(57)【要約】【課題】  通信開始直後や通信終了直後のように入力信号が急激に変化するような場合においても、光信号入力を正確に検出し再現する光受信器用の増幅回路を提供する。【解決手段】  主増幅部１０に、入力信号を増幅するための増幅器１１と、この増幅器１１の出力信号から参照電圧を生成するための参照電圧生成回路１２とを設け、同様の内部構成を有する他の主増幅部２０，３０を従続接続する。これら主増幅部１０，２０，３０の各々の増幅器出力のうちのいずれかを選択するための切替器４０を設け、当該増幅回路の入力信号が有する周波数成分よりも低い周波数成分をフィルタ回路５０にて除去した後、振幅検出回路６０及び比較器７０にて入力信号の有無を検出する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を増幅するための増幅器と、該増幅器の出力から参照電圧を生成するための参照電圧生成回路とを有する主増幅部と、
前記入力信号が有する周波数成分よりも低い周波数成分を除去するように前記増幅器の出力に接続されたフィルタ回路と、
前記フィルタ回路の出力に接続された振幅検出回路と、
前記振幅検出回路の出力信号と所定の基準電圧とを比較するための比較器とを備えたことを特徴とする増幅回路。
【請求項２】
請求項１記載の増幅回路において、
前記主増幅部を複数備え、該複数の主増幅部を従続接続した多段構成となっており、
前記複数の主増幅部の各々の増幅器の出力のうちのいずれかを選択して前記フィルタ回路へ接続するための切替器を更に備えたことを特徴とする増幅回路。
【請求項３】
請求項１記載の増幅回路において、
前記フィルタ回路はハイパスフィルタであることを特徴とする増幅回路。
【請求項４】
請求項１記載の増幅回路において、
前記フィルタ回路はバンドパスフィルタであることを特徴とする増幅回路。
【請求項５】
請求項１記載の増幅回路において、
前記フィルタ回路は通過する信号帯域を変化させる機能を有することを特徴とする増幅回路。
【請求項６】
請求項５記載の増幅回路において、
前記フィルタ回路は、該フィルタ回路を構成する抵抗及び容量の接続を切り替えることにより、抵抗値及び容量値を調整可能にしたことを特徴とする増幅回路。
【請求項７】
入力信号を増幅して差動信号を出力する差動出力型の増幅器と、該増幅器の差動出力を構成する信号のうちの少なくとも一方から参照電圧を生成するための参照電圧生成回路とを有する主増幅部と、
前記入力信号が有する周波数成分よりも低い周波数成分を除去するように前記増幅器の差動出力に接続された第１及び第２のフィルタ回路と、
前記第１及び第２のフィルタ回路の出力に接続された振幅検出回路と、
前記振幅検出回路の出力信号と所定の基準電圧とを比較するための比較器とを備えたことを特徴とする増幅回路。
【請求項８】
請求項７記載の増幅回路において、
前記主増幅部を複数備え、該複数の主増幅部を従続接続した多段構成となっており、
前記複数の主増幅部のうちのいずれかを選択して、該選択した主増幅部の前記増幅器の差動出力を前記第１及び第２のフィルタ回路へ接続するための第１及び第２の切替器を更に備えたことを特徴とする増幅回路。
【請求項９】
請求項７記載の増幅回路において、
前記第１及び第２のフィルタ回路は、各々ハイパスフィルタであることを特徴とする増幅回路。
【請求項１０】
請求項７記載の増幅回路において、
前記第１及び第２のフィルタ回路は、各々バンドパスフィルタであることを特徴とする増幅回路。
【請求項１１】
請求項７記載の増幅回路において、
前記第１及び第２のフィルタ回路は、各々通過する信号帯域を変化させる機能を有することを特徴とする増幅回路。
【請求項１２】
請求項１１記載の増幅回路において、
前記第１及び第２のフィルタ回路は、当該各フィルタ回路を構成する抵抗及び容量の接続を切り替えることにより、抵抗値及び容量値を調整可能にしたことを特徴とする増幅回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光受信器などに好適に用いられる信号検出機能付き増幅回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムに用いられる光受信器では、光ファイバからの光信号がフォトダイオードにより電流に変換された後、トランスインピーダンスアンプにより電圧信号に変換されるが、この電圧信号は光入力が最小受光レベル付近では非常に微小なため、増幅回路により増幅する必要がある。
【０００３】
第１の従来技術によれば、微小信号を扱う初段増幅器と、当該初段増幅器の出力信号に応じた参照電圧を生成して容量に保持する容量保持型の参照電圧生成回路とを有し、かつ当該参照電圧生成回路の出力を次段増幅器の参照電圧として入力する構成を持ったフィードフォワード型の増幅回路が採用される（非特許文献１参照）。
【０００４】
一方、光信号入力の有無を知らせる信号検出機能を備えた増幅回路が知られている。信号検出回路は、増幅器の出力振幅を検出するための振幅検出回路と、当該振幅検出回路の出力信号と所定の基準電圧とを比較するための比較器とで構成される。
【０００５】
一般に、光受信器中の増幅器は利得が大きく設定されており、例えば無入力状態において増幅器出力に大きなノイズを発生することがある。そこで、第２の従来技術によれば、光信号入力がない場合や光信号入力が急激に変化する場合に増幅器出力に現れるインパルス状のノイズの影響を排除して信号検出回路の誤動作を防止するように、信号検出回路の比較器出力に現れる変動を単安定マルチバイブレータとＡＮＤゲートとでマスクする（特許文献１参照）。また、第３の従来技術によれば、信号検出回路の比較器出力に現れる変動を遅延回路とＡＮＤゲートとでマスクする（特許文献２参照）。
【非特許文献１】M. Nakamura et al.,"An Instantaneous Response CMOS Optical Receiver IC with Wide Dynamic Range and Extremely High Sensitivity Using Feed-Forward Auto-Bias Adjustment", IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. 30, No. 9, pp. 991-997, September 1995
【特許文献１】特開平５−１９１３５４号公報
【特許文献２】特開平１０−１１２６８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記第１の従来技術と上記第２又は第３の従来技術とを組み合わせて得られる信号検出機能付き増幅回路を想定した場合、参照電圧生成回路の出力を受け取る増幅器の出力信号が信号検出回路に与えられ、当該信号検出回路の比較器出力に現れる変動が単安定マルチバイブレータ又は遅延回路とＡＮＤゲートとでマスクされることになる。
【０００７】
ところが、光信号の入力開始直後や入力停止直後のように当該増幅回路の入力信号が急激に変化するような場合には、参照電圧生成回路の出力電圧に低周波数の過渡応答が発生する。この過渡応答は本来の信号成分の周波数よりも低く、その変動が収束するまでに長い時間を要する。したがって、この過渡応答が信号検出結果に与える悪影響を防止するためには、信号検出回路の比較器出力に現れる変動のマスク時間を予め長く設定し、かつ最適な時間に調整しておく必要がある。これでは、集積化及び小型化の面において不利になる。
【０００８】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、参照電圧生成回路の過渡応答の影響による信号検出回路の誤動作を防止し、かつ集積化及び小型化に有利な構成を有する信号検出機能付き増幅回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る第１の増幅回路は、入力信号を増幅するための増幅器と、該増幅器の出力から参照電圧を生成するための参照電圧生成回路とを有する主増幅部と、前記入力信号が有する周波数成分よりも低い周波数成分を除去するように前記増幅器の出力に接続されたフィルタ回路と、該フィルタ回路の出力に接続された振幅検出回路と、該振幅検出回路の出力信号と所定の基準電圧とを比較するための比較器とを備えた構成を採用したものである。
【００１０】
また、本発明に係る第２の増幅回路は、入力信号を増幅して差動信号を出力する差動出力型の増幅器と、該増幅器の差動出力を構成する信号のうちの少なくとも一方から参照電圧を生成するための参照電圧生成回路とを有する主増幅部と、前記入力信号が有する周波数成分よりも低い周波数成分を除去するように前記増幅器の差動出力に接続された第１及び第２のフィルタ回路と、該第１及び第２のフィルタ回路の出力に接続された振幅検出回路と、該振幅検出回路の出力信号と所定の基準電圧とを比較するための比較器とを備えた構成を採用したものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、入力状態が変化する際に生ずる参照電圧生成回路の過渡応答の影響を受けず正確に信号を検出することが可能となり、集積化及び小型化に有利な構成を有する信号検出機能付き増幅回路を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係る増幅回路の構成例を示している。図１の増幅回路は光受信器に用いられる多段構成の増幅回路であって、複数の主増幅部１０，２０，３０を従続接続したものである。第１の主増幅部１０は、差動出力型の増幅器１１と、該増幅器１１の差動出力の少なくとも一方から参照電圧を生成して容量に保持するための参照電圧生成回路１２とを有する。第２の主増幅部２０は、第１の主増幅部１０の出力を受け取る差動入力かつ差動出力型の増幅器２１と、該増幅器２１の差動出力の少なくとも一方から参照電圧を生成するための参照電圧生成回路２２とを有する。３１は、第３の主増幅部３０の増幅器である。第２の主増幅部２０における増幅器２１の入力には、第１の主増幅部１０の増幅器１１の差動出力の一方と参照電圧生成回路１２の出力とが接続される。また、第３の主増幅部３０における増幅器３１の入力には、第２の主増幅部２０の増幅器２１の差動出力の一方と参照電圧生成回路２２の出力とが接続される。
【００１４】
図１の増幅回路は、切替器４０と、フィルタ回路５０と、振幅検出回路６０と、比較器７０とを更に備えている。切替器４０は、主増幅部１０，２０，３０の各々の出力のうちのいずれかを選択してフィルタ回路５０へ接続する。フィルタ回路５０は、当該増幅回路の入力信号が有する周波数成分よりも低い周波数成分を除去するように、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）又はバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）の特性を持つ。振幅検出回路６０は、フィルタ回路５０を通した増幅器出力振幅を検出するための回路である。比較器７０は、振幅検出回路６０の出力信号と所定の基準電圧Ｖｒｅｆとを比較し、この比較の結果を光信号の検出信号として出力する。
【００１５】
図２は、本発明に係る増幅回路の他の構成例を示している。図２の増幅回路は、図１中の複数の主増幅部１０，２０，３０に加えて、第１及び第２の切替器４１，４２と、第１及び第２のフィルタ回路５１，５２と、差動シングル変換回路５３と、振幅検出回路６０と、比較器７０とを備えている。第１及び第２の切替器４１，４２は、複数の主増幅部１０，２０，３０のうちのいずれかを選択して、該選択した主増幅部の増幅器（例えば２１）の差動出力を第１及び第２のフィルタ回路５１，５２へ接続する。第１及び第２のフィルタ回路５１，５２は、当該増幅回路の入力信号が有する周波数成分よりも低い周波数成分を除去するように、各々ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）又はバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）の特性を持つ。差動シングル変換回路５３は、第１及び第２のフィルタ回路５１，５２の各々の出力で構成される差動信号をシングルエンド信号に変換する。振幅検出回路６０は、第１及び第２のフィルタ回路５１，５２並びに差動シングル変換回路５３を通した増幅器出力振幅を検出するための回路である。比較器７０は、振幅検出回路６０の出力信号と所定の基準電圧Ｖｒｅｆとを比較し、この比較の結果を光信号の検出信号として出力する。
【００１６】
図３は、図１及び図２中のフィルタ回路５０，５１，５２の構成例を示している。図３の例は、通過する信号帯域を変化させる機能を有するＨＰＦである。具体的には、切替器８１〜８４により容量及び抵抗の接続を切り替えることで回路定数（容量値及び抵抗値）を変化させることにより、フィルタ回路の帯域を調整できる構成となっている。これにより、通信速度に応じて柔軟に通過信号帯域を調整することが可能になる。なお、ＢＰＦに帯域調整機能を持たせることも可能である。
【００１７】
図４は、光信号の入力が停止した場合の図１中の各部ｗ１〜ｗ６の信号波形を示している。ここでは、第２の主増幅部２０が切替器４０により選択されているものとする。
【００１８】
図４によれば、第１の主増幅部１０への信号ｗ１の入力が停止すると、これに応答して増幅器１１の出力信号も停止する。ここで、参照電圧生成回路１２の出力信号ｗ３は、信号ｗ１が有する周波数成分よりも低い周波数成分を持つ過渡応答を示す。この過渡応答成分が次段の増幅器２１に入力されるため、この増幅器２１の出力信号ｗ４が信号ｗ１にはない過渡応答成分を含むこととなる。ところが、この信号ｗ４中の過渡応答成分はフィルタ回路５０により除去される結果、過渡応答成分を含まない信号ｗ５が振幅検出回路６０に与えられる。したがって、比較器７０は、過渡応答成分の影響を受けずに正確な検出信号ｗ６を出力することができる。
【００１９】
以上のとおり、図１の構成によれば、入力状態が変化する際に生ずる参照電圧生成回路１２，２２の過渡応答の影響を受けず正確に信号を検出することが可能となる。また、図２の構成によれば、差動信号から振幅を検出することで、より微小な信号においてもノイズの影響を受けず正確に信号検出を行うことが可能となる。
【００２０】
光受信器における光信号のレベルは、送信器と受信器との間の距離などの使用条件により大きく変化する。そのため、入力信号を増幅回路が検出できるレベルも広範囲に設定できる方が望ましい。通常、振幅検出回路６０が検出できる振幅範囲は上限、下限ともに限界がある。入力信号を検出するレベルを調整して使用するような場合、この範囲を超えたレベルでは正確に信号を検出することが不可能である。そこで、図１及び図２に示したように、振幅を検出するための増幅段を入力レベルに応じて、入力レベルが小さい場合にはより後段の増幅器の出力を、入力レベルが大きい場合にはより前段の増幅器の出力をそれぞれ選択することで、幅広い入力レンジにおいて信号検出が可能となる。
【００２１】
なお、フィルタ回路５０，５１，５２としてＢＰＦを用いれば、低周波の過渡応答成分に加え、高周波ノイズ成分も除去できるため、より正確に振幅検出が可能となり、信号検出の精度を向上することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
以上説明してきたとおり、本発明に係る信号検出機能付き増幅回路は、集積化及び小型化に有利な構成を有し、光受信器などに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る増幅回路の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る増幅回路の他の構成例を示すブロック図である。
【図３】図１及び図２中のフィルタ回路の構成例を示す回路図である。
【図４】図１中の各部の信号波形図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０，２０，３０  主増幅部
１１，２１，３１  増幅器
１２，２２  参照電圧生成回路
４０，４１，４２  切替器
５０，５１，５２  フィルタ回路
５３  差動シングル変換回路
６０  振幅検出回路
７０  比較器
８１〜８４  切替器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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