(57)【要約】【課題】論理レベル検出部の閾値電圧を変化することによる受信感度の劣化等を抑えた光受信回路を提供する。【解決手段】光／電気変換部１１およびデータ／クロック再生部１４の間に論理レベル検出部１３およびデューティ調整部２０を設ける。このデューティ調整部２０の具体例は、１対のＴ−Ｆ／Ｆ２１、２３、インバータ２２、位相可変部２４、ＥＸ−ＯＲゲート２５、分岐部２６、デューティ監視部２７および制御部２８により構成される。【選択図】　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入力信号を電気出力信号に変換する光／電気変換部および該光／電気変換部の出力信号からデータ信号およびクロック信号を再生出力するデータ／クロック再生部を有する光受信回路において、
前記光／電気変換部および前記データ／クロック再生部間に前記光／電気変換部の出力信号を閾値と比較してデータ信号を出力する論理レベル検出部および該論理レベル検出部の前記データ信号のデューティを調整するデューティ調整部を設けることを特徴とする光受信回路。
【請求項２】
前記デューティ調整部は、前記データ信号のデューティ比を実質的に５０％に調整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】
前記論理レベル検出部は、前記光／電気変換部の出力信号を可変電圧源からの閾値電圧と比較す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】
前記デューティ調整部は、出力データ信号のデューティ比を監視するデューティ監視部を含むことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の光受信回路。
【請求項５】
前記デューティ調整部は、前記デューティ監視部の前記直流電圧に基づく制御電圧で遅延時間が制御される位相可変部を含むことを特徴とする請求項４に記載の光受信回路。
【請求項６】
光入力信号を電気出力信号に変換する光／電気変換部、該光／電気変換部の電気出力信号を閾値電圧と比較してデータ信号を出力する論理レベル検出部、該論理レベル検出部からの出力データ信号に基づいてデータ信号およびクロック信号を再生出力するデータ／クロック再生部を含む光受信回路において、
前記論理レベル検出部および前記データ／クロック再生部間に配置され、データ信号のデューティ比を調整するデューティ調整部を設けることを特徴とする光受信回路。
【請求項７】
前記デューティ調整部は、それぞれ入力端子に直接およびインバータを介して接続された第１および第２Ｔ−Ｆ／Ｆ、該第１Ｔ−Ｆ／Ｆの出力データ信号が一方の入力端子に入力される排他論理和回路、前記第２Ｔ−Ｆ／Ｆの出力データ信号が入力され可変位相のデータ信号を前記排他論理和回路の他方の入力端子に入力する位相可変部、前記排他論理和回路の出力データのデューティ比を監視するデューティ監視部および該デューティ監視部から出力される直流電圧に基づき前記位相可変部を制御する制御部により構成されることを特徴とする請求項６に記載の光受信回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光受信回路に関し、特に光受信器の受信感度が、入力データ信号のデューティ変動に影響されない光受信回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信等にあっては、光ファイバーを介して伝送された光信号を受信して電気信号に変換する光受信回路を使用する。特に、伝送により歪んだり、雑音（ノイズ）が混入したり、又は伝送ロスにより減衰（パワー不足）したデータ信号を、きれいなデジタル信号に変換するデータの識別再生機能を有する。
【０００３】
図６は、従来の光受信回路のブロック図である。この光受信回路１００は、光／電気変換部１０１、可変電圧源１０２、論理レベル検出部１０３およびデータ／クロック再生部１０７により構成される。そして、このデータ／クロック再生部１０７は、分岐部１０４、Ｄ型フリップフロップ（Ｄ−Ｆ／Ｆ）１０５およびクロック抽出部１０６により構成される。
【０００４】
光／電気変換部１０１には、入力端子１０８から光データ信号ａが入力され、電気データ信号ｂに変換される。論理レベル検出部１０３には、光／電気変換部１０１が出力する電気データ信号ｂおよび可変電圧源１０２からの閾値（リファレンス電圧）ｃが入力される。論理レベル検出部１０３は、検出信号ｄをデータ／クロック再生部１０７の分岐部１０４に入力する。分岐部１０４は、論理レベル検出部１０３からの検出信号ｄを信号ｅおよびｆに分岐し、それぞれＤ−Ｆ／Ｆ１０５およびクロック抽出部１０６に入力する。クロック抽出部１０６は、クロック信号ｇを抽出してＤ−Ｆ／Ｆ１０５に入力する。そして、Ｄ−Ｆ／Ｆ１０５は、出力端子１０９にデータ信号ｈを出力する。
【０００５】
動作を説明すると、入力端子１０８には、光データ信号ａが入力される。この光データ信号ａは、光／電気変換部１０１に入力され、電気データ信号ｂを得る。この電気データ信号ｂは、論理レベル検出部１０３により可変電圧源１０２からの閾値ｃと比較され、検出データ信号ｄを得る。この論理レベル検出部１０３の動作を、図７（Ａ）〜（Ｃ）を参照して以下に説明する。
【０００６】
図７（Ａ）は、リファレンス電圧により出力デュティーを最適にした場合を示す。図７（Ａ）において、（ａ）は、光／電気変換部１０１から出力される入力データ（図６中のｂ）と可変電圧源１０２からのリファレンス電圧（図６中のｃ）の関係を示す。また、（ｂ）は、論理レベル検出部１０３から出力される出力データ（図６中のｄ）を示す。図７（Ａ）の場合に示す如く、リファレンス電圧ｃが入力データｂの中心より上方へずれている場合には、出力データｄのＨレベル期間に対してＬレベル期間が長くなる（即ち、デューティ比が５０％以下になる）。即ち、識別器の位相余裕拡大のために、閾値電圧を調整すると、論理レベル検出回路の入力での識別オフセット余裕が小さくなり，結果として受信感度の劣化をまねく。一方、図７（Ｂ）は、リファレンス電圧を識別オフセット余裕の最適値にした場合を示す。図７（Ｂ）に示す如く、入力データｂの中央とリファレンス電圧ｃが一致する場合（即ち、入力データｂに対してリファレンス電圧ｃが最適値である場合）には、出力データｄのＨレベル期間とＬレベル期間が一致する（即ち、デューティ比が５０％になる）。即ち、識別オフセット余裕を最大になるように、閾値電圧を調整すると、デューティは、改善されないため、識別器の位相余裕はなくなり、結果として受信感度の劣化をまねく。また、図７（Ｃ）に示す如く、入力データｂに対してリファレンス電圧ｃが低い場合には、出力データｄは、Ｈレベル期間がＬレベル期間より長くなる（即ち、デューティ比が５０％以上になる）。
【０００７】
次に、図８は、データ／クロック再生部１０７におけるデータ信号をクロック信号でリタイミングする場合の位相余裕を説明するタイミングチャートである。図８（ａ）および（ｃ）は、Ｄ−Ｆ／Ｆ１０５に入力されるデータｅであり、それぞれデューティ比が５０％および５０％未満の場合である。また、（ｂ）および（ｄ）は、クロック抽出部１０６からＤ−Ｆ／Ｆ１０５に入力されるクロックｇである。図８（ａ）および（ｂ）に示す場合には、位相余裕は最大になる。一方、図８（ｃ）および（ｄ）に示す場合には位相余裕は狭くなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述の如き従来の光受信回路は、入力データ信号のデューティ変動が、受信感度に大きく影響することである。
【０００９】
【発明の目的】
本発明は、従来技術の上述した課題に鑑みなされたものであり、入力データ信号のデューティ比が変動した場合にも、識別回路に常に最適なデューティ比のデータ信号を供給する光受信回路を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、本発明による光受信回路は次のような特徴的な構成を採用している。
【００１１】
（１）光入力信号を電気出力信号に変換する光／電気変換部および該光／電気変換部の出力信号からデータ信号およびクロック信号を再生出力するデータ／クロック再生部を有する光受信回路において、
前記光／電気変換部および前記データ／クロック再生部間に前記光／電気変換部の出力信号を閾値と比較してデータ信号を出力する論理レベル検出部および該論理レベル検出部の前記データ信号のデューティを調整するデューティ調整部を設ける光受信回路。
【００１２】
（２）前記デューティ調整部は、前記データ信号のデューティ比を実質的に５０％に調整する上記（１）の光受信回路。
【００１３】
（３）前記論理レベル検出部は、前記光／電気変換部の出力信号を可変電圧源からの閾値電圧と比較する上記（１）又は（２）の光受信回路。
【００１４】
（４）前記デューティ調整部は、出力データ信号のデューティ比を監視するデューティ監視部を含む上記（１）、（２）又は（３）の光受信回路。
【００１５】
（５）前記デューティ調整部は、前記デューティ監視部の前記直流電圧に基づく制御電圧で遅延時間が制御される位相可変部を含む上記（４）の光受信回路。
【００１６】
（６）光入力信号を電気出力信号に変換する光／電気変換部、該光／電気変換部の電気出力信号を閾値電圧と比較してデータ信号を出力する論理レベル検出部、該論理レベル検出部からの出力データ信号に基づいてデータ信号およびクロック信号を再生出力するデータ／クロック再生部を含む光受信回路において、
前記論理レベル検出部および前記データ／クロック再生部間に配置され、データ信号のデューティ比を調整するデューティ調整部を設ける光受信回路。
【００１７】
（７）前記デューティ調整部は、それぞれ入力端子に直接およびインバータを介して接続された第１および第２Ｔ−Ｆ／Ｆ、該第１Ｔ−Ｆ／Ｆの出力データ信号が一方の入力端子に入力される排他論理和回路、前記第２Ｔ−Ｆ／Ｆの出力データ信号が入力され可変位相のデータ信号を前記排他論理和回路の他方の入力端子に入力する位相可変部、前記排他論理和回路の出力データのデューティ比を監視するデューティ監視部および該デューティ監視部から出力される直流電圧に基づき前記位相可変部を制御する制御部により構成される上記（６）の光受信回路。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による光受信回路の好適実施形態の構成および動作を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
先ず、図１は、本発明による光受信回路の好適実施形態の全体構成を示すブロック図である。この光受信回路１０は、光／電気変換部１１、可変電圧源１２、論理レベル検出部１３、デューティ調整部２０およびデータ／クロック再生部１４により構成される。
【００２０】
光／電気変換部１１には、入力端子１６から光データ信号ａが入力され、電気データ信号ｂを出力する。このデータ信号ｂは、可変電圧源１２からの閾値（リファレンス）電圧ｃと共に論理レベル検出部１３に入力され、Ｈレベル又はＬレベル（論理レベル）の検出を行う。論理レベル検出部１３から出力されるデータ信号ｄは、デューティ調整部２０に入力される。このデューティ調整部２０でデューティ調整されたデータ信号ｉは、データ／クロック再生部１４に入力され、出力端子１７、１８からそれぞれ出力データｈおよびクロックｇを出力する。
【００２１】
次に、図２は、図１に示す光検出回路１０の動作を示す動作波形図又はタイミングチャートである。図２において、（ｂ）、（ｄ）、（ｉ）、（ｈ）および（ｇ）は、それぞれ図１中の各部から出力される出力波形である。即ち、（ｂ）は、光／電気変換部１１から出力される電気データ信号である。（ｄ）は、論理レベル検出部１３で検出されたデータ信号である。（ｉ）は、デューティ調整部２０にてデューティ調整されたデューティ比が１００％のデータ信号である。（ｈ）および（ｇ）は、データ／クロック再生部１４の出力端子１７および１８に得られるデータ信号およびクロック信号である。
【００２２】
図２の（ｂ）および（ｄ）を対比すれば明らかな如く、光／電気変換部１１から出力される電気データ信号ｂは、アナログ的な信号である。しかし、論理レベル検出部１３により可変電圧源１２からの閾値（リファレンス）電圧ｃと比較して検出された電気データ信号ｄは、デジタル的な信号である。一方、デューティ調整部２０から出力されるデータ信号ｉは、図３および図４を参照して後述する如く、デューティ比が調整された信号である。
【００２３】
次に、図３および図４を参照して、図１中のデューティ調整部２０の構成および動作を説明する。先ず、図３は、デューティ調整部２０の構成を示すブロック図である。このデューティ調整部２０は、１対のＴ−Ｆ／Ｆ２１、２３、インバータ（位相反転器）２２、位相可変部２４、排他論理和（ＥＸ−ＯＲ）ゲート２５、分岐部２６、デューティ監視部２７および制御部２８により構成される。
【００２４】
図１中の論理レベル検出部１３の出力データ信号ｄが入力される入力端子２９は、Ｔ−Ｆ／Ｆ２１および２３に、それぞれ直接およびインバータ２２を介して入力される。Ｔ−Ｆ／Ｆ２１から出力されるデータ信号ｊは、ＥＸ−ＯＲゲート２５の一方の入力端子に入力される。また、Ｔ−Ｆ／Ｆ２３から出力されるデータ信号ｋは、位相可変部２４にて出力データｌとされ、ＥＸ−ＯＲゲート２５の他方の入力端子に入力される。ＥＸ−ＯＲゲート２５から出力されるデータ信号ｍは、分岐部２６に入力され、上述したデータ信号ｉを出力端子３０に出力する。このデータ信号ｉは、図１中のデータ／クロック再生部１４に入力される。
【００２５】
一方、分岐部２６にて分岐された一方のデータ信号ｎは、デューティ監視部２７に入力される。このデューティ監視部２７は、直流信号ｐを制御部２８に入力する。この制御部２８が出力する制御電圧ｑは、位相可変部２４に入力され、上述したデータ信号ｌの位相を制御する。
【００２６】
次に、図４のタイミングチャートを参照して、図３に示すデューティ調整部２０の動作を説明する。図４において、（ｄ）、（ｊ）、（ｋ）、（ｌ）および（ｍ）は、図３中に同じ参照符号で示す回路部の信号である。即ち、（ｄ）は、入力端子２９に入力される図１中の論理レベル検出部１３の出力データ信号ｄである。（ｊ）は、Ｔ−Ｆ／Ｆ２１から出力されるデータ信号である。（ｋ）は、Ｔ−Ｆ／Ｆ２３から出力されるデータ信号である。（ｌ）は、位相可変部２４から出力されるデータ信号である。また、（ｍ）は、ＥＸ−ＯＲゲート２５から出力されるデータ信号である。
【００２７】
先ずデューティ調整部２０の初期動作状態を説明する。初期動作状態では、制御部２８からの制御電圧ｑは任意電圧である。従って、位相可変部２４の遅延量も任意である。例えば、初期動作状態のデータ信号ｍのデューティ比が５０％（即ち、Ｈレベル期間とＬレベル期間が等しい状態）でない場合には、分岐部２６で分岐された一方の信号ｎがデューティ監視部２７に入力される。デューティ監視部２７では、その信号を平均値整流して直流信号ｐを出力する。
【００２８】
ここで、図５は、デューティ監視部２７の入力信号ｎのデューティ比（横軸）と出力電圧（縦軸）の関係を示す。制御部２８は、その直流信号ｐを入力とし、内蔵している基準電圧との比較により、データ信号ｍのデューティ比が５０％からのずれを検出する。そして、データ信号ｍのデューティ比の５０％からのずれを検出し、データ信号ｍのデューティ比が５０％になるように位相可変部２４への制御電圧ｑを変化させる。これにより、位相可変部２４の遅延量を調整し、結果としてデータ信号ｉのデューティ比は５０％になる。
【００２９】
次に、デューティ調整部２０の定常状態の動作を説明する。図４に示す如く、入力端子２９には、デューティ比が５０％でないデータ信号ｄが入力される。Ｔ−Ｆ／Ｆ２１は、このデータ信号ｄを入力とし、データ信号ｊを出力する。一方、Ｔ−Ｆ／Ｆ２３は、データ信号ｄの位相をインバータ２２により反転したデータ信号を入力とし、データ信号ｋを出力する。位相可変部２４は、このデータ信号ｋを入力とし、データ信号ｍのデューティ比が実質的に５０％になる遅延量に設定するための制御電圧ｑを制御部２８から受け、出力データｌを出力する。
【００３０】
ＥＸ−ＯＲゲート２５は、上述したデータ信号ｊおよび遅延データ信号ｌを入力とする。この遅延量（又は位相シフト）は、図４（ｋ）および（ｌ）の差であり、図４中に→で示す。従って、ＥＸ−ＯＲゲート２５から出力されるデータ信号ｍは、図４（ｍ）に示す信号となる。分岐部２６は、このデータ信号ｍを２分岐し、一方を出力端子３０から出力データ信号ｉとして出力すると共に、他方（データ信号ｎ）をデューティ監視部２７に入力する。
【００３１】
デューティ監視部２７は、データ信号ｎを入力とし、デューティ比が５０％に対応した直流信号ｐを出力する。制御部２８は、デューティ監視部２７からの直流信号ｐを入力とするが、デューティ比が５０％であるために制御部２８からの制御電圧ｑは変化しない。このようにして、出力端子３０からデューティ比が５０％のデータ信号ｍが出力される。
【００３２】
以上、本発明による光受信回路の好適実施形態の構成および動作を詳述した。しかし、斯かる実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であること、当業者には容易に理解できよう。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、本発明の光受信回路によると、次の如き実用上の顕著な効果が得られる。即ち、デューティ調整時に、受信感度の劣化を起こすことなく、データ／クロック再生回路（識別再生回路）に最適なデューティを有するデータ信号を生成し、入力データ信号のデューティが変動しても、受信感度が劣化しないようにすることが可能である。また、そのための手段は、デューティ監視部および位相可変部を含むデューティ調整部を設け、データ信号のデューティ比を自動的に最適値に設定可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光受信回路の好適実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す光受信回路の各部の動作を示すタイミングチャートである。
【図３】図１中のデューティ調整部の具体的構成を示すブロック図である。
【図４】図３に示すデューティ調整部の各部の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】図３中のデューティ監視部の動作説明図である。
【図６】従来の光受信回路の構成を示すブロック図である。
【図７】図６に示す論理レベル検出部の動作説明図である。
【図８】図６に示す光受信回路のデータ信号とクロックの関係を示す図である。
【符号の説明】
１０　光検出回路
１１　光／電気変換回路
１２　可変電圧源
１３　論理レベル検出部
１４　データ／クロック再生部
１６、２９　入力端子
１７、１８、３０　出力端子
２０　デューティ調整部
２１、２３　Ｔ−Ｆ／Ｆ
２２　インバータ
２４　位相可変部
２５　ＥＸ−ＯＲ
２６　分岐部
２７　デューティ監視部
２８　制御部
【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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