(57)【要約】【課題】出力ヘッドルームの存在に関わらず微弱な光信号を精度よく受信できる光受信回路を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る光受信回路は、フォトダイオードのアノードとカソードの双方に所定の定電圧を印加した状態で、フォトダイオードを電流電圧変換回路のオペアンプに接続することとした。そして、この定電圧を出力ヘッドルームを回避するように設定することで、フォトダイオードのバイアス電圧（アノード−カソード間電圧）を０として暗電流を最小化しつつ、微弱な光信号を精度よく受信できるようになる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトダイオードの一端が接続される非反転入力端子、前記フォトダイオードの他端が接続される反転入力端子、及び前記非反転入力端子と前記反転入力端子に入力された電圧に基づく電圧を出力する出力端子を有するオペアンプと、
一端が前記オペアンプの前記出力端子に接続され、他端が前記オペアンプの前記反転入力端子に接続された帰還抵抗とを備え、
前記オペアンプの前記非反転入力端子に所定の定電圧が印加される
ことを特徴とする光受信回路。
【請求項２】
前記フォトダイオードの前記一端がアノード、前記他端がカソードであり、
前記所定の定電圧は、前記オペアンプの負側出力ヘッドルーム電圧を超える電位とする
ことを特徴とする請求項１に記載の光受信回路。
【請求項３】
前記フォトダイオードの前記一端がカソード、前記他端がアノードであり、
前記所定の定電圧は、前記オペアンプの正側電源電圧から正側出力ヘッドルーム電圧だけ降下した電圧よりも小さい電位とする
ことを特徴とする請求項１に記載の光受信回路。
【請求項４】
前記オペアンプの前記出力端子が出力する電圧と、前記所定の定電圧とが入力され、前記オペアンプの前記出力端子が出力する電圧と前記所定の定電圧との電圧差を増幅して出力する電圧増幅回路をさらに備える
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光受信回路。
【請求項５】
前記光受信回路は、前記所定の電圧を出力する定電圧源を備える
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光受信回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光信号を受信して電圧信号として出力する光受信回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザなどの発光デバイスより出力された光信号は、特許文献１のような光受信装置で受信される。図１は、特許文献１に記載されるような光受信装置の主要部分を説明する図である。光受信装置は、光信号を電流信号（光電流）に変換するフォトダイオード（ＰＤ）５１、フォトダイオード５１が出力する電流信号を電圧信号に変換する光受信回路３００、光受信回路３００が出力する微細な電圧信号を増幅する電圧増幅回路１５で構成される。
【０００３】
フォトダイオード５１のアノードが接地電極ＧＮＤに接続され、カソードが光受信回路３００に接続されている。
【０００４】
光受信回路３００は、オペアンプ１１および帰還抵抗１２で構成される。オペアンプ１１の非反転入力端子は、接地電極ＧＮＤに接続されている。オペアンプ１１の反転入力端子は、フォトダイオード５１のカソードに接続されている。帰還抵抗１２は、一端がオペアンプ１１の出力端子に接続され、他端がオペアンプ１１の反転入力端子に接続されている。
【０００５】
フォトダイオード５１に光信号が入射されると、フォトダイオード５１にはカソードからアノードに向けて光電流Ｉｉｎが流れる。光受信回路３００は、自身から出力される光電流Ｉｉｎを出力電圧Ｖｏに変換して出力する。
【０００６】
微弱な光信号を光受信装置で受信する際、フォトダイオードの暗電流が雑音源の１つとなる。暗電流は、フォトダイオードに光信号が入力されていないときにもフォトダイオードから出力される、光信号とは無関係な電流である。光受信装置の受信感度を向上させるためには、フォトダイオードの暗電流をできる限り低減することが望ましい。図２は、フォトダイオードに印加するバイアス電圧（アノード−カソード間電圧）と暗電流との関係を示す図である。正のバイアス電圧を印加した状態を順バイアス、負のバイアス電圧を印加した状態を逆バイアスという。一般的にフォトダイオードは、バイアス電圧が０（ゼロ）のときに、暗電流が最も小さくなる。
【０００７】
図１の光受信回路３００において、オペアンプ１１の反転入力端子と非反転入力端子とは、イマジナリーショート（仮想短絡）と呼ばれる現象により、同じ電位となることが知られている。すなわち、オペアンプ１１の反転入力端子の電位（＝フォトダイオードのカソード電位）は、非反転入力端子の電位である接地電位となる。一方、フォトダイオード５１のアノードは接地されているため、その電位は当然に接地電位となる。このように、図１のフォトダイオード５１のバイアス電圧は０（ゼロ）となっており、フォトダイオード５１は最小の暗電流となる条件に設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１４−０３００８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一般的な増幅回路では、出力電圧が電源電位付近で歪んでしまい、正しく出力することができない電圧領域が存在する。このような電圧領域は「出力ヘッドルーム」と呼ばれ、光受信回路にも生じる。
【００１０】
図３は、出力ヘッドルームを考慮した光受信回路の出力特性（電流電圧変換特性）を模式的に示した図である。光受信回路は図１の構成とし、オペアンプの正側電源端子（不図示）に正の電位ＶＣＣを、負側電源端子（不図示）に接地電位ＧＮＤを印加した単一正電源で駆動されるものとする。光受信回路の出力電圧Ｖｏは、入力電流Ｉｉｎ（フォトダイオードが出力する光電流）に比例して増加するよう動作することが期待される。しかし実際は、出力ヘッドルームの存在により、図３に示したように、光受信回路は電源電位である０およびＶＣＣ近傍で電流電圧変換特性の線形性を保つことができない。出力ヘッドルームの電圧をＶｈｒとすると、光受信回路は、出力電圧ＶｏとしてＶｈｒとＶＣＣ−Ｖｈｒの間の電圧しか出力することができない。
【００１１】
例えば光センサ用途など、微弱な光信号を検出ないし計測するための光受信装置では、フォトダイオードから出力される光電流も微小となるため、その後段にある光受信回路は微小な入力電流Ｉｉｎを精度よく電圧変換できなければならない。しかし、前述のとおり、光受信回路には出力ヘッドルームが存在するため、光受信装置は微弱な光信号を精度よく受信することが困難という課題があった。
【００１２】
そこで、本発明は、上記課題を解決するために、出力ヘッドルームの存在に関わらず微弱な光信号を精度よく受信できる光受信回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明に係る光受信回路は、フォトダイオードのアノードとカソードの双方に所定の定電圧を印加した状態で、フォトダイオードをオペアンプに接続することとした。
【００１４】
具体的には、本発明に係る光受信回路は、
フォトダイオードの一端が接続される非反転入力端子、前記フォトダイオードの他端が接続される反転入力端子、及び前記非反転入力端子と前記反転入力端子に入力された電圧に基づく電圧を出力する出力端子を有するオペアンプと、
一端が前記オペアンプの前記出力端子に接続され、他端が前記オペアンプの前記反転入力端子に接続された帰還抵抗とを備え、
前記オペアンプの前記非反転入力端子に所定の定電圧が印加される
ことを特徴とする。
【００１５】
つまり、本発明に係る光受信方法は、
フォトダイオードの一端が接続される非反転入力端子、前記フォトダイオードの他端が接続される反転入力端子、及び前記非反転入力端子と前記反転入力端子に入力された電圧に基づく電圧を出力する出力端子を有するオペアンプと、
一端が前記オペアンプの前記出力端子に接続され、他端が前記オペアンプの前記反転入力端子に接続された帰還抵抗と、
を備える光受信回路で光信号を受信する光受信方法であって、
前記オペアンプの前記非反転入力端子に所定の定電圧を印加することを特徴とする。
【００１６】
特許文献１のように、オペアンプの非反転入力端子は通常接地しておくが、本光受信回路では所定の定電圧を与えておく。この定電圧を与えておくことで反転入力端子もイマジナリーショートにより同じ定電圧となる。そして、この定電圧を出力ヘッドルームを回避するように設定することで、フォトダイオードのバイアス電圧（アノード−カソード間電圧）を０として暗電流を最小化しつつ、微弱な光信号を精度よく受信できるようになる。従って、本発明は、出力ヘッドルームの存在に関わらず微弱な光信号を精度よく受信できる光受信回路及び光受信方法を提供することができる。
【００１７】
本発明に係る光受信回路の一形態は、前記フォトダイオードの前記一端がアノード、前記他端がカソードであり、前記所定の定電圧は、前記オペアンプの負側出力ヘッドルーム電圧を超える電位とすることを特徴とする。
【００１８】
この光受信方法は、前記一端をアノード、前記他端をカソードとして前記フォトダイオードを前記オペアンプに接続する場合、前記オペアンプの負側出力ヘッドルーム電圧を超える電位を前記所定の定電圧とすることを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る光受信回路の他の形態は、前記フォトダイオードの前記一端がカソード、前記他端がアノードであり、前記所定の定電圧は、前記オペアンプの正側電源電圧から正側出力ヘッドルーム電圧だけ降下した電圧よりも小さい電位とすることを特徴とする。
【００２０】
この光受信方法は、前記一端をカソード、前記他端をアノードとして前記フォトダイオードを前記オペアンプに接続する場合、前記オペアンプの正側電源電圧から正側出力ヘッドルーム電圧だけ降下した電圧よりも小さい電位を前記所定の定電圧とすることを特徴とする。
【００２１】
本発明に係る光受信回路は、前記オペアンプの前記出力端子が出力する電圧と、前記所定の定電圧とが入力され、前記オペアンプの前記出力端子が出力する電圧と前記所定の定電圧との電圧差を増幅して出力する電圧増幅回路をさらに備えることを特徴とする。
【００２２】
この光受信方法は、前記オペアンプの前記出力端子の出力を他のオペアンプを有する電圧増幅回路で増幅する場合、前記オペアンプの前記出力端子が出力する電圧を前記他のオペアンプの反転入力端子に入力し、前記所定の定電圧を前記他のオペアンプの非反転入力端子に入力し、前記オペアンプの前記出力端子が出力する電圧と前記所定の定電圧との電圧差を増幅することを特徴とする。
電圧増幅回路に参照電圧として前記定電圧を与えることでオペアンプの出力電圧に重畳されているオフセットをキャンセルすることができる。
【００２３】
なお、前記光受信回路は、前記所定の電圧を出力する定電圧源を備えてもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、出力ヘッドルームの存在に関わらず微弱な光信号を精度よく受信できる光受信回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に関連する光受信回路を説明する図である。
【図２】フォトダイオードに印加するバイアス電圧と暗電流との関係を説明する図である。
【図３】本発明に関連する光受信回路の出力特性を説明する図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る光受信回路を説明する図である。
【図５】本発明に係る光受信回路のオペアンプの回路を説明する図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る光受信回路の出力特性を説明する図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る光受信回路を説明する図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る光受信回路を説明する図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る光受信回路の出力特性を説明する図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る光受信回路を説明する図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る光受信回路を説明する図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態に係る光受信回路を説明する図である。
【図１３】本発明の第６の実施形態に係る光受信回路を説明する図である。
【図１４】本発明の第６の実施形態に係る光受信回路を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００２７】
［第１の実施形態］
図４は、本実施形態の光受信回路３０１の構成を説明する図である。
光受信回路３０１は、
フォトダイオード５１の一端が接続される非反転入力端子、フォトダイオード５１の他端が接続される反転入力端子、及び前記非反転入力端子と前記反転入力端子に入力された電圧に基づく電圧を出力する出力端子を有するオペアンプ１１と、
一端がオペアンプ１１の前記出力端子に接続され、他端がオペアンプ１１の前記反転入力端子に接続された帰還抵抗１２と、
オペアンプ１１の前記非反転入力端子に所定の定電圧を印加する定電圧源１４と、
を備える。
【００２８】
本実施形態では、フォトダイオード５１の前記一端がアノード、前記他端がカソードであり、定電圧源１４は、オペアンプ１１の負側出力ヘッドルーム電圧を超える電位を前記所定の定電圧とする。
【００２９】
本実施形態に係る光受信回路３０１は、オペアンプ１１、帰還抵抗（Ｒ）１２、位相補償容量（Ｃ）１３及び定電圧源１４で構成される。オペアンプ１１の非反転入力端子（＋）は、フォトダイオード（ＰＤ）５１のアノードおよび定電圧源１４に接続される。オペアンプ１１の反転入力端子（−）は、ＰＤ５１のカソードに接続される。帰還抵抗１２は、一端がオペアンプ１１の出力端子に接続され、他端がオペアンプ１１の反転入力端子に接続されている。位相補償容量１３は、一端がオペアンプ１１の出力端子に接続され、他端がオペアンプ１１の反転入力端子に接続されている。位相補償容量１３は、ノイズを低減し、負帰還を安定させるために接続されている。オペアンプ１１の正側電源端子には正の電位ＶＣＣが印加され、負側電源端子には接地電位ＧＮＤが印加される。なお、光受信回路３０１は、ＰＤ５１が出力する電流信号を電圧信号に変換する電流電圧変換回路と同等の働きをするものである。
【００３０】
光受信回路３０１において、オペアンプ１１の非反転入力端子の電位をＶ１、反転入力端子の電位をＶ２、出力端子の電位をＶｏと表すこととする。ＰＤ５１のアノードとオペアンプ１１の非反転入力端子には、定電圧源１４からともに定電圧Ｖｂが与えられている。また、オペアンプ１１の反転入力端子と非反転入力端子とは、イマジナリーショート（仮想短絡）により同電位となる。すなわち、
Ｖ１＝Ｖ２＝Ｖｂ
の関係が成り立つ。オペアンプ１１の反転入力端子とＰＤ５１のカソードとは直接接続されているので、両者は同電位となる。従って、ＰＤ５１のアノードとカソードの電位はともにＶｂであるが、アノード−カソード間電圧（バイアス電圧と言う。）は０（ゼロ）となり、暗電流は最小化される。
【００３１】
図５は、光受信回路３０１を構成するオペアンプ１１の構成例を示す図である。図５に示すオペアンプ１１は、入力段、増幅段、出力段で構成される。入力段の差動回路は、二つの入力端子ＩＮ＋（非反転入力端子）、ＩＮ−（反転入力端子）の電位差を増幅する。次段の増幅段は、前段の差動回路だけでは足りない利得を増加させる。出力段は、出力端子ＯＵＴに接続される抵抗などの負荷の影響を受けないようバッファとして動作する。出力段のトランジスタＱ２がオンになりソース電流Ｉｓｏｕｒｃｅが出力端子に流れこむことにより、出力電圧ＶｏはＨｉｇｈになる。逆に、出力段のトランジスタＱ３がオンになりシンク電流Ｉｓｉｎｋを出力端子から引き抜くことにより、出力電圧ＶｏはＬｏｗになる。
【００３２】
出力電圧がＨｉｇｈの時、その電位は、正の電源電位ＶＣＣからトランジスタＱ１のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ１、トランジスタＱ２のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅ２、および抵抗Ｒ１による電圧降下Ｒ１×Ｉｓｏｕｒｃｅだけ降下した電位となる。すなわち、出力電圧Ｖｏの最大出力電圧はＶＣＣ−Ｖｃｅ１−Ｖｂｅ２−（Ｒ１×Ｉｓｏｕｒｃｅ）となる。
【００３３】
出力電圧がＬｏｗの時、その電位は、負の電源電位ＧＮＤからトランジスタＱ４のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ４、トランジスタＱ３のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅ３、および抵抗Ｒ２による電圧降下Ｒ２×Ｉｓｉｎｋだけ上昇した電位となる。すなわち、出力電圧Ｖｏの最少出力電圧はＧＮＤ＋Ｖｃｅ４＋Ｖｂｅ３＋（Ｒ２×Ｉｓｉｎｋ）となる。
【００３４】
図５に示すように、オペアンプ１１は、Ｈｉｇｈ側でＶｃｅ１＋Ｖｂｅ２＋（Ｒ１×Ｉｓｏｕｒｃｅ）、Ｌｏｗ側でＶｃｅ４＋Ｖｂｅ３＋（Ｒ２×Ｉｓｉｎｋ）だけ出力できない領域が生じる。これが、出力ヘッドルームの生じる要因である。以下、Ｈｉｇｈ側の出力ヘッドルーム電圧をＶｈｒｈ、Ｌｏｗ側の出力ヘッドルーム電圧をＶｈｒｌと表記する。
【００３５】
図６は、光受信回路３０１の出力特性（電流電圧変換特性）を模式的に示した図である。前述のとおり、オペアンプ１１の非反転入力端子と反転入力端子の電位は、ともに定電圧源１４が出力する電圧Ｖｂとなる。ＰＤ５１の暗電流を無視すると、光電流Ｉｉｎ＝０のとき、光受信回路３０１は出力電圧Ｖｏ＝Ｖｂを出力する。光電流Ｉｉｎが増加するに従って、出力電圧Ｖｏはほぼ線形的に増加する。
【００３６】
ここで、定電圧源１４の出力電圧ＶｂをＬｏｗ側出力ヘッドルーム電圧Ｖｈｒｌを超える程度に設定することで、光受信回路３０１は、図６に示すように、微小な入力電流Ｉｉｎであっても線形性を保ったまま精度よく電圧変換できるようになる。
【００３７】
以上で述べてきたとおり、光受信回路３０１は、ＰＤ５１のバイアス電圧（アノード−カソード間電圧）が０となるため暗電流は最小化され、かつ、出力ヘッドルームを回避できるようになる。従って、微弱な光信号を精度よく受信できるようになる。
【００３８】
［第２の実施形態］
第１の実施形態では、光受信回路が定電圧源を備える形態を説明したが、光受信回路の外部からオペアンプの非反転入力端子に所定の定電圧を印加する形態でもよい。図１０は、外部から所定の定電圧が印加される形態の光受信回路３０１ａを説明する図である。
【００３９】
光受信回路３０１ａは、
ＰＤ５１の一端（アノード）が接続される非反転入力端子、ＰＤ５１の他端（カソード）が接続される反転入力端子、及び前記非反転入力端子と前記反転入力端子に入力された電圧に基づく電圧を出力する出力端子を有するオペアンプ１１と、
一端がオペアンプ１１の前記出力端子に接続され、他端がオペアンプ１１の前記反転入力端子に接続された帰還抵抗１２と、
を備える。
光受信回路３０１ａは、位相補償容量１３を備えていてもよい。
光受信回路３０１ａは、外部の定電圧源から前記オペアンプの前記非反転入力端子に所定の定電圧を印加されることを特徴とする。
【００４０】
光受信回路３０１ａは、内部に定電圧源を持たずに、外部の定電圧源から所定の定電圧が印可されるだけであり、動作は図４の光受信回路３０１と同じである。すなわち、光受信回路３０１ａは、ＰＤ５１のバイアス電圧（アノード−カソード間電圧）が０となるため暗電流は最小化され、かつ、出力ヘッドルームを回避できるようになる。従って、微弱な光信号を精度よく受信できるようになる。
【００４１】
［第３の実施形態］
図７は、本実施形態の光受信回路３０２を説明する図である。光受信回路３０２は、図４の光受信回路３０１に対してオペアンプ１１の後段に電圧増幅回路１５をさらに接続する構成である。
【００４２】
電圧増幅回路１５は、オペアンプ１６を有し、オペアンプ１１の前記出力端子が出力する電圧がオペアンプ１６の非反転入力端子に入力され、定電圧源１４が出力する前記所定の定電圧がオペアンプ１６の反転入力端子に入力され、オペアンプ１１の前記出力端子が出力する電圧と定電圧源１４が出力する前記所定の定電圧との電圧差を増幅して出力する。電圧増幅回路１５は、さらに、少なくとも２つの抵抗（Ｒａ、Ｒｂ）を有する。
【００４３】
オペアンプ１６の非反転入力端子（＋）は、オペアンプ１１の出力端子に接続される。抵抗Ｒａの一端はオペアンプ１６の反転入力端子（−）に接続され、他端は定電圧源１４に接続される。抵抗Ｒｂの一端はオペアンプ１６の出力端子に接続され、他端はオペアンプ１６の反転入力端子に接続される。
【００４４】
このような構成により、電圧増幅回路１５は、電流電圧変換回路の出力電圧Ｖｏと、参照電圧となるＶｂとの差（Ｖｏ−Ｖｂ）を、増幅率Ｒｂ／Ｒａで増幅するように動作する。オペアンプ１１の出力電圧Ｖｏには、図６からも明白なように、定電圧源１４が出力する電圧Ｖｂがオフセットとして重畳されている。そこで、電圧増幅回路１５に参照電圧としてＶｂを与えることにより、オペアンプ１１の出力電圧Ｖｏに重畳されたオフセットをキャンセルすることができる。
【００４５】
なお、図１１の光受信回路３０２ａのように、電圧増幅回路１５を図１０の光受信回路３０１ａのオペアンプ１１の後段に接続しても、同様にオペアンプ１１の出力電圧Ｖｏに重畳されたオフセットをキャンセルすることができる。
【００４６】
［第４の実施形態］
図４で説明した光受信回路３０１は、オペアンプ１１の非反転入力端子にＰＤ５１のアノードを接続し、オペアンプ１１の反転入力端子にＰＤ５１のカソードを接続する構成とした。一方、ＰＤ５１の極性を逆にしてオペアンプ１１に接続しても、光受信回路３０１と同様の効果を奏することができる。
【００４７】
図８は、本実施形態の光受信回路３０３を説明する図である。光受信回路３０３は、ＰＤ５１の極性を図４の光受信回路３０１とは逆にしてオペアンプ１１に接続している。  本実施形態では、ＰＤ５１の前記一端がカソード、前記他端がアノードであり、定電圧源１４は、オペアンプ１１の正側電源電圧から正側出力ヘッドルーム電圧だけ降下した電圧よりも小さい電位を前記所定の定電圧とする。
【００４８】
光受信回路３０３の構成は、図４の光受信回路３０１と同じ構成であり、詳細な説明は省略する。オペアンプ１１の非反転入力端子（＋）は、ＰＤ５１のカソードおよび定電圧源１４に接続される。オペアンプ１１の反転入力端子（−）は、ＰＤ５１のアノードに接続される。
【００４９】
図９は、光受信回路３０３の出力特性（電流電圧変換特性）を模式的に示した図である。オペアンプ１１の非反転入力端子と反転入力端子の電位は、図４の光受信回路３０１と同様に、ともに定電圧源１４が出力する電圧Ｖｂとなる。ＰＤ５１の暗電流を無視すると、光電流Ｉｉｎ＝０のとき、光受信回路３０３は出力電圧Ｖｏ＝Ｖｂを出力する。光電流Ｉｉｎが増加するに従って、出力電圧Ｖｏはほぼ線形的に減少する。光電流Ｉｉｎはカソードからアノードに向けて流れるため、オペアンプ１１には光電流Ｉｉｎが流れ込むが、光受信回路３０３は反転増幅器であるため、出力電圧Ｖｏは光電流Ｉｉｎの増加に伴って減少する。
【００５０】
ここで、定電圧源１４の出力電圧Ｖｂを、正の電源電位ＶＣＣからＨｉｇｈ側出力ヘッドルーム電圧Ｖｈｒｈだけ降下した電位（ＶＣＣ−Ｖｈｒｈ）を下回る程度に設定することで、光受信回路３０３は、図９に示すように、微小な入力電流Ｉｉｎであっても線形性を保ったまま精度よく電圧変換できるようになる。
【００５１】
以上で述べてきたとおり、光受信回路３０３は、ＰＤ５１のバイアス電圧（アノード−カソード間電圧）が０となるため暗電流は最小化され、かつ、出力ヘッドルームを回避できるようになる。従って、微弱な光信号を精度よく受信できるようになる。
【００５２】
［第５の実施形態］
第４の実施形態では、光受信回路が定電圧源を備える形態を説明したが、光受信回路の外部からオペアンプの非反転入力端子に所定の定電圧を印加する形態でもよい。図１２は、外部から所定の定電圧が印加される形態の光受信回路３０３ａを説明する図である。
【００５３】
光受信回路３０３ａは、内部に定電圧源を持たずに、外部の定電圧源から所定の定電圧が印可されるだけであり、動作は図８の光受信回路３０３と同じである。すなわち、光受信回路３０３ａは、ＰＤ５１のバイアス電圧（アノード−カソード間電圧）が０となるため暗電流は最小化され、かつ、出力ヘッドルームを回避できるようになる。従って、微弱な光信号を精度よく受信できるようになる。
【００５４】
［第６の実施形態］
図１３は、本実施形態の光受信回路３０４を説明する図である。光受信回路３０４は、図８の光受信回路３０３に対してオペアンプ１１の後段に電圧増幅回路１５をさらに接続する構成である。
【００５５】
オペアンプ１６の非反転入力端子（＋）は、オペアンプ１１の出力端子に接続される。抵抗Ｒａの一端はオペアンプ１６の反転入力端子（−）に接続され、他端は定電圧源１４に接続される。抵抗Ｒｂの一端はオペアンプ１６の出力端子に接続され、他端はオペアンプ１６の反転入力端子に接続される。
【００５６】
このような構成により、電圧増幅回路１５は、電流電圧変換回路の出力電圧Ｖｏと、参照電圧となるＶｂとの差（Ｖｏ−Ｖｂ）を、増幅率Ｒｂ／Ｒａで増幅するように動作する。オペアンプ１１の出力電圧Ｖｏには、図９からも明白なように、定電圧源１４が出力する電圧Ｖｂがオフセットとして重畳されている。そこで、電圧増幅回路１５に参照電圧としてＶｂを与えることにより、オペアンプ１１の出力電圧Ｖｏに重畳されたオフセットをキャンセルすることができる。
【００５７】
なお、図１４の光受信回路３０４ａのように、電圧増幅回路１５を図１２の光受信回路３０３ａのオペアンプ１１の後段に接続しても、同様にオペアンプ１１の出力電圧Ｖｏに重畳されたオフセットをキャンセルすることができる。
【００５８】
［発明の効果］
本発明に係る光受信回路は、ＰＤ５１のアノードとカソードの双方に所定の定電圧を印加した状態で、ＰＤ５１を電流電圧変換回路に接続するようにしたことにより、微弱な光信号を精度よく受信することができるようになる。
【符号の説明】
【００５９】
１１：オペアンプ
１２：帰還抵抗
１３：位相補償容量
１４：定電圧源
１５：電圧増幅回路
１６：オペアンプ
５１：フォトダイオード
３００、３０１、３０１ａ、３０２、３０２ａ、３０３、３０３ａ、３０４、３０４ａ：光受信回路
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年3月16日(2018.3.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトダイオードの一端が接続される非反転入力端子、前記フォトダイオードの他端が接続される反転入力端子、及び前記非反転入力端子と前記反転入力端子に入力された電圧に基づく電圧を出力する出力端子を有するオペアンプと、
一端が前記オペアンプの前記出力端子に接続され、他端が前記オペアンプの前記反転入力端子に接続された帰還抵抗とを備え、
前記オペアンプの前記非反転入力端子に所定の定電圧が印加される
ことを特徴とする光受信回路であって、
前記フォトダイオードの前記一端がアノード、前記他端がカソードであり、
前記所定の定電圧は、前記オペアンプの負側出力ヘッドルーム電圧を超える電位とすることを特徴とする光受信回路。
【請求項２】
フォトダイオードの一端が接続される非反転入力端子、前記フォトダイオードの他端が接続される反転入力端子、及び前記非反転入力端子と前記反転入力端子に入力された電圧に基づく電圧を出力する出力端子を有するオペアンプと、
一端が前記オペアンプの前記出力端子に接続され、他端が前記オペアンプの前記反転入力端子に接続された帰還抵抗とを備え、
前記オペアンプの前記非反転入力端子に所定の定電圧が印加される
ことを特徴とする光受信回路であって、
前記フォトダイオードの前記一端がカソード、前記他端がアノードであり、
前記所定の定電圧は、前記オペアンプの正側電源電圧から正側出力ヘッドルーム電圧だけ降下した電圧よりも小さい電位とする
ことを特徴とする光受信回路。
【請求項３】
前記オペアンプの前記出力端子が出力する電圧と、前記所定の定電圧とが入力され、前記オペアンプの前記出力端子が出力する電圧と前記所定の定電圧との電圧差を増幅して出力する電圧増幅回路をさらに備える
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光受信回路。
【請求項４】
前記光受信回路は、前記所定の電圧を出力する定電圧源を備える
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光受信回路。