JPS63181536A - 光受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光通信システムの構成費素である光受信装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は１例えば昭和５６年３月発行の日本工業技術セ
ンター［光通信システムＪ　Ｐ２２１　　の第２図に示
された従来の光受信装置を示すブロック図であ９２図に
おいて（１）は光信号を電気信号に変換スルアバランシ
ェフォトダイオード、（２）はこのアバランシェフォト
ダイオード（１）のバイアスヲ供給する高圧発生回路、
（３１は上記アバランシェ７オトダイオードｆｉ＋の電
流変化による信号ラミ圧変化による信号に変換する前置
増幅回路、（４１はこの前置増幅回路（３）の出力を受
けて増幅利得が変化する可変利得増幅回路、（５）はこ
の可変利得増幅回路（４）の出力を受けて一定の利得で
増幅する主増幅回路。

ｆｉｌ　ｌｄこの主増幅回路（５）の出力振幅レベルを
検知するピーク値検出回路、（７）は基糸電圧、（８−
はこの基糸電圧と前記ピーク値検出回路（６）の出力の
誤差を増幅し、上記可変利得増幅器（４）の利得制御電
圧および上記高圧発生回路（２）の出力電圧を制御する
誤差増幅回路、（９）は上記主増幅回路（５）の出力信
号の波形再生を行う識別再生回路、α１はこの識別再生
回路（９１の信号出力端子である。

次に、ｔｈ作について説明する。光入力信号Ｐｉｎ（Ｗ
）　Ｈアバランシェフォトダイオード（１）によって電
気信号ｉａ　（Ａ）に変換すれる。この関係を式で表わ
十と下記のようになる。

１ａ＝ａ　−Ｍ　−Ｐｔｎ　　　　　　　　　　　　（
１１アバランシエフオトダイオード（１）の出力室ｉ１
ａは、帰還抵抗Ｒｆ（Ω〕を有する前置増幅回路（３）
によって、電流−電圧変換されてｖｐ（Ｖ）の出力をイ
ｒ↓る。

Ｖｐ　：　Ｒｆ　・１ａｆ２１ 前置増幅回路（３）の出力は、可変利得増幅回路（４１
゜主増幅回路（５）によって増幅され、識別再生回路（
９）でディジタル２値”１”、′０”の判定がなされる
。

識別再生回路（９）の入力に供給される信号振幅は常に
一定の値であることが望捷しいので、光入力レベルの変
化に応じて、可変利得増幅回路（４Ｉの利得ヲ変化させ
た＃）、アバランシェフォトダイオード（１）に供給す
るバイアス重圧を変化させることによシ、この増倍率Ｍ
を可変させたシする［ＡＧＣｊ（オートケインコントロ
ールの略）フィードバックループを＃ｌ灰している。主
増幅回路（５）の出力振幅値は、ＡＧ６フイードバツク
ループの構成要素である誤差増幅回路（８）の参照電圧
（Ｖｒｅｆ）で調整可能である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の光受信装置は１以上のように構成されているので
、最小受光電力を向上させるために前置増幅回路の帰還
抵抗値を大きくとると、光入力レベルが大きい時に、前
置増幅回路および可変利得増幅回路が飽和しやすくなる
という問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、高感度で、広いダイナミックレンジを有し
た光受信装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る光受信装置は、前置増幅回路の出力に第
２のピーク値検出回路を介して、第２の誤差増幅器を接
続し、この第２の誤差増幅回路の出力を定電流回路を介
して、アバランシェフォトダイオードのアノード側に接
続したものである。

〔作用〕

この発ＥＪＡ（／ｌ：おける光受信装置は、アバランシ
ェフォトダイオードのアノード９１１＋に＆ｇした定電
流回路によシ、過大な光入力がアバランシェフォトダイ
オードに供給された時の信号電流が低減され。

前置増幅器の飽和レベルが改善される。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す光受信装置のブロッ
ク図であ＃）、第１図において、（１）はアバランシェ
フォトダイオード、（２）は高圧発生回路。

（３）け前置増幅回路、（４１け可変利得増幅回路、（
５）は主増幅回路　１６１は第１のピーク値検出回路、
（７１け第１の基準電圧、（８１け第１の誤差増幅回路
、（９）は識別再生回路、　Ｑｌは出力端子であυ、上
記（１１〜軸は第４図に示す従来のものと同じである。

αυは前置増幅器（３）の出力信号憑幅を検知する第２
のピーク値検出回路、Ｏ２は第２の基糸電圧、０３はこ
の第２の基糸電圧ａｚと前記ν２のピーク値検出回路ａ
０の出力の差を増幅する第２の誤差増幅回路、α４はこ
の第２の誤差増幅回路α３の出力電圧に応じて電流容量
が変動する定電流回路である。

また、第２図は定電流回路α滲の動作を詳細に説明した
図であるが２図において、　ａ！１９はアバランシェフ
ォトダイオードの第１の負荷抵抗、αＧは第２の負荷抵
抗、αηはＮＰＮの定電流源トランジスｌ。

ａ８はこの定電流源トランジスタαηのエミッタ抵抗。

ａ＊ｕｒＭｅ定戒流源トランジスタのベースバイアスを
決定する第１のベースブリーダ抵抗、（イ）は第２のペ
ースブ１１−ダ抵抗である。

±記従来でし明し、たように、光入力信号Ｐｉｎはアバ
ランシェフォトダイオード（１１および前置増幅回路（
３１によって電圧信号Ｖｐに変換される。

（１１，（２＋式よシ、この電圧信号を式で表わすと次
のようＶＣなる。

Ｖｐ　＝＝Ｒｆ　、ｌａ　”　Ｒｆ−ａ　−Ｍ−Ｐｉｎ
　　　　　ｆ３１±式よυ、過大な光信号（Ｐｉｎ）が
供給された時には、比例圓係によシ装置増幅回路（３）
の出力振幅ｖｐが増大することが明らかであるが１回路
構成による制限によジ飽和状態が発生する（第３図実？
ＩＭ）。前置増幅器（３１の出力振幅（ｖｐ　）が飽和
すると、主増幅回路（５）の出力波形は歪み、識別再生
回路（９）で忠実な再生が出来ない。そこで、飽和レベ
ルを改善するために、光入力が大きくなった時に、アバ
ランシェフォトダイオード（１１の信号電流を低減子れ
ばよいことが、（３１式よ）予想される。

この発明はアバランシェフォトダイオード（１１の信号
電流を低減するために、一定の電流を流す機能を有する
定電流回路θ滲を設け、余剰な１′流をこれに分岐させ
た。定電流回路Ｉの一例は第２図に示すよう［ＮＰＨの
定電流源トランジス４０’ｊを用いる。これのベースバ
イアスを制御することによって、エミッタ抵抗α８の端
子電圧が変化し、電流容に１１を可変することができる
。この電流容量１１を変化させれば、第１および第２の
負荷抵抗ａ９．αｅに流れるアバランシェフォトダイオ
ード（１１の信号電流１２もそれに応じて変化させるこ
とができる。これは、高圧発生回路（２）からアバラン
シェフォトダイオードｆｉｌに流れ込む電流ｉｏと、定
電流回路０４１の電流容量１１と、アバランシェ７オト
ダイオード（１）の第１および第２の負荷抵抗σＳ。

６９に流れる電流１２との間に、以下の関係式か成シ立
っているからである。

１０＝＝１１＋１２　　　　　　　　　　　＋４！次に
、定電流回路の制御動作原理について説明中る。

過大な光入力がアバランシェフォトダイオード（Ｉｌｒ
供給されると、（３）式の関係よシ装置増幅回路（３１
の出力振幅は過剰に増大し飽和する。この出力振幅を検
知している第２のピーク値検出回路（Ｉｌｌの出力も増
大する斤め、これと第２の基準電圧α邊との差が増大し
、第２の誤差増幅回路ａ３の出力電圧値は高くなる。こ
の出力電圧値が高く々ると、筆２の誤差増幅回路α３に
接続された定電流回路Ｉの電流容Ｍｃ１１は大診くなる
ため、上記の理由からアバランシェフォトダイオードの
第１．　第２０負荷抵抗ａ先　ｔＪＩ３に流れる電流１
２は低下し、前置増幅回路（３１の出力の飽和は改善さ
れるという負帰還ループを形成している。したがって、
光入力が小さい時には、定電流回路０の電流容量は０に
等しくなシ、前置増幅回路（３）の出力は最も大きくな
るように制御される。

従来の前置増幅回路（３）の飽和レベルにおいて。

この発明の回路装置を用いて１１と１２が等しくなるよ
うに制御したとすれば、第３図の破巌のように従来の約
２倍に改善されることになるはずである。

なお、上記実施例では、光−電気変換素子にアバランシ
ェフォトダイオード（１）を用いたものを示したが、増
倍作用を有しないフォトダイオードを用いてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば光・電気変換素子の信
号′（流が、過大光入力によってｊ曽太しないように定
電流回路による負帰還ループｆ構成したので、前置増幅
器の帰還抵抗値を大きく設定でき、高感度でダイナミッ
クレンジの広い光受信装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による光受信装置を示ナブ
ロック図、第２図は定電流回路の一構成例による接続保
、菓３図は光入力レベルと前置増幅器の出力電圧振幅の
関係を示す図、第４図は従来の光受信装置を示すブロッ
ク図である。 （１１はアバランシェフォトダイオード、（２）は高圧
発生回路、Ｃ３）は前置増幅回路、（４２け可変利得増
幅回路、（５）は主増幅回路、（６）は第１のピーク値
検出回路、（７）け第１の基皐電圧、（８１は第１の誤
差増幅回路、（９１は識別再生回路、　ａｌｌは第２の
ピーク値検出回路、α２は第２の基邸電圧、６３ｊｄ第
２の誤差増幅回路、（Ｉ４は定電流回路である。 なお１図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力光信号を電気信号に変換する光−電気変換素子と、
   この光−電気変換素子の電流変化による信号を電圧変化
   による信号に変換する前置増幅回路と、この前置増幅回
   路の出力を受けて増幅利得が変化する可変利得増幅回路
   と、この可変利得増幅回路の出力を受けて一定の利得で
   増幅する主増幅回路と、この主増幅回路の出力振幅レベ
   ルを検知する第１のピーク値検出回路と、第１の基準電
   圧と前記第１のピーク値検出回路の出力の差を増幅し、
   前記可変利得増幅器の利得制御電圧および前記光−電気
   変換素子のバイアスを制御する電圧を供給する第１の誤
   差増幅回路と、との第１の誤差増幅回路の出力を受けて
   前記光−電気変換素子のバイアスを制御する高圧発生回
   路と、前記主増幅回路の出力信号の波形再生を行う識別
   再生回路と、前記前置増幅回路の出力振幅レベルを検知
   する第２のピーク値検出回路と、第２の基準電圧と前記
   第２のピーク値検出回路の出力の差を増幅する第２の誤
   差増幅回路と、この第２の誤差増幅回路の出力を受けて
   電流値を制御し、前記光−電気変換素子のアノードに供
   給する定電流回路とを備えたことを特徴とする光受信装
   置。