KR102194972B1

KR102194972B1 - 광수신 회로, 광수신 장치, 및 광전송 시스템

Info

Publication number: KR102194972B1
Application number: KR1020140124795A
Authority: KR
Inventors: 히로시 모리타; 히데유키 스즈키; 코키 우치노
Original assignee: 소니 주식회사
Priority date: 2013-10-07
Filing date: 2014-09-19
Publication date: 2020-12-24
Also published as: CN104518751A; TW201515402A; US9350459B2; JP6217294B2; CN104518751B; KR20150040742A; JP2015076652A; TWI644524B; US20150098711A1

Abstract

전류 전압 변환부로, 광신호가 광 전기 변환된 싱글엔드 전류 신호가 입력된다. 전류 전압 변환부는, 싱글엔드 전류 신호를 싱글엔드 전압 신호로 변환하여 출력 단자로부터 출력한다.
전류 전압 변환부의 출력 단자에 증폭부의 입력 단자가 접속된다. 증폭부는, 싱글엔드 전압 신호를 미리 설정된 소정의 진폭까지 증폭하여 출력 단자로부터 출력한다. 그리고, 증폭부의 출력 단자에 차동 변환부의 입력 단자가 접속된다. 차동 변환부는, 증폭부에서 증폭된 싱글엔드 전압 신호를 차동화한 차동 전압 신호를 출력한다. 본 기술은, 예를 들면, 광전송 시스템에 적용할 수 있다.

Description

광수신 회로, 광수신 장치, 및 광전송 시스템{OPTICAL RECEPTION CIRCUIT, OPTICAL RECEPTION DEVICE, AND OPTICAL TRANSMISSION SYSTEM}

본 개시는, 광수신 회로, 광수신 장치, 및 광전송 시스템에 관한 것으로, 특히, 회로 면적의 축소를 도모할 수 있도록 한 광수신 회로, 광수신 장치, 및 광전송 시스템에 관한 것이다.

종래, 광에 의해 데이터를 전송하는 광전송 시스템에서는, 광송신 장치가 전기 신호를 광 변환하여 데이터를 송신하고, 광수신 장치가 광을 전기 변환함에 의해 데이터를 수신한다.

예를 들면, 광송신 장치에서는, 구동 회로로부터 출력된 전기 신호가, 전기 광 변환 소자(예를 들면, Laser Diode나 VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting LASER) 등)에 의해 광 변환되고, 광파이버를 통하여 전송된다. 그리고, 광수신 장치에서는, 수광 소자(예를 들면, Photo Diode)에 의해 광 전기 변환된 전류 신호가, 광수신 회로에 의해 전압 변환되고, 신호의 진폭이 증폭된다. 그 후, 후단의 회로(예를 들면, CDR(Clock and Data Recovery)나, De-MUX (Demultiplexer) 등)에 신호가 공급된다.

일반적으로, 광수신 회로에서는, 전류 전압 변환 회로(예를 들면, TIA(Transimpedance Amplifier : 트랜스 임피던스 앰프))에 의해 전류 신호를 전압 신호로 변환하고, 차동화하여 후단의 회로에 신호가 전송된다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

일본 특개2005-167971호 공보

그런데, 광송신 장치로부터 광수신 장치에 통신할 때에, 광파이버의 접속부나, 전기로부터 광으로의 변환시 또는 광으로부터 전기로의 변환시 등에 있어서의 파워 로스가 크기 때문에, 신호가 감쇠하여 버려, 수광 소자가 출력하는 전류 신호의 진폭이 미소한 것으로 되는 일이 있다. 이와 같이, 수광 소자가 출력하는 전류 신호의 진폭이 미소한 것인 경우, 잡음 대책 등을 시행할 필요가 있기 때문에, 회로 면적이 증대하거나, 소비 전력이 증가하거나 하는 일이 된다.

본 개시는, 이와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 회로 면적의 축소를 도모할 수 있도록 한 것이다.

본 개시된 한 측면의 광수신 회로는, 광신호가 광 전기 변환된 싱글엔드(single-end) 전류 신호가 입력되고, 상기 싱글엔드 전류 신호를 싱글엔드 전압 신호로 변환하여 출력 단자로부터 출력하는 전류 전압 변환부와, 상기 전류 전압 변환부의 출력 단자에 입력 단자가 접속되고, 상기 싱글엔드 전압 신호를 미리 설정된 소정의 진폭까지 증폭하여 출력 단자로부터 출력하는 증폭부와, 상기 증폭부의 출력 단자에 입력 단자가 접속되고, 상기 증폭부에서 증폭된 상기 싱글엔드 전압 신호를 차동화한 차동 전압 신호를 출력하는 차동 변환부를 구비한다.

본 개시된 한 측면의 광수신 장치는, 광신호를 광 전기 변환한 싱글엔드 전류 신호를 출력하는 수광 소자와, 상기 수광 소자로부터 상기 싱글엔드 전류 신호가 입력되고, 상기 싱글엔드 전류 신호를 싱글엔드 전압 신호로 변환하여 출력 단자로부터 출력하는 전류 전압 변환부와, 상기 전류 전압 변환부의 출력 단자에 입력 단자가 접속되고, 상기 싱글엔드 전압 신호를 미리 설정된 소정의 진폭까지 증폭하여 출력 단자로부터 출력하는 증폭부와, 상기 증폭부의 출력 단자에 입력 단자가 접속되고, 상기 증폭부에서 증폭된 상기 싱글엔드 전압 신호를 차동화한 차동 전압 신호를 출력하는 차동 변환부를 구비한다.

본 개시된 한 측면의 광전송 시스템은, 광전송되는 신호를 전류 신호로 변환하는 광송신 회로와, 상기 광송신 회로에서 변환된 전류 신호를 광신호로 변환하는 광통신용 광원을 갖는 광송신 장치와, 광전송 경로를 통하여 상기 광신호를 수광하고, 상기 광신호를 광 전기 변환한 싱글엔드 전류 신호를 출력하는 수광 소자와, 상기 수광 소자로부터 출력되는 전류 신호를 전압 변환하는 광수신 회로를 갖는 광수신 장치를 구비하고, 상기 광수신 회로는, 광신호가 광 전기 변환된 싱글엔드 전류 신호가 입력되고, 상기 싱글엔드 전류 신호를 싱글엔드 전압 신호로 변환하여 출력 단자로부터 출력하는 전류 전압 변환부와, 상기 전류 전압 변환부의 출력 단자에 입력 단자가 접속되고, 상기 싱글엔드 전압 신호를 미리 설정된 소정의 진폭까지 증폭하여 출력 단자로부터 출력하는 증폭부와, 상기 증폭부의 출력 단자에 입력 단자가 접속되고, 상기 증폭부에서 증폭된 상기 싱글엔드 전압 신호를 차동화한 차동 전압 신호를 출력하는 차동 변환부를 갖는다.

본 개시된 한 측면에서는, 전류 전압 변환부에서는, 광신호가 광 전기 변환된 싱글엔드 전류 신호가 입력되고, 상기 싱글엔드 전류 신호가 싱글엔드 전압 신호로 변환되어 전류 전압 변환부의 출력 단자로부터 출력되고, 증폭부에서는, 싱글엔드 전압 신호가 미리 설정된 소정의 진폭까지 증폭되어 증폭부의 출력 단자로부터 출력되고, 차동 변환부에서는, 증폭부에서 증폭된 싱글엔드 전압 신호가 차동화된 차동 전압 신호가 출력된다. 그리고, 전류 전압 변환부의 출력 단자에 증폭부의 입력 단자가 접속되고, 증폭부의 출력 단자에 차동 변환부의 입력 단자가 접속된다.

본 개시된 한 측면에 의하면, 회로 면적의 축소를 도모할 수 있다.

도 1은 본 기술을 적용한 광전송 시스템의 한 실시의 형태의 구성례를 도시하는 블록도.
도 2는 종래의 광수신 회로가 일반적인 구성례를 도시하는 도면.
도 3의 A 내지 D는 광수신 회로에서의 전류 신호 및 전압 신호를 도시하는 도면.
도 4의 A 및 B는 일반적인 차동 변환 회로를 도시하는 도면.
도 5는 본 기술을 적용한 광수신 회로의 한 실시의 형태의 구성례를 도시하는 블록도.
도 6의 A 내지 D는 광수신 회로에서의 전류 신호 및 전압 신호를 도시하는 도면.
도 7은 인버터 타입의 앰프의 구성례를 도시하는 도면.
도 8의 A 내지 E는 차동 변환부의 구성례를 도시하는 도면.
도 9의 A 내지 C는 증폭부의 듀티 보정에 관해 설명하는 도면.
도 10은 복수의 광수신 회로를 구비한 광통신 칩의 구성례를 도시하는 도면.

이하, 본 기술을 적용한 구체적인 실시의 형태에 관해, 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도 1은, 본 기술을 적용한 광전송 시스템의 한 실시의 형태의 구성례를 도시하는 블록도이다. 또한, 본 명세서에서, 시스템이란, 복수의 장치에 의해 구성된 장치 전체를 나타내는 것이다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 광전송 시스템(11)은, 광송신 장치(12) 및 광수신 장치(14)가, 광파이버 등의 광전송 경로(13)를 통하여 접속되어 구성되고, 광송신 장치(12)로부터 광수신 장치(14)에 광신호가 전송된다.

광송신 장치(12)는, 신호 처리 회로(21), 광송신 회로(22), 및 광통신용 광원(23)을 구비하여 구성되고, 광수신 장치(14)는, 수광 소자(31), 광수신 회로(32), 및 신호 처리 회로(33)를 구비하여 구성된다.

신호 처리 회로(21)는, 광전송된 데이터에 응한 신호를 생성한 신호 처리를 행하고, 예를 들면, 한 쌍이 반전한 상의 전압 신호로 된 차동 전압 신호를, 광송신 회로(22)에 공급한다.

광송신 회로(22)는, 신호 처리 회로(21)로부터 공급된 차동 전압 신호를 전류 신호로 변환하여 광통신용 광원(23)에 공급한다.

광통신용 광원(23)은, 광송신 회로(22)로부터 공급된 전류 신호를 광으로 변환한 광신호를, 광전송 경로(13)를 통하여 송신한다. 광통신용 광원(23)으로서는, 예를 들면, 수직 공진기 면발광 레이저(VCSEL) 등의 반도체 레이저가 사용된다.

수광 소자(31)는, 광통신용 광원(23)으로부터 송신되는 광신호를, 광전송 경로(13)를 통하여 수광하여 광 전기 변환을 행하여, 광신호에 응한 전류 신호를 출력한다.

광수신 회로(32)는, 수광 소자(31)로부터 출력되는 전류 신호를 전압 변환한 차동 전압 신호를 신호 처리 회로(33)에 공급한다.

신호 처리 회로(33)는, 광수신 회로(32)로부터 공급되는 차동 전압 신호에 대한 신호 처리를 행하여, 광송신 장치(12)로부터 광전송된 데이터를 수취한다.

이와 같이, 광전송 시스템(11)에서는, 광송신 회로(22)로부터 출력되는 전류 신호가 광통신용 광원(23)에 의해 전기 광 변환되고, 광신호가 광전송 경로(13)를 통하여 전송되고, 수광 소자(31)에 의해 광 전기 변환된 전류 신호가 광수신 회로(32)에 의해 수신된다.

여기서, 본 기술을 적용한 광수신 회로(32)에 관해 설명하기 전에, 도 2 내지 도 4의 B를 참조하여, 종래의 광수신 회로에 관해 설명한다.

도 2에는, 종래의 광수신 회로(41)가 일반적인 구성례가 도시되어 있다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 광수신 회로(41)는, 전류 전압 변환부(42), 차동 변환부(43), 및 증폭부(44)를 구비하여 구성되고, 수광 소자(31)로부터 출력되는 싱글엔드 전류 신호(Iin)를 수신하고, 차동 전압 신호(Vop 및 Von)를 신호 처리 회로(33)에 공급한다.

전류 전압 변환부(42)는, 앰프(45) 및 귀환 저항(46)에 의해 구성되고, 예를 들면, 도 3의 A에 도시하는 바와 같은 싱글엔드 전류 신호(Iin)를 전류 전압 변환하여, 도 3의 B에 도시하는 바와 같은 싱글엔드 전압 신호(V1)를 출력한다.

차동 변환부(43)는, 앰프(47)에 의해 구성되고, 전류 전압 변환부(42)에 의해 전류 전압 변환된 싱글엔드 전압 신호(V1)를 차동화하여, 도 3의 C에 도시하는 바와 같은 차동 전압 신호(V2p 및 V2n)를 출력한다. 또한, 도 3의 C에서는, 포지티브 신호인 차동 전압 신호(V2p)가 실선으로 도시되어 있고, 네거티브 신호인 차동 전압 신호(V2n)가 파선으로 도시되어 있다.

증폭부(44)는, 리미팅 앰프(48)에 의해 구성되고, 차동 변환부(43)에 의해 차동화된 차동 전압 신호(V2p 및 V2n)를, 미리 설정된 소정의 진폭까지 증폭하고, 도 3의 D에 도시하는 바와 같은 차동 전압 신호(Vop 및 Von)를 출력한다. 또한, 도 3의 D에서는, 포지티브 신호인 차동 전압 신호(Vop)가 실선으로 도시되어 있고, 네거티브 신호인 차동 전압 신호(Von)가 파선으로 도시되어 있다.

그런데, 상술한 바와 같이, 광전송 경로(13)의 접속부나, 전기 광 변환시 또는 광 전기 변환시 등에서의 파워 로스에 의해, 전송되는 신호가 감쇠한 일이 있어서, 수광 소자(31)가 출력하는 싱글엔드 전류 신호(Iin)의 진폭이 미소한 것으로 되는 일이 있다. 그와 같은 미소한 진폭의 싱글엔드 전류 신호(Iin)가 전류 전압 변환된 싱글엔드 전압 신호(V1)를 차동 변환부(43)에 의해 차동화할 때에, 열(熱) 잡음 등의 노이즈에 신호가 매몰되는 것을 회피할 필요가 있다.

예를 들면, 도 4의 A 및 B에는, 일반적인 차동 변환 회로(차동 변환부)가 도시되어 있고, 도 4의 A에는, RC 타입의 차동 생성 회로(51)가 도시되어 있고, 도 4의 B에는, 더미 타입의 차동 생성 회로(61)가 도시되어 있다.

도 4의 A에 도시하는 바와 같이, RC 타입의 차동 생성 회로(51)는, 앰프(52), 귀환 저항(53), 저항(54), 콘덴서(55), 및 앰프(56)로 구성된다. 그리고, RC 타입의 차동 생성 회로(51)에서는, 저항(54) 및 콘덴서(55)로 이루어지는 로우패스 필터에서 주(主)신호로부터 직류 성분을 추출하여, 기준 전위(Vb)를 생성한다.

여기서, 로우패스 필터의 컷오프 주파수에 의존하는데, 일반적으로, 저항 및 콘덴서의 사이즈는 큰 것으로 된다. 따라서, RC 타입의 차동 생성 회로(51)는, 높은 신호 대 잡음비가 요구됨에 의해, 기준 전위(Vb)에 발생하는 잡음 성분을 제거하기 위한 필터로서 대용량의 콘덴서(55)가 필요해져서, 면적이 증대하게 된다.

또한, 도 4의 B에 도시하는 바와 같이, 더미 타입의 차동 생성 회로(61)는, 앰프(62), 귀환 저항(63), 앰프(64), 귀환 저항(65), 콘덴서(66), 및 앰프(67)로 구성된다. 더미 타입의 차동 생성 회로(61)는, 메인 패스와 동등한 더미 회로가 앰프(64) 및 귀환 저항(65)에 의해 구성되고, 그 더미 회로로부터 기준 전위(Vb)를 생성하도록 구성되어 있다.

그렇지만, 더미 타입의 차동 생성 회로(61)에서는, 앰프(64) 및 귀환 저항(65)으로 이루어지는 더미 회로의 소비 전력 및 회로 면적이 커짐과 함께, 노이즈 억제 필터로서 기능하는 콘덴서(66)의 면적이 커져 버린다.

이와 같이, 종래의 차동 생성 회로는, 소비 전력 및 회로 면적이 증대한다는 결점이 있기 때문에, 회로 면적의 증대를 회피하면서, 소비 전력을 억제할 것이 요구되고 있다.

도 5는, 본 기술을 적용한 광수신 회로(32)의 한 실시의 형태의 구성례를 도시하는 블록도이다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 광수신 회로(32)는, 전류 전압 변환부(71), 증폭부(72), 및 차동 변환부(73)를 구비하여 구성되고, 수광 소자(31)로부터 출력되는 싱글엔드 전류 신호(Iin)를 수신하고, 차동 전압 신호(Vop 및 Von)를 신호 처리 회로(33)에 공급한다. 또한, 광수신 회로(32)에서는, 수광 소자(31)의 출력 단자가 전류 전압 변환부(71)의 입력 단자에 접속되고, 전류 전압 변환부(71)의 출력 단자에 증폭부(72)의 입력 단자가 접속되고, 증폭부(72)의 출력 단자에 차동 변환부(73)의 입력 단자가 접속된 접속 구성으로 되어 있다.

전류 전압 변환부(71)는, 앰프(74) 및 귀환 저항(75)에 의해 구성되고, 예를 들면, 도 6의 A에 도시하는 바와 같은 싱글엔드 전류 신호(Iin)를 전류 전압 변환하여, 도 6의 B에 도시하는 바와 같은 싱글엔드 전압 신호(V1)를 출력한다. 도 6의 A에는, 전류 전압 변환부(71)의 입력 단자에 입력된 싱글엔드 전류 신호(Iin)가 도시되어 있고, 도 6의 B에는, 전류 전압 변환부(71)의 출력 단자로부터 출력된 싱글엔드 전압 신호(V1)가 도시되어 있다.

증폭부(72)는, 리미팅 앰프(76)에 의해 구성되고, 전류 전압 변환부(71)로부터 출력되는 싱글엔드 전압 신호(V1)를, 미리 설정된 소정의 진폭까지 싱글엔드인 채로 증폭하여, 도 6의 C에 도시하는 바와 같은 싱글엔드 전압 신호(V2)를 출력한다. 도 6의 C에는, 증폭부(72)의 출력 단자로부터 출력되는 싱글엔드 전압 신호(V2)가 도시되어 있다.

차동 변환부(73)는, 앰프(77)에 의해 구성되고, 증폭부(72)에 의해 증폭된 싱글엔드 전압 신호를 차동화하여, 도 6의 D에 도시하는 바와 같은 차동 전압 신호(Vop 및 Von)를 출력한다. 도 6의 D에는, 차동 변환부(73)로부터 출력되는 포지티브 신호인 차동 전압 신호(Vop)가 실선으로 도시되어 있고, 네거티브 신호인 차동 전압 신호(Von)가 파선으로 도시되어 있다.

이와 같이 광수신 회로(32)는 구성되어 있고, 차동 변환부(73)에서, 앰프(77)는, 리미팅 앰프(76)에 의해 소정의 진폭으로 제한(리미팅)되어 증폭된 싱글엔드 전압 신호를 차동화한다. 이 때문에, 차동화의 대상이 되는 싱글엔드 전압 신호의 신호 레벨이, 리퍼런스 신호에 발생하는 노이즈보다도 높은 레벨로 되어 있기 때문에, 노이즈의 영향을 고려할 필요가 없어지고, 차동 변환부(73)에서 노이즈를 억제하기 위한 필터를 불필요하게 할 수 있다. 따라서, 차동 변환부(73)는, 예를 들면, 도 4의 A 및 B에 도시한 RC 타입의 차동 생성 회로(51)나 더미 타입의 차동 생성 회로(61) 등과 비교하여, 회로 면적을 축소할 수 있다.

또한, 차동 변환부(73)에서는, 도 7에 도시하는 바와 같이, PMOS(Positive channel Metal Oxide Semiconductor)형의 트랜지스터(78)와, NMOS(Negative channel Metal Oxide Semiconductor)형의 트랜지스터(79)가 조합되어 구성되는 스태틱 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)형의 인버터 회로에 의해 구성되는 앰프(77)를 채용할 수 있다. 이에 의해, 차동 변환부(73)에서는, 예를 들면, 도 4의 A 및 B에 도시한 RC 타입의 차동 생성 회로(51)나 더미 타입의 차동 생성 회로(61) 등과 같은 기준 전위(Vb)를 생성하는 것을 불필요하게 할 수가 있어서, 종래보다도 전력 소비를 저감할 수 있다.

이와 같이, 광수신 회로(32)는, 종래보다도, 회로 면적을 축소할 수 있고, 또한, 저소비 전력화를 도모할 수 있다.

다음에, 도 8의 A 내지 E에는, 도 5의 차동 변환부(73)의 구성례가 도시되어 있다.

도 8의 A에 도시하는 바와 같이, 차동 변환부(73)는, 4개의 앰프(81 내지 84)에 의해 구성할 수 있다.

앰프(81)의 입력 단자에는, 도 5의 증폭부(72)의 출력 단자가 접속되어 있다. 그리고, 차동 변환부(73)는, 앰프(81)의 출력 단자에 앰프(82) 및 앰프(83)의 입력 단자가 각각 접속되고, 앰프(82)의 출력 단자에 앰프(84)의 입력 단자가 접속된 접속 구성으로 되어 있다. 또한, 예를 들면, 앰프(81 내지 84)는, 도 7에 도시한 바와 같은 스태틱 CMOS형의 인버터 회로에 의해 구성된다.

도 8의 B에는, 앰프(81)로부터 출력되는 전압 신호가 도시되어 있고, 도 8의 C에는, 앰프(82)로부터 출력되는 전압 신호가 도시되어 있다. 또한, 도 8의 D에는, 앰프(84)로부터 출력되는 포지티브 신호인 차동 전압 신호(Vop)가 도시되어 있고, 도 8의 E에는, 앰프(83)로부터 출력되는 네거티브 신호인 차동 전압 신호(Von)가 도시되어 있다.

상술한 바와 같이, 증폭부(72)로부터 차동 변환부(73)에 공급되는 싱글엔드 전압 신호는, 리미팅 앰프(76)에 의해 진폭이 제한(리미팅)되어 증폭되어 있다. 이 때문에, 예를 들면, 도 2를 참조하여 상술(上述)한 바와 같은, 전류 전압 변환부(42)로부터 출력되는 싱글엔드 전압 신호를 차동 변환부(43)가 차동화하는 것과는 달리, 차동 변환부(73)에서는, 신호의 취급이 용이하다. 따라서, 차동 변환부(73)에서는, 도 8의 A 내지 E에 도시하는 바와 같이, 극성 반전 앰프를 1단(段) 추가함으로써 차동화를 행할 수가 있어서, 종래보다도, 회로 면적의 소면적화 및 소비 전력의 저감을 도모할 수 있다.

다음에, 도 9의 A 내지 C를 참조하여, 증폭부(72)의 듀티 보정에 관해 설명한다.

도 9의 A에 도시하는 바와 같이, 증폭부(72)는, 앰프(91 내지 95)가 조합되어 구성된다.

도 5의 전류 전압 변환부(71)의 출력 단자에는, 앰프(92)의 입력 단자가 접속됨과 함께, 차동 생성용의 앰프(91)가 추가하여 접속되고, 앰프(91)의 출력 단자에 앰프(93)의 입력 단자가 접속된다. 그리고, 앰프(93)로부터 출력되는 의사(疑似) 차동화한 신호와, 앰프(92)로부터 출력되는 메인 신호와의 사이에 교차하여 앰프(94 및 95)가 접속된다.

즉, 앰프(94)의 입력 단자 및 앰프(95)의 출력 단자가 앰프(93)의 출력 단자에 접속됨과 함께, 앰프(94)의 출력 단자 및 앰프(95)의 입력 단자가 앰프(92)의 출력 단자에 접속된 회로 구성으로 되어 있다. 이와 같은 회로 구성의 증폭부(72)에서는, 듀티를 보정할 수 있다.

예를 들면, 종래, 싱글엔드로 증폭하는 경우, 프로세스 편차 등의 영향에 의해, 신호 파형의 천이(遷移)를 다수 샘플링하여 겹쳐서 표시한 아이 다이어그램(eye diagram)의 크로스 포인트는 상하로 빗나가기 쉬운 것이었다. 예를 들면, 도 9의 B에는, 크로스 포인트가 상측으로 빗나간 아이 다이어그램의 파형(싱글엔드로 증폭되어 출력된 신호)가 도시되어 있다. 특히, 인버터 타입의 증폭기에서는, 현저한 빗나감이 발생하고 있다.

이것에 대해, 증폭부(72)에서는, 도 9의 A를 참조하고 상술한 회로 구성으로 함에 의해, 예를 들면, 앰프(91 내지 95)가, 도 7에 도시한 바와 같은 스태틱 CMOS형의 인버터 회로에 의해 구성되어 있어도, 듀티 보정을 행할 수가 있다. 즉, 증폭부(72)는, 도 9의 C에 도시하는 바와 같이, 아이 다이어그램의 크로스 포인트의 빗나감의 발생을 억제할 수 있다.

따라서 증폭부(72)는, 스태틱 CMOS형의 인버터 회로로 구성되는 앰프(91 내지 95)를 채용함에 의해, 보다 저소비 전력으로, 양호한 파형의 차동 전압 신호를 출력할 수 있다.

다음에, 도 10을 참조하고, 복수의 광수신 회로(32)를 구비한 광통신 칩의 구성례에 관해 설명한다.

도 10에 도시하는 바와 같이, 광통신 칩(201)은, 광송신 블록(202) 및 광수신 블록(203)을 구비하여 구성되고, 예를 들면, 도 1의 광송신 장치(12)와 광수신 장치(14)의 양쪽의 기능을 구비하는 광통신 장치에 탑재된다. 즉, 광통신 칩(201)은, 광전송 경로(13)를 통하여, 광송신 장치(12)와 같이 광신호를 송신하고, 광수신 장치(14)와 같이 광신호를 수신할 수 있다.

또한, 광통신 칩(201)에서, 광송신 블록(202)은, 복수의 송신부(211)를 갖고 있음과 함께, 광수신 블록(203)은, 복수의 수신부(212)를 갖고 있다. 예를 들면, 도 10의 구성례에서는, 광송신 블록(202)은, m행×n열의 매트릭스상으로 단일면에 배치된 송신부(211(1, 1) 내지 211(n, m))를 갖고 있다. 마찬가지로, 광수신 블록(203)은, m행×n열로 평면적으로 배치된 수신부(212(1, 1) 내지 212(n, m))를 갖고 있다. 여기서, m 및 n은, 임의의 정수이다.

또한, 광통신 칩(201)에서, 광송신 블록(202)에서는, 송신부(211)마다 광통신용 광원(213)이 접속되고, 광수신 블록(203)에서는, 수신부(212)마다 수광 소자(214)가 접속된다.

따라서 광통신 칩(201)에서는, 광송신 블록(202)이 갖는 복수의 송신부(211)가, 통신 상대가 되는 다른 광통신 칩(201)의 광수신 블록(203)이 갖는 복수의 수신부(212)에 대해, 광통신용 광원(213)으로부터 광신호를 각각 송신할 수 있다. 또한, 광통신 칩(201)에서는, 광수신 블록(203)이 갖는 복수의 수신부(212)가, 통신 상대가 되는 다른 광통신 칩(201)의 광송신 블록(202)이 갖는 복수의 송신부(211)로부터 송신되어 오는 광신호를, 수광 소자(214)에 의해 각각 수신할 수 있다.

또한, 송신부(211)는, 저항(221-1 및 221-2), 입력 버퍼(222), 프리드라이버(223), 레이저 다이오드 구동 회로(LDD : Laser Diode Driver)(224), D/A 변환 회로(DAC : Digital Analog Converter)(225), 자동 전력 제어 회로(APC : Automatic Power Control)(226), 및 , 레이저 다이오드 감시 회로(227)를 구비하여 구성된다.

저항(221-1 및 221-2)은, 도시하지 않는 신호 처리 회로로부터 공급되는 차동 신호를 입력 버퍼(222)에 입력하는 2개의 신호선과 GND와의 사이에 각각 접속된다. 입력 버퍼(222)는, 도시하지 않는 신호 처리 회로로부터 공급되는 차동 신호를 일시적으로 유지하고, 고주파의 소정 범위에서의 손실을 보상함과 함께, 소정의 데이터 펄스폭을 확보한다.

프리드라이버(223)는, 입력 버퍼(222)로부터 공급되는 차동 신호를 소정의 전압까지 증폭하고, 싱글엔드의 전압 신호를 레이저 다이오드 구동 회로(224)에 공급한다. 레이저 다이오드 구동 회로(224)는, 프리드라이버(223)로부터 공급되는 싱글엔드의 전압 신호를, 싱글엔드의 전류 신호로 변환하여 광통신용 광원(213)에 공급한다. D/A 변환 회로(225)는, 자동 전력 제어 회로(226)로부터 출력되는 디지털의 제어 신호를, 아날로그의 제어 신호로 변환하여 레이저 다이오드 구동 회로(224)에 공급한다.

자동 전력 제어 회로(226)는, 광통신용 광원(213)으로부터 소정의 강도의 광신호가 출력되도록, 레이저 다이오드 구동 회로(224)로부터 출력되는 전류 신호의 전력을 제어하는 제어 신호를 출력한다. 레이저 다이오드 감시 회로(227)는, 광통신용 광원(213)을 감시하고, 광통신용 광원(213)에 이상을 검출한 경우에는, 레이저 다이오드 구동 회로(224)로부터 광통신용 광원(213)에의 전류 신호의 출력을 정지한다.

또한, 수신부(212)는, 신호 강도 측정부(RSSI : Received Signal Strength indicator)(231), 앰프(74), 귀환 저항(75), 리미팅 앰프(76), 및 앰프(77)를 구비하여 구성된다.

신호 강도 측정 회로(231)는, 수광 소자(214)로부터 트랜스 임피던스 앰프(232)에 공급되는 싱글엔드의 전류 신호의 강도를 측정한다. 앰프(74), 귀환 저항(75), 리미팅 앰프(76), 및 앰프(77)는, 도 5에 도시한 광수신 회로(32)와 마찬가지로 구성된다.

이와 같이, 광통신 칩(201)에서, 복수의 수신부(212)는, 상술한 광수신 회로(32)와 마찬가지로 구성되어 있고, 광통신 칩(201)은, 복수의 광수신 회로(32)가 배치되어 구성된다. 즉, 광통신 칩(201)에서는, 복수의 광수신 회로(32)에서 병렬적으로 전류 전압 변환을 행하는 것이 가능하다. 따라서, 광통신 칩(201)을 구비한 송수신 장치, 및 , 그 송수신 장치를 포함하고 구성되는 광전송 시스템에서는, 광수신 블록(203)의 회로 면적을 축소할 수 있음과 함께, 광수신 블록(203)의 저소비 전력화를 도모할 수 있다. 따라서, 광통신 칩(201)을 소형화할 수 있다. 또한, 광통신 칩(201)으로부터 광송신 블록(202)과 광수신 블록(203)을 독립하여 구성하여도 좋고, 광수신 장치(14)(도 1)가, 광수신 블록(203)을 구비한 구성으로 하여도 좋다.

또한, 광통신 칩(201)에서는, 소비 전력의 저감을 도모할 수 있음에 의해, 광통신 칩(201)에서의 발열을 억제할 수 있다. 이에 의해, 광통신 칩(201)에서는, 전원의 전압 강하(드롭)를 회피할 수 있음과 함께, 열에 의해 광통신이 받는 영향을 억제할 수 있다. 또한, 광통신 칩(201)은, 인접하는 송신부(211)끼리의 사이에서의 크로스토크(crosstalk), 및 , 인접하는 수신부(212)끼리의 사이에서의 크로스토크를 저감할 수 있고, 보다 저노이즈로 통신을 할 수가 있다.

또한, 본 기술은 이하와 같은 구성도 취할 수 있다.

(1)

광신호가 광 전기 변환된 싱글엔드 전류 신호가 입력되고, 상기 싱글엔드 전류 신호를 싱글엔드 전압 신호로 변환하여 출력 단자로부터 출력하는 전류 전압 변환부와,

상기 전류 전압 변환부의 출력 단자에 입력 단자가 접속되고, 상기 싱글엔드 전압 신호를 미리 설정된 소정의 진폭까지 증폭하여 출력 단자로부터 출력하는 증폭부와,

상기 증폭부의 출력 단자에 입력 단자가 접속되고, 상기 증폭부에서 증폭된 상기 싱글엔드 전압 신호를 차동화한 차동 전압 신호를 출력하는 차동 변환부를 구비하는 광수신 회로.

(2)

상기 차동 변환부는, 적어도 제1 내지 제4의 앰프를 갖고서 구성되어 있고,

상기 증폭부의 출력 단자에 상기 제1의 앰프의 입력 단자가 접속됨과 함께, 상기 제1의 앰프의 출력 단자에 상기 제2의 앰프 및 상기 제3의 앰프의 입력 단자가 각각 접속되고, 상기 제2의 앰프의 출력 단자에 상기 제4의 앰프의 입력 단자가 접속되는 상기 (1)에 기재된 광수신 회로.

(3)

상기 제1 내지 제4의 앰프는, 스태틱 CMOS형의 인버터 회로에 의해 구성되는 상기 (2)에 기재된 광수신 회로.

(4)

상기 증폭부는, 적어도 제5 내지 제9의 앰프를 갖고서 구성되어 있고,

상기 전류 전압 변환부의 출력 단자에 상기 제5의 앰프의 입력 단자 및 제6의 앰프의 입력 단자가 각각 접속되고, 상기 제5의 앰프의 출력 단자에 상기 제7의 앰프의 입력 단자가 접속되고,

상기 제6의 앰프의 출력 단자에 상기 제8의 앰프의 출력 단자 및 제9의 앰프의 입력 단자가 접속됨과 함께, 상기 제7의 앰프의 출력 단자에 상기 제8의 앰프의 입력 단자 및 제9의 앰프의 출력 단자가 접속되는 상기 (1)부터 (3)까지의 어느 하나에 기재된 광수신 회로.

(5)

상기 제5 내지 제9의 앰프는, 스태틱 CMOS형의 인버터 회로에 의해 구성되는 상기 (4)에 기재된 광수신 회로.

(6)

광신호를 광 전기 변환한 싱글엔드 전류 신호를 출력하는 수광 소자와,

상기 수광 소자로부터 상기 싱글엔드 전류 신호가 입력되고, 상기 싱글엔드 전류 신호를 싱글엔드 전압 신호로 변환하여 출력 단자로부터 출력하는 전류 전압 변환부와,

상기 증폭부의 출력 단자에 입력 단자가 접속되고, 상기 증폭부에서 증폭된 상기 싱글엔드 전압 신호를 차동화한 차동 전압 신호를 출력하는 차동 변환부를 구비하는 광수신 장치.

(7)

상기 전류 전압 변환부, 상기 증폭부, 및 상기 차동 변환부로 구성되는 광수신 회로가 복수 배치되고, 각각의 상기 광수신 회로에서 병렬적으로 상기 전류 신호를 전압 신호로 변환 가능한 상기 (6)에 기재된 광수신 장치.

(8)

광전송되는 신호를 전류 신호로 변환하는 광송신 회로와, 상기 광송신 회로에서 변환된 전류 신호를 광신호로 변환하는 광통신용 광원을 갖는 광송신 장치와,

광전송 경로를 통하여 상기 광신호를 수광하고, 상기 광신호를 광 전기 변환한 싱글엔드 전류 신호를 출력하는 수광 소자와, 상기 수광 소자로부터 출력되는 전류 신호를 전압 변환하는 광수신 회로를 갖는 광수신 장치를 구비하고,

상기 광수신 회로는,

상기 증폭부의 출력 단자에 입력 단자가 접속되고, 상기 증폭부에서 증폭된 상기 싱글엔드 전압 신호를 차동화한 차동 전압 신호를 출력하는 차동 변환부를 갖는 광전송 시스템.

(9)

상기 광수신 장치에는 복수의 상기 광수신 회로가 배치되고, 각각의 상기 광수신 회로에서의 병렬적으로 광신호를 수신 가능한 상기 (8)에 기재된 광전송 시스템.

또한, 본 실시의 형태는, 상술한 실시의 형태로 한정되는 것이 아니고, 본 개시된 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지의 변경이 가능하다.

11 : 광전송 시스템
12 : 광송신 장치
13 : 광전송 경로
14 : 광수신 장치
21 : 신호 처리 회로
22 : 광송신 회로
23 : 광통신용 광원
31 : 수광 소자
32 : 광수신 회로
33 : 신호 처리 회로
71 : 전류 전압 변환부
72 : 증폭부
73 : 차동 변환부
74 : 앰프
75 : 귀환 저항
76 : 리미팅 앰프
77 : 앰프
78 : PMOS형의 트랜지스터
79 : NMOS형의 트랜지스터
81 내지 84 : 앰프
91 내지 95 : 앰프

Claims

광신호가 광 전기 변환된 싱글엔드 전류 신호가 입력되고, 상기 싱글엔드 전류 신호를 싱글엔드 전압 신호로 변환하여 출력 단자로부터 출력하는 전류 전압 변환부와,
상기 전류 전압 변환부의 출력 단자에 입력 단자가 접속되고, 상기 싱글엔드 전압 신호를 미리 설정된 소정의 진폭까지 증폭하여 출력 단자로부터 출력하는 증폭부와,
상기 증폭부의 출력 단자에 입력 단자가 접속되고, 상기 증폭부에서 증폭된 상기 싱글엔드 전압 신호를 차동화한 차동 전압 신호를 출력하는 차동 변환부를 구비하고,
상기 증폭부는, 스태틱 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)형의 인버터 회로에 의해 구성되는 복수의 앰프에 의해, 듀티 보정을 할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광수신 회로.
제1항에 있어서,
상기 차동 변환부는, 적어도 제1 내지 제4의 앰프를 갖고서 구성되어 있고,
상기 증폭부의 출력 단자에 상기 제1의 앰프의 입력 단자가 접속됨과 함께, 상기 제1의 앰프의 출력 단자에 상기 제2의 앰프 및 상기 제3의 앰프의 입력 단자가 각각 접속되고, 상기 제2의 앰프의 출력 단자에 상기 제4의 앰프의 입력 단자가 접속되는 것을 특징으로 하는 광수신 회로.
제2항에 있어서,
상기 제1 내지 제4의 앰프는, 스태틱 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)형의 인버터 회로에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 광수신 회로.
제1항에 있어서,
상기 증폭부는, 적어도 제5 내지 제9의 앰프를 갖고서 구성되어 있고,
상기 전류 전압 변환부의 출력 단자에 상기 제5의 앰프의 입력 단자 및 제6의 앰프의 입력 단자가 각각 접속되고, 상기 제5의 앰프의 출력 단자에 상기 제7의 앰프의 입력 단자가 접속되고,
상기 제6의 앰프의 출력 단자에 상기 제8의 앰프의 출력 단자 및 제9의 앰프의 입력 단자가 접속됨과 함께, 상기 제7의 앰프의 출력 단자에 상기 제8의 앰프의 입력 단자 및 제9의 앰프의 출력 단자가 접속되는 것을 특징으로 하는 광수신 회로.
광신호를 광 전기 변환한 싱글엔드 전류 신호를 출력하는 수광 소자와,
상기 수광 소자로부터 상기 싱글엔드 전류 신호가 입력되고, 상기 싱글엔드 전류 신호를 싱글엔드 전압 신호로 변환하여 출력 단자로부터 출력하는 전류 전압 변환부와,
상기 전류 전압 변환부의 출력 단자에 입력 단자가 접속되고, 상기 싱글엔드 전압 신호를 미리 설정된 소정의 진폭까지 증폭하여 출력 단자로부터 출력하는 증폭부와,
상기 증폭부의 출력 단자에 입력 단자가 접속되고, 상기 증폭부에서 증폭된 상기 싱글엔드 전압 신호를 차동화한 차동 전압 신호를 출력하는 차동 변환부를 구비하고,
상기 증폭부는, 스태틱 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)형의 인버터 회로에 의해 구성되는 복수의 앰프에 의해, 듀티 보정을 할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광수신 장치.
제5항에 있어서,
상기 전류 전압 변환부, 상기 증폭부, 및 상기 차동 변환부로 구성되는 광수신 회로가 복수 배치되고, 각각의 상기 광수신 회로에서 병렬적으로 상기 전류 신호를 전압 신호로 변환 가능한 것을 특징으로 하는 광수신 장치.
광전송되는 신호를 전류 신호로 변환하는 광송신 회로와, 상기 광송신 회로에서 변환된 전류 신호를 광신호로 변환하는 광통신용 광원을 갖는 광송신 장치와,
광전송 경로를 통하여 상기 광신호를 수광하고, 상기 광신호를 광 전기 변환한 싱글엔드 전류 신호를 출력하는 수광 소자와, 상기 수광 소자로부터 출력되는 전류 신호를 전압 변환하는 광수신 회로를 갖는 광수신 장치를 구비하고,
상기 광수신 회로는,
광신호가 광 전기 변환된 싱글엔드 전류 신호가 입력되고, 상기 싱글엔드 전류 신호를 싱글엔드 전압 신호로 변환하여 출력 단자로부터 출력하는 전류 전압 변환부와, 상기 전류 전압 변환부의 출력 단자에 입력 단자가 접속되고, 상기 싱글엔드 전압 신호를 미리 설정된 소정의 진폭까지 증폭하여 출력 단자로부터 출력하는 증폭부와,
상기 증폭부의 출력 단자에 입력 단자가 접속되고, 상기 증폭부에서 증폭된 상기 싱글엔드 전압 신호를 차동화한 차동 전압 신호를 출력하는 차동 변환부를 가지고,
상기 증폭부는, 스태틱 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)형의 인버터 회로에 의해 구성되는 복수의 앰프에 의해, 듀티 보정을 할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광전송 시스템.
제7항에 있어서,
상기 광수신 장치에는 복수의 상기 광수신 회로가 배치되고, 각각의 상기 광수신 회로에서 병렬적으로 광신호를 수신 가능한 것을 특징으로 하는 광전송 시스템.
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