JPH1155194A - Bias control system for optical receiver - Google Patents

Bias control system for optical receiver

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Publication number
JPH1155194A
JPH1155194A JP9203207A JP20320797A JPH1155194A JP H1155194 A JPH1155194 A JP H1155194A JP 9203207 A JP9203207 A JP 9203207A JP 20320797 A JP20320797 A JP 20320797A JP H1155194 A JPH1155194 A JP H1155194A
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JP
Japan
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voltage
circuit
bias
bias voltage
output
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JP9203207A
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Japanese (ja)
Inventor
Noboru Yamashita
昇 山下
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Fujitsu Telecom Networks Ltd
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Fujitsu Telecom Networks Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an optical receiver capable of being operated normally, regardless of the characteristic of a photodetector by controlling an automatic gain control circuit so that the bias voltage of the photodetector does not exceed the voltage that is acquired by a maximum multiplication factor of the photodetector, when power supply is turned on. SOLUTION: This system is provided with a control circuit 3 that has a comparator 4 which controls an automatic gain control circuit 2, so that bias voltage of a photodetector 1 does not exceed voltage that is acquired by a maximum multiplication factor of the photodetector 1, when power supply for bias of the photodetector 1 and power supply for the circuit 2 are turned on. Bias voltage is controlled, when an output Vpp of a peak detection circuit becomes a peak value detection voltage or less which corresponds to the maximum multiplication factor, by providing the circuit 3 consisting of the comparator 4 and a switching device.Thus,it is possible to operate the circuit 2 normally, i.e., to have an AGC circuit operate normally regardless of the characteristic of a used photodetector 1.

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】本発明は光受信器のバイアス
制御方式に関するものであり、特に、光通信システムに
用いるAPD(アバランシェ・フォトダイオード)のバ
イアス制御方法に特徴のある光受信器のバイアス制御方
式に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bias control method for an optical receiver, and more particularly to a bias control method for an optical receiver which is characterized by a bias control method for an APD (avalanche photodiode) used in an optical communication system. It is about the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】光ファイバ通信は1本の光ファイバで大
容量の情報を送ることができるため、これまでの幹線系
通信に広く用いられてきたが、近年、マルチメディア情
報を一般家庭まで提供するFTTH(Fiber to
the Home)が提案され、現実的なものとなり
つつある。
2. Description of the Related Art Optical fiber communication has been widely used for trunk line communication since a large amount of information can be transmitted by one optical fiber, but recently, multimedia information has been provided to ordinary households. FTTH (Fiber to
the Home) has been proposed and is becoming more realistic.

【0003】この様な光通信システムに用いられる送信
部及び受信部は、近年のコンパクト化の要請に伴い、発
光素子と送信回路、或いは、受光素子と受信回路がモジ
ュール化され一つの部品として扱われている。
[0003] The transmitter and receiver used in such an optical communication system are modularized with a light emitting element and a transmitting circuit or a light receiving element and a receiving circuit, and are treated as one component in response to a demand for compactness in recent years. Have been done.

【0004】この様なモジュールに対しては色々な条件
下で正常動作が要求されているが、特に、受光素子モジ
ュールに対しては受光素子の特性に左右されずに正常に
動作することが必要である。
[0004] Such modules are required to operate normally under various conditions. In particular, light-receiving element modules need to operate normally without being affected by the characteristics of the light-receiving element. It is.

【0005】ここで、図5及び図6(a)を参照して、
従来の光受信器の構成及び光受信器のバイアス制御方式
を説明する。図5参照従来の光受信器31においては、
光ファイバによって送られてきた光信号をAPD32で
検出し、この検出出力を等化増幅器34で、所要の波形
に等化整形(Reshaping)すると共に増幅し、
その出力の一部を利用してタイミング抽出回路35にお
いて光信号からタイミング信号を得、識別回路36にお
いて、タイミング信号を利用して正しい識別時点を認識
して、光信号の増幅出力をデータ出力とクロック出力に
分離して出力する。
Here, referring to FIGS. 5 and 6 (a),
A configuration of a conventional optical receiver and a bias control method of the optical receiver will be described. Referring to FIG. 5, in the conventional optical receiver 31,
The optical signal sent by the optical fiber is detected by the APD 32, and the detected output is equalized and shaped into a required waveform by the equalizing amplifier 34 (Reshaping) and amplified.
Using a part of the output, a timing signal is obtained from the optical signal in a timing extraction circuit 35, and a correct identification time is recognized in the identification circuit 36 using the timing signal, and the amplified output of the optical signal is regarded as a data output. Separately output to clock output.

【0006】また、APD32はアバランシェ領域にお
いてフォトキャリアを高電界で加速して雪崩倍増を起こ
すものであるので高い電圧値で逆バイアスする必要があ
り、高圧電源から供給された電圧をバイアス回路33を
介して所定のゲインが得られるバイアス電圧Vraになる
ように制御する。
The APD 32 accelerates the photocarriers in the avalanche region with a high electric field to cause avalanche doubling. Therefore, the APD 32 needs to be reverse-biased at a high voltage value. The control is performed such that the bias voltage Vra at which a predetermined gain is obtained through the control circuit.

【0007】この場合、光ファイバ中における減衰量
や、接続箇所の差によって生ずる減衰量偏差等を自動的
に補正して一定の出力が得られるように、ピーク検出回
路37及びバイアス回路33からなる自動利得制御回路
(AGC:AutomaticGain Contro
l)を設けている。
In this case, a peak detection circuit 37 and a bias circuit 33 are provided so that a constant output can be obtained by automatically correcting the amount of attenuation in the optical fiber and the amount of attenuation caused by the difference in connection points. Automatic gain control circuit (AGC: Automatic Gain Control)
l) is provided.

【0008】この様なAGC回路においては、等化増幅
器34の出力振幅をピーク検出回路37でピーク検出
し、そのピーク値検出電圧Vppをバイアス回路33を構
成する増幅器38に入力し、その出力でAPD32と高
圧電源との間に接続するトランジスタ39の動作を制御
してAPD32に印加される逆バイアス電圧Vraを制御
する。
In such an AGC circuit, the peak amplitude of the output amplitude of the equalizing amplifier 34 is detected by a peak detection circuit 37, and the peak value detection voltage Vpp is input to an amplifier 38 constituting a bias circuit 33, and the output thereof is output. in controlling the reverse bias voltage V ra applied to APD32 by controlling the operation of the transistor 39 connected between the APD32 and high voltage power supply.

【0009】この様な光受信器31において、光ファイ
バを伝送する光信号の強度が大きい時には、ピーク値検
出電圧Vppも大きくなり、したがって、増幅器38を介
してトランジスタ39に印加される電圧も大きくなるの
で、高圧電源からの電流はトランジスタ39を介して接
地側に引き込まれて逆バイアスVraがさがり、それによ
ってAPD32に流れる電流を少なくして、等化増幅器
34の出力振幅が一定になるように制御する。
In such an optical receiver 31, when the intensity of the optical signal transmitted through the optical fiber is high, the peak value detection voltage V pp also increases, so that the voltage applied to the transistor 39 via the amplifier 38 also increases. Since the current becomes large, the current from the high-voltage power supply is drawn to the ground side via the transistor 39, and the reverse bias V ra decreases, thereby reducing the current flowing to the APD 32 and keeping the output amplitude of the equalizing amplifier 34 constant. Control.

【0010】一方、光ファイバを伝送する光信号の強度
が小さい時には、ピーク値検出電圧Vppも小さくなり、
したがって、増幅器38を介してトランジスタ39に印
加される電圧も小さくなるので、トランジスタ39を介
して接地側に引き込まれる高圧電源からの電流量は少な
くなって逆バイアスVraが上がり、それによってAPD
32に流れる電流が増加して、等化増幅器34の出力振
幅が一定になるように制御する。
On the other hand, when the intensity of the optical signal transmitted through the optical fiber is low, the peak value detection voltage V pp also decreases,
Therefore, the voltage applied to the transistor 39 via the amplifier 38 is also reduced, so that the amount of current from the high voltage power supply drawn to the ground side via the transistor 39 is reduced, and the reverse bias Vra is increased.
Control is performed so that the current flowing through the equalizer 32 increases and the output amplitude of the equalizing amplifier 34 becomes constant.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかし、この様な光受
信器のバイアス制御方式においては、使用するAPDの
増倍率特性にばらつきがあり、使用するAPDによって
は、バイアス電圧(Vra)の制御が働かなくなるという
問題があるので、この事情を図6を参照して説明する。
However, in such a bias control method for an optical receiver, the multiplication factor of the APD used varies, and depending on the APD used, control of the bias voltage (V ra ) is performed. This will be described with reference to FIG.

【0012】なお、図6(a)及び(b)は色々なAP
Dの増倍率(M)のバイアス電圧(Vra)依存性を示す
図であり、増倍率(M)とは、アバランシェ増倍による
増幅率であり、APDに流れる電流(Iao)のバイアス
電圧(Vra)に対する比で表される。
FIGS. 6A and 6B show various APs.
FIG. 4 is a graph showing the dependence of a multiplication factor (M) on the bias voltage (V ra ), where the multiplication factor (M) is an amplification factor due to avalanche multiplication, and is a bias voltage of a current (I ao ) flowing through the APD. (V ra ).

【0013】図6(a)参照 図6(a)は、通常のAPDの増倍率(M)のバイアス
電圧(Vra)依存性を示す図であり、増倍率(M)はバ
イアス電圧(Vra)の増加に伴って高くなり、VB を降
伏電圧とした場合、 M=1/{1−(Vra/VB n } で近似的に表され、nは材料で決まる係数で、Siの場
合には、n=1.5〜4.0、また、Geの場合には、
n=2.5〜8となる。
FIG. 6A is a diagram showing the dependence of the multiplication factor (M) of a normal APD on the bias voltage (V ra ). The multiplication factor (M) is the bias voltage (V). increases with increasing ra), when the breakdown voltage V B, is approximately expressed by M = 1 / {1- (V ra / V B) n}, n is a coefficient determined by the material, In the case of Si, n = 1.5 to 4.0, and in the case of Ge,
n = 2.5-8.

【0014】この様に、通常のAPDの場合には、降伏
電圧VB の直前の最大バイアス電圧Vrmにおいて最大の
増倍率Mmax になるので、必要とする利得を得るために
はバイアス電圧(Vra)をVrm近傍で使用する必要があ
り、バイアス電圧(Vra)の初期値をVrm或いはVrm
傍に設定することによって、上述のAGC回路が正常に
動作する。
As described above, in the case of a normal APD, the maximum multiplication factor M max is obtained at the maximum bias voltage V rm immediately before the breakdown voltage V B , so that the bias voltage ( the V ra) should be used in V rm vicinity, by setting the initial value of the bias voltage (V ra) in the vicinity of V rm or V rm, above AGC circuit to operate normally.

【0015】図6(b)参照 しかし、素子によっては、通常とは異なった特性を示す
ことがあり、図6(b)に示すように、バイアス電圧
(Vra)を上げていくと、Vrmにおいて増倍率が最大M
max となり、その後電圧を上げると増倍率が低下し、遂
には降伏することになる。
Referring to FIG. 6B, however, depending on the device, characteristics different from the normal characteristics may be exhibited. As shown in FIG. 6B, when the bias voltage (V ra ) is increased, V Maximum gain is M at rm
max , then increasing the voltage will reduce the multiplication factor and eventually yield.

【0016】この様な特性の素子の場合に、光信号の強
度が小さくなり、APDのバイアス電圧(Vra)が最大
の増倍率Mmax が得られる電圧Vrmを越えてしまうと、
APDの利得が下がって振幅が小さくなり、次に光を大
きくしても、等化増幅器の出力振幅はわずかに大きくな
るだけであり、したがって、充分な増倍率を得ようとし
てバイアス電圧(Vra)を更に上げようと働くと、更に
増倍率が低下し、バイアス電圧(Vra)の制御が働かな
くなる。
In the case of an element having such characteristics, if the intensity of the optical signal decreases and the bias voltage (V ra ) of the APD exceeds the voltage V rm at which the maximum multiplication factor M max is obtained,
If the gain of the APD is reduced and the amplitude is reduced, and then the light is increased, the output amplitude of the equalizing amplifier will only be slightly increased, and therefore the bias voltage (V ra ), The multiplication factor further decreases, and the control of the bias voltage (V ra ) does not work.

【0017】したがって、本発明は、受光素子の特性に
左右されずに正常に動作する光受信器を提供することを
目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical receiver that operates normally without being affected by the characteristics of the light receiving element.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図1を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。 図1参照 (1)本発明は、光受信器のバイアス制御方式におい
て、受光素子1のバイアス用電源及び自動利得制御回路
2用電源の投入時に、受光素子1のバイアス電圧Vra
受光素子1の最大増倍率Mmax の得られる電圧Vrmを越
えないように自動利得制御回路2を制御する比較器4を
備えた制御回路3を設けたことを特徴とする。
FIG. 1 is an explanatory view of the principle configuration of the present invention. Referring to FIG. 1, means for solving the problems in the present invention will be described. Refer to FIG. 1. (1) In the present invention, in the bias control method of the optical receiver, when the power supply for the bias of the light receiving element 1 and the power supply for the automatic gain control circuit 2 are turned on, the bias voltage Vra of the light receiving element 1 And a control circuit 3 including a comparator 4 for controlling the automatic gain control circuit 2 so as not to exceed the voltage V rm at which the maximum multiplication factor M max is obtained.

【0019】この様な、受光素子1のバイアス電圧Vra
が受光素子1の最大増倍率Mmax の得られる電圧Vrm
越えないようにする制御回路3、例えば、比較器4と切
替器とからなる制御回路3を設けることにより、ピーク
検出回路の出力Vppが最大増倍率Mmax に対応するピー
ク値検出電圧Vpm以下になった場合、バイアス電圧V ra
をVrmとすることによって、使用する受光素子1の特性
の如何に拘わらず、自動利得制御回路2、即ち、AGC
回路を正常に動作させることができる。
The bias voltage V of the light receiving element 1 isra
Is the maximum multiplication factor M of the light receiving element 1maxVoltage V obtainedrmTo
Control circuit 3, for example, comparator 4
By providing the control circuit 3 composed of
Output V of detection circuitppIs the maximum multiplication factor MmaxCorresponding to
Value detection voltage VpmIf it becomes less than or equal to, the bias voltage V ra
To Vrm, The characteristics of the light receiving element 1 used
, The automatic gain control circuit 2, that is, the AGC
The circuit can operate normally.

【0020】(2)また、本発明は、上記(1)におい
て、自動利得制御回路2の制御を、等化増幅器の出力の
ピーク値検出電圧を基準電圧値と比較して行うことを特
徴とする。
(2) The present invention is characterized in that, in the above (1), the control of the automatic gain control circuit 2 is performed by comparing a peak value detection voltage of an output of the equalizing amplifier with a reference voltage value. I do.

【0021】この様に、AGC回路の制御は、ピーク検
出回路の出力、即ち、ピーク値検出電圧Vppを最大増倍
率Mmax が得られるバイアス電圧Vrmに設定する電圧値
pmを基準電圧値として比較することによって行うこと
ができる。
[0021] Thus, control of the AGC circuit, the output of the peak detector circuit, i.e., the reference voltage a voltage value V pm to set the bias voltage V rm that the peak value detection voltage V pp is the maximum multiplication factor M max is obtained This can be done by comparing the values.

【0022】(3)また、本発明は、上記(1)におい
て、自動利得制御回路2の制御を、受光素子1の出力電
流値を基準電流値と比較して行うことを特徴とする。
(3) The present invention is characterized in that, in the above (1), the control of the automatic gain control circuit 2 is performed by comparing the output current value of the light receiving element 1 with a reference current value.

【0023】この様に、AGC回路の制御は、受光素子
1の出力電流値Iaoを、最大増倍率Mmax が得られるバ
イアス電圧Vrmに設定するピーク値検出電圧Vpmに対応
する電流値Iamを基準電流値として比較することによっ
て行っても良い。
As described above, the control of the AGC circuit is performed by setting the output current value I ao of the light receiving element 1 to a value corresponding to the peak value detection voltage V pm which sets the bias voltage V rm at which the maximum multiplication factor M max is obtained. It may be performed by comparing I am as a reference current value.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】ここで、本発明の第1の実施の形
態の光受信器を図2及び図3を参照して説明する。 図2参照 図2は、本発明の第1の実施の形態の光受信器の構成図
であり、従来の光受信器と同様に、光受信器11は、光
ファイバによって送られてきた光信号を電流に変換する
APD12、APD12のバイアス電圧Vraを制御する
バイアス回路13、APD12の検出出力を所要の波形
に等化整形すると共に増幅する等化増幅器14、等化増
幅器14の出力の一部を利用してタイミング信号を得る
タイミング抽出回路15、タイミング信号を利用して等
化増幅器14の出力からデータ出力とクロック出力に分
離して出力する識別回路16、及び、バイアス回路13
等と共にAGC回路を構成するピーク検出回路17から
なる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Here, an optical receiver according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a configuration diagram of the optical receiver according to the first embodiment of the present invention. Like the conventional optical receiver, the optical receiver 11 includes an optical signal transmitted by an optical fiber. 12, a bias circuit 13 for controlling the bias voltage V ra of the APD 12, an equalizing amplifier 14 for equalizing and shaping the detection output of the APD 12 to a required waveform, and a part of the output of the equalizing amplifier 14. , A timing extraction circuit 15 that obtains a timing signal by using a timing signal, an identification circuit 16 that separates and outputs a data output and a clock output from the output of the equalization amplifier 14 by using the timing signal, and a bias circuit 13
And a peak detection circuit 17 constituting an AGC circuit.

【0025】この第1の実施の形態の光受信器における
AGC回路は、切替器18及びコンパレータ19からな
る制御回路によりバイアス回路13の増幅器20への入
力を制御しており、コンパレータ19はピーク検出回路
17の出力Vppと基準電圧値Vpmとを比較し、その比較
出力によって、Vpp>Vpmの場合には、増幅器20にV
ppが入力され、Vpp<Vpmの場合には、増幅器20にV
pmが入力される様に切替器18を制御する。
The AGC circuit in the optical receiver according to the first embodiment controls the input to the amplifier 20 of the bias circuit 13 by a control circuit including a switch 18 and a comparator 19, and the comparator 19 detects a peak. The output V pp of the circuit 17 is compared with a reference voltage value V pm, and the comparison output indicates that if V pp > V pm , the amplifier 20 outputs V pp.
pp is input, and if V pp <V pm , V
The switch 18 is controlled so that pm is input.

【0026】なお、この場合の基準電圧値Vpmは、最大
増倍率Mmax が得られるバイアス電圧値Vrmに対応する
ピーク値検出電圧Vppに設定するものであり、このバイ
アス電圧値Vrm、したがって、基準電圧値Vpmは使用す
る個々のAPD12の特性を事前に測定することによっ
て決定するものである。
In this case, the reference voltage value V pm is set to the peak value detection voltage V pp corresponding to the bias voltage value V rm at which the maximum multiplication factor M max is obtained, and this bias voltage value V rm is set. , therefore, the reference voltage value V pm is to determined by measuring in advance the characteristics of individual APD12 used.

【0027】図3参照 図3は、切替器出力とピーク値検出電圧Vppとの相関、
及び、バイアス電圧V raとピーク値検出電圧Vppとの相
関を示す図であり、高圧電源及び回路駆動電源の投入時
において、光ファイバを伝送する光信号の強度が大き
く、ピーク値検出電圧Vppが基準電圧値Vpmより大きい
時(Vpp>Vpm)は、コンパレータ19の指示によって
切替器18からはVppが出力され、Vppが増幅器20を
介してトランジスタ21に印加され、Vppの大きさに依
存しながら高圧電源からの電流はトランジスタ21を介
して接地側に引き込まれ、バイアス電圧Vraを下げる方
向に作用する。
FIG. 3 shows the output of the switch and the peak value detection voltage VppCorrelation with
And the bias voltage V raAnd the peak value detection voltage VppPhase with
FIG. 4 is a diagram showing a relationship when a high-voltage power supply and a circuit driving power supply are turned on.
Optical signal transmitted through an optical fiber
And the peak value detection voltage VppIs the reference voltage value VpmGreater than
Hour (Vpp> Vpm) Is given by the instruction of the comparator 19
V from switch 18ppIs output and VppReplaces the amplifier 20
Is applied to the transistor 21 throughppDepends on the size of
Current from the high voltage power supply through the transistor 21
To the ground side, and the bias voltage VraWho lower
Acts in the opposite direction.

【0028】また、光ファイバを伝送する光信号の強度
がやや小さく、ピーク値検出電圧V ppが基準電圧値Vpm
よりやや大きい時(Vpp≧Vpm)は、コンパレータ19
の指示によって切替器18からは基準電圧値Vpmよりや
や大きな電圧Vppが出力され、Vppが増幅器20を介し
てトランジスタ21に印加され、高圧電源からの電流が
トランジスタ21を介して接地側に流れるのを抑制し
て、バイアス電圧VraをVrm近傍に設定する。
Also, the intensity of the optical signal transmitted through the optical fiber
Slightly smaller, peak value detection voltage V ppIs the reference voltage value Vpm
When slightly larger (Vpp≧ Vpm) Indicates the comparator 19
The reference voltage value VpmMore
Or large voltage VppIs output and VppThrough the amplifier 20
Is applied to the transistor 21 and the current from the high voltage power supply is
Suppress the flow to the ground side via the transistor 21
And the bias voltage VraTo VrmSet near.

【0029】一方、光ファイバを伝送する光信号の強度
がさらに小さく、ピーク値検出電圧Vppが基準電圧値V
pmより小さい時(Vpp<Vpm)は、コンパレータ19の
指示によって切替器18を切替えて基準電圧値Vpmが出
力され、Vpmが増幅器20を介してトランジスタ21に
印加され、高圧電源からの電流がトランジスタ21を介
して接地側に流れるのを阻止して、バイアス電圧Vra
一定のVrmに設定する。
On the other hand, the intensity of the optical signal transmitted through the optical fiber is further reduced, and the peak value detection voltage V pp is equal to the reference voltage value V pp.
When it is smaller than pm (V pp <V pm ), the switch 18 is switched by the instruction of the comparator 19 to output the reference voltage value V pm , and V pm is applied to the transistor 21 via the amplifier 20, Is prevented from flowing to the ground side via the transistor 21, and the bias voltage Vra is set to a constant Vrm .

【0030】したがって、高圧電源及び回路駆動電源の
投入時において、光信号の強度が小さい場合にもバイア
ス電圧Vraが最大増倍率Mmax の得られるバイアス電圧
rm以上に固定されることがないので、次に、光信号の
強度が大きくなっても、或いは、小さくなってもAGC
回路は正常に動作し、安定したデータ出力を得ることが
できる。
Therefore, when the high-voltage power supply and the circuit driving power supply are turned on, even when the intensity of the optical signal is low, the bias voltage V ra is not fixed to the bias voltage V rm at which the maximum multiplication factor M max is obtained. Therefore, even if the intensity of the optical signal increases or decreases, the AGC
The circuit operates normally and a stable data output can be obtained.

【0031】次に、図4を参照して、本発明の第2の実
施の形態の光受信器を説明する。 図4参照 図4は、本発明の第2の実施の形態の光受信器の構成図
であり、上記の第1の実施の形態と同様に、光受信器1
1は、光ファイバによって送られてきた光信号を電流に
変換するAPD12、APD12のバイアス電圧Vra
制御するバイアス回路13、APD12の検出出力を所
要の波形に等化整形すると共に増幅する等化増幅器1
4、等化増幅器14の出力の一部を利用してタイミング
信号を得るタイミング抽出回路15、タイミング信号を
利用して等化増幅器14の出力からデータ出力とクロッ
ク出力に分離して出力する識別回路16、及び、バイア
ス回路13等と共にAGC回路を構成するピーク検出回
路17からなる。
Next, an optical receiver according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a configuration diagram of an optical receiver according to a second embodiment of the present invention. As in the first embodiment, the optical receiver 1 has the same configuration as that of the first embodiment.
Reference numeral 1 denotes an APD 12 for converting an optical signal sent by an optical fiber into a current, a bias circuit 13 for controlling a bias voltage V ra of the APD 12, and an equalization for equalizing and shaping a detection output of the APD 12 to a required waveform and amplifying the same. Amplifier 1
4. A timing extracting circuit 15 for obtaining a timing signal by using a part of the output of the equalizing amplifier 14, and a discriminating circuit for separating and outputting a data output and a clock output from the output of the equalizing amplifier 14 by using the timing signal. 16 and a peak detection circuit 17 which constitutes an AGC circuit together with the bias circuit 13 and the like.

【0032】この第2の実施の形態の光受信器における
AGC回路は、切替器18及びコンパレータ22からな
る制御回路により増幅器20への入力を制御しており、
コンパレータ22はピーク検出回路17の出力Vppと基
準電圧値Vpmとを比較する変わりに、APD12の出力
電流値Iaoと、基準電流値Iamを比較するものであり、
この比較出力によって、Iao>Iamの場合には、増幅器
20にVppが入力され、Iao<Iamの場合には、増幅器
20にVpmが入力される様に切替器18を制御する。
The AGC circuit in the optical receiver according to the second embodiment controls the input to the amplifier 20 by the control circuit including the switch 18 and the comparator 22.
The comparator 22 compares the output current value I ao of the APD 12 with the reference current value I am instead of comparing the output V pp of the peak detection circuit 17 with the reference voltage value V pm .
Based on this comparison output, the switch 18 is controlled so that V pp is input to the amplifier 20 when I ao > I am and V pm is input to the amplifier 20 when I ao <I am. I do.

【0033】なお、この場合の基準電流値は、最大増倍
率Mmax の時のバイアス電圧Vrmに設定されるピーク値
検出電圧Vpmに対応する出力電流値Iamに設定するもの
であり、このバイアス電圧値Vrm、したがって、基準電
流値Iamは使用する個々のAPD12の特性を事前に測
定することによって決定するものである。
[0033] Note that the reference current value in this case is to set the output current value I am corresponding to the peak value detection voltage V pm is set to a bias voltage V rm at the maximum multiplication factor M max, This bias voltage value V rm , and thus the reference current value I am, is determined by measuring the characteristics of the individual APDs 12 to be used in advance.

【0034】この場合、高圧電源及び回路駆動電源の投
入時において、光ファイバを伝送する光信号の強度が大
きく、出力電流値Iaoが基準電流値Iamより大きい時
(Iao>Iam)は、コンパレータ19の指示によって切
替器18からはVppが出力され、Vppが増幅器20を介
してトランジスタ21に印加され、Vppの大きさに依存
しながら高圧電源からの電流はトランジスタ21を介し
て接地側に引き込まれ、バイアス電圧Vraを下げる方向
に作用する。
In this case, when the high-voltage power supply and the circuit drive power supply are turned on, when the intensity of the optical signal transmitted through the optical fiber is large and the output current value I ao is larger than the reference current value I am (I ao > I am ). is from switch 18 by an instruction from the comparator 19 is output V pp, V pp is applied to the transistor 21 via the amplifier 20, the current from the high voltage power supply while depending on the size of the V pp is the transistor 21 Through the ground, and acts in a direction to lower the bias voltage Vra .

【0035】また、光ファイバを伝送する光信号の強度
がやや小さく、出力電流値Iaoが基準電流値Iamよりや
や大きい時(Iao≧Iam)は、コンパレータ19の指示
によって切替器18からは基準電圧値Vpmよりやや大き
な電圧Vppが出力され、Vppが増幅器20を介してトラ
ンジスタ21に印加され、高圧電源からの電流がトラン
ジスタ21を介して接地側に流れるのを抑制して、バイ
アス電圧VraをVrm近傍に設定する。
When the intensity of the optical signal transmitted through the optical fiber is slightly lower and the output current value I ao is slightly larger than the reference current value I am (I ao ≧ I am ), the switch 18 is switched by the instruction of the comparator 19. Outputs a voltage V pp slightly larger than the reference voltage value V pm , V pp is applied to the transistor 21 via the amplifier 20, and the current from the high voltage power supply is suppressed from flowing to the ground side via the transistor 21. Then, the bias voltage V ra is set near V rm .

【0036】一方、光ファイバを伝送する光信号の強度
がさらに小さく、出力電流値Iaoが基準電流値Iamより
小さい時(Iao<Iam)は、コンパレータ19の指示に
よって切替器18を切替えて基準電圧値Vpmが出力さ
れ、Vpmが増幅器20を介してトランジスタ21に印加
され、高圧電源からの電流がトランジスタ21を介して
接地側に流れるのを阻止して、バイアス電圧Vraを一定
のVrmに設定し、Vrmを越えないようにする。
On the other hand, when the intensity of the optical signal transmitted through the optical fiber is further reduced and the output current value I ao is smaller than the reference current value I am (I ao <I am ), the switch 18 is activated by the instruction of the comparator 19. switched reference voltage value V pm is output, V pm is applied to the transistor 21 via the amplifier 20, and prevents the flow to the ground current from the high voltage power source via the transistor 21, the bias voltage V ra Is set to a constant Vrm so that it does not exceed Vrm .

【0037】したがって、高圧電源及び回路駆動電源の
投入時において、光信号の強度が小さい場合にもバイア
ス電圧Vraが最大増倍率Mmax の得られるバイアス電圧
rm以上に固定されることがないので、次に、光信号の
強度が大きくなっても、或いは、小さくなってもAGC
回路は正常に動作し、安定したデータ出力を得ることが
できる。
Therefore, when the high-voltage power supply and the circuit driving power supply are turned on, even when the intensity of the optical signal is small, the bias voltage V ra is not fixed to the bias voltage V rm at which the maximum multiplication factor M max is obtained. Therefore, even if the intensity of the optical signal increases or decreases, the AGC
The circuit operates normally and a stable data output can be obtained.

【0038】以上において説明した本発明の各実施の形
態においては、各APDの最大増倍率Mmax の得られる
バイアス電圧Vrm及び増倍率依存性が異なるので、使用
する個々のAPDの特性を予め測定して、基準電圧値V
pm或いは基準電流値Iamを設定しているが、必ずしも各
APDの最大増倍率Mmax の得られるバイアス電圧V rm
に対応する基準電圧値Vpm或いは基準電流値Iamである
必要はなく、最大増倍率Mmax が得られるバイアス電圧
rmを越えない範囲で、且つ、実用上問題のないゲイン
が得られるバイアス電圧Vrm' (Vrm' <Vrm)になる
ように設定しても良いものである。
Each embodiment of the present invention described above
The maximum multiplication factor M of each APDmaxObtained
Bias voltage VrmUsed because of the different multiplication factor dependence
The characteristics of each APD to be measured are measured in advance, and the reference voltage value V
pmOr the reference current value IamIs set, but not necessarily
APD maximum multiplication factor MmaxOf the bias voltage V obtained rm
Reference voltage value V corresponding topmOr the reference current value IamIs
No need, maximum multiplication factor MmaxBias voltage to obtain
VrmWithin the range that does not exceed
Is the bias voltage V at whichrm '(Vrm '<Vrm)become
It may be set as follows.

【0039】即ち、APDは、所定のゲインが得られる
範囲において高電圧にバイアスする必要はあるが、必ず
しも最大増倍率Mmax が得られるバイアス電圧Vrmに設
定する必要はないものであり、したがって、APDにお
いて所定のゲインが得られる範囲で、且つ、Vrmを越え
ない範囲で基準電圧値Vpm或いは基準電流値Vamを設定
すれば良い。
That is, the APD needs to be biased to a high voltage in a range where a predetermined gain can be obtained, but does not necessarily need to be set to the bias voltage Vrm at which the maximum multiplication factor Mmax is obtained. , APD, the reference voltage value Vpm or the reference current value Vam may be set within a range in which a predetermined gain can be obtained and not exceeding Vrm .

【0040】また、基準電圧値Vpm或いは基準電流値I
amを使用する受光素子に応じて設定する代わりに、使用
する複数のAPDの特性を予め測定して、その測定結果
を統計処理し、バイアス電圧Vraが最大増倍率Mmax
得られるバイアス電圧Vrmを越えない範囲で、且つ、実
用上問題のないゲインが得られるバイアス電圧Vrm'
なるように様に基準電圧値Vpm或いは基準電流値Vam
設定しても良いものであり、この場合には、一端設定す
ると、個々の素子に応じて設定しなおす必要がなくな
る。
The reference voltage Vpm or the reference current I
Instead of setting am in accordance with the light receiving element to be used, the characteristics of a plurality of APDs to be used are measured in advance, and the measurement results are statistically processed. The bias voltage V ra is the bias voltage at which the maximum multiplication factor M max is obtained. The reference voltage value Vpm or the reference current value Vam may be set so as not to exceed V rm and to obtain a bias voltage V rm ′ at which a gain that is practically acceptable is obtained. In this case, once set, there is no need to set again according to each element.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明によれば、受光素子のバイアス電
圧が所定値を越えないように、AGC回路を制御する制
御回路を設けているので、受光素子の特性に左右され
ず、AGC回路を正常に動作させることができ、ひいて
は、光受信器のモジュール化の進展に寄与するところが
大きい。
According to the present invention, since the control circuit for controlling the AGC circuit is provided so that the bias voltage of the light receiving element does not exceed a predetermined value, the AGC circuit is not affected by the characteristics of the light receiving element. Normal operation is possible, and furthermore, it greatly contributes to the progress of modularization of the optical receiver.

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

【図1】本発明の原理的構成の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a basic configuration of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態の光受信器の構成図
である。
FIG. 2 is a configuration diagram of an optical receiver according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施の形態におけるバイアス電
圧の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a bias voltage according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施の形態の光受信器の構成図
である。
FIG. 4 is a configuration diagram of an optical receiver according to a second embodiment of the present invention.

【図5】従来の光受信器の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional optical receiver.

【図6】従来のAPDの特性の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of characteristics of a conventional APD.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 受光素子 2 自動利得制御回路 3 制御回路 4 比較器 11 光受信器 12 APD 13 バイアス回路 14 等化増幅器 15 タイミング抽出回路 16 識別回路 17 ピーク検出回路 18 切替器 19 コンパレータ 20 増幅器 21 トランジスタ 22 コンパレータ 31 光受信器 32 APD 33 バイアス回路 34 等化増幅器 35 タイミング抽出回路 36 識別回路 37 ピーク検出回路 38 増幅器 39 トランジスタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light receiving element 2 Automatic gain control circuit 3 Control circuit 4 Comparator 11 Optical receiver 12 APD 13 Bias circuit 14 Equalization amplifier 15 Timing extraction circuit 16 Identification circuit 17 Peak detection circuit 18 Switching device 19 Comparator 20 Amplifier 21 Transistor 22 Comparator 31 Optical receiver 32 APD 33 Bias circuit 34 Equalization amplifier 35 Timing extraction circuit 36 Identification circuit 37 Peak detection circuit 38 Amplifier 39 Transistor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 31/10 H03F 3/08 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01L 31/10 H03F 3/08

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 受光素子のバイアス用電源及び自動利得
制御回路用電源の投入時に、前記受光素子のバイアス電
圧が前記受光素子の最大増倍率の得られる電圧を越えな
いように前記自動利得制御回路を制御する比較器を備え
た制御回路を設けたことを特徴とする光受信器のバイア
ス制御方式。
1. The automatic gain control circuit according to claim 1, wherein a bias voltage of the light receiving element does not exceed a voltage at which a maximum gain of the light receiving element is obtained when a power supply for biasing the light receiving element and a power supply for the automatic gain control circuit are turned on. A bias control method for an optical receiver, comprising: a control circuit including a comparator for controlling the bias.
【請求項2】 上記自動利得制御回路の制御を、等化増
幅器の出力のピーク値検出電圧を基準電圧値と比較して
行うことを特徴とする請求項1記載の光受信器のバイア
ス制御方式。
2. The bias control method for an optical receiver according to claim 1, wherein the control of the automatic gain control circuit is performed by comparing a peak value detection voltage of an output of the equalization amplifier with a reference voltage value. .
【請求項3】 上記自動利得制御回路の制御を、上記受
光素子の出力電流値を基準電流値と比較して行うことを
特徴とする請求項1記載の光受信器のバイアス制御方
式。
3. The bias control method for an optical receiver according to claim 1, wherein the control of the automatic gain control circuit is performed by comparing an output current value of the light receiving element with a reference current value.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6724993B2 (en) 2000-02-03 2004-04-20 Telecommunications Advancement Organization Of Japan Optical transmitter-receiver
WO2004054235A1 (en) * 2002-12-09 2004-06-24 Quantum Semiconductor Llc Circuitry for image sensors with avalanche photodiodes
JP2014107794A (en) * 2012-11-29 2014-06-09 Mitsubishi Electric Corp Burst optical receiver

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