KR20130130854A - 광 수신기 - Google Patents

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KR20130130854A
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Abstract

본 발명은, 수신하는 버스트 신호의 수신 레벨에 따라 변환 이득을 전환하는 것이 가능한 프리앰프(2)와, 시정수를 고속 혹은 저속으로 전환하는 것이 가능한 이득 제어회로(9)와, 이득 제어회로(9)의 상태(과도상태 또는 정상상태)와 버스트 신호 사이의 리셋 신호에 따라 시정수 전환신호(14)를 출력하는 수속 판정회로(10)를 구비한 광 수신기이다. 이에 따라, 적절한 타이밍에서, 이득 제어회로(9)의 시정수를, 전환할 수 있다.

Description

광 수신기{OPTICAL RECEIVER}
본 발명은, 광 수신기에 관한 것으로서, 특히, 액세스계 광통신 시스템의 한 개의 방식인 PON(Passive Optical Network) 시스템에 적용되는 광 수신기에 관한 것이다.
종래, 광파이버를 사용한 공중회선망을 실현하는 방식으로서, PON(Passive Optical Network) 시스템이 널리 이용되고 있다. PON 시스템은, 포인트·투·멀티 포인트의 액세스계 광통신 시스템의 1개이다.
PON 시스템은, 1대의 OLT(Optical Line Terminal)과, 복수의 ONU(Optical Network Unit)로 구성되다. OLT는 국측 장치이고, ONU는 가입자 단말장치이다. OLT와 각 ONU는, 광 스타 커플러를 거쳐 접속된다. PON 시스템에서는, 다수의 ONU가, OLT와, 전송로(광파이버)의 대부분을 공용할 수 있다. 그 때문에, 운용 비용의 경제화를 기대할 수 있다. 또한, 광 스타 커플러는 수동부품이기 때문에, 급전이 필요없다. 그 때문에, 광 스타 커플러는, 옥외설치가 용이하다. 또한, 광 스타 커플러는, 신뢰성도 높다. 이러한 이유로, PON 시스템은, 브로드밴드 네트워크를 실현하는 비장의 카드로서, 최근 활발하게 도입이 진행되고 있다.
예를 들면, GE-PON(Gigabit Ethernet-Passive Optical Network) 시스템에 대해 설명한다. GE-PON에서는, IEEE 802.3ah의 규격에 의해, 전송속도가 1.25Gbit/s이다. OLT로부터 ONU로의 하향 방향은, 광파장 1480∼1500nm대의 신호를 사용한 동보통신 방식을 사용하고, 각 ONU는 할당된 타임 슬롯의 데이터만을 추출한다. 한편, 각 ONU로부터 OLT로의 상향 방향은, 광파장 1260∼1360nm대의 신호를 사용한 동보통신 방식을 사용하고, 각 ONU의 데이터가 충돌하지 않도록 송출 타이밍을 제어하는 시분할 다중 통신방식을 사용하고 있다.
더구나, 10G-EPON에 대해 설명한다. 10G-EPON에 있어서는, IEEE 802.3av의 규격에 의해, 전송속도는 10.3Gbit/s이다. 10G-EPON 시스템에 있어서는, OLT로부터 ONU로의 하향 방향은, 광파장 1574∼1580nm대의 신호를 사용한 동보통신 방식을 사용하고, 각 ONU는 할당된 타임 슬롯의 데이터만을 추출한다. 한편, 각 ONU로부터 OLT로의 상향 방향은, 광파장 1260∼1280nm대의 신호를 사용하고, 각 ONU의 데이터가 충돌하지 않도록 송출 타이밍을 제어하는 시분할 다중 통신방식을 사용하고 있다.
상기한 것과 같은 PON 시스템의 상향 방향의 통신에 있어서는, 각 ONU는 광 스타 커플러로부터 다른 거리에 위치한다. 그 때문에, OLT에 있어서의 각 ONU의 수신 레벨(수광 레벨)은, 수신 패킷마다 다르다. 따라서, OLT용 버스트 광 수신기에는, 넓은 다이나믹 레인지 특성이 필요하다. 넓은 다이나믹 레인지 특성이란, 서로 다른 수신 레벨의 버스트 신호를, 안정적으로 또한 고속으로 재생하는 특성이다. 그 때문에, 일반적으로, OLT용 버스트 광 수신기에는, AGC(Automatic Gain Control) 회로가 구비되어 있다. AGC 회로란, 수신 레벨에 따라, 변환 이득을 원하는 이득으로 변화시키기 위한 회로이다.
상기한 AGC 회로에는, 버스트 신호를 수신한 후에 변환 이득이 안정 수속할 때까지의 시정수가 존재한다. 즉, OLT용 버스트 광 수신기에 있어서는, 버스트 신호를 수신한 후에, 안정적으로 데이터 재생할 때까지는, 소정의 시간이 필요하다. 이 소정의 시간은, Receiver Settling Time으로서, IEEE 802.3ah, 및, IEEE 802.3av에서 규격화되어 있다. Receiver Settling Time의 규격값은, IEEE 802.3ah(GE-PON 시스템)에서는 400ns, IEEE 802.3av(10G-EPON 시스템)에서는 800ns이다.
각 버스트 신호는, 오버헤드 영역과 데이터 영역으로 구성된다. 오버헤드 영역은, Receiver Settling Time 이상의 길이를 갖고 있다. 그렇지만, 시스템 전체의 스루풋을 향상시키기 위해서는, 오버헤드 영역의 길이가 짧은 쪽이 바람직하다. 여기에서, AGC 회로는, 수신 신호의 평균값 검출 결과에 근거하여 동작하므로, 동일 부호 연속 시간과 시정수가 트레이드오프의 관계가 된다. 그 때문에, 동일 부호 연속 내력(consecutive identical digit tolerance)과 고속 응답성의 양립이 과제이다. 이때, 동일 부호 연속 시간이란, 수신 신호의 부호열에 포함되는 동일 부호가 연속되고 있는 시간이다.
동일 부호 연속 내력이 우수하고, 또한, 고속으로 응답하는 AGC 회로를 실현하기 위한, 여러가지 방식이 제안되어 있다. 예를 들면, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 기재된 방법에 있어서는, 수신하는 버스트 신호의 선두 부근에서만, AGC 회로의 시정수를 고속으로 동작시킨다. 그 후에는, AGC 회로의 시정수를 저속으로 동작시킨다.
국제공개 제2008/075430호 팜플렛 일본국 특개 2008-312216호 공보
상기 특허문헌 1에서는, AGC 회로의 시정수가, 한개의 버스트 신호 내에서 고속동작으로부터 저속동작으로 전환한다. 그 때문에, 오버헤드 영역에 있어서의 고속 응답성과 데이터 영역에 있어서의 동일 부호 연속 내력을 양립할 수 있다. 그렇지만, 상기 특허문헌 1에 있어서는, 연속하는 버스트 신호열의 수신 레벨 차이가 작은 경우에는, 수속 상태를 판정하는 것이 곤란하다. 그 결과, 원하는 타이밍에서 시정수를 전환할 수 없다고 하는 문제가 있다.
또한, 상기 특허문헌 2에서는, 상기 특허문헌 1과 마찬가지로, AGC 회로의 시정수가 한개의 버스트 신호 내에서 고속동작으로부터 저속동작으로 전환하기 때문에, 오버헤드 영역에 있어서의 고속 응답성과 데이터 영역에 있어서의 동일 부호 연속 내력을 양립할 수 있다. 그렇지만, 시정수를 전환하는 타이밍은, 리셋 신호를 기준으로 하여 고정된 시간으로 하고 있다. 따라서, 상기 특허문헌 2에 있어서는, 전술한 GE-PON 시스템(비동기 PON 시스템)이나 10G-EPON 시스템과 같이, 버스트 신호의 수신 타이밍과 리셋 신호의 수신 타이밍이 상대적으로 동요하는 것과 같은 경우에는, 원하는 타이밍에서 시정수를 전환할 수 없다고 하는 문제가 있다.
본 발명은, 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 넓은 다이나믹 레인지 특성, 고속 응답성, 및, 동일 부호 연속 내성을 구비하고, 높은 스루풋 특성을 실현하기 위한 광 수신기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 수광신호를 전류신호로 변환하는 수광 소자와, 상기 수광 소자로부터 출력되는 전류신호를 전압신호로 변환하는 프리앰프와, 상기 프리앰프로부터의 전압신호의 평균 전압을 검출하고, 검출한 상기 평균 전압을 이용하여, 상기 프리앰프의 변환 이득을, 상기 수광신호의 수신 레벨에 따른 원하는 이득이 되도록 제어하는 이득 제어수단과, 상기 이득 제어수단이 과도상태인가 정상상태인가를 판정하는 수속(conversion) 판정수단과, 상기 수광신호 사이에 삽입된 리셋 신호를 받고, 상기 수속 판정수단으로부터의 출력 및 상기 리셋 신호의 어느 1개에 근거하여, 상기 이득 제어수단의 시정수를 전환하기 위한 시정수 전환신호를 생성하는 전환신호 출력수단을 구비하고, 상기 이득 제어수단은, 제1 시정수를 갖고, 상기 프리앰프로부터의 전압신호의 평균 전압을 검출하는 제1 평균 전압 검출부와, 상기 제1 시정수보다도 긴 제2 시정수를 갖고, 상기 프리앰프로부터의 전압신호의 평균 전압을 검출하는 제2 평균 전압 검출부와, 상기 시정수 전환신호에 근거하여, 상기 제1 평균 전압 검출부와 상기 제2 평균 전압 검출부 중 어느 한개로 전환하는 전환부를 구비하고, 상기 시정수 전환신호는, 상기 리셋 신호가 입력된 경우에, 상기 제1 평균 전압 검출부를 선택하고, 상기 수속 판정 회로가 상기 이득 제어회로가 과도상태로부터 정상상태로 이행한 것으로 판정한 경우에, 상기 제2 평균 전압 검출부를 선택하기 위한 신호인 것을 특징으로 하는 광 수신기이다.
본 발명은, 수광신호를 전류신호로 변환하는 수광 소자와, 상기 수광 소자로부터 출력되는 전류신호를 전압신호로 변환하는 프리앰프와, 상기 프리앰프로부터의 전압신호의 평균 전압을 검출하고, 검출한 상기 평균 전압을 이용하여, 상기 프리앰프의 변환 이득을, 상기 수광신호의 수신 레벨에 따른 원하는 이득이 되도록 제어하는 이득 제어수단과, 상기 이득 제어수단이 과도상태인가 정상상태인가를 판정하는 수속 판정수단과, 상기 수광신호 사이에 삽입된 리셋 신호를 받고, 상기 수속 판정수단으로부터의 출력 및 상기 리셋 신호의 어느 1개에 근거하여 상기 이득 제어수단의 시정수를 전환하기 위한 시정수 전환신호를 생성하는 전환신호 출력수단을 구비하고, 상기 이득 제어수단은, 제1 시정수를 갖고, 상기 프리앰프로부터의 전압신호의 평균 전압을 검출하는 제1 평균 전압 검출부와, 상기 제1 시정수보다도 긴 제2 시정수를 갖고, 상기 프리앰프로부터의 전압신호의 평균 전압을 검출하는 제2 평균 전압 검출부와, 상기 시정수 전환신호에 근거하여, 상기 제1 평균 전압 검출부와 상기 제2 평균 전압 검출부 중 어느 한개로 전환하는 전환부를 구비하고, 상기 시정수 전환신호는, 상기 리셋 신호가 입력된 경우에, 상기 제1 평균 전압 검출부를 선택하고, 상기 수속 판정 회로가 상기 이득 제어회로가 과도상태로부터 정상상태로 이행한 것으로 판정한 경우에, 상기 제2 평균 전압 검출부를 선택하기 위한 신호인 것을 특징으로 하는 광 수신기이므로, 넓은 다이나믹 레인지 특성, 고속 응답성, 및, 동일 부호 연속 내성을 구비하고, 높은 스루풋 특성을 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 관한 광 수신기의 구성을 나타낸 구성도다.
도 2는 본 발명의 실시형태 1에 관한 광 수신기에 있어서의 각 부분의 신호 파형을 나타낸 타이밍 차트다.
도 3은 본 발명의 실시형태 2에 관한 광 수신기에 있어서, 수신 레벨에 대한, 수신 가능 범위, 이득 제어회로의 동작 범위, 및, 수속 판정회로의 판정 가능 범위를 나타낸 설명도다.
이하에서, 도면을 참조하여, 본 발명에 관한 광 수신기의 실시형태를 상세하게 설명한다. 이때, 이들 실시형태에 의해, 본 발명이 한정되는 것 아니다. 예를 들면, 이들 실시형태에 있어서는, 광 수신기의 예로서, 버스트 광 수신기를 설명하고 있지만, 본 발명은 다른 종별의 수신기에도 적용가능하다. 또한, 회로 구성에 대해서도, 사용 목적이나 사용 환경 등에 맞춰서 적절히 변경가능하다.
실시형태 1.
도 1은, 본 발명의 실시형태 1에 관한 광 수신기의 구성을 도시한 도면이다.
본 실시형태 1에 있어서는, 광 수신기로서, PON 시스템에 적용되는 버스트 신호에 대응가능한 광 수신기를, 예로 들어 설명한다. 도 1에 있어서, 1은, 수신한 수광신호(13)(버스트 신호열)를 전류신호로 변환하는 수광 소자이다. 수광신호(13)는, 복수의 연속하는 버스트 신호로 구성된 버스트 신호열이다. 2는, 해당 전류신호를 전압신호로 변환하는 프리앰프이다. 9는, 프리앰프(2)의 이득 제어(AGC)를 행하는 이득 제어회로이다. 이득 제어회로(9)는, 프리앰프(2)로부터의 전압신호의 평균 전압을 검출하고, 해당 평균 전압에 근거하여, 프리앰프(2)의 변환 이득을, 수광신호(13)의 수신 레벨에 따른 원하는 이득이 되도록 제어한다. 10은, 이득 제어회로(9)의 시정수를 제어하는 수속 판정회로이다. 수속 판정회로(10)는, 이득 제어회로(9)가 과도상태인지 정상상태인지를 검출하고, 해당 검출 결과 또는 리셋 신호(12)에 근거하여 이득 제어회로(9)의 시정수를 전환하기 위한 시정수 전환신호(14)를 출력한다.
다음에, 본 발명의 실시형태 1에 관한 광 수신기의 동작에 대해 설명한다. 수광 소자(1)는 수광신호(13)를 수신하면, 수광신호(13)를 전류신호로 선형변환한다. 해당 전류신호는, 이득 제어회로(9)의 제어에 따라, 프리앰프(2)에 있어서, 최적의 전압신호로 변환된다. 이득 제어회로(9)는, 수속 판정회로(10)로부터의 시정수 전환신호에 근거하여, 최적의 시정수로 응답하도록 동작한다.
이득 제어회로(9)는, 시정수 선택형 평균값 검출회로(3)와, 레벨 변환회로(8)로 구성되어 있다. 레벨 변환회로(8)는, 시정수 선택형 평균값 검출회로(3)의 출력을 원하는 전압으로 변환한다. 시정수 선택형 평균값 검출회로(3)는, 고속 시정수부(31)와, 저속 시정수부(32)와, 전환 스위치(33)로 구성되어 있다. 고속 시정수부(31)는, 짧은 시정수(제1 시정수)를 갖고, 프리앰프(2)로부터의 전압신호의 평균 전압을 검출한다(제1 평균 전압 검출부). 저속 시정수부(32)는, 제1 시정수보다도 긴 시정수(제2 시정수)를 갖고, 프리앰프(2)로부터의 전압신호의 평균 전압을 검출한다(제2 평균 전압 검출부). 전환 스위치(33)는, 시정수 전환신호(14)에 따라, 고속 시정수부(31) 또는 저속 시정수부(32) 중 어느 1개를 선택하고, 선택된 쪽이 검출한 평균 전압을 레벨 변환회로(8)에 입력한다. 전환 스위치(33)에 의해 고속 시정수부(31)가 선택되어 있는 경우에는, 시정수 선택형 평균값 검출회로(3)는 고속으로 응답하고, 한편, 전환 스위치(33)에 의해 저속 시정수부(32)가 선택되어 있는 경우에는, 시정수 선택형 평균값 검출회로(3)는 저속으로 응답한다.
수속 판정회로(10)는, 시정수 선택형 평균값 검출회로 4와, 차전압 증폭회로(5)와, 비교회로(6)와, 로직회로(7)와, 상기한 시정수 선택형 평균값 검출회로 3으로 구성되어 있다. 시정수 선택형 평균값 검출회로 3은, 이득 제어회로(9)와 수속 판정회로(10)에서 공유되고 있다. 시정수 선택형 평균값 검출회로 4는, 고속 시정수부(41)와, 저속 시정수부(42)와, 전환 스위치(43)로 구성되어 있다. 고속 시정수부(41)는, 제1 시정수보다도 길고 또한 제2 시정수보다도 짧은 시정수(제3 시정수)를 갖고, 프리앰프(2)로부터의 전압신호의 평균 전압을 검출한다(제3 평균 전압 검출부). 저속 시정수부(42)는, 제2 시정수와 동등한 시정수(제4 시정수)를 갖고, 프리앰프(2)로부터의 전압신호의 평균 전압을 검출한다(제4 평균 전압 검출부). 전환 스위치(43)는, 고속 시정수부(41) 또는 저속 시정수부(42) 중 어느 1개를 선택하고, 선택된 쪽이 검출한 평균 전압을 차전압 증폭회로(5)에 입력한다. 전환 스위치(43)에 의해 고속 시정수부(41)가 선택되어 있는 경우에는, 시정수 선택형 평균값 검출회로(4)는 고속으로 응답하고, 한편, 전환 스위치(43)에 의해 저속 시정수부(42)가 선택되어 있는 경우에는, 시정수 선택형 평균값 검출회로(4)는 저속으로 응답한다. 차전압 증폭회로(5)는, 시정수 선택형 평균값 검출회로 3의 출력과 시정수 선택형 평균값 검출회로 4의 출력의 차전압을 검출하기 위한 회로로서, 검출한 차전압을 증폭해서 출력한다. 비교회로(6)는, 차전압 증폭회로(5)의 출력 레벨을, 미리 설정한 소정의 임계전압(11)과 비교한다. 로직회로(7)는, 비교회로(6)로부터의 출력 신호 및 외부에서 입력되는 리셋 신호(12) 중 적어도 어느 1개에 근거하여 시정수 전환신호를 생성하여, 전환 스위치 33, 43에 입력한다.
이때, 시정수 선택형 평균값 검출회로 3에 있어서의 고속 시정수부(31)의 제1 시정수와 저속 시정수부(32)의 제2 시정수, 및, 시정수 선택형 평균값 검출회로 4의 고속 시정수부(41)의 제3 시정수와 저속 시정수부(42)의 제4 시정수은, 이하 에 나타낸 것과 같은 관계를 갖고 있다.
제1 시정수<제3 시정수<제2 시정수=제4 시정수
즉, 고속 시정수부 31의 제1 시정수가 가장 짧다. 고속 시정수부 41의 제3 시정수은, 고속 시정수부 31의 제1 시정수보다도 길다. 저속 시정수부 32, 42의 제2, 제4 시정수은, 고속 시정수부 41의 제3 시정수보다도 길다. 이때, 저속 시정수 32의 제2 시정수은, 저속 시정수부 42의 제4 시정수와 같다.
다음에, 도 2를 이용하여, 도 1의 각 부의 동작에 대해 설명한다. 도 2는, 도 1의 각 부의 신호 파형을 나타낸 타이밍 차트다.
도 2에 나타낸 것과 같이, 수광신호(13)는, 연속하는 버스트 신호열로 구성되어 있다. 단, 도 2에서는, 1개의 버스트 신호(13a) 만을 기재하고 있다. 각 버스트 신호(13a)는, 시분할 다중에 의해 서로 충돌하지 않도록 송신되어, 수광 소자(1)에서 수신된다. 타이밍 제어를 담당하는 PON MAC 등에서 발생하는 리셋 신호(12)는, 각 버스트 신호(13a) 사이에 삽입된다. 리셋 신호(12)의 상승을 트리거로 하여, 로직회로(7)는, 시정수 선택형 평균값 검출회로 3 및 시정수 선택형 평균값 검출회로 4의 시정수가 고속이 되도록, 시정수 전환신호(14)를 출력한다. 전환 스위치 33, 43은, 시정수 전환신호(14)에 근거하여, 각각, 고속 시정수부 31, 41을 선택한다. 이때, 도 2에 있어서의 로직회로(7)의 출력 신호는, 하이 측이 고속 시정수, 로우 측이 저속 시정수로서 표기하고 있다. 이와 같이, 수속 판정회로(10)는, 로직회로(7)에의 리셋 신호(12)의 입력에 의해, 이득 제어회로(9)가 과도상태라고 판정하여, 고속의 시정수를 선택한다.
리셋 신호(12)의 수신후에, 버스트 신호(13a)를 수신하면, 시정수 선택형 평균값 검출회로 3 및 시정수 선택형 평균값 검출회로 4의 시정수는 각각 고속측으로 되어 있기 때문에, 수신한 버스트 신호(13a)의 수신 레벨에 대해 최적 이득이 되도록 고속으로 이득 제어가 행해진다. 이때, 시정수 선택형 평균값 검출회로 3의 고속 시정수부(31)의 제1 시정수보다도, 시정수 선택형 평균값 검출회로 4의 고속 시정수부(41)의 제3 시정수 쪽이, 저속으로 되도록 설정되어 있다. 이에 따라, 시정수 선택형 평균값 검출회로 4의 고속 시정수부(41)의 출력은, 시정수 선택형 평균값 검출회로 3의 고속 시정수부(31)의 출력보다도 늦게 응답한다. 그 결과, 시정수 선택형 평균값 검출회로 3의 출력과 시정수 선택형 평균값 검출회로 4의 출력 사이에 전위차가 생긴다. 해당 전위차는 차전압 증폭회로(5)에 의해 검출되고, 원하는 전위차로 증폭되어 출력된다. 차전압 증폭회로(5)로부터의 해당 출력은, 비교회로(6)에 입력된다. 비교회로(6)는, 차전압 증폭회로(5)로부터의 해당 출력과 미리 설정된 임계전압(11)을 비교한다. 비교회로(6)는, 해당 비교에 있어서, 차전압 증폭회로(5)로부터의 출력이, 임계전압(11) 이상으로 된 타이밍에서, 하이 측의 신호를 출력한다.
그후, 이득 제어회로(9)에 의해 프리앰프(2)의 변환 이득이 제어되고, 과도상태로부터 정상상태로 접근함에 따라, 시정수 선택형 평균값 검출회로 3보다도 저속인 시정수 선택형 평균값 검출회로 4의 출력도 추종해가기 때문에, 시정수 선택형 평균값 검출회로 3의 출력과 시정수 선택형 평균값 검출회로 4의 출력 사이의 전위차는 작아진다. 이와 같이 해서, 비교회로(6)는, 차전압 증폭회로(5)로부터의 출력이, 임계전압(11)을 밑도는 타이밍에서, 로우 측의 신호를 출력한다. 즉, 비교회로(6)는, 수신한 버스트 신호에 대해, 이득 제어동작이 미완료의 상태(과도상태)에서는 하이 측의 신호를 출력하고, 이득 제어동작이 완료한 상태(정상상태)에서는 로우 측의 신호를 출력하도록 동작한다.
비교회로(6)의 출력 신호의 하강을 트리거로 하여, 로직회로(7)는, 시정수 선택형 평균값 검출회로 3 및 시정수 선택형 평균값 검출회로 4의 시정수가 저속이 되도록, 시정수 전환신호(14)를 출력한다. 전환 스위치 33, 43은, 해당 시정수 전환신호(14)에 근거하여 각각, 저속 시정수부 32, 42를 선택한다. 이와 같이, 수속 판정회로(10)는, 차전압 증폭회로(5)로부터의 출력이 임계전압(11) 미만으로 된 타이밍에서, 이득 제어회로(9)가 과도상태로부터 정상상태로 이행한 것으로 판정하여, 저속의 시정수를 선택한다.
그후, 시정수 선택형 평균값 검출회로 3과 시정수 선택형 평균값 검출회로 4의 시정수은, 한개의 버스트 신호(13a)의 가장 후미까지, 이 상태로 저속 측을 계속해서 유지한다. 그리고, 버스트 신호 사이에 삽입되는 리셋 신호(12)를 수신했을 때, 다시, 시정수를 고속으로 하기 위한 시정수 전환신호(14)가 출력되어, 시정수 선택형 평균값 검출회로 3과 시정수 선택형 평균값 검출회로 4의 시정수가 고속측에 전환되어, 다음의 버스트 신호(13a)에 대비한다.
여기에서, 시정수 선택형 평균값 검출회로 3의 저속 시정수부(32)의 제2 시정수(저속측)와 시정수 선택형 평균값 검출회로 4의 저속 시정수부(42)의 제4 시정수(저속측)는, 동등하게 되도록 설정하고 있기 때문에, 서로 다른 쪽에 비해 늦추어지는 없다. 따라서, 동일 부호가 연속하는 신호에 대해서도, 시정수 선택형 평균값 검출회로 3의 출력과 시정수 선택형 평균값 검출회로 4의 출력에 전위차가 생기는 일은 없어, 잘못하여 재차 고속측으로 이행하는 것과 같은 일은 생기지 않는다. 따라서, 저속 시정수부 32 및 저속 시정수부 42가 선택되어 있을 때에는, 차전압 증폭회로(5)에서 전위차를 구할 필요는 없으므로, 특별히, 구하지 않아도 된다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 수신한 버스트 신호에 대해, 버스트 신호의 선두부 부근에서는, 고속으로 이득 제어가 행해짐으로써 고속 응답성을 실현하고, 더구나, 이득 제어가 완료후에는 저속 응답 상태로 이행함으로써 동일 부호 연속 내력을 동시에 실현하고 있다.
이상과 같이, 본 발명의 실시형태 1에 관한 광 수신기에 있어서는, 수신하는 버스트 신호의 수신 레벨에 따라 변환 이득을 전환하는 것이 가능한 프리앰프(2)와, 시정수를 고속 혹은 저속으로 전환하는 것이 가능한 이득 제어회로(9)와, 이득 제어회로(9)의 상태(과도상태 또는 정상상태)와 버스트 신호 사이의 리셋 신호에 따라 시정수 전환신호(14)를 출력하는 수속 판정회로(10)를 구비하여, 적절한 타이밍에서 이득 제어회로(9)의 시정수를 전환할 수 있다. 이에 따라, 본 실시형태 1에 관한 광 수신기는, 서로 다른 수신 레벨의 버스트 신호를 안정적으로 재생하는 넓은 다이나믹 레인지 특성을 갖고 있다. 또한, 본 실시형태 1에 관한 광 수신기는, 고속 응답성과 동일 부호 연속 내력을 구비하고 있다. 더구나, 본 실시형태 1에 관한 광 수신기는, 높은 스루풋 특성이 우수하다.
실시형태 2.
도 3은, 본 발명의 실시형태 2에 관한 광 수신기에 있어서, 수신 레벨에 대한, 이득 제어회로(9)가 동작하는 범위(50)와, 수속 판정회로(10)가 판정가능한 범위(51)를 도시한 도면이다. 본 실시형태 2에 있어서는, 도 3에 나타낸 것과 같이, 이득 제어회로(9)의 범위(50)가, 수속 판정회로(10)의 범위(51)의 범위 내부가 되도록, 임계전압(11)의 값을 적절히 설정한다. 이때, 임계전압(11)은, 도 1에 나타낸 것과 같이, 비교회로(6)에 입력되는 것이다. 이에 따라, 이득 제어회로(9)가 동작하는 수신 레벨에서는, 반드시, 수속 판정회로(10)가 판정가능하게 된다.
본 실시형태 2에 관한 광 수신기의 구성 및 동작은, 상기한 실시형태 1과 같기 때문에, 도 1 및 도 2를 참조하여, 여기에서는, 그것들의 설명은 생략한다. 이하에서는, 실시형태 1과 다른 점을 주로 설명한다.
이득 제어에 의해 넓은 다이나믹 레인지화를 실현하는 광 수신기에 있어서, 고감도화를 위해 최소 수신 감도 부근에서는 이득 제어를 행하지 않는 것이 일반적이다. 즉, 최소 수신 감도 부근에서는 최대 이득으로 동작하고, 수신 레벨이 큰 경우에는 파형 왜곡의 억압이나 회로 포화를 회피하기 위해 이득이 내려가도록 동작한다.
우선, 도 1에 있어서의 차전압 증폭회로(5)의 출력 최대 진폭이, 임계전압(11) 미만인 경우에 대해 설명한다. 이때, 비교회로(6)의 출력 전압은, 한개의 버스트 신호의 선두로부터 말미까지 로우 측을 계속해서 유지한다. 따라서, 시정수 선택형 평균값 검출회로 3은, 항상 고속의 상태에서 동작한다.
이득 제어회로(9)가 동작하지 않는 수신 레벨 범위(범위 50 이외의 범위)에 있어서는, 상기한 것과 같이 시정수 선택형 평균값 검출회로 3이 계속해서 고속 동작했다고 하더라도, 애당초 이득 제어하고 있지 않으므로, 동일 부호가 연속하는 것과 같은 경우에도, 문제가 되는 일은 없다.
한편, 이득 제어회로(9)가 동작하는 범위(50)에 있어서는, 상기한 것과 같이 시정수 선택형 평균값 검출회로 3이 계속해서 고속동작하면, 동일 부호가 연속하는 것과 같은 경우에는 시정수 선택형 평균값 검출회로 3의 출력이 고속으로 추종하기 때문에, 큰 이득 변동이 생겨, 버스트 신호를 안정적으로 재생하는 것은 곤란해진다.
따라서, 본 실시형태 2에 있어서는, 이득 제어회로(9)가 동작하는 범위(50)에서는, 반드시, 수속 판정회로(10)가 판정가능하게 되도록, 비교회로(6)에 입력하는 임계전압을 적절히 설정한다. 구체적으로는, 이득 제어회로가 동작하는 범위(50)에 있어서는, 비교회로(6)의 임계전압(11)을, 시정수 선택형 평균값 검출회로 3과 시정수 선택형 평균값 검출회로 4의 차전압보다 작은 값으로 설정한다. 이때, 해당 임계전압(11)의 값은, 설계 단계의 설계값에 근거하여 미리 설정해 두어도 되고, 또는, 차전압 증폭회로(5)로부터의 출력에 근거하여 적절히 변경하는 구성으로 해도 된다.
이상과 같이, 본 발명의 실시형태 2에 관한 버스트 광 수신기에 있어서는, 상기한 실시형태 1과 동일한 효과가 얻어진다. 더구나, 본 실시형태 2에 있어서는, 이득 제어회로(9)가 동작하는 범위(50) 내부에서는, 반드시, 수속 판정회로(10)는 판정 가능하게 되도록, 임계전압(11)을 적절한 값으로 설정하였다. 그것에 의해, 본 실시형태 2에 관한 버스트 광 수신기는, 서로 다른 수신 레벨의 버스트 신호를 안정적으로 재생하는 넓은 다이나믹 레인지 특성을 갖고, 또한, 고속 응답성과 동일 부호 연속 내력을 겸비함으로써, 높은 스루풋 특성이 우수한 버스트 광 수신기를 실현할 수 있다.
1 수광 소자, 2 프리앰프, 3, 4 시정수 선택형 평균값 검출회로, 5 차전압 증폭회로, 6 비교회로, 7 로직회로, 8 레벨 회로, 9 이득 제어회로, 10 수속 판정회로, 11 임계전압, 12 리셋 신호, 31 고속 시정수부, 32 저속 시정수부, 33 전환 스위치, 41 고속 시정수부, 42 저속 시정수부, 43 전환 스위치.

Claims (3)

  1. 수광신호를 전류신호로 변환하는 수광 소자와,
    상기 수광 소자로부터 출력되는 전류신호를 전압신호로 변환하는 프리앰프와,
    상기 프리앰프로부터의 전압신호의 평균 전압을 검출하고, 검출한 상기 평균 전압을 이용하여, 상기 프리앰프의 변환 이득을, 상기 수광신호의 수신 레벨에 따른 원하는 이득이 되도록 제어하는 이득 제어수단과,
    상기 이득 제어수단이 과도상태인가 정상상태인가를 판정하는 수속 판정수단과,
    상기 수광신호 사이에 삽입된 리셋 신호를 받고, 상기 수속 판정수단으로부터의 출력 및 상기 리셋 신호의 어느 1개에 근거하여 상기 이득 제어수단의 시정수를 전환하기 위한 시정수 전환신호를 생성하는 전환신호 출력수단을 구비하고,
    상기 이득 제어수단은,
    제1 시정수를 갖고, 상기 프리앰프로부터의 전압신호의 평균 전압을 검출하는 제1 평균 전압 검출부와,
    상기 제1 시정수보다도 긴 제2 시정수를 갖고, 상기 프리앰프로부터의 전압신호의 평균 전압을 검출하는 제2 평균 전압 검출부와,
    상기 시정수 전환신호에 근거하여, 상기 제1 평균 전압 검출부와 상기 제2 평균 전압 검출부 중 어느 한개로 전환하는 전환부를 구비하고,
    상기 시정수 전환신호는,
    상기 리셋 신호가 입력된 경우에, 상기 제1 평균 전압 검출부를 선택하고,
    상기 수속 판정회로가 상기 이득 제어회로가 과도상태로부터 정상상태로 이행한 것으로 판정한 경우에, 상기 제2 평균 전압 검출부를 선택하기 위한 신호인 것을 특징으로 하는 광 수신기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 수속 판정수단은,
    상기 제1 평균 전압 검출부의 제1 시정수보다도 길고, 또한, 상기 제2 평균 전압 검출부의 제2 시정수보다도 짧은 제3 시정수를 갖고, 상기 프리앰프로부터의 전압신호의 평균 전압을 검출하는 제3 평균 전압 검출부와,
    상기 제2 평균 전압 검출부와 동등한 제4 시정수를 갖고, 상기 프리앰프로부터의 전압신호의 평균 전압을 검출하는 제4 평균 전압 검출부와,
    상기 제1 평균 전압 검출부에서 검출한 평균 전압과 상기 제3 평균 전압 검출부에서 검출한 평균 전압의 차전압을 구하는 차전압 검출부와,
    상기 차전압과 소정의 임계전압을 비교하고, 비교 결과에 근거하여, 상기 이득 제어회로가 과도상태인지 정상상태인지를 검출하는 비교부를 구비하고,
    상기 시정수 전환신호는 상기 수속 판정수단의 시정수도 전환하는 것으로서,
    상기 시정수 전환신호는,
    상기 리셋 신호가 입력된 경우에, 상기 제3 평균 전압 검출부를 선택하고,
    상기 수속 판정회로가 상기 이득 제어회로가 과도상태로부터 정상상태로 이행한 것으로 판정한 경우에, 상기 제4 평균 전압 검출부를 선택하기 위한 신호인 것을 특징으로 하는 광 수신기.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 이득 제어회로가 동작하는 수신 레벨 범위에 있어서, 상기 비교부의 임계전압이, 상기 제1 평균 전압 검출부와 상기 제3 평균 전압 검출부의 차전압보다 작은 값인 것을 특징으로 하는 광 수신기.
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