JPH03286605A - 光受信回路 - Google Patents
光受信回路Info
- Publication number
- JPH03286605A JPH03286605A JP2087945A JP8794590A JPH03286605A JP H03286605 A JPH03286605 A JP H03286605A JP 2087945 A JP2087945 A JP 2087945A JP 8794590 A JP8794590 A JP 8794590A JP H03286605 A JPH03286605 A JP H03286605A
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- Japan
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- operational amplifier
- circuit
- photodiode
- inverting input
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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。
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、変調された信号光を受信、増幅して、所望の
電気信号を得る光受信回路、特に位相余裕の改善された
光受信回路改善に関する。
電気信号を得る光受信回路、特に位相余裕の改善された
光受信回路改善に関する。
従来の技術
近年、光受信回路は、たとえばコンパクトディスクなど
の音響装置をはしめ各種の光情報装置の入力装置として
使用されている。
の音響装置をはしめ各種の光情報装置の入力装置として
使用されている。
以下に従来の光受信回路について図を用いて説明する。
第３図（ａ）は光電変換素子にフォトダイオードを用い
て構成した従来の光受信回路の回路図である。図におい
て８はアノードが電源−■に接続されたフォトダイオー
ド、９は廣算増幅器である。フォトダイオード８のカソ
ードは、演算増幅器９の反転入力端子に接続され、上記
の反転入力端子と演算増幅器９の出力端子との間に帰還
抵抗１０が接続されるとともに、演算増幅器９の非反転
入力端子が接地されている。
て構成した従来の光受信回路の回路図である。図におい
て８はアノードが電源−■に接続されたフォトダイオー
ド、９は廣算増幅器である。フォトダイオード８のカソ
ードは、演算増幅器９の反転入力端子に接続され、上記
の反転入力端子と演算増幅器９の出力端子との間に帰還
抵抗１０が接続されるとともに、演算増幅器９の非反転
入力端子が接地されている。
以上のように構成された光受信回路について、以下にそ
の動作を説明する。
の動作を説明する。
反転入力端子が仮想接地点となり、反転入力端子と電源
−■との間に接続されたフォトダイオード８には電圧Ｖ
の逆バイアスが印加される。フォトダイオード８に照射
する信号光は、フォトダイオード８により信号電流に変
換され、演算増幅器９の反転入力端子に入力される。上
記信号電流は、負帰還回路を構成する帰還抵抗ｌＯによ
り利得の調整がなされる演算増幅器９において電流−電
圧変換され、変調の強度に応し、かつ増幅された電圧出
力として出力端子より導出される。
−■との間に接続されたフォトダイオード８には電圧Ｖ
の逆バイアスが印加される。フォトダイオード８に照射
する信号光は、フォトダイオード８により信号電流に変
換され、演算増幅器９の反転入力端子に入力される。上
記信号電流は、負帰還回路を構成する帰還抵抗ｌＯによ
り利得の調整がなされる演算増幅器９において電流−電
圧変換され、変調の強度に応し、かつ増幅された電圧出
力として出力端子より導出される。
フォトダイオード８は、交流電流源、接合容量および並
列抵抗の並列接続構成とした交流等価回路で表わすこと
ができる。第３図（ａ）においてフォトダイオード８の
等価容量をＣ１、帰還回路の帰還抵抗１０をＲ２、演算
増幅器９の開ループ利得をＡ （ｓ） 、フォトダイオ
ード８に照射する信号光による発生信号電流をｉｖ、演
算増幅器９の出力電圧をｖｏｕＴとする。フォトダイオ
ードの等価並列抵抗は、一般に１０００以上で、帰還抵
抗より十分大きいため、以下の計算では無視すると、信
号電流ｉｔＮがフォトダイオードの接合容量Ｃ，と演算
増幅器のそれぞれのインピーダンスに逆比例して分流し
、かつ演算増幅器９の反転入力端子電圧に開ループ利得
Ａ （ｓ＞を乗じたものが出力電圧ＶＯＵＴになり、上
記構成の回路における入出力間 ＯＵＴ の電流−電圧伝達関数Ｔ１（Ｓ）−、は１Ｎ となる。上記の光受信回路は、負帰還回路構成となって
おり、ループの入力側への帰還率β（Ｓ）は（１）式よ
り β（ｓ） ＝ １ ＋５ＣＩＲ２°°−°−（２）で
表わされる。
列抵抗の並列接続構成とした交流等価回路で表わすこと
ができる。第３図（ａ）においてフォトダイオード８の
等価容量をＣ１、帰還回路の帰還抵抗１０をＲ２、演算
増幅器９の開ループ利得をＡ （ｓ） 、フォトダイオ
ード８に照射する信号光による発生信号電流をｉｖ、演
算増幅器９の出力電圧をｖｏｕＴとする。フォトダイオ
ードの等価並列抵抗は、一般に１０００以上で、帰還抵
抗より十分大きいため、以下の計算では無視すると、信
号電流ｉｔＮがフォトダイオードの接合容量Ｃ，と演算
増幅器のそれぞれのインピーダンスに逆比例して分流し
、かつ演算増幅器９の反転入力端子電圧に開ループ利得
Ａ （ｓ＞を乗じたものが出力電圧ＶＯＵＴになり、上
記構成の回路における入出力間 ＯＵＴ の電流−電圧伝達関数Ｔ１（Ｓ）−、は１Ｎ となる。上記の光受信回路は、負帰還回路構成となって
おり、ループの入力側への帰還率β（Ｓ）は（１）式よ
り β（ｓ） ＝ １ ＋５ＣＩＲ２°°−°−（２）で
表わされる。
帰還増幅器においては、入力信号がループ利得倍されて
帰還されることより、ループ利得Ａ （ｓ）β（Ｓ）の
絶対値と位相から、回路の安定性を判別できる。第３図
（ｂ）に開ループ利得Ａ （ｓ） 、帰還率β（ｓ）お
よび帰還率の逆数β（５〉の伝達関数の近似ボード線図
を示す。Ａ （ｓ）と のグラフの交点は、β（ｓ
） 増幅回路の利得がＯｄＢとなる点を表わしている。
帰還されることより、ループ利得Ａ （ｓ）β（Ｓ）の
絶対値と位相から、回路の安定性を判別できる。第３図
（ｂ）に開ループ利得Ａ （ｓ） 、帰還率β（ｓ）お
よび帰還率の逆数β（５〉の伝達関数の近似ボード線図
を示す。Ａ （ｓ）と のグラフの交点は、β（ｓ
） 増幅回路の利得がＯｄＢとなる点を表わしている。
β（５〉の折点角周波数０日は、
１ ・・・・・・（３）ω
］−Ｃ１Ｒ２ であり、折点角周波数ω１におけるループ利得Ａ（ｓ）
β（ｓ）の位相角θ＋ ＝ａｒｇ Ｉ Ａ （ｓ）β（
Ｓ））は、Ａ（ｓ）の第１のボールでの位相回りに加え
、さらに４５°回ることより、−１３５°となる。ルー
プ利得Ａ （ｓ）β（ｓ）の位相角θは、ω１を越える
角周波数では単調減少し、ｌ Ａ （ｓ）β（ｓ）ｌ＝
１となる角周波数においては、ａｒｇ ｌ Ａ （ｓ）
β（Ｓ））が−１３５゜以下となるため、帰還回路とし
ての位相余裕は４５゜より小である。
］−Ｃ１Ｒ２ であり、折点角周波数ω１におけるループ利得Ａ（ｓ）
β（ｓ）の位相角θ＋ ＝ａｒｇ Ｉ Ａ （ｓ）β（
Ｓ））は、Ａ（ｓ）の第１のボールでの位相回りに加え
、さらに４５°回ることより、−１３５°となる。ルー
プ利得Ａ （ｓ）β（ｓ）の位相角θは、ω１を越える
角周波数では単調減少し、ｌ Ａ （ｓ）β（ｓ）ｌ＝
１となる角周波数においては、ａｒｇ ｌ Ａ （ｓ）
β（Ｓ））が−１３５゜以下となるため、帰還回路とし
ての位相余裕は４５゜より小である。
発明が解決しようとする課題
上記従来の構成では、演算増幅器の反転入力端子と電源
の間に、フォトダイオードの等価容量が付加される結果
、ループ利得の位相回りが大きくなり、位相余裕が４５
°以下に低下し、帰還回路を不安定にさせるという問題
があった。
の間に、フォトダイオードの等価容量が付加される結果
、ループ利得の位相回りが大きくなり、位相余裕が４５
°以下に低下し、帰還回路を不安定にさせるという問題
があった。
・本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、信号
光を光電変換して得た信号電流が帰還増幅器により電流
−電圧変換され、増幅される場合にも、電源と接地との
間などに外部コンデンサを付加することなく、安定に動
作する光受信回路を提供することを目的とする。
光を光電変換して得た信号電流が帰還増幅器により電流
−電圧変換され、増幅される場合にも、電源と接地との
間などに外部コンデンサを付加することなく、安定に動
作する光受信回路を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
この目的を達成するために、本発明の光受信回路は、反
転入力端子と出力端子との間に帰還回路を設けた演算増
幅器と、信号光を信号電流に変換する光電変換素子と、
上記演算増幅器の反転入力端子と上記光電変換素子との
間に接続された抵抗とで構成されている。
転入力端子と出力端子との間に帰還回路を設けた演算増
幅器と、信号光を信号電流に変換する光電変換素子と、
上記演算増幅器の反転入力端子と上記光電変換素子との
間に接続された抵抗とで構成されている。
作用
この構成によって、負帰還ループを形成しているフォト
ダイオードの等価容量と、演算増幅器の帰還抵抗と、フ
ォトダイオードと反転入力端子との間に接続された抵抗
とで決定される帰還率の伝達関数に第２の折点周波数が
形成され、帰還回路のループ利得の位相遅れが補正され
て、帰還回路が安定化される。
ダイオードの等価容量と、演算増幅器の帰還抵抗と、フ
ォトダイオードと反転入力端子との間に接続された抵抗
とで決定される帰還率の伝達関数に第２の折点周波数が
形成され、帰還回路のループ利得の位相遅れが補正され
て、帰還回路が安定化される。
実施例
以下、本発明の第１の実施例について第１図を参照しな
がら説明する。第１図（ａ）は、本発明の第１の実施例
の光受信回路の回路図を示す。
がら説明する。第１図（ａ）は、本発明の第１の実施例
の光受信回路の回路図を示す。
第１図で、１はアノードが電源−■に接続されたフォト
ダイオード、２は前記フォトダイオード１のカソードと
演算増幅器の反転入力端子との間に接続された抵抗、３
は演算増幅器４の利得を調整する帰還抵抗である。
ダイオード、２は前記フォトダイオード１のカソードと
演算増幅器の反転入力端子との間に接続された抵抗、３
は演算増幅器４の利得を調整する帰還抵抗である。
以上各構成要素相互の関係と動作について、以下に説明
する。フォトダイオード１の等儀容量をＣＩ ＋抵抗２
をＲ１、帰還抵抗３をＲ２、演算増幅器４の開ループ利
得をＡ （ｓ）、フォトダイオードｌへの照射信号光に
よる発生信号電流をｉｔＮ、演算増幅器４の出力信号を
Ｖ ＯＵＴとする。フォトダイオード１の等価並列抵抗
を無視し、信号電流ｉｔＮが、フォトダイオード１の等
儀容量と、演算増幅器に、それぞれのインピーダンスに
逆比例して分流するとともに、演算増幅器４の反転入力
端子電圧に開ループ利得Ａ （ｓ）を乗じたものが、出
で表わされる。
する。フォトダイオード１の等儀容量をＣＩ ＋抵抗２
をＲ１、帰還抵抗３をＲ２、演算増幅器４の開ループ利
得をＡ （ｓ）、フォトダイオードｌへの照射信号光に
よる発生信号電流をｉｔＮ、演算増幅器４の出力信号を
Ｖ ＯＵＴとする。フォトダイオード１の等価並列抵抗
を無視し、信号電流ｉｔＮが、フォトダイオード１の等
儀容量と、演算増幅器に、それぞれのインピーダンスに
逆比例して分流するとともに、演算増幅器４の反転入力
端子電圧に開ループ利得Ａ （ｓ）を乗じたものが、出
で表わされる。
第１図（ｂ）に、開ループ利得Ａ （ｓ） 、帰還率β
（Ｓ〉。
（Ｓ〉。
帰還率の逆数β〈５〉の伝達関数の近似ボード線図を示
す。β（５）の伝達関数において、第１の折点角周波数
ω１は ω”” Ｃ１（Ｒ＋十Ｒ２） 第２の折点角周波数ω２は ・・・・・・（６） Ｃ＋Ｌ °°°゛°°（７
）となる。ループ利得の位相角ａｒｇｌＡ（ｓ）β（Ｓ
））の極小値が、０重とω２の間の角周波数ω３＝！の
ときに存在することより、 となる。このとき位相余裕θｄが最小となり、となり、
帰還率β（ｓ）は（助成より、ｌ ＋ＳＣ＋Ｒ＋
・・・・・・（５）β （５〉 ＝ １
＋５Ｃ１（ＲＩ十Ｒ２）で表わされる。Ｒ＋＝２０
にΩ、Ｒ２＝２０にΩの場合、約７０”の位相余裕が得
られる。
す。β（５）の伝達関数において、第１の折点角周波数
ω１は ω”” Ｃ１（Ｒ＋十Ｒ２） 第２の折点角周波数ω２は ・・・・・・（６） Ｃ＋Ｌ °°°゛°°（７
）となる。ループ利得の位相角ａｒｇｌＡ（ｓ）β（Ｓ
））の極小値が、０重とω２の間の角周波数ω３＝！の
ときに存在することより、 となる。このとき位相余裕θｄが最小となり、となり、
帰還率β（ｓ）は（助成より、ｌ ＋ＳＣ＋Ｒ＋
・・・・・・（５）β （５〉 ＝ １
＋５Ｃ１（ＲＩ十Ｒ２）で表わされる。Ｒ＋＝２０
にΩ、Ｒ２＝２０にΩの場合、約７０”の位相余裕が得
られる。
以上のように本実施例によれば、光電変換素子であるフ
ォトダイオードと、帰還回路を設けた廣算増幅器の反転
入力端子との間に、位相を補正する抵抗を接続すること
により、ループ利得の位相遅れを補正し、位相余裕の高
い安定な負帰還回路を提供することができる。
ォトダイオードと、帰還回路を設けた廣算増幅器の反転
入力端子との間に、位相を補正する抵抗を接続すること
により、ループ利得の位相遅れを補正し、位相余裕の高
い安定な負帰還回路を提供することができる。
つぎに、本発明の第２の実施例について、第２図を参照
しながら説明する。第２図（ａ）は、本発明の第２の実
施例の光受信回路の回路図である。同図において第１図
（ａ）と同一機能のものは同一の符号を付し、説明を省
略する。
しながら説明する。第２図（ａ）は、本発明の第２の実
施例の光受信回路の回路図である。同図において第１図
（ａ）と同一機能のものは同一の符号を付し、説明を省
略する。
図において５．６．７は演算増幅器の出力端子と反転入
力端子間に設けられた帰還抵抗回路網であり、抵抗６は
その一端を出力端子に接続された抵抗７と、その一端を
反転入力端子に接続された抵抗５との接続部と接地との
間に接続される。抵抗２をＲ＋、帰還抵抗５をＲ２、帰
還抵抗６と７をＲ３とＲ４として第４式の場合と同様に
、電流−電圧となり、帰還率β（ｓ）は、 で表わされる。
力端子間に設けられた帰還抵抗回路網であり、抵抗６は
その一端を出力端子に接続された抵抗７と、その一端を
反転入力端子に接続された抵抗５との接続部と接地との
間に接続される。抵抗２をＲ＋、帰還抵抗５をＲ２、帰
還抵抗６と７をＲ３とＲ４として第４式の場合と同様に
、電流−電圧となり、帰還率β（ｓ）は、 で表わされる。
第２図（ｂ）に開ループ利得Ａ （ｓ） 、帰還率β（
ｓ）反問を示す。角周波数０１．０２間に存在する角周
波数ω４において、ループ利得の位相角が極小値をとり
、このときの位相余裕θＭ（ω４〉はで表わされる。Ｒ
１＝Ｒ２＝２０にΩ、Ｒ３＝１．３にΩ、Ｒ４＝５にΩ
のとき、位相余裕は約７０’となり、第２図（ａ）の回
路の場合も、位相余裕が高く、安定な回路を実現するこ
とができる。
ｓ）反問を示す。角周波数０１．０２間に存在する角周
波数ω４において、ループ利得の位相角が極小値をとり
、このときの位相余裕θＭ（ω４〉はで表わされる。Ｒ
１＝Ｒ２＝２０にΩ、Ｒ３＝１．３にΩ、Ｒ４＝５にΩ
のとき、位相余裕は約７０’となり、第２図（ａ）の回
路の場合も、位相余裕が高く、安定な回路を実現するこ
とができる。
なお上記実施例において、フォトダイオードは負電源測
に接続されているが、アノードとカソードの接続方向を
逆にして正電源側に接続しても同一の効果が得られる。
に接続されているが、アノードとカソードの接続方向を
逆にして正電源側に接続しても同一の効果が得られる。
その他、本発明の基本回路を含む種々の応用回路でも同
様の効果があることは言うまでもない。
様の効果があることは言うまでもない。
発明の効果
以上の実施例の説明より明らかなように、本発明はきわ
めて簡易な回路構成で、帰還回路の位相のずれが抑えら
れ、安定な動作を行う光受信回路を実現することができ
る。
めて簡易な回路構成で、帰還回路の位相のずれが抑えら
れ、安定な動作を行う光受信回路を実現することができ
る。
第１図（ａ）は本発明の第１の実施例の光受信回路の回
路図、第１図（ｂ）は同じくそのボード線図、第２図（
ａ）は本発明の第２の実施例の光受信回路の回路図、第
２図（ｂ）は同じくそのボード線図、第３図（ａ）は従
来例の光受信回路の回路図、第３図（ｂ）は同じくその
ボード線図である。 １・・・・・・フォトダイオード、２・・・・・・抵抗
、３・・・・・・帰還抵抗、４・・・・・・演算増幅器
、５・・・・・・帰還抵抗、６・・・・・・帰還抵抗、
７・・・・・・帰還抵抗。
路図、第１図（ｂ）は同じくそのボード線図、第２図（
ａ）は本発明の第２の実施例の光受信回路の回路図、第
２図（ｂ）は同じくそのボード線図、第３図（ａ）は従
来例の光受信回路の回路図、第３図（ｂ）は同じくその
ボード線図である。 １・・・・・・フォトダイオード、２・・・・・・抵抗
、３・・・・・・帰還抵抗、４・・・・・・演算増幅器
、５・・・・・・帰還抵抗、６・・・・・・帰還抵抗、
７・・・・・・帰還抵抗。
Claims (1)
- 反転入力端子と出力端子との間に帰還回路を設けた演算
増幅器と、信号光を信号電流に変換する光電変換素子と
、前記演算増幅器の反転入力端子と前記光電変換素子と
の間に接続された抵抗素子とを備えた光受信回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2087945A JPH03286605A (ja) | 1990-04-02 | 1990-04-02 | 光受信回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2087945A JPH03286605A (ja) | 1990-04-02 | 1990-04-02 | 光受信回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03286605A true JPH03286605A (ja) | 1991-12-17 |
Family
ID=13929032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2087945A Pending JPH03286605A (ja) | 1990-04-02 | 1990-04-02 | 光受信回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03286605A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5592124A (en) * | 1995-06-26 | 1997-01-07 | Burr-Brown Corporation | Integrated photodiode/transimpedance amplifier |
| JP2006254462A (ja) * | 2005-03-12 | 2006-09-21 | Avago Technologies General Ip (Singapore) Private Ltd | 電力信号の調節を実行する信号増幅回路を備えるトランスインピーダンスアンプ |
| JP2009225096A (ja) * | 2008-03-17 | 2009-10-01 | Tdk Corp | 光電流・電圧変換回路 |
| JP2015070536A (ja) * | 2013-09-30 | 2015-04-13 | 株式会社エヌエフ回路設計ブロック | 電流帰還型増幅回路 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63224406A (ja) * | 1987-03-13 | 1988-09-19 | Hitachi Ltd | 光受信回路 |
-
1990
- 1990-04-02 JP JP2087945A patent/JPH03286605A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63224406A (ja) * | 1987-03-13 | 1988-09-19 | Hitachi Ltd | 光受信回路 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5592124A (en) * | 1995-06-26 | 1997-01-07 | Burr-Brown Corporation | Integrated photodiode/transimpedance amplifier |
| US5767538A (en) * | 1995-06-26 | 1998-06-16 | Burr-Brown Corporation | Integrated photodiode/transimpedance amplifier |
| JP2006254462A (ja) * | 2005-03-12 | 2006-09-21 | Avago Technologies General Ip (Singapore) Private Ltd | 電力信号の調節を実行する信号増幅回路を備えるトランスインピーダンスアンプ |
| JP2009225096A (ja) * | 2008-03-17 | 2009-10-01 | Tdk Corp | 光電流・電圧変換回路 |
| JP2015070536A (ja) * | 2013-09-30 | 2015-04-13 | 株式会社エヌエフ回路設計ブロック | 電流帰還型増幅回路 |
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