(57)【要約】【課題】伝送システムの伝送速度が変更になった場合に、前置増幅回路を交換することなく、伝送速度にあわせて帰還抵抗の抵抗値を変更する。【解決手段】前置増幅回路は、光信号を電流信号に変換する受光素子からの電流信号を電圧信号に変換する増幅回路と、この増幅回路の入力と出力とをつなぐ帰還抵抗と、電圧信号の伝送速度に応じて帰還抵抗の抵抗値を制御する伝送速度／電圧変換回路とを有する。そして、伝送速度／電圧変換回路は、電圧信号の伝送速度が速いほど帰還抵抗の抵抗値を小さくするのが好ましい。【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受光素子からの電流信号を電圧信号に変換する増幅回路と、この増幅回路の入力と出力とをつなぐ帰還抵抗と、前記電圧信号の伝送速度に応じて前記帰還抵抗の抵抗値を制御する伝送速度／電圧変換回路とを有する前置増幅回路。
【請求項２】
前記伝送速度／電圧変換回路は、前記電圧信号の伝送速度が速いほど前記帰還抵抗の抵抗値を小さくすることを特徴とする請求項１記載の前置増幅回路。
【請求項３】
前記帰還抵抗は、第１の抵抗と、この第１の抵抗と直列接続した第１のスイッチ手段とを有し、前記伝送速度／電圧変換回路は、前記電圧信号の伝送速度が速いほど前記第１のスイッチ手段の抵抗値を小さくすることを特徴とする請求項１記載の前置増幅回路。
【請求項４】
前記帰還抵抗は、第２の抵抗と、この第２の抵抗と直列接続した第２のスイッチ手段と、前記第２の抵抗および前記第２のスイッチ手段と並列接続した第３の抵抗とを有し、前記伝送速度／電圧変換回路は、前記電圧信号の伝送速度が所定値以上ならば前記第２のスイッチ手段をＯＮにし、前記電圧信号の伝送速度が所定値より遅ければ前記第２のスイッチ手段をＯＦＦにすることを特徴とする請求項１記載の前置増幅回路。
【請求項５】
前記伝送速度／電圧変換回路は、入力された信号の立ち上がり部分のみを検出して一定のパルス幅で出力するワンショットマルチバイブレータと、このワンショットマルチバイブレータの出力を平滑化する平滑化回路と、この平滑化回路の出力を増幅する第２の増幅回路とを有し、前記電圧信号の伝送速度が速いほど大きな電圧を出力することを特徴とする請求項１記載の前置増幅回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信、光ＬＡＮ、光インターコネクション等の光受信装置に用いられる前置増幅回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信、光ＬＡＮ、光インターコネクション等の光受信装置に用いられる前置増幅回路では、光ファイバーを通して運ばれた光信号が受光素子により電流信号に変換され、この電流信号が増幅回路によって電流−電圧変換され電圧信号として出力される。
【０００３】
図７は従来の前置増幅回路の構成を示している。この従来の前置増幅回路は、光信号を電流信号に変換する受光素子１と、この電流信号を電圧信号に変換する反転増幅回路２と、この反転増幅回路２の入力と出力とをつなぐ帰還抵抗３と、反転増幅回路２から出力された電圧信号をバッファリングするバッファ回路４と、このバッファ回路４の出力を一定の振幅まで増幅する等価増幅回路５とを有する。
【０００４】
このような前置増幅回路の周波数帯域ｆｗ、入力換算雑音電流値Ｉｎｏｉｓｅ、インピーダンス変換利得Ｚｔはおよそ次式で示される。
【数１】
2004274173.tif 000003
【数２】
2004274173.tif 000004
【数３】
2004274173.tif 000005
ここで、Ａｏは反転増幅回路２のオープンループ利得、Ｒｆは帰還抵抗３の抵抗値、Ｃｐｄは受光素子１の寄生容量、Ｃｉｎは反転増幅回路２の入力容量、Ｋはボルツマン定数、Ｔは温度を示す。
【０００５】
次に、図８に、前置増幅回路の周波数特性を示す。図８（ａ）は周波数とインピーダンス変換利得Ｚｔの関係を示し、図８（ｂ）は周波数と入力換算雑音電流値Ｉｎｏｉｓｅの関係を示す。図８から、帰還抵抗３の抵抗値Ｒｆが小さいほど、周波数帯域ｆｗが大きくなり、インピーダンス変換利得Ｚｔが小さくなることがわかる。ここで、周波数帯域ｆｗは、図８（ａ）においてインピーダンス変換利得Ｚｔが急落する手前まで周波数、かつ、図８（ｂ）において入力換算雑音電流値Ｉｎｏｉｓｅが急騰する手前まで周波数である。
【０００６】
以上のように、前置増幅回路において、周波数帯域ｆｗ及びインピーダンス変換利得Ｚｔは、帰還抵抗３の抵抗値に依存する。ところで、周波数帯域ｆｗは、通信不可能となるのを防ぐため、伝送システムの信号の伝送速度（周波数）よりも大きくしなければならない。一方、インピーダンス変換利得Ｚｔは、光受信感度を上げるために、出来るだけ大きくしたい。そこで、帰還抵抗３の抵抗値は、光受信装置が使用される伝送システムの伝送速度（例：Ｆａｓｔ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）の場合１２５Ｍｂｐｓ、Ｇｉｇａｂｉｔ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）の場合１．２５Ｇｂｐｓ）に最適なものを選択する必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術では、伝送システムの伝送速度が変更になった場合、伝送速度にあわせて帰還抵抗の抵抗値を変更するために、光受信装置の前置増幅回路を交換しなければならないという問題があった。
【０００８】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、伝送システムの伝送速度が変更になった場合に、前置増幅回路を交換することなく、伝送速度にあわせて帰還抵抗の抵抗値を変更することができる前置増幅回路を得るものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る前置増幅回路は、光信号を電流信号に変換する受光素子からの電流信号を電圧信号に変換する増幅回路と、この増幅回路の入力と出力とをつなぐ帰還抵抗と、電圧信号の伝送速度に応じて帰還抵抗の抵抗値を制御する伝送速度／電圧変換回路とを有する。この発明のその他の特徴は以下に明らかにする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示す前置増幅回路の回路図である。
図１において、受光素子１は、所定のバイアス電圧Ｖｐｄが印加されており、光ファイバーを通して運ばれた光信号を電流信号に変換する。次に、増幅回路２は受光素子１から出力された電流信号を電圧信号に変換する。そして、バッファ回路４は、反転増幅回路２から出力された電圧信号をバッファリングする。次に、等価増幅回路５は、バッファ回路４の出力を一定の振幅まで増幅して出力する。
【００１１】
伝送速度／電圧変換回路６は、等価増幅回路５の出力を入力し、その電圧信号の伝送速度、即ち反転増幅回路２から出力される電圧信号の伝送速度に応じた直流電圧値を出力する。ここで、等価増幅回路５の出力及び反転増幅回路２の出力の伝送速度は同じであり、光受信装置が使用される伝送システムの信号の伝送速度である。また、増幅回路２の入力と出力とをつなぐように帰還抵抗７が設けられており、この帰還抵抗７の抵抗値は伝送速度／電圧変換回路６の出力に応じて変化する。
【００１２】
帰還抵抗７は、第１の抵抗８と、この第１の抵抗８と直列接続した第１のスイッチ手段９とを有している。そして、この第１のスイッチ手段９は、伝送速度／電圧変換回路６の出力が入力される。これにより、第１のスイッチ手段９の抵抗値は伝送速度／電圧変換回路６の出力に応じて変化する。
【００１３】
図２に、伝送速度／電圧変換回路６の回路構成を示す。また、その動作を説明するタイムチャート図を図３に示す。そして、図４は、伝送速度／電圧変換回路６の入出力特性図である。図２に示すように、伝送速度／電圧変換回路６は、ワンショットマルチバイブレータ１０、平滑化回路である抵抗１１及び容量１２、第２の増幅回路であるオペアンプ１３を有する。ワンショットマルチバイブレータ１０は、入力された信号の立ち上がり部分のみを検出して一定のパルス幅で出力する。このワンショットマルチバイブレータ１０の出力は、平滑化回路である抵抗１１及び容量１２により平滑化される。そして、この平滑化回路の出力は、オペアンプ１３により増幅されて出力される。これにより、図４に示すように、入力された信号の伝送速度が早いほど、すなわち電圧信号の伝送速度が速いほど、信号の立ち上がり回数が多いため、伝送速度／電圧変換回路６は大きな電圧を出力する。
【００１４】
このように、伝送速度／電圧変換回路６は、反転増幅回路２から出力される電圧信号の伝送速度が速いほど、第１のスイッチ手段９に高い直流電圧を与え、帰還抵抗７の抵抗値を小さくする。また、伝送速度が遅いと、その逆を行う。
【００１５】
以上のように、実施の形態１の前置増幅回路では、伝送速度が速いほど、伝送速度／電圧変換回路６が帰還抵抗７の抵抗値を小さくし、周波数帯域ｆｗが広がる。これにより、高速信号を受信することができるようになる。また、伝送速度が遅い時は、帰還抵抗７の抵抗値を大きくし、周波数帯域ｆｗを狭くする代わりに、インピーダンス変換利得Ｚｔを大きくする。よって、実施の形態１の前置増幅回路では、伝送システムの伝送速度が変更になった場合に、前置増幅回路を交換することなく、伝送速度にあわせて帰還抵抗の抵抗値を変更することができる。
【００１６】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２を示す前置増幅回路の回路図である。
図５において、図１と同じ構成要素には同じ符号を付し、説明を省略する。実施の形態２の前置増幅回路は、実施の形態１の前置増幅回路とは、帰還抵抗７の代わりに帰還抵抗２０を有し、伝送速度／電圧変換回路６と帰還抵抗２０の間にコンパレータ回路２４を有する点で相違する。この実施の形態２の前置増幅回路は、伝送速度が２種類に限定されている場合に有効である。
【００１７】
帰還抵抗２０は、第２の抵抗２１と、この第２の抵抗と直列接続した第２のスイッチ手段２２と、この第２の抵抗２１および第２のスイッチ手段２２と並列接続した第３の抵抗２３とを有している。そして、伝送速度／電圧変換回路６は、反転増幅回路２から出力される電圧信号の伝送速度に応じて、第２のスイッチ手段２２をＯＮまたはＯＦＦにする。
【００１８】
コンパレータ回路２４は、第２のスイッチ手段２２を確実にＯＮまたはＯＦＦするために設けられてものである。このコンパレータ回路２４の動作特性を図６に示す。伝送速度／電圧変換回路６の出力電圧は、反転増幅回路２から出力される電圧信号の伝送速度の増加に伴い緩やかに増加する。一方、コンパレータ回路２４は、伝送速度／電圧変換回路６の出力電圧が所定値以上ならば低電圧、所定値より小さければ高電圧を出力する。
【００１９】
伝送速度／電圧変換回路６は、コンパレータ回路２４を介して第２のスイッチ手段２２を制御し、反転増幅回路２から出力される電圧信号の伝送速度が所定値以上ならば第２のスイッチ手段２２をＯＮにし、電圧信号の伝送速度が所定値より遅ければ第２のスイッチ手段２２をＯＦＦにする。
【００２０】
以上のように、実施の形態２の前置増幅回路は、実施の形態１の前置増幅回路と同様に、伝送システムの伝送速度が変更になった場合に、前置増幅回路を交換することなく、伝送速度にあわせて帰還抵抗の抵抗値を変更することができる。
【００２１】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、伝送システムの伝送速度が変更になった場合に、前置増幅回路を交換することなく、伝送速度にあわせて帰還抵抗の抵抗値を変更することができる。その結果、光ファイバ通信システムのニーズの多様化と更なる高速化の促進に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の前置増幅回路を示す回路図である。
【図２】伝送速度／電圧変換回路の回路構成を示す回路図である。
【図３】伝送速度／電圧変換回路のタイミングチャート図である。
【図４】伝送速度／電圧変換回路の入出力特性図である。
【図５】この発明の実施の形態２の前置増幅回路を示す回路図である。
【図６】コンパレータの出力と伝送速度／電圧変換回路の出力を示す図である。
【図７】従来の前置増幅回路を示す回路図である。
【図８】前置増幅回路の周波数特性図である。
【符号の説明】
１  受光素子
２  反転増幅回路（増幅回路）
６  伝送信号速度／電圧変換回路
７  帰還抵抗
８  第１の抵抗
９  第１のスイッチ手段
２０  帰還抵抗
２１  第２の抵抗
２２  第２のスイッチ手段
２３  第３の抵抗
【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】
2004274173.tif 000011
【図７】
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【図８】
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