JPH0354906A - 増幅装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光通信用前記増幅装置として用いられる増幅装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、光通信においては、第４図に示すようにフォドタ
イオード１で光信号を受信し、これによって得られる信
号を増幅率（一八）の増幅器２に導き増幅して出力端子
３から信号電圧Ｖ　　を得ｏｕｔ ている。増幅器２は帰還抵抗Ｒｒが外付けあるいは集積
化されたトランスインピーダンス型と称されるもので、
例えば、電子情報通信学会技術報告（１９８６年ＯＱＥ
８６−６８　　Ｐ．５１〜Ｐ．５６）に示され、第５図
に図示の回路と等価なものである。

この第５図の回路では、ＦＥＴＱ．Ｑ　　からｌ２ なるインバータ段とＦＥＴＱ　　，Ｑ４からなるレ３ ベルシフト／バッファ段とが同一電源ｖＤＤにより駆動
されている。ＦＥＴＱ，Ｑ　　はゲート・ソ２４ ース間が短絡された定電流負荷となっている。レベルシ
フト用のダイオードＤ　　，Ｄ２は所定のバｌ イアス点を決定する機能を有する。かかる構或の回路に
よれば、入力信号を１曽幅率（Ａ）で増幅し反転した出
力信号Ｖ　　を得ることができる。

０υｔ 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、上記のような増幅装置によると、フォト
ダオード１に過大な入力が到来したとき増幅装置の飽和
が生じ実用に適さなくなる。即ち、飽和のためにダイナ
ミックレンジがたかだか２５ｄＢ程度であり、送信側の
出力の大小、送受間の減衰度の大小など様々な外的条件
の変化を吸収した的確な信号受信を行い得ないという問
題があった。

具体的には、第５図に示す回路に、第６図に示すような
３　０　０　Ｍ　ｂ　ｐ　ｓのｒＯＪ，ｒｌＪの繰り返
しからなるＮＲＺ信号を、人力光電流０．１ｍＡで加え
た場合（ｃ　ａ　ｓ　ｅ　１）と人力光電流１ｍＡで加
えた場合（ｃａｓｅ２）には、出力端子３から第７図に
示されるような出力信号が得られる。

つまり、第７図に明らかな如く、ｃａｓｅｌでは出力信
号に大きな歪みはみられないが、ｃａｓｅ２では出力信
号が大きく歪み、もはや入力信号を再生するのが不可能
に近いことがわかる。

上記現象を詳しく解析するために第５図の各ＦＥＴＱ　
　−Ｑ４のドレイン・ソース間電圧をモニｌ タし、ＦＥＴＱ　　，Ｑ３のゲート・ソース間電圧１ をモニタした結果を第８図（ａ），（ｂ）、第９図（ａ
），（ｂ）に示す。これらの図において、記号Ｑ　　−
Ｑ　　は第５図の各ＦＥＴＱ　　−０４に１４　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　１対応する曲線を示
す。これらの図から、入力電流ｉＰＤが所定値を越え、
これに伴って出力電圧値Ｖ　　が所定値を越えるように
なると、増幅器２０ｕｔ を構成するＦＥＴ中にはドレイン・ソース間電圧がＦＥ
Ｔの非飽和領域（この例では１ｖ以下）に入るものが生
じたり、ゲート・ソース間電圧がＦＥＴのスレッショー
ルド電圧（ピンチオフ電圧で、この例では−ＩＶ）近く
なるものが生じることから、増幅装置の出力信号が大き
く歪むことがわかる。

そこで本発明は、過大人力時の飽和特性が改善され、大
きな入力光電流が到来したときにも歪みのない出力信号
を得ることができ、光通信に用いた場合には送信側の出
力の大小、送受間の減衰度の大小など様々な外的条件の
変化を、光減衰器等を用いることはなく吸収し得る増幅
装置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〕

本発明に係る増幅装置は、帰還抵抗が接続されたトラン
スインピーダンス型増幅器と、帰還抵抗に直列に接続さ
れるとともに、この帰還抵抗をバイパスするルートにも
接続され、トランスインピーダンス型増幅器の人出力間
の電位差に基づきバイパスルートの開閉を行うゲート手
段とを備えたことを特徴とする。

〔作用〕

本発明に係る増幅装置は以上の通りに構或されるので、
トランスインピーダンス型増幅器に過大な入力が到来す
ると、この増幅器の入出力間の電位差が大きくなるため
、バイパスルートを開とすることができ、出力電圧が所
定電圧以下には低下しなくなり、増幅装置の飽和の度合
を弱くできる。

〔実施例〕

以下、添付図面の第１図ないし第３図を参照して本発明
の一実施例に係る増幅装置を説明する。

なお、図面の説明において、同一の要素には同一の符号
を付し、重複する説明を省略する。

第１図は本発明の一実施例に係る増幅装置の購成を示す
。この実施例では、帰還抵抗Ｒｒとトランスインピーダ
ス型増幅器２の出力端子との間にゲート手段であるＦＥ
ＴＱ５設けた。ＦＥＴＱ５のソースが出力端子３に接続
され、ドレインが帰還抵抗Ｒ　に接続され、ゲートが帰
還抵抗Ｒｒにｆ 対するバイパスルート（増幅器２の入力端子側）に接続
されている。

このような構成の増幅装置において、ＦＥＴＱ　は人力
光電流ｉＰＤが微少であるときには抵抗５ として働くが、入力光ｓｉｔＰ，の値によって抵抗値を
変化させる。即ち、入力光電流ｉＰＤが非常に小さいと
きには、ＦＥＴＱ５のゲート●ソース間電圧はほぼＯＶ
となるが、人力光電力’　ＰＤが増加するにつれてゲー
ト・ソース間電圧が増大するため、ドレイン・ソース間
抵抗の抵抗値が減少する。

更に、入力光電流ｉＰＤが増加してゲート・ソース間電
圧がゲート・ソース間のダイオードの立ち．ヒがり電圧
に至り、ゲート・ソース間が導通し、バイパス経路が開
となる。この結果、出力電圧Ｖ　　の低下が所定以下へ
進むことなく、増幅器ＯＵｔ ２の飽和の度合を抑えることができる。

第２図には、第５図の従来例に対応し、ＩＣ化できる実
施例が示されている。

この実施例において、ＦＥＴＱ　　−Ｑ５のスレ１ ッショールド電圧はいずれも−Ｉ■とし、それぞれのＦ
ＥＴのゲート幅を順に１５０μｍ１７５μｍｓ　１５０
，ｃｚｍ，１５０４ｍ，４μｍとした。また、帰還抵抗
Ｒ，の抵抗値はＩＫΩとし、ＦＥＴＱ５のソース・ドレ
イン間抵抗と合せて従来例と同じ２ＫΩを実現した。

このような構成の回路に、第６図に示すような３　０　
０　Ｍ　ｂ　ｐ　ｓの「Ｏ」，「１」の繰り返しカラな
るＮＲＺ信号を加えた。ここでも、入力光電流が０．１
ｍＡのときをｃａｓｅｌとし、１ｍＡのときをｃａｓｅ
２とする。この結果、出力端子３からは第３図に示され
るような出力信号を得ることができた。即ち、増幅器２
が飽和しない場合（ｃａｓｅ］．）では従来と同様に人
力信号を大きく歪ませることなく出力信号を得ることが
でき、かつ、従来では飽和して入力信号の再生が不可能
となる場合（ｃａｓｅ２）でもこの実施例では入力信号
を大きく歪ませることなく出力信号を得ることができた
。つまり、従来の飽和時の出力波形のパルス幅歪みを大
幅に補正できた。この増幅装置を用いると、ダイナミッ
クレンジが広いため、光通信の信号の大小変動を光減衰
器等の他の部品を用いることなく吸収できる。

なお、本発明はこれに限定されないが、本実施例のＦＥ
Ｔはいずれもディブレッション型である。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明したように本発明によれば、トランス
インピーダンス型僧幅器の入出力間の電位差に基づいて
ゲート手段によりバイパスルートが開とされて出力電圧
の低下を防止するように働くので、増幅器の飽和度が弱
められ、大きな入力光電流が到来しても歪みのない出力
信号を得ることができる。従って、本発明の装置を光通
信に用いた場合には送信側の出力の大小、送受間の減衰
度の大小など様々な外的条件の変化を、他の構戊を用い
ることなしに吸収できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る増幅装置の構成図、第
２図はＦＥＴを用いて構成した他の実施例に係る増幅装
置の回路図、第３図は第２図の装置の出力信号を示す図
、第４図および第５図は従来の増幅装置の構成図、第６
図は人力光信号の例を示す図、第７図は第５図の従来例
による出力信号を示す図、第８図は第５図の従来例にお
けるＦＥＴのドレイン・ソース間電圧の変化を示す図、
第９図は第５図の従来例におけるゲート・ソース間電圧
を示す図である。 １・・・フォトダイオード、２・・・増幅器、３・・・
出力端子、Ｑ　・・・ゲート手段、Ｒ，・・・帰還抵抗
、５ Ｑ　　−Ｑ　　・・・ＦＥＴ，Ｄ　　，Ｄ２・・・レベ
ルシフト１５　　　　　　　　　　　　　１ 用のダイオード。 本浴萌１；よる闘艷偽仄 第 １ 図 ＶＤＤ 爽ぶ訃♂Ｓの回７ト 第 ２ 図 （｝ランスインど゜コダト７ど乏前置νθ幅七参）第 ４ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 帰還抵抗が接続されたトランスインピーダンス型増幅器
   と、 前記帰還抵抗に直列に接続されるとともに、この帰還抵
   抗をバイパスするルートにも接続され、前記トランスイ
   ンピーダンス型増幅器の入出力間の電位差に基づき前記
   バイパスルートの開閉を行うゲート手段とを備えること
   を特徴とする増幅装置。