KR100562543B1 - Optical receiver with self-reset generating function - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자체 리셋신호 발생 광 수신기에 관한 것으로, 광섬유로부터 수신된 광신호를 전류로 변환하는 포토 다이오드와, 변환된 전류를 전압으로 변환하여 증폭시키는 전치 증폭기와, 증폭되어 제공된 전압의 탑 피크 전압과 버텀 피크 전압을 검출하여 두 값의 정확한 중간 값을 찾아내는 제1 피크 검출기와, 전치 증폭기에 의해 변환된 전압과, 제1 피크 검출기에 의해 검출된 중간 값을 차동 증폭하는 제1 리미팅 증폭기와, 제1 리미팅 증폭기에 의해 증폭되어 제공된 전압의 탑 피크 전압과 버텀 피크 전압을 검출하고, 두 값의 정확한 중간 값을 찾아내는 제2 피크 검출기와, 제1 리미팅 증폭기에 의해 차동 증폭된 전압과, 제2 피크 검출기에 의해 검출된 중간 값을 차동 증폭하는 제2 리미팅 증폭기와, 제2 리미팅 증폭기에 의해 차동 증폭된 전압 값을 버퍼링하여 출력하는 버퍼와, 버퍼에서 출력되는 최종 출력 전압을 입력으로 하여 패킷 신호의 유/무를 검출하는 포락선 검출기와, 포락선 검출기의 출력 전압을 입력으로 하여 미리 설정된 기준 전압과의 비교를 통해 리셋(reset) 신호와 반대 극성을 갖는 역 리셋 신호를 출력하는 비교기를 포함한다. 따라서, 기존 외부 리셋 신호 유입에 따른 수신기의 안정성 문제를 개선하며, 수신기 회로를 보다 간략하게 설계할 수 있는 효과가 있다. The present invention relates to a self-resetting signal generating optical receiver, comprising: a photodiode for converting an optical signal received from an optical fiber into a current, a preamplifier for converting and converting the converted current into a voltage, and a top peak voltage of the amplified voltage. And a first peak detector for detecting a bottom peak voltage to find an exact intermediate value of the two values, a first limiting amplifier for differentially amplifying the voltage converted by the preamplifier and the intermediate value detected by the first peak detector, A second peak detector for detecting a top peak voltage and a bottom peak voltage of the provided voltage amplified by the first limiting amplifier and finding an exact intermediate value of the two values, a voltage differentially amplified by the first limiting amplifier, and a second The second limiting amplifier differentially amplifies the intermediate value detected by the peak detector, and the voltage value differentially amplified by the second limiting amplifier. The buffer is buffered and output, the envelope detector which detects the presence / absence of a packet signal by inputting the final output voltage outputted from the buffer, and the output voltage of the envelope detector is inputted and then reset by comparison with a preset reference voltage. and a comparator for outputting a reverse reset signal having a polarity opposite to the reset signal. Therefore, the stability problem of the receiver due to the introduction of the external reset signal is improved, and the receiver circuit can be designed more simply.
Description
도 1은 수동 광 가입자망(PON)의 시스템 구성도를 도시한 도면이며,1 is a diagram illustrating a system configuration of a passive optical subscriber network (PON),
도 2는 본 발명에 따른 자체 리셋신호 발생이 가능한 광 수신기에 대한 회로도이며,2 is a circuit diagram of an optical receiver capable of generating a self reset signal according to the present invention.
도 3은 도 2에 도시된 피크 검출기 회로에 대한 상세 회로도이며,3 is a detailed circuit diagram of the peak detector circuit shown in FIG.
도 4는 도 2에 도시된 리미팅 증폭기 회로에 대한 상세 회로도이며,4 is a detailed circuit diagram of the limiting amplifier circuit shown in FIG.
도 5는 도 2에 도시된 포락선 검출기 회로에 대한 상세 회로도이며,FIG. 5 is a detailed circuit diagram of the envelope detector circuit shown in FIG. 2;
도 6은 도 2에 도시된 비교기 회로에 대한 상세 회로도이며,FIG. 6 is a detailed circuit diagram of the comparator circuit shown in FIG. 2;
도 7은 본 발명에 따른 주요 부분에 대한 신호 파형을 도시한 도면이다. 7 is a diagram showing signal waveforms for the main part according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 포토 다이오드 20 : 전치 증폭기10
30, 50 : 제1, 제2 피크 검출기 40, 60 : 제1, 제2 리미팅 증폭기30, 50: first and
70 : 버퍼 80 : 포락선 검출기70: buffer 80: envelope detector
90 : 비교기90: comparator
본 발명은 자체 리셋신호 발생이 가능한 광 수신기에 관한 것으로, 특히 버스트 모드 광 수신기에 있어서, 자체적으로 발생되는 리셋(reset) 신호를 이용하여 안정적으로 동작하는 광 수신기에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical receiver capable of generating a self reset signal, and more particularly to an optical receiver operating stably using a reset signal generated by itself in a burst mode optical receiver.
일반적으로, 수동 광 가입자망 시스템인 PON(Passive Optical Network, PON)에서 사용되는 광통신용 송수신기에 주로 사용한다. In general, it is mainly used for the optical communication transceiver used in a passive optical network (PON), a passive optical subscriber network system.
즉, 도 1은 통상적으로 사용되는 수동 광 가입자망(PON)의 시스템 구성도를 도시한 도면으로서, 각기 다른 ONU(Optical Network Unit, ONU)로부터 수신되는 광 패킷 신호들이 버스트 특성을 갖는다.That is, FIG. 1 is a diagram illustrating a system configuration of a conventional passive optical subscriber network (PON), in which optical packet signals received from different optical network units (ONUs) have burst characteristics.
다시 말해서, 광 패킷 신호의 크기가 각기 다르고, 패킷내의 디지털 신호의 구성 중에 연속적인 "1" 또는 "0"을 갖게 되는 OLT(Optical Line Termination, OLT)의 수신기에 적용되는 것이다. 이러한 신호들이 전치 증폭기를 통과하게 되면, 도 7의 S7-1, S7-2, S7-3과 같이 출력된다. In other words, the optical packet signal has a different size and is applied to an optical line termination (OLT) receiver that has a continuous " 1 " or " 0 " during construction of the digital signal in the packet. When these signals pass through the preamplifier, they are output as shown in S7-1, S7-2, and S7-3 of FIG.
그리고, 기존의 기술들은 이러한 전치 증폭기의 출력이 리미팅 증폭기의 입력과 피크 검출기의 입력으로 사용되고, 피크 검출기에서 결정된 기준전압이 리미팅 증폭기의 또 다른 입력으로 사용되는 피드 포워드(feed forward) 형태의 버스트 모드 광 수신기와, 수신된 신호 중 다크 레벨에 해당되는 부분을 제거하기 위한 피드 백 형태의 버스트 모드 광 수신기를 갖는다. In addition, conventional technologies use a feed forward burst mode in which the output of the preamplifier is used as the input of the limiting amplifier and the input of the peak detector, and the reference voltage determined at the peak detector is used as another input of the limiting amplifier. An optical receiver and a burst mode optical receiver in the form of a feed back for removing a portion corresponding to the dark level of the received signal.
이러한 형태의 버스트 모드 광 수신기는 외부 리셋 신호의 공급 없이는 버스트 패킷과 패킷 사이 즉, 신호가 존재하지 않는 구간에서 피크 홀딩 커패시터의 방 전이 이루어지지 않아 비정상적인 버스트 신호를 수신하게 되는 문제점을 갖는다. This type of burst mode optical receiver has a problem in that an abnormal burst signal is received because the peak holding capacitor is not discharged between the burst packet and the packet, that is, in the absence of the signal, without supplying an external reset signal.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 버스트 모드 광 수신기 자체적으로 발생되는 리셋(reset) 신호를 이용하여 안정된 동작을 하는 자체 리셋신호 발생이 가능한 광 수신기를 제공함에 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical receiver capable of generating a self reset signal for stable operation using a reset signal generated by a burst mode optical receiver. have.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에서의 자체 리셋신호 발생이 가능한 광 수신기는 광섬유로부터 수신된 광신호를 전류로 변환하는 포토 다이오드와, 변환된 전류를 전압으로 변환하여 증폭시키는 전치 증폭기와, 증폭되어 제공된 전압의 탑 피크 전압과 버텀 피크 전압을 검출하여 두 값의 정확한 중간 값을 얻기 위하여 비교기로부터 제공되는 리셋 입력 신호의 유/무에 따라 충전과 방전을 반복적으로 수행하면서 찾아내는 제1 피크 검출기와, 전치 증폭기에 의해 변환된 전압과, 제1 피크 검출기에 의해 검출된 중간 값을 차동 증폭하는 제1 리미팅 증폭기와, 제1 리미팅 증폭기에 의해 증폭되어 제공된 전압의 탑 피크 전압과 버텀 피크 전압을 검출하고, 두 값의 정확한 중간 값을 찾아내는 제2 피크 검출기와, 제1 리미팅 증폭기에 의해 차동 증폭된 전압과, 제2 피크 검출기에 의해 검출된 중간 값을 차동 증폭하는 제2 리미팅 증폭기와, 제2 리미팅 증폭기에 의해 차동 증폭된 전압 값을 버퍼링하여 출력하는 버퍼와, 버퍼에서 출력되는 최종 출력 전압을 입력으로 하여 패킷 신호의 유/무를 검출하는 포락선 검출기와, 포락선 검출기의 출력 전압을 입력으로 하여 미리 설정된 기준 전압과의 비교를 통해 리셋(reset) 신호와 반대 극성을 갖는 역 리셋 신호를 출력하는 비교기를 포함하는 것을 특징으로 한다. An optical receiver capable of generating a self reset signal according to the present invention for achieving the above object includes: a photodiode for converting an optical signal received from an optical fiber into a current; a preamplifier for converting and converting a converted current into a voltage; And a first peak detector which detects the top peak voltage and the bottom peak voltage of the provided voltage and repeatedly performs charging and discharging according to the presence / absence of the reset input signal provided from the comparator to obtain an accurate intermediate value of the two values. A first limiting amplifier differentially amplifies the voltage converted by the preamplifier and the intermediate value detected by the first peak detector, and detects the top peak voltage and the bottom peak voltage of the voltage amplified and provided by the first limiting amplifier. Differential amplification by a second peak detector and a first limiting amplifier to find the exact median of the two values A second limiting amplifier differentially amplifying the voltage and the intermediate value detected by the second peak detector, a buffer buffering and outputting the voltage value differentially amplified by the second limiting amplifier, and a final output voltage output from the buffer. An envelope detector that detects the presence / absence of a packet signal as an input, and a comparator that outputs an inverted reset signal having a reverse polarity to the reset signal through comparison with a preset reference voltage using the output voltage of the envelope detector as an input. Characterized in that it comprises a.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 자체 리셋신호 발생이 가능한 광 수신기에 대한 회로도로서, 포토 다이오드(10)와, 전치 증폭기(20)와, 제1, 제2 피크 검출기(30, 50)와, 제1, 제2 리미팅 증폭기(40, 60)와, 버퍼(70)와, 포락선 증폭기(80)와, 비교기(90)를 포함한다.FIG. 2 is a circuit diagram of an optical receiver capable of generating a self reset signal according to the present invention, and includes a
포토 다이오드(10)는 광섬유(S1)로부터 광신호를 수신하여 전류로 변환하여 전치 증폭기(20)에 제공한다.The
전치 증폭기(20)는 포토 다이오드(10)에 의해 변환된 전류를 전압으로 변환시켜 증폭하여 제1 피크 검출기(30) 및 제1 리미팅 증폭기(40)에 제공한다.The
제1 피크 검출기(30)는 전치 증폭기(20)에 의해 변환되어 제공된 전압의 탑 피크 전압과 버텀 피크 전압을 검출하여 두 값의 중간 값을 만들어 제1 리미팅 증폭기(40)에 제공한다. The
제1 리미팅 증폭기(40)는 전치 증폭기(20)에 의해 변환된 전압과, 제1 피크 검출기(30)에 의해 검출된 탑 피크 전압과 버텀 피크 전압의 정확한 중간 값을 찾아내고 차동 증폭하여 제2 피크 검출기(50) 및 제2 리미팅 증폭기(60)에 제공한다.The first limiting
제2 피크 검출기(50)는 제1 리미팅 증폭기(40)에 의해 증폭되어 제공된 전압의 탑 피크 전압과 버텀 피크 전압을 검출하여 두 값의 중간 값을 만들어 제2 리미팅 증폭기(60)에 제공한다. The
제2 리미팅 증폭기(60)는 제1 리미팅 증폭기(40)에 의해 차동 증폭된 전압 과, 제2 피크 검출기(50)에 의해 검출된 탑 피크 전압과 버텀 피크 전압의 정확한 중간 값을 찾아내고 차동 증폭시켜 버퍼(70)에 제공한다.The second limiting
버퍼(70)는 제2 리미팅 증폭기(60)에 의해 차동 증폭된 전압 값을 버퍼링한 버스트 패킷 신호를 도 7에 도시된 S7-4 및 S7-5와 같이 출력시킨다. The
포락선 검출기(80)는 버퍼(70)에서 출력되는 최종 출력 전압을 입력으로 하여 패킷 신호의 유/무를 검출하여 비교기(90)에 제공한다. The
비교기(90)는 포락선 검출기(80)의 출력을 입력으로 하여 미리 설정된 기준 전압과의 비교를 통해 리셋 신호(reset)와 반대 극성을 갖는 역 리셋 신호(reset_)를 출력한다.The
상술한 구성을 바탕으로, 본원 발명에 따른 자체 리셋신호 발생 광 수신기에 대한 회로도의 동작에 대하여 보다 상세하게 설명한다.Based on the above configuration, the operation of the circuit diagram for the self-reset signal generating optical receiver according to the present invention will be described in more detail.
먼저, 포토 다이오드(10)는 광섬유(S1)로부터 수신된 광신호를 전류로 변환하여 전치 증폭기(20)에 제공한다.First, the
전치 증폭기(20)는 포토 다이오드(10)에 의해 변환된 전류를 전압으로 변환시키면서 증폭시켜 제1 피크 검출기(30) 및 제1 리미팅 증폭기(40)에 제공한다.The
제1 피크 검출기(30)는 내부적으로 도 3에 도시된 바와 같이, 탑 홀드 회로(30-1) 및 버텀 홀드 회로(30-2)를 구비하는 블록으로서, 전치 증폭기(20)에 의해 변환되어 제공된 전압의 탑 피크 전압과 버텀 피크 전압을 검출하여 두 값의 정확한 중간 값을 찾아내어 제1 리미팅 증폭기(40)에 제공한다. As shown in FIG. 3, the
여기서, 탑 홀드 회로(30-1) 및 버텀 홀드 회로(30-2)내의 피크 홀딩 커패시 터(501, 502)는 비교기(90)로부터 제공되는 리셋 입력 신호의 유/무에 따라 충전과 방전을 반복적으로 이루면서 탑 피크 전압과 버텀 피크 전압의 정확한 중간 값을 찾아내도록 한다.Here, the
제1 리미팅 증폭기(40)는 내부적으로 도 4에 도시된 회로를 갖는 블록으로서, 전치 증폭기(20)에 의해 변환된 전압과, 제1 피크 검출기(30)에 의해 검출된 탑 피크 전압과 버텀 피크 전압의 정확한 중간 값을 찾아내고 차동 증폭함에 있어서, DC 오프셋(offset) 제거용 커패시터(601, 602)를 이용하여 DC 오프셋(offset)을 제거하면서 차동 증폭하여 제2 피크 검출기(50) 및 제2 리미팅 증폭기(60)에 제공한다.The first
여기서, DC 오프셋(offset) 제거용 커패시터(601, 602)는 비교기(90)로부터 제공되는 리셋 입력 신호의 유/무에 따라 충전과 방전을 반복적으로 이루어진다. 즉, 반복 기능의 제어를 위해 사용되는 신호는 리셋 신호(reset)와 반대 극성을 갖는 역 리셋 신호(reset_)이다.Here, the DC
보다 상세하게 설명하면, 리셋 신호(reset)는 도 2에 도시된 제1, 제2 피크 검출기(30, 50)내 탑 홀드 회로(30-1)의 피크 홀딩 커패시터(501)와, 제1, 제2 리미팅 검출기(40, 60)내 DC 오프셋(offset) 제거용 커패시터(601, 602)를 방전시키도록 사용한다. 그리고, 반대 극성을 갖는 역 리셋 신호(reset_)는 도 2에 도시된 제1, 제2 피크 검출기(30, 50)내 버텀 홀드 회로(30-2)의 피크 홀딩 커패시터(502)를 방전시키도록 사용한다.In more detail, the reset signal may include the
제2 피크 검출기(50)는 내부적으로 도 3에 도시된 바와 같이, 탑 홀드 회로(30-1) 및 버텀 홀드 회로(30-2)를 구비하는 블록으로서, 제1 리미팅 증폭기(40)에 의해 증폭되어 제공된 전압의 탑 피크 전압과 버텀 피크 전압을 검출하고, 두 값의 정확한 중간 값을 찾아내어 제2 리미팅 증폭기(60)에 제공한다. As shown in FIG. 3, the
제2 리미팅 증폭기(60)는 내부적으로 도 4에 도시된 회로를 갖는 블록으로서, 제1 리미팅 증폭기(40)에 의해 차동 증폭된 전압과, 제2 피크 검출기(50)에 의해 검출된 탑 피크 전압과 버텀 피크 전압의 정확한 중간 값을 찾아내고 차동 증폭시켜 버퍼(70)에 제공한다.The second
버퍼(70)는 제2 리미팅 증폭기(60)에 의해 차동 증폭된 전압 값을 버퍼링하여 도 7에 도시된 S7-4 및 S7-5와 같이 출력시킨다. The
포락선 검출기(80)는 도 5에 도시된 회로를 구비하는 블록으로서, 버퍼(70)에서 출력되는 최종 출력 전압을 입력으로 하여 패킷 신호의 유/무를 검출하여 비교기(90)에 제공한다. The
여기서, 포락선 검출기(80)는 도 3의 탑 홀드 회로(30-1)와 비슷한 역할을 수행하는데, 즉, 커패시터(701)를 방전시키기 위한 트랜지스터(Q1)의 게이트(gate) 전압이 리셋 신호에 의해 제거되는 것이 아니라, 임의의 전압인 레퍼런스(ref) 전압에 의해 조절되어 커패시터(701)를 점차적으로 방전시키는 것이다. Here, the
다시 말해서, 신호가 있는 구간에서는 트랜지스터(Q1)의 드레인(drain)에서 소오스(source)로 소량의 리키지(leakage) 전류가 발생하기 때문에 완전한 탑 피크는 홀딩할 수 없는 대신 그 보다 낮은 전압 레벨을 홀딩할 수 있게 되며, 반면에, 신호가 없는 구간에서는 커패시터(701)의 방전이 점차적으로 이루어지게 되어 도 7 에 도시된 바와 같은 신호(S7-7)를 출력하여 비교기(90)에 제공한다. In other words, because a small amount of leakage current is generated from the drain of the transistor Q1 to the source in the period where the signal is present, the complete top peak cannot be held but at a lower voltage level. On the other hand, in the period where there is no signal, the
그리고, 커패시터(701)의 방전 시간은 레퍼런스(ref) 전압 크기를 변화시켜 조정 가능하지만, 전압 크기가 너무 클 경우, 탑 피크 홀딩(top peak holding)이 정확하지 못하게 되고, 출력 파형에 리플(ripple)이 발생하게 되어 적절한 값을 선택하여야 한다. And, the discharge time of the
비교기(90)는 도 6에 도시된 회로를 구비하는 블록으로서, 포락선 검출기(80)의 출력 전압(S7-7)을 입력으로 하여 미리 설정된 기준 전압과의 비교를 통해 리셋(reset) 신호와 반대 극성을 갖는 역 리셋 신호(reset_)를 출력한다.The
여기서, 도 7에 도시된 전압(S7-6)은 도 6에 도시된 컨트(cont) 노드에 인가되어 두 신호를 비교하게 되는데, 즉, 도 6의 신호(801)는 입력 신호의 증폭된 형태를 보이고, 3개의 연속된 인버터를 통과하면서 도 7의 S7-8에 해당되는 리셋 신호(reset)와 S7-9에 해당되는 반대 극성을 갖는 역 리셋 신호(reset_)를 출력한다. Here, the voltage S7-6 shown in FIG. 7 is applied to the control node shown in FIG. 6 to compare the two signals, that is, the
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 버스트 모드 광 수신기 자체적으로 발생되는 리셋(reset) 신호를 이용하여 안정된 광을 수신함으로써, 기존 외부 신호 유입에 따른 수신기의 안정성 문제를 개선하며, 수신기 회로를 보다 간략하게 설계할 수 있는 효과가 있다. As described above, the present invention improves the stability problem of the receiver due to the inflow of the existing external signal by receiving a stable light by using a reset signal generated by the burst mode optical receiver itself, and further reduces the receiver circuit. There is an effect that can be designed.
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |