JPH04306904A - 増幅装置 - Google Patents

増幅装置

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JPH04306904A
JPH04306904A JP3071153A JP7115391A JPH04306904A JP H04306904 A JPH04306904 A JP H04306904A JP 3071153 A JP3071153 A JP 3071153A JP 7115391 A JP7115391 A JP 7115391A JP H04306904 A JPH04306904 A JP H04306904A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
amplifier
gate
input
output terminal
signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP3071153A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuki Mikamura
御神村 泰樹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP3071153A priority Critical patent/JPH04306904A/ja
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  • 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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光通信用の前置増幅装置
として用いられる増幅装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、光通信においては、図4に示すよ
うにフォトダイオード1で光通信を受信し、これによっ
て得られる信号を増幅率(−A)の増幅器2に導き、増
幅して出力端子3から信号電圧Vout を得ている。 増幅器2は帰還抵抗Rf 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OQE86−
68  p.51〜p.56)に示され、図5に図示の
回路と等価なものである。
【0003】この図5の回路では、FETQ1 ,Q2
 からなるインバータ段とFETQ3 ,Q4 からな
るレベルシフト/バッファ段とが同一電源VDDにより
駆動されている。FETQ2 ,Q4 はゲート・ソー
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D1 ,D2 は所定のバイアス点を
決定する機能を有する。かかる構成の回路によれば、入
力信号を増幅率(A)で増幅し反転した出力信号Vou
t を得ることができる。
【0004】
【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、フォトダイオード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
かたかだ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。
【0005】具体的には、図5に示す回路に、図6に示
すような300Mbpsの「0」,「1」の繰り返しか
らなるNRZ信号を、入力光電流0.1mAで加えた場
合(case1)と、入力光電流1mAで加えた場合(
case2)には、出力端子3から図7に示されるよう
な出力信号が得られる。つまり、図7に明らかな如く、
case1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。
【0006】上記現象を詳しく解析するために、図5の
各FETQ1 〜Q4 のドレイン・ソース間電圧をモ
ニタし、FETQ1 ,Q3 のゲート・ソース間電圧
をモニタした結果を、図8、図9、図10および図11
に示す。 これらの図において、記号Q1 〜Q4 は図5の各F
ETQ1 〜Q4 に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Vout が所定値を越えるようになると、増
幅器2を構成するFET中にはドレイン・ソース間電圧
がFET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−1V
)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。
【0007】そこで本発明は、過大入力時の飽和特性が
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、光通信用に用いた場合
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なく吸
収し得る増幅装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係る増幅装置は
、入力端子と逆相出力端子との間に帰還抵抗が接続され
た差動型増幅器と、増幅器の入力端子と逆相出力端子と
の間に上記帰還抵抗に並列に接続されたゲート手段と、
増幅器の正相出力端子から得られる出力信号にもとづき
ゲート手段の開閉制御を行うゲート制御手段とを備えた
ことを特徴とする。
【0009】
【作用】本発明に係る増幅装置は、以上の通りに構成さ
れるので、入力端子に到来する信号が過大となると正相
出力端子の出力信号が大きくなり、これに応じてゲート
制御手段がゲートを制御して帰還抵抗をバイパスして帰
還を働かせ、実効的にトランスインピーダンスを下げる
【0010】
【実施例】以下、添付図面の図1ないし図3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。
【0011】図1は本発明の一実施例に係る増幅装置の
構成を示す。この実施例では、差動型増幅器101の入
力端子102と逆相出力端子103との間に、帰還抵抗
Rf が接続されている。入力端子102にはフォトダ
イオード104が接続されている。フォトダイオード1
04には所定のバイアスが与えられている。入力端子1
02と逆相出力端子103との間には、帰還抵抗Rfに
並列にゲート手段であるFETQ10が接続されている
。つまり、入力端子102側にはFETQ10のドレイ
ンが接続され、逆相出力端子103側にはFETQ10
のソースが接続される。一方、帰還型増幅器101の正
相出力端子105にはレベル変換回路106が接続され
ている。 レベル変換回路106は正相出力端子105の出力信号
を所定だけレベルシフトしてFETQ10のゲートへ与
える。即ち、入力端子102に所定以上の入力信号が到
来した場合にFETQ10がオン状態となるように、レ
ベル変換回路106のレベルシフト量が設定されている
。なお、差動型増幅器101のレファレンス端子には所
定の電源Vref が接続されている。
【0012】このような構成の増幅装置において、入力
光電流iPDの値が小さい場合にはFETQ10はオフ
状態となっており、帰還型増幅装置としての動作が行わ
れる。入力光電流iPDが大きくなり所定値を越えるよ
うになると、正相出力端子105に現われる信号も大と
なり、レベル変換回路106の出力信号の電位が上昇し
たFETQ10がオン状態となる。これによって帰還抵
抗Rfのバイパスルートが形成されることとなり、実効
的なトランスインピーダンスを下げる。つまり、出力電
圧Vout の低下が所定以下へ進むことなく、増幅器
101の飽和の度合を抑えることができる。
【0013】図2には図1に示した実施例をFETとダ
イオードによって構成したIC化に好適な実施例が示さ
れている。FETQ11〜Q15は差動型増幅器101
を構成する。FETQ13のドレインから引き出された
出力信号はバッファ段を構成するFETQ16のゲート
に与えられ、ダイオードD2によって定電流負荷である
FETQ18のドレインへ到る。FETQ18のドレイ
ンからは逆相出力端子103が引き出され、また、帰還
抵抗Rf を介して入力端子102へ負帰還がかけられ
る。
【0014】一方、差動型増幅器101を構成するFE
TQ14のドレインから引き出された出力信号は、バッ
ファ段を構成するFETQ17のゲートに与えられ、レ
ベル変換回路106を構成するダイオード(群)D3に
よってレベルシフトされ、定電流負荷であるFETQ1
9のドレインへ到する。FETQ19のゲート及びソー
スは接地されている。ダイオードD3によりレベルシフ
トされた信号はFETQ10のゲートに与えられている
。FETQ10のドレインは入力端子102側に接続さ
れ、ソースは正相出力端子103側に接続されている。 また、FETQ11、Q12,Q16,17のドレイン
には電源VDDが接続され、FETQ15,Q18のソ
ースは接地されている。またFETQ14のゲートには
電源Vref が接続されている。
【0015】この実施例におけるFETQ10〜Q19
のスレッショールド電圧はいずれも−0.5Vとし、ゲ
ート長を1.0μmとし、それぞれのFETのゲート幅
を順に50μm,75μm,75μm,150μm,1
50μm,150μm,150μm,150μm,15
0μm,150μmとした。また、帰還抵抗Rf の抵
抗値は2KΩとし、電源VDD,Vref の電圧値を
それぞれ5V,2Vとした。
【0016】このような構成の回路に、図6に示すよう
な300Mbpsの「0」「1」の繰り返しからなるN
RZ信号を加えた。ここでも、入力光電流iPDが0.
1mAのときをcase1とし、1mAのときをcas
e2とする。この結果、出力端子103からは図3に示
されるような出力信号を得ることができた。即ち、差動
型増幅器101が飽和しない場合(case1)では、
従来と同様に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、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FETはいずれもディプレッション型である。
【0017】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
れば、差動型増幅器の入力端子に過大入力が到来した場
合には、正相出力端子に接続されているゲート制御手段
が過大入力に応じてゲート手段をオンとするように働く
ので、帰還抵抗に対するバイパスルートが形成され出力
電圧の低下を防止する。このため、増幅回路が飽和され
ることはなく、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による過
大入力による飽和を吸収できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る増幅装置の構成図であ
る。
【図2】FETを用いて構成した他の実施例の構成図で
ある。
【図3】本発明の一実施例による出力信号を示す図であ
る。
【図4】従来例の増幅装置の構成図である。
【図5】従来例の増幅装置の構成図である。
【図6】入力光信号の波形図である。
【図7】従来例による出力信号を示す図である。
【図8】従来例におけるFETのゲート・ソース間電圧
を示す図である。
【図9】従来例におけるFETのゲート・ソース間電圧
を示す図である。
【図10】従来例におけるFETのゲート・ソース間電
圧を示す図である。
【図11】従来例におけるFETのゲート・ソース間電
圧を示す図である。
【符号の説明】
101…差動型増幅器、102…逆相入力端子、103
…出力端子、105…正相出力端子、106…レベル変
換回路、Q10…ゲート手段、Q10〜Q19…FET
、Rf …帰還抵抗、D2,D3…レベルシフト用のダ
イオード。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  入力端子と逆相出力端子との間に帰還
    抵抗が接続された差動型の増幅器と、前記増幅器の入力
    端子と逆相出力端子との間に前記帰還抵抗に並列に接続
    されたゲート手段と、前記増幅器の正相出力端子から得
    られる出力信号に基づき前記ゲート手段の開閉制御を行
    うゲート制御手段とを備えたことを特徴とする増幅装置
  2. 【請求項2】  前記ゲート制御手段はレベル変換回路
    により構成されていることを特徴とする請求項1記載の
    増幅装置。
JP3071153A 1991-04-03 1991-04-03 増幅装置 Pending JPH04306904A (ja)

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JP3071153A JPH04306904A (ja) 1991-04-03 1991-04-03 増幅装置

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JP3071153A JPH04306904A (ja) 1991-04-03 1991-04-03 増幅装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5525929A (en) * 1993-11-24 1996-06-11 Nec Corporation Transimpedance amplifier circuit with feedback and load resistor variable circuits
JPH11127039A (ja) * 1997-10-24 1999-05-11 Nec Corp 光受信回路と光受信方法
US6329881B1 (en) 1999-10-25 2001-12-11 Nec Corporation Preamplifier

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