JPH01501273A - 増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の背景］ （発明の利用分野） この発明は、増幅器に関し、特に光伝送システムの受信増幅器に関する。

（従来の技術） 光伝送システムにおいて、なかでも特に海底における光伝送システムでは、修理 の難しさや費用のかかることから、寿命試験を行った信頼性のある部品を使用す る必要がある。このシステムはまた、与えられたビットレートに対して、能率的 な帯域幅の利用や、最小限のノイズに抑えることも必要であるが、これらの要因 は、受信器の性能によって制限されている。帯域幅においては、増幅器の帰還抵 抗を減らすことによってこれを拡張することもできるが、この方法によると、ノ イズスペクトル密度を増加させ、Ｓ／Ｎ比の減少を招く。

前記帯域幅の拡張は、ノイズスペクトル密度の増加なしに行われることが望まし い。

また、確立した特定の動作帯域幅において、温度、給電路インダクタンス、電源 電圧の変動にかかわらず、増幅器の周波数応答を正確に持続することも望ましい 。

この発明は、上記のような問題に鑑みてなされたもので、周波数応答を持続させ 、−力１つノイズの増加を最小限に抑えて帯域幅の拡張を実現することを目的と している。

（発明の概要） この発明によれば、負荷インピーダンスを有する少なくとも１つのバイポーラト ランジスタによって構成される入力段を含む伝達インピーダンス増幅器を提供す る。前記増幅器は、増幅器の遮断周波数を増加する手段を有し、その手段は、周 波数応答インピーダンスを有し、入力段の電流利得が減少する時に負荷インピー ダンスを増加するように接続された補償用能動素子を有する。この発明の一実施 例は、コレクタ負荷抵抗と共にエミッタ接地型配置に接続した少なくとも１つの バイポーラトランジスタによって構成された入力段を有する伝達インピーダンス の直流結合増幅器と、前記負荷抵抗と直列に接続されたトランジスタを含む。前 記トランジスタは、増幅器の帯域幅の上限において、増幅器の順方向利得を増加 させるように選択された周波数応答を持つ負荷抵抗と直列に接続される。

図面の簡単な説明 この発明について、以下の図面を参照して説明する。

第１図は、第１の実施例の光受信器の伝達インピーダンス・ブ製アンプを示す。

第２図は、第１図と同様に示した第２の実施例を示す図面である。第３図は、周 波数応答がより、改善されるように修正した第３の実施例を示す。第４図は、こ の発明において、給電路リップルを減少するようにした第４の実施例を示す図面 である。

（実施例） 第１図に示す伝達インピーダンス増幅器は、主として光受信器のプリアンプ段に 使用される。通常、行われているように、光伝送路に光学的に結合されたホトダ イオードが、プリアンプの入力端１に接続される。図中で引出し線のない数字は 、抵抗値の具体例を示す。

この実施例の増幅器は、バイポーラトランジスタ３．４により構成されたカスコ ード段２とコモン・コレクタまたは、エミッタ接地のトランジスタ５とによって 構成されている。

前記トランジスタ５は、エミッタ負荷抵抗６を持つ。抵抗による帰還回路７は、 入力端１に分路電圧を帰還させ、エミッタ接地段の後段には、バイポーラトラン ジスタ１１の各エミッタおよびコレクタに接続された出力端９．１０を持つ出力 バッファ段８が接続される。前記トランジスタ１１は、−６Ｖの負の給電路１３ に接続されたエミッタ抵抗１２と、Ｏｖの給電路１５に接続されたコレクタ抵抗 １４を持つ。出力は、どちらかの出力端か、あるいは、両方の出力端から取出す ことができる。両出力端から取出される時は、夫々独立に用いられるか、または バランスモードで用いられる。

ド接続のトランジスタによって構成されている。これらのトランジスタは、カス コードおよびコモン・エミッタ段のトランジスタと同様のものであり、夫々は、 ベースとコレクタが短絡されているものである。各ダイオード１８は、トランジ スタ３．２３．５．および２１と対応したベース−エミッタ間電圧を供給するの で、これらのトランジスタにおける温度ドリフトが補償される。その他にも、カ スコード段電圧は、ダイオード１８を介してトランジスタ２１のエミッタから引 出されるので、給電路電圧の変化をあまり受けない。直列ダイオード回路は、抵 抗１９．２０と直列に接続され、抵抗１９．２０の分岐点において、トランジス タ２１のベースと接続されている。さらに、トランジスタ２１のエミッターコレ クタ・バスは、ＯＶの給電路１５とカスコード段のコレクタ負荷抵抗１６の間に 直列に接続され、さらに、抵抗２２が、給電路１５と抵抗２０との間に挿入され る。あるいは、抵抗２０は、給電路１５に直接に接続してもよい。チップ上にお いては、抵抗２０．２２は外付けしてもよい。この抵抗２２は、チップ上におけ る周波数応答の同調のために用いられる。

コモン・エミッタ段５のバイアスは、カスコード段のトランジスタによって供給 される。トランジスタ５のエミッタ回路中のダイオード接続されたトランジスタ ２３は、回路のダイナミックレンジを高めるための直流シフト用ダイオードでピ ー、ダンスとの比によって与えられる。ここで、有効エミッタ嗜インピーダンス は、コモンφエミッタの電流利得βによって分割されたベース・インピーダンス の値と実際のエミッタ・インピーダンスとを加えたものに等しくなる。そして、 有効エミッタ・インピーダンスは、周波数の増加に従って増えるが、これは、周 波数の増加と共に開ループ利得の減少の原因となる。

トランジスタ３の有効エミッタ・インピーダンスの増加を補償するために負荷に 対して、トランジスタ２１が用いられる。このトランジスタ２１は、周波数応答 を持つように選択されるがこれは、トランジスタ３の有効エミッタ・インピーダ ンスの増加と同時に、負荷インピーダンスも増加させる。

トランジスタ２１により与えられる周波数応答の負荷成分と共に、負荷抵抗１６ と、トランジスタ２１のβによって分割されたベース・インピーダンスの値の合 計値によって負荷の総計値が与えられる。ここで、電流利得βの値によって割り 算されたベース・インピーダンスの値は高い周波数でβが減少するに従って増加 する。βの減少の効果を高めるために、トランジスタ２１のベースと直列にさら に他の抵抗を接続してもよい。第４図の回路では、抵抗４５が該当する。このよ うにして、周波数のレンジのなかで、全体的に初段の利得を持続させることが可 能である。その結果、入力トランジスタ３の有効エミッタ・インピーダンスの増 加によって生じる利得の低下がない。トランジスタ２１はまた、同様の位相変化 を受けることから、高周波レンジにおいて、トランジスタ３の位相変化を補償す る。

回路の抵抗の値は、トランジスタおよび、寄生容量を含む他の要素に依存する。

そして、正確な要素の値の選定のため−に、通常、コンピューターによるモデル 技術が要求される。

周波数応答の正確な同調は、前述したように、抵抗を外付けすることによって行 われる。

第２図に示した回路図は、第１図の回路図と類似するが、帰還ループのインピー ダンスが約４にΩに減じられ、さらに、バイアス抵抗１９．２０．２２は違った 値を持つ。用いられている一組のトランジスタに対して、第２図の回路は、第１ 図の回路よりも高いビット・レートで使用される。

第３図は、第１図に示す回路と同様なカスコード段およびエミッタ接地段を持つ 回路を示す。さらに、出力インピーダンスをより低くするために、エミッタ接地 バッファ段を含んでいる。出力チャンネルは９と３４で示され、トランジスタ２ ７は、エミッタ負荷抵抗２８とコレクタ負荷抵抗２９と共に位相反転器を構成し 、そして、コモン・コレクタ段３０はエミッタ負荷抵抗３３および並列のトラン ジスタ３１と３２を有する。

出力端３４は、トランジスタ３１．３２のエミッタ接続点と負荷抵抗３３の間に 接続される。第３図の回路図において、バッファ段２６は、コレクタ負荷と直列 のトランジスタ３５を含み、このトランジスタのベースは、トランジスタ２１の ベースと接続された抵抗３６によってバイアスされる。トラジスタ２７の高周波 変動分を補償する。抵抗３６は、高周波数において、有効エミッタ・インピーダ ンスを増加させるので高周波数の補償が高められる。

第３図の出力バッフ７段８は、２個の容量補償端２４と３７を有する。信号に起 因した供給電流変動は、インダクタンスによって給電路１３．１５上にリップル 電圧を誘起し、そしてこれは、種々の浮遊キャパシタンス、例えば、入カッくラ ド１と給電路１５の間のキャパシタンスを経由して増幅器に入力されるリップル を誘起するであろう。このような１１ソブルは、信号と共に増幅されて歪みの原 因となる。

増幅器の負の利得は、給電路上のリップルに対して逆相となるようにノード４０ における増幅されたリップルを生じる。

トランジスタ１１のミラーキャパシタンスもまた給電路リップルからリップルを 生じる。このリップル成分の振幅は、トランジスタ１１の可変負荷抵抗によって 調節でき、入力側からの逆位相リップルが打消される。

リップルの振幅の微調整は、抵抗２５、もしくは抵抗１４のどちらかを外側から ボンディングすることによって行われる。第１図と第２図の回路で、トランジス タ１１により補償用リップルが形成され、これにより回路で増幅されたリップは 、補償用リップルの振幅を微調整することはできない。

第４図は、この発明のさらに他の実施例を示すもので、に除去される。この回路 は、第１図の回路に対して同様な回路と見なされ、供給電流を一定に保持する回 路内で浮かせられている。

この発明は、直流結合増幅器に適用して述べたが、同様にして交流結合増幅器に 適用できることは勿論である。

Ｎ 〔ｎ 一 、ｔ 国際調査報告 Ｇ己８フ０Ｃ６９６ ＳＡ　’、ａ９Ｂ４

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．負荷インピーダンスを持つ少なくとも１つのバイポーラトランジスタで構成 された入力段と、増幅器の遮断周波数を増加させる手段とを有し、この手段は、 周波数応動インピーダンスを有し、入力段の電流利得が減少する時に、負荷イン ピーダンスが増加するように接続された補償能動素子を有する伝達インピーダン ス増幅器。
2. ２．前記補償能動素子は、負荷インピーダンスと直列のエミッタ・コレクタ回路 を有するバイポーラトランジスタを含む特許請求の範囲第１項記載の伝達インピ ーダンス増幅器。
3. ３．前記入力段のトランジスタは、コモン・エミッタモードに接続され、また、 補償能動素子のトランジスタはコモン・コレクタモードに接続される特許請求の 範囲第２項記載の伝達インピーダンス増幅器。
4. ４．前記入力段の次段にコモン・コレクタトランジスタ段が接続されてなる特許 請求の範囲第１項乃至第３項いずれか１項に記載の伝達インピーダンス増幅器。
5. ５．カスコード接続された２つのトランジスタを含む入力段を持つ特許請求の範 囲第１項乃至第４項いずれか１項に記載の伝達インピーダンス増幅器。
6. ６．信号に起因した給電路リップルを減少させる手段を含む特許請求の範囲第１ 項乃至第５項いずれか１項に記載の伝達インピーダンス増幅器。
7. ７．前記リップル減少手段は、出力段のトランジスタのミラーキャパシタンスを 介して回路に導入された給電路リップルを入力を介して回路に導入された給電路 リップルを、入力を介して回路に導入された給電路リップルと相殺させる出力段 トランジスタを含む特許請求の範囲第６項記載の伝達インピーダンス増幅器。
8. ８．前記リップル減少手段は、供給電流を評価する手段を含む特許請求の範囲第 ６項記載の伝達インピーダンス増幅器。
9. ９．前記保持手段は、定電流源として接続されたトランジスタを含む特許請求の 範囲第８項記載の伝達インピーダンス増幅器。
10. １０．入力段の順方向にバイアスされたＰＮ接合における電圧の代数和が、負荷 抵抗とバランスしてなるバイアス・ネットワークを含む特許請求の範囲第１項乃 至第９項のいずれか１項に記載の伝達インピーダンス増幅器。
11. １１．可変抵抗を持つバイポーラトランジスタを持つ出力バッファ段を含む特許 請求の範囲第１項乃至第１０項のいずれか１項に記載の伝達インピーダンス増幅 器。