JPH03128509A - 光受信回路 - Google Patents

光受信回路

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JPH03128509A
JPH03128509A JP1267552A JP26755289A JPH03128509A JP H03128509 A JPH03128509 A JP H03128509A JP 1267552 A JP1267552 A JP 1267552A JP 26755289 A JP26755289 A JP 26755289A JP H03128509 A JPH03128509 A JP H03128509A
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JP
Japan
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power supply
amplifier
voltage
time constant
circuit
Prior art date
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JP1267552A
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English (en)
Inventor
Nobuo Shiga
信夫 志賀
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Priority to EP19900119610 priority patent/EP0422673A3/en
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60Receivers
    • H04B10/66Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
    • H04B10/69Electrical arrangements in the receiver
    • H04B10/691Arrangements for optimizing the photodetector in the receiver
    • H04B10/6911Photodiode bias control, e.g. for compensating temperature variations

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はホトダイオードとプリアンプとを組み合わせた
光受信モジュール等における光受信回路に関し、特にア
ンプを保護する回路を備えた光受信回路に関するもので
ある。
〔従来の技術〕
従来、この種の光受信回路は第8図に示される回路構成
になっている。アバランシェホトダイオード(APD)
1のカソードは図示しないバイアス電源に接続されてお
り、そのアノードはアンプ2の入力に接続されている。
このアンプ2には図示しない正電源および負ri源から
電源が供給されており、APD 1に光が入射して生じ
る光出力電流はアンプ2により増幅されて出力される。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来の光受信回路におけるAPDIへのバイアス電
源による供給電圧は、APDIがゲルマニウム(Ge)
を材料として構成される場合には約30[V]である。
また、APDIがインジウムガリウム砒素(I nGa
As)を材料として構成される場合には約80[V]で
ある。このようにAPD 1への供給電圧は高いため、
次のような課題が生じる。
つまり、正電源および負電源によるアンプ2への電源供
給が開始されてからアンプ2の入力端子の電位が固定す
るまでの間に、バイアス電源によってAPDIへ電源供
給が開始されると、開始された瞬間にアンプ2の入力端
子の電位が高くなってアンプ2は破壊される場合がある
。これは以下のように説明される。つまり、APDlへ
の電源供給の開始時点では、APD 1の端子間に生じ
る接合容量Cには電荷が充電されていないため、APD その端子間に生じる電位差は零になっている。このため
、バイアス電源から出力される高い供給電圧がアンプ2
の入力端子にそのまま伝達され、この結果、アンプ2が
破壊されてしまう。
〔課題を解決するための手段〕
本発明はこのような課題を解消するためになされたもの
で、電源回路にカソードが接続されアノードがホトダイ
オードのカソードに接続されたダイオードと、このダイ
オードに並列に接続された抵抗と、ダイオードのアノー
ドに一端が接続され他端が基準電位に接続された第1の
コンデンサとを備えて構成され、増幅器への電源供給の
時定数は、ホトダイオードへの電源供給の立ち上がり時
定数より小さく、かつ、ホトダイオードへの電源供給の
立ち下がり時定数よりも大きくなるように各回路素子の
定数が設定されたものである。
〔作用〕
電源回路から増幅器の入力端子に伝達される電圧は、電
源投入時には増幅器の電源電圧の確立よりも遅く立ち上
がり、電源消滅時には増幅器の電源電圧の消滅よりも早
く立ち下がる。
〔実施例〕
第1図は本発明の一実施例の構成を示す回路図である。
光受信回路は、光信号を受信するAPD3と、APD3
に受信された信号を増幅するアンプ4と、このアンプ4
を保護する保護回路5とから構成されている。APD3
には電源回路6から電源が供給され、アンプ4には電源
回路7から正電源、電源回路8から負電源が供給されて
いる。さらに、電源回路7に並列にバイパス・コンデン
サ9.電源回路8に並列にバイパス・コンデンサ10が
接続されており、各容量値は等しくC1に設定されてい
る。
保護回路5は、電源回路6にカソードが接続されアノー
ドがAPD3に接続されたダイオード11と、このダイ
オード11に並列に接続された抵抗値R1の抵抗12と
、一端がダイオード11のアノードに接続され他端が接
地された容量値C2のコンデンサ13とから構成されて
いる。ダイオード11の端子間には接合容QC,APD
3の端子間には接合容QCが生じる。また、APD アンプ4の入力側には入万古”INが生じる。このアン
プ4の入力抵抗はRINである。
電源回路6,7.8は供給源V   、V^PD   
   DD’ V88から電圧および電流を出力する。電源回路6はA
PD3に必要とされる約30[V]の電圧を出力し、電
源回路7,8は+5 [V] 、  −5[Vコの電圧
を出力する。電源回路6および7の供給源■  および
■DDは図面では別個に表されているAPD が、実際には同一の装置によって構成されており、供給
源V は供給源V  を分圧したものとなつDD   
   APD ている。また、各電源回路6,7.8の各内部抵抗は等
しくz、である。
また、実際の回路においては、抵抗12の抵抗値R1は
電源回路6の内部抵抗Z の値よりも十分太き(、また
、コンデンサ13の容量値C2は接合容量C、接合容量
Cおよび入力容量D       APD CINよりも十分に大きい。また、アンプ4の入力抵抗
RINは無限大に近似されるものとする。従って、AP
D3への電源供給の立ち上がり時定数T1はコンデンサ
13と抵抗12とでほぼ決定され、2πXC2XR1に
なる。また、APD3への電源供給の立ち下がり時定数
T2は電源回路6の内部抵抗Z およびダイオード11
の順方向紙抗RFの和とコンデンサー3とで決定され、
2πXC2X(Z  +RF)1.:なる。また、アン
プ4への電源供給の立ち上がりおよび立ち下がりの各時
定数Toはコンデンサ9.10と電源回路7゜8の内部
抵抗Z とで決定され、2πxC1xZ になる。そし
て、各時定数の間に以下の条件式が満足されるように各
回路素子の定数は設定されている。
C2X (Z  +RF)<C1xZ。
<C2XR1 ・・・ (1) つまり、アンプ4への電源供給の立ち上がりおよび立ち
下がりの時定数T。は、APD3への電源供給の立ち上
がり時定数Ttよりも小さく、かつ、APD3への電源
供給の立ち下がり時定数T2よりも大きくなっている。
さて、上述したように、電源回路6および7は同時にそ
の電源電圧が確立する。また、アンプ4の入力端子につ
ながるA点の電位は、電源回路7および8からアンプ4
に供給される電源電圧が確立する以前においてはフロー
ティング状態である。
従って、保護回路5を備えていない従来の光受信回路に
あっては、電源回路6から出力される高い電圧が、アン
プ4の入力がフローティング状態の時にA点に伝達され
るため、アンプ4は破壊される可能性が非常に高い。し
かしながら、本実施例によれば以下に詳述するようにア
ンプ4は保護され、破壊されることはない。
第2図は第1図に示された光受信回路の等価回路図であ
る。なお、第1図と同一部分については同符号を用いる
電源回路6の供給源V  から出力される電流PD は内部抵抗2 を介して保護回路5の抵抗12と接合容
量C8との並列回路に与えられる。第1図に示されるダ
イオード11およびAPD3は電流の供給方向が逆方向
であるために無視され、この並列回路には一端が接地さ
れたコンデンサー3と接合容量Cとが接続された構成に
なる。ざら八PD に、接合容量Cにアンプ4の入力抵抗RINおAPD よび入力容量CI Nが接続された構成になる。抵抗R
INと容量c、Nとの接続点はアンプ4の入力端子につ
ながる第1図のA点に相当し、接合容量Cと抵抗12と
の接続点はAPD3のカッ−^PD ドにつながる第1図のB点に相当する。また、内部抵抗
2 と供給源V  との接続点は第1図のAPD 接続点Cに相当する。
次に、第2図に対応した第3図に示される回路を考え、
この回路を用いて各点における電圧変化のシミュレーシ
ョンを行う。ここで、第2図における接合容量Cおよび
Cの位置にダイオ−D     APD ド11およびAPD3を図示のように接続し、電源回路
6の内部抵抗2 を1[Ω]、抵抗12の抵抗値R1を
5 [KΩ]、コンデンサ13の容量値C2を330 
[pF] 、アンプ4の入力抵抗RINを10[MΩ]
、入万古ff1CINを0.5[pF]とする。また、
供給源V  に相当するAPD シミュレーション用の電源14は第4図に示される波形
の電圧を出力する。つまり、立ち上がり時間および立ち
下がり時間が共に1[μsec ]であり、その波高値
は30[V]である。
アンプ4の電源電圧の立ち上がり時における電源回路6
による各点の電圧変化のシミュレーション結果は第5図
のグラフに示される。グラフの横軸は時間[μsec 
] +縦軸は電圧[V]を示し、曲線15はA点の電圧
変化1曲線16はB点の電圧変化2曲線17は0点の電
圧変化を表す。B点における電圧変化の立ち上がり時間
は上述したようにほぼ時定数2πXC2XR1によって
決定され、同グラフから理解されるように、B点の電圧
は時定数10[μsec ]で立ち上がっている。A点
の電圧変化はこのB点の電圧変化よりもやや遅れている
ことが理解される。アンプ4の入力端子の電圧はアンプ
4の電源電圧の確立と共にフローティング状態から固定
電位に推移するが、この時定数2πXCIXZ  は前
述したようにB点における電圧の立ち上がりの時定数2
πXC2XR1よりも小さく設定されているため、アン
プ4の電源電圧が確立してから、つまり、アンプ4の入
力端子の電圧が確定してからA点に電圧が印加されるこ
とになる。従って、?IS源の投入時において、アンプ
4は破壊されることがなくなる。
電源電圧が消滅する際のシミュレーション結果は第6図
のグラフに示される。グラフの横軸は時間[μsec 
] 、縦軸は電圧[VIを示し、曲線18.19はB点
および0点の電圧変化を示す。
この際、A点の電圧は0[VIに維持されているものと
仮定する。同グラフから理解されるように、電源電圧の
消滅の際にはB点および0点の各電圧変化はほぼ等しく
なる。これは、電源電圧の消滅の際にはダイオード11
が順方向に機能するからである。従って、B点の電圧は
電源電圧の消滅と同時に低下し、この立ち下がりの時定
数2πXC2X(Z  +RF)は前述したようにアン
プ4の電源電圧の立ち下がりの時定数2π×01×Z 
よりも小さい。このため、A点の電圧、っます、アンプ
4の入力端子の電圧は、B点の電圧が完全に立ち下がる
まではO[VIに固定されているため、アンプ4は破壊
されることはない。
従来の保護回路5がない回路においては、B点の電圧が
完全に立ち下がる以前にA点の状態がフローティング状
態になり、この場合の各点の電圧は第7図のように示さ
れる。同図の横軸は時間[μseeコ、縦軸は電圧[V
Iを示し、曲線20゜21.22はA点、B点、0点の
電圧変化を示す。
すなわち、アンプ4の入力端子の電圧はフローティング
状態にあるため、B点の電圧変化の影響を受けてA点の
電圧は負側に大きく低下し、これがサージ電圧となって
アンプ4が破壊されてしまう。
しかしながら、上記の実施例によれば上述したようにこ
のようなことはなく、アンプ4は保護される。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、電源回路から増幅
器の入力端子に伝達される電圧は、電源投入時には増幅
器の電源電圧の確立よりも遅く立ち上がり、電源消滅時
には増幅器の電源電圧の消滅よりも早く立ち下がる。こ
のため、ホトダイオードへ供給される電源電圧が電源投
入時に増幅器の入力端子に印加され、従来のように増幅
器が破壊されるといったことは無くなる。さらに、電源
電圧の消滅時においても増幅器の入力端子にサージ電圧
が入らなくなり、増幅器は保護される。
第8図は従来の回路図である。
3・・・アバランシェホトダイオード(A P D)、
4・・・アンプ、5・−・・保護回路、6,7. 8・
・・電源回路、9,10.13・・・コンデンサ、11
・・・ダイオード、12・・・抵抗、C、C D   APD”・・・接合容量、 CIN・・・入力容量、RIN・・・入力抵抗、Zp・
・・電源回路の内部抵抗、V、V、V、、、供給源。
APD     DD    SS
【図面の簡単な説明】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  電源回路にカソードが接続されたダイオードと、この
    ダイオードに並列に接続された抵抗と、前記ダイオード
    のアノードに一端が接続され他端が基準電位に接続され
    た第1のコンデンサと、前記ダイオードのアノードにカ
    ソードが接続されたホトダイオードと、このホトダイオ
    ードのアノードに接続され前記電源回路から電源供給さ
    れる増幅器と、この増幅器の電源供給端子に一端が接続
    され他端が基準電位に接続された第2のコンデンサとを
    備えて構成され、 前記第2のコンデンサと前記電源回路の内部抵抗とで決
    定される前記増幅器への電源供給の時定数は、前記第1
    のコンデンサと前記抵抗とで決定される前記ホトダイオ
    ードへの電源供給の立ち上がり時定数より小さく、かつ
    、前記電源回路の内部抵抗および前記ダイオードの順方
    向抵抗の和と前記第1のコンデンサとで決定される前記
    ホトダイオードへの電源供給の立ち下がり時定数よりも
    大きくなるように各回路素子の定数が設定されているこ
    とを特徴とする光受信回路。
JP1267552A 1989-10-13 1989-10-13 光受信回路 Pending JPH03128509A (ja)

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JP1267552A JPH03128509A (ja) 1989-10-13 1989-10-13 光受信回路
US07/593,978 US5089788A (en) 1989-10-13 1990-10-09 Circuit for driving a photo-receiver
CA002027410A CA2027410A1 (en) 1989-10-13 1990-10-11 Photo-receiver
EP19900119610 EP0422673A3 (en) 1989-10-13 1990-10-12 Photo-receiver

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JP1267552A JPH03128509A (ja) 1989-10-13 1989-10-13 光受信回路

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ID=17446401

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EP (1) EP0422673A3 (ja)
JP (1) JPH03128509A (ja)
CA (1) CA2027410A1 (ja)

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CA2027410A1 (en) 1991-04-14
EP0422673A3 (en) 1992-06-03
US5089788A (en) 1992-02-18
EP0422673A2 (en) 1991-04-17

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