JPS6128207A - Level compensating circuit - Google Patents

Level compensating circuit

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JPS6128207A
JPS6128207A JP14914784A JP14914784A JPS6128207A JP S6128207 A JPS6128207 A JP S6128207A JP 14914784 A JP14914784 A JP 14914784A JP 14914784 A JP14914784 A JP 14914784A JP S6128207 A JPS6128207 A JP S6128207A
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JP
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signal
level
amplifier
waveform
operational amplifier
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JP14914784A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Matsuno
敬司 松野
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Iwatsu Electric Co Ltd
Original Assignee
Iwatsu Electric Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To eliminate fluctuation of the operating level of an AC amplifier and to prevent fluctuation of 0 level of a signal by synthesizing a negative amplitude component equal to a positive amplitude component of, e.g., a signal waveform while the signal is at 0 level and applying the signal to the AC amplifier while the 0 level is compensated. CONSTITUTION:A signal in synchronizing with the 1st clock a1 is amplified by a preamplifier 11 and a waveform (b) is obtained at an output terminal 20. After the gain and level are set and adjusted by a non-inverting amplifier 47, the result is amplified by an operational amplifier 22 and a waveform (c) of opposite polarity with the waveform (b) is obtained. On the other hand, a switch control circuit 26 is applied with the 1st clock a1 through a line 43, analog switches 24, 25 are controlled, a 0 level of the signal of the waveform (b) is stored in a capacitor 35 and a level when the signal of the waveform (c) is sufficiently smaller is stored in a capacitor 36. The level difference of the both is fed to an inverting input of the operational amplifier 22 via an operational amplifier 23, fed back negatively to the capacitor 36 and the level difference is zeroed. The switch 25 is operated as a signal synthesis circuit and the area above and under the 0 level is equal in the waveform (d) at an output terminal 27.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は微弱な電気信号、たとえば微弱な光信号を光−
電気変換した微弱信号を高利得増幅する増幅器を含む動
作レベル補償回路に関する。さらに、本発明は、このよ
うな微弱信号を交流増幅器を含む増幅器で増幅し、増幅
される信号波形や振幅の変化にもか\わらず信号波形の
0と々るレベル(0レベル)を常に一定に保つように補
償し、増幅器の直線性を改善し、ダイナミックレンジの
変動を極めて小さくした交流増幅器を含む増幅器の動作
レベルを補償する動作レベル補償回路に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention converts weak electrical signals, such as weak optical signals, into optical signals.
The present invention relates to an operating level compensation circuit including an amplifier that amplifies an electrically converted weak signal with high gain. Furthermore, the present invention amplifies such a weak signal with an amplifier including an AC amplifier, and always maintains the zero level (0 level) of the signal waveform despite changes in the amplified signal waveform and amplitude. The present invention relates to an operating level compensation circuit that compensates for the operating level of an amplifier, including an AC amplifier, which compensates to keep it constant, improves the linearity of the amplifier, and minimizes fluctuations in the dynamic range.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

最近の光通信技術等の先端技術は高速半導体技術に支え
られて著るしい発展をしているが、これらの分野におい
て広帯域でしかも低雑音かつ高利得の増幅器の必要性が
高1っており、その高性能化は重要な問題となっている
Recently, cutting-edge technologies such as optical communication technology are making remarkable progress supported by high-speed semiconductor technology, but in these fields there is a high need for broadband, low-noise, and high-gain amplifiers. , improving its performance has become an important issue.

光信号は光−電気変換したのち増幅されるが、その信号
は微弱であるため、その増幅には高利得が要求され、そ
のだめには避は難いドリフト問題を内蔵する直流増幅器
を多段接続するよりは、十分に低い低域遮断周波数を有
する交流増幅器を用いるのが性能匍のみならず価格面に
おいても有利である。
Optical signals are amplified after optical-to-electrical conversion, but since the signals are weak, high gain is required for amplification, which requires multi-stage connection of DC amplifiers with built-in drift problems that are unavoidable. Rather, it is advantageous not only in terms of performance but also in terms of cost, to use an AC amplifier with a sufficiently low low cutoff frequency.

光通信等においては、直流増幅器を用いる必要性もない
ことから、ドリフト問題もなく、単一電源で動作し、小
型、低消費電力化が可能な交流増幅器が用いられている
In optical communications and the like, since there is no need to use a DC amplifier, an AC amplifier is used, which does not have a drift problem, operates from a single power supply, is compact, and has low power consumption.

しかるに、光信号の計測等、たとえばファイバの特性計
測や破断点の探知などにおいて、ファイバの一端から光
パルスを送出し、ファイバの各点から戻ってくる反射波
を増幅し観測する装置(以下、0TDRという)の場合
には、その反射波である微弱信号のOレベルを正確に知
ることが必要であり、直流増幅器を用いる必要があった
However, in measuring optical signals, for example, measuring fiber characteristics and detecting break points, devices (hereinafter referred to as In the case of 0TDR), it is necessary to accurately know the O level of the weak signal that is the reflected wave, and it is necessary to use a DC amplifier.

しかし、現実には直流増幅器は、ドリフトの問題や多段
接続の困難性、複数の電源を要する点など微小信号の増
幅には必ずしも適当な増幅器であるとはいえなかった。
However, in reality, DC amplifiers are not necessarily suitable for amplifying minute signals due to problems with drift, difficulty in multi-stage connections, and the need for multiple power supplies.

とくに、0TDRの場合は、測定端の近傍からの反射波
の振幅は極めて大きく、遠方からの反射波の振幅は微小
なものであり、その両極端の信号を同時に増幅する増幅
器、すなわちダイナミックレンジの広い増幅器を得るこ
とは重要課題であった。
In particular, in the case of 0TDR, the amplitude of the reflected wave from near the measuring end is extremely large, and the amplitude of the reflected wave from far away is minute, so an amplifier that amplifies both extreme signals simultaneously, that is, a wide dynamic range Obtaining an amplifier was an important issue.

0TDRではファイバのレイリー散乱による後方散乱光
とファイバの接続点や破断点など不連続部分におけるフ
レネル反射による反射波を増幅しており、ダイナミック
レンジを大きくとるためおよび、ファイバの減衰特性の
観測の都合上対数増幅器が用いられる。
In 0TDR, the backscattered light due to Rayleigh scattering of the fiber and the reflected wave due to Fresnel reflection at discontinuous parts such as fiber connection points and break points are amplified, which is useful for widening the dynamic range and observing the attenuation characteristics of the fiber. An upper logarithmic amplifier is used.

この対数増幅器では、ドリフトを避けるため、および高
利得を得るため等の理由から、一般に交流増幅器が用い
られる。
In this logarithmic amplifier, an AC amplifier is generally used for reasons such as avoiding drift and obtaining high gain.

ところが、0TDRでは、前記の理由から、広帯域、高
利得、広ダイナミツクレンジの増幅器が要求されるので
あるが、従来のものは高価であるばか9か、交流増幅器
の特性に起因した入力信号の波形、たとえばパルス波形
である場合には、そのデユーティ比等の変動により増幅
器の動作レベルが変動するため、ダイナミックレンジや
精度に重大な影響を及ぼすという欠点があった。
However, for 0TDR, an amplifier with a wide band, high gain, and wide dynamic range is required for the reasons mentioned above, but conventional ones are either expensive9 or have problems with the input signal due to the characteristics of AC amplifiers. When the waveform is a pulse waveform, for example, the operating level of the amplifier fluctuates due to fluctuations in its duty ratio, etc., which has the drawback of seriously affecting the dynamic range and accuracy.

とくに、対数増幅器の場合には、その対数特性から動作
レベルの変動は測定精度の著るしい悪化をもたらすため
に、この動作レベルの安定化のだめの補償なしには十分
な性能を達成できなかったのである。
In particular, in the case of a logarithmic amplifier, due to its logarithmic characteristics, fluctuations in the operating level cause a significant deterioration in measurement accuracy, so sufficient performance could not be achieved without compensation for stabilizing the operating level. It is.

この問題について、以下第7図(a)ないしくd)を用
いて具体的に説明する。
This problem will be specifically explained below using FIGS. 7(a) to 7(d).

第7図において、(a)は従来の広帯域受光回路の一例
を示す。11は直流増幅器である前置増幅器、12は交
流増幅器で、たとえば、対数増幅器用IC(集積回路)
である12a、 12bおよび結合コンデンサ17 、
18を含み、直流増幅器11の出力端子2oから結合コ
ンデンサ16を介して信号を加えられる。14はAPD
 (アバランシェホトダイオード)等の受光素子でvB
はそのバイアス電源であり、受光素子14の出力は前置
増幅器11の入カ端子工5を経て、前置増幅器11およ
び交流増幅器12により増幅されて交流増幅器12の出
力端子19にその出力を得ることができる。
In FIG. 7, (a) shows an example of a conventional broadband light receiving circuit. 11 is a preamplifier which is a DC amplifier, and 12 is an AC amplifier, such as a logarithmic amplifier IC (integrated circuit).
12a, 12b and a coupling capacitor 17,
18, and a signal is applied from the output terminal 2o of the DC amplifier 11 via the coupling capacitor 16. 14 is APD
(avalanche photodiode) etc.
is its bias power supply, and the output of the light receiving element 14 passes through the input terminal 5 of the preamplifier 11, is amplified by the preamplifier 11 and the AC amplifier 12, and obtains its output at the output terminal 19 of the AC amplifier 12. be able to.

こ\で、対数増幅器用ICである12a、 12bなど
の段数は必要に応じて増加され、さらに高利得のものも
可能である。
Here, the number of stages of the logarithmic amplifier ICs 12a, 12b, etc. can be increased as necessary, and even higher gain ICs are possible.

受光素子14が、前述した0TDRにおいて、後方散乱
光を受光すると、前置増幅器11で増幅され、その出力
端子20には第7図(c)に示すような波形が得られる
。(c)において点線は後方散乱光が零となるレベル(
0レベル)である。ところがこの信号を、交流増幅器の
各段間の結合コンデンサCと入力インピーダンスRを等
測的に示す回路である(b)を通すと、(d)に示すよ
うになり、(c)の波形に対してΔだけシフトするとと
\なる。このシフトの量Δは後方散乱光の量やフレネル
反射光の大きさ、光パルスのくり返し、すなわちデユー
ティサイクルの変化などで変動する。
When the light receiving element 14 receives backscattered light in the 0TDR described above, it is amplified by the preamplifier 11, and a waveform as shown in FIG. 7(c) is obtained at its output terminal 20. In (c), the dotted line is the level (
0 level). However, when this signal is passed through a circuit (b) that shows isometrically the coupling capacitor C between each stage of the AC amplifier and the input impedance R, it becomes as shown in (d), and the waveform in (c) is obtained. On the other hand, if you shift by Δ, it becomes \. The amount of shift Δ varies depending on the amount of backscattered light, the magnitude of Fresnel reflected light, the repetition of optical pulses, that is, changes in the duty cycle, etc.

このようにOレベルが変動すると、対数増幅器のごとく
信号のレベルによって利得が変化する場合には、正確な
増幅を期待することができない。
If the O level fluctuates in this way, accurate amplification cannot be expected in a case where the gain changes depending on the signal level, such as in a logarithmic amplifier.

とくに対数増幅器を多段接続するほど、その増幅誤差は
相乗的に増加するため、使用可能なダイナミックレンジ
は著るしく狭いものとなる。
In particular, as logarithmic amplifiers are connected in multiple stages, the amplification error increases synergistically, and the usable dynamic range becomes significantly narrower.

丑だ一般の交流増幅器を使用した場合においても、0レ
ベルの変動のだめ、精度を要するアナ口。
Even when using a general AC amplifier, there is no 0 level fluctuation, so precision is required.

グデジタル変換器等の用途においては、精度劣化の原因
となっていた。
In applications such as digital converters, this has caused accuracy deterioration.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

交流増幅器に信号が印加されると、その波形によって増
幅器の動作レベルが変動し、増幅度の誤差を生じ、かつ
ダイナミックレンジの変動をもたらすという問題点があ
った。この問題点を解決するものが本発明である。
When a signal is applied to an AC amplifier, the operating level of the amplifier fluctuates depending on the waveform, resulting in an error in amplification degree and a fluctuation in the dynamic range. The present invention solves this problem.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

信号波形を交流増幅器に印加した場合にOレベルの変動
を生ずる一原因は、その信号波形の正方向の振幅成分(
正方向の波形の面積)と負方向の振幅成分(負方向の波
形の面積)とが等しくないだめであり、このような両振
幅成分が等しくない場合、たとえば、第7図(c)に示
すような波形の場合、正方向の振幅成分に等しい負方向
の振幅成分を合成し、かつ0レベルを補償して交流増幅
器に印加することによって交流増幅器の動作lノベルの
変動を除去し、信号のOレベルの変動を防市せんとする
ものであり、本発明はこのような交流増幅器の動作のレ
ベル補償回路を提供するものである。
One reason for fluctuations in the O level when a signal waveform is applied to an AC amplifier is the positive amplitude component of the signal waveform (
The area of the waveform in the positive direction) and the amplitude component in the negative direction (the area of the waveform in the negative direction) must not be equal, and if these two amplitude components are not equal, for example, as shown in FIG. 7(c). In the case of such a waveform, by combining a negative amplitude component equal to the positive amplitude component and applying it to the AC amplifier after compensating for the 0 level, the fluctuations in the AC amplifier's operating level are removed and the signal is The present invention provides a level compensation circuit for the operation of such an AC amplifier.

〔作 用〕[For production]

本発明は信号波形のうち、信号がOレベルとなる期間に
、たとえば信号波形の正方向の振幅成分に等しい負の振
幅成分を合成せしめることによって交流増幅器の動作の
レベルを補償するように作用するものである。
The present invention functions to compensate the operating level of an AC amplifier by combining, for example, a negative amplitude component equal to the positive amplitude component of the signal waveform during the period when the signal is at O level. It is something.

〔実施例〕〔Example〕

以下、第1図に本発明の一実施例を示し説明する。こ\
で第7図の構成要素に対応するものについては同一の符
号を付しである。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. child\
Components corresponding to those in FIG. 7 are given the same reference numerals.

第1図において、47は非反転増幅器で51 、52 
In FIG. 1, 47 is a non-inverting amplifier 51, 52
.

53は増幅度を設定する抵抗、21は演算増幅器、54
は入力バイアス抵抗である。この抵抗5]、 、 52
 、53を選ぶことによって非反転増幅器の増幅度は、
任意に設定することができる。22および23はともに
演算増幅器であり、23は高入力インピーダンスのF”
 E T入力タイプのもので、開ループ利得が大きく、
かつオフセット電圧のドリフトの小さい増幅器である。
53 is a resistor for setting the degree of amplification, 21 is an operational amplifier, 54
is the input bias resistance. This resistance 5], , 52
, 53, the amplification degree of the non-inverting amplifier is
Can be set arbitrarily. 22 and 23 are both operational amplifiers, and 23 is a high input impedance F"
E T input type with large open loop gain.
In addition, the amplifier has a small offset voltage drift.

28および30は演算増幅器22の利得を設定するため
の抵抗、31は演算増幅器22の高域制限をし、動作の
安定をはかるだめのコンデンサであり、このように接続
された演算増幅器22は反転増幅器を構成している。
28 and 30 are resistors for setting the gain of the operational amplifier 22, and 31 is a capacitor for limiting the high frequency range of the operational amplifier 22 and stabilizing its operation.The operational amplifier 22 connected in this way is inverted. It constitutes an amplifier.

演算増幅器23の出力端子33と演算増幅器22の反転
入力端子(−の記号が付しである端子)は抵抗32を介
して結合されている。34は演算増幅器23の高域制限
をし、動作の安定をはかるたJ六・・デ〜す、35およ
び36はそれぞれ演算増幅器230反転および非反転入
力端子(それぞれ−および」−の記号が付されている)
に結合されたサンプリング信号蓄積用のコンデンサであ
る。
An output terminal 33 of the operational amplifier 23 and an inverting input terminal (the terminal marked with a minus sign) of the operational amplifier 22 are coupled via a resistor 32. 34 limits the high frequency range of the operational amplifier 23 and stabilizes its operation. 35 and 36 are the inverting and non-inverting input terminals of the operational amplifier 230 (marked with - and "-" respectively). )
A sampling signal storage capacitor coupled to the capacitor.

抵抗37は前置増幅器11の出力端子2oに出力される
信号の高周波成分に影響を与えない程度のインピーダン
スを有し、低周波成分を抽出するだめに用いられている
。抵抗38も同様の目的のために用いられている。
The resistor 37 has an impedance that does not affect the high frequency components of the signal output to the output terminal 2o of the preamplifier 11, and is used to extract the low frequency components. Resistor 38 is also used for a similar purpose.

24および25はともにスイッチであり、高速動作をす
る半導体アナログスイッチ24a、 24b  および
25a 、 25b  を含む。
Both 24 and 25 are switches, and include semiconductor analog switches 24a, 24b and 25a, 25b that operate at high speed.

26はスイッチ制御回路であってスイッチ25および2
6のスイッチ切換のだめの制御信号を発生12、線路3
9〜42によってこれらのスイッチを制御する。27は
スイッチ25と結合コンデンサ16の結合部に配された
本発明に係るレベル補償回路の出力端子である。
26 is a switch control circuit, which controls switches 25 and 2.
Generate control signal for switch changeover of 6 12, line 3
These switches are controlled by 9-42. Reference numeral 27 is an output terminal of a level compensation circuit according to the present invention, which is arranged at the junction between the switch 25 and the coupling capacitor 16.

46はlノベル制御回路で演算増幅器22,23、スイ
ッチ24などを含む。
A novel control circuit 46 includes operational amplifiers 22, 23, a switch 24, and the like.

第2図t1、第1図に示す回路の各部の波形を示すもの
で、これを用いて回路動作を説明する。
FIG. 2 t1 shows waveforms of various parts of the circuit shown in FIG. 1, and the circuit operation will be explained using this.

第2図において、(al)は回路動作の基本となるタイ
ミング用の第1クロツクであり、この第1クロツクに同
期して、たとえば、図示されてい々いレーザダイオード
が駆動され、ファイバの後方散乱光の光−電気変換され
た信号が前置増幅器11で増幅され、出力端子20に(
b)に示す波形が得られる。
In FIG. 2, (al) is a first clock for timing, which is the basis of circuit operation, and in synchronization with this first clock, for example, the illustrated laser diode is driven, and the backscatter of the fiber is The optical-to-electrical converted light signal is amplified by the preamplifier 11 and sent to the output terminal 20 (
The waveform shown in b) is obtained.

この出力端子20の信号は非反転増幅器47で利得とレ
ベルを設定・調整されて、抵抗28を介して演算増幅器
220反転入力端子に入力され、増幅されたのち、演算
増幅器22の出力には(C)に示すように、(1))の
波形とは逆極性の波形を得る。
The gain and level of the signal at the output terminal 20 are set and adjusted by the non-inverting amplifier 47, and the signal is input to the inverting input terminal of the operational amplifier 220 via the resistor 28 and amplified. As shown in C), a waveform with a polarity opposite to that of (1)) is obtained.

一方スイッチ制御回路261ハ、想路43により (a
l)に示す第1クロツクが印加され、スイッチ制御回路
26が内蔵するたとえば、双安定回路で(a2)に示す
第2クロツクを得、この第2クロツクで単安定マルチバ
イブレータをトリガして(e)に示す波形を旬、この波
形の後縁部である立下りでさらに別個の単安定マルチバ
イブレータをトリガして(f)に示す波形を得る。
On the other hand, the switch control circuit 261c and the path 43 (a
The first clock shown in (a2) is applied, the second clock shown in (a2) is obtained by the bistable circuit built in the switch control circuit 26, and the monostable multivibrator is triggered by this second clock (e ), a separate monostable multivibrator is triggered at the trailing edge of this waveform, which is the falling edge, to obtain the waveform shown in (f).

同様にして、さらに別個の2つの岸安定マルチバイブレ
ータにより、 (a2)に示す第2クロツクから(g>
および(h)に示す波形を得る。この(h)に示す波形
から交互に1つおきにパルス波形を取り出して(j)お
よび(k)に示す波形を得る。
In the same way, two separate shore stabilizing multivibrators are used to clock (g>
And the waveform shown in (h) is obtained. Every other pulse waveform is taken out alternately from the waveform shown in (h) to obtain the waveforms shown in (j) and (k).

これらの波形は、それぞれ、線路43には(al)が、
線路39には(j)が、線路40には(1()が、線路
42には(f)が、線路41には(f)に示した波形の
反転した信月すなわち(f)が単安定マルチバイブレー
タのQ出力信号であればQ出力信号が印加されるように
なっている。
These waveforms have (al) on the line 43, respectively.
The line 39 has (j), the line 40 has (1()), the line 42 has (f), and the line 41 has the inverted version of the waveform shown in (f), that is, (f) is simple. If it is a Q output signal of a stable multivibrator, the Q output signal is applied.

このときアナログスイッチ24aは(j)に示す波形の
低レベルでオンとなり、蓄積用のコンデンサ35に(b
)に示す波形の信号が十分に小さくなったときのレベル
(0レベル)を記憶する。同様にして、アナログスイッ
チ24bは(k)に示す波形の低レベルでオンとなり、
蓄積用のコンデンサ36に(c)に示す波形の信号が十
分に小さくなったときのレベルを記憶する。このとき、
蓄積用のコンデンサ35および36の蓄積したレベルに
差異があると、誤差検出用の差動増幅器として動作する
演算増幅器23の出力端子33に誤差電圧が増幅されて
あられれ、抵抗32を介して演算増幅器22の反転入力
端子に印加され、抵抗38、アナログスイッチ24bを
介してコンデンサ36に負帰還されるから、コンデンサ
36に蓄積された信号のレベルはコンデンサ35に蓄積
された信号のレベル(0レベル)に等しくなる。すなわ
ち、この負帰還ループを含む回路はレベル制御回路とし
て動作する。
At this time, the analog switch 24a is turned on at the low level of the waveform shown in (j), and the storage capacitor 35 is connected to (b).
) The level (0 level) when the waveform signal shown in ) becomes sufficiently small is stored. Similarly, the analog switch 24b is turned on at the low level of the waveform shown in (k),
The storage capacitor 36 stores the level at which the signal having the waveform shown in (c) becomes sufficiently small. At this time,
If there is a difference in the levels accumulated in the storage capacitors 35 and 36, the error voltage is amplified and appears at the output terminal 33 of the operational amplifier 23, which operates as a differential amplifier for error detection, and is calculated via the resistor 32. Since the signal is applied to the inverting input terminal of the amplifier 22 and is negatively fed back to the capacitor 36 via the resistor 38 and the analog switch 24b, the level of the signal accumulated in the capacitor 36 is equal to the level of the signal accumulated in the capacitor 35 (0 level). ) is equal to That is, the circuit including this negative feedback loop operates as a level control circuit.

そこで、アナログスイッチ25aが(f)に示す波形の
高レベルでオンとなり、アナログスイッチ25bが(f
)に示す低レベルでオンとなると出力端子27には(b
)および(c)に示す波形の合成された(d)に示す波
形が得られる。すなわち、こ\でスイッチ25は信号合
成回路として動作する。
Therefore, the analog switch 25a is turned on at the high level of the waveform shown in (f), and the analog switch 25b is turned on at the high level of the waveform shown in (f).
), when the output terminal 27 is turned on at the low level shown in (b
) and (c) are combined to obtain the waveform shown in (d). That is, the switch 25 now operates as a signal synthesis circuit.

出力端子27に得られた(d)に示す波形は、その0レ
ベルを等しくする(b)および(c)に示す波形を合成
した合成信号であるから、0レベルの上下の面積は等し
く、これが交流増幅器12に結合コンデンサ16を介し
て印加されてもレベル変動を生ずることなく精度の高い
増幅を可能とする。
The waveform shown in (d) obtained at the output terminal 27 is a composite signal obtained by combining the waveforms shown in (b) and (c) whose 0 levels are made equal, so the areas above and below the 0 level are equal, and this Even when the voltage is applied to the AC amplifier 12 via the coupling capacitor 16, highly accurate amplification is possible without causing level fluctuations.

もしも、前記負帰還ループがないならば出力端子27に
は(1)に示すように正側の波形と負側の面積が同じで
あっても、Δであられす0レベルのシフトを生じた波形
しか得られないのである。
If there is no negative feedback loop, the output terminal 27 will have a waveform with a zero level shift of Δ, as shown in (1), even if the positive side waveform and negative side area are the same. You can only get it.

本実施例では(cl)に示す波形において、(b)に示
す波形に対応する部分のみを観測の対称としている。
In this example, in the waveform shown in (cl), only the portion corresponding to the waveform shown in (b) is observed.

そこで(f)に示す信号の代りに(、)に示す信号を用
いることも可能である。その場合には(b)に示す波形
の立−Lり部分、すなわち、0TDRの近傍のファイバ
の後方散乱光の部分は観測が困難となる。(f)に示す
信号を用いるならば、波形の立上り部分から0TDRの
観測用ブラウン管(図示せず)の管面上に表示すること
が可能となる。この波形の立」−り部分を表示する寸で
の時間(遅延時間)、すなわち(f)に示す波形の立上
りと(b)に示す波形の立上りにおける時間差の調整も
容易にすることができる〃・らブラウン管面に波形の立
上り部分から完全に表示することが可能である。
Therefore, it is also possible to use the signals shown in (,) instead of the signals shown in (f). In that case, it becomes difficult to observe the rising-L portion of the waveform shown in (b), that is, the portion of the backscattered light of the fiber in the vicinity of 0TDR. If the signal shown in (f) is used, it becomes possible to display the rising portion of the waveform on the screen of an 0TDR observation cathode ray tube (not shown). It is also possible to easily adjust the time required to display the rising edge of this waveform (delay time), that is, the time difference between the rising edge of the waveform shown in (f) and the rising edge of the waveform shown in (b).・It is possible to display the entire waveform from the rising part on the CRT surface.

変形例(その1) 第1図の演算増幅器23を含む負帰還回路の誤差検出能
力は、本発明のレベル補償回路の後段に接続される交流
増幅器の利得よりも十分に大きいことが必要である。そ
こで一般の演算増幅器の開ループ利得(たとえば105
〜106程度)よりも大きい利得を必要とする場合には
第1図に示す演算増幅器23の出力端子33と抵抗32
との間に、第3図に示す増幅器を挿入することが望まし
い。こ\で55は演算増幅器、56.57は利得設定の
ための抵抗、58は入力バイアス用の抵抗、その他は第
1図に同じである。
Modification (No. 1) The error detection ability of the negative feedback circuit including the operational amplifier 23 of FIG. 1 needs to be sufficiently larger than the gain of the AC amplifier connected to the subsequent stage of the level compensation circuit of the present invention. . Therefore, the open loop gain of a general operational amplifier (for example, 105
106), the output terminal 33 of the operational amplifier 23 and the resistor 32 shown in FIG.
It is desirable to insert the amplifier shown in FIG. 3 between the two. Here, 55 is an operational amplifier, 56 and 57 are resistors for setting gain, 58 is a resistor for input bias, and the other components are the same as in FIG.

微弱信号の増幅には、本発明のレベル補償回路の後段に
接続される交流増幅器の利得の大なるものが用いられる
ため第3図に示す増幅器の付加が効果的であるが、さら
にこのような場合に、演算増幅器23としてオフセット
電圧の小さなものを用いるかあるいは、図示していない
オフセット電圧主調を行うことも重要である。これは、
0TDRにおいて、微弱信号の雑音除去のために続開的
雑音処理の一手法である平均化を行うのが一般的である
が、この場合に後方散乱光の減衰した波形を対数変換し
て表示する場合に、前記オフセット電圧が十分に小さく
ないと、対数表示した場合の波形の直線性を損ねるから
である。
For amplification of weak signals, an AC amplifier with a large gain connected after the level compensation circuit of the present invention is used, so adding the amplifier shown in FIG. 3 is effective. In this case, it is important to use an operational amplifier 23 with a small offset voltage, or to perform an offset voltage main adjustment (not shown). this is,
In 0TDR, it is common to perform averaging, which is a method of sequential noise processing, in order to remove noise from weak signals, but in this case, when the attenuated waveform of backscattered light is logarithmically transformed and displayed. Second, if the offset voltage is not sufficiently small, the linearity of the waveform when expressed logarithmically will be impaired.

変形例(その2) 第1図に示したスイッチ制御回路26の動作において(
j)と(k)が同時に低レベルとならないようにするの
が望せしい。なぜなら、第1図に示す演算増幅器23の
2つの入力が同時に変動すると発振など好1しくない問
題が生ずることがあるからである。
Modification (Part 2) In the operation of the switch control circuit 26 shown in FIG.
It is desirable to prevent j) and (k) from becoming low levels at the same time. This is because, if the two inputs of the operational amplifier 23 shown in FIG. 1 fluctuate simultaneously, undesirable problems such as oscillation may occur.

以上の説明から明らかなごとく、スイッチ制御回路26
の信号発生のタイミングは、第2図に説明したものに限
定されるものではない。
As is clear from the above explanation, the switch control circuit 26
The timing of signal generation is not limited to that explained in FIG.

変形例(その3) 第1図に示した前置増幅器20の負荷駆動能力が十分で
あるならば非反転増幅器47は省くことかできる。この
とき必要があれば、抵抗28を可変抵抗にしてもよいこ
とは、第1図についての説明から明らかであろう。
Modification (No. 3) If the load driving capability of the preamplifier 20 shown in FIG. 1 is sufficient, the non-inverting amplifier 47 can be omitted. It will be clear from the description of FIG. 1 that the resistor 28 may be a variable resistor if necessary.

変形例(その4) 第1図に示すスイッチ25を第4図に示すトランスファ
型のものに変更してもよいことは明らかであろう。
Modification (No. 4) It is obvious that the switch 25 shown in FIG. 1 may be changed to a transfer type switch shown in FIG. 4.

変形例(その5) 第1図に示す前置増幅器11として第5図に示すような
出力が正、負両極性が得られる増幅器を用いる場合には
、第5図に示す20aの出力端子は抵抗37およびアナ
ログスイッチ25aに接続し、2obの出力端子は非反
転増幅器47に接続し、第中図に示すような反転増幅器
を20aの出力端子側あるいは、20bの出力端子側、
または非反転増幅器47とレベル制御回路46との間に
挿入することにより、第1図の場合と同様の効果を得る
ことができることは以上の説明から明らかであろう。
Modification Example (No. 5) When using an amplifier whose output has both positive and negative polarities as shown in FIG. 5 as the preamplifier 11 shown in FIG. 1, the output terminal 20a shown in FIG. It is connected to the resistor 37 and analog switch 25a, and the output terminal of 2ob is connected to a non-inverting amplifier 47, and an inverting amplifier as shown in the middle figure is connected to the output terminal side of 20a or the output terminal side of 20b.
Alternatively, it will be clear from the above description that by inserting it between the non-inverting amplifier 47 and the level control circuit 46, the same effect as in the case of FIG. 1 can be obtained.

変形例(その6) 第1図において入力端子15に印加される信号が0レベ
ルを含まない場合には、この入力端子15寸たけ出力端
子20を図示されていないスイッチに」:り一定期間接
地等することに」:っであるいは、0TDRの場合受光
素子の前に光シャッタあるい(d光スイッチを設けて後
方散乱光を0とすることによっても0レベルを得ること
ができる。
Modification (No. 6) If the signal applied to the input terminal 15 in FIG. Alternatively, in the case of 0TDR, the 0 level can also be obtained by providing an optical shutter or optical switch in front of the light receiving element to set the backscattered light to 0.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の説明から明らかなように、入力信号波形が変化し
てもその0レベルは固定され、精度の高い増幅が可能と
なり、広いダイナミックレンジを確保することができる
As is clear from the above description, even if the input signal waveform changes, its 0 level is fixed, enabling highly accurate amplification and ensuring a wide dynamic range.

本発明の実施例によれば、交流増幅器12として高利得
の対数増幅器を用いた場合にその効果は顕著である。
According to the embodiment of the present invention, the effect is remarkable when a high gain logarithmic amplifier is used as the AC amplifier 12.

交流増幅器12として線型増幅器を用いた場合、高利得
の直流増幅器と同様の機能を得ることができ、かえって
、ドリフトのない高精度の増幅器が得られる。
When a linear amplifier is used as the AC amplifier 12, a function similar to that of a high-gain DC amplifier can be obtained, and on the contrary, a highly accurate amplifier without drift can be obtained.

本発明によれば0レベルをサンプリングし負帰還により
レベル補償を行うため、温度変化等に対しても安定な動
作が期待できる。
According to the present invention, since the 0 level is sampled and level compensation is performed by negative feedback, stable operation can be expected even with temperature changes.

本発明によるならば、利得が80dB以上にもおよぶ交
流増幅器をも安定に動作せしめるだめのレベル補償回路
が得られる。
According to the present invention, a level compensation circuit that can stably operate even an AC amplifier with a gain of 80 dB or more can be obtained.

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

第1図は本発明の一実施例を示す回路図、第2図は第1
図の動作を説明するための波形図、第3図〜第6図は別
の実施例を説明するための回路図、第7図は従来例を説
明するための図である。 11・・・前置増幅器、12・・・交流増幅器、14・
・・受光素子、15・・・入力端子、16.17.18
・・・結合コンデンサ、21.22.23.50.55
・・・演算増幅器、24.25・・・スイッチ、26・
・・スイッチ制御回路、46・・・レベル制御回路、4
7・・・非反転増幅器。
Fig. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention, and Fig. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.
3 to 6 are circuit diagrams for explaining another embodiment, and FIG. 7 is a diagram for explaining a conventional example. 11... Preamplifier, 12... AC amplifier, 14...
... Light receiving element, 15 ... Input terminal, 16.17.18
...Coupling capacitor, 21.22.23.50.55
...Operation amplifier, 24.25...Switch, 26.
...Switch control circuit, 46...Level control circuit, 4
7...Non-inverting amplifier.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)入力信号を増幅する前置増幅器と、前記前置増幅
器の出力信号の一部から得た第1の信号と、他部から得
た前記第1の信号とは同一の振幅で反対の極性を有する
第2の信号と、前記第1の信号の0レベルと同じ値の0
レベルを有する第2の信号を得るためのレベル制御手段
と、前記第1の信号と前記第2の信号とを順次切換えて
合成信号を得るためのスイッチ手段とを含み、前記合成
信号を交流増幅器に印加することを特徴とするレベル補
償回路。
(1) A preamplifier that amplifies an input signal, a first signal obtained from a part of the output signal of the preamplifier, and the first signal obtained from another part have the same amplitude but opposite a second signal having polarity and a 0 level having the same value as the 0 level of the first signal;
level control means for obtaining a second signal having a level; and switch means for sequentially switching the first signal and the second signal to obtain a composite signal, A level compensation circuit characterized in that the voltage is applied to the level compensation circuit.
(2)前記合成信号を得るためのスイッチ手段がトラン
スファ型のスイッチを含む特許請求の範囲第1項記載の
レベル補償回路。
(2) The level compensation circuit according to claim 1, wherein the switch means for obtaining the composite signal includes a transfer type switch.
(3)前記レベル制御手段が、前記第1の信号の0レベ
ルを検出し蓄積するための第1のスイッチと第1の蓄積
コンデンサと、前記第1の蓄積コンデンサに蓄積された
信号が一方の端子に印加される演算増幅器と、前記演算
増幅器の出力と前記前置増幅器の出力からの信号とが印
加されて前記第2の信号を出力する反転増幅器と、前記
反転増幅器の出力信号の0レベルを検出し蓄積するため
の第2のスイッチと第2の蓄積コンデンサと、前記第2
の蓄積コンデンサに蓄積された信号が前記演算増幅器の
他方の端子に印加されることによつて負帰還路を形成す
る特許請求の範囲第1項記載のレベル補償回路。
(3) The level control means includes a first switch and a first storage capacitor for detecting and storing the 0 level of the first signal, and the signal stored in the first storage capacitor is connected to one side. an operational amplifier applied to a terminal; an inverting amplifier to which signals from the output of the operational amplifier and the output of the preamplifier are applied to output the second signal; and a 0 level of the output signal of the inverting amplifier. a second switch and a second storage capacitor for detecting and storing the second
2. The level compensation circuit according to claim 1, wherein a negative feedback path is formed by applying the signal accumulated in the storage capacitor to the other terminal of the operational amplifier.
(4)前記レベル制御手段における前記演算増幅器の増
幅度の不足を補うための増幅器を含む特許請求の範囲第
3項記載のレベル補償回路。
(4) The level compensation circuit according to claim 3, further comprising an amplifier for compensating for insufficient amplification of the operational amplifier in the level control means.
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