JPS5931078Y2 - ２値光信号受信装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、２値化された光信号を受信する装置において
、受信光強度の許容巾が広く、かつ、受信可能な２値信
号のデユーティ比が極めて大きくなっても安定な受信が
可能な２値光信号受信装置を提供することを目的とする
。

光信号を受けて電気信号に変換する素子とじては、フォ
トダイオードや、フォトトランジスタ等が一般的である
。

ところで、これらの素子を使用する時には温度変動によ
る暗電流の変化や光電変換感度の変化等に留意しなけれ
ばならない。

２値化された光信号を受信する場合にもこれらが重要な
要素となるため、暗電流成分を除去するために交流結合
とし、後でクランプする事により直流再生を行ない、そ
の後比較器等により２値化する方法が一般に良く採用さ
れている。

この時、伝送信号の周期がかなり長く、かつデユーティ
レシオが大きい波形を伝送した場合と、デユーティレシ
オの小さい波形を伝送した場合にはクランプ回路のダイ
オードの順方向電圧の影響を受けてクランプレベルが変
動するという問題がある。

第１図に一般的なりランプ回路を示す。

受光素子１の出力を増巾部２で増巾した後、コンデンサ
３で直流分（暗電流やドリフト分）をカットし、クラン
プダイオード４でクランプした後、比較器５で出力を２
値化する。

このような回路において、伝送された信号のデユーティ
レシオが大きい場合にはクランプ波形（第１図ａ点の波
形）は第２図Ａに示すごとく、レベル“Ｏ”になった時
ａ点の電位はクランプダイオード４の順方向電圧分（Ｖ
Ｄ）低下する。

逆にデユーティレシオが小さい場合には第２図Ｂのごと
くａ点電位はレベル“Ｏ“時はとんど電位“０“になる
。

このようにデユーティレシオが大巾に変化する波形を受
信する必要がある時にはデユーティレベルによりクラン
プ波形の“Ｏ“レベル電位は極端な場合、ダイオード４
の順方向電圧分だけ上下する事になる。

このような場合、もし受光レベルが小さくなった場合、
このデユーティレシオによる電位変動の影響で正確な２
値化は困難となる。

本考案は、前述したごとく、受信光パワーが小さな場合
でも、デユーティレシオ変化が非常に犬きな信号でも安
定に２値化可能な光信号受信装置を提供するものである
。

第３図に本考案の一実施例による回路図を示す。

光電変換素子（受光素子）６により受光された光パワー
が電流に変換される。

第１のアンプ７は受光素子６と直流結合された直流増巾
器であり、この直流増巾器７の出力は、１つは結合コン
デンサ８を介して直流分を除去した後、増巾器９で増巾
される。

もう１方は、抵抗１０，１１により決められる最小基準
電圧を基準電圧とする第１の比較器１２の比較入力に接
続されている。

直流増巾器７の出力が最小基準電圧より小さい場合には
、第１の比較器１２の出力はハイレベルとなり、抵抗１
３を介して逆接続されたトランジスタ１４のベース入力
となり、このトランジスタ１４をオンにする。

このトランジスタ１４は、増巾器９の出力をクランプす
るクランパーとして動作し、このトランジスタ１４がオ
ンの時、クランプ用のコンデンサ１５の後の電位は強制
的にＧＮＤレベルに固定される事になる。

第２の比較器１８は、このようにしてクランプされた信
号レベルを比較し２値化するためのものである。

ここで、クランプ部の動作について説明する。

最小基準電圧は、光入力信号のピーク値よりも小さな値
に設定されているため、例えば第２図Ｂのような信号を
仮定すると、信号のローレベル時には、第１の比較器出
力はハイレベルとなり、トランジスタはＯＮとなるため
第２の比較器の入力はＧＮＤレベルである。

信号のハイレベル時には、第１の比較器出力はローレベ
ルとなり、同時に増巾器９の出力も犬となるため、第２
の比較器入力はＧＮＤからハイレベルになる信号が得ら
れる。

同様に、第２図Ａのような波形の信号の場合、信号がロ
ーレベル時には第１の比較器出力によりトランジスタは
ＯＮとなり、ハイレベル時にはトランジスタはＯＦＦと
なるため、第２の比較器入力はローレベルに確実にＧＮ
Ｄにクランプされる。

トランジスタは、コレクタをＧＮＤに、エミツタヲ信号
線側に接続しているので、このトランジスタのＯＮ時の
飽和電圧を非常に小さな値とする事ができる。

このようにすれば、光のレベルが、第１の比較器１２の
基準電圧（最小基準電圧）に対応するレベル以下になれ
ば、クランプ用トランジスタ１４がオンとなり、強制的
にクランプ電位をＯ■に保つ事ができるようになり、た
とえデユーティレシオの大きい信号を受信した場合でも
クランプレベルが殆んど変化しないため、第２の比較器
１８の基準電位に固定でも安定に２値化が可能となる。

次に、受光素子の温度特性に関して述べる。

般に受光素子の温度特性は第４図に示すごとき特性を有
している。

横軸は温度、縦軸は出力電流の対数値を示す。

一般に温度が上昇すれば、暗電流、光電流ともに増加傾
向を示す。

今、最小基準電圧を使用最低温度時の光電流に対する値
よりほんの少し小さめに設定したとする（それに対応す
る値を、第４図に一点鎖線で示す。

）温度が上昇すると、暗電流は急激に増加するもので、
暗電流成分のみで、この最小基準電圧に対応する電流値
になる。

この時、第３図の第１の比較器１２は暗電流成分により
常に出力ローレベルとなってしまう。

しかし、本考案では比較器１２の出力レベルがローレベ
ルの時にはクランプトランジスタ１４は、ベースとコレ
クタがＧＮＤ電位となるため、通常のダイオードと同様
の動作をすることになり、このため信号のデユーティレ
シオによりクランプレベルは多少変動し、第１図に示し
たダイオードを用いたクランプ回路と同じになる。

しかしながら、温度が高い時には一般に光電流も増加し
ているため、信号も大きくなっており、クランプレベル
が多少変化をしても充分２値化が可能である。

次に本考案回路による応答速度について述べる。

本回路において、例えば受光信号がかなり早い周期の信
号であった場合を考える。

そのような場合、光電変換素子により出力電流は多少波
形がなまってしまうため出力信号電流成分が小さくなり
、かつ光がオフの場合でも完全に出力電流“０“まで下
がりきらなくなってしまう。

ところで本考案によれば、光電流が小さくなっても安定
にクランプがかかり、かつ信号電流がオフの時浮いた状
態でも比較的安定にクランプされるため、充分な２値化
が可能である。

このように本考案によれば、受光パワーが小さく出力電
流が小さくなっても安定に動作し、かつ温度変動により
暗電流が増大しても誤動作を生じる事なく、そのうえ、
かなりの高速動作も可能な２値光信号受信装置を安価に
、かつ簡単な構成で提供する事が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光信号受信装置の回路図、第２図は動作
説明のための波形図、第３図は本考案の一実施例による
２値光信号受信装置の回路図、第４図は受光素子の温度
特性を示す図である。 ６・・・・・・受光素子、７・・・・・・直流増幅器、
８，１５・・・・・・コンデンサ、９・・・・・・増幅
器、１０．ＩＣｌ３．１７・・・・・・基準電圧設定用
抵抗、１２，１８・・・・・・比較器、１４・・・・・
・トランジスタ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ２値化された光信号を受光して電気信号に変換する受光
   素子と、光電変換された信号を最小基準電圧と比較する
   第１の比較器と、ベースが上記第１の比較器の出力に接
   続され、コレクタが接地点に接続され、エミッタが上記
   光電変換された信号の線に接続されたトランジスタとを
   有し、このトランジスタにより光電変換された信号をク
   ランプするクランプ回路を構威し、かつこのクランプ回
   路の出力を２値化する第２の比較器を有する事を特徴と
   する２値光信号受信装置。