JPS61214809A - Hybrid ic optical receiver - Google Patents
Hybrid ic optical receiverInfo
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- JPS61214809A JPS61214809A JP60057486A JP5748685A JPS61214809A JP S61214809 A JPS61214809 A JP S61214809A JP 60057486 A JP60057486 A JP 60057486A JP 5748685 A JP5748685 A JP 5748685A JP S61214809 A JPS61214809 A JP S61214809A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、光通信などにおいて光信号を受けて電気信号
に変換する際に使用される光受信機、特にハイブリッド
IC形光受信機に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to an optical receiver used for receiving an optical signal and converting it into an electrical signal in optical communications, etc., and particularly relates to a hybrid IC type optical receiver. .
従来の技術
光通信などでの光受信機には、様々な回路構成が採用さ
れているが、高速、高感度光受信機では、第4図に示す
ような、トランスインピーダンス形受光回路を使うこと
が多い。Conventional technology Optical receivers used in optical communications etc. employ various circuit configurations, but high-speed, high-sensitivity optical receivers use a transimpedance receiver circuit as shown in Figure 4. There are many.
第4図において、レーザ光などの光を受ける受光素子1
が、反転型の増幅器2の人力に接続され、その増幅器2
0入力と出力との間には、帰還抵抗3が接続されている
。その受光素子1としては、ホトダイオード、PINホ
トダイオード、アバランシェホトダイオードなどが使用
できる。そして、その増幅器2の入力端子を八とし、帰
還抵抗3′の抵抗値をR4とすると、出力電圧Voは次
のように表される。In FIG. 4, a light receiving element 1 that receives light such as a laser beam
is connected to the human power of the inverting amplifier 2, and the amplifier 2
A feedback resistor 3 is connected between the 0 input and the output. As the light receiving element 1, a photodiode, a PIN photodiode, an avalanche photodiode, etc. can be used. Then, assuming that the input terminal of the amplifier 2 is 8 and the resistance value of the feedback resistor 3' is R4, the output voltage Vo is expressed as follows.
Vo=−is−Rt ・・・(1)
このような受信回路において高速化を実現するためには
、受光素子自体がその速度に対応できる高速性を有して
いるだけでなく、受信回路の帯域を広くしなければなら
ない。現在、受光素子は、その高速性に対応できる非常
に高速な素子が開発されている。また、受信回路を構成
する素子自体もその高速性に十分対応できるものが開発
されている。従って、素子自体の問題としては、その高
速性に対応可能である。Vo=-is-Rt...(1) In order to achieve high speed in such a receiving circuit, it is necessary not only that the light-receiving element itself has a high speed that can handle the speed, but also that the receiving circuit has high speed. Bandwidth must be widened. Currently, extremely high-speed light-receiving elements that can handle high-speed operations have been developed. Furthermore, elements constituting the receiving circuits themselves have been developed to be able to cope with high speeds. Therefore, as a problem of the element itself, its high speed can be addressed.
例えば100Mb/sのNRZ信号を受信するためには
、光受信回路が約70MHzの帯域(3dB降下範囲)
が必要となる。但し、この値は、組合せて使用する光源
、光ファイバなどとの兼ね合いで増減する。For example, in order to receive a 100 Mb/s NRZ signal, the optical receiving circuit must have a band of approximately 70 MHz (3 dB drop range).
Is required. However, this value increases or decreases depending on the light source, optical fiber, etc. used in combination.
しかしながら、実際に光受信回路を構成すると、様々な
容量が寄生し、それらのために帯域が制限さてしまう。However, when an optical receiving circuit is actually configured, various parasitic capacitances occur, which limit the band.
その帯域を制限する要因を挙げるとすると、■ホトダイ
オードの接合容量、■増幅器の入力容量、増幅率、帯域
、■帰還抵抗に並列に入る容量などがある。これらを総
合的に勘案して等価回路で表わすと、第5図のようにな
る。第5図に右いて、Ci、、は、受光素子の接合容量
と増幅器の入力容量との和であり、CLは帰還抵抗3と
並列に寄生する浮遊容量であり、−A (s)は、増幅
器の増幅率の周波数特性である。The factors that limit the band include: 1) the junction capacitance of the photodiode, 2) the input capacitance of the amplifier, the amplification factor, and the band, and 2) the capacitance connected in parallel to the feedback resistor. If these are taken into consideration comprehensively and expressed as an equivalent circuit, the result will be as shown in FIG. On the right side of FIG. 5, Ci, is the sum of the junction capacitance of the photodetector and the input capacitance of the amplifier, CL is the stray capacitance parasitic in parallel with the feedback resistor 3, and -A (s) is This is the frequency characteristic of the amplification factor of the amplifier.
また、その周波数特性は、(1)式の様になる。Further, its frequency characteristics are as shown in equation (1).
この(2)式より、次のことがわかる。RLを小さくす
れば、CI、、、CLとの時定数が小さくなり、帯域が
広がる。ところが、RLを小さくすると、(1)式から
れかるように、出力電圧が小さくなり、受信感度が落ち
る。そのため、RLを大きく保ったまま、帯域を広げた
い。From this equation (2), the following can be seen. If RL is made smaller, the time constant with CI, . . . , CL becomes smaller, and the band becomes wider. However, if RL is made smaller, the output voltage becomes smaller and the reception sensitivity decreases, as can be seen from equation (1). Therefore, it is desirable to widen the band while keeping the RL large.
次に、C1nに関しては、A (s)の絶対値を大きく
とることにより、C1hが大きくなっても、帯域を広げ
ることは可能である。但し、実際には、無制限に広げる
ことはできない。Next, regarding C1n, by increasing the absolute value of A (s), it is possible to widen the band even if C1h becomes large. However, in reality, it cannot be expanded without limit.
これに対して、CLに関しては、CtとRLの時定数に
より、帯域が制限を受ける。つまり、RLを大きく保つ
ためにはCtは可能な限り小さくする必要がある。On the other hand, regarding CL, the band is limited by the time constants of Ct and RL. In other words, in order to keep RL large, Ct needs to be made as small as possible.
例えば、Ci nは5pF、A(S)として、利得10
0倍、帯域5 MHz、 Rt =50にΩ、CL=0
とすると、20MHz程度の帯域がとれる。ここで、C
t nが10pFとなってもA (s) として利得2
00倍とすることにより、はぼ20MHzの帯域が確保
できる。For example, if Ci n is 5 pF and A(S), then the gain is 10
0 times, band 5 MHz, Rt = 50Ω, CL = 0
If so, a band of about 20 MHz can be obtained. Here, C
Even if t n is 10 pF, the gain is 2 as A (s).
By increasing the frequency by a factor of 00, a band of approximately 20 MHz can be secured.
ところが、CLを0.5pFとすると、それだけで6
MHz程度の帯域となり、しかもこれは、C1n s。However, if CL is 0.5 pF, then 6
The band is about MHz, and this is C1ns.
A (s)等によっては改善できず、20M)Izの帯
域を劣化させないためには0.159 F以下の容量で
なくてはならず非常に厳しい条件となる。It cannot be improved by A (s) etc., and in order not to degrade the 20M) Iz band, the capacity must be 0.159 F or less, which is a very strict condition.
発Iが ゛しようとする問題点
以上のように、従来のハイブリッドIC形光受信機にお
いては、その周波数帯域を十分に広くするだめには、帰
還抵抗に寄生する浮遊容量を0.15pF以下にすると
いう非常に厳しい条件が要求されていた。As mentioned above, in order to sufficiently widen the frequency band of conventional hybrid IC type optical receivers, the parasitic stray capacitance of the feedback resistor must be kept below 0.15 pF. Very strict conditions were required.
そのため、従来、増幅器の入力側と出力側すなわち帰還
抵抗の両端に浮遊容量が入らないよう工夫をしてきた。For this reason, conventional efforts have been made to prevent stray capacitance from entering on the input side and output side of the amplifier, that is, on both ends of the feedback resistor.
しかしながら、そのような条件を満足することは大変で
あり、非常に厳格な精度が要求され、そのため、多量製
造に適していなかった。However, it is difficult to satisfy such conditions, and very strict precision is required, which makes it unsuitable for mass production.
そこで、本発明は、要求される十分な帯域幅を有し且つ
簡単な構成で、厳しい製造条件を要求されずに製造する
ことが可能なハイブリッドIC形光受信機を提供せんと
するものである。Therefore, the present invention aims to provide a hybrid IC type optical receiver that has sufficient required bandwidth, has a simple configuration, and can be manufactured without requiring strict manufacturing conditions. .
問題点を解決するための手段
すなわち、本発明によるならば、受光素子と、該受光素
子に入力が接続されてトランスインピーダンス形回路方
式に構成され且つ絶縁性基板に設けられた増幅器とを有
するハイブリッドIC形光受信機にふいて、増幅器に付
属する帰還抵抗の両端間に寄生する浮遊容量を分割して
アースするように構成する。Means for solving the problem, according to the present invention, is a hybrid having a light receiving element and an amplifier having an input connected to the light receiving element, configured in a transimpedance type circuit system, and provided on an insulating substrate. The IC type optical receiver is configured so that the parasitic stray capacitance between both ends of the feedback resistor attached to the amplifier is divided and grounded.
庇月
以上のような構成のハイブリッドIC形光受信機におい
ては、増幅器の入出力間の帰還抵抗の両端間に寄生する
浮遊容量は分割してアースされている。換言するならば
、その浮遊容量の分割された一方は、増幅器の入力容量
に付加され、他方は出力容量に付加される。従って、増
幅器の帰還抵抗に並列な容量成分が等価的には減少する
。すなわち、上記したCLが小さいハイブリッドIC形
光受信機が実現でき、十分な帯域幅を有することができ
る。In the hybrid IC type optical receiver having the above configuration, the parasitic stray capacitance between both ends of the feedback resistor between the input and output of the amplifier is divided and grounded. In other words, one of the divided stray capacitances is added to the input capacitance of the amplifier, and the other is added to the output capacitance. Therefore, the capacitance component in parallel with the feedback resistance of the amplifier is equivalently reduced. That is, a hybrid IC type optical receiver having a small CL as described above can be realized and can have a sufficient bandwidth.
実施例
以下、添付図面を参照して本発明によるハイブリッドI
C形光受信機の実施例を説明する。EXAMPLES Hereinafter, hybrid I according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
An example of a C-type optical receiver will be described.
第1図は、本発明によるハイブリッドIC形光受信機の
第1実施例の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a first embodiment of a hybrid IC type optical receiver according to the present invention.
図示のハイブリッドIC形光受信機は、ケース10を有
しており、そのケース10の一方の端には、光コネクタ
を受けるコネクタ12が設けられ、そのコネクタ12に
はホトダイオード14が整合して配置されている。また
、ケース10の中には、アルミナのようなセラミックの
基板16が収容されて固定されており、そのセラミック
基板16上に配線パターン及び印刷素子などが形成され
ているが、図面の簡略化のために本発明に直接関係しな
い部分は省略しである。The illustrated hybrid IC type optical receiver has a case 10, and one end of the case 10 is provided with a connector 12 for receiving an optical connector, and a photodiode 14 is arranged in alignment with the connector 12. has been done. Further, a ceramic substrate 16 such as alumina is housed and fixed in the case 10, and wiring patterns, printed elements, etc. are formed on the ceramic substrate 16. Therefore, parts not directly related to the present invention are omitted.
そのようなセラミック基板16上には、ICパッケージ
化された増幅器18が取り付けられている。An IC packaged amplifier 18 is mounted on such a ceramic substrate 16.
その増幅器18の入力は、セラミック基板16上に形成
された導体パターン20を介して、ホトダイオード14
の一方の端子に接続されている。なお、そのホトダイオ
ード14の他方の端子の接続は、図面の簡略化のために
図示を省略しである。The input of the amplifier 18 is connected to the photodiode 14 via a conductor pattern 20 formed on the ceramic substrate 16.
is connected to one terminal of the Note that the connection of the other terminal of the photodiode 14 is not shown for the sake of simplification of the drawing.
その導体パターン20からは別の導体パターン22が分
岐してふり、その端に、帰還抵抗として働く印刷抵抗2
6の一端が接続している。その印刷抵抗26の他端から
は、更に別の導体パターン28が増幅器18の出力まで
延びている。なお、増幅器18の出力をケース10の外
に導く配線も図面の簡略化のために図示を省略しである
。Another conductor pattern 22 branches off from the conductor pattern 20, and a printed resistor 2 serving as a feedback resistor is attached to the end of the conductor pattern 22.
One end of 6 is connected. A further conductor pattern 28 extends from the other end of the printed resistor 26 to the output of the amplifier 18. Note that the wiring for guiding the output of the amplifier 18 to the outside of the case 10 is also omitted for the sake of simplification of the drawing.
そのようなハイブリッドIC形光受信機のケース10を
、第1図に点線で輪郭を示す金属製の蓋30で密封する
一方、その金属製の蓋30をアースする。The case 10 of such a hybrid IC type optical receiver is sealed with a metal lid 30 outlined in dotted lines in FIG. 1, while the metal lid 30 is grounded.
かくして構成されるハイブリッドIC形光受信機の等価
回路を図示すると、第2図に示すようになる。すなわち
、帰還抵抗26すなわちRLと金属性の蓋30との間に
コンデンサが形成され、そのコンデンサは、帰還抵抗R
L全全体分布し且つ一方の極がアースされている。従っ
て、その状態を等価的に示すと、第2図に示すように、
寄生容量CLが帰還抵抗RLに並列に入らず、入力側C
LIと出力側CL2とに容量が分割される。その結果、
上記した浮遊容量CLは、極めて小さくなり、帯域への
影響が著しく低減される。The equivalent circuit of the hybrid IC type optical receiver thus constructed is shown in FIG. That is, a capacitor is formed between the feedback resistor 26, that is, RL, and the metal lid 30, and the capacitor is connected to the feedback resistor R.
L is distributed throughout the entire area, and one pole is grounded. Therefore, if the state is shown equivalently, as shown in Figure 2,
The parasitic capacitance CL does not enter parallel to the feedback resistor RL, and the input side C
The capacitance is divided between LI and output side CL2. the result,
The above-mentioned stray capacitance CL becomes extremely small, and its influence on the band is significantly reduced.
以上の実施例では、帰還抵抗RLに並列な浮遊容量CL
の分割アースは、ケース10の蓋を金属製とすることに
よって実現しているが、他の方法によっても実現できる
。In the above embodiment, the stray capacitance CL in parallel with the feedback resistor RL
The divided earthing is realized by making the lid of the case 10 made of metal, but it can also be realized by other methods.
例えば、第3図に示すように、導体パターン24及び2
8の間のセラミック基板16上に、別の導体パターン3
2を設け、それをアースしておく。そして、その導体パ
ターン32上に点線で示すように絶縁膜34を形成し、
その上に印刷抵抗26を形成する。また、絶縁膜を設け
ずに、その導体パターン32から浮かしてチップ抵抗の
両端を導体パターン24及び28に接続する。なお、第
3図において、その他の部分は第1図と同様であるので
、ケース10他の図示は省略しである。For example, as shown in FIG.
Another conductor pattern 3 is placed on the ceramic substrate 16 between the
2 and ground it. Then, an insulating film 34 is formed on the conductor pattern 32 as shown by the dotted line,
A printed resistor 26 is formed thereon. Further, without providing an insulating film, both ends of the chip resistor are connected to the conductor patterns 24 and 28 by floating from the conductor pattern 32. Note that in FIG. 3, other parts are the same as those in FIG. 1, so illustration of the case 10 and other parts is omitted.
このように構成すると、帰還抵抗26と導体パターン3
2との間にコンデンサが形成され、且つそのコンデンサ
の一方の極をアースすることができ、第2図に示す等価
回路と同様な回路がつくられる。With this configuration, the feedback resistor 26 and the conductor pattern 3
2, and one pole of the capacitor can be grounded, creating a circuit similar to the equivalent circuit shown in FIG.
発明の効果
以上の説明から明らかなように、ホトダイオードによる
ハイブリッドIC形光受信機では、増幅器の人出方間の
帰還抵抗の周囲に生じる浮遊容量を入力側と出力側とに
分割してアースしているので、帰還抵抗に並列な浮遊容
量成分を著しく低減できる。従って、光受信機の帯域が
、その帰還抵抗に並列な浮遊容量により制限されず、広
い周波数帯域を持つことができる。それ故、応答速度が
極めて高い光受信機が得れる。Effects of the Invention As is clear from the above explanation, in a hybrid IC type optical receiver using a photodiode, the stray capacitance generated around the feedback resistor between the output sides of the amplifier is divided into the input side and the output side and grounded. Therefore, the stray capacitance component parallel to the feedback resistor can be significantly reduced. Therefore, the band of the optical receiver is not limited by the stray capacitance in parallel with the feedback resistor, and can have a wide frequency band. Therefore, an optical receiver with extremely high response speed can be obtained.
第1図は、本発明によるハイブリッドIC形光受信機の
第1実施例の概略構成図、
第2図は、第1図のハイブリッドIC形光受信機の等価
回路図、
第3図は、本発明によるハイブリッドIC形光受信機の
第2実施例の要部の概略構成図、第4図は、従来のハイ
ブリッドIC形光受信機の受信回路の回路図、
第5図は、従来の実際ハイブリッドIC形光受信機の等
価回路図である。
〔主な参照番号〕
1・・受光素子、2・・増幅器、
3・・帰還抵抗、10・・ケース、
12・・コネクタ、14・・ホトダイオード、16・・
セラミック基板、18・・増幅器、20.24.28.
32・・導体パターン、26・・印刷抵抗、30・・金
属製の蓋、32・・絶縁膜FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a first embodiment of a hybrid IC type optical receiver according to the present invention, FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the hybrid IC type optical receiver of FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram of the present invention. A schematic configuration diagram of the main part of a second embodiment of the hybrid IC type optical receiver according to the invention, FIG. 4 is a circuit diagram of a receiving circuit of a conventional hybrid IC type optical receiver, and FIG. 5 is a diagram of a conventional actual hybrid FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of an IC type optical receiver. [Main reference numbers] 1. Photodetector, 2. Amplifier, 3. Feedback resistor, 10. Case, 12. Connector, 14. Photodiode, 16.
Ceramic substrate, 18...Amplifier, 20.24.28.
32...Conductor pattern, 26...Printed resistor, 30...Metal lid, 32...Insulating film
Claims (6)
ンスインピーダンス形回路方式に構成され且つ絶縁性基
板に設けられた増幅器とを有するハイブリッドIC形光
受信機において、増幅器に付属する帰還抵抗の両端間に
寄生する浮遊容量を分割してアースするように構成した
ことを特徴とするハイブリッドIC形光受信機。(1) In a hybrid IC type optical receiver having a light receiving element and an amplifier having an input connected to the light receiving element, configured in a transimpedance type circuit system, and provided on an insulating substrate, a feedback resistor attached to the amplifier is used. 1. A hybrid IC type optical receiver characterized in that the parasitic stray capacitance between both ends of the receiver is divided and grounded.
印刷抵抗であり、該印刷抵抗から離隔され且つ該印刷抵
抗を少なくともほぼ覆う大きさの導電性領域があり、該
導電性領域がアースされていることを特徴とする特許請
求の範囲第(1)項記載のハイブリッドIC形光受信機
。(2) The feedback resistor is a printed resistor formed on the insulating substrate, and includes a conductive region spaced apart from the printed resistor and having a size that at least substantially covers the printed resistor, and the conductive region is The hybrid IC type optical receiver according to claim 1, wherein the optical receiver is grounded.
を収容しているパッケージの金属製の蓋であることを特
徴とする特許請求の範囲第(2)項記載のハイブリッド
IC形光受信機。(3) The hybrid IC type optical receiver according to claim (2), wherein the conductive region is a metal lid of a package housing the hybrid IC type optical receiver. .
ンが設けられ、該導電性パターンがアースされており、
前記帰還抵抗と前記導電性パターンとは電気的に絶縁さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記
載のハイブリッドIC形光受信機。(4) a conductive pattern is provided on the insulating substrate below the feedback resistor, and the conductive pattern is grounded;
The hybrid IC type optical receiver according to claim 1, wherein the feedback resistor and the conductive pattern are electrically insulated.
を介して形成された印刷抵抗であることを特徴とする特
許請求の範囲第(4)項記載のハイブリッドIC形光受
信機。(5) The hybrid IC type optical receiver according to claim (4), wherein the feedback resistor is a printed resistor formed on the conductive pattern via an insulating film.
ないようになされた抵抗チップであることを特徴とする
特許請求の範囲第(4)項記載のハイブリッドIC形光
受信機。(6) The hybrid IC type optical receiver according to claim (4), wherein the feedback resistor is a resistor chip that does not come into contact with the conductive pattern.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60057486A JPS61214809A (en) | 1985-03-20 | 1985-03-20 | Hybrid ic optical receiver |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60057486A JPS61214809A (en) | 1985-03-20 | 1985-03-20 | Hybrid ic optical receiver |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61214809A true JPS61214809A (en) | 1986-09-24 |
Family
ID=13057041
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60057486A Pending JPS61214809A (en) | 1985-03-20 | 1985-03-20 | Hybrid ic optical receiver |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61214809A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02107936A (en) * | 1988-10-14 | 1990-04-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Pressure detection circuit |
-
1985
- 1985-03-20 JP JP60057486A patent/JPS61214809A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02107936A (en) * | 1988-10-14 | 1990-04-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Pressure detection circuit |
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