(57)【要約】【課題】従来の光受信器に用いられる前置増幅器は、最大受信感度時にトランジスタの飽和を抑制する動作を有していたが、前置増幅器の基準電圧ＶＥＥに対する電源電圧ＶＣＣが一定であることが前提とされていた。【解決手段】最大受信感度付近では、ＭＯＳＦＥＴ１９をＯＮ動作として、前置増幅器４の信号出力端子９の出力信号帯域を十分満足するＶＥＥ７に対するＶＣＣ８電位を、ＤＣＤＣコンバータ１７から供給し、それ以外の場合はＭＯＳＦＥＴ１９をＯＦＦ動作とし通常電源２０をＶＣＣ８に供給する。また、ＭＯＳＦＥＴ１９のＯＮ動作、ＯＦＦ動作時にＤＣＤＣコンバータ１７と通常電源２０のショート対策として、ダイオード２１を通常電源２０とＭＯＳＦＥＴ１９のソース間に挿入する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を電流信号に変換するフォトダイオードと、
前記フォトダイオードに接続されたカレントミラー回路と、
基準電圧および電源電圧が印加され、前記カレントミラー回路を構成する一対のトランジスタの一方から出力される電流信号を電圧信号に変換する前置増幅器を備えた光受信器において、
前記カレントミラー回路を構成する一対のトランジスタの他方から出力される受光電流を受光電圧に変換する電圧変換器と、
前記受光電圧を予め設定したしきい値と比較し、比較結果に基づいて選択信号を出力する光入力判定回路と、
一定の電圧を供給するＤＣＤＣコンバータと、
前記光入力判定回路の選択信号に基づいて、前記ＤＣＤＣコンバータと外部入力電源のいずれか一方を、前記前置増幅器の電源電圧として供給する切替器と、
を備えたことを特徴とする光受信器。
【請求項２】
前記光入力判定回路は、
前記受光電圧を入力としディジタル値を出力するＡ／Ｄ変換器と、
しきい値を格納するＥＥＰＲＯＭと、
前記Ａ／Ｄ変換結果を入力とし、前記ＥＥＰＲＯＭから入力したしきい値と比較し、比較結果に応じてディジタル値を出力するマイクロコントローラとを備え、
前記切替器は、
前記ＤＣＤＣコンバータと前記通常電源を切り替えるＭＯＳＦＥＴと、
前記ＭＯＳＦＥＴ切替え時に前記ＤＣＤＣコンバータ出力と前記通常電源がショートしないように、前記ＤＣＤＣコンバータに並列に接続されたダイオードとを備えたことを特徴とする請求項１記載の光受信器。
【請求項３】
前記光入力判定回路は、
前記受光電圧入力としきい値電圧を比較し結果に応じてディジタル値を出力するコンパレータ回路と、
前記前置増幅器の最大受信感度時の電源となるＤＣＤＣコンバータとを備え、
前記切替器は、
前記ＤＣＤＣコンバータと前記通常電源を切り替えるＭＯＳＦＥＴと、
前記ＭＯＳＦＥＴ切替え時に前記ＤＣＤＣコンバータ出力と前記通常電源がショートしないように、前記ＤＣＤＣコンバータに並列に接続されたダイオードとを備えたことを特徴とする請求項１記載の光受信器。
【請求項４】
前記ＤＣＤＣコンバータは、前置増幅器の最大受信感度時の電源として動作し、
前記通常電源は、前置増幅器の最大受信感度時以外の電源として動作することを特徴とする請求項１記載の光受信器。
【請求項５】
前記フォトダイオードは、ピンフォトダイオードもしくはアバランシェフォトダイオードであることを特徴とする請求項１乃至４記載の光受信器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光伝送システムの前置増幅回路を有する光受信器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光伝送システムにおける光受信器に用いられる前置増幅器は、最大受信感度時にダイオードＤ１，Ｄ２がトランジスタＴ１のコレクタ電位を一定に保ちトランジスタＴ１の電源電圧Ｖｃｃ、基準電圧Ｖｅｅの電位を確保することによって飽和動作を抑制でき、出力振幅を一定に保つ動作を有していた。（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１２７０３８号公報（５頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光伝送システムにおける光受信器に用いられる前置増幅器は、特許文献１記載の従来技術に代表されるように最大受信感度時にトランジスタの飽和を抑制する動作を有していたが、前置増幅器の基準電圧ＶＥＥに対する電源電圧ＶＣＣが一定であることが前提とされていた。実使用上ＶＥＥに対するＶＣＣは±数％程度変動することが一般的であり、特にＶＥＥに対するＶＣＣ電位が低下する事はトランジスタのコレクタ電流対周波数特性を劣化させることと等価であり、結果として光受信器出力の帯域を低下させるという課題があった。
この最大受信感度時におけるコレクタ電流対周波数特性劣化を抑制するために、前置増幅器の電源電圧ＶＣＣにＤＣＤＣコンバータを使用し、ＶＥＥに対するＶＣＣ電位を一定に保つ方法が考えられる。これによりトランジスタのコレクタ電流対周波数特性は電源変動に依存しなくなり、コレクタ電流対周波数特性を考慮した任意の電圧を前置増幅器に与える事が可能となる。しかしＤＣＤＣコンバータを使用することにより消費電力が増加するという欠点がある。
【０００５】
本発明は、係る課題を解決するために成されたものであり、前置増幅器のトランジスタの飽和を抑制するとともに、前置増幅器の基準電圧に対する電源電圧を保持することに伴う消費電流の増加を、極力抑制することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る光受信器は、光信号を電流信号に変換するフォトダイオードと、前記フォトダイオードに接続されたカレントミラー回路と、基準電圧および電源電圧が印加され、前記カレントミラー回路を構成する一対のトランジスタの一方から出力される電流信号を電圧信号に変換する前置増幅器を備えた光受信器において、前記カレントミラー回路を構成する一対のトランジスタの他方から出力される受光電流を受光電圧に変換する電圧変換器と、前記受光電圧を予め設定したしきい値と比較し、比較結果に基づいて選択信号を出力する光入力判定回路と、一定の電圧を供給するＤＣＤＣコンバータと、前記光入力判定回路の選択信号に基づいて、前記ＤＣＤＣコンバータと外部入力電源のいずれか一方を、前記前置増幅器の電源電圧として供給する切替器とを備えている。
【０００７】
また、前記光入力判定回路は、前記受光電圧を入力としディジタル値を出力するＡ／Ｄ変換器と、しきい値を格納するＥＥＰＲＯＭと、前記Ａ／Ｄ変換結果を入力とし、前記ＥＥＰＲＯＭから入力したしきい値と比較し、比較結果に応じてディジタル値を出力するマイクロコントローラとを備え、
前記ＤＣＤＣコンバータと前記通常電源を切り替えるＭＯＳＦＥＴと、
前記ＭＯＳＦＥＴ切替え時に前記ＤＣＤＣコンバータ出力と前記通常電源がショートしないように、前記ＤＣＤＣコンバータに並列に接続されたダイオードとを備えても良い。
【０００８】
また、前記光入力判定回路は、前記受光電圧入力としきい値電圧を比較し結果に応じてディジタル値を出力するコンパレータ回路と、前記前置増幅器の最大受信感度時の電源となるＤＣＤＣコンバータとを備え、
前記ＤＣＤＣコンバータと前記通常電源を切り替えるＭＯＳＦＥＴと、
前記ＭＯＳＦＥＴ切替え時に前記ＤＣＤＣコンバータ出力と前記通常電源がショートしないように、前記ＤＣＤＣコンバータに並列に接続されたダイオードとを備えても良い。
【０００９】
また、ピンフォトダイオードは、アバランシェフォトダイオードであっても良い。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、図を用いてこの発明に係る実施の形態１について説明する。
【００１１】
図１は、実施の形態１による光受信器の構成を示している。ピンフォトダイオードまたはアバランシェフォトダイオード１のアノード２は、カレントミラー回路３に接続され、カレントミラー回路３の一方の出力は前置増幅器４へ接続され、他方は抵抗器２５に接続される。前置増幅器４は、電流を入力とする電流入力端子６と、基準電圧となるＶＥＥ７と、電源電圧となるＶＣＣ８と、信号出力端子９で構成される。
【００１２】
図２は、前置増幅器４の内部構成図の一例である。電流入力端子６から入力された電流信号は、トランジスタ１０で電圧信号に変換され、後段の差動対１１にて多段増幅され、信号出力端子９から増幅された電流信号が出力される。差動対１１の振幅は電流１２で制御され、電流１２はトランジスタ１３とトランジスタ１４で構成されるカレントミラーによって制御される。トランジスタ１４に流れる電流１５は、抵抗器１６とＶＥＥ７およびＶＣＣ８の電位差によって決定される。従って、ＶＥＥ７に対するＶＣＣ８電位が低下することにより、抵抗器１６に流れる電流１５が減少し、カレントミラーで構成される電流１２も減少することになる。
【００１３】
これに伴い差動対１１は、図３に示すように、コレクタ電流がＩｃ１からＩｃ２に低下するに伴い、Ｉｃ１に対する周波数特性ｆ１がＩｃ２に対する周波数特性ｆ２に低下し、結果として信号出力端子９の出力信号の周波数特性すなわち通過帯域特性を劣化させる。特に、最大受信感度時は入力電流が大きく、トランジスタ１０および差動対１１は大振幅で動作するため、ＶＣＣ８の低下に伴うコレクタ電流対周波数特性劣化の影響は特に大きくなる。
【００１４】
この影響を改善するため、図２に示したトランジスタ１０および差動対１１の大振幅時のコレクタ電流対周波数特性を十分満足するＶＥＥ７に対するＶＣＣ８電位を、図１に示すようなＤＣＤＣコンバータ１７を使用しＶＣＣ８に供給する。ＤＣＤＣコンバータ１７は、ＶＥＥ７に対するＶＣＣ８の変動によらず、ＶＥＥ７に対して常に一定電圧をＶＣＣ８に供給できる回路であり、例えばＶＥＥ７に対するＶＣＣ８電位の１．５倍の一定電圧をＶＥＥ７とＶＣＣ８間に供給することができる。
【００１５】
しかしＤＣＤＣコンバータ１７を使用することで消費電力が増加するため、定常的な消費電力の増加を極力抑制するために、光入力判定回路１８を構成し、最大受信感度付近の場合はＭＯＳＦＥＴ１９をＯＮ動作としＤＣＤＣコンバータ１７をＶＣＣ８に供給し、それ以外の場合はＭＯＳＦＥＴ１９をＯＦＦ動作とし通常電源２０をＶＣＣ８に供給することで必要最小限の電力供給とする。
なお、ＭＯＳＦＥＴ１９のＯＮ動作、ＯＦＦ動作時にＤＣＤＣコンバータ１７と通常電源２０のショート対策として、ダイオード２１を通常電源２０とＭＯＳＦＥＴ１９のソース間に挿入する。これら、ＭＯＳＦＥＴ１９、ダイオード２１は切替器を構成する。
【００１６】
光入力判定回路１８は、受光電圧２２を入力とし、ＭＯＳＦＥＴ１９のゲート制御電圧２３を出力とする。受光電圧２２は受光電流２４が抵抗器２５を流れる事で生成される。かくして、この抵抗器２５は電圧変換器として動作する。
【００１７】
図４は光入力判定回路の一例である。受光電圧２２をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器２６と、最大受信感度付近を示すしきい値を格納するＥＥＰＲＯＭ２７と、Ａ／Ｄ変換器２６結果とＥＥＰＲＯＭ２７のしきい値を入力とし、最大受信感度付近を判別するマイクロコントローラ２８で構成され、ゲート制御電圧２３はマイクロコントローラ２８の判別結果である。
【００１８】
ＥＥＰＲＯＭ２７に格納するしきい値は、最大受信感度付近の受光電圧をあらかじめＡ／Ｄ変換器２６を用いてディジタル値を取得し、その結果を基に決定する。
【００１９】
マイクロコントローラ２８は、ＥＥＰＲＯＭ２７から読み込んだしきい値に対し、Ａ／Ｄ変換器２６から読み込んだ値の大小で判別し、ＤＣＤＣコンバータ１７の出力の有無を選択する選択信号であるゲート制御電圧２３を生成する。
【００２０】
図５は光入力判定回路のもう一例である。最大受信感度付近を判別するしきい値電圧２９と、しきい値電圧２９を基に受光電圧２２が最大受信感度付近かどうかを判別するコンパレータ回路３０で構成され、ゲート制御電圧２３はコンパレータ３０の判別結果である。
【００２１】
しきい値電圧２９は、最大受信感度付近の受光電圧をあらかじめ取得し、その結果を基に決定する。
【００２２】
コンパレータ回路３０は、しきい値電圧２９に対し、受光電圧２２の大小で判別し、ゲート制御電圧２３を生成する。
【００２３】
以上のように、この実施の形態１によれば、光信号を電流信号に変換するフォトダイオードと、前記フォトダイオードに接続されたカレントミラー回路と、基準電圧および電源電圧が印加され、前記カレントミラー回路を構成する一対のトランジスタの一方から出力される電流信号を電圧信号に変換する前置増幅器を備えた光受信器において、前記カレントミラー回路を構成する一対のトランジスタの他方から出力される受光電流を受光電圧に変換する電圧変換器と、前記受光電圧を予め設定したしきい値と比較し、比較結果に基づいて選択信号を出力する光入力判定回路と、一定の電圧を供給するＤＣＤＣコンバータと、前記光入力判定回路の選択信号に基づいて、前記ＤＣＤＣコンバータと外部入力電源のいずれか一方を、前記前置増幅器の電源電圧として供給する切替器とを備えたことにより、最大受信感度付近における光受信器の出力信号帯域が十分確保され、電源変動に依存せず、電力増加を極力抑えることが可能である。
この実施の形態による光受信器は、例えば、前置増幅器を搭載した全光受信器への適用が見込まれ、実用上その効果が大きく、適用範囲が広い。
【００２４】
【発明の効果】
この発明によれば、最大受信感度付近における光受信器の出力信号帯域が十分確保され、前置増幅器のトランジスタへ印加される電源の電源変動に依存せずに、光受信器への供給電力の増加を極力抑えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態による光受信器を説明するための図である。
【図２】この発明の実施の形態による前置増幅器を説明するための図である。
【図３】この発明の実施の形態による前置増幅器の差動対のコレクタ電流対周波数特性を説明するための図である。
【図４】この発明の実施の形態による光入力判定回路の一例を説明するための図である。
【図５】この発明の実施の形態による光入力判定回路のもう一例を説明するための図である。
【符号の説明】
１  ピンフォトダイオードまたはアバランシェフォトダイオード、２  アノード、３  カレントミラー回路、４  前置増幅器、６  電流入力端子、７  ＶＥＥ、８  ＶＣＣ、９  信号出力端子、１０  トランジスタ、１１  差動対、１２  電流、１３  トランジスタ、１４  トランジスタ、１５  電流、１６  抵抗器、１７  ＤＣＤＣコンバータ、１８  光入力判定回路、１９  ＭＯＳＦＥＴ、２０通常電源、２１  ダイオード、２２  受光電圧、２３  ゲート制御電圧、２４受光電流、２５  抵抗器、２６  Ａ／Ｄ変換器、２７  ＥＥＰＲＯＭ、２８  マイクロコントローラ、２９  しきい値電圧、３０  コンパレータ回路。
【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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