KR20030091872A - 자체 리셋신호 발생이 가능한 광 수신기 - 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.

Description

자체 리셋신호 발생이 가능한 광 수신기{OPTICAL RECEIVER WITH SELF-RESET GENERATING FUNCTION}
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.
일반적으로, 수동 광 가입자망 시스템인 PON(Passive Optical Network, PON)에서 사용되는 광통신용 송수신기에 주로 사용한다.
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.
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.
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.
이러한 형태의 버스트 모드 광 수신기는 외부 리셋 신호의 공급 없이는 버스트 패킷과 패킷 사이 즉, 신호가 존재하지 않는 구간에서 피크 홀딩 커패시터의 방전이 이루어지지 않아 비정상적인 버스트 신호를 수신하게 되는 문제점을 갖는다.
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.
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 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.
도 1은 수동 광 가입자망(PON)의 시스템 구성도를 도시한 도면이며,
도 2는 본 발명에 따른 자체 리셋신호 발생이 가능한 광 수신기에 대한 회로도이며,
도 3은 도 2에 도시된 피크 검출기 회로에 대한 상세 회로도이며,
도 4는 도 2에 도시된 리미팅 증폭기 회로에 대한 상세 회로도이며,
도 5는 도 2에 도시된 포락선 검출기 회로에 대한 상세 회로도이며,
도 6은 도 2에 도시된 비교기 회로에 대한 상세 회로도이며,
도 7은 본 발명에 따른 주요 부분에 대한 신호 파형을 도시한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 포토 다이오드 20 : 전치 증폭기
30, 50 : 제1, 제2 피크 검출기 40, 60 : 제1, 제2 리미팅 증폭기
70 : 버퍼 80 : 포락선 검출기
90 : 비교기
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.
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.
포토 다이오드(10)는 광섬유(S1)로부터 광신호를 수신하여 전류로 변환하여 전치 증폭기(20)에 제공한다.
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.
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.
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.
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.
제2 리미팅 증폭기(60)는 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.
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.
포락선 검출기(80)는 버퍼(70)에서 출력되는 최종 출력 전압을 입력으로 하여 패킷 신호의 유/무를 검출하여 비교기(90)에 제공한다.
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.
상술한 구성을 바탕으로, 본원 발명에 따른 자체 리셋신호 발생 광 수신기에 대한 회로도의 동작에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
먼저, 포토 다이오드(10)는 광섬유(S1)로부터 수신된 광신호를 전류로 변환하여 전치 증폭기(20)에 제공한다.
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.
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.
여기서, 탑 홀드 회로(30-1) 및 버텀 홀드 회로(30-2)내의 피크 홀딩 커패시터(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.
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.
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.
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.
제2 피크 검출기(50)는 내부적으로 도 3에 도시된 바와 같이, 탑 홀드회로(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.
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.
버퍼(70)는 제2 리미팅 증폭기(60)에 의해 차동 증폭된 전압 값을 버퍼링하여 도 7에 도시된 S7-4 및 S7-5와 같이 출력시킨다.
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.
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.
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 7에 도시된 바와 같은 신호(S7-7)를 출력하여 비교기(90)에 제공한다.
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.
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.
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.
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.

Claims (11)

  1. 자체 리셋신호 발생 광 수신기에 있어서,
    광섬유로부터 수신된 광신호를 전류로 변환하는 포토 다이오드와,
    상기 변환된 전류를 전압으로 변환하여 증폭시키는 전치 증폭기와,
    상기 증폭되어 제공된 전압의 탑 피크 전압과 버텀 피크 전압을 검출하여 두 값의 정확한 중간 값을 찾아내는 제1 피크 검출기와,
    상기 전치 증폭기에 의해 변환된 전압과, 상기 제1 피크 검출기에 의해 검출된 중간 값을 차동 증폭하는 제1 리미팅 증폭기와,
    상기 제1 리미팅 증폭기에 의해 증폭되어 제공된 전압의 탑 피크 전압과 버텀 피크 전압을 검출하고, 상기 두 값의 정확한 중간 값을 찾아내는 제2 피크 검출기와,
    상기 제1 리미팅 증폭기에 의해 차동 증폭된 전압과, 상기 제2 피크 검출기에 의해 검출된 중간 값을 차동 증폭하는 제2 리미팅 증폭기와,
    상기 제2 리미팅 증폭기에 의해 차동 증폭된 전압 값을 버퍼링하여 출력하는 버퍼와,
    상기 버퍼에서 출력되는 최종 출력 전압을 입력으로 하여 패킷 신호의 유/무를 검출하는 포락선 검출기와,
    상기 포락선 검출기의 출력 전압을 입력으로 하여 미리 설정된 기준 전압과의 비교를 통해 리셋(reset) 신호와 반대 극성을 갖는 역 리셋 신호를 출력하는 비교기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자체 리셋신호 발생이 가능한 광 수신기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 탑 피크 전압과 버텀 피크 전압의 정확한 중간 값은, 비교기로부터 제공되는 리셋 입력 신호의 유/무에 따라 충전과 방전을 반복적으로 수행하면서 찾아내는 것을 특징으로 하는 자체 리셋신호 발생이 가능한 광 수신기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 리미팅 증폭기는, DC 오프셋(offset) 제거용 커패시터를 이용하여 DC 오프셋(offset)을 제거하면서 차동 증폭하는 것을 특징으로 하는 자체 리셋신호 발생이 가능한 광 수신기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 DC 오프셋(offset) 제거용 커패시터는, 리셋 입력 신호의 유/무에 따라 충전과 방전을 반복적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자체 리셋신호 발생이 가능한 광 수신기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 충전과 방전을 반복적으로 이루어지도록 하는 신호는, 리셋신호(reset)와 반대 극성을 갖는 역 리셋 신호(reset_)인 것을 특징으로 하는 자체 리셋신호 발생이 가능한 광 수신기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 리셋 신호(reset)는, 제1, 제2 피크 검출기내 탑 홀드 회로의 피크 홀딩 커패시터와, 제1, 제2 리미팅 검출기내 DC 오프셋(offset) 제거용 커패시터를 방전시키도록 사용하는 것을 특징으로 하는 자체 리셋신호 발생이 가능한 광 수신기.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 반대 극성을 갖는 역 리셋 신호(reset_)는, 제1, 제2 피크 검출기내 버텀 홀드 회로의 피크 홀딩 커패시터를 방전시키도록 사용하는 것을 특징으로 하는 자체 리셋신호 발생이 가능한 광 수신기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 포락선 검출기는, 커패시터를 방전시키기 위한 트랜지스터(Q1)의 게이트(gate) 전압이 레퍼런스(ref) 전압에 의해 조절되어 방전되는 것을 특징으로 하는 자체 리셋신호 발생이 가능한 광 수신기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 포락선 검출기는, 신호가 있는 구간에서 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 있도록 하며, 상기 신호가 없는 구간에서 커패시터의 방전이 되어 신호가 상기 비교기에 제공되는 것을 특징으로 하는 자체 리셋신호 발생이 가능한 광 수신기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 커패시터의 방전 시간은, 레퍼런스(ref) 전압 크기를 변화시켜 조정하는 것을 특징으로 하는 자체 리셋신호 발생이 가능한 광 수신기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 리셋 신호(reset)와 반대 극성을 갖는 역 리셋 신호(reset_)는, 상기 비교기내 컨트(cont) 노드에 인가되어 두 신호를 비교하여 입력 신호의 증폭된 형태를 보이고, 3개의 연속된 인버터를 통과하면서 얻어내는 것을 특징으로 하는 자체 리셋신호 발생이 가능한 광 수신기.
KR1020030077527A 2003-11-04 2003-11-04 자체 리셋신호 발생이 가능한 광 수신기 KR100562543B1 (ko)

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