JPS583335A - 光受信機 - Google Patents
光受信機Info
- Publication number
- JPS583335A JPS583335A JP56099681A JP9968181A JPS583335A JP S583335 A JPS583335 A JP S583335A JP 56099681 A JP56099681 A JP 56099681A JP 9968181 A JP9968181 A JP 9968181A JP S583335 A JPS583335 A JP S583335A
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- diode
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- output
- dark current
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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
- H04B10/691—Arrangements for optimizing the photodetector in the receiver
- H04B10/6911—Photodiode bias control, e.g. for compensating temperature variations
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、光受信機の暗電流補償回路に関する。
第1図にデジタル光受信機の構成例を示す。
図において、thシリコン形PINフォトダイオード、
2にヘッドアンプ、3r!コンパレータ、KLは負帰還
を兼ねた負荷抵抗であシ、PINフォトダイオード1の
受けた光受信パワーPrが電圧に変換されて増幅され、
ヘッドアンプ2の出力信号電圧e0が基準電圧e8と比
較されて二値信号とされる。この場合、デジタル光受信
機の代表的伝達特性である光受信・ンワ一対データ誤り
本物性は、 ■ 熱雑音やショット雑音などの雑音、■ ヘッドアン
プやコンパレータの温度によるト9リフト、 ■ 7オトダイオート9などの光電変換素子の暗電流の
温度変化、 都によって劣化される。
2にヘッドアンプ、3r!コンパレータ、KLは負帰還
を兼ねた負荷抵抗であシ、PINフォトダイオード1の
受けた光受信パワーPrが電圧に変換されて増幅され、
ヘッドアンプ2の出力信号電圧e0が基準電圧e8と比
較されて二値信号とされる。この場合、デジタル光受信
機の代表的伝達特性である光受信・ンワ一対データ誤り
本物性は、 ■ 熱雑音やショット雑音などの雑音、■ ヘッドアン
プやコンパレータの温度によるト9リフト、 ■ 7オトダイオート9などの光電変換素子の暗電流の
温度変化、 都によって劣化される。
本発明に、上述したデータ誤り率などの特性劣化を阻止
する一対策として、光W変換素子の暗電流の温駁変化を
補償した光受信機を提供することを目的とする。そのた
め本発明では、受光用光電変換素子の暗電流温度特性を
、別途設けたダイオードの逆電流、暗電流あるいは順電
圧等の温度特性を用いて補償することとする。
する一対策として、光W変換素子の暗電流の温駁変化を
補償した光受信機を提供することを目的とする。そのた
め本発明では、受光用光電変換素子の暗電流温度特性を
、別途設けたダイオードの逆電流、暗電流あるいは順電
圧等の温度特性を用いて補償することとする。
本発明の詳細な説明に先立ち、第1図の光受信機におけ
る受光用PINフォトグイオーP1の暗電流温度特性に
よるデータIIJ)について。
る受光用PINフォトグイオーP1の暗電流温度特性に
よるデータIIJ)について。
第2.3図を参照して説明する。第2WJはPIN7オ
トダイオードの逆バイアス12Vにおける暗電流の温度
特性を示し、温度が20℃から60℃へ変化すると、暗
電IEIdは0.6nAから10nAへと大きく変化す
る。tた第3図はデータ誤り率の温度特性を示し、温度
が40℃から60℃へ変化すると、光受信・fグーPr
に換算して2.5dBの劣化が生じる。この劣化は次の
ように考えられる。ここで、 Pr:光受信・ダワー(ト)、 r : PINフォトダイオードの感度(’1w )、
RL:ヘッドアンプの負荷抵抗〔Ω〕、m:光信号の変
11f、 1・:へツーアンプの出力信号電圧(V)、15≦:ヘ
ッドアンプの出力直流電圧(V)、とすると、 e@= −2m−PrI r −% ・一
式(1)が成立する。今、光受信ノ臂ワーが一42d&
n(6,3X l O−’W )とし、m=0.5、r
”−0,55゜R1=3XIO’ であるとすると、
この場合の出力信号電圧の揚@は Ie@l = 2 X 0.5X(6,3XlO)X
0.55X(3XIO’)= 10 Cm、)
・・・式(2)とまる。一方、暗電流の変
化ΔIdによる出力直流電圧の変化分ΔeJは、 Δe@’ ER−ΔId −RL −
・・式(3)で与えられ、温度が20℃から60℃へ変
化した場合は、 Δeo= (IOXlo”−0,6Xlσ’)X(
3XIO’)= −2,82(mV) ・
・・式(4)となる。したがって、コンzZ +/−タ
3への入力電圧は、20℃から60℃への変化によ!6
g4図(&)から(b)へと変化する。但し、簡単の丸
め、20℃での出力直流電圧を0■としである。
トダイオードの逆バイアス12Vにおける暗電流の温度
特性を示し、温度が20℃から60℃へ変化すると、暗
電IEIdは0.6nAから10nAへと大きく変化す
る。tた第3図はデータ誤り率の温度特性を示し、温度
が40℃から60℃へ変化すると、光受信・fグーPr
に換算して2.5dBの劣化が生じる。この劣化は次の
ように考えられる。ここで、 Pr:光受信・ダワー(ト)、 r : PINフォトダイオードの感度(’1w )、
RL:ヘッドアンプの負荷抵抗〔Ω〕、m:光信号の変
11f、 1・:へツーアンプの出力信号電圧(V)、15≦:ヘ
ッドアンプの出力直流電圧(V)、とすると、 e@= −2m−PrI r −% ・一
式(1)が成立する。今、光受信ノ臂ワーが一42d&
n(6,3X l O−’W )とし、m=0.5、r
”−0,55゜R1=3XIO’ であるとすると、
この場合の出力信号電圧の揚@は Ie@l = 2 X 0.5X(6,3XlO)X
0.55X(3XIO’)= 10 Cm、)
・・・式(2)とまる。一方、暗電流の変
化ΔIdによる出力直流電圧の変化分ΔeJは、 Δe@’ ER−ΔId −RL −
・・式(3)で与えられ、温度が20℃から60℃へ変
化した場合は、 Δeo= (IOXlo”−0,6Xlσ’)X(
3XIO’)= −2,82(mV) ・
・・式(4)となる。したがって、コンzZ +/−タ
3への入力電圧は、20℃から60℃への変化によ!6
g4図(&)から(b)へと変化する。但し、簡単の丸
め、20℃での出力直流電圧を0■としである。
以上ノコとよシ、コン/臂レータ30基準電圧elが一
定であれば、ス1/ツシ冒−ルー電圧が相対的に大きく
ずれることとな夛、ヘッドアンプ2の出力信号に雑音が
あった夛すると温度が高いほどデータ誤シ率が増加する
こととなる。
定であれば、ス1/ツシ冒−ルー電圧が相対的に大きく
ずれることとな夛、ヘッドアンプ2の出力信号に雑音が
あった夛すると温度が高いほどデータ誤シ率が増加する
こととなる。
第5図線本発明の一実施例であ夛、ヘッドフッ220反
転入力端子に受光用のPINフォトダイオード1と負荷
抵抗RLの接続点電圧が供給されているのに対し、逆バ
イアスをかけたシリコンダイオ−P4と直列な抵抗−の
端子間電圧C3を非反転入力端子に供給することにょ)
、シリコンダイオード4の逆電流の温度特性でPINフ
ォトダイオードlの暗電流の温度変化を補償している。
転入力端子に受光用のPINフォトダイオード1と負荷
抵抗RLの接続点電圧が供給されているのに対し、逆バ
イアスをかけたシリコンダイオ−P4と直列な抵抗−の
端子間電圧C3を非反転入力端子に供給することにょ)
、シリコンダイオード4の逆電流の温度特性でPINフ
ォトダイオードlの暗電流の温度変化を補償している。
ここで出方直流電圧eシを一足値、例えばOvとする条
件を求める。今、 Id:PINフォトダイオードの暗電流、!1t:シリ
コンダイオードの逆電流、A:ヘッドアンプの裸利得、 CI:暗電流による反転入力端子の電圧、とすると、 Cば=A(!!−el) ・・・式@
)9H=eQ + Id −R1−式(6)C鵞=IH
−1’l−・・・ 式C1)なる関係式が成立する。
件を求める。今、 Id:PINフォトダイオードの暗電流、!1t:シリ
コンダイオードの逆電流、A:ヘッドアンプの裸利得、 CI:暗電流による反転入力端子の電圧、とすると、 Cば=A(!!−el) ・・・式@
)9H=eQ + Id −R1−式(6)C鵞=IH
−1’l−・・・ 式C1)なる関係式が成立する。
式(5)に弐〇)及び(7)を代入して解くと、となる
、したがってヘッドアンプ2の出力直流電圧eシを0と
するには、基本的には Id−RL−IR−R1・・・式(9)なる関係が各温
度で成立するような定数を選べば良い。
、したがってヘッドアンプ2の出力直流電圧eシを0と
するには、基本的には Id−RL−IR−R1・・・式(9)なる関係が各温
度で成立するような定数を選べば良い。
実際にはヘッドアンプ2の出力直流電圧の温度変化分Δ
eシを0とすれば良いので、暗電流の温度変化分ΔId
と逆電流の温度変化分ΔIRについて、 ΔId−RL−ΔIR−亀 ・・・式
α1なる式によシ足数を決定すれば十分である。
eシを0とすれば良いので、暗電流の温度変化分ΔId
と逆電流の温度変化分ΔIRについて、 ΔId−RL−ΔIR−亀 ・・・式
α1なる式によシ足数を決定すれば十分である。
PINフォトダイオード1:第2図の温度特性のもの、
負荷抵抗RL:300にΩ シリコンダイオード4:第6図の温度特性(逆バイアス
12V)を有するi名189155 のもの、 抵抗鵬:49にΩ シリコンダイオ−1p18955の逆電流は絶対量は大
きく異なるがその温f特性は、第6図に示す如く、第2
11のPINフオトメイオーrの暗電流−1特性の傾向
と喪く似ており、温度が20℃から60℃までのそれぞ
れの変ず(分Δl4jI篤は である。そこで、R1−300Kflであれば弐(Qよ
り、! 4.9XlO’ [Ω〕 と定数が求まる。第7@に上述の如く求め九定at用い
た場合のヘッドアンプ2の出力直流電圧C;の温度変化
を実線で示す。但し、第7図の破線は温度補償を施して
いない第1図01lI合の特性である。IIE711よ
シ、−10℃から60℃の温度変化でΔC≦が、 温度補償の有る場合:0.4mV il[補償の無い場合:2.9mV となシ、データ誤シ率の劣化が大きく改善されることが
わかゐ。
負荷抵抗RL:300にΩ シリコンダイオード4:第6図の温度特性(逆バイアス
12V)を有するi名189155 のもの、 抵抗鵬:49にΩ シリコンダイオ−1p18955の逆電流は絶対量は大
きく異なるがその温f特性は、第6図に示す如く、第2
11のPINフオトメイオーrの暗電流−1特性の傾向
と喪く似ており、温度が20℃から60℃までのそれぞ
れの変ず(分Δl4jI篤は である。そこで、R1−300Kflであれば弐(Qよ
り、! 4.9XlO’ [Ω〕 と定数が求まる。第7@に上述の如く求め九定at用い
た場合のヘッドアンプ2の出力直流電圧C;の温度変化
を実線で示す。但し、第7図の破線は温度補償を施して
いない第1図01lI合の特性である。IIE711よ
シ、−10℃から60℃の温度変化でΔC≦が、 温度補償の有る場合:0.4mV il[補償の無い場合:2.9mV となシ、データ誤シ率の劣化が大きく改善されることが
わかゐ。
上述の例の他、第5図のシリコンダイオード、4の代シ
に、PINフォトダイオードを用いその暗電流で温度補
償できる。この例の場合は受光用光電変換素子と補償用
のダイオードが共にPINフォトダイオードであるから
、温[特性は電流の絶対量と共に同じである。そこで、
RL−1% とすることにより極めて正確に温度補償を
行うことができる。な針、補償用のPINフォトダイオ
ード5には光を当てない。更に受光用O光電変換素子が
アバランシェフォトダイオード卿ちムPDの場合には、
ムPDは増倍効果のあるフォトダイオードであって各温
度における暗電流は増倍率によシ異なるた返、光電変換
用ムPDの暗電流に対する温度補償はシリコンダイオー
ド40代)にムPDを用いてその暗電流により行うのが
望ましい。なお、この場合もRL= R,で良く、ま九
補償用のAPDには光を当て、なり0 以上説明し九温度補償回路はアナログ信号自体を補償す
るので、デジタル光受信機の場合だけでなく、アナログ
光受信機の場合でも有効である。
に、PINフォトダイオードを用いその暗電流で温度補
償できる。この例の場合は受光用光電変換素子と補償用
のダイオードが共にPINフォトダイオードであるから
、温[特性は電流の絶対量と共に同じである。そこで、
RL−1% とすることにより極めて正確に温度補償を
行うことができる。な針、補償用のPINフォトダイオ
ード5には光を当てない。更に受光用O光電変換素子が
アバランシェフォトダイオード卿ちムPDの場合には、
ムPDは増倍効果のあるフォトダイオードであって各温
度における暗電流は増倍率によシ異なるた返、光電変換
用ムPDの暗電流に対する温度補償はシリコンダイオー
ド40代)にムPDを用いてその暗電流により行うのが
望ましい。なお、この場合もRL= R,で良く、ま九
補償用のAPDには光を当て、なり0 以上説明し九温度補償回路はアナログ信号自体を補償す
るので、デジタル光受信機の場合だけでなく、アナログ
光受信機の場合でも有効である。
第8図はコンパレータ3の段階で温度補償する場合の回
路例を示す、同図において、5は定電圧回路であル、そ
の出力電圧c4を抵抗−を介してシリコンダイオ−P4
に逆バイアスさせ、シリコンダイオ−P4のカソードか
ら基準電圧Csを得ている。今、PINフォトダイオ−
rlの暗電流が温度上昇と共に増加し九とすれば、ヘッ
ドアンf2の出力直流電圧e≦は遂に低下する。そこで
、コン/4レータ3のマイナス入力端子に印加される基
準電圧e3にeシと同様の温度変化を持九せれば、コン
パレータ3にシけるデータ誤りがなくなる。第**の例
の場合、PINフォトダイオ−Plが第2図の温度特性
のもので、シ9wylイ#−1’4が#!68KlOI
Lf特性の18955であり、またに=300にΩであ
るとして定数を求めると次の通夛である。20℃〜60
℃間では、式onよシ Δel; ” 2.82mV ΔIR= 57.5 nA であるから、 即ち&= 4 e KΩとなる。一方、20℃における
最適な基準電圧をes(20℃)とすると、定電圧源5
の出力電圧e4は e4= e富(20℃) + 4.9 X l O’
X 3 X I O−’−es(20℃) + 1.a
l x lo−’ (V)と設定しておけば良い。
路例を示す、同図において、5は定電圧回路であル、そ
の出力電圧c4を抵抗−を介してシリコンダイオ−P4
に逆バイアスさせ、シリコンダイオ−P4のカソードか
ら基準電圧Csを得ている。今、PINフォトダイオ−
rlの暗電流が温度上昇と共に増加し九とすれば、ヘッ
ドアンf2の出力直流電圧e≦は遂に低下する。そこで
、コン/4レータ3のマイナス入力端子に印加される基
準電圧e3にeシと同様の温度変化を持九せれば、コン
パレータ3にシけるデータ誤りがなくなる。第**の例
の場合、PINフォトダイオ−Plが第2図の温度特性
のもので、シ9wylイ#−1’4が#!68KlOI
Lf特性の18955であり、またに=300にΩであ
るとして定数を求めると次の通夛である。20℃〜60
℃間では、式onよシ Δel; ” 2.82mV ΔIR= 57.5 nA であるから、 即ち&= 4 e KΩとなる。一方、20℃における
最適な基準電圧をes(20℃)とすると、定電圧源5
の出力電圧e4は e4= e富(20℃) + 4.9 X l O’
X 3 X I O−’−es(20℃) + 1.a
l x lo−’ (V)と設定しておけば良い。
なお、コン/4レータ3の段階で温度補償する場合4,
1118図のシリコンダイオ−?40代夛にPIN7オ
トダイオードを11114イアステ用いてその暗電流で
補償することができる。この場合はに戸−となる、まえ
、充電変換素子がムPDであれば、同じくシリコンダイ
オード40代りにAPDを逆バイアスにして用いれば喪
い。
1118図のシリコンダイオ−?40代夛にPIN7オ
トダイオードを11114イアステ用いてその暗電流で
補償することができる。この場合はに戸−となる、まえ
、充電変換素子がムPDであれば、同じくシリコンダイ
オード40代りにAPDを逆バイアスにして用いれば喪
い。
更に付言するに、補償用のダイオードと直列、並列ある
いは直並列の如く抵抗を接続すれば見掛は上の温度特性
を変化することができるので、受光用光電変換素子の暗
電流温度特性とか、なシ異なる特性のダイオ−rを補償
用に用いることができ、i九シリコンダイオード等の順
電圧を用いることも可能である。
いは直並列の如く抵抗を接続すれば見掛は上の温度特性
を変化することができるので、受光用光電変換素子の暗
電流温度特性とか、なシ異なる特性のダイオ−rを補償
用に用いることができ、i九シリコンダイオード等の順
電圧を用いることも可能である。
第1図はデジタル党受信機の従来例の回路図、1111
211t!PINフオトダイオードの暗電流温度特性の
グラフ、第3図は第1図の従来例におけるデータ%J)
事理[特性のグラフ、第4図(a)。 (ロ)はデータWAシ、1増加を説明するための波形図
、第511は本発明の一実施例の回路図、第6図は温度
補償用シリ:Iyダイオ−2の逆電流温度特性のグラフ
、第711は温度補償効果を示すグラフ、第8I!ll
は他の実施例の回路図である。 図面中、 lは受光用PIN7オトダイオーP% 3はコン/4レータ、 4は補償用シリコンダイオード、 5は定電圧源である。 特許出願人 住友電気工業株式会社 代 理 人
211t!PINフオトダイオードの暗電流温度特性の
グラフ、第3図は第1図の従来例におけるデータ%J)
事理[特性のグラフ、第4図(a)。 (ロ)はデータWAシ、1増加を説明するための波形図
、第511は本発明の一実施例の回路図、第6図は温度
補償用シリ:Iyダイオ−2の逆電流温度特性のグラフ
、第711は温度補償効果を示すグラフ、第8I!ll
は他の実施例の回路図である。 図面中、 lは受光用PIN7オトダイオーP% 3はコン/4レータ、 4は補償用シリコンダイオード、 5は定電圧源である。 特許出願人 住友電気工業株式会社 代 理 人
Claims (1)
- 光信号に対応し光電変換素子を含む回路によシ得られる
信号電圧の前記光電変換素子の暗電流温度特性に基づく
温度変化分を補償する電圧源として、ダイオ−Pを含み
このダイオードに基づく温度特性の補償電圧を発生する
回路を備え、且つこの補償電圧の温度変化分で前記信号
電圧の温度変化分を相殺する回路とを備えたことを特徴
とする光受信機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56099681A JPS583335A (ja) | 1981-06-29 | 1981-06-29 | 光受信機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56099681A JPS583335A (ja) | 1981-06-29 | 1981-06-29 | 光受信機 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS583335A true JPS583335A (ja) | 1983-01-10 |
JPS6324576B2 JPS6324576B2 (ja) | 1988-05-21 |
Family
ID=14253768
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56099681A Granted JPS583335A (ja) | 1981-06-29 | 1981-06-29 | 光受信機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS583335A (ja) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5783067A (en) * | 1980-11-11 | 1982-05-24 | Toshiba Corp | Photoreceiving device |
JPS57114116A (en) * | 1981-01-07 | 1982-07-15 | Canon Inc | Image forming device |
-
1981
- 1981-06-29 JP JP56099681A patent/JPS583335A/ja active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5783067A (en) * | 1980-11-11 | 1982-05-24 | Toshiba Corp | Photoreceiving device |
JPS57114116A (en) * | 1981-01-07 | 1982-07-15 | Canon Inc | Image forming device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6324576B2 (ja) | 1988-05-21 |
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