JPH11127039A - 光受信回路と光受信方法 - Google Patents
光受信回路と光受信方法Info
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- JPH11127039A JPH11127039A JP9292596A JP29259697A JPH11127039A JP H11127039 A JPH11127039 A JP H11127039A JP 9292596 A JP9292596 A JP 9292596A JP 29259697 A JP29259697 A JP 29259697A JP H11127039 A JPH11127039 A JP H11127039A
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- JP
- Japan
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- circuit
- feedback
- current
- output
- optical
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- H—ELECTRICITY
- 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
- H04B10/693—Arrangements for optimizing the preamplifier in the receiver
- H04B10/6931—Automatic gain control of the preamplifier
-
- H—ELECTRICITY
- 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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- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光受信回路におけるプレアンプの入力ダイナ
ミックレンジを確保し、フィードバック回路におけるゲ
イン−位相特性等を考慮する必要のない設計を可能にす
る。 【解決手段】 受光素子１に抵抗を接続して、入力光
レベルに比例した振幅をピーク検出回路３で検出し、検
出した振幅に応じて固定帰還抵抗５に並列接続されたＦ
ＥＴトランジスタ６のゲート電圧を制御することによ
り、ＦＥＴトランジスタ６の内部コンダクタンスを制御
して帰還抵抗を制御する。
ミックレンジを確保し、フィードバック回路におけるゲ
イン−位相特性等を考慮する必要のない設計を可能にす
る。 【解決手段】 受光素子１に抵抗を接続して、入力光
レベルに比例した振幅をピーク検出回路３で検出し、検
出した振幅に応じて固定帰還抵抗５に並列接続されたＦ
ＥＴトランジスタ６のゲート電圧を制御することによ
り、ＦＥＴトランジスタ６の内部コンダクタンスを制御
して帰還抵抗を制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】光伝送における光受信回路に
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術】図３乃至図５はそれぞれ従来の光受信回
路の第１乃至第３の実施例である。従来、光受信器とし
ては図３に示す実施例１のような単純な帰還抵抗型のプ
リアンプを使用していた。
路の第１乃至第３の実施例である。従来、光受信器とし
ては図３に示す実施例１のような単純な帰還抵抗型のプ
リアンプを使用していた。
【０００３】光受信器の光入力レベルの変動幅に対して
安定化するダイナミックレンジを確保するために、特許
公報昭６２−１１５９０２や昭６３−４９８３９のよう
に、選択回路によりゲインの異なる回路を選択する方式
がある。
安定化するダイナミックレンジを確保するために、特許
公報昭６２−１１５９０２や昭６３−４９８３９のよう
に、選択回路によりゲインの異なる回路を選択する方式
がある。
【０００４】また、特許公報平６−１２０７４３に示さ
れているように、光入力の増加に対して増加するフォト
カレントを、帰還抵抗に流入する前段で電流を差し引き
する方式がある。平６−１２０７４３には帰還抵抗に流
入する電流を差し引きする回路を開示しており、一般に
図４に示す第２の実施例のようにプリアンプの出力のピ
ーク値を検出し、フィードバックを構成する制御方式が
用いられていた。
れているように、光入力の増加に対して増加するフォト
カレントを、帰還抵抗に流入する前段で電流を差し引き
する方式がある。平６−１２０７４３には帰還抵抗に流
入する電流を差し引きする回路を開示しており、一般に
図４に示す第２の実施例のようにプリアンプの出力のピ
ーク値を検出し、フィードバックを構成する制御方式が
用いられていた。
【０００５】さらに、トランスインピーダンス（ここで
は帰還抵抗のインピーダンスを意味する）を入力レベル
に合わせて変化させる方式が、特許公報平８−２３２３
９に示されている。このような制御では、一般的に図５
に示す第３の実施例のように出力振幅を検出してＡＧＣ
回路にフィードバックする回路が用いられていた。
は帰還抵抗のインピーダンスを意味する）を入力レベル
に合わせて変化させる方式が、特許公報平８−２３２３
９に示されている。このような制御では、一般的に図５
に示す第３の実施例のように出力振幅を検出してＡＧＣ
回路にフィードバックする回路が用いられていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の技術では図３に示すように、単純な帰還抵抗型のプリ
アンプを使用した回路は、光素子に入力する光信号が増
加した場合に、帰還抵抗型のプリアンプが飽和して正常
に信号を再生できなくなり、ダイナミックレンジを確保
できないと言う問題があった。
の技術では図３に示すように、単純な帰還抵抗型のプリ
アンプを使用した回路は、光素子に入力する光信号が増
加した場合に、帰還抵抗型のプリアンプが飽和して正常
に信号を再生できなくなり、ダイナミックレンジを確保
できないと言う問題があった。
【０００７】特許公報昭６２−１１５９０２、および昭
６３−４９８３９は、受信器のダイナミックレンジを確
保するために選択回路によりゲインの異なる回路を選択
する方式であるが、高速の周波数においては選択回路の
構成が困難になり、また、受信回路を２回路構成するこ
とになって、１回路構成に比べてコストが高くなると言
う問題があった。
６３−４９８３９は、受信器のダイナミックレンジを確
保するために選択回路によりゲインの異なる回路を選択
する方式であるが、高速の周波数においては選択回路の
構成が困難になり、また、受信回路を２回路構成するこ
とになって、１回路構成に比べてコストが高くなると言
う問題があった。
【０００８】また、特許公報平６−１２０７４３は、光
入力の増加に対して増加するフォトカレントを、帰還抵
抗に流入する前段で電流を差し引きする方式で、この方
式では、帰還抵抗の入力部に電流を差し引きする回路が
接続されることによりノイズが増加するという問題があ
った。
入力の増加に対して増加するフォトカレントを、帰還抵
抗に流入する前段で電流を差し引きする方式で、この方
式では、帰還抵抗の入力部に電流を差し引きする回路が
接続されることによりノイズが増加するという問題があ
った。
【０００９】さらに、トランスインピーダンスを入力レ
ベルに合わせて変化させる方式が、特許公報平８−２３
２３９に示されているが、ダイオードをＡＣ的にダイオ
ード負荷を変化する方式が取られており、容量成分の多
い回路構成をしているため、高周波信号に対しては十分
な帯域を確保できないと言う問題があった。
ベルに合わせて変化させる方式が、特許公報平８−２３
２３９に示されているが、ダイオードをＡＣ的にダイオ
ード負荷を変化する方式が取られており、容量成分の多
い回路構成をしているため、高周波信号に対しては十分
な帯域を確保できないと言う問題があった。
【００１０】また、同公報の光受信回路ではトランスイ
ンピーダンスゲインを制御するための制御電圧を、何を
検出してどのようにトランスインピーダンスを制御する
かがテーマであった。
ンピーダンスゲインを制御するための制御電圧を、何を
検出してどのようにトランスインピーダンスを制御する
かがテーマであった。
【００１１】平６−１２０７４３に示す、光入力の増加
によって増加するフォトカレントを帰還抵抗に流入する
前段で電流を差し引きする方式や、平８−２３２３９に
示すトランスインピーダンスを入力レベルに合わせて可
変させる方式では、それぞれ図４、図５に示すように出
力振幅を検出してフィードバック回路により制御を掛け
るのが一般的だが、フィードバック回路が構成されるこ
とによりゲイン−位相特性でゲイン余裕・位相余裕を確
保する必要があり、フィードバック回路が発信し易く、
ゲイン−位相特性を考慮した設計をしなければならない
という問題点があった。
によって増加するフォトカレントを帰還抵抗に流入する
前段で電流を差し引きする方式や、平８−２３２３９に
示すトランスインピーダンスを入力レベルに合わせて可
変させる方式では、それぞれ図４、図５に示すように出
力振幅を検出してフィードバック回路により制御を掛け
るのが一般的だが、フィードバック回路が構成されるこ
とによりゲイン−位相特性でゲイン余裕・位相余裕を確
保する必要があり、フィードバック回路が発信し易く、
ゲイン−位相特性を考慮した設計をしなければならない
という問題点があった。
【００１２】
【問題を解決するための手段】受光素子に抵抗を接続し
て、入力光レベルに比例した振幅をピーク検出回路で検
出し、検出した振幅に応じて固定帰還抵抗に並列接続さ
れたＦＥＴトランジスタのゲート電圧を制御することに
より、ＦＥＴの内部コンダクタンスを制御して帰還抵抗
を制御する。
て、入力光レベルに比例した振幅をピーク検出回路で検
出し、検出した振幅に応じて固定帰還抵抗に並列接続さ
れたＦＥＴトランジスタのゲート電圧を制御することに
より、ＦＥＴの内部コンダクタンスを制御して帰還抵抗
を制御する。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を引用
して説明する。図１は本発明の光受信回路の概念図であ
り、受光素子１と、そのカソードに逆バイアスを与える
電源との間に接続された抵抗２と、抵抗２に流れる電流
による電圧を測定するピーク検出回路３と、受光素子１
のアノードを入力端に接続され、固定帰還抵抗５を有す
るプリアンプ４と、ピーク検出回路の出力によりプリア
ンプ４の帰還電流を制御する調整回路を９を有する光受
信回路を示す。
して説明する。図１は本発明の光受信回路の概念図であ
り、受光素子１と、そのカソードに逆バイアスを与える
電源との間に接続された抵抗２と、抵抗２に流れる電流
による電圧を測定するピーク検出回路３と、受光素子１
のアノードを入力端に接続され、固定帰還抵抗５を有す
るプリアンプ４と、ピーク検出回路の出力によりプリア
ンプ４の帰還電流を制御する調整回路を９を有する光受
信回路を示す。
【００１４】調整回路９は、ピーク検出回路３の出力が
大きくなると（ステップ２１）、内部抵抗を大きくして
プリアンプの帰還電流を減じ（ステップ２２）、ピーク
検出回路の出力が小さくなると（ステップ２５）、内部
抵抗を減じてプリアンプの帰還電流を大きくし（ステッ
プ２６）、受光素子１の出力電流が安定化すると、その
調整状態を維持する（ステップ２４、２７）調整を行
う。
大きくなると（ステップ２１）、内部抵抗を大きくして
プリアンプの帰還電流を減じ（ステップ２２）、ピーク
検出回路の出力が小さくなると（ステップ２５）、内部
抵抗を減じてプリアンプの帰還電流を大きくし（ステッ
プ２６）、受光素子１の出力電流が安定化すると、その
調整状態を維持する（ステップ２４、２７）調整を行
う。
【００１５】
【実施例】図２は本発明の一実施例の構成を示す回路で
ある。
ある。
【００１６】受光素子１には一般的にフォトダイオード
（ＰＤ）やアパランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）が
用いられ、光素子のカソードには逆バイアスとの間に抵
抗２が接続されている。入力される光信号のレベルに応
じたフォトカレントにより抵抗２に受信の光のレベルに
比例した信号振幅が発生する。
（ＰＤ）やアパランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）が
用いられ、光素子のカソードには逆バイアスとの間に抵
抗２が接続されている。入力される光信号のレベルに応
じたフォトカレントにより抵抗２に受信の光のレベルに
比例した信号振幅が発生する。
【００１７】抵抗２で発生する信号振幅をピーク検出回
路３によりピークに対応し電圧を発生する。
路３によりピークに対応し電圧を発生する。
【００１８】一方、光素子のアノードには一般的な帰還
抵抗型プリアンプ４が構成されており、固定帰還抵抗５
には並列にＦＥＴトランジスタ６が接続されており、プ
リアンプ４の帰還抵抗はＦＥＴ６の内部コンダクタンス
との並列インピーダンスにより決定する。
抵抗型プリアンプ４が構成されており、固定帰還抵抗５
には並列にＦＥＴトランジスタ６が接続されており、プ
リアンプ４の帰還抵抗はＦＥＴ６の内部コンダクタンス
との並列インピーダンスにより決定する。
【００１９】ＦＥＴトランジスタ６のゲートはピーク検
出回路３の出力が接続され、ＦＥＴ６のゲート電圧はピ
ーク検出回路３の出力電圧により制御される。
出回路３の出力が接続され、ＦＥＴ６のゲート電圧はピ
ーク検出回路３の出力電圧により制御される。
【００２０】光入力信号レベルが増加して受光素子１の
フォトカレントが増加すると（ステップ３１）、抵抗２
に発生する信号の振幅が増加し、ピーク検出回路３の出
力電圧が増加して、ＦＥＴ６のゲート電圧が増加するの
でＦＥＴ６の内部コンダクタンスが減少し（ステップ３
２）、受光素子１の出力電流値は安定化する（ステップ
３３、３４）。プリアンプ４の帰還抵抗量は帰還抵抗５
と、ＦＥＴ６の内部コンダクタンスの並列抵抗値によっ
て決るため、プリアンプ４が飽和しなくなるように、予
めじめ設定されたＦＥＴ６のゲート電圧がピーク検出回
路３から出力される。ＦＥＴ６の内部コンダクタンスは
一般的に、ゲート電圧に反比例しており、基本的にピー
ク検出回路３はリニアなアンプで構成すれば、ＦＥＴ６
のゲート電圧が飽和しないように設定することは可能で
ある。 光入力信号レベルが減少した場合には（ステッ
プ３１）、受光素子１のフォトカレントが減少して、抵
抗１に発生する信号の振幅が減少し、ピーク検出電圧が
減少することにより、ＦＥＴ６のゲート電圧が減少し、
ＦＥＴ６の内部コンダクタンスが増加することで（ステ
ップ３５）、プリアンプ４は減少した入力電流を増幅す
るのに必要な帰還抵抗量にし受光素子１の電流値は安定
化する（ステップ３６、３７）。
フォトカレントが増加すると（ステップ３１）、抵抗２
に発生する信号の振幅が増加し、ピーク検出回路３の出
力電圧が増加して、ＦＥＴ６のゲート電圧が増加するの
でＦＥＴ６の内部コンダクタンスが減少し（ステップ３
２）、受光素子１の出力電流値は安定化する（ステップ
３３、３４）。プリアンプ４の帰還抵抗量は帰還抵抗５
と、ＦＥＴ６の内部コンダクタンスの並列抵抗値によっ
て決るため、プリアンプ４が飽和しなくなるように、予
めじめ設定されたＦＥＴ６のゲート電圧がピーク検出回
路３から出力される。ＦＥＴ６の内部コンダクタンスは
一般的に、ゲート電圧に反比例しており、基本的にピー
ク検出回路３はリニアなアンプで構成すれば、ＦＥＴ６
のゲート電圧が飽和しないように設定することは可能で
ある。 光入力信号レベルが減少した場合には（ステッ
プ３１）、受光素子１のフォトカレントが減少して、抵
抗１に発生する信号の振幅が減少し、ピーク検出電圧が
減少することにより、ＦＥＴ６のゲート電圧が減少し、
ＦＥＴ６の内部コンダクタンスが増加することで（ステ
ップ３５）、プリアンプ４は減少した入力電流を増幅す
るのに必要な帰還抵抗量にし受光素子１の電流値は安定
化する（ステップ３６、３７）。
【００２１】ピーク検出回路３は、プリアンプ４が飽和
する光入力信号レベル以内の振幅でリニアな特性を検出
できれば制御が可能なため、ピーク検出回路３は光入力
レベルが小さく微少な信号レベルでの検出は必要としな
いので、微少な信号に用いる高感度な増幅器は不要であ
る。
する光入力信号レベル以内の振幅でリニアな特性を検出
できれば制御が可能なため、ピーク検出回路３は光入力
レベルが小さく微少な信号レベルでの検出は必要としな
いので、微少な信号に用いる高感度な増幅器は不要であ
る。
【００２２】この制御系ではフィードバック系が存在し
ないため、ゲイン−位相特性を考慮することなく、簡易
に設計することが可能になる。
ないため、ゲイン−位相特性を考慮することなく、簡易
に設計することが可能になる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は光受信回
路における帰還抵抗型のプリアンプの帰還抵抗に並列に
接続したＦＥＴを、フィードフォワード制御することに
より、ノイズを増加することなく、ダイナミックレンジ
を確保し、フィードバック回路におけるゲイン−位相特
性を考慮することなく設計することが可能になり、設計
が簡易に行われ、しかも低コストで構成することができ
る効果がある。
路における帰還抵抗型のプリアンプの帰還抵抗に並列に
接続したＦＥＴを、フィードフォワード制御することに
より、ノイズを増加することなく、ダイナミックレンジ
を確保し、フィードバック回路におけるゲイン−位相特
性を考慮することなく設計することが可能になり、設計
が簡易に行われ、しかも低コストで構成することができ
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光受信回路の実施の形態を示す概念回
路図である。
路図である。
【図２】本発明の光受信回路の一実施例の回路図であ
る。
る。
【図３】従来の光受信回路の第１の実施例の要部の回路
図である。
図である。
【図４】従来の光受信回路の第２の実施例の要部の回路
図である。
図である。
【図５】従来の光受信回路の第３の実施例の要部の回路
図である。
図である。
【図６】本発明の光受信方法のフローチャートである。
【図７】本発明の光受信回路の実施例のフローチャート
である。
である。
１ 受光素子 ２ 抵抗 ３ ピーク検出回路 ４ プリアンプ ５ 固定帰還抵抗 ６ ＦＥＴトランジスタ ７ ＮＰＮトランジスタ ８ ＡＧＣ回路 ９ 調整回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/28 10/26
Claims (6)
- 【請求項１】 光信号を電流信号に変換する受光素子
（１）と、前記受光素子のカソードから供給される電流
信号を電圧信号に変換し、入出力が第１の抵抗（５）で
接続された電流帰還型増幅器（４）とを有する、光伝送
における光受信回路において、 前記光受光素子のカソードと逆バイアス供給端子との間
に設けられた第２の抵抗（２）と、 前記受光素子（１）のカソードに第２の抵抗（２）を介
して逆バイアスが供給され、前記電流信号に比例して前
記第２の抵抗（２）に発生する電位差から受信信号の振
幅を検出するピーク検出回路（３）と、 ピーク検出回路（３）の出力により前記電流帰還増幅器
４の帰還電流を調節する調節回路とを有することを特徴
とする光受信回路。前記ピーク検出回路の出力電圧によ
り制御されることを特徴とする光受信回路。 - 【請求項２】 前記調整回路が、ソースとドレインの、
それぞれが前記電流帰還型増幅器の入力端子と出力端子
に接続され、ゲートが前記ピーク検出回路の出力に接続
されたＦＥＴトランジスタである請求項１記載の光受信
回路。 - 【請求項３】 前記ＦＥＴトランジスタが、ピーク検出
回路の出力が大きくなるとソースとドレイン間のコンダ
クタンスが小さくなって帰還型増幅器の帰還電流値が下
がり、ピーク検出回路の出力が小さくなるとコンダクタ
ンスが大きくなって帰還型増幅器の帰還電流値が大きく
なる作用を有する請求項２記載の光受信回路。 - 【請求項４】 前記帰還型増幅器が飽和しないように、
前記ピーク検出回路（３）がリニアーな特性を有する増
幅器である請求項２または３に記載の光受信回路。 - 【請求項５】 光信号を電流信号に変換する受光素子
（１）と、前記受光素子のカソードから供給される電流
信号を電圧信号に変換し、入出力が第１の抵抗（５）で
接続された電流帰還型増幅器（４）とを使用する光受信
方法において、受光素子（１）の出力電流値を検出する
ステップと、 前記出力電流値が増大すると、前記帰還型増幅器の帰還
電流値を減少させ、出力電流が減少すると帰還型増幅器
の帰還電流を増加させ、出力電流値の変動の安定化に即
応する変動対応ステップを有することを特徴とする光受
信方法。 - 【請求項６】 前記変動対応ステップが、前記帰還型増
幅器の帰還回路の抵抗値を固定抵抗と並行に接続された
ＦＥＴトランジスタのコンダクタンスを受光素子（１）
の出力電流の増減に対応して減少、増加させるステップ
を含む請求項５記載の光受信方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9292596A JPH11127039A (ja) | 1997-10-24 | 1997-10-24 | 光受信回路と光受信方法 |
| EP98119784A EP0912000A2 (en) | 1997-10-24 | 1998-10-23 | Optical signal receiving circuit and method for receiving optical signal |
| US09/178,812 US6396614B1 (en) | 1997-10-24 | 1998-10-26 | Optical signal receiving circuit and method for receiving optical signal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9292596A JPH11127039A (ja) | 1997-10-24 | 1997-10-24 | 光受信回路と光受信方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11127039A true JPH11127039A (ja) | 1999-05-11 |
Family
ID=17783839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9292596A Pending JPH11127039A (ja) | 1997-10-24 | 1997-10-24 | 光受信回路と光受信方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6396614B1 (ja) |
| EP (1) | EP0912000A2 (ja) |
| JP (1) | JPH11127039A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008099507A1 (ja) * | 2007-02-16 | 2008-08-21 | Fujitsu Limited | 光受信装置 |
Families Citing this family (9)
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| JP3857099B2 (ja) * | 2001-10-09 | 2006-12-13 | 株式会社アドバンテスト | データ伝送装置、光電変換回路、及び試験装置 |
| US6756578B1 (en) * | 2002-01-17 | 2004-06-29 | Trimble Navigation Limited | Photocell bias circuit |
| US6870148B2 (en) * | 2002-09-20 | 2005-03-22 | Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. | LED with controlled capacitive discharge for photo sensing |
| US7170606B2 (en) * | 2002-09-20 | 2007-01-30 | Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. | Multi-way LED-based surface reflectance sensor and spectrophotometer |
| US7599629B2 (en) * | 2003-06-06 | 2009-10-06 | Scientific-Atlanta, Inc. | Optical receiver having an open loop automatic gain control circuit |
| TWI225734B (en) * | 2003-11-04 | 2004-12-21 | Ind Tech Res Inst | Optical receiving device |
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| 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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Family Cites Families (9)
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