KR20160030249A

KR20160030249A - 전류 전압 변환 회로, 광 수신기 및 광 종단 장치

Info

Publication number: KR20160030249A
Application number: KR1020167003167A
Authority: KR
Inventors: 마사키 노다
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2013-08-07
Filing date: 2013-08-07
Publication date: 2016-03-16
Also published as: JP6058140B2; CN105432030A; CN105432030B; WO2015019450A1; US20160173205A1; JPWO2015019450A1; US9712254B2; KR101854054B1

Abstract

수광 소자(111)가 출력하는 전류 신호를 전압 신호로 변환하는 트랜스 임피던스 앰프(112)는 전류 전압 변환 이득이 가변이다. 트랜스 임피던스 앰프(112)가 출력하는 전압 신호에 대하여, 이득 제어 회로(114)가 바텀 전압을 검출하고, 이 검출 결과에 근거하여 트랜스 임피던스 앰프(112)의 변환 이득을 제어한다. 수속 판정 회로(115)는 이득의 제어가 수속 상태인지 비수속 상태인지를 판정하고, 판정 결과를 나타내는 판정 신호를 이득 제어 회로(114)에 출력한다. 이득 제어 회로(114)는, 판정 신호가 비수속 상태로부터 수속 상태로 천이한 것을 나타낼 때에 변환 이득을 천이시의 값으로 유지한다.

Description

전류 전압 변환 회로, 광 수신기 및 광 종단 장치{CURRENT-VOLTAGE CONVERSION CIRCUIT, OPTICAL RECEIVER, AND OPTICAL TERMINATOR}

본 발명은, 버스트 전류 신호를 전압 신호로 변환하는 전류 전압 변환 회로, 버스트 광 신호를 수신하는 광 수신기, 광 종단 장치에 관한 것이다.

최근, 멀티미디어 서비스(Multimedia Service)를 각 가정에 제공하기 위한 액세스계 네트워크(Access Network)에서는, 광파이버를 이용한 공중 회로망으로 실현하는 PON(Passive Optical Network) 시스템으로 불리는 포인트 투 멀티 포인트(Point to Multi-point)의 액세스계 광통신 시스템이 널리 이용되고 있다.

PON 시스템은, 국측 장치인 1대의 OLT(Optical Line Terminal : 광 가입자선 종단 장치)와, 광 스타 커플러(Star Coupler)를 통해서 접속되는 복수의 가입자측 단말 장치인 ONU(Optical Network Unit : 광 네트워크 장치)에 의해 구성된다. 다수의 ONU에 대하여, OLT와 전송로인 광파이버의 대부분을 공유할 수 있기 때문에 운용 비용의 저감을 기대할 수 있는 것이나, 수동 부품인 광 스타 커플러에는 급전이 필요 없고 옥외 설치가 용이하고, 신뢰성도 높다고 하는 이점이 있다. 이들 이점으로부터, 브로드밴드 네트워크를 실현하는 광통신 시스템으로서 활발하게 도입이 진행되고 있다.

예컨대, ITU-T의 국제 표준 규격 G.984 시리즈로 규격화되어 있는, 전송 속도가 하향 2.5Gbit/s, 상향 1.25Gbit/s인 G-PON 시스템에 있어서는, OLT로부터 ONU로의 하향 방향은, 광 파장 1480~1500㎚대를 이용한 브로드캐스트 통신 방식을 이용하고 있다. 각 ONU는, OLT에서 송신된 광 신호로부터 할당된 타임 슬롯의 데이터만 추출한다. 한편, 각 ONU로부터 OLT로의 상향 방향은, 광 파장 1290~1330㎚대를 이용하고, 각 ONU가 송신한 데이터가 충돌하지 않도록 송출 타이밍을 제어하는 시분할 다중 통신 방식을 이용하고 있다. 또, 송출 타이밍은 일정하지 않고 각 ONU가 송신하는 데이터 사이에 무신호 기간도 있기 때문에, OLT가 수신하는 신호는 버스트 광 신호이다.

또한, ITU-T의 국제 표준 규격 G.987 시리즈로 규격화되어 있는, 전송 속도가 하향 10Gbit/s, 상향 2.5Gbit/s인 XG-PON 시스템에 있어서는, OLT로부터 ONU로의 하향 방향은, 광 파장 1575~1580㎚대를 이용한 브로드캐스트 통신 방식을 이용하고 있다. 각 ONU는, OLT에서 송신된 광 신호로부터 할당된 타임 슬롯의 데이터만 추출한다. 한편, 각 ONU로부터 OLT로의 상향 방향은, 광 파장 1260~1280㎚대를 이용하고, 각 ONU가 송신한 데이터가 충돌하지 않도록 송출 타이밍을 제어하는 시분할 다중 통신 방식을 이용하고 있다.

이와 같은 PON 시스템에 있어서, 각 ONU는 OLT로부터 상이한 거리에 위치하기 때문에, 각 ONU가 송신한 광 신호의 OLT에 있어서의 수광 레벨은, 각 ONU로부터 OLT가 수신하는 수신 패킷마다 상이하다. 따라서, OLT의 광 수신기에는 상이한 수광 레벨의 패킷을 안정하게, 또한, 고속으로 재생하는 와이드 다이내믹 레인지 특성(Wide Dynamic Range)이 요구된다. 이를 위해, OLT용의 광 수신기에는, 광전류를 전압 신호로 변환하는 트랜스 임피던스 앰프의 변환 이득을 수광 레벨에 따른 적절한 이득으로 고속 변화시키는 AGC(Automatic Gain Control : 자동 이득 조정) 회로가 구비되어 있다.

AGC 회로는, 패킷 신호를 수신 개시한 후에, 변환 이득이 수속(converge)될 때까지의 시정수를 갖고 있기 때문에, OLT용의 광 수신기는, 패킷 신호를 수신 개시한 후 안정적으로 데이터를 재생하기까지 소정의 시간을 필요로 한다. 여기서, 변환 이득이 수속될 때까지 요하는 시간에는, 시스템의 전송 속도에 따른 제한이 있다. G-PON 시스템이나 XG-PON 시스템의 경우에는, 수십 ㎱ 이하로 변환 이득을 수속시킬 필요가 있어, 고속의 AGC 기능이 요구된다.

여기서, 각 패킷 신호는, 오버헤드 영역과 데이터 영역에 의해 구성되고, 오버헤드 영역은 "01"이 교대되는 고정 부호열, 데이터 영역은 랜덤의 부호열이다. OLT용의 광 수신기의 AGC 기능은, 오버헤드 영역에서 고속으로 수속되고, 또한, 데이터 영역에서는 고정의 이득을 유지하는 것이 이상적인 동작이다.

고속 응답성을 갖고, 데이터 영역에서 적절한 이득으로 안정화시키는 AGC 회로에는 여러 가지의 방식이 제안되고 있다(예컨대 특허 문헌 1). 특허 문헌 1에 기재된 자동 이득 조정 회로는, 피크 레벨 검출 회로의 검출 결과에 근거하여 변환 이득을 제어하는 기능을 구비하고 있고, 수신하는 패킷 신호의 선두 부근에서만 자동 이득 조정 회로의 응답 속도가 고속으로 되도록 하고 있다.

(선행 기술 문헌)

(특허 문헌)

(특허 문헌 1) 일본 특허 공개 평 5-75544호 공보

특허 문헌 1에 기재된 자동 이득 조정 회로는, 오버헤드 영역에서 과도 응답이 완료되도록, 피크 레벨 검출 회로에 콘덴서 등으로 이루어지는 시정수 회로를 구비하고 있다. 이것에 의해, 자동 이득 조정 회로는, 오버헤드 영역에 있어서의 고속 응답성을 갖고, 일정 시간 경과 후의 데이터 영역에 있어서 안정된 이득으로 동작시킬 수 있다고 설명되어 있다. 이 자동 이득 조정 회로는, 패킷 신호의 종료시에는, 펄스열이 일정 시간 끊어진 것을 검출하는 것에 의해, 피크 레벨 검출 회로의 시정수 회로의 콘덴서의 전하가 리셋 신호에 의해 방전되어, 고속 응답 가능한 초기 상태로 되돌린다.

여기서, G-PON 시스템이나 XG-PON 시스템에 있어서의 각 패킷 신호는, 데이터 영역에 랜덤의 부호열이고 동일 부호 연속 패턴을 포함하고 있다. 자동 이득 조정 회로의 이득 대역이 비트레이트에 대하여 적절하지 않은 경우에는, 패킷 신호 내의 데이터 영역에서 피크 레벨 검출값이 변동하는 것에 의해, 데이터 영역의 도중임에도 불구하고 자동 이득 조정 회로의 증폭 이득이 변화할 가능성이 있고, 안정된 수신 신호 재생이 곤란해진다고 하는 문제가 있었다. 다시 말해, 과도 응답이 수속될 때까지 필요로 하는 시간과, 데이터 영역에 포함되는 동일 부호 연속 패턴에 대한 내성이 트레이드오프의 관계에 있어, 고속 응답성과 데이터 영역에 있어서의 이득의 안정화의 양립이 과제였다.

본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 패킷 수신 개시시에는 변환 이득을 고속으로 응답시키고, 또한, 데이터 영역에 있어서는 적절한 변환 이득으로 안정시키는 것이 가능한 전류 전압 변환 회로 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 전류 전압 변환 회로는, 전류 신호를 전압 신호로 변환하고, 변환 이득이 가변인 트랜스 임피던스 앰프와, 트랜스 임피던스 앰프가 출력하는 전압 신호의 바텀 전압(bottom voltage)에 근거하여 변환 이득을 제어하는 이득 제어 회로와, 이득 제어 회로가 수속 상태(convergent state)인지 비수속 상태인지를 판정하고, 판정 신호를 이득 제어 회로에 출력하는 수속 판정 회로를 구비하고, 이득 제어 회로는, 판정 신호가 비수속 상태로부터 수속 상태로 천이한 것을 나타냈을 때에, 변환 이득을 천이시의 값으로 유지한다.

본 발명에 의하면, 패킷 수신 개시시에는 변환 이득을 고속으로 응답시키고, 또한, 데이터 영역에 있어서는 적절한 변환 이득으로 안정시키는 것이 가능하게 된다.

도 1은 실시의 형태와 관련되는 광통신 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 광 수신기의 회로 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 실시의 형태와 관련되는 광 수신기에 있어서의 각 부의 신호의 타이밍 차트를 나타내는 도면이다.
도 4는 수속 판정 회로가 없는 경우의 각 부의 신호의 타이밍 차트를 나타내는 도면이다.

실시의 형태.

본 발명의 실시의 형태에 대하여, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

실시의 형태와 관련되는 광통신 시스템(1)은, 포인트 투 멀티 포인트(Point to Multi-point)의 형식을 채용한 PON(Passive Optical Network) 시스템이다. 광통신 시스템(1)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 국측 장치인 1대의 OLT(Optical Line Terminal : 광 가입자선 종단 장치)(10)와, 복수의 가입자측 단말 장치인 ONU(Optical Network Unit : 광 네트워크 장치)(20)와, 광 신호를 수동적으로 분기ㆍ합류하는 광 스타 커플러(30)를 구비하고 있다. 모든 ONU(20)는, 하나 이상의 광 스타 커플러(30)와, 광파이버(32)를 통해서, OLT(10)에 접속되어 있다.

OLT(10)는, 광 수신기(11), 광 송신기(12), 파장 다중 커플러(13), 전송 제어부(14)로 구성된다. 파장 다중 커플러(13)는, 광 파장이 상이한 하향 신호와 상향 신호를 소정의 방향으로 출력하기 위한 것이다. ONU(20)로부터 출력되어 광파이버(32)를 통해서 전송되어 온 광 신호를 광 수신기(11)측에 출력하고, 광 송신기(12)로부터 출력되는 광 신호를, ONU(20)가 접속되어 있는 광파이버(32)측에 출력하고 있다.

전송 제어부(14)는, 인터넷 등의 외부 네트워크(40)로부터 입력된 베이스밴드 신호에 근거하여 변조 신호를 생성하여 광 송신기(12)에 입력한다. 광 송신기(12)는, 반도체 레이저 등의 발광 소자가 발광하는 광을, 전송 제어부(14)로부터 입력되는 변조 신호로 변조한다. 변조된 광 신호는 하향 신호로서 파장 다중 커플러(13)를 통해서 출력되어, 광파이버(32)를 통해서 전송되어, 각 ONU(20)에서 수광된다.

ONU(20)로부터 송신되어 광파이버(32)를 통해서 전송되어 온 상향 신호의 광 신호는 파장 다중 커플러(13)를 통해서 광 수신기(11)에 입력된다. 광 수신기(11)는, 입력된 광 신호를 광전 변환하고, 전압 신호의 수신 신호로 복조하고, 전송 제어부(14)에 출력한다. 전송 제어부(14)는, 입력된 수신 신호를 베이스밴드 신호로 변환하고, 외부 네트워크(40)에 출력한다.

여기서, 각 ONU(20)로부터 송신되는 광 신호는, 복수의 패킷 신호가 간헐적으로 연속하는 버스트(burst) 신호이고, 복수의 패킷 신호를 시분할 다중한 광 신호가 OLT(10)에 입력된다. 각 ONU(20)는, 임의의 길이의 광파이버(32)와, 임의의 개수의 광 스타 커플러(30)를 통해서 OLT(10)에 접속되어 있기 때문에, OLT(10)의 광 수신기(11)가 수광하는 광 신호의 강도는 패킷마다 크게 상이하다. 다시 말해, 이와 같은 광 신호로부터 안정되게 수신 신호를 얻기 위해서는, 광 수신기(11)가, 광폭의 다이내믹 레인지에 대응 가능한 구성일 필요가 있다.

OLT(10)의 광 수신기(11)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 수광한 광 신호에 대응하는 전류 신호를 출력하는 수광 소자(111)와, 수광 소자(111)가 출력하는 전류 신호를 전압 신호로 변환하는 트랜스 임피던스 앰프(Trance-impedance-Amplifier : TIA)(112)와, 트랜스 임피던스 앰프(112)가 출력하는 전압 신호를 대략 동일 진폭으로 증폭한 수신 신호를 출력하는 리미팅 앰프(Limiting Amplifier : LIM)(113)를 구비한다. 또한, 광 수신기(11)는, 트랜스 임피던스 앰프(112)가 출력하는 전압 신호의 바텀 전압을 검출하고, 그것에 근거하여 트랜스 임피던스 앰프(112)의 이득을 제어하는 이득 제어 회로(114)와, 이득 제어 회로(114)가 출력하는 이득 제어 신호의 수속 상태를 판정하는 수속 판정 회로(115)를 더 구비한다.

트랜스 임피던스 앰프(112)는, 고정 저항(1121)과, 저항 가변 소자(1122)를 구비하고 있고, 이들의 저항값에 의해, 트랜스 임피던스(112)의 전류/전압 변환 이득이 결정된다. 저항 가변 소자(1122)는, 예컨대 FET(field-effect transistor) 등으로 구성되고, 입력 전압에 의해 저항값을 제어하는 것이 가능한 회로 소자이다. 저항 가변 소자(1122)에는, 이득 제어 회로(114)가 전압 신호의 바텀 전압에 근거하여 생성한 이득 제어 신호가 입력된다. 이것에 의해, 트랜스 임피던스 앰프(112)는, 바텀 전압에 근거하여 제어된 변환 이득으로 전류 전압 변환된 전압 신호를 출력할 수 있다.

이득 제어 회로(114)는, 오피 앰프(1141)의 출력부에 다이오드(1142)의 캐소드측 단자를 접속하고, 다이오드(1142)의 애노드측 단자를 오피 앰프(1141)의 반전 입력부에 접속한 구성을 갖고 있다. 다이오드(1142)의 애노드 단자에는, 애노드 단자 전압에 의해 충전되는 커패시터(1143)도 접속하고 있다. 또한, 커패시터(1143)와 병렬로, 커패시터(1143)에 충전된 전하를, 외부 리셋 신호에 따라 방전하기 위한 스위치(1144)가 배치되어 있다. 여기서, 외부 리셋 신호는, 패킷 신호의 끝을 검출하는 임의의 회로로부터 출력되는 펄스 신호이고, 예컨대, 전송 제어부(14)로부터 출력된다.

수속 판정 회로(115)는, 오피 앰프(1141)의 출력 전압과 미리 설정하여 둔 임계값 전압을 비교하여, 비교 결과를 High/Low의 전압으로 출력하는 비교기(1151)와, 비교기(1151)의 출력 신호와 외부 리셋 신호에 근거하여 수속 판정 신호를 생성하는 로직 회로(1152)에 의해 구성된다.

수속 판정 회로(115)의 로직 회로(1152)가 출력하는 수속 판정 신호는 오피 앰프(1141)의 셧다운 단자에 입력된다. 이득 제어 회로(114)는, 수속 판정 신호에 근거하여, 비수속 상태시에는 입력 전압 파형에 추종하여 바텀 전압을 검출하도록 동작하고, 수속 상태시에는 추종 동작을 정지하여, 입력 전압 파형에 관계없이 비수속 상태로부터 수속 상태로 천이할 때 시점의 바텀 전압 검출 결과를 유지하도록 동작한다.

이상과 같이 구성된 광 수신기(11)의 각 부의 동작에 대하여, 도 3의 타이밍 차트를 이용하여 설명한다. 광 수신기(11)가 수신하는 패킷 신호는, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, "01"이 교대되는 고정 부호열로 이루어지는 오버헤드 영역과, 동일 부호 연속 패턴을 포함하는 랜덤 패턴으로 이루어지는 데이터 영역으로 구성되어 있다.

각 ONU(20)로부터 OLT(10)에 입력되는 패킷 신호는 시분할 다중에 의해 각각이 충돌하지 않도록 송신되지만, 도 3(b)에 나타내는 바와 같은 외부 리셋 신호가 각각의 패킷 신호 사이에 삽입된다. 이 외부 리셋 신호에 의해, 스위치(1144)가 ON 상태가 되고, 커패시터(1143)에 충전된 전하가 방전된다. 이것에 의해, 도 3(c)에 나타내는 바와 같이, 이득 제어 회로(114)의 출력 전압(C점 전압)은 초기화되어 High가 되고, 저항 가변 소자(1122)의 저항값은 최대가 된다. 다시 말해, 트랜스 임피던스 앰프(112)의 전류 전압 변환 이득은 최대 이득의 상태로, 다음에 입력되는 패킷 신호에 대비한다.

다음의 패킷 신호를 수광하면, 도 3(c)에 나타내는 바와 같이, 오버헤드 영역의 선두에서는, 반전 앰프인 트랜스 임피던스 앰프(112)의 출력부(A점)는, 최대 이득으로 증폭된 전압 신호를 출력한다. 동시에, 이득 제어 회로(114)의 출력부(C점)의 전압은 내려가기 시작하고, A점의 전압 파형의 바텀 전압과 동일 전압이 되도록 이득 제어 회로(114)는 추종 동작을 개시한다.

C점의 전압이 내려가면, 저항 가변 소자(1122)의 저항값이 내려가고, 트랜스 임피던스 앰프(112)의 변환 이득도 저하되기 때문에, A점에 있어서의 전압 파형의 진폭은 과도적으로 작아지도록 동작한다. C점의 전압이 A점의 바텀 전압과 동등하게 되면, 다이오드(1142)에 전류가 흐르지 않고 이득 제어 회로(114)의 커패시터(1143)에 전하가 충전되지 않게 되기 때문에, C점의 전압은 그 이상 내려가지 않게 된다.

또한, 다이오드(1142)의 애노드측 단자(C점)가 오피 앰프(1141)의 반전 입력 단자에 접속되어 있기 때문에, 오피 앰프(1141)의 출력부(B점)의 전압은, C점과 마찬가지로 패킷 신호 수광 후에 저하된다. 그리고, C점의 전압과 A점의 바텀 전압값이 동등하게 되면, B점의 전압은 상승을 시작한다.

수속 판정 회로(115)의 비교기(1151)는, 입력 전압(B점)이 임계값 전압(D점)보다 높은지 여부에 따라 High, Low의 전압을 출력한다. 여기서 비교기(1151)의 임계값 전압(D점)을 B점 전압의 변동 범위 내의 소망하는 전압으로 설정하고 있다. 도 3(d)에 나타내는 바와 같이, 비교기(1151)의 출력부(E점)의 전압은, B점의 전압이 저하되고 있는 경우에는 High로부터 Low로, B점의 전압이 상승하고 있는 경우에는 Low로부터 High로 천이한다.

로직 회로(1152)는, 도 3(e)에 나타내는 바와 같은, 외부 리셋 신호의 상승 에지에서 High로부터 Low로, E점 전압의 상승 에지에서 Low로부터 High로 천이하는 게이트 신호(F점)를 생성한다. 로직 회로(1152)가 출력하는 게이트 신호(F점)는, 이득 제어 회로(114)가 수속하고 있는지 여부를 나타내고 있고, 비수속 상태일 때는 Low가 되고, 수속 상태일 때에 High가 되는 신호이다.

수속 판정 회로(115)의 로직 회로(1152)의 출력(F점)은, 이득 제어 회로(114)의 오피 앰프(1141)의 셧다운 회로부에 접속되어 있다. 오피 앰프(1141)는, F점 전압이 Low일 때(비수속 상태) 통상 동작하고, F점 전압이 High일 때(수속 상태) 셧다운하여 정전압을 출력한다. 이것에 의해, C점 전압은, F점 전압이 Low일 때, 오피 앰프(1141)에 입력되는 전압 신호의 바텀 전압과 동일하게 될 때까지 내려가는 움직임을 취하고, 오피 앰프(1141)가 셧다운되면 F점 전압이 Low로부터 High로 천이하는 시점의 값을 유지한다.

다시 말해, 이득 제어 회로(114)는, 비수속 상태시에는 입력 전압 파형에 추종하여 바텀 전압을 검출하도록 동작하고, 수속 상태시에는 입력 전압 파형에 관계없이, 비수속 상태로부터 수속 상태로 천이하는 시점의 바텀 전압 검출 결과를 유지하도록 동작한다. 트랜스 임피던스 앰프(112)의 이득은, 도 3(f)에 나타내는 바와 같이 비수속 상태시에는, 높은 이득으로부터 서서히 이득을 내리고, 수속 상태에서는 일정한 이득을 유지한다.

그리고, 해당 패킷 신호의 수신이 끝나고, 다음의 패킷 신호를 수신하기 전에, 전송 제어부(14) 등 외부로부터 외부 리셋 신호가 입력되는 것에 의해, 스위치(1144)가 ON 상태가 되고, 커패시터(1143)에 충전된 전하가 방전된다. 이것에 의해, 이득 제어 회로(114)의 출력 전압은 초기화되어 High가 되고, 저항 가변 소자(1122)의 저항값은 최대가 된다. 트랜스 임피던스 앰프(112)의 변환 이득은 최대 이득 상태로, 다음의 패킷 신호 수신에 대비한다.

본 실시의 형태와 관련되는 광 수신기(11)의 효과를 설명하기 위해, 수속 판정 회로(115)를 구비하지 않는 경우의 동작에 대하여, 도 4의 타이밍 차트를 이용하여 설명한다.

오버헤드 영역에 있어서의, A점 및 C점의 동작은 본 실시의 형태의 광 수신기(11)의 동작(도 3)과 동일하다. 그러나, 예컨대, 트랜스 임피던스 앰프(112)의 이득 대역이 비트레이트에 대하여 불충분한 경우에는, 데이터 영역에 있어서 도 4(c)에 나타내는 바와 같이 A점 및 C점이 상이한 동작을 한다.

"01"이 교대되는 것에 비하여, 상대적으로 고주파 성분을 많이 포함하기 때문에 트랜스 임피던스 앰프(112)의 출력 진폭은 작아진다. 한편, 예컨대 "00001111"과 같은 동일 부호가 연속하는 패턴열에 비해서는, 상대적으로 저주파 성분을 많이 포함하기 때문에 트랜스 임피던스 앰프(112)의 출력 진폭은 커진다.

다시 말해, 트랜스 임피던스 앰프(112)의 출력 진폭에 패턴 의존성이 생기게 되고, "01"이 교대되는 고정 부호열로 이루어지는 오버헤드 영역과, 동일 부호 연속 패턴을 포함하는 랜덤 패턴으로 이루어지는 데이터 영역에서, 트랜스 임피던스 앰프(112)의 출력부(A점)의 출력 진폭, 및 출력 파형의 최소 바텀 전압이 상이하게 된다.

이 경우, 본 실시의 형태와 같이 수속 판정 회로(115)의 판정 신호에 근거하여 바텀 전압의 유지를 행하는 일이 없기 때문에, 오버헤드 영역에서 일단 이득 제어 회로(114)에 의한 이득 제어 동작이 완료된 후, 데이터 영역에서 재차 바텀 전압 검출 동작을 개시하는 것에 의해, 도 4(d)에 나타내는 바와 같이 트랜스 임피던스 앰프(112)의 이득이 변동할 가능성이 있어, 안정된 수신 신호 재생이 곤란해진다.

이에 대하여, 본 실시의 형태와 관련되는 광 수신기(11)는, 수속 판정 회로(115)를 구비하는 것에 의해, 이득 제어 회로(114)가 비수속 상태시에는 입력 전압 파형에 추종하여 바텀 전압을 검출하도록 동작하고, 수속 상태시에는 입력 전압 파형에 관계없이, 비수속 상태로부터 수속 상태로 천이하는 시점의 바텀 전압 검출 결과를 유지하도록 동작한다. 이 때문에, 가령 트랜스 임피던스 앰프(112)의 이득 대역이 비트레이트에 대하여 불충분하더라도, "01"이 교대되는 고정 부호열로 이루어지는 오버헤드 영역에 있어서 바텀 전압 검출 동작이 수속한 후는, 트랜스 임피던스 앰프(112)의 전류 전압 변환 이득은 적절한 값으로 고정된다. 따라서, 광 수신기(11)는, 랜덤 패턴으로 이루어지는 데이터 영역에서도 변환 이득이 변동하는 일은 없고, 안정된 수신 신호 재생 동작이 가능하게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시의 형태에 의하면, 전류 전압 변환하는 트랜스 임피던스 앰프(112)가 출력하는 전압 신호에 대하여, 이득 제어 회로(114)가 바텀 전압을 검출하고, 이 검출 결과에 근거하여 트랜스 임피던스 앰프(112)의 변환 이득을 제어하고, 수속 판정 회로(115)가 이득의 제어가 수속 상태인지 비수속 상태인지를 판정하고, 판정 신호가 비수속 상태로부터 수속 상태로 천이한 것을 판정했을 때에 이득 제어 회로(114)는 변환 이득을 천이시의 값으로 유지하도록 했다. 이것에 의해, 오버헤드 영역에 있어서의 이득 제어를 고속으로 응답시킬 수 있고, 또한, 데이터 영역에 있어서는, 동일 부호 연속 데이터에 대한 내성을 높일 수 있다.

이와 같이 본 발명은, 전류 신호를 전압 신호로 변환하고, 변환 이득이 가변인 트랜스 임피던스 앰프와, 트랜스 임피던스 앰프가 출력하는 전압 신호의 바텀 전압을 검출하고, 이 검출 결과에 근거하여 트랜스 임피던스 앰프의 변환 이득을 제어하는 이득 제어 회로와, 이득 제어 회로가 수속 상태인지 비수속 상태인지를 판정하는 수속 판정 회로를 구비하고, 이득 제어 회로는, 비수속 상태로부터 수속 상태로 천이했을 때에, 변환 이득을 천이시의 값으로 유지하도록 했다. 이것에 의해, 패킷 수신 개시시에는 변환 이득을 고속으로 응답시키고, 또한, 데이터 영역에 있어서는 적절한 변환 이득으로 안정시키는 것이 가능하게 된다.

또, 본 발명은, 상기 실시의 형태로 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서의 여러 가지의 변경은 물론 가능하다.

예컨대, 상기 실시의 형태에 있어서는, 이득 제어 회로(114)가 검출한 바텀 전압에 근거하여, 이득을 제어함과 아울러 수속 상태를 판정하는 것으로 했지만, 피크(peak) 전압 검출 회로를 구비하고, 검출한 피크 전압에 근거하여 이득을 제어함과 아울러 수속 상태를 판정하더라도 좋다.

또한, 상기의 실시의 형태에 있어서는, 수광 소자(111)로부터 출력되는 광전류를 전압 신호로 변환하여 출력하는 구성으로 했지만, 이것으로 한정되지 않고, 다이내믹 레인지가 큰 버스트 형상의 전류 신호가 입력되고, 그것에 근거하는 전압 신호를 출력하는, 임의의 전류 전압 변환 회로에 적용하는 것이 가능하다.

1 : 광통신 시스템
10 : OLT
20 : ONU
30 : 광 스타 커플러
32 : 광파이버
40 : 외부 네트워크
11 : 광 수신기
111 : 수광 소자
112 : 트랜스 임피던스 앰프
1121 : 고정 저항
1122 : 저항 가변 소자
113 : 리미팅 앰프
114 : 이득 제어 회로
1141 : 오피 앰프
1142 : 다이오드
1143 : 커패시터
1144 : 스위치
115 : 수속 판정 회로
1151 : 비교기
1152 : 로직 회로
12 : 광 송신기
13 : 파장 다중 커플러
14 : 전송 제어부

Claims

전류 신호를 전압 신호로 변환하고, 변환 이득이 가변인 트랜스 임피던스 앰프와,
상기 트랜스 임피던스 앰프가 출력하는 상기 전압 신호의 바텀 전압을 검출하고, 이 검출 결과에 근거하여 상기 트랜스 임피던스 앰프의 상기 변환 이득을 제어하는 이득 제어 회로와,
상기 이득 제어 회로가 수속 상태(convergent state)인지 비수속 상태인지를 판정하고, 판정 결과를 나타내는 판정 신호를 상기 이득 제어 회로에 출력하는 수속 판정 회로
를 구비하고,
상기 이득 제어 회로는, 상기 판정 신호가 상기 비수속 상태로부터 상기 수속 상태로 천이한 것을 나타냈을 때에, 상기 변환 이득을 상기 천이시의 값으로 유지하는
전류 전압 변환 회로.
제 1 항에 있어서,
상기 이득 제어 회로는, 상기 트랜스 임피던스 앰프가 출력하는 상기 전압 신호를 입력하는 오피 앰프와, 캐소드측 단자가 상기 오피 앰프의 출력 단자에 접속되고 애노드측 단자가 상기 오피 앰프의 반전 입력 단자에 접속되는 다이오드와, 상기 다이오드의 상기 애노드측 단자에 접속되는 커패시터를 갖고, 상기 다이오드의 상기 애노드측 단자의 전압값에 근거하여 상기 트랜스 임피던스 앰프의 상기 변환 이득을 제어하고,
상기 수속 판정 회로는, 상기 오피 앰프의 출력 전압과 기준 전압을 비교한 결과에 근거하여, 상기 이득 제어 회로가 상기 수속 상태인지 상기 비수속 상태인지를 판정하는
전류 전압 변환 회로.
제 2 항에 있어서,
상기 이득 제어 회로의 상기 오피 앰프는, 상기 판정 신호가 상기 비수속 상태를 나타낼 때 입력되는 상기 전압 신호에 근거하여 동작시키고, 상기 판정 신호가 상기 수속 상태를 나타낼 때는 출력 전압을 일정하게 유지하는 전류 전압 변환 회로.
제 3 항에 있어서,
상기 수속 판정 회로는, 리셋 신호의 입력에 의해, 상기 판정 신호를 상기 수속 상태로부터 상기 비수속 상태로 천이시키고,
상기 이득 제어 회로의 상기 오피 앰프는, 상기 비수속 상태로 천이한 상기 판정 신호에 근거하여 동작을 개시하는
전류 전압 변환 회로.
광 신호를 전류 신호로 변환하는 수광 소자와,
상기 수광 소자로부터 출력되는 전류 신호를 전압 신호로 변환하고, 변환 이득이 가변인 트랜스 임피던스 앰프와,
상기 트랜스 임피던스 앰프가 출력하는 상기 전압 신호를 증폭하여 미리 정한 진폭을 갖는 수신 신호를 출력하는 리미팅 앰프와,
상기 트랜스 임피던스 앰프가 출력하는 상기 전압 신호의 바텀 전압을 검출하고, 이 검출 결과에 근거하여 상기 트랜스 임피던스 앰프의 상기 변환 이득을 제어하는 이득 제어 회로와,
상기 이득 제어 회로가 수속 상태인지 비수속 상태인지를 판정하고, 판정 결과를 나타내는 판정 신호를 상기 이득 제어 회로에 출력하는 수속 판정 회로
를 구비하고,
상기 이득 제어 회로는, 상기 판정 신호가 상기 비수속 상태로부터 상기 수속 상태로 천이한 것을 나타냈을 때에, 상기 변환 이득을 상기 천이시의 값으로 유지하는
광 수신기.
제 5 항에 있어서,
상기 이득 제어 회로는, 상기 트랜스 임피던스 앰프가 출력하는 상기 전압 신호를 입력하는 오피 앰프와, 캐소드측 단자가 상기 오피 앰프의 출력 단자에 접속되고 애노드측 단자가 상기 오피 앰프의 반전 입력 단자에 접속되는 다이오드와, 상기 다이오드의 상기 애노드측 단자에 접속되는 커패시터를 갖고, 상기 다이오드의 상기 애노드측 단자의 전압값에 근거하여 상기 트랜스 임피던스 앰프의 상기 변환 이득을 제어하고,
상기 수속 판정 회로는, 상기 오피 앰프의 출력 전압과 기준 전압을 비교한 결과에 근거하여, 상기 이득 제어 회로가 상기 수속 상태인지 상기 비수속 상태인지를 판정하는
광 수신기.
제 6 항에 있어서,
상기 이득 제어 회로의 상기 오피 앰프는, 상기 판정 신호가 상기 비수속 상태를 나타낼 때 입력되는 상기 전압 신호에 근거하여 동작시키고, 상기 판정 신호가 상기 수속 상태를 나타낼 때는 출력 전압을 일정하게 유지하는 광 수신기.
제 7 항에 있어서,
상기 수속 판정 회로는, 리셋 신호의 입력에 의해, 상기 판정 신호를 상기 수속 상태로부터 상기 비수속 상태로 천이시키고,
상기 이득 제어 회로의 상기 오피 앰프는, 상기 비수속 상태로 천이한 상기 판정 신호에 근거하여 동작을 개시하는
광 수신기.
청구항 5 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 광 수신기를 구비한 광 종단 장치.