JPS60134611A - 光電変換回路 - Google Patents
光電変換回路Info
- Publication number
- JPS60134611A JPS60134611A JP58243515A JP24351583A JPS60134611A JP S60134611 A JPS60134611 A JP S60134611A JP 58243515 A JP58243515 A JP 58243515A JP 24351583 A JP24351583 A JP 24351583A JP S60134611 A JPS60134611 A JP S60134611A
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- Japan
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- effect transistor
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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、光通信システム等において使用される光電変
換回路に関するものである。
換回路に関するものである。
従来技術
従来、第１図及び第２図にそれぞれ示すような光電変換
回路が知られている。
回路が知られている。
第１図の光電変換回路は、ホトダイオード１０のアノー
ドに負荷抵抗Ｒ１を接続した直列回路を、電源の正端子
と負端子との間に逆バイアスに接続して構成され、ホト
ダイオード１０と負荷抵抗Ｒ１との接続点から信号を取
り出すようになされている。このような光電変換回路の
ホトダイオード１０に光が入射すると、ホトダイオード
１０に逆方向に電流が流れ、その電流が負荷抵抗Ｒ１を
流れることにより負荷抵抗Ｒ１の両端間に現れる電圧が
、信号として取り出される。
ドに負荷抵抗Ｒ１を接続した直列回路を、電源の正端子
と負端子との間に逆バイアスに接続して構成され、ホト
ダイオード１０と負荷抵抗Ｒ１との接続点から信号を取
り出すようになされている。このような光電変換回路の
ホトダイオード１０に光が入射すると、ホトダイオード
１０に逆方向に電流が流れ、その電流が負荷抵抗Ｒ１を
流れることにより負荷抵抗Ｒ１の両端間に現れる電圧が
、信号として取り出される。
この第１図の光電変換回路の等価回路を示すと、第１Ａ
図の如くなる。すなわち、ホトダイオード１０の接合容
量はかの寄生容量Ｃと内部抵抗ｒと負荷抵抗Ｒ１との直
列回路が構成される。この回路はＲＣ回路であるので、
この回路定数により、光電変換回路の応答速度換言する
ならば受信信号帯域が制限される。一方、接合容量は、
ホトダイオードの受光面積を小さくすることにより、小
さくできるが、反面、受光面積が小さくなると、ホトダ
イオードの感度が低下する。そのため、十分な感度を持
ち且つ十分な広さの受信信号帯域をもつ光電変換回路は
、第１図の構成では実現できなかった。
図の如くなる。すなわち、ホトダイオード１０の接合容
量はかの寄生容量Ｃと内部抵抗ｒと負荷抵抗Ｒ１との直
列回路が構成される。この回路はＲＣ回路であるので、
この回路定数により、光電変換回路の応答速度換言する
ならば受信信号帯域が制限される。一方、接合容量は、
ホトダイオードの受光面積を小さくすることにより、小
さくできるが、反面、受光面積が小さくなると、ホトダ
イオードの感度が低下する。そのため、十分な感度を持
ち且つ十分な広さの受信信号帯域をもつ光電変換回路は
、第１図の構成では実現できなかった。
第２図の光電変換回路は、ホトダイオード１０のアノー
ドに、負帰還抵抗Ｒ２が入出力間に接続された反転増幅
器１２の入力に接続し、ホトダイオード１Ｏのカソード
を電源の正端子に接続して構成され、反転増幅器１２の
出力から信号が取り出される。
ドに、負帰還抵抗Ｒ２が入出力間に接続された反転増幅
器１２の入力に接続し、ホトダイオード１Ｏのカソード
を電源の正端子に接続して構成され、反転増幅器１２の
出力から信号が取り出される。
この第２図の光電変換回路の場合、ホトダイオード１０
に光が入射すると、ホトダイオード１０を流れる電流が
負帰還抵抗Ｒ２を流れた場合に負帰還抵抗Ｒ２の両端間
に現れる電圧に対応する反転電圧信号が反転増幅器１２
の出力により出力される。
に光が入射すると、ホトダイオード１０を流れる電流が
負帰還抵抗Ｒ２を流れた場合に負帰還抵抗Ｒ２の両端間
に現れる電圧に対応する反転電圧信号が反転増幅器１２
の出力により出力される。
この第２図の光電変換回路は、ホトダイオードｌｏ自体
が十分速い応答速度即ち十分広い受信信号帯域を有して
いたとしても、反転増幅器１２がそれに応じた十分に広
い帯域と十分大きな増幅率を有していなければならない
。しかし、そのような帯域が十分広く且つ増幅率の大き
な反転増幅器は、高価であり、また、安定に動作させる
ことが困難である。
が十分速い応答速度即ち十分広い受信信号帯域を有して
いたとしても、反転増幅器１２がそれに応じた十分に広
い帯域と十分大きな増幅率を有していなければならない
。しかし、そのような帯域が十分広く且つ増幅率の大き
な反転増幅器は、高価であり、また、安定に動作させる
ことが困難である。
発明の目的
そこで、本発明は、ホトダイオードの寄生容量に制限さ
れることなく十分に受信信号帯域が広く、安価且つ安定
に動作する光電変換回路を提供せんとするものである。
れることなく十分に受信信号帯域が広く、安価且つ安定
に動作する光電変換回路を提供せんとするものである。
発明の構成
即ち、本発明によるならば、受光素子と、該受光素子の
一端に入力が接続された第１増幅器と、該第１増幅器の
非反転出力に入力が接続され且つ前記第１増幅器との合
成増幅率が１となるようになされた第２増幅器とを具備
し、前記第２増幅器の出力に前記受光素子の他端を接続
して増幅率ｌで増幅された信号を帰還することにより前
記受光素子の寄生容量を等測的に零とし、一方、前記第
１増幅器の反転出力に第３増幅器を介して出力するよう
になされた光電変換回路が提供される。
一端に入力が接続された第１増幅器と、該第１増幅器の
非反転出力に入力が接続され且つ前記第１増幅器との合
成増幅率が１となるようになされた第２増幅器とを具備
し、前記第２増幅器の出力に前記受光素子の他端を接続
して増幅率ｌで増幅された信号を帰還することにより前
記受光素子の寄生容量を等測的に零とし、一方、前記第
１増幅器の反転出力に第３増幅器を介して出力するよう
になされた光電変換回路が提供される。
そして、本発明の一実施例にあっては、前記受光素子は
ホトダイオードであり、前記第１増幅器は第１の電界効
果トランジスタで構成され、前記第２増幅器は、ゲート
接地された第２の電界効果トランジスタで構成される。
ホトダイオードであり、前記第１増幅器は第１の電界効
果トランジスタで構成され、前記第２増幅器は、ゲート
接地された第２の電界効果トランジスタで構成される。
その第１の電界効果トランジスタのゲートはそのホトダ
イオードのアノードに接続され、第１の電界効果トラン
ジスタのソースに第２の電界効果トランジスタのソース
が接続され、第２の電界効果トランジスタのドレインに
ホトダイオードのカソードが接続され、第１の電界効果
トランジスタのドレインが前記第３増幅器の入力に接続
される。そして、その第３の増幅器は、第１電界効果ト
ランジスタのドレインにベースが接地されたコレクタ接
地バイポーラトランジスタで構成され、そのエミッタは
、負荷抵抗を介してホトダイオードのアノードに接続さ
れる。
イオードのアノードに接続され、第１の電界効果トラン
ジスタのソースに第２の電界効果トランジスタのソース
が接続され、第２の電界効果トランジスタのドレインに
ホトダイオードのカソードが接続され、第１の電界効果
トランジスタのドレインが前記第３増幅器の入力に接続
される。そして、その第３の増幅器は、第１電界効果ト
ランジスタのドレインにベースが接地されたコレクタ接
地バイポーラトランジスタで構成され、そのエミッタは
、負荷抵抗を介してホトダイオードのアノードに接続さ
れる。
実施例
以下添付図面を参照して本発明による光電変換回路の実
施例を説明する。
施例を説明する。
第３図は、本発明による光電変換回路の実施例の回路図
である。図示の光電変換回路は、差動増幅器の結線と同
じ形に接続された２つの電界効果トランジスタＴＲＩと
ＴＲ２を具備している。
である。図示の光電変換回路は、差動増幅器の結線と同
じ形に接続された２つの電界効果トランジスタＴＲＩと
ＴＲ２を具備している。
電界効果トランジスタＴＲＩのドレインは、抵抗Ｒ３を
介して電源の正端子に接続され、電界効果トランジスタ
ＴＲ２のドレインは、抵抗Ｒ４を介して電源の正端子に
接続されている。そして、両方の電界効果トランジスタ
のソースは、抵抗Ｒ５を介して共通接地されている。更
に、電界効果トランジスタＴＲＩのゲートにホトダイオ
ード１０のアノードと負荷抵抗Ｒ６の一端とが接続され
、そのホトダイオード１０のカソードが電界効果トラン
ジスタＴＲ２のドレインに接続されている。そして、電
界効果トランジスタＴＲ２のゲートは接地されている。
介して電源の正端子に接続され、電界効果トランジスタ
ＴＲ２のドレインは、抵抗Ｒ４を介して電源の正端子に
接続されている。そして、両方の電界効果トランジスタ
のソースは、抵抗Ｒ５を介して共通接地されている。更
に、電界効果トランジスタＴＲＩのゲートにホトダイオ
ード１０のアノードと負荷抵抗Ｒ６の一端とが接続され
、そのホトダイオード１０のカソードが電界効果トラン
ジスタＴＲ２のドレインに接続されている。そして、電
界効果トランジスタＴＲ２のゲートは接地されている。
かくして、ホトダイオード１Ｏの抵抗変化によってホト
ダイオード１０と負荷抵抗Ｒ６との接続点に現れる電圧
変化が電界効果トランジスタＴＲＩのゲートに入力され
る。従って、電界効果トランジスタＴＲＩが第１増幅器
を構成している。一方、電界効果トランジスタＴＲ２は
、電界効果トランジスタＴＲＩのソース電圧をソースに
入力信号として受ける第２増幅器を構成している。
ダイオード１０と負荷抵抗Ｒ６との接続点に現れる電圧
変化が電界効果トランジスタＴＲＩのゲートに入力され
る。従って、電界効果トランジスタＴＲＩが第１増幅器
を構成している。一方、電界効果トランジスタＴＲ２は
、電界効果トランジスタＴＲＩのソース電圧をソースに
入力信号として受ける第２増幅器を構成している。
更に、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタＴＲ３のベース
が電界効果トランジスタＴＲＩのドレインに接続され、
そのコレクタは電源の正端子に接続されている。また、
トランジスタＴＲ３のエミッタは、直列接続された負荷
抵抗Ｒ６及び抵抗Ｒ７を介して、電界効果トランジスタ
ＴＲＩのゲートに接続されて、負帰還がかけられている
。それら抵抗Ｒ６及びＲ７との接続点は、抵抗Ｒ８を介
して電源の負端子に接続されている。そして、トランジ
スタＴＲ３抵抗Ｒ７との接続点から信号出力が取り出さ
れる。
が電界効果トランジスタＴＲＩのドレインに接続され、
そのコレクタは電源の正端子に接続されている。また、
トランジスタＴＲ３のエミッタは、直列接続された負荷
抵抗Ｒ６及び抵抗Ｒ７を介して、電界効果トランジスタ
ＴＲＩのゲートに接続されて、負帰還がかけられている
。それら抵抗Ｒ６及びＲ７との接続点は、抵抗Ｒ８を介
して電源の負端子に接続されている。そして、トランジ
スタＴＲ３抵抗Ｒ７との接続点から信号出力が取り出さ
れる。
かくして、トランジスタＴＲ３が、コレクタ接地の増幅
器となる第３増幅器を構成している。また、この第３増
幅器が電圧増幅率１の電流電圧変換用の緩衝増幅器とし
て機能するようにトランジスタＴＲ３と各抵抗が選択さ
れている。
器となる第３増幅器を構成している。また、この第３増
幅器が電圧増幅率１の電流電圧変換用の緩衝増幅器とし
て機能するようにトランジスタＴＲ３と各抵抗が選択さ
れている。
以上の如き光電変換回路において、第１の増幅器を構成
する電界効果トランジスタＴＲＩの信号出力は、ソース
から取り出されるソース信号出力と、ドレインから取り
出されるドレイン信号出力とに分けられる。電界効果ト
ランジスタＴＲＩのトランスコンダクタンス即ち相互コ
ンダクタンスを、ｇｍｔとして、電界効果トランジスタ
ＴＲ２のトランスコンダクタンス即ち相互コンダクタン
スをｇｌ１１２ とすると、第１の増幅器を構成する電
界効果トランジスタＴＲＩのゲート入力信号電圧に対す
るドレイン出力信号の電圧増幅率Ａ１と、同じく、電界
トランジスタＴＲＩのゲート入力信号電圧に対するソー
ス出力信号の電圧増幅率Ａ２は、各々、次のように表す
ことができる。
する電界効果トランジスタＴＲＩの信号出力は、ソース
から取り出されるソース信号出力と、ドレインから取り
出されるドレイン信号出力とに分けられる。電界効果ト
ランジスタＴＲＩのトランスコンダクタンス即ち相互コ
ンダクタンスを、ｇｍｔとして、電界効果トランジスタ
ＴＲ２のトランスコンダクタンス即ち相互コンダクタン
スをｇｌ１１２ とすると、第１の増幅器を構成する電
界効果トランジスタＴＲＩのゲート入力信号電圧に対す
るドレイン出力信号の電圧増幅率Ａ１と、同じく、電界
トランジスタＴＲＩのゲート入力信号電圧に対するソー
ス出力信号の電圧増幅率Ａ２は、各々、次のように表す
ことができる。
式（１）の符号は、負で、反転電圧増幅率を表しており
、式（２）の符号は、正で、非反転増幅率を表している
。
、式（２）の符号は、正で、非反転増幅率を表している
。
また、第２増幅器を構成する電界効果トランジスタＴＲ
２のソース入力信号に対するドレイン出力信号の電圧増
幅率Ａ３は、次のように表すことができる。
２のソース入力信号に対するドレイン出力信号の電圧増
幅率Ａ３は、次のように表すことができる。
Ａｓ ＝ｇｍ２ＸＲ４（３）
更に、第３増幅器を構成するバイポーラトランジスタＴ
Ｒ３は、上述した如く電圧増幅率が１である。
Ｒ３は、上述した如く電圧増幅率が１である。
従って、第１と第３の増幅器を構成する電界効果トラン
ジスタＴＲＩとトランジスタＴＲ３において、０ 電界効果トランジスタＴＲＩのゲート入力信号に対する
トランジスタＴＲ３のエミッタ出力信号の電圧増幅率は
、電圧増幅率Ａ１を１倍したＡ１倍となり、反転増幅器
を構成している。そして、光入力信号によりホトダイオ
ード１Ｏに流れる信号電流Ｉｓと、トランジスタＴＲ３
のエミッタ出力信号の出力電圧ｅｏとは、次のような関
係になる。
ジスタＴＲＩとトランジスタＴＲ３において、０ 電界効果トランジスタＴＲＩのゲート入力信号に対する
トランジスタＴＲ３のエミッタ出力信号の電圧増幅率は
、電圧増幅率Ａ１を１倍したＡ１倍となり、反転増幅器
を構成している。そして、光入力信号によりホトダイオ
ード１Ｏに流れる信号電流Ｉｓと、トランジスタＴＲ３
のエミッタ出力信号の出力電圧ｅｏとは、次のような関
係になる。
一方、第２増幅器を構成する電界効果トランジスタＴＲ
２のドレイン出力の、第１増幅器を構成する電界効果ト
ランジスタＴＲＩのゲート入力信号に対する電圧増幅率
は、増幅率Ａ２と増幅率Ａ３との積Ａ２ＸＡ３である。
２のドレイン出力の、第１増幅器を構成する電界効果ト
ランジスタＴＲＩのゲート入力信号に対する電圧増幅率
は、増幅率Ａ２と増幅率Ａ３との積Ａ２ＸＡ３である。
ここで、増幅率Ａ２は、式（２）で示されるように、電
界効果トランジスタＴＲ１の相互コンダクタンスｇｍ１
と、電界効果トランジスタＴＲ２の相互コンダクタン
スｇｍ２が、無限大になった時に、１／２倍となり、抵
抗Ｒ５が無限大になった時に１倍となるが、実際には０
．５倍よ１ り小さくなる。そこで、電圧増幅率Ａ３を２倍より大き
くして、電圧増幅率Ａ２ＸＡ３を１倍とすることができ
る。それ故、ホトダイオード１Ｏの抵抗値の変化即ち電
界効果トランジスタＴＲＩのゲート電圧の変化が、増幅
率１で、電界効果トランジスタＴＲ２のドレインに表わ
れホトダイオード１０のカソードに帰還される。従って
、ホトダイオード１０のカソード−アノード間が電位差
零となり、その結果、ホトダイオード１０の寄生容量は
、等価的に零となり、光電変換回路の広帯域化が可能と
なる。
界効果トランジスタＴＲ１の相互コンダクタンスｇｍ１
と、電界効果トランジスタＴＲ２の相互コンダクタン
スｇｍ２が、無限大になった時に、１／２倍となり、抵
抗Ｒ５が無限大になった時に１倍となるが、実際には０
．５倍よ１ り小さくなる。そこで、電圧増幅率Ａ３を２倍より大き
くして、電圧増幅率Ａ２ＸＡ３を１倍とすることができ
る。それ故、ホトダイオード１Ｏの抵抗値の変化即ち電
界効果トランジスタＴＲＩのゲート電圧の変化が、増幅
率１で、電界効果トランジスタＴＲ２のドレインに表わ
れホトダイオード１０のカソードに帰還される。従って
、ホトダイオード１０のカソード−アノード間が電位差
零となり、その結果、ホトダイオード１０の寄生容量は
、等価的に零となり、光電変換回路の広帯域化が可能と
なる。
なお、電圧増幅率Ａ１は、相互コンダクタンスｇｍｌ
と、ドレイン抵抗Ｒ３を適当に選ぶことにより１より十
分大きく選定することができる。
と、ドレイン抵抗Ｒ３を適当に選ぶことにより１より十
分大きく選定することができる。
また、上記実施例では、第１及び第２の増幅器を電界効
果トランジスタで構成したが、回路的には接合間容量を
無視すればバイポーラトランジスタで構成することもで
きる。
果トランジスタで構成したが、回路的には接合間容量を
無視すればバイポーラトランジスタで構成することもで
きる。
２
発明の詳細
な説明したように、本発明により受光素子であるホトダ
イオードの寄生容量を等価的に零とする増幅回路と、反
転増幅器による電流電圧変換器を組み合せることにより
、広帯域な光電変換回路を構成することができる。また
、その回路は、簡単であり且つ安定に動作する。なお、
図示の実施例では、コンデンサを用いる必要がないので
集積回路化に通している。
イオードの寄生容量を等価的に零とする増幅回路と、反
転増幅器による電流電圧変換器を組み合せることにより
、広帯域な光電変換回路を構成することができる。また
、その回路は、簡単であり且つ安定に動作する。なお、
図示の実施例では、コンデンサを用いる必要がないので
集積回路化に通している。
第１図および第２図は、従来の光電変換回路の回路図、
第１Ａ図は、第１図の回路の等価回路、そして、第３図
は、本発明による光電変換回路の回路図である。 １０：ホトダイオード、 Ｒ１：負荷抵抗、 Ｃ：ホトダイオードの容量、 ｒ：ホトダイオードの内部抵抗、 ３ １２：増幅器、 Ｒ２：帰還抵抗、 ＴＲＩ、 ＴＲ２ｊ電界効果トランジスタ、ＴＲ３：へ
゛イボーラトランジスタ、 Ｒ６：負荷抵抗、 Ｒ７：帰還抵抗。 特許出願人 住友電気工業株式会社 代理人 弁理士 新居 １彦 ４
第１Ａ図は、第１図の回路の等価回路、そして、第３図
は、本発明による光電変換回路の回路図である。 １０：ホトダイオード、 Ｒ１：負荷抵抗、 Ｃ：ホトダイオードの容量、 ｒ：ホトダイオードの内部抵抗、 ３ １２：増幅器、 Ｒ２：帰還抵抗、 ＴＲＩ、 ＴＲ２ｊ電界効果トランジスタ、ＴＲ３：へ
゛イボーラトランジスタ、 Ｒ６：負荷抵抗、 Ｒ７：帰還抵抗。 特許出願人 住友電気工業株式会社 代理人 弁理士 新居 １彦 ４
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ＋１１受光素子と、該受光素子の一端に入力が接続され
た第１増幅器と、該第１増幅器の非反転出力に入力が接
続され且つ前記第１増幅器との合成増幅率が１となるよ
うになされた第２増幅器とを具備し、前記第２増幅器の
出力に前記受光素子の他端を接続して増幅率ｌで増幅さ
れた信号を帰還することにより前記受光素子の寄生容量
を等測的に零とし、一方、前記第１増幅器の反転出力に
第３増幅器を介して出力するようになされた光電変換回
路。 （２）前記受光素子はホトダイオードである特許請求の
範囲第１項記載の光電変換回路。 （３）前記第１増幅器は第１の電界効果トランジスタで
構成され、前記第２増幅器はゲート接地された第２の電
界効果トランジスタで構成されており、第１の電界効果
トランジスタのゲートが前記受光素子の一端に接続され
、第１の電界効果トランジスタのソースに第２の電界効
果トランジスタのソースが接続され、第２の電界効果ト
ランジスタのドレインに前記受光素子の他端が接続され
、第１の電界効果トランジスタのドレインが前記第３の
増幅器の入力に接続されている特許請求の範囲第１項ま
たは第２項記載の光電変換回路。 （４）前記第３増幅器は、前記第１電界効果トランジス
タのドレインにベースが接地されたコレクタ接地バイポ
ーラトランジスタであり、そのエミッタは、負荷抵抗を
介して前記受光素子の一端に接続されている特許請求の
範囲第３項記載の光電変換回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58243515A JPS60134611A (ja) | 1983-12-23 | 1983-12-23 | 光電変換回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58243515A JPS60134611A (ja) | 1983-12-23 | 1983-12-23 | 光電変換回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60134611A true JPS60134611A (ja) | 1985-07-17 |
Family
ID=17105051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58243515A Pending JPS60134611A (ja) | 1983-12-23 | 1983-12-23 | 光電変換回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60134611A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63146505A (ja) * | 1986-11-21 | 1988-06-18 | Yokogawa Hewlett Packard Ltd | バイアス増幅器 |
| US5138148A (en) * | 1989-11-30 | 1992-08-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Fiber optic receiving circuit having improved gain over a wide frequency band |
| JP2017076651A (ja) * | 2015-10-13 | 2017-04-20 | 富士通株式会社 | 半導体受光装置 |
-
1983
- 1983-12-23 JP JP58243515A patent/JPS60134611A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63146505A (ja) * | 1986-11-21 | 1988-06-18 | Yokogawa Hewlett Packard Ltd | バイアス増幅器 |
| US5138148A (en) * | 1989-11-30 | 1992-08-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Fiber optic receiving circuit having improved gain over a wide frequency band |
| JP2017076651A (ja) * | 2015-10-13 | 2017-04-20 | 富士通株式会社 | 半導体受光装置 |
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