(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を光電変換して得られた入力電気信号であって、極性が相補的な入力電気信号を増幅する増幅手段と、
該増幅手段の出力電気信号からクロック信号を抽出する抽出手段と、
該抽出手段により抽出されたクロック信号のピークをホールドするピークホールド手段と、
該ピークホールド手段によりホールドされたピークと予め定めた閾値とを比較し前記入力電気信号の有無を判定する判定手段と
を有する受信器において、
前記判定手段により入力電気信号無しと判定された場合に、前記増幅手段を飽和させる制御手段を備えたことを特徴とする受信器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力電気信号からデータ成分とクロック成分を分離して出力する受信器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、図５に示す構成の光受信器が知られている。フォトダイオード５０１により受信された光信号は、フォトダイオード５０１により電流に変換（光電変換）され、得られた電流はプリアンプ５０２により電圧信号に変換（Ｉ／Ｖ変換）されるとともに増幅され、極性が互いに相補的な電気信号Ｑ，＃Ｑ（以下、＃をバーの代わりに用いる）にされる。プリアンプ５０２からの極性が互いに相補的な電気信号Ｑ，＃Ｑは、それぞれ、差動増幅器構成のメインアンプ５０３により増幅される。このメインアンプ５０３からの出力は２分され、一方はクロック信号再生系統に出力され、他方はデータ復号系統に出力される。フォトダイオード５０１により受信された光信号が図６（ａ）に示すような波形である場合、メインアンプ５０３の出力は図６（ｂ）に示すようになる。
【０００３】
クロック再生系統では、メインアンプ５０３からの出力信号が微分回路５０４により微分され、表面弾性波フィルタ（SAW フィルタ；surface acoustic wave filter）５０５により基準周波数成分のみが抽出され、ついで、波形整形回路５０６により波形整形され、データ復号のクロック信号として出力される。微分回路５０４の出力信号波形の一例を図６（ｃ）に示し、弾性表面波フィルタ５０５の出力信号波形の一例を図６（ｄ）に、波形整形回路５０６の出力信号波形の一例を図６（ｅ）に示す。
【０００４】
このクロック信号はそのピーク（瞬間最大値）がピークホールド回路５０７によりホールドされ、ホールドされたピークと所定の閾値がコンパレータ５０８により比較され、その比較結果に基づき、光信号が入力されたか否かが判定され、信号検出信号(SD; signal detect) として出力される。ピークホールド回路５０７の出力信号波形を図６（ｆ）に示し、コンパレータ５０８の出力信号波形を図６（ｇ）に示す。
【０００５】
データ復号系統では、メインアンプ５０３からの出力が、クロック再生系統における微分回路５０４と弾性表面波フィルタ５０５と波形整形回路５０６とによる遅延分だけ、遅延素子５０９により遅延された後、Ｄフリップフロップ５１０のＤ端子に入力される。クロック端子に入力される波形整形回路５０６からの信号に同期して、Ｄフリップフロップ５１０からデータが出力される。
【０００６】
図５に示すメインアンプ５０３は、図７に示すように構成されており、同一の抵抗値を有する抵抗７０１，７０２と、同一特性のｎｐｎバイポーラ・トランジスタ（以下、トランジスタという）７０３，７０４と、定電流回路７０５とにより差動増幅回路が構成され、トランジスタ７０３のベースが抵抗７０６を介してグランドに接続されており、トランジスタ７０４のベースが抵抗７０７を介してグランドに接続されている。トランジスタ７０３，７０４のベースには、それぞれ、プリアンプ３０２の出力Ｑ，＃Ｑ（以下、＃をバーの代わりに用いる）が入力されており、トランジスタ７０３，７０４のコレクタの出力がバッファ７０８を介して（トランジスタ７０３のコレクタの出力の極性は反転される）、メインアンプ出力信号として出力される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように構成した光受信器では、フォトダイオード５０１の受光感度は１．０Ａ／Ｗ程度であり、プリアンプ５０２のＩ／Ｖ変換係数が５４dBΩ程度しか確保されないので、光入力強度が例えば−３０dBm の光信号を、データ復号系統で必要とされる振幅１Ｖ程度の信号を得るには、光受信器全体として６０dB程度の増幅度が必要であり、その増幅度の大部分をメインアンプ５０３で賄わなければならなかった。
【０００８】
このような高利得の光受信器では、動作がしばしば不安定になり、ゼロ信号入力時に、自走発振を引き起こし、発振信号がクロック信号再生系統に導かれ、波形整形回路５０６およびピークホールド回路５０７を経て信号検出信号となって現われることがあった。
【０００９】
本発明の目的は、上記のような問題点を解決し、ゼロ信号入力時の自走発振を防止することができる受信器を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、光信号を光電変換して得られた入力電気信号であって、極性が相補的な入力電気信号を増幅する増幅手段と、該増幅手段の出力電気信号からクロック信号を抽出する抽出手段と、該抽出手段により抽出されたクロック信号のピークをホールドするピークホールド手段と、該ピークホールド手段によりホールドされたピークと予め定めた閾値とを比較し前記入力電気信号の有無を判定する判定手段とを有する受信器において、前記判定手段により入力電気信号無しと判定された場合に、前記増幅手段を飽和させる制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の第１の実施の形態を示す。図１に示す帰還回路とメインアンプ５０３との接続を図２に詳細に示す。本実施の形態は従来例との比較で言えば、光受信器の構成が相違し、本実施の形態では、コンパレータ５０８からの出力信号ＳＤのレベルをインバータ１０１により反転させ、抵抗１０２を介して、メインアンプ５０３のトランジスタ７０４のベースに印加するようにした。
【００２０】
このように構成したので、フォトダイオード５０１により光信号が受信されると、メインアンプ５０３のトランジスタ７０３のベースには、プリアンプ５０２から信号Ｑが印加され、メインアンプ５０３のトランジスタ７０４のベースには、プリアンプ５０２からの信号＃Ｑが印加され、コンパレータ５０８からハイレベル（電圧値はＶon）の出力信号ＳＤが出力される。このハイレベルの出力信号ＳＤはインバータ１０１により反転されてローレベル、すなわち、グランド電位にされ、従って、メインアンプ５０３のトランジスタ７０４のベースは、並列に接続された抵抗１０２、７０７を介してグランドに接続されたのと等価とみなすことができ、グランド電位になる。その結果、メインアンプ５０３からは、ハイレベルの信号が出力されることになる。
【００２１】
他方、フォトダイオード５０１により光信号が受信されない場合、プリアンプ５０２からのローレベルの信号Ｑがトランジスタ７０３のベースに印加され、ハイレベルの信号＃Ｑがトランジスタ７０４のベースに印加され、コンパレータ５０８からローレベルの出力信号ＳＤが出力される。コンパレータ５０８の出力信号ＳＤがローレベルに遷移するので、インバータ１０１の出力信号はハイレベル（電圧値はＶon）に遷移し、この電圧値Ｖonを抵抗１０２および抵抗７０７により分圧して得られる電圧、すなわち、Ｖon×Ｒ２／（Ｒ２＋Ｒ３）の電圧がトランジスタ７０４のベースに印加されることなる。ただし、Ｒ２は抵抗７０７の抵抗値であり、Ｒ３は抵抗１０２の抵抗値である。その結果、メインアンプ５０３からは、ローレベルの信号が出力されることになる。
【００２２】
このように、トランジスタ７０３，７０４の双方のベースには、直流的にオフセット電圧が印加されるので、メインアンプ５０３の出力は飽和状態に保持され、ゼロ信号入力時の自走発振を防止することができる。
【００２３】
そして、再び、光信号がフォトダイオード５０１により受信され、トランジスタ７０３の入力電圧がＶon×Ｒ２／（Ｒ２＋Ｒ３）の電圧を超えると、メインアンプ５０３の出力信号レベルが反転してハイレベルになり、その結果、コンパレータ１０１の出力信号＃ＳＤがハイレベルになる。その時、トランジスタ７０４のベースが、再び、並列に接続された抵抗１０２，７０７を介してグランドに接続されたのと等価とみなすことができるので、メインアンプ５０３は定常的な動作を行うことができる。
【００２４】
Ｖon×Ｒ２／（Ｒ２＋Ｒ３）により求められる電圧は、帰還抵抗としての抵抗１０２の抵抗値Ｒ３が大きくなるに従って小さくなり、従って、メインアンプ５０３は自走発振を起こし易くなる。抵抗７０７，１０２の抵抗値Ｒ２，Ｒ３の間にＲ２＜＜Ｒ３の関係がある場合には、実質的に帰還はかからない。逆に、帰還抵抗としての抵抗１０２の抵抗値Ｒ３を小さくしていくと、Ｖon×Ｒ２／（Ｒ２＋Ｒ３）はＶonに近づくが、その場合は、再度、光信号を入力してＳＤ信号をハイレベルにさせるのに必要な光入力強度が大きくなければならず実用的でない。一般的に、Ｒ２／Ｒ３の値は１００〜１０００の値が好ましい。
【００２５】
＜第２の実施の形態＞
図３は本発明の第２の実施の形態を示す。図３に示す帰還回路とメインアンプ５０３との接続を図４に詳細に示す。本実施の形態は第１の実施の形態との比較でいえば、負帰還回路の構成が相違する。本実施の形態では、コンパレータ５０８からの出力信号ＳＤをインバータ１０１により反転し、得られた信号を抵抗１０２を介してメインアンプ５０３のトランジスタ７０４のベースに印加するとともに、コンパレータ５０８からの出力信号ＳＤを抵抗３０１を介してトランジスタ７０３のベースに印加した点が相違する。
【００２６】
このように構成したので、フォトダイオード５０１により光信号が受信されると、メインアンプ５０３のトランジスタ７０３のベースには、プリアンプ５０２からのハイレベルの信号Ｑが印加され、メインアンプ５０３のトランジスタ７０４のベースには、プリアンプ５０２からのローレベルの信号＃Ｑが印加され、コンパレータ５０８からハイレベルの出力信号ＳＤが出力される。このハイレベルの出力信号ＳＤはインバータ１０１により反転されてローレベル、すなわち、グランド電位にされ、従って、メインアンプ５０３のトランジスタ７０４のベースは、並列に接続された抵抗１０２、７０７を介してグランドに接続されたのと等価とみなすことができる。また、フォトダイオード５０１により光信号が受信されたとき、コンパレータ５０８から出力されたハイレベルの出力信号ＳＤは、抵抗３０１を介して、トランジスタ７０３のベースに印加される。その結果、メインアンプ５０３から、ハイレベルの信号が出力されることになる。
【００２７】
他方、フォトダイオード５０１により光信号が受信されない場合、メインアンプ５０３のトランジスタ７０３のベースには、プリアンプ５０２からのローレベルの信号Ｑが印加され、メインアンプ５０３のトランジスタ７０４のベースには、プリアンプ５０２からのハイレベルの信号＃Ｑが印加され、コンパレータ５０８から、ローレベルの出力信号ＳＤが出力される。
【００２８】
コンパレータ５０８からの出力信号ＳＤがローレベルに遷移するので、メインアンプ５０３のトランジスタ７０３のベースは、並列に接続された抵抗３０１、７０６を介してグランドに接続されたのと等価とみなすことができ、グランド電位になる。また、メインアンプ５０３のトランジスタ７０４のベースには、インバータ１０１からのハイレベルの信号が、抵抗１０２を介して印加される。その結果、メインアンプ５０３から、ローレベルの信号が出力されることになる。
【００２９】
このように、差動構成のトランジスタ７０３，７０４に、オフセット電圧を印加して、メインアンプ５０３の出力を飽和状態に強制的に保持させ、しかも、この光受信器はゼロ入力時に、トランジスタ７０３のベースに入力される信号のレベルが、トランジスタ７０４のベースに入力される信号のレベルより大きいので、この光受信器の自走発振を防止することができる。
【００３０】
以上、メインアンプ５０３を同一特性のｎｐｎバイポーラ・トランジスタにより差動構成した例を説明したが、同一特性のｎｐｎバイポーラ・トランジスタに替えて同一特性のＦＥＴ(field effect transistor) を用いてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、上記のように構成したので、ゼロ信号入力時の自走発振を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示すメインアンプ５０３と帰還回路との接続を詳細に示す電気回路図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。
【図４】図３に示すメインアンプ５０３と帰還回路との接続を詳細に示す電気回路図である。
【図５】光受信器の従来例を示すブロック図である。
【図６】図５に示す各部の信号波形例を示す波形図である。
【図７】図５に示すメインアンプの構成を示す電気回路図である。
【符号の説明】
１０１  インバータ
１０２，３０１，７０１，７０２，７０６，７０７  抵抗
５０１  フォトダイオード
５０２  プリアンプ
５０３  メインアンプ
５０４  微分回路
５０５  表面弾性波フィルタ
５０６  波形整形回路
５０７  ピークホールド回路
５０８  コンパレータ
５０９  遅延素子
５１０  Ｄフリップフロップ
７０３，７０４  ｎｐｎバイポーラ・トランジスタ
７０５  定電流回路
７０８  バッファ
【図１】
0003804156.tif 000002
【図２】
0003804156.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003804156.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003804156.tif 000007
【図７】
0003804156.tif 000008