JPH0951232A - 光電流検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、高速応答特性を有する光電流検出
回路を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明の光電流検出回路は、電源（３
２）と、エミッタが電源（３２）に接続された第１のト
ランジスタ（３０）と、この第１のトランジスタ（３
０）のベースに接続された光電変換器（３８）と、各々
第１のトランジスタ（３０）のコレクタに接続された電
圧検出回路（３６）及び第１の抵抗（３４）とを備え、
光電変換器（３８）の出力電流を第１のトランジスタ
（３０）で増幅し、これを電圧検出回路（３６）によっ
て検出する光電流検出回路が、第１のトランジスタ（３
０）とほぼ等しい特性を有し、そのベースとコレクタを
短絡させることにより第１のトランジスタ（３０）の動
作状態のベース・エミッタ間電圧にほぼ等しい電圧を供
給するように構成された第２のトランジスタ（４６）を
備えている。また、第２のトランジスタ（４６）より第
２の抵抗（４４）を介して第１のトランジスタ（３０）
のベースにバイアス電流を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は光電流検出回路に
関し、特に光受信器に用いられる高速応答可能な光電流
検出回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２には、従来の光電流検出回路の構成
が示されている。この回路は、光伝送システムの光受信
器において光信号入力の有無を検出する回路であり、電
流検出トランジスタ１０と、この電流検出トランジスタ
１０のエミッタに接続された電源１２と、各々電流検出
トランジスタ１０のコレクタに接続された負荷抵抗１４
及び電圧検出回路１６と、カソードが電流検出トランジ
スタ１０のベースに接続されたフォトダイオード１８
と、電流検出トランジスタ１０のベースとグランドの間
に接続されたコンデンサ２０と、フォトダイオード１８
のアノードに接続された増幅器２２とから構成されてい
る。

【０００３】フォトダイオード１８は、光信号を電気信
号に変換する。電圧検出回路１６は、一定以上の電圧を
検出したときに光電流検出信号を出力するようになって
いる。増幅器２２は、フォトダイオード１８のアノード
から出力される信号電流を増幅する。コンデンサ２０
は、フォトダイオード１８のカソードの交流インピーダ
ンスを下げるように作用する。

【０００４】上記のように構成された従来の光電流検出
回路においては、フォトダイオード１８に光信号が入力
すると、当該光信号が電気信号に変換され、電流検出ト
ランジスタ１０のベースに入力する。このベース電流
は、電流検出トランジスタ１０によって増幅され、負荷
抵抗１４に流れる。この際、電圧検出回路１６は、負荷
抵抗１４にある一定以上の電流が流れると、その両端の
電圧を検出し、光電流検出信号を出力する。一方、フォ
トダイオード１８に光入力がないときには、電流検出ト
ランジスタ１０は完全にオフ状態であり、ベース・エミ
ッタ間電圧はほぼ０Ｖとなる。

【０００５】光信号がフォトダイオード１８に入力され
て、電流検出トランジスタ１０がオンするまでの時間Ｔ
は、電流検出トランジスタ１０のオン電圧をＶｏｎ、光
電流をＩとすると以下のようになる。 Ｔ ＝ Ｖｏｎ・Ｃ／Ｉ ここで、Ｃはコンデンサ２０の容量であり、電流検出ト
ランジスタ１０やフォトダイオード１８の寄生容量も含
む。例えば、Ｉ＝１μＡ、Ｖｏｎ＝０．７Ｖ、Ｃ＝１０
０ｐＦとすると、Ｔ＝７０μｓとなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の光電流検出回路においては、電流検出トランジ
スタ１０のオン電圧がＶｏｎまで上昇する間にコンデン
サ２０が充電される必要があるため、その分応答時間が
遅れるという問題点があった。

【０００７】

【発明の目的】本発明は上記のような従来の問題点に鑑
みてなされたものであり、高速応答可能な光電流検出回
路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】上記目的を達成するため
に、エミッタが電源に接続された第１のトランジスタ
と、この第１のトランジスタのベースに接続された光電
変換器と、第１のトランジスタのコレクタに接続された
電圧検出回路を備え、光電変換器の出力電流を第１のト
ランジスタで増幅し、これを電圧検出回路によって検出
する光電流検出回路において、第１のトランジスタとほ
ぼ等しい特性を有し、そのベースとコレクタを短絡させ
ることにより第１のトランジスタの動作状態のベース・
エミッタ間電圧にほぼ等しい電圧を出力する第２のトラ
ンジスタと、第１及び第２のトランジスタのベース同士
を連結するバイアス抵抗とを備え、第２のトランジスタ
よりバイアス抵抗を介して第１のトランジスタのベース
にバイアス電流を供給するように構成している。

【０００９】第２のトランジスタは所定の電圧を発生さ
せ、光電変換器から光電流が出力されないときでもバイ
アス抵抗を介して第１のトランジスタのベースにバイア
ス電流を供給している。所定の電圧は第１のトランジス
タの動作時のベース・エミッタ間電圧にほぼ等しい電圧
であり、第１のトランジスタのベース・エミッタ間電圧
は、バイアス抵抗による電圧降下の分だけ、動作時の電
圧よりやや低い電圧に保たれる。従って、光電流が流れ
始めると、第１のトランジスタのベース・エミッタ間電
圧が上昇し始めるが、その上昇開始電圧は前述した電圧
であるため、第１のトランジスタが導通（オン）になる
時限が短くなる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を添付図面
を参照して具体的に説明する。図１には、実施例に係る
光電流検出回路の構成が示されている。この回路は、電
流検出トランジスタ３０と、この電流検出トランジスタ
３０のエミッタに接続された電源３２と、各々電流検出
トランジスタ３０のコレクタに接続された負荷抵抗３４
及び電圧検出回路３６と、カソードが電流検出トランジ
スタ３０のベースに接続されたフォトダイオード３８
と、電流検出トランジスタ３０のベースとグランドの間
に接続されたコンデンサ４０と、フォトダイオード３８
のアノードに接続された増幅器４２と、電流検出トラン
ジスタ３０のベースに接続されたバイアス抵抗４４と、
電流検出トランジスタ３０とほぼ等しい特性を有し、ベ
ースとコレクタが短絡された補助トランジスタ４６と、
補助トランジスタ４６のベース・コレクタ短絡点に接続
されたアイドル抵抗４８とから構成されている。

【００１１】フォトダイオード３８は、光信号を電気信
号（光電流）に変換する。電圧検出回路３６は、光電流
に基づく負荷抵抗３４の端子電圧を検出して光電流検出
信号を出力する。増幅器４２は、フォトダイオード３８
のアノードから出力される伝送信号を増幅する。コンデ
ンサ４０は、フォトダイオード３８のカソードの交流イ
ンピーダンスを下げる。補助トランジスタ４６は、ベー
スとコレクタが短絡されており、アイドル抵抗４８を介
して適当なアイドル電流を供給する。また、電流検出ト
ランジスタ３０のベースと補助トランジスタ４６のベー
スがバイアス抵抗４４で接続されているため、電流検出
トランジスタ３０には常時バイアス電流が供給される。
すなわち、補助トランジスタ４６は、バイアス抵抗４４
を通してバイアス電流を電流検出トランジスタ３０のベ
ースに供給し、これによって、光入力の無いときのベー
ス・エミッタ間電圧がオン電圧よりやや低い値に保たれ
るようになっている。

【００１２】上記のように構成された本実施例の光電流
検出回路においては、光信号がフォトダイオード３８に
入力されて、電流検出トランジスタ３０がオンするまで
の時間Ｔｂは、電流検出トランジスタ３０のオン電圧を
Ｖｏｎ、電流検出トランジスタ３０の光電流が流れてい
ないときの、ベース・エミッタ間電圧をＶｂ、光電流を
Ｉとすると以下のようになる。 Ｔｂ ＝ （Ｖｏｎ−Ｖｂ）・Ｃ／Ｉ ここで、Ｃはコンデンサ４０の容量であり、電流検出ト
ランジスタ３０やフォトダイオード３８の寄生容量も含
む。例えば、Ｉ＝１μＡ、Ｖｏｎ＝０．７Ｖ、Ｃ＝１０
０ｐＦ、バイアス電流１０ｎＡ、Ｖｂ＝０．６５Ｖとす
ると、Ｔｂ＝５μｓとなる。なお、このとき、バイアス
抵抗４４の値は５Ｍオームである。

【００１３】以上示したように本回路によれば光電流検
出速度を１０倍程度に高めることができる。光受信器に
おいて光電流は一般に小さい値であり、バイアス電流は
それよりさらに小さくする必要があるため、微小な値と
なる。本回路はこの微小なバイアス電流を簡単な回路で
安定にかけることができるものであり、これによれば高
速応答の光電流検出回路を低コストで実現可能である。

【００１４】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る光電流検出
回路は、高速応答が可能になるとともに、電流検出トラ
ンジスタ３０と補助トランジスタ４６の特性をほぼ等し
くしているため、温度が変化してもバイアス電流が一定
となり、動作が安定するという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る光電流検出回路の構成
を示す回路図である。

【図２】従来技術に係る光電流検出回路の構成を示す回
路図である。

【符号の説明】

３０・・・電流検出トランジスタ ３２・・・電源 ３４・・・負荷抵抗 ３６・・・電圧検出回路 ３８・・・フォトダイオード ４０・・・コンデンサ ４２・・・増幅器 ４４・・・バイアス抵抗 ４６・・・補助トランジスタ ４８・・・アイドル抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 10/06

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エミッタが電源に接続された第１のトラ
   ンジスタと、前記第１のトランジスタのベースに接続さ
   れた光電変換器と、前記第１のトランジスタのコレクタ
   に接続された電圧検出回路とを備え、前記光電変換器の
   出力電流を前記第１のトランジスタで増幅し、これを前
   記電圧検出回路によって検出する光電流検出回路におい
   て、 前記第１のトランジスタとほぼ等しい特性を有し、その
   ベースとコレクタを短絡させることにより前記第１のト
   ランジスタの動作状態のベース・エミッタ間電圧にほぼ
   等しい電圧を出力する第２のトランジスタと、 前記第１及び第２のトランジスタのベース同士を連結す
   るバイアス抵抗とを備え、 前記第２のトランジスタより前記バイアス抵抗を介して
   前記第１のトランジスタのベースにバイアス電流を供給
   するように構成したことを特徴とする光電流検出回路。
2. 【請求項２】 前記第２のトランジスタはベース・コレ
   クタの終絡点において一端を基準電位に接続されたアイ
   ドル抵抗の他端に接続されていることを特徴とする請求
   項１記載の光電流検出回路。