(57)【要約】  【課題】  従来の光受信回路においては、受信信号は、原信号にリンギングなどが付加されたものとなりがちであったので、それを防止するために高度の回路技術を採用する必要を生じ、高価なものとなりがちであった。  【解決手段】  本発明により、受光素子からの出力から逆バイアス電圧を除く信号成分を増幅する構成とした光受信回路において、トランジスタのコレクタ−ベース間には、順方向電流利得の周波数依存性によりこのトランジスタに生じるインピーダンスの誘導性成分を低減させるために適宜な値とした抵抗、及び、コンデンサの各１が並列に接続されている光受信回路としたことで、最小限度の部品の追加でリンギングを生じないようにし課題を解決するものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光素子からの出力電流を電圧に変換する回路と、前記受光素子の逆バイアス電圧をクランプするために該受光素子のアース側に設置されるトランジスタとからなり、前記受光素子からの出力から前記逆バイアス電圧を除く信号成分を増幅する構成とした光受信回路において、前記トランジスタのコレクタ−ベース間には、順方向電流利得の周波数依存性によりこのトランジスタに生じるインピーダンスの誘導性成分を低減させるために適宜な値とした抵抗、及び、コンデンサが並列に接続されていることを特徴とする光受信回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、IrDRや光バースト通信などにおいて、送信されてきた光信号を電気信号に復調するときに用いられる光受信回路に関するものであり、詳細には、電気信号に復調を行う際に誤り発生の要因となる疑似信号などを生じることなく、送信が行われた信号形状を正確に復調することのできる光受信回路の提供を目的とするものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の空間中に光を直接に伝播させる光通信においては、周囲の状況の変化などにより、受光レベルの変動、入力信号パターンの変化などを生じやすく、出力が大きくなると前置増幅器の出力にリンギングなどを生じ易くなり、後の信号の再生時に偽信号を発生するなどして、正確な送信信号が伝送されないと言う問題点を生じていた。
【０００３】
この点を解決すべく、図４に第一の従来例として示すように、ＡＧＣ付きプリアンプ（２）からの出力を受けるトランジスタ（３）のエミッタを接地する抵抗器（６）に並列に、前記抵抗器の端子間電圧が高くなるにつれて、端子間の容量が少なくなる可変容量手段（１０）を備え、前記抵抗器の端子間電圧に応じて容量を変化させ、リンギングの発生を減小させて、再生時の信号形状を原信号に類似させる光受信回路が開示されている。
【０００４】
尚、上記の基本的な回路構成としては、図５に第二の従来例として示すように、受光素子Ｄ１を接地する抵抗器Ｒ１と前置増幅器との間にコンデンサＣ１を介在させ、受光素子Ｄ１からの直流成分も含まれている出力電流Ｉ１中から、交流成分、即ち信号成分の電流Ｉ２を得ることを目的とするものであり、後段に接続されるコンパレータ回路（図示せず）などで送信されてきた原信号を再生する。
【０００５】
尚、Ｒ１と平列に接続されているトランジスタＱ１は、光信号強度が強くなり受光素子Ｄ１からの出力が増加したときにはトランジスタＱ１を導通させ、前記受光素子Ｄ１からの電圧の一部を接地し、第一のコンデンサＣ１を介してオペレーショナルアンプ回路ＯＰの印加される電圧を適正化し、飽和などにより精度が低下するのを防止するためのものである。
【特許文献１】特開平０９−０９８０３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図４に示した第一の従来例の光受信回路はＡＧＣ(Automatic Gain Control=自動利得調整)回路、可変容量ダイオードなど、高価で且つ使用に当たっても、高度の技術力を要する素子、回路を採用しており、必然的に製品が高価なものとなる問題点を生じるものとなる。
【０００７】
また、図５に示す、第二の従来例の光受信回路は、トランジスタＱ１と、抵抗器Ｒ１、Ｒ２と、コンデンサＣ１と、オペレーショナルアンプ回路ＯＰから構成され、高価な部品を使用する必要ななく、また、組立に当たっても、特に高度な技術力も必要とせず、安価に構成できるという利点を有するが、前記トランジスタＱ１が導通したときのインピーダンスＺ１は、高周波において順方向電流利得が低下するため、インピーダンスＺ１が増加する。
【０００８】
このインピーダンスをＺ１＝Ｒ３＋ｓＬ１とし、このインピーダンスＺ１が抵抗Ｒ１より充分低い値とすると、出力電圧Ｖ１は次式となる。
【０００９】
Ｖ1=((sC1・R3+S2L1・C1)/(1+sC1・R3+S2L1・C1))×(I1・R2)
【００１０】
これは、二次のハイパスフィルターの式であり、このハイパスフィルターのインピーダンスＺ１の直流成分Ｒ３は電流の増加と共に低下するため、Ｑは増加する。そのため、オペレーショナルアンプ回路ＯＰからの出力電圧Ｖ１も図６（Ａ）に示すようにリンギングを生じる。そして、このリンギングの電圧が、次段に接続されるコンパレータ回路の閾値電圧を超えると、その部分に図６（Ｂ）に示すように偽信号ＦＳを生じるものとなり、著しく通信精度が失われるものとなる問題点を生じる。
【００１１】
よって、従来からの光受信回路においては、精度を向上しようとするとコストアップが避けられず、安価に生産しようとするときには、精度が不足して通信精度が低下する問題点を生じ易く、安価で高精度の光受信回路を市場に供給することは困難であり、この点の解決が課題とされるものとなっていた。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記した従来の、課題を解決するための具体的手段として、受光素子からの出力電流を電圧に変換する回路と、前記受光素子の逆バイアス電圧をクランプするために、前記受光素子のアース側に設置されるトランジスタとから成る光受信回路において、前記トランジスタのコレクタ−ベース間には、順方向電流利得の周波数依存性によりこのトランジスタに生じるインピーダンスの誘導性成分を低減させるために適宜な値とした抵抗、及び、コンデンサが並列に接続されていることを特徴とする光受信回路を提供することで、高精度の光受信回路を高度の生産技術を用いることなく、且つ、安価な部分で生産可能として、課題を解決するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、所定の時定数とした抵抗器とコンデンサとを光受信回路に追加することで、次段に接続されるコンパレータ回路の閾値電圧を超え偽信号の発生にいたる程のリンギングを実質的に生じないものとして、高度の製造技術も高価な部品も使用することなく安価に光受信回路を製造可能とすると言う極めて優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、理解を容易とすっるために、上記に説明した第二の従来例と同じ部分には、同じ符号を付して説明を行うものとする。
【００１５】
図１に符合１で示すものは本発明に係る光受信回路であり、この光受信回路１は、受光素子からの出力電流を電圧に変換する回路と、前記受光素子の逆バイアス電圧をクランプするために該受光素子Ｄ１のアース側に設置されるトランジスタＱ１とからなり、また、前記トランジスタＱ１のコレクタ−エミッタ間と並列には第一の抵抗器Ｒ１が接続され、前記受光素子Ｄ１からの電流を電圧に変換している。
【００１６】
そして、前記受光素子Ｄ１が通常の受信状態であれば、トランジスタＱ１はオフ状態にあり、受光素子Ｄ１が受信した光信号は電流Ｉ１と成って第一の抵抗器Ｒ１により直流分を含み電圧化され、その信号中の交流分、即ち、信号分は第一のコンデンサＣ１を通過してオペレーショナルアンプ回路ＯＰで増幅され、信号出力Ｖ１として得られるものとなる。
【００１７】
このときに、受光素子Ｄ１に入射する光信号の強度が強い場合には、第一の抵抗器Ｒ１間に生じる電圧Ｖ１が高くなりトランジスタＱ１が導通して過剰分を接地し、受光素子Ｄ１に流れる電流Ｉ１を分流させて、第一のコンデンサＣ１を介してオペレーショナルアンプ回路ＯＰに入力する電圧が過大となり、飽和を生じて正確な波形の再現ができなくなるのを防止するものとする構成とされている点は従来例のものと同様である。
【００１８】
加えて、本発明では、前記トランジスタＱ１のコレクタ−ベース間に第二のコンデンサＣ２と第三の抵抗器Ｒ４が接続されており、ここで、トランジスタＱ１、抵抗器Ｒ４、コンデンサＣ２で構成されている回路のインピーダンスＺ２を考えてみる。なお、トランジスタＱ１の順方向電流増幅率β(s)は次式で表せるものとする。
【００１９】
β(s)＝(ω1・β0)/(ω1+s)
【００２０】
そして、インピーダンスＺ２は、
【００２１】
Z2=((K・T)/(q・I3))+(1/β(s))・(R4/(1+sC2・R4))
=((K・T)/(q・I3))+((ω1+s)/(ω1・β0))・(R4/(1+sC2・R4))
【００２２】
ここで、ｑは電子電荷、Ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度である。従って、トランジスタＱ１の順方向電圧利得β(s)の周波数依存性によるω１の時定数を有する誘導性の成分は、コンデンサＣ２と抵抗器Ｒ４の値を調整し適宜な時定数として設定することでキャンセルされる。
【００２３】
これにより、図２に示すように、同じ受光素子Ｄ１からの出力電流波形Ｉ１に対して、前記オペレーショナルアンプ回路ＯＰの出力電圧Ｖ１にはリンギングが発生することが無くなり、このオペレーショナルアンプ回路ＯＰの後段にコンパレータ回路を接続したときの出力に偽信号が発生することは無く、正確な信号が受信されるものとなる。
【００２４】
図３は受光素子Ｄ１と、この受光素子Ｄ１からの出力電流Ｉ１を電圧化するＲ１の位置を入れ替えたバリエーション回路であり、この場合にもトランジスタＱ１のインピーダンスＺ１に起因するリンギングを生じるものとなるので、トランジスタＱ１のベース側には、時定数が適宜な値として設定されたコンデンサＣ２と抵抗器Ｒ４が接続され、リンギングの発生が防止されている。
【００２５】
以上に説明したように、本発明により光受信回路１を形成する際に、従来は受光素子Ｄ１からの電流出力を後段での処理を容易とするための電圧変換回路に含まれるトランジスタＱ１の誘導性などにより、後段に接続されるコンパレータ回路に偽信号を発生させる要因となるリンギングを生じないようにするときに、適宜な時定数となるように値が調整されたコンデンサＣ２と抵抗器Ｒ４とをトランジスタＱ１のベース側に接続すれば良いものとなる。
【００２６】
即ち、コンデンサＣ２と抵抗器Ｒ４という入手も容易であり、価格も極めて安価な部品を僅かに２個追加するのみで、リンギングの除去が可能となるものであり、実質的には、ほとんど価格にも形状（大きさ）にも影響を与えない状態で目的を達せられるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る光受信回路の実施形態を示す回路図である。
【図２】本発明に係る光受信回路の出力波形を示す説明図である。
【図３】同じく本発明に係る光受信回路の別の実施形態を示す回路図である。
【図４】従来例を示す回路図である。
【図５】別の従来例を示す回路図である。
【図６】別の従来例の中間波形に生じるリンギングの例と、其れにより、最終出力波形に生じる偽信号の例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
１…光受信回路
Ｄ１…受光素子
Ｒ１…第一の抵抗器
Ｑ１…トランジスタ
Ｃ１…第一のコンデンサ
Ｒ２…第二の抵抗器
Ｒ４…第三の抵抗器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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