JPH05159595A - Electrooptical sample hold device - Google Patents
Electrooptical sample hold deviceInfo
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- JPH05159595A JPH05159595A JP3324804A JP32480491A JPH05159595A JP H05159595 A JPH05159595 A JP H05159595A JP 3324804 A JP3324804 A JP 3324804A JP 32480491 A JP32480491 A JP 32480491A JP H05159595 A JPH05159595 A JP H05159595A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 光パルス列を発生する光源22と、光強度を
サンプル・ホールド処理を加えようとする入力電気信号
に従って変化させ出射させる光変調器23と、光強度を
電気信号に変換し、その電気信号を積分する機能と一定
の周期でその積分量を零に戻すリセット機能を有するN
個(但し、N≧2)の受光器とを具備し、k番目(但
し、1≦k≦N)の受光器の光パルス列のk+(i−
1)N番目のパルスの到来の直後から(k+1)+(i
−1)N番目のパルスの到来の直前に至る期間に始まっ
て(k−1)+iN番目のパルスの到来の直後からk+
iN番目のパルスの到来の直前に至る期間に終わる時間
帯がリセット状態となる様に、N個の受光器それぞれの
リセットのタイミングを設定してなることを特徴とす
る。
【効果】 入力波形を広帯域、かつ高速にサンプリング
し、それらをN個置きに間引いたN個のサンプル・ホー
ルド出力波形を得ることができる。
(57) [Summary] [Structure] A light source 22 for generating an optical pulse train, an optical modulator 23 for changing the light intensity in accordance with an input electric signal to be subjected to sample and hold processing, and emitting the light intensity, and an optical intensity for the electric signal. N having a function of converting and integrating the electric signal and a reset function of resetting the integrated amount to zero at a constant cycle
And (n ≧ 2) light receivers, and k + (i− of the optical pulse train of the k-th (where 1 ≦ k ≦ N) light receiver.
1) Immediately after the arrival of the Nth pulse, (k + 1) + (i
-1) Starting in the period immediately before the arrival of the Nth pulse, (k-1) + i + k immediately after the arrival of the Nth pulse
It is characterized in that the reset timing of each of the N photodetectors is set so that the time zone ending in the period immediately before the arrival of the iN-th pulse is in the reset state. [Effect] The input waveform can be sampled in a wide band at a high speed, and N sample-and-hold output waveforms can be obtained by thinning out every Nth waveform.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、計測機器を始めとする
ディジタル情報処理機器分野で大きな需要を有する、ア
ナログ電気信号波形をデータとして取り込むためのデー
タ取り込み装置の初段に用いられる電気光学サンプル・
ホールド装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electro-optical sample for use in the first stage of a data capturing device for capturing an analog electrical signal waveform as data, which is in great demand in the field of digital information processing equipment including measurement equipment.
The present invention relates to a hold device.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、アナログ信号波形をディジタル量
に変換し、ディジタル情報処理を施す装置においては、
その変換部にアナログ・デジタル変換(A/D変換)を
行うデータ取り込み装置が付随している。このデータ取
り込み装置の広帯域化を考えた場合、A/D変換器が変
換を行う間にアナログ信号自身が変化してしまうことに
よる精度劣化を防ぐために、A/D変換器の前段にサン
プル・ホールド装置を配置する構成が採られる。このサ
ンプル・ホールド装置は、A/D変換器が変換を行う一
定の時間の間、アナログ信号のある瞬間の値を保持して
おくためのもので、上記構成のデータ取り込み装置の帯
域と精度はこのサンプル・ホールド装置の帯域と精度で
律則されることになる。このサンプル・ホールド装置
は、従来電子回路により実現されてきており、入力のア
ナログ量を保持するために容量(ホールド容量)が用い
られている。この装置では、この容量と入力を接続しア
ナログ信号の瞬時値を容量に取り込む状態(サンプルモ
ード)と、これを切り離し取り込んだ値を保持する状態
(ホールドモード)を実現するために電気的なスイッチ
が必要となる。この電気的なスイッチとして、必要とさ
れる動作速度に応じて、MOSFETスイッチ、MES
FETスイッチ、ダイオードブリッジスイッチなどが用
いられるが、特に高速、広帯域な性能の要求される用途
には、ショットキーバリアダイオード(SBD)からな
るダイオードブリッジスイッチを用いるのが通例であ
る。2. Description of the Related Art Conventionally, in an apparatus for converting an analog signal waveform into a digital amount and performing digital information processing,
A data capturing device for performing analog / digital conversion (A / D conversion) is attached to the conversion unit. In consideration of widening the band of this data acquisition device, in order to prevent the accuracy deterioration due to the change of the analog signal itself while the A / D converter performs conversion, a sample and hold is provided in the preceding stage of the A / D converter. A configuration in which the devices are arranged is adopted. This sample-and-hold device is for holding the value of the analog signal at a certain moment during the fixed time for conversion by the A / D converter. The band and accuracy of this sample and hold device will be the rule. This sample-hold device has been realized by an electronic circuit in the related art, and a capacitor (hold capacitor) is used to hold an analog amount of input. In this device, an electrical switch is used to realize a state in which this capacitance is connected to the input to capture the instantaneous value of the analog signal in the capacitance (sample mode) and a state in which this value is separated and held (hold mode). Is required. As this electrical switch, depending on the required operation speed, MOSFET switch, MES
Although FET switches, diode bridge switches, etc. are used, it is customary to use a diode bridge switch composed of a Schottky barrier diode (SBD) for applications requiring high-speed and wide-band performance.
【0003】これらのスイッチに要求される性能は、以
下のようである。 (1)スイッチ自身の応答速度が速いこと、に加えて (2)スイッチ導通時のON抵抗が低いこと サンプルモードにおいては、ホールド容量の端子電圧が
速やかに入力アナログ信号に追従するために、スイッチ
のON抵抗とホールド容量の積で決まる時定数が十分小
さい必要がある。 (3)スイッチ遮断時のOFF抵抗が高いこと ホールドモードにおいては、ホールド容量からの電荷の
リークを減らすためにスイッチのOFF抵抗とホールド
容量の積で決まる時定数が十分大きい必要がある。 (4)スイッチ端子間に付随する寄生容量値が十分小さ
く、かつその非線形性が小さいこと この寄生容量は回路がサンプルモードからホールドモー
ドに移る瞬間にスイッチの抵抗が増大するとともにホー
ルド容量と直列に接続される形で顕在化し、ホールド電
圧に誤差を与えると共に、ホールドモードにおいては入
力信号の漏れ込みを生じ、またその非線形性は高次歪を
生じる原因となり、精度劣化の要因となる。 (5)スイッチ制御端子とスイッチ端子間の寄生容量値
が十分小さいこと スイッチ制御端子にスイッチを切り替えるために加える
クロック信号が出力端子に漏れ込む原因となり、精度劣
化の要因となる。The performance required for these switches is as follows. (1) The response speed of the switch itself is fast, and (2) The ON resistance when the switch is on is low. In the sample mode, the terminal voltage of the hold capacitor quickly follows the input analog signal. It is necessary that the time constant determined by the product of the ON resistance and the hold capacitance is sufficiently small. (3) High OFF resistance when the switch is cut off In the hold mode, the time constant determined by the product of the OFF resistance of the switch and the hold capacitance must be sufficiently large in order to reduce the leakage of charges from the hold capacitance. (4) The parasitic capacitance value between the switch terminals is sufficiently small and its nonlinearity is small. This parasitic capacitance increases the resistance of the switch at the moment when the circuit shifts from the sample mode to the hold mode, and is in series with the hold capacitance. It becomes apparent in the form of being connected, gives an error to the hold voltage, leaks the input signal in the hold mode, and its nonlinearity causes higher-order distortion, which is a factor of accuracy deterioration. (5) The parasitic capacitance value between the switch control terminal and the switch terminal is sufficiently small. This causes a clock signal applied to switch the switch control terminal to switch the switch to leak into the output terminal, which causes deterioration in accuracy.
【0004】これらの事項は実際のスイッチを作成する
上で互いに相反する要求となり、全てを同時に満足する
ことは困難である。ダイオードブリッジスイッチを例に
この状況を説明すると、上記第2項に述べたスイッチ導
通時のON抵抗は主にダイオードの順方向バイアス時の
接合抵抗とコンタクト抵抗を含むリード電極抵抗の和で
与えられる。順方向バイアス時の接合抵抗を下げるため
には、十分な順方向バイアス電流を流す必要があり、接
合部の電流密度に上限があることからある程度の接合面
積が必要となる。またリード電極抵抗を下げるためにも
接合面積が大であることが望ましい。一方、上記第4項
及び第5項に述べた寄生容量は、ダイオードの逆方向バ
イアス時の接合容量とリード電極間の寄生容量が支配的
であり、これらを下げるためには接合面積が小であるこ
とが望ましい。すなわち、上記第2項と、第4項及び第
5項はトレードオフの関係にある。現在の所、最も高速
に動作するサンプル・ホールド装置としては、GaAs
ショットキーバリアダイオードのダイオードブリッジス
イッチを用いた毎秒1Gサンプリング、帯域500MH
zで精度6bit程度のものが実現されている(参考文
献1:K.Poulton,J.J.Corcoran and T.Hornak,'A1-GHz
6-bit ADC System,'IEEE J.Solid-State Circuits,vol.
SC-22,No.6,pp.962-970,Dec.1987)が、この回路のより
高速化、高精度化は計測機器を始めとするディジタル情
報処理機器分野で大きな需要を有するにもかかわらず、
上記の本質的な問題がネックとなって、究めて困難な状
況にある。These matters are requirements that conflict with each other when an actual switch is manufactured, and it is difficult to satisfy all of them at the same time. This situation will be described by taking a diode bridge switch as an example. The ON resistance when the switch is turned on described in the second section is mainly given by the sum of the junction resistance when the diode is forward biased and the lead electrode resistance including the contact resistance. .. In order to reduce the junction resistance at the time of forward bias, it is necessary to flow a sufficient forward bias current, and since the current density of the junction has an upper limit, a certain junction area is required. Further, it is desirable that the bonding area be large in order to reduce the resistance of the lead electrode. On the other hand, the parasitic capacitances described in the fourth and fifth terms are dominated by the junction capacitance when the diode is reverse biased and the parasitic capacitance between the lead electrodes, and in order to reduce these, the junction area is small. Is desirable. That is, the second term and the fourth and fifth terms have a trade-off relationship. At present, the fastest sample and hold device is GaAs.
1G sampling per second using a diode bridge switch of Schottky barrier diode, bandwidth 500MH
An accuracy of about 6 bits has been realized in z (Reference 1: K. Poulton, JJ Corcoran and T. Hornak, 'A1-GHz
6-bit ADC System, 'IEEE J. Solid-State Circuits, vol.
SC-22, No.6, pp.962-970, Dec.1987), although the higher speed and higher accuracy of this circuit has great demand in the field of digital information processing equipment including measurement equipment. No
Due to the above-mentioned essential problems, it is difficult to find out.
【0005】そこで、上記のサンプル・ホールド装置の
欠点を解決するものとして、図4に挙げる様な電気光学
サンプル・ホールド装置が考えられている。この電気光
学サンプル・ホールド装置1は、図4(A)に示す様
に、サンプル・ホールド装置のより高速、かつ広帯域の
動作を可能とすることを目的とするものであり、光パル
ス列を発生する光源2と、当該光源2から出射された光
強度を入力電気信号に従って変化させ出射させる光変調
器3と、入射光強度を電気信号に変換しその電気信号を
積分するとともに一定の周期でその積分量を零に戻す受
光器4とから概略構成されている。また、受光器4は、
同図(B)に示す様にフォトダイオード(PD)(もし
くはアバランシェフォトダイオード(APD))5、容
量6、アナログスイッチ7とから概略構成されている。Therefore, as a solution to the above-mentioned drawbacks of the sample-hold device, an electro-optical sample-hold device as shown in FIG. 4 has been considered. As shown in FIG. 4 (A), this electro-optical sample and hold device 1 is intended to enable the sample and hold device to operate at a higher speed and in a wider band, and generates an optical pulse train. The light source 2, an optical modulator 3 that changes the light intensity emitted from the light source 2 according to an input electric signal and emits the light, and converts the incident light intensity into an electric signal and integrates the electric signal, and at the same time, integrates the electric signal. It is roughly configured from a light receiver 4 that returns the amount to zero. In addition, the light receiver 4 is
As shown in FIG. 1B, it is roughly composed of a photodiode (PD) (or avalanche photodiode (APD)) 5, a capacitor 6 and an analog switch 7.
【0006】この電気光学サンプル・ホールド装置1の
動作原理は以下のようである。まず、光源2がサンプリ
ング周期に対応する周期で光パルス列を発生する。光変
調器3はこの光パルス列をサンプル・ホールドの入力と
なる電気信号に従って強度変調する。ここで入力となる
電気信号は光パルス列によってサンプリングされ、その
値は変調を受けた光パルスの強度として取り出され受光
器4に入射することとなる。受光器4に入射された光パ
ルスの強度はフォトダイオード(PD)(もしくはアバ
ランシェフォトダイオード(APD))5で電流強度に
変換された後、容量によって積分される。1つの光パル
スの積分の後、次の光パルスの到着の直前に一定のリセ
ット期間を設け、容量6に並列に接続されたアナログス
イッチ7により蓄えられた積分値を零にリセットする動
作を繰り返すことにより、同図(C)に示すごとき出力
波形が得られ、サンプル・ホールドの処理が達成され
る。The operating principle of the electro-optical sample and hold device 1 is as follows. First, the light source 2 generates an optical pulse train at a cycle corresponding to the sampling cycle. The optical modulator 3 intensity-modulates this optical pulse train in accordance with an electric signal which is an input to the sample and hold. The electrical signal that is input here is sampled by the optical pulse train, and its value is extracted as the intensity of the modulated optical pulse and is incident on the light receiver 4. The intensity of the light pulse incident on the light receiver 4 is converted into a current intensity by the photodiode (PD) (or avalanche photodiode (APD)) 5, and then integrated by the capacitance. After the integration of one light pulse, a fixed reset period is provided immediately before the arrival of the next light pulse, and the operation of resetting the integrated value stored by the analog switch 7 connected in parallel to the capacitor 6 to zero is repeated. As a result, the output waveform as shown in FIG. 7C is obtained, and the sample and hold processing is achieved.
【0007】この電気光学サンプル・ホールド装置1の
特徴は、動作原理の説明から理解されるようにサンプル
機能を担う部分とホールド機能を担う部分を光を介在し
て電気的に分離している点にある。受光器4において用
いられているアナログスイッチ7はホールド機能にのみ
関係しサンプル機能に参与していない。このことからサ
ンプル機能とホールド機能が一つのアナログスイッチ7
の開閉により電気回路のみで行われ、スイッチが両者の
機能を担っていた従来のサンプル・ホールド装置のスイ
ッチに要求される厳しい条件を軽減させている。この電
気光学サンプル・ホールド装置1のサンプリング速度、
帯域を大ざっぱに試算すると、例えば光源2に10Gビ
ット毎秒クラスの光通信用光源として産業的に普及し始
めている半導体レーザを用いれば、これをゲインスイッ
チング動作させることによってパルス幅が20ないし3
0ps程度、繰り返し周波数が数GHz程度の光パルス
列の発生が可能である。また、光変調器3についても、
半導体レーザと同様に光通信用に向けて開発が進められ
ており、その帯域が10GHzを超えるものが産業的に
普及しつつある。このような情勢を勘案し、電気光学サ
ンプル・ホールド装置の性能として速度性能数Gビット
毎秒、帯域10GHzが可能と考えられる。A feature of the electro-optical sample and hold device 1 is that, as can be understood from the explanation of the operating principle, the portion having the sample function and the portion having the hold function are electrically separated by interposing light. It is in. The analog switch 7 used in the light receiver 4 is related only to the hold function and does not participate in the sample function. Therefore, the analog switch 7 has one sample function and one hold function.
It is performed only by an electric circuit by opening and closing, and the strict conditions required for the switch of the conventional sample and hold device in which the switch has both functions are alleviated. The sampling rate of this electro-optical sample and hold device 1,
Roughly calculating the band, for example, if the light source 2 is a semiconductor laser that is industrially prevailing as a light source for 10 Gbit / sec class optical communication, the pulse width is 20 to 3 by performing gain switching operation.
It is possible to generate an optical pulse train of about 0 ps and a repetition frequency of about several GHz. Also, regarding the optical modulator 3,
Similar to the semiconductor laser, the development is being promoted for optical communication, and one having a band exceeding 10 GHz is industrially prevailing. Considering such a situation, it is considered that the electro-optical sample and hold device can have a speed performance of several Gbits per second and a band of 10 GHz.
【0008】図5は、電気光学サンプル・ホールド装置
1における受光器4を、ホールド機能を担う別の受光器
8に置き換えた場合の、構成(同図(A))とその動作
(同図(B))を説明する図である。ここでは、まず入
力光パルス波形はそのまま電気信号に変換される。その
後、この電気信号が二分され、その一方の信号に遅延器
9により光パルスの周期(サンプリング周期)に等しい
時間だけ遅延Dが与えられ、遅延のない他方の信号波形
との間で逆符号の加算が行われ、その結果が積分され
る。その結果、同図(B)に示す様な出力波形が得ら
れ、サンプル・ホールドの機能が実現される。FIG. 5 shows the configuration (FIG. 5A) and its operation (FIG. 5A) when the photoreceiver 4 in the electro-optical sample and hold device 1 is replaced with another photoreceiver 8 having a holding function. It is a figure explaining B)). Here, first, the input optical pulse waveform is directly converted into an electric signal. After that, this electric signal is divided into two, and a delay D is given to one of the signals by a delay unit 9 for a time equal to the period (sampling period) of the optical pulse, and the signal has the opposite sign to the other signal waveform without delay. Addition is performed and the result is integrated. As a result, an output waveform as shown in FIG. 7B is obtained, and the sample and hold function is realized.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
電気光学サンプル・ホールド装置1では、速度性能、帯
域性能を向上させた場合に以下の2点が問題点として顕
在化してくると予想される。第1の問題は、図4(C)
に示す様に、上記の電気光学サンプル・ホールド装置1
の受光回路で容量6に蓄えられた積分量を零にリセット
する度に出力波形までが毎回リセットレベルに戻ること
に起因する。このことは、たとえサンプル・ホールド処
理を加えようとする入力波形が低周波数であっても出力
波形にはサンプリング周波数に対応する周波数成分が含
まれることを意味している。容量6に蓄えられた積分量
を零にリセットする動作は、この受光回路の機能上不可
欠であるが、一つの装置の出力として不要な高周波成分
を含んだまま出力することは、この出力がリセットレベ
ルにある時間がその後のデータ処理上無駄となるばかり
でなく、装置のインターフェースとしても不適当なもの
となる。すなわち、サンプル・ホールド装置の出力波形
としては、一つのサンプル値を一定時間保持した後、い
ちいちリセットレベルを経由することなく、速やかに次
のサンプル値に移行するような波形が望ましい。また、
ホールド機能を担う受光器8では、遅延器9が用いられ
ているためにサンプリング周波数を変えるとそれに合わ
せて遅延器9の遅延量を変えなければならないという欠
点がある。また、遅延器9のサイズが大きい等の問題も
ある。However, in the electro-optical sample and hold device 1 described above, it is expected that the following two problems will become apparent when the speed performance and band performance are improved. The first problem is Fig. 4 (C).
As shown in FIG.
This is because every time the integrated amount stored in the capacitor 6 is reset to zero by the light receiving circuit, the output waveform returns to the reset level every time. This means that the output waveform contains a frequency component corresponding to the sampling frequency even if the input waveform to which the sample and hold process is applied has a low frequency. The operation of resetting the integrated quantity stored in the capacitor 6 to zero is indispensable for the function of this light receiving circuit. Not only is the time in the level wasted in the subsequent data processing, but it is also unsuitable as an interface for the device. That is, it is desirable that the output waveform of the sample-hold device is such that after one sample value is held for a certain period of time, the sample value immediately shifts to the next sample value without passing through the reset level. Also,
In the light receiver 8 having the hold function, since the delay device 9 is used, if the sampling frequency is changed, the delay amount of the delay device 9 must be changed accordingly. There is also a problem that the size of the delay device 9 is large.
【0010】第2の問題は、上記の電気光学サンプル・
ホールド装置1をシステム全体の一部として応用する、
より大きなシステムの構成に関連して生じる。すなわ
ち、電気光学サンプル・ホールド装置1のみを高速化す
ることができたとしても、その後に接続される装置の動
作を高速化しなければ、システム全体として高速に機能
することはできないという問題である。以下、一例とし
て計測機器等のデータ入力部に利用されるアナログ・デ
ィジタル変換システム(A/D変換システム)を取り上
げ考察する。例えば、アナログ信号波形を観測、処理す
るための一般的な測定器であるディジタイジングオシロ
スコープのデータ入力部では、アナログ信号がA/D変
換装置によってディジタル量に変換され、その変換され
たディジタル量が一旦記憶装置に蓄えられるという動作
を行っている。電気光学サンプル・ホールド装置1は、
更に、上記A/D変換装置の前段に配置され、A/D変
換装置の高周波入力での変換精度劣化を、ある瞬間のサ
ンプル値をA/D変換する間一定に保持することによっ
て防止している。すなわち、A/D変換システム全体の
帯域は、電気光学サンプル・ホールド装置1によって広
げられ、この装置1の帯域により律則されるという重要
な役割を果たしている。The second problem is that the above electro-optical sample
Applying the hold device 1 as a part of the entire system,
It occurs in connection with the construction of larger systems. That is, even if only the electro-optical sample and hold device 1 can be speeded up, the system as a whole cannot function at high speed unless the operation of the device connected thereafter is speeded up. As an example, an analog-digital conversion system (A / D conversion system) used for a data input unit of a measuring instrument will be taken up and considered as an example. For example, in a data input section of a digitizing oscilloscope which is a general measuring instrument for observing and processing an analog signal waveform, an analog signal is converted into a digital quantity by an A / D conversion device, and the converted digital quantity is converted into a digital quantity. The storage is temporarily stored in the storage device. The electro-optical sample and hold device 1
Furthermore, the conversion accuracy deterioration at the high frequency input of the A / D conversion device, which is arranged in the preceding stage of the A / D conversion device, is prevented by holding the sample value at a certain moment constant during A / D conversion. There is. That is, the band of the entire A / D conversion system is widened by the electro-optical sample and hold device 1 and plays an important role of being regulated by the band of the device 1.
【0011】しかし、このサンプル・ホールド装置の高
速化が進んだ場合、逆に後続のA/D変換装置や記憶装
置の速度が追い付かないという状況になる。現在、最も
高速なA/D変換装置はフラッシュ形という構成を採
り、シリコン集積回路によってLSIとして利用されて
いる。現時点での変換速度限界は1ないし2Gspsであ
る(参考文献2:T.Wakimoto,Y.Akazawa and S.Konak
a,'Si Bipolar 2-GHz 6-bit Frash A/D Conversion LS
I,'IEEE J.Solid-State Circuits,vol.SC-23,No.6,pp.1
345-1350,Dec.1988)。また、記憶装置に至ってはCM
OS集積回路を用いるため更に低速動作であり、システ
ム全体の高速化のネックとなる。これに対する打開策と
してサンプル・ホールド装置の出力をN回のサンプリン
グ毎に間引き分割しN個の出力に分け、以下N個のA/
D変換装置と記憶装置を接続することによって、後段の
処理速度を1/Nに低下させる(インターリーブ形式)
手法が採られる。However, if the speed of the sample and hold device is increased, the speed of the subsequent A / D converter and the storage device cannot catch up with the situation. Currently, the fastest A / D converter has a flash type configuration and is used as an LSI by a silicon integrated circuit. The conversion speed limit at present is 1 to 2 G sps (Reference 2: T. Wakimoto, Y. Akazawa and S. Konak).
a, 'Si Bipolar 2-GHz 6-bit Frash A / D Conversion LS
I, 'IEEE J. Solid-State Circuits, vol.SC-23, No.6, pp.1
345-1350, Dec. 1988). In addition, for storage devices, CM
Since the OS integrated circuit is used, the operation speed is further slowed down, which becomes a bottleneck in increasing the speed of the entire system. As a countermeasure against this, the output of the sample and hold device is thinned out every N samplings to be divided into N outputs.
By connecting the D converter and the storage device, the processing speed of the latter stage is reduced to 1 / N (interleaved format)
The method is adopted.
【0012】図6は、インターリーブ形式を用いたA/
D変換システム11の構成を示す図である。このA/D
変換システム11では、初段のサンプル・ホールド装置
15を1Gspsで動作させ、さらにこの出力を250M
spsで動作する4つのサンプル・ホールド装置17,…
に入力することによって間引き分割し、以降の処理速度
を250MHzに低減している(参考文献3:K.Poulto
n,J.J.Corcoran and T.Hornak,'A 1-GHz 6-bit ADC Sys
tem,'IEEE J.Solid-State Circuits,vol.SC-22,No.6,p
p.962-970,Dec.1987.)。しかしながら、このA/D変
換システム11には、N個(この場合4個)のサンプル
・ホールド装置が必要となるという欠点の他に、N個の
サンプル・ホールド装置の入力間の装置実装等によるタ
イミングばらつきの影響を抑えるために、これらの前段
に更にもう一つのサンプル・ホールド装置を設ける必要
があるという欠点もある。FIG. 6 shows A / A using the interleaved format.
It is a figure which shows the structure of the D conversion system 11. This A / D
In the conversion system 11, the first-stage sample and hold device 15 is operated at 1 G sps , and this output is 250 M
Four sample and hold devices 17, which operate with sps , ...
By inputting into, thinning division is performed, and the subsequent processing speed is reduced to 250 MHz (reference document 3: K. Poulto).
n, JJCorcoran and T.Hornak, 'A 1-GHz 6-bit ADC Sys
tem, 'IEEE J. Solid-State Circuits, vol.SC-22, No.6, p
p.962-970, Dec.1987.). However, this A / D conversion system 11 has N (four in this case) sample and hold devices in addition to the drawback that it is necessary to mount the device between the inputs of the N sample and hold devices. There is also a drawback in that it is necessary to further provide another sample and hold device in the preceding stage in order to suppress the influence of timing variation.
【0013】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であって、上記の問題点や欠点を効果的に解決すること
ができる電気光学サンプル・ホールド装置を提供するこ
とにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide an electro-optical sample and hold device which can effectively solve the above problems and drawbacks.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次の様な電気光学サンプル・ホールド装置
を採用した。すなわち、請求項1記載の電気光学サンプ
ル・ホールド装置は、一定の周期及び一定の強度を有す
る光パルス列を発生する光源と、光入出力端子と電気入
力端子を有し、前記光源から出射される光線の強度をサ
ンプル・ホールド処理を加えようとする入力電気信号に
従って変化させ出射させる光変調器と、該光変調器から
出射されN本に分割された各々の光線に対応して設けら
れ、当該光線の光強度を電気信号に変換し、その電気信
号を積分する機能と一定の周期でその積分量を零に戻す
リセット機能を有するN個(但し、N≧2)の受光器と
を具備し、これらのN個の受光器は、k番目(但し、1
≦k≦N)の受光器の前記光パルス列のk+(i−1)
N番目のパルスの到来の直後から(k+1)+(i−
1)N番目のパルスの到来の直前に至る期間に始まって
(k−1)+iN番目のパルスの到来の直後からk+i
N番目のパルスの到来の直前に至る期間に終わる時間帯
がリセット状態となる様に、前記N個の受光器それぞれ
のリセットのタイミングを設定してなることを特徴とし
ている。In order to solve the above problems, the present invention employs the following electro-optical sample and hold device. That is, the electro-optical sample and hold device according to claim 1 has a light source that generates an optical pulse train having a constant period and a constant intensity, a light input / output terminal, and an electric input terminal, and is emitted from the light source. An optical modulator that changes the intensity of a light beam according to an input electrical signal to be subjected to sample-hold processing and emits the light, and a light modulator that is emitted from the light modulator and is divided into N light beams, respectively. It is provided with N (where N ≧ 2) photodetectors having a function of converting the light intensity of a light beam into an electric signal and integrating the electric signal and a reset function of returning the integrated amount to zero at a constant cycle. , These N light receivers are k-th (however, 1
≤k≤N) k + (i-1) of the optical pulse train of the optical receiver
Immediately after the arrival of the Nth pulse, (k + 1) + (i-
1) Start in the period immediately before the arrival of the Nth pulse, and then (k-1) + i immediately after the arrival of the Nth pulse, k + i
The reset timing of each of the N optical receivers is set so that the time zone that ends immediately before the arrival of the Nth pulse is in the reset state.
【0015】また、請求項2記載の電気光学サンプル・
ホールド装置は、請求項1記載の電気光学サンプル・ホ
ールド装置において、前記N個の受光器の出力側に、こ
れらの受光器の出力電気信号を入力するN個の入力端子
と1つの出力端子とを具備するアナログ加算器を設けて
なることを特徴としている。The electro-optical sample according to claim 2
The electro-optical sample and hold device according to claim 1, wherein the holding device has N input terminals and one output terminal for inputting output electric signals of the optical receivers to the output side of the optical receivers. It is characterized in that an analog adder including is provided.
【0016】[0016]
【作用】本発明の請求項1記載の電気光学サンプル・ホ
ールド装置では、サンプル機能を担う光変調器と光源は
一つで、ホールド機能を担う受光器のみN(N≧2)個
用いることにより、サンプル機能を担う部分とホールド
機能を担う部分が明確に分離され、入力波形を広帯域、
かつ高速にサンプリングし、それらをN個置きに間引い
たN個のサンプル・ホールド出力波形を得る。また、入
力が一つであることから、アナログ入力間のタイミング
ばらつきを調整する必要がなくなり、タイミングばらつ
きの影響を抑えるためのサンプル・ホールド装置が不要
となる。In the electro-optical sample and hold device according to the first aspect of the present invention, the number of the light modulator and the light source having the sampling function is one, and only N (N ≧ 2) light receivers having the holding function are used. , The part responsible for the sample function and the part responsible for the hold function are clearly separated, and the input waveform is wideband,
Moreover, high-speed sampling is performed, and N sample-and-hold output waveforms are obtained by thinning out every Nth sample. Further, since there is only one input, it is not necessary to adjust the timing variation between analog inputs, and the sample and hold device for suppressing the influence of the timing variation is unnecessary.
【0017】また、請求項2記載の電気光学サンプル・
ホールド装置では、請求項1記載の電気光学サンプル・
ホールド装置において、前記N個の受光器の出力側に、
これらの受光器の出力電気信号を入力するN個の入力端
子と1つの出力端子とを具備するアナログ加算器を設け
ることにより、出力波形に含まれていた不要な高周波成
分がなくなり、この出力波形の一つのサンプル値を一定
時間保持した後、いちいちリセットレベルを経由するこ
となく、速やかに次のサンプル値に移行するような波形
を得ることが可能になる。したがって、従来の様に遅延
量のような余計な調整箇所が不要になり、この装置の後
段に接続される他の装置とのインターフェースを容易に
する。また、受光器一つ一つのリセット信号の周期が全
体のサンプリング周期の1/Nで済み、動作速度が向上
する。The electro-optical sample according to claim 2
In the hold device, the electro-optical sample according to claim 1,
In the hold device, on the output side of the N optical receivers,
By providing an analog adder having N input terminals for inputting the output electric signals of these light receivers and one output terminal, unnecessary high frequency components included in the output waveform are eliminated, and this output waveform It is possible to obtain a waveform in which, after holding one sample value of the above for a certain period of time, the waveform immediately transitions to the next sample value without going through the reset level one by one. Therefore, unlike the conventional case, an unnecessary adjustment part such as a delay amount is not required, and an interface with another device connected to the subsequent stage of this device is facilitated. Further, the period of the reset signal for each light receiver is 1 / N of the entire sampling period, and the operation speed is improved.
【0018】[0018]
【実施例】以下、本発明の各実施態様について図を参照
しながら説明する。 (第1実施例)図1(A)は請求項1記載の電気光学サ
ンプル・ホールド装置の一実施例である電気光学サンプ
ル・ホールド装置21の概略構成図である。この電気光
学サンプル・ホールド装置21は、一定の周期で一定の
強度の光パルス列を発生する光源22と、光入出力端子
と電気入力端子を有し入射光線強度を入力電気信号に従
って変化させ出射させる光変調器23と、入射光強度を
電気信号に変換しその電気信号を積分する機能と一定の
周期でその積分量を零に戻すリセット機能を有する2個
の受光器24,25とから概略構成されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1A is a schematic diagram of an electro-optical sample and hold apparatus 21 which is an embodiment of the electro-optical sample and hold apparatus according to the first aspect. This electro-optical sample and hold device 21 has a light source 22 for generating a light pulse train of a constant intensity at a constant cycle, an optical input / output terminal and an electric input terminal, and changes the intensity of an incident light beam according to an input electric signal to emit it. The optical modulator 23, and two light receivers 24 and 25 having a function of converting incident light intensity into an electric signal and integrating the electric signal and a reset function of returning the integration amount to zero at a constant cycle Has been done.
【0019】この電気光学サンプル・ホールド装置21
では、光源22の出射光が光変調器23の光入力端子に
入射され、サンプル・ホールド処理を加えようとする電
気信号が光変調器23の電気入力端子に印加され、光変
調器23から出射される出力光が2本の光線に分割され
て受光器24,25にそれぞれ入射される。This electro-optical sample and hold device 21
Then, the light emitted from the light source 22 is incident on the optical input terminal of the optical modulator 23, and the electrical signal for applying the sample and hold processing is applied to the electrical input terminal of the optical modulator 23, and emitted from the optical modulator 23. The output light is split into two light beams, which are incident on the photodetectors 24 and 25, respectively.
【0020】これら受光器24,25のリセットのタイ
ミングは、図1(B)に示す様に、1番目の受光器にお
いては、光パルス列の1+(i−1)N番目(但しiは
整数)のパルスの到来の直後から2+(i−1)N番目
のパルスの到来の直前に至る期間に始まってiN番目の
パルスの到来の直後から1+iN番目のパルスの到来の
直前に至る期間に終わる時間帯がリセット状態とされ、
また、2番目の受光器においては、2+(i−1)N番
目のパルスの到来の直後から3+(i−1)N番目のパ
ルスの到来の直前に至る期間に始まって1+iN番目の
パルスの到来の直後から2+iN番目のパルスの到来の
直前に至る期間に終わる時間帯がリセット状態とされて
いる。As shown in FIG. 1B, the reset timing of these photodetectors 24 and 25 is 1+ (i-1) Nth (where i is an integer) of the optical pulse train in the first photodetector. Time immediately after the arrival of the second pulse immediately before the arrival of the 2+ (i-1) N-th pulse and ends immediately after the arrival of the iN-th pulse and immediately before the arrival of the 1 + iN-th pulse. The band is reset,
In the second photodetector, the 1 + iNth pulse starts in the period immediately after the arrival of the 2+ (i-1) Nth pulse and immediately before the arrival of the 3+ (i-1) Nth pulse. The time zone ending in the period immediately after the arrival of the pulse and immediately before the arrival of the 2 + iNth pulse is in the reset state.
【0021】次に、この電気光学サンプル・ホールド装
置21の動作原理について図1(B)を基に説明する。
受光器24,25は入射光強度を電気信号に変換し、リ
セットパルスがスイッチを開いている状態(リセット状
態でない状態)に光パルスが到来すると、その光パルス
強度が容量によって積分される。しかしスイッチを閉じ
リセット状態にある時に光パルスが到来すると、容量が
スイッチによって短絡されているため、その電気信号は
積分されず出力はリセットレベルにあるまま変化しな
い。Next, the operation principle of the electro-optical sample and hold device 21 will be described with reference to FIG.
The light receivers 24 and 25 convert the intensity of the incident light into an electric signal, and when the reset pulse opens the switch (not in the reset state), the light pulse intensity is integrated by the capacitance. However, when an optical pulse arrives while the switch is closed and in the reset state, the electric signal is not integrated and the output remains unchanged at the reset level because the capacitance is short-circuited by the switch.
【0022】受光器24では、一番目の光パルスの到来
の時にスイッチが開かれていてその値を積分し一定期間
保持した後、二番目の光パルスの到来の直前にスイッチ
を閉じリセット状態とし、二番目の光パルスの到来の直
後までリセット状態を続ければ二番目の光パルスは受光
器24の出力に影響を与えない。その後三番目の光パル
スの到来の直前までにスイッチが開かれていればその値
を積分し一定期間保持することができる。この動作を四
番目の光パルス、五番目の光パルスと続けて行けば奇数
番目の光パルスのみ間引き出してそれらを一定期間保持
した出力波形を得ることができる。In the photodetector 24, the switch is opened at the arrival of the first optical pulse, the value is integrated and held for a certain period of time, and then the switch is closed immediately before the arrival of the second optical pulse to enter the reset state. If the reset state is continued until immediately after the arrival of the second light pulse, the second light pulse does not affect the output of the light receiver 24. If the switch is opened by the time immediately before the arrival of the third light pulse, the value can be integrated and held for a certain period. If this operation is continued with the fourth light pulse and the fifth light pulse, it is possible to obtain an output waveform in which only the odd light pulses are extracted and held for a certain period.
【0023】同様に受光器25では、受光器24の場合
の奇数番目と偶数番目の光パルスを入れ替えた動作を行
うことによって偶数番目の光パルスのみ間引き出してそ
れらを一定期間保持した出力波形を得ることができる。
このようにしてサンプル値が交互に間引かれた2つのサ
ンプル・ホールド出力を得ることができる。以上が電気
光学サンプル・ホールド装置21の動作原理である。Similarly, the photodetector 25 performs an operation in which the odd-numbered and even-numbered optical pulses in the case of the photodetector 24 are exchanged to extract only the even-numbered optical pulses and hold them for a certain period to obtain an output waveform. Obtainable.
In this way, it is possible to obtain two sample and hold outputs in which sampled values are alternately thinned. The above is the operating principle of the electro-optical sample and hold device 21.
【0024】上記の動作原理をN個の受光器の場合に当
てはめれば、光変調器23の出力光をN本の光線に分割
し、これらN本の光線を各々N個の受光器24,25,
…に入射し、1/Nに間引かれたN個の出力を得ること
ができる。If the above operating principle is applied to the case of N light receivers, the output light of the optical modulator 23 is divided into N light beams, and these N light beams are respectively received by N light receivers 24, 25,
It is possible to obtain N outputs decimated to 1 / N by being incident on.
【0025】この電気光学サンプル・ホールド装置21
では、出力の数がN個に間引き分割されるが、各々の出
力の一つのサンプル値を一定に保持しているホールド時
間は全体のサンプリング周期の一周期を超えることはで
きない。しかし、このことをA/D変換システム11に
ついて考えてみると、このシステムの動作速度ネックが
記憶装置の低速動作にあって、A/D変換装置のデータ
変換時間がサンプル・ホールド装置のホールド時間内に
あれば問題は生じない。This electro-optical sample and hold device 21
In the above, although the number of outputs is thinned and divided into N, the hold time for holding one sample value of each output constant cannot exceed one cycle of the entire sampling period. However, considering this in the A / D conversion system 11, the operating speed bottleneck of this system is the low-speed operation of the storage device, and the data conversion time of the A / D conversion device is the hold time of the sample hold device. If it is inside, there will be no problem.
【0026】以上説明した様に、この電気光学サンプル
・ホールド装置21によれば、サンプル機能を担う部分
とホールド機能を担う部分が明確に分離され、入力波形
を広帯域、かつ高速にサンプリングし、それらをN個置
きに間引いたN個のサンプル・ホールド出力波形を得る
ことができ、アナログ信号を高速、広帯域にサンプリン
グし、かつ後段では低速で処理しなければならないシス
テムに組み込まれるサンプル・ホールド装置としてきわ
めて有用である。As described above, according to the electro-optical sample and hold device 21, the part having the sampling function and the part having the holding function are clearly separated, and the input waveform is sampled in a wide band and at high speed. As a sample-and-hold device incorporated in a system that can obtain N sample-and-hold output waveforms by thinning out every N, sample analog signals at high speed and in a wide band, and process at low speed in the subsequent stage. Extremely useful.
【0027】また、入力が一つであることから、アナロ
グ入力間のタイミングばらつきを調整する必要がなくな
り、タイミングばらつきの影響を抑えるためのサンプル
・ホールド装置が不要となり、したがって、A/D変換
システムにおける経済化、小型化を促進させることがで
きる。Further, since there is only one input, it is not necessary to adjust the timing variation between analog inputs, and the sample and hold device for suppressing the influence of the timing variation is not required. Therefore, the A / D conversion system It is possible to promote economic efficiency and miniaturization in.
【0028】(第2実施例)図2は請求項2記載の電気
光学サンプル・ホールド装置の一実施例である電気光学
サンプル・ホールド装置31の概略構成図である。この
電気光学サンプル・ホールド装置31は、第1実施例の
電気光学サンプル・ホールド装置21の2個の受光器2
4,25の出力側に、これらの受光器24,25の出力
電気信号を入力する2個の入力端子と1つの出力端子と
を有する2入力アナログ加算器32を設けたものであ
る。(Second Embodiment) FIG. 2 is a schematic block diagram of an electro-optical sample and hold apparatus 31 which is an embodiment of the electro-optical sample and hold apparatus according to the present invention. This electro-optical sample and hold device 31 is the same as the two optical receivers 2 of the electro-optical sample and hold device 21 of the first embodiment.
A two-input analog adder 32 having two input terminals for inputting the output electric signals of the photodetectors 24 and 25 and one output terminal is provided on the output sides of the input terminals 4 and 25.
【0029】この2入力アナログ加算器32は、一つの
サンプル値を一定時間保持した後、いちいちリセットレ
ベルを経由することなく、速やかに次のサンプル値に移
行するような1つの出力を得るためのものである。This two-input analog adder 32 holds one sample value for a certain period of time, and then obtains one output so as to quickly shift to the next sample value without passing through the reset level. It is a thing.
【0030】次に、この電気光学サンプル・ホールド装
置31の動作原理について説明する。受光器24,25
各々から出力された2つの出力波形は、2入力アナログ
加算器32に入力し加算される。これら2つの出力波形
は、一方の出力がリセットレベルにある時に他方がサン
プル値を保持していることから、加算結果はいかなる時
間においても2つの出力のどちらかのサンプル値を与え
ることとなる。厳密には2つの出力波形を加え合わせる
と一方の出力のサンプル値から他方の出力のサンプル値
に移る瞬間に一瞬リセットレベルに戻るスパイク状の髭
がでるが、2入力アナログ加算器32の周波数帯域を適
当に制限することにより、実際には一つのサンプル値を
一定時間保持した後、いちいちリセットレベルを経由す
ることなく、速やかに次のサンプル値に移行するような
一つの出力が得られる。Next, the operation principle of the electro-optical sample and hold device 31 will be described. Light receiver 24, 25
The two output waveforms output from each are input to the 2-input analog adder 32 and added. These two output waveforms will hold the sampled value of the other when one output is at the reset level, so the addition result will give the sampled value of either of the two outputs at any time. Strictly speaking, when the two output waveforms are added together, a spike-like whiskers that returns to the reset level for a moment at the moment when the sample value of one output shifts to the sample value of the other output appears, but the frequency band of the 2-input analog adder 32 By appropriately limiting the value, one output can be obtained in such a manner that one sample value is actually held for a certain period of time, and then the value immediately shifts to the next sample value without passing through the reset level.
【0031】例えば、電気光学サンプル・ホールド装置
1の場合は1GHzのサンプリング周波数に対して1G
Hzのリセット信号が必要であるが、この電気光学サン
プル・ホールド装置31では、受光器24,25一つ一
つのリセット信号の周期が全体のサンプリング周期の1
/2で済むことにより、2つの受光器24,25には5
00MHzの逆相リセット信号が加えられている。For example, in the case of the electro-optical sample and hold device 1, a sampling frequency of 1 GHz is 1 G
Although a reset signal of Hz is required, in the electro-optical sample and hold device 31, the reset signal period of each of the photodetectors 24 and 25 is 1 of the entire sampling period.
/ 2 is enough, so that two photodetectors 24 and 25 have 5
A reverse phase reset signal of 00 MHz is added.
【0032】図3(A)は実際のA/D変換システムに
適用した電気光学サンプル・ホールド装置41の概略構
成図、同図(B)は計算機回路シミュレーションによる
差動出力波形を示す図である。この電気光学サンプル・
ホールド装置41は、上記電気光学サンプル・ホールド
装置31の2入力アナログ加算器32の出力側にレベル
シフト回路42と出力バッファアンプ43を直列に設け
たものであり、光源22と光変調器23は省略してあ
る。FIG. 3A is a schematic configuration diagram of an electro-optical sample and hold device 41 applied to an actual A / D conversion system, and FIG. 3B is a diagram showing a differential output waveform by computer circuit simulation. .. This electro-optical sample
The hold device 41 is provided with a level shift circuit 42 and an output buffer amplifier 43 in series on the output side of the 2-input analog adder 32 of the electro-optical sample and hold device 31, and the light source 22 and the optical modulator 23 are connected to each other. Omitted.
【0033】ここでは、光変調器23の出力光が2つの
光線に分割された後この回路に入射されるものとした。
ここに示した回路はFETを用いた集積回路として実現
することも可能で、受光器24および受光器25ではF
ETをスイッチとして用いており、FETのゲートにリ
セット信号を加えることによってドレイン、ソース間を
スイッチしている。2入力アナログ加算器32は受光器
24および受光器25の出力信号を加え合わせ、その結
果を差動で出力する構成になっている。Here, it is assumed that the output light of the optical modulator 23 is split into two rays and then is incident on this circuit.
The circuit shown here can also be realized as an integrated circuit using FETs.
ET is used as a switch, and a drain and a source are switched by applying a reset signal to the gate of the FET. The 2-input analog adder 32 is configured to add the output signals of the light receiver 24 and the light receiver 25 and output the result in a differential manner.
【0034】また、端子Aの電位によって差動出力の直
流成分が調整され、また端子B、Cの電位によって受光
器24と受光器25の出力振幅間にアンバランスがあっ
た場合の調整ができる機能が付加されている。2入力ア
ナログ加算器32の出力を直接低抗付加で取り出せるよ
うに便宜を図って後段にレベルシフト回路42と出力バ
ファアンプ43が付加されている。Further, the DC component of the differential output is adjusted by the potential of the terminal A, and the adjustment can be made when there is an imbalance between the output amplitudes of the photodetectors 24 and 25 by the potentials of the terminals B and C. Functions are added. A level shift circuit 42 and an output buffer amplifier 43 are added in the subsequent stage for convenience so that the output of the 2-input analog adder 32 can be directly taken out with low resistance.
【0035】同図(B) の計算機回路シミュレーション
では、1GHzの周期の光パルス列が正弦波信号により
光変調器23で強度変調され、その出力光が2分割され
て受光器24および受光器25に入射されるものとし
た。またリセット信号は、受光器24に対して一つの光
パルスの到来の直前にスイッチを開き、次の光パルスの
到来の直前にスイッチを閉じ、さらにその次の光パルス
の到来の直前にスイッチを開くといった動作の繰り返し
を与えるものとし、受光器25に対しては受光器24と
全く逆相の動作を与えるものとした。2つのリセット信
号入力は500MHzの周期、デューティーサイクル5
0%の方形波の差動入力である。In the computer circuit simulation shown in FIG. 1B, an optical pulse train with a period of 1 GHz is intensity-modulated by the optical modulator 23 by a sine wave signal, and the output light is split into two light receivers 24 and 25. It was supposed to be incident. In addition, the reset signal opens the switch to the light receiver 24 immediately before the arrival of one optical pulse, closes the switch immediately before the arrival of the next optical pulse, and switches the switch immediately before the arrival of the next optical pulse. It is assumed that the operation such as opening is repeated, and that the light receiver 25 is operated in a phase opposite to that of the light receiver 24. Two reset signal inputs are 500MHz cycle, duty cycle 5
It is a 0% square wave differential input.
【0036】この計算機回路シミュレーションによる出
力波形の結果により、上記電気光学サンプル・ホールド
装置41においては、一つのサンプル値を一定時間保持
した後、いちいちリセットレベルを経由することなく、
速やかに次のサンプル値に移行するような一つの出力が
得られることが裏付けられた。According to the result of the output waveform obtained by the computer circuit simulation, the electro-optical sample and hold device 41 holds one sample value for a certain period of time and then does not go through the reset level one by one.
It was proved that one output was obtained such that the sample value immediately moved to the next sample value.
【0037】以上説明した様に、この電気光学サンプル
・ホールド装置31(41)によれば、出力波形に含ま
れていた不要な高周波成分がなくなり、出力波形として
一つのサンプル値を一定時間保持した後、いちいちリセ
ットレベルを経由することなく、速やかに次のサンプル
値に移行する出力波形を得ることができる。したがっ
て、この装置の後段に接続される他の装置とのインター
フェースを容易にすることができる。更に、一つのサン
プル・ホールド出力の場合では、最大のサンプリング周
期にほぼ等しいホールド時間を得ることが可能になる。As described above, according to the electro-optical sample and hold device 31 (41), there is no unnecessary high frequency component contained in the output waveform, and one sample value is held as the output waveform for a certain period of time. After that, it is possible to quickly obtain an output waveform that shifts to the next sample value without passing through the reset level. Therefore, it is possible to facilitate the interface with another device connected to the latter stage of this device. Furthermore, in the case of one sample and hold output, it becomes possible to obtain a hold time approximately equal to the maximum sampling period.
【0038】また、受光器24,25一つ一つのリセッ
ト信号の周期が全体のサンプリング周期の1/2で済
み、動作速度の向上に対して有効である。この効果はN
=2の場合に特に顕著である。また、受光器24,25
サイズの小型化が可能で、遅延量のような余計な調整箇
所が不要である等の様々な効果を奏することができる。Further, the period of each reset signal of each of the light receivers 24 and 25 is half of the entire sampling period, which is effective for improving the operation speed. This effect is N
= 2 is particularly remarkable. In addition, the light receivers 24 and 25
The size can be reduced, and various effects such as an unnecessary adjustment portion such as a delay amount can be achieved.
【0039】[0039]
【発明の効果】以上、詳しく説明したように、本発明の
請求項1記載の電気光学サンプル・ホールド装置によれ
ば、一定の周期及び一定の強度を有する光パルス列を発
生する光源と、光入出力端子と電気入力端子を有し、前
記光源から出射される光線の強度をサンプル・ホールド
処理を加えようとする入力電気信号に従って変化させ出
射させる光変調器と、該光変調器から出射されN本に分
割された各々の光線に対応して設けられ、当該光線の光
強度を電気信号に変換し、その電気信号を積分する機能
と一定の周期でその積分量を零に戻すリセット機能を有
するN個(但し、N≧2)の受光器とを具備し、これら
のN個の受光器は、k番目(但し、1≦k≦N)の受光
器の前記光パルス列のk+(i−1)N番目のパルスの
到来の直後から(k+1)+(i−1)N番目のパルス
の到来の直前に至る期間に始まって(k−1)+iN番
目のパルスの到来の直後からk+iN番目のパルスの到
来の直前に至る期間に終わる時間帯がリセット状態とな
る様に、前記N個の受光器それぞれのリセットのタイミ
ングを設定してなることとしたので、サンプル機能を担
う部分とホールド機能を担う部分が明確に分離され、入
力波形を広帯域、かつ高速にサンプリングし、それらを
N個置きに間引いたN個のサンプル・ホールド出力波形
を得ることができる。また、入力が一つであることか
ら、アナログ入力間のタイミングばらつきを調整する必
要がなくなり、タイミングばらつきの影響を抑えるため
のサンプル・ホールド装置が不要となる。As described above in detail, according to the electro-optical sample and hold device of the first aspect of the present invention, a light source for generating a light pulse train having a constant period and a constant intensity, and an optical input. An optical modulator having an output terminal and an electric input terminal, which changes the intensity of a light beam emitted from the light source in accordance with an input electrical signal to be subjected to sample and hold processing, and emits the light, and an N modulator emitted from the optical modulator. It is provided corresponding to each light beam divided into books, and has a function of converting the light intensity of the light beam into an electric signal and integrating the electric signal, and a reset function of returning the integration amount to zero at a constant cycle. N (where N ≧ 2) optical receivers, and these N optical receivers are k + (i−1) of the optical pulse train of the k-th (where 1 ≦ k ≦ N) optical receiver. ) Immediately after the arrival of the Nth pulse ( +1) + (i-1) time that starts immediately before the arrival of the Nth pulse and ends in the period immediately after the arrival of the (k-1) + iNth pulse and immediately before the arrival of the k + iNth pulse Since the reset timing of each of the N optical receivers is set so that the band is in the reset state, the portion responsible for the sampling function and the portion responsible for the hold function are clearly separated, and the input waveform is It is possible to obtain N sample-and-hold output waveforms obtained by sampling in a wide band and at high speed and thinning out every Nth sample. Further, since there is only one input, it is not necessary to adjust the timing variation between analog inputs, and the sample and hold device for suppressing the influence of the timing variation is unnecessary.
【0040】また、請求項2記載の電気光学サンプル・
ホールド装置によれば、請求項1記載の電気光学サンプ
ル・ホールド装置において、前記N個の受光器の出力側
に、これらの受光器の出力電気信号を入力するN個の入
力端子と1つの出力端子とを具備するアナログ加算器を
設けてなることとしたので、出力波形に含まれていた不
要な高周波成分がなくなり、この出力波形の一つのサン
プル値を一定時間保持した後、いちいちリセットレベル
を経由することなく、速やかに次のサンプル値に移行す
るような波形を得ることが可能になる。したがって、従
来の様に遅延量のような余計な調整箇所が不要になり、
この装置の後段に接続される他の装置とのインターフェ
ースを容易にすることができる。また、受光器一つ一つ
のリセット信号の周期が全体のサンプリング周期の1/
Nで済み、動作速度を向上させることができる。The electro-optical sample according to claim 2
According to the holding device, in the electro-optical sample and hold device according to claim 1, N input terminals for inputting output electric signals of the N photo detectors and one output to the output side of the N photo detectors. Since we decided to provide an analog adder equipped with a terminal, there is no unnecessary high frequency component contained in the output waveform, and after holding one sample value of this output waveform for a certain period of time, reset the level one by one. It is possible to obtain a waveform that promptly shifts to the next sample value without passing through. Therefore, there is no need for extra adjustment points such as the delay amount as in the past.
It is possible to facilitate the interface with other devices connected to the latter stage of this device. Also, the cycle of the reset signal of each light receiver is 1 / of the total sampling cycle.
N is sufficient, and the operation speed can be improved.
【0041】以上のように、本発明の電気光学サンプル
・ホールド装置は計測機器を始めとするディジタル情報
処理機器分野のシステムの高速化、低コスト化、小型
化、設計の簡易化を実現させることができるという多大
な効果を奏することができる。As described above, the electro-optical sample and hold device of the present invention can realize high speed, low cost, miniaturization and simplification of design of a system in the field of digital information processing equipment including measurement equipment. It is possible to exert a great effect of being able to.
【図1】本発明の請求項1記載の電気光学サンプル・ホ
ールド装置の一実施例の概略構成及び受光器の動作波形
を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an embodiment of an electro-optical sample and hold device according to claim 1 of the present invention and an operation waveform of a photodetector.
【図2】本発明の請求項2記載の電気光学サンプル・ホ
ールド装置の一実施例を示す概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the electro-optical sample and hold device according to claim 2 of the present invention.
【図3】本発明の請求項2記載の電気光学サンプル・ホ
ールド装置を実際のA/D変換システムに適用した概略
構成図及び計算機回路シミュレーションによる差動出力
波形を示す図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram in which the electro-optical sample and hold device according to claim 2 of the present invention is applied to an actual A / D conversion system, and a diagram showing a differential output waveform by computer circuit simulation.
【図4】従来の電気光学サンプル・ホールド装置の概略
構成及び受光器の動作波形を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional electro-optical sample and hold device and an operation waveform of a light receiver.
【図5】従来の電気光学サンプル・ホールド装置の受光
器をホールド機能を担う別の受光器に置き換えた場合の
構成及びその動作を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a configuration and an operation thereof when a light receiver of a conventional electro-optical sample and hold device is replaced with another light receiver having a hold function.
【図6】従来のインターリーブ形式を用いたA/D変換
システムの構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of an A / D conversion system using a conventional interleave format.
21,31,41 電気光学サンプル・ホールド装置 22 光源 23 光変調器 24,25 受光器 32 2入力アナログ加算器 42 レベルシフト回路 43 出力バッファアンプ 21, 31, 41 Electro-optical sample and hold device 22 Light source 23 Optical modulator 24, 25 Light receiver 32 2-input analog adder 42 Level shift circuit 43 Output buffer amplifier
Claims (2)
ルス列を発生する光源と、 光入出力端子と電気入力端子を有し、前記光源から出射
される光線の強度をサンプル・ホールド処理を加えよう
とする入力電気信号に従って変化させ出射させる光変調
器と、 該光変調器から出射されN本に分割された各々の光線に
対応して設けられ、当該光線の光強度を電気信号に変換
し、その電気信号を積分する機能と一定の周期でその積
分量を零に戻すリセット機能を有するN個(但し、N≧
2)の受光器とを具備し、 これらのN個の受光器は、 k番目(但し、1≦k≦N)の受光器の前記光パルス列
のk+(i−1)N番目のパルスの到来の直後から(k
+1)+(i−1)N番目のパルスの到来の直前に至る
期間に始まって(k−1)+iN番目のパルスの到来の
直後からk+iN番目のパルスの到来の直前に至る期間
に終わる時間帯がリセット状態となる様に、 前記N個の受光器それぞれのリセットのタイミングを設
定してなることを特徴とする電気光学サンプル・ホール
ド装置。1. A light source for generating an optical pulse train having a constant period and a constant intensity, an optical input / output terminal, and an electric input terminal, and sample and hold processing is performed on the intensity of a light beam emitted from the light source. An optical modulator that changes and emits light according to an input electric signal, and is provided corresponding to each light beam emitted from the optical modulator and divided into N pieces, and converts the light intensity of the light ray into an electric signal. , N having a function of integrating the electric signal and a reset function of returning the integration amount to zero at a constant cycle (where N ≧
2) optical receiver, and these N optical receivers are: k + (i-1) Nth pulse of the optical pulse train of the kth optical receiver (where 1 ≦ k ≦ N) From immediately after (k
+1) + (i-1) time that starts immediately before the arrival of the Nth pulse and ends in the period immediately after the arrival of the (k-1) + iNth pulse and immediately before the arrival of the k + iNth pulse An electro-optical sample and hold device, characterized in that the reset timing of each of the N optical receivers is set so that the band is in a reset state.
ルド装置において、 前記N個の受光器の出力側に、これらの受光器の出力電
気信号を入力するN個の入力端子と1つの出力端子とを
具備するアナログ加算器を設けてなることを特徴とする
電気光学サンプル・ホールド装置。2. The electro-optical sample and hold device according to claim 1, wherein N input terminals and one output terminal for inputting output electric signals of the photodetectors to the output sides of the N photodetectors. An electro-optical sample and hold device comprising: an analog adder comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3324804A JPH05159595A (en) | 1991-12-09 | 1991-12-09 | Electrooptical sample hold device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3324804A JPH05159595A (en) | 1991-12-09 | 1991-12-09 | Electrooptical sample hold device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05159595A true JPH05159595A (en) | 1993-06-25 |
Family
ID=18169867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3324804A Pending JPH05159595A (en) | 1991-12-09 | 1991-12-09 | Electrooptical sample hold device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05159595A (en) |
-
1991
- 1991-12-09 JP JP3324804A patent/JPH05159595A/en active Pending
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