ回路の
はね上げ周波数fb を制御する場合を示す。この場合の
負荷インピーダンスは、図4の(B)に示すようにアド
ミッタンスY0として表すことができ、抵抗値又は容量
を変化させることにより、はね上げ周波数fb を変化さ
せることができる。又前置増幅器を構成するトランジス
タQ1 の負荷抵抗RL 及び定電流源Id は固定としてい
る。従って、図14に示すように、高周波はね上げ回路
62のはね上げ周波数fb のみを制御して、前置増幅器
の増幅帯域の上限周波数fc に一致させることにより、
高周波はね上げ回路62のはね上げ周波数fp までほぼ
平坦な特性を得ることができる。
【0045】図16は本発明の第4の実施の形態の前置
増幅器と高周波はね上げ回路との説明図であり、図14
と同一符号は同一部分を示し、R2 は抵抗、C3 はコン
デンサ、CDは可変容量ダイオードである。この実施の
形態は、周波数特性制御回路63からの制御信号を可
変容量ダイオードCDに印加してその容量を制御し、抵
抗R2 とコンデンサC3 と可変容量ダイオードCDとか
らなる負荷インピーダンスを変化させて、高周波はね上
げ回路のはね上げ周波数fb を制御し、前置増幅器の増
幅帯域の上限周波数fc に一致させる場合を示す。
【0046】図17は本発明の第5の実施の形態の説明
図であり、図10は同一符号は同一部分を示し、66は
ハイパスフィルタ(HPF)である。この実施の形態
は、図2に示す第1の実施の形態に類似したもので、周
波数制御回路63に、前置増幅器61の出力信号と、ハ
イパスフィルタ66を介した高周波はね上げ回路62の
出力信号とを入力し、両者の出力信号のピーク検出を行
って出力信号振幅を比較し、両者の出力信号振幅が等し
くなるように、前置増幅器61の増幅帯域の上限周波数
c を制御して、高周波はね上げ回路62のはね上げ周
波数fb に一致させる場合を示す。この場合の前置増幅
器61は、例えば、前述の図11又は図12に示す構成
を適用することができる。
【0047】図18は本発明の第6の実施の形態の説明
図であり、図17と同一符号は同一部分を示し、67は
負荷インピーダンスを示す。この実施の形態は、周波数
特性制御回路63からの制御信号により、高周波はね上
げ回路62の負荷インピーダンス67を制御してはね上
げ周波数fb を制御し、前置増幅器61の増幅帯域の上
限周波数fc と一致させる場合を示す。この場合の高周
波はね上げ回路62の負荷インピーダンス67の制御構
成は、例えば、前述の図14,図15又は図16に示す
構成を適用することができる。
【0048】又点線で示すように、前置増幅器61の増
幅帯域の上限周波数fc も同時に制御することができ
る。即ち、図2に示す第1の実施の形態と同様に、前置
増幅器61の出力信号と、ハイパスフィルタ66を介し
た高周波はね上げ回路62の出力信号との振幅を周波数
特性制御回路63に於いて比較し、両者の振幅が等しく
なるように、前置増幅器61と高周波はね上げ回路62
とを制御することができる。その場合の前置増幅器61
と高周波はね上げ回路62とは、図11,図12に示す
構成と、図14,図15,図16に示す構成とを組合せ
ることにより、容易に実現できる。
【0049】図19は本発明の第7の実施の形態の説明
図であり、70は受光素子、71は前置増幅器、72は
高周波はね上げ回路、73は比較回路、74は帰還抵
抗、75は出力端子、76はハイパスフィルタ(HP
F)、77,78はピーク検出回路、79は帯域制御回
路である。
【0050】この実施の形態は、図17に示す第5の実
施の形態と同様に前置増幅器71の増幅帯域の上限周波
数fc を制御して、高周波はね上げ回路72のはね上げ
周波数fb に一致させる場合を示すもので、前置増幅器
71の出力信号をピーク検出回路78によりピーク検出
し、ハイパスフィルタ76を介した高周波はね上げ回路
72の出力信号をピーク検出回路77によりピーク検出
し、比較回路17によりピーク検出出力信号を比較し、
両者が等しくなるように、帯域制御回路79から制御信
号を前置増幅器71に加えて負荷抵抗を制御することに
より、増幅帯域の上限周波数fc を、高周波はね上げ回
路72のはね上げ周波数fb に一致させて、高周波はね
上げ回路72のピーク周波数fp までほぼ平坦な特性を
得るものである。
【0051】図20は本発明の第8の実施の形態の説明
図であり、図19と同一符号は同一部分を示し、80は
はね上げ周波数制御回路、81は負荷インピーダンスを
示す。この実施の形態は、前置増幅器71の増幅帯域の
上限周波数fc を固定し、はね上げ周波数制御回路80
によって高周波はね上げ回路72の負荷インピーダンス
81を制御して、はね上げ周波数fb を、前置増幅器7
1の増幅帯域の上限周波数fc に一致させる場合を示
す。
【0052】図21は本発明の第9の実施の形態の説明
図であり、図19及び図20と同一符号は同一部分を示
す。この実施の形態は、図19に示す第7の実施の形態
と、図20に示す第8の実施の形態とを組合せた構成に
相当し、前置増幅器71の増幅帯域の上限周波数f
c と、高周波はね上げ回路72のはね上げ周波数fb
を一致させるように、前置増幅器71を帯域制御回路7
9により、又高周波はね上げ回路72をはね上げ周波数
制御回路80によりそれぞれ制御する場合を示す。
【0053】図22は本発明の第10の実施の形態の説
明図であり、図19と同一符号は同一部分を示し、82
はローパスフィルタ(LPF)、83は比較制御回路で
ある。この実施の形態は、図7に示す第2の実施の形態
に類似し、ハイパスフィルタ76は、前置増幅器71の
増幅帯域の上限周波数fc 以上の帯域を通過帯域とし、
又ローパスフィルタ82は、前置増幅器71の増幅帯域
の上限周波数fc 以下の帯域を通過帯域として、高周波
はね上げ回路72の出力信号から、上限周波数fc 以上
の成分と以下の成分とを抽出して比較制御回路83に入
力し、両者の振幅が等しくなるように、前置増幅器71
を制御する場合を示す。なお、点線で示すように、前置
増幅器71の出力信号を直接又はローパスフィルタ82
を介して比較制御回路83に入力する構成とすると、図
17に示す第5の実施の形態と類似した構成となる。
【0054】図23は本発明の第11の実施の形態の説
明図であり、図20及び図21と同一符号は同一部分を
示す。この実施の形態は、比較制御回路83より高周波
はね上げ回路72の負荷インピーダンス81を制御して
はね上げ周波数fb を、前置増幅器71の増幅帯域の上
限周波数fc に一致させる場合を示す。又点線で示すよ
うに、前置増幅器71を制御して、その増幅帯域の上限
周波数fc も同時に制御することも可能である。そし
て、自動的にfc =fb となるように制御して、高周波
はね上げ回路72のピーク周波数fp までほぼ平坦な特
性とすることができる。
【0055】図24は本発明の第12の実施の形態の説
明図であり、図22及び図19と同一符号は同一部分を
示す。この実施の形態は、高周波はね上げ回路72のは
ね上げ周波数fb を固定し、ハイパスフィルタ76の出
力信号をピーク検出回路77によりピーク検出し、又ロ
ーパスフィルタ82の出力信号をピーク検出回路78に
よりピーク検出して、比較回路73により比較し、比較
差分信号に対応して帯域制御回路79から前置増幅器7
1を制御して、この増幅帯域の上限周波数fcを、高周
波はね上げ回路72のはね上げ周波数fb に一致するよ
うに制御する場合を示す。
【0056】図25は本発明の第13の実施の形態の説
明図であり、図24及び図21と同一符号は同一部分を
示す。この実施の形態は、前置増幅器71の増幅帯域の
上限周波数fc を固定し、比較回路73に於けるピーク
検出信号の比較差分信号に対応して、はね上げ周波数制
御回路80により高周波はね上げ回路72のはね上げ周
波数fb を制御して、前置増幅器71の増幅帯域の上限
周波数fc に一致させる場合を示す。
【0057】図26は本発明の第14の実施の形態の説
明図であり、図24と図25との実施の形態を組合せた
構成を示し、高周波はね上げ回路72の出力信号のfc
以上の帯域をハイパスフィルタ76により抽出し、fc
以下の帯域をローパスフィルタ82により抽出し、ピー
ク検出回路77,78によりそれぞれピーク検出し、比
較回路73により比較して、その比較差分信号に対応し
て、帯域制御回路79により前置増幅器71を制御し、
又はね上げ周波数制御回路80により高周波はね上げ回
路72を制御して、fc =fb とすることにより、高周
波はね上げ回路72のピーク周波数fp までほぼ平坦な
特性とすることができる。
【0058】本発明は、前述の各実施の形態に限定され
るものではなく、種々付加変更することができるもので
あり、例えば、光信号の受信部のみでなく、他の広帯域
信号を増幅する広帯域増幅回路として適用することがで
きる。又温度補償回路や自動利得制御機能等を付加する
ことも可能である。
【0059】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、前置増
幅器1と高周波はね上げ回路2と周波数特性制御回路3
とを備え、前置増幅器1の増幅帯域の上限周波数f
c と、高周波はね上げ回路2のはね上げ周波数fb とを
一致させるように、周波数特性制御回路3によって、前
置増幅器1と高周波はね上げ回路2との何れか一方又は
両方を制御するもので、前置増幅器1の帰還抵抗Rf
大きくして低雑音化を図り、それによる上限周波数fc
の低下に対しては、高周波はね上げ回路2により上限周
波数fc 以上の帯域の利得を補償することができるか
ら、高周波はね上げ回路2の利得が最大となるピーク周
波数fp まで、ほぼ平坦な特性とすることができる。即
ち、低雑音,広帯域の増幅特性を有する構成とすること
ができる利点がある。又周波数特性制御回路3により、
回路素子特性のばらつきや経年変化等による特性変化に
対しても自動的に制御できるから、安定な増幅特性とな
る利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理説明図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態の説明図である。
【図3】前置増幅器の特性制御説明図である。
【図4】周波数特性制御説明図である。
【図5】本発明の第1の実施の形態の動作説明図であ
る。
【図6】本発明の第1の実施の形態の周波数特性制御回
路の説明図である。
【図7】本発明の第2の実施の形態の説明図である。
【図8】本発明の第2の実施の形態の周波数特性制御回
路の説明図である。
【図9】本発明の第2の実施の形態の動作説明図であ
る。
【図10】本発明の第3の実施の形態の説明図である。
【図11】本発明の第3の実施の形態の前置増幅器と高
周波はね上げ回路との説明図である。
【図12】本発明の第3の実施の形態の前置増幅器と高
周波はね上げ回路との説明図である。
【図13】本発明の第4の実施の形態の説明図である。
【図14】本発明の第4の実施の形態の前置増幅器と高
周波はね上げ回路との説明図である。
【図15】本発明の第4の実施の形態の前置増幅器と高
周波はね上げ回路との説明図である。
【図16】本発明の第4の実施の形態の前置増幅器と高
周波はね上げ回路との説明図である。
【図17】本発明の第5の実施の形態の説明図である。
【図18】本発明の第6の実施の形態の説明図である。
【図19】本発明の第7の実施の形態の説明図である。
【図20】本発明の第8の実施の形態の説明図である。
【図21】本発明の第9の実施の形態の説明図である。
【図22】本発明の第10の実施の形態の説明図であ
る。
【図23】本発明の第11の実施の形態の説明図であ
る。
【図24】本発明の第12の実施の形態の説明図であ
る。
【図25】本発明の第13の実施の形態の説明図であ
る。
【図26】本発明の第14の実施の形態の説明図であ
る。
【図27】トランスインピーダンス型前置増幅器の周波
数特性説明図である。
【図28】トランスインピーダンス型前置増幅器の雑音
特性説明図である。
【符号の説明】
1 前置増幅器 2 高周波はね上げ回路 3 周波数特性制御回路 4 入力端子 5 出力端子

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 前置増幅器と、該前置増幅器の増幅出力
    信号を入力して、該前置増幅器の増幅帯域より高周波成
    分を増幅する高周波はね上げ回路とを備え、 前記前置増幅器の増幅帯域の上限周波数と、前記高周波
    はね上げ回路のはね上げ周波数とを一致させる周波数特
    性制御回路を設けたことを特徴とする広帯域増幅回路。
  2. 【請求項2】 前記周波数特性制御回路は、前記前置増
    幅器の増幅帯域の上限周波数以上の帯域の前記高周波は
    ね上げ回路の出力信号を抽出するハイパスフィルタと、
    該ハイパスフィルタの出力信号と前記前置増幅器の出力
    信号とを比較して、該出力信号が等しくなるように、前
    記前置増幅器の増幅帯域の上限周波数と前記高周波はね
    上げ回路のはね上げ周波数との何れか一方又は両方を制
    御する構成を備えたことを特徴とする請求項1記載の広
    帯域増幅回路。
  3. 【請求項3】 前記周波数特性制御回路は、前記前置増
    幅器の増幅帯域の上限周波数以上の帯域を通過帯域とす
    るハイパスフィルタと、前記上限周波数以下の帯域を通
    過帯域とするローパスフィルタと、前記高周波はね上げ
    回路の出力信号を前記ハイパスフィルタ及び前記ローパ
    スフィルタにより抽出した信号を比較し、該信号が等し
    くなるように、前記前置増幅器の増幅帯域の上限周波数
    と前記高周波はね上げ回路のはね上げ周波数との何れか
    一方又は両方を制御する構成を備えたことを特徴とする
    請求項1記載の広帯域増幅回路。
  4. 【請求項4】 前記高周波はね上げ回路は、はね上げ周
    波数から利得が最高となるピーク周波数までの利得周波
    数特性が、前記前置増幅器の増幅帯域の上限周波数を超
    えた帯域の利得周波数特性に対して逆の特性の構成を有
    することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載
    の広帯域増幅回路。
  5. 【請求項5】 前記前置増幅器は、前記周波数特性制御
    回路により負荷抵抗を制御して、増幅帯域の上限周波数
    を前記高周波はね上げ回路のはね上げ周波数に一致させ
    る構成を備えていることを特徴とする請求項1乃至3の
    何れか1項記載の広帯域増幅回路。
  6. 【請求項6】 前記高周波はね上げ回路は、前記周波数
    特性制御回路により負荷インピーダンスを制御して、は
    ね上げ周波数を前記前置増幅器の増幅帯域の上限周波数
    に一致させる構成を備えていることを特徴とする請求項
    1乃至3の何れか1項記載の広帯域増幅回路。
JP17460796A 1996-07-04 1996-07-04 広帯域増幅回路 Withdrawn JPH1022782A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3947865B2 (ja) * 2000-03-06 2007-07-25 富士通株式会社 前置増幅器
JP2013090128A (ja) * 2011-10-18 2013-05-13 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> トランスインピーダンスアンプ

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