JPH0345032A - 広ダイナミック光受信回路 - 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） この発明は、光ファイバによる光伝送に用いられる光受
信モジュールの回路に係り、特にその広ダイナミック光
受信回路に関する。

（従来の技術） 光ファイバによる光伝送に用いられる光受信モジュール
の回路として、特開昭６１−４１２１３号公報には、第
４図に示す回路が示されている。この回路は、反転増幅
器（１）の入力側と接地電位との間に受光素子■が接続
され、反転増幅器（ト）の入力側と出力側との間に、帰
還抵抗■とゲート、ドレインが接続された電界効果型ト
ランジスタ（以下ＦＥＴと記す）■が並列に接続されて
いる。このＦＥＴ＠）のかわりに、ショットキーダイオ
ードなどが用いられることもある。

回路を上記のように構成すると、受光素子■に光が入っ
ても、小信号時には、ＦＥＴ■は動作せず、帰還抵抗■
のみによりゲインが決る。一方、大信号時には、ＦＥＴ
■が動作し、等価的な帰還抵抗値が下がり、広ダイナミ
ック化が実現される。

しかし、この回路構成では、ＦＥＴ■が動作しはじめる
と、帰還量が増えるため、周波数特性にピーキングが現
れ、発振するおそれがある。このピーキングを抑制する
ためには、帰還抵抗■と並列にコンデンサを挿入しなけ
ればならず、その結果、帯域が狭くなる。

他の回路例として、特開昭６０−１４４０３４号公報に
は、第５図に示す回路が示されている。この回路は、帰
還増幅器０の出力側にレベル検出回路０を接続し、この
レベル検出回路０の出力信号によりトランジスタ■を駆
動して、受光素子■の光電流をバイパスさせる構成とな
っている。しかし、この回路では、光電流をバイパスさ
せるループ経路が長くなるために、１発目の光パルスか
らリミッタをかけると、遅延時間が長くなり、安定に動
作させることができなくなる。つまり、この方式では、
定常的な光入力に対して、ＡＧＣ回路（自動利得回路）
としてしか動作させることができない。

これと同様の回路が特開昭６２−１０５４３号公報に示
されている。この回路では、定常的な光入力に対してＡ
ＧＣ動作（自動利得制御動作）をさせるため、第６図に
示すように、コンデンサ（１０）が接続され、それによ
り信号を平滑化している。したがって、この回路では、
１発目の光パルスから動作させることはできない。

また別の例として、特開昭５８−１６８３４３号公報に
は、第７図に示すように、トランジスタ（８）と並列に
ダイオード（１１）を接続し、大信号時に電流をバイパ
スさせるようにしたものが示されている。この回路には
帰還ループがないため、リミッタとしてｔ発目の光パル
スから動作する。しかし、ダイオード（１１）とトラン
ジスタ■のベース−エミッタ間にダイオードが並列に入
っているため、微少信号の場合にもダイオード（１１）
に光電流がバイパスされ、感度が悪くなる。また大信号
の場合にも、ダイオード（１１）に電流の大部分を流す
ようにすることができず、トランジスタ■が飽和してし
まい、スピードが遅くなる。

さらに、特開昭５８−２１４８２１号公報には、第８図
に示すように、受光素子■と直列に負荷抵抗（１２）を
接続し、この負荷抵抗（１２）と並列にツェナーダイオ
ード（１３）を挿入して、リミッタをかけるものが示さ
れている。この回路では、第５図の帰還増幅器０を使用
した回路にくらべてＳ／Ｎ比が悪く、広帯域が得られな
いため、高速用には使用できない。

（発明が解決しようとするｍ題） 上記のように、従来より、光ファイバによる光伝送に用
いられる光受信モジュールの回路として、各種方式のも
のがある。しかし、いずれの回路も、動作が不安定、帯
域が狭い、１発目の光パルスから動作させることができ
ないなどの問題がある。

この発明は、上記問題点を解決するためになされたもの
であり、１発目の光パルスから動作させることができ、
安定に動作し、帯域が十分に広く。

かつダイナミックレンジも大きい光受信回路を構成する
ことを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 広ダイナミック光受信回路において、その回路を、差動
回路を構成するようにエミッタ相互が接続された第１お
よび第２のトランジスタと、上記両エミッタと接地電位
との間に接続された電流源と、上記第２のトランジスタ
のベースにバイアス電位を与える手段と、上記第１のト
ランジスタのコレクタと電源との間に挿入された第１の
抵抗と、上記第２のトランジスタのコレクタと上記電源
との間に挿入された第２の抵抗と、上記電源と上記第１
のトランジスタのベースとの間に挿入された受光素子と
、上記第１のトランジスタのコレクタにベースが接続さ
れ、上記電源にコレクタが接続された第３のトランジス
タと、上記第３のトランジスタのエミッタと上記第１の
トランジスタのベースとの間に挿入された帰還抵抗と、
上記第３のトランジスタのエミッタと接地電位との間に
挿入された第３の抵抗と、上記第１のトランジスタのベ
ースを接地電位に接続する複数個の直列接続されたダイ
オードからなり、上記受光素子が光が入射していないと
きにオフとなるように個数が決められたダイオード列と
で構成した。

（作用） 上記のように、構成すると、小信号時には。

帰還抵抗によりゲインが決まる。また大信号時には、第
１および第２のトランジスタにより差動回路が構成され
ているため、光電流が一定値以上になると、第１のトラ
ンジスタのベース電位が上昇し、このベース電位が一定
電位になると、ダイオード列に余分な光電流がバイパス
されるようになる。したがって、帰還量が信号の大きさ
によって変わることがなく、帰還による自動利得制御で
なく、リミッタ動作となり、１発目の光パルスから動作
し、安定で帯域が広く、しかもダイナミックレンジの広
い光受信回路とすることができる。

（実施例） 以下、図面を参照してこの発明を実施例に基づいて説明
する。

第１図にその一実施例である光受信回路を示す。

この回路は、第１のトランジスタ（２０）と第２のトラ
ンジスタ（２１）とで差動回路が構成されるようにそれ
らのエミッタが相互に接続され、その両エミッタは、電
流源（２２）を介して接地電位に接続されている。一方
、第１のトランジスタ（２０）のコレクタと電源入力端
子（２３）との間に第１の抵抗（２４）が、また第２の
トランジスタ（２１）のコレクタと電源入力端子（２３
）との間に第２の抵抗（２５）が挿入されている６また
、第２のトランジスタ（２１）のベースには、差動回路
をバランスさせるバイアス電位を与える電流源（２６）
が接続されている。

さらに、上記第１の抵抗（２４）は、エミッタフォロワ
となる第３のトランジスタ（２８）のコレクタに接続さ
れ、この第３のトランジスタ（２８）のベースに第１の
トランジスタ（２０）のコレクタが接続されている。こ
の第３のトランジスタ（２８）のエミッタは、第３の抵
抗（２９）を介して接地され、そして、この第３のトラ
ンジスタ（２８）のエミッタと第１のトランジスタ（２
０）のベースとの間に帰還抵抗（３０）が挿入されてい
る。電源入力端子（２３）に接続された受光素子（３２
）は、第１のトランジスタ（２０）のベースに接続され
ている。また、第１のトランジスタ（２０）のベースは
、上記受光素子（３２）と、直列接続された複数個のダ
イオード（３４）からなるダイオード列（３５）とに接
続され、このダイオード列（３５）を介して接地されて
いる。

上記回路において、無信号時における第１のトランジス
タ（２０）のベース電位ＶＢ８は、＊ｇ入力端子（２３
）の電位をＶ。。、電流源（２２）に流れる電流を■。

、第１のトランジスタ（２０）のコレクタに接続された
第１の抵抗（２４）の抵抗値をＲ１、第３のトランジス
タ（２８）のベース−エミッタ間の電位をＶＢｆ！ｘと
すると。

で与えられる。ここで、直列ダイオード列（３５）を構
成するダイオード（３４）のオン電位をＶＢ［！とじ、
直列ダイオード列（３５）のオン電位が上記ＶＢ工より
高くなるように、すなわち。

Ｖ　ａｔ　＜　ｎ　Ｘ　Ｖ　Ｂ１１！ になるようにダイオード（３４）の個数ｎｔ＆設定する
。

これは、例えばＶ（Ｈ，Ｈ＝５ｖ、　　ＩＯ＝　２ｍＡ
、　Ｒ，＝０．５にΩとすると−Ｖａｘ＝３．８ｖとな
り、Ｖ　ＢＥｘ　”　Ｖ　ＢＥ２＝０．７ｖのとき、ｎ
　＝　６とすると、６　Ｘ　ＶＢＢ＝４．２ｖ となり、上記条件を満たす。

上記のように構成することにより、光電流ＩＰが小さい
小信号時には、帰還抵抗（３０）の抵抗値をＲ，とする
と、出力端子（３３）の電位ｖ０は、で決まる。

光電流ＩＰが大きくなり となると、すなわち、差動回路で第２のトランジに固定
され、第１のトランジスタ（２０）のベース電位ＢＢ□
が上昇する。そして、　この第１のトランジスタ（２０
）のベース電位Ｖｅ□が直列ダイオード列（３５）のオ
ン電位を越えると、余分の光電流が直列ダイオード列（
３５）に流れ、クランプされる。

したがって、上記のように回路を構成す芯と、光電流Ｉ
Ｐが変化しても帰還量が変化せず、それにより、発振す
ることなく安定に動作する広帯域、広ダイナミック光受
信回路とすることができる。

なお、上記実施例では、第２のトランジスタのコレクタ
に抵抗を接続したが、この第２のトランジスタのコレク
タは、抵抗を接続せず、直接電源入力端子に接続しても
よい。

また、上記実施例では、第１．第２のトランジスタのエ
ミッタを電流源を介して接地電位に接続したが、この電
流源のかわりに抵抗を接続しても同様の結果が得られる
。

次に、他の実施例を第２図に示す、この光受信回路は、
特に第３のトランジスタ（２８）のエミッタとこれを接
地電位に接続する第３の抵抗（２９）との間に、ダイオ
ード（３６）を直列に２個挿入し、第１、第２のトラン
ジスタ（２０）、　（２１）からなる差動回路のゲイン
を第１図の回路より大きくとれるようにしである。なお
、この例の回路は、第２のトランジスタ（２１）のベー
スに、帰還抵抗（３０）の抵抗値と等しい抵抗値の第４
の抵抗（３７）を接続し、第１のトランジスタ（２０）
のベース側と対称の回路構成としである。

第３図は、第１、第２のトランジスタ（２０）　、　（
２１）の前に、それぞれエミッタフォロワとなる第４お
よび第５のトランジスタ（３９）、　（４０）を挿入し
たものである。

なお、前記各実施例において、使用されるトランジスタ
は、ＮＰＮ型、ＰＮＰ型のいずれでもよい。

〔発明の効果〕

差動回路を構成するように第１および第２のトランジス
タのエミッタを相互に接続し、この各トランジスタのコ
レクタと電源との間に抵抗を挿入し、その第１のトラン
ジスタのコレクタにベースが接続された第３のトランジ
スタのエミッタと上記第１のトランジスタのベースとの
間に帰還抵抗を挿入し、かつ第（のトランジスタのベー
スを、受光素子に光が入射していないときにオフとなる
ように個数が決められた複数個の直列接続されたダイオ
ードからなるダイオード列を介して接地電位に接続する
と、受光素子に流れる電流が小さい信号時には、帰還抵
抗によりゲインが決まり、受光素子に流れる電流が大き
い大信号時には、光電流が一定値以上になると、差動回
路の第１のトランジスタのベース電位が上昇し、このベ
ース電位が一定電位になったときにダイオード列に余分
な光電流がバイパスされる。したがって、そのリミッタ
動作により、１発註の光パルスから動作し、安定で帯域
が広く、しかもダイナミックレンジの広い光受信回路と
することができる。

【図面の簡単な説明】

第■図ないし第３図はこの発明の詳細な説明図で、第１
図はその一実施例である広ダイナミック光受信回路の図
、第２図および第３図はそれぞれ異なる他の実施例図、
第４図ないし第８図はそれぞれ従来の広ダイナミック光
受信回路の図である。 ２０・・・第１のトランジスタ ２１・・・第２のトランジスタ ２２・・・電流計　　　　　２３・・・電源入力端子２
４・・・第１の抵抗　　　２５・・・第２の抵抗２８・
・・第３のトランジスタ ３０・・・帰還抵抗　　　　３２・・・受光素子３３・
・・出力端子　　　　３４・・・ダイオード３５・・・
ダイオード列

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 差動回路を構成するエミッタが相互に接続された第１お
   よび第２のトランジスタと、 上記両エミッタと接地電位との間に接続された電流源と
   、 上記第２のトランジスタのベースにバイアス電位を与え
   る手段と、 上記第１のトランジスタのコレクタと電源との間に挿入
   された第１の抵抗と、 上記第２のトランジスタのコレクタと上記電源との間に
   挿入された第２の抵抗と、 上記電源と上記第１のトランジスタのベースとの間に挿
   入された受光素子と、 上記第１のトランジスタのコレクタにベースが接続され
   、上記電源にコレクタが接続された第３のトランジスタ
   と、 上記第３のトランジスタのエミッタと上記第１のトラン
   ジスタのベースとの間に挿入された帰還抵抗と、 上記第３のトランジスタのエミッタと接地電位との間に
   挿入された第３の抵抗と、 上記第１のトランジスタのベースを接地電位に接続する
   複数個の直列接続されたダイオードからなり、上記受光
   素子に光が入射していないときにオフとなるように個数
   が決められたダイオード列とを具備することを特徴とす
   る広ダイナミック光受信回路。