JPH02143640A - 光受信器 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、光伝達路を利用した光信号伝送システムの光
受信器に係り、特に光受信器の出力波形の整形回路に関
する。

（従来の技術） 近年、光フアイバケーブルを利用した光信号伝送システ
ムは、光信号の送信中に信号の劣化が少ないと共に外部
からの雑音が混入しない等の利点を有していることから
、オーディオ製品の接続等にも利用されるようになって
きた。このような中で光発信器あるいは光受信器の発光
特性や受光特性は各メーカーの思想のままに市場に出回
ったため、特に光受信器に大きな影響を与えることとな
った。

例えば、光信号出力の大きい光発信器を送信側として使
用した場合、光受信器の増幅器が飽和したり、あるいは
送信された信号の幅が変化し、正常な矩形パルスを出力
できないといったことが起つた。

また各メーカーの思想のままに製造された光発信器ある
いは光受信器と光フアイバケーブルとの接続はかならず
しも良好なものではなく、光フアイバケーブルとの結合
状態によって受信される光信号出力、またこれに伴なう
電圧信号幅は大きく変ってくる。

このような中で増幅部のレンジの大きな光受信器とする
ことで信号の飽和は防げるようになってきた。また電圧
信号幅の変化を補正できるような光受信器も種々発明さ
れている。

例えば、特公昭６３−２５７３８号公報に記載の光受信
器は、光受光素子の出力を増幅する増幅器からの電圧信
号のピーク値とあらかじめ設定された設定電圧とによっ
て比較回路の識別レベルを決定し、ピーク値の増減に比
例して識別レベルを増減させるものであった。

通常、電圧信号が大きいと電圧信号幅も大きくなってし
まう傾向がある。この場合、光受信器ではピーク値の増
加に伴い識別レベルを増加させ、電圧信号幅を減少させ
ていた。また逆に電圧信号が小さいと電圧信号幅も小さ
くなりやすいため、ピーク値の減少に伴い識別レベルを
減少させて電圧信号幅を増加し、歪を抑えたディジタル
波形を出力していた。

このように従来の光受信器では、入力光信号の大小に比
例して変化する基準電圧発生回路を設けることにより、
電圧信号幅の歪を抑えていた。

ｌ＋＝ （発明が解決しようとする課題） 上述の光受信器では、あらかじめ設定された設定電圧と
ピーク値の比較によって識別レベルを決定し、この識別
レベルと電圧信号とを比較することによって電圧信号幅
飛を解消するものであった。

このため電圧信号幅飛の大小に関係なく電圧信号の大小
によって補正していたため、十分に歪の解消されたもの
ではなかった。例えば、電圧信号出力は大きいが電圧信
号の幅は通常よりも小さい場合、識別レベルは大きく設
定されてしまい、電圧信号の幅はより小さくなってしま
い電圧信号幅飛の解消はできなかった。

また多種多様な組合せの光伝送システムで使用すること
は夫々設定電圧の調整を行なわなければならず非常に困
難であった。

更に、例えば光電変換素子等の特性によって電圧信号の
立上がりは鈍るが、立下りは急峻であるといった場合、
電圧信号の振幅が一定であれば従来の光受信器では電圧
信号幅飛を解消することはできなかった。

そこで本発明の目的は、多種多様な組合せの光伝送シス
テムで使用でき入力波形の大小に影響なく電圧信号の幅
を一定に保ちパルス信号のエツジでの信号処理時に誤動
作のない光受信器を提供す本発明の光受信器は、光伝達
路からの光信号を電流信号に変換する受光素子と、電流
信号を電圧信号に変換し増幅する電流−電圧変換増幅手
段と、この電流−電圧変換増幅手段からの電圧信号を第
１の電圧信号と第２の電圧信号とにわける分離手段と、
この第１の電圧信号と第２の電圧信号とを夫々平滑化す
る平滑化手段と、この平滑化手段によって平滑化された
第１の電圧信号と第２の電圧信号の差を出力する差動手
段と、平滑化された第１の電圧信号と第２の電圧信号の
差と電圧信号とを加算し第３の電圧信号を出力する加算
手段とを具備したことを特徴としたものである。

（作　用） 現在、ディジタルオーディオ信号の伝達に使用されてる
光信号は、デユーティ比が５０％程度のパイフェイズ信
号が利用されている。電流−電圧変換増幅手段から入力
光信号に対応した電圧信号が出力され、この出力された
電圧信号を第１の電圧信号とし、第１の電圧信号の発生
していない領域を第２の電圧信号とした場合、パイフェ
イズ信号では平滑された第１の電圧信号と平滑された第
２の電圧信号とは同一となる。送信時の電圧信号幅より
も広い電圧信号幅（以下、正の電圧信号幅飛と称す）の
電圧信号が電流−電圧変換増幅手段から出力された場合
、平滑された第１の電圧信号が平滑された第２の電圧信
号よりも大きくなる。

また逆に送信時の電圧信号幅よりも狭い電圧信号幅（以
下、負の電圧信号幅歪と称す）の電圧信号が電流−電圧
変換部から出力された場合、平滑された第１の電圧信号
が平滑された第２の電圧信号よりも小さくなる。

そこで本発明の光受信器では上記した構成にすることに
より、平滑された第１の電圧信号と平滑された第２の電
圧信号を比較し、正の電圧信号幅歪が生じていると負の
差電圧信号が電流−電圧変換部からの電圧信号に加算さ
れて第３の電圧信号を出力する。逆に負の電圧信号幅歪
が生じていると正の差電圧信号が電流−電圧変換部から
の電圧信号に加算されて第３の電圧信号を出力する。こ
の第３の電圧信号は電圧信号幅歪の大小に応じて電圧信
号の撮幅を所定の値まで増減されたもので、光信号の出
力に影響されることなく最終的に再生されるディジタル
信号の幅量を適正化することができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例に係る光受信器を図面を参照し
て説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る光受信器の概略構成図
であり、光受信器は次のような構成となっている。逆バ
イアスが印加され光伝達路からの光信号の大小に比例し
た電流を出力する光電気変換素子（１）と、この光電気
変換素子（１）のアノードに接続され電気信号を電圧信
号に変換し増幅する電流−電圧変換増幅手段（１１）と
、この電流−電圧変換増幅手段（１１）からの第１の電
圧信号である正の信号と第２の電圧信号とし第１の電圧
信号のない領域に発生する反転信号とにわける分離手段
（２１）と、この分離手段（２１）によって分離された
正の信号と反転信号とを夫々平滑化する平滑化手段（３
１）、（４１）と、平滑化手段（３１）、　（４１）に
よって平滑化された正の信号と反転信号の差を出力し電
圧信号に加算する差動手段（５１）と、加算された第３
の電圧信号と識別レベルと比較して２値化する識別手段
（６１）とから成っている。

第２図はこの光受信器の概略回路図であり、具体的には
次のような構成となっている。

電流−電圧変換増幅手段（１１）は光電気変換素子（１
）のアノードに増幅器（３）の入力が接続され、この増
幅器（３）と平列に抵抗Ｒ１（５）が接続され、更にコ
ンデンサＣＩ（７）が増幅器の出力に接続されて構成さ
れている。フォトダイオード（１）からの電流信号は抵
抗Ｒ１（５）によって電圧信号に変換され、増幅器（３
）によって増幅され、更に電圧信号の直流成分がコンデ
ンサＣＩ（７）により除去されて出力される。

この電流−電圧変換増幅手段（１１）からの電圧信号を
正の信号と反転信号に分離する分離手段（２１）に接続
されている。この分離手段（２１）からの正の信号と反
転信号は夫々平滑化手段（３１）、　（４１）に接続さ
れている。この平滑化手段（３１）、　（４１）には種
々のものが考えられるが、ここでは抵抗Ｒ３（３５）　
。

Ｒ４（４５）とコンデンサＣ２（３７）　、　Ｃ３（４
７）とダイオード（３３）、　（４３）による簡単な積
分回路によって構成されている。このコンデンサＣ２（
３７）　。

Ｃ３（４７）の容量を変えることで積分回路の時定数を
変化させることが可能であるが、ここでは時定数を１０
０パルス時間程度とした。

この平滑化手段（３１）、　（４１）により平滑化され
た正の信号と反転信号は、正の信号が差動手段（５２）
の正側に、反転信号が差動手段（５２）の負側に入力さ
れている。

この差動手段（５２）の出力は加算用の抵抗Ｒ９（７１
）、　ＲＩＯ（７２）を通して分離手段（２１）の入力
に接続され、更に　−゛　　　　　　　　　識別手段（
６１）に接続している。この識別手段（６１）はコンパ
レータ（６３）とコンパレータ（６３）の一端子に入力
する識別レベルとして設定電圧ＶＴＨの電圧を印加する
設定電圧電源（６５）が接続されて成っている。

次にこの光受信器の動作を第２図を参照して説明する。

光送信器から第３図中（ａ）に示す光信号が送信される
と、光送受信器の特性あるいは送信途中の劣化によって
光信号は鈍り、電流−電圧変換増幅手段（１１）の出力
側（１０１）では第３図中（ｂ）のように歪のある電圧
信号が出力される。図中の点線で示すものは光入力信号
が小さく負の信号電圧幅歪を有しているもので、実線は
光入力信号が大きく正の信号電圧幅歪を有している場合
を示している。

この電圧信号を分離手段（２１）によって第１の電圧信
号でおる正の信号と第２の電圧信号である反転信号の２
つの信号成分に分離する。正の信号の出力部（１０３）
での信号を第３図中（Ｃ）に、反転信号の出力部（１０
５）での信号を（ｄ）に示す。

そしてこれら正の信号及び反転信号は夫々平滑化手段（
３１）、　（４１）で積分されて出力部（１０７）。

（１０９）に夫々出力される。出力部（１０７）での出
力を第３図中（ｅ）に、出力部（１０９）で出力を第３
図中（ｆ）に示す。信号電圧が正の信号電圧幅歪を有し
ている場合、正の信号のほうが反転信号よりも大きくな
る。このため差動手段（５１）からの出力信号は出力部
（１１１）で第３図中（ａ）に示すように負の電圧波形
となる。このため電圧信号と差動手段（５１）からの出
力信号は加算され識別手段（６１）に入力される第３の
電圧信号は第３図中（ｈ）に示すような信号となり、入
力時の信号電圧幅よりも大幅に信号電圧幅歪を減少させ
ることができる。

逆に負の信号電圧幅歪を有した電圧信号が光電変換素子
（１）から出力された場合、電圧信号幅歪が通常よりも
小さく（第３図中（ｂ））、差動増幅手段（５１）から
の出力は正の信号となり（第３図中（ｇ））、識別手段
（６１）に入力される第３の電圧信号は入力時の電圧信
号幅よりも大きく設定される。

そして識別手段（６１）の設定電圧電源（６５）からの
設定電圧ＶＴＨと第３の電圧信号とをコンパレータ（６
３）によって比較し、ディジタル信号を出力するもので
ある。

このように本実施例の光受信器では電圧信号幅歪を十分
に補正した後に識別手段（６１）によってディジタル信
号を出力するため、ディジタル信号のエツジ部分での信
号処理を行なっても誤動作することがない。

このように光信号の大小に関係なく電圧信号幅歪の大小
によって電圧信号の信号電圧幅幅を調整し、常に一定の
電圧信号幅となるように電圧信号を調整して識別手段（
６１）に入力することができるため、誤動作のない光受
信器とすることが可能となった。

また本実施例では平滑化手段として簡単な積分回路を用
いたが、サンプリング回路を用いても良い。

またここでは電圧信号の大小によって変化する電圧信号
幅歪について説明したが、この他にも光電変換素子等の
特性による電圧信号幅歪の解消にも十分なに効果を発揮
するものである。

［発明の効果］ 以上、詳述してきたように本発明の光受信器は、デユー
ティ−比５０％程度の信号を扱う光受信器において光信
号の大小に関係なく種々の信号電圧幅の歪を補正できる
ものであり、種々の光伝送システムと組合せて使用して
も誤動作なく差動するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の本発明の一実施例に係る光受信器の概
略構成図、第２図は本発明の一実施例に係る光受信器の
概略回路図、第３図は第２図中の各部における電圧波形
図である。 １）・・・光電変換素子 １１）・・・電流−電圧変換増幅手段 ２１・・・分離手段 ３１・・・平滑化手段 ４１・・・平滑化手段 ５１・・・差動手段 ６１・・・識別手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光伝達路からの光信号を電流信号に変換する受光素子と
   、 前記電流信号を電圧信号に変換し増幅する電流−電圧変
   換増幅手段と、 この電流−電圧変換増幅手段からの電圧信号を第１の電
   圧信号と第２の電圧信号とにわける分離手段と、 この第１の電圧信号と前記第２の電圧信号とを夫々平滑
   化する平滑化手段と、 この平滑化手段によつて平滑化された前記第１の電圧信
   号と前記第２の電圧信号の差を出力する差動手段と、 平滑化された前記第１の電圧信号と前記第２の電圧信号
   の差と前記電圧信号とを加算し第３の電圧信号を出力す
   る加算手段とを具備したことを特徴とした光受信器。