JPH10173449A - 光受信回路 - Google Patents
光受信回路Info
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- JPH10173449A JPH10173449A JP8335900A JP33590096A JPH10173449A JP H10173449 A JPH10173449 A JP H10173449A JP 8335900 A JP8335900 A JP 8335900A JP 33590096 A JP33590096 A JP 33590096A JP H10173449 A JPH10173449 A JP H10173449A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光電流が増加しても受光ダイオードが飽和す
ることなく光信号を受信できる光受信回路を提供する。 【解決手段】 光受信回路２０は受光ダイオードＤ１、
演算増幅器ＡＭＰ１、フィードバック抵抗Ｒｒ、ローパ
スフィルタ２６、電流検出部２８、電流源２９および定
電圧源３１から構成される。太陽光が直接受光ダイオー
ドＤ１に当たっている場合、受光ダイオードＤ１のカソ
ードを流れる光電流は太陽光成分による直流電流Ｉｄｃ
および光信号成分による交流電流Ｉａｃの和となる。電
流源２９を形成するＮＰＮトランジスタＱ４のコレクタ
には直流電流Ｉｄｃと等しいコレクタ電流Ｉｃが流れる
ので、受光ダイオードＤ１のアノードから演算増幅器Ａ
ＭＰ１の−端子側に信号電流Ｉａｃだけが流れる。この
結果、フィードバック抵抗Ｒｒでの電圧降下は小さく抑
えられ、受光ダイオードＤ１は飽和領域に達しない。
ることなく光信号を受信できる光受信回路を提供する。 【解決手段】 光受信回路２０は受光ダイオードＤ１、
演算増幅器ＡＭＰ１、フィードバック抵抗Ｒｒ、ローパ
スフィルタ２６、電流検出部２８、電流源２９および定
電圧源３１から構成される。太陽光が直接受光ダイオー
ドＤ１に当たっている場合、受光ダイオードＤ１のカソ
ードを流れる光電流は太陽光成分による直流電流Ｉｄｃ
および光信号成分による交流電流Ｉａｃの和となる。電
流源２９を形成するＮＰＮトランジスタＱ４のコレクタ
には直流電流Ｉｄｃと等しいコレクタ電流Ｉｃが流れる
ので、受光ダイオードＤ１のアノードから演算増幅器Ａ
ＭＰ１の−端子側に信号電流Ｉａｃだけが流れる。この
結果、フィードバック抵抗Ｒｒでの電圧降下は小さく抑
えられ、受光ダイオードＤ１は飽和領域に達しない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光受信回路に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、光送受信システムは送信機および
受信機から構成される（図１参照）。送信機には入力さ
れたオーディオ信号を周波数変調する複数の変調回路、
この複数の変調回路からの変調信号をミキシングするミ
キシング回路、およびミキシングされた電気信号を光信
号に変換する光送信回路が設けられている。一方、受信
機には光信号を電気信号に変換する光受信回路、変換さ
れた電気信号をミキシングするミキシング回路、および
ミキシングされた信号を復調する複数の復調回路が設け
られている。図１０は従来の光受信回路の基本的構成を
示す回路図である。光受信回路は受光ダイオードＤ１
ａ、演算増幅器ＡＭＰ１ａおよびフィードバック抵抗Ｒ
ｒａを有し、演算増幅器ＡＭＰ１ａの非反転入力端子
（＋端子）には基準電圧Ｖｒが与えられている。この光
受信回路では、受光ダイオードＤ１ａは逆バイアスされ
ており、その内部容量を減らすことにより高速に動作す
る。
受信機から構成される（図１参照）。送信機には入力さ
れたオーディオ信号を周波数変調する複数の変調回路、
この複数の変調回路からの変調信号をミキシングするミ
キシング回路、およびミキシングされた電気信号を光信
号に変換する光送信回路が設けられている。一方、受信
機には光信号を電気信号に変換する光受信回路、変換さ
れた電気信号をミキシングするミキシング回路、および
ミキシングされた信号を復調する複数の復調回路が設け
られている。図１０は従来の光受信回路の基本的構成を
示す回路図である。光受信回路は受光ダイオードＤ１
ａ、演算増幅器ＡＭＰ１ａおよびフィードバック抵抗Ｒ
ｒａを有し、演算増幅器ＡＭＰ１ａの非反転入力端子
（＋端子）には基準電圧Ｖｒが与えられている。この光
受信回路では、受光ダイオードＤ１ａは逆バイアスされ
ており、その内部容量を減らすことにより高速に動作す
る。
【０００３】図１１は低域カットコンデンサが付加され
た従来の光受信回路の構成を示す回路図である。また、
図１２は受光ダイオードの一般的な動作特性を示す図で
ある。同図（Ａ）は受光ダイオードＤｉ、抵抗Ｒおよび
電源（電源電圧Ｅ）の結線を示し、同図（Ｂ）は受光ダ
イオードＤｉの特性曲線を示す。図において、直線ｍは
抵抗負荷線を示す。受光ダイオードＤｉに入射する光が
ない時、受光ダイオードＤｉには非常に小さいリーク電
流しか流れないので、その両端の電圧は電源電圧Ｅと同
じである。光電流Ｉｄが流れると、抵抗Ｒでの電圧降下
により受光ダイオードＤｉの両端電圧は電圧（Ｅ−Ｉｄ
×Ｒ）に下がる（図中ｂ）。光量が多くなり、それに伴
い光電流Ｉｄが多くなると、受光ダイオードＤｉの両端
電圧はますます下がり、ついに０Ｖとなる（図中ｃ）。
さらに、光電流Ｉｄが増加するとダイオードの順方向電
圧（Ｓｉでは約０．６Ｖ）に達し（図中ｄ）、これ以上
光電流Ｉｄを増加させても電圧変化を生じない飽和領域
となる。したがって、光受信回路では受光ダイオードが
飽和領域とならない領域、つまり逆バイアスされたリニ
ア領域で光信号が受信される。一方、光受信回路ではフ
ィードバック抵抗Ｒｒａを大きくすると光信号のＳ／Ｎ
比を改善されることが知られている。これは、負帰還の
演算増幅器ＡＭＰ１ａの出力信号が抵抗Ｒｒａに比例し
て大きくなるのに対し（出力電圧＝入力信号電流×抵抗
Ｒｒａ）、出力ノイズ電圧は抵抗Ｒｒａの平方根に比例
して大きくなることによる。例えば、抵抗Ｒｒａを４倍
にすると出力信号は４倍になるが、出力ノイズは２倍に
しかならないので、Ｓ／Ｎ比を２倍に改善できる。
た従来の光受信回路の構成を示す回路図である。また、
図１２は受光ダイオードの一般的な動作特性を示す図で
ある。同図（Ａ）は受光ダイオードＤｉ、抵抗Ｒおよび
電源（電源電圧Ｅ）の結線を示し、同図（Ｂ）は受光ダ
イオードＤｉの特性曲線を示す。図において、直線ｍは
抵抗負荷線を示す。受光ダイオードＤｉに入射する光が
ない時、受光ダイオードＤｉには非常に小さいリーク電
流しか流れないので、その両端の電圧は電源電圧Ｅと同
じである。光電流Ｉｄが流れると、抵抗Ｒでの電圧降下
により受光ダイオードＤｉの両端電圧は電圧（Ｅ−Ｉｄ
×Ｒ）に下がる（図中ｂ）。光量が多くなり、それに伴
い光電流Ｉｄが多くなると、受光ダイオードＤｉの両端
電圧はますます下がり、ついに０Ｖとなる（図中ｃ）。
さらに、光電流Ｉｄが増加するとダイオードの順方向電
圧（Ｓｉでは約０．６Ｖ）に達し（図中ｄ）、これ以上
光電流Ｉｄを増加させても電圧変化を生じない飽和領域
となる。したがって、光受信回路では受光ダイオードが
飽和領域とならない領域、つまり逆バイアスされたリニ
ア領域で光信号が受信される。一方、光受信回路ではフ
ィードバック抵抗Ｒｒａを大きくすると光信号のＳ／Ｎ
比を改善されることが知られている。これは、負帰還の
演算増幅器ＡＭＰ１ａの出力信号が抵抗Ｒｒａに比例し
て大きくなるのに対し（出力電圧＝入力信号電流×抵抗
Ｒｒａ）、出力ノイズ電圧は抵抗Ｒｒａの平方根に比例
して大きくなることによる。例えば、抵抗Ｒｒａを４倍
にすると出力信号は４倍になるが、出力ノイズは２倍に
しかならないので、Ｓ／Ｎ比を２倍に改善できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光受信回路では、抵抗Ｒｒａを大きく設定すると、太陽
光などが直接受光ダイオードに入射した場合、その大き
な光電流Ｉｄのために抵抗Ｒｒａでの電圧降下が大きく
受光ダイオードＤ１ａが飽和してしまう。図１２を用い
て説明すると、抵抗Ｒが大きい抵抗負荷線ｐの場合、光
電流Ｉｄが増加すると、受光ダイオードＤｉは即座に飽
和領域に達してショート状態となり光信号を検出できな
くなってしまう。また、太陽光が直接入射して光電流が
増加する場合に限らず、高温時や受光ダイオードに高電
圧が加わってＰＮジャンクションの一部が壊れた時にも
リーク電流が増加して同様の問題が生じる。そこで、本
発明は光電流が増加しても受光ダイオードが飽和するこ
となく光信号を受信できる光受信回路を提供することを
目的とする。
光受信回路では、抵抗Ｒｒａを大きく設定すると、太陽
光などが直接受光ダイオードに入射した場合、その大き
な光電流Ｉｄのために抵抗Ｒｒａでの電圧降下が大きく
受光ダイオードＤ１ａが飽和してしまう。図１２を用い
て説明すると、抵抗Ｒが大きい抵抗負荷線ｐの場合、光
電流Ｉｄが増加すると、受光ダイオードＤｉは即座に飽
和領域に達してショート状態となり光信号を検出できな
くなってしまう。また、太陽光が直接入射して光電流が
増加する場合に限らず、高温時や受光ダイオードに高電
圧が加わってＰＮジャンクションの一部が壊れた時にも
リーク電流が増加して同様の問題が生じる。そこで、本
発明は光電流が増加しても受光ダイオードが飽和するこ
となく光信号を受信できる光受信回路を提供することを
目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光受信回路は、逆バイアスされた受光ダイ
オードと、該受光ダイオードのアノードに入力端子が接
続された負帰還増幅器と、該負帰還増幅器の出力端子お
よび前記入力端子間に介在するフィードバック抵抗とを
備えた光受信回路において、前記受光ダイオードのカソ
ード側に流れる光電流を平滑化する平滑化部と、該平滑
化された光電流を検出する電流検出部と、該検出された
光電流とほぼ等しい電流を前記受光ダイオードのアノー
ド側からグランド側へ流す電流源とを備えたことを特徴
とする。また、本発明の光受信回路は、逆バイアスされ
た受光ダイオードと、該受光ダイオードのカソードに入
力端子が接続された負帰還増幅器と、該負帰還増幅器の
出力端子および前記入力端子間に介在するフィードバッ
ク抵抗とを備えた光受信回路において、前記受光ダイオ
ードのアノード側に流れる光電流を平滑化する平滑化部
と、該平滑化された光電流を検出する電流検出部と、該
検出された光電流とほぼ等しい電流を前記受光ダイオー
ドのカソード側からグランド側へ流す電流源とを備えた
ことを特徴とする。
に、本発明の光受信回路は、逆バイアスされた受光ダイ
オードと、該受光ダイオードのアノードに入力端子が接
続された負帰還増幅器と、該負帰還増幅器の出力端子お
よび前記入力端子間に介在するフィードバック抵抗とを
備えた光受信回路において、前記受光ダイオードのカソ
ード側に流れる光電流を平滑化する平滑化部と、該平滑
化された光電流を検出する電流検出部と、該検出された
光電流とほぼ等しい電流を前記受光ダイオードのアノー
ド側からグランド側へ流す電流源とを備えたことを特徴
とする。また、本発明の光受信回路は、逆バイアスされ
た受光ダイオードと、該受光ダイオードのカソードに入
力端子が接続された負帰還増幅器と、該負帰還増幅器の
出力端子および前記入力端子間に介在するフィードバッ
ク抵抗とを備えた光受信回路において、前記受光ダイオ
ードのアノード側に流れる光電流を平滑化する平滑化部
と、該平滑化された光電流を検出する電流検出部と、該
検出された光電流とほぼ等しい電流を前記受光ダイオー
ドのカソード側からグランド側へ流す電流源とを備えた
ことを特徴とする。
【０００６】本発明の光受信回路は、平滑部により受光
ダイオードのカソード側に流れる光電流を平滑化し、電
流検出部により平滑化された光電流を検出し、検出され
た光電流とほぼ等しい電流を電流源により前記受光ダイ
オードのアノード側から受け入れる。また、本発明の光
受信回路は、平滑化部により前記受光ダイオードのアノ
ード側に流れる光電流を平滑化し、電流検出部により該
平滑化された光電流を検出し、電流源により該検出され
た光電流とほぼ等しい電流を前記受光ダイオードのカソ
ード側に供給する。
ダイオードのカソード側に流れる光電流を平滑化し、電
流検出部により平滑化された光電流を検出し、検出され
た光電流とほぼ等しい電流を電流源により前記受光ダイ
オードのアノード側から受け入れる。また、本発明の光
受信回路は、平滑化部により前記受光ダイオードのアノ
ード側に流れる光電流を平滑化し、電流検出部により該
平滑化された光電流を検出し、電流源により該検出され
た光電流とほぼ等しい電流を前記受光ダイオードのカソ
ード側に供給する。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の光受信回路の実施の形態
について説明する。本実施の形態における光受信回路は
光送受信システムに適用される。図１は第１の実施の形
態の光送受信システムの構成を示すブロック図である。
光送受信システム１は送信機５および受信機８から構成
される。送信機５には入力された複数チャンネルのオー
ディオ信号ＣＨ１、ＣＨ２をそれぞれ周波数変調する複
数の変調回路１１、この複数の変調回路１１からの変調
信号をミキシングするミキシング回路１３、およびミキ
シングされた電気信号を光信号に変換する光送信回路１
５が設けられている。光送信回路１５は発光ダイオード
（ＬＥＤ）あるいはレーザダイオードにより電気信号を
光信号に変換する。一方、受信機８には光信号を電気信
号に変換する光受信回路２０、変換された電気信号をミ
キシングするミキシング回路２２、およびミキシングさ
れた信号を各チャンネル毎の出力信号ＣＨ１、ＣＨ２に
復調する複数の復調回路２５が設けられている。
について説明する。本実施の形態における光受信回路は
光送受信システムに適用される。図１は第１の実施の形
態の光送受信システムの構成を示すブロック図である。
光送受信システム１は送信機５および受信機８から構成
される。送信機５には入力された複数チャンネルのオー
ディオ信号ＣＨ１、ＣＨ２をそれぞれ周波数変調する複
数の変調回路１１、この複数の変調回路１１からの変調
信号をミキシングするミキシング回路１３、およびミキ
シングされた電気信号を光信号に変換する光送信回路１
５が設けられている。光送信回路１５は発光ダイオード
（ＬＥＤ）あるいはレーザダイオードにより電気信号を
光信号に変換する。一方、受信機８には光信号を電気信
号に変換する光受信回路２０、変換された電気信号をミ
キシングするミキシング回路２２、およびミキシングさ
れた信号を各チャンネル毎の出力信号ＣＨ１、ＣＨ２に
復調する複数の復調回路２５が設けられている。
【０００８】図２は光受信回路２０の基本的構成を示す
ブロック図である。光受信回路２０は受光ダイオードＤ
１、演算増幅器ＡＭＰ１、フィードバック抵抗Ｒｒ、ロ
ーパスフィルタ（ＬＰＦ）２６、電流検出部２８、電流
源２９および定電圧源３１を有する。図３は光受信回路
２０の具体的構成を示す回路図である。ローパスフィル
タ２６は電源電圧（＋５Ｖ）のラインと受光ダイオード
Ｄ１のカソードとの間に接続されたコンデンサＣ１から
構成される。また、電流検出部２８は抵抗ｒ１、ｒ２、
ｒ３、ＰＮＰトランジスタＱ１、Ｑ２およびＮＰＮトラ
ンジスタＱ３からなり、受光ダイオードＤ１のカソード
側に流れるローパスフィルタ２６により平滑化された電
流（平均化された直流電流Ｉｄｃ）と等しい電流をトラ
ンジスタＱ１のコレクタ側に流す。また、電流源２９は
抵抗ｒ４、ＮＰＮトランジスタＱ４からなり、ＮＰＮト
ランジスタＱ４はＮＰＮトランジスタＱ３のコレクタに
流れる電流と等しい電流を受光ダイオードＤ１のアノー
ドに接続されたコレクタ側から引き込んで抵抗ｒ４を通
じてグランドＧＮＤに流す。尚、抵抗ｒ１、ｒ２、ｒ
３、ｒ４は各トランジスタＱ１〜Ｑ４の特性がばらつい
ても電流量の変化を少なくするために設けられており、
抵抗ｒ１、ｒ２および抵抗ｒ３、ｒ４はそれぞれ同じ値
に揃えてある。
ブロック図である。光受信回路２０は受光ダイオードＤ
１、演算増幅器ＡＭＰ１、フィードバック抵抗Ｒｒ、ロ
ーパスフィルタ（ＬＰＦ）２６、電流検出部２８、電流
源２９および定電圧源３１を有する。図３は光受信回路
２０の具体的構成を示す回路図である。ローパスフィル
タ２６は電源電圧（＋５Ｖ）のラインと受光ダイオード
Ｄ１のカソードとの間に接続されたコンデンサＣ１から
構成される。また、電流検出部２８は抵抗ｒ１、ｒ２、
ｒ３、ＰＮＰトランジスタＱ１、Ｑ２およびＮＰＮトラ
ンジスタＱ３からなり、受光ダイオードＤ１のカソード
側に流れるローパスフィルタ２６により平滑化された電
流（平均化された直流電流Ｉｄｃ）と等しい電流をトラ
ンジスタＱ１のコレクタ側に流す。また、電流源２９は
抵抗ｒ４、ＮＰＮトランジスタＱ４からなり、ＮＰＮト
ランジスタＱ４はＮＰＮトランジスタＱ３のコレクタに
流れる電流と等しい電流を受光ダイオードＤ１のアノー
ドに接続されたコレクタ側から引き込んで抵抗ｒ４を通
じてグランドＧＮＤに流す。尚、抵抗ｒ１、ｒ２、ｒ
３、ｒ４は各トランジスタＱ１〜Ｑ４の特性がばらつい
ても電流量の変化を少なくするために設けられており、
抵抗ｒ１、ｒ２および抵抗ｒ３、ｒ４はそれぞれ同じ値
に揃えてある。
【０００９】さらに、定電圧源３１は抵抗ｒ５、ｒ６お
よびコンデンサＣ２からなり、抵抗分圧された基準電圧
Ｖｘを演算増幅器ＡＭＰ１の非反転入力端子（＋端子）
に与える。また、演算増幅器ＡＭＰ１の反転入力端子
（−端子）と出力端子との間にはフィードバック抵抗Ｒ
ｒが設けられており、出力端子から低インピーダンスの
出力信号が得られる。図４は光受信回路２０における各
部の信号波形を示すタイミングチャートである。太陽光
が直接受光ダイオードＤ１に当たっている場合、受光ダ
イオードＤ１に入射する光量は送信機５からの光信号成
分に太陽光成分を加えたものであり（同図（Ａ））、受
光ダイオードＤ１を流れる光電流は太陽光成分による直
流電流Ｉｄｃと光信号成分による信号電流Ｉａｃとの和
となる（同図（Ｂ））。また、ＮＰＮトランジスタＱ４
のコレクタには直流電流Ｉｄｃと等しいコレクタ電流Ｉ
ｃが流れるので（同図（Ｃ））、光電流Ｉｄから直流電
流Ｉｄｃが取り除かれた信号電流Ｉａｃが受光ダイオー
ドＤ１のアノードから演算増幅器ＡＭＰ１の反転入力端
子（−端子）側に流れ、これによりフィードバック抵抗
Ｒｒでの電圧降下は小さく抑えられる。この結果、受光
ダイオードＤ１は飽和領域に達せず、演算増幅器ＡＭＰ
１の出力端子には信号電流Ｉａｃに応じた出力信号Ｖｏ
（＝−Ｉａｃ×Ｒｒ）が得られる（同図（Ｄ））。
よびコンデンサＣ２からなり、抵抗分圧された基準電圧
Ｖｘを演算増幅器ＡＭＰ１の非反転入力端子（＋端子）
に与える。また、演算増幅器ＡＭＰ１の反転入力端子
（−端子）と出力端子との間にはフィードバック抵抗Ｒ
ｒが設けられており、出力端子から低インピーダンスの
出力信号が得られる。図４は光受信回路２０における各
部の信号波形を示すタイミングチャートである。太陽光
が直接受光ダイオードＤ１に当たっている場合、受光ダ
イオードＤ１に入射する光量は送信機５からの光信号成
分に太陽光成分を加えたものであり（同図（Ａ））、受
光ダイオードＤ１を流れる光電流は太陽光成分による直
流電流Ｉｄｃと光信号成分による信号電流Ｉａｃとの和
となる（同図（Ｂ））。また、ＮＰＮトランジスタＱ４
のコレクタには直流電流Ｉｄｃと等しいコレクタ電流Ｉ
ｃが流れるので（同図（Ｃ））、光電流Ｉｄから直流電
流Ｉｄｃが取り除かれた信号電流Ｉａｃが受光ダイオー
ドＤ１のアノードから演算増幅器ＡＭＰ１の反転入力端
子（−端子）側に流れ、これによりフィードバック抵抗
Ｒｒでの電圧降下は小さく抑えられる。この結果、受光
ダイオードＤ１は飽和領域に達せず、演算増幅器ＡＭＰ
１の出力端子には信号電流Ｉａｃに応じた出力信号Ｖｏ
（＝−Ｉａｃ×Ｒｒ）が得られる（同図（Ｄ））。
【００１０】ここで、ＮＰＮトランジスタＱ４のコレク
タ電流Ｉｃの算出について説明する。図５は図３の光受
信回路２０でエミッタ抵抗を除くことなどにより単純化
した回路および各部の電流値を示す図である。ここで、
太陽光あるいはリーク電流による直流電流Ｉｄｃは図中
Ａ点を流れるものとし、各トランジスタの直流増幅率Ｈ
ＦＥ（＝Ｉｃ／Ｉｂ）は等しいものとする。同図に示す
電流の流れに従うと、ＮＰＮトランジスタＱ４のコレク
タ電流Ｉｃは数式（１）で表され、直流電流Ｉｄｃにほ
ぼ等しくなる。尚、直流増幅率ＨＦＥは通常、値２に比
べて大きな値である。
タ電流Ｉｃの算出について説明する。図５は図３の光受
信回路２０でエミッタ抵抗を除くことなどにより単純化
した回路および各部の電流値を示す図である。ここで、
太陽光あるいはリーク電流による直流電流Ｉｄｃは図中
Ａ点を流れるものとし、各トランジスタの直流増幅率Ｈ
ＦＥ（＝Ｉｃ／Ｉｂ）は等しいものとする。同図に示す
電流の流れに従うと、ＮＰＮトランジスタＱ４のコレク
タ電流Ｉｃは数式（１）で表され、直流電流Ｉｄｃにほ
ぼ等しくなる。尚、直流増幅率ＨＦＥは通常、値２に比
べて大きな値である。
【数１】Ｉｃ＝Ｉｄｃ・（ＨＦＥ／（２＋ＨＦＥ））2 このように、受光ダイオードＤ１に光信号あるいは太陽
光が入射すると光電流Ｉｄが流れるが、その平滑化され
た直流電流（平均値）ＩｄｃはグランドＧＮＤに流れ、
演算増幅器ＡＭＰ１のフィードバック抵抗Ｒｒ側に流れ
ないので、Ａ点の平均電位は変化せずに基準電圧Ｖｘと
なり、演算増幅器ＡＭＰ１は光信号に応じた電圧を出力
する。
光が入射すると光電流Ｉｄが流れるが、その平滑化され
た直流電流（平均値）ＩｄｃはグランドＧＮＤに流れ、
演算増幅器ＡＭＰ１のフィードバック抵抗Ｒｒ側に流れ
ないので、Ａ点の平均電位は変化せずに基準電圧Ｖｘと
なり、演算増幅器ＡＭＰ１は光信号に応じた電圧を出力
する。
【００１１】図６は光受信回路２０の光信号出力と太陽
光の光量との関係を示すグラフである。光受信回路２０
では、前述したように受光ダイオードＤ１を通過した光
電流のうち太陽光成分による直流電流ＩｄｃはＮＰＮト
ランジスタＱ４側に流れ、フィードバック抵抗Ｒｒに流
れないので、受光ダイオードＤ１は飽和領域に達しな
い。したがって、太陽光が直接受光ダイオードＤ１に入
射しても光信号出力は変化しない（図中実線ａ）。一
方、従来の光受信回路では太陽光の光量が所定光量以上
になると、受光ダイオードは飽和領域に達してショート
状態となるので、光信号出力は得られなくなる（図中破
線ｂ）。
光の光量との関係を示すグラフである。光受信回路２０
では、前述したように受光ダイオードＤ１を通過した光
電流のうち太陽光成分による直流電流ＩｄｃはＮＰＮト
ランジスタＱ４側に流れ、フィードバック抵抗Ｒｒに流
れないので、受光ダイオードＤ１は飽和領域に達しな
い。したがって、太陽光が直接受光ダイオードＤ１に入
射しても光信号出力は変化しない（図中実線ａ）。一
方、従来の光受信回路では太陽光の光量が所定光量以上
になると、受光ダイオードは飽和領域に達してショート
状態となるので、光信号出力は得られなくなる（図中破
線ｂ）。
【００１２】図７は第２の実施の形態における光受信回
路の構成を示す回路図である。前記第１の実施形態と同
一の構成要素については同一の番号を付してその説明を
省略する。前記第１の実施形態では、トランジスタＱ４
のコレクタ電流Ｉｃと直流電流Ｉｄｃとの比は数式
（１）により（ＨＦＥ／（２＋ＨＦＥ））2 となり、ト
ランジスタＱ４のコレクタ電流Ｉｃは直流電流Ｉｄｃに
比べて僅かに小さい。第２の実施形態ではＰＮＰトラン
ジスタＱ５およびＮＰＮトランジスタＱ６をそれぞれＰ
ＮＰトランジスタＱ２、ＮＰＮトランジスタＱ３のベー
スコレクタ間に設けることによりトランジスタＱ４のコ
レクタ電流Ｉｃを直流電流Ｉｄｃに近付ける。すなわ
ち、ＰＮＰトランジスタＱ１、Ｑ２のベースからＰＮＰ
トランジスタＱ２のコレクタ側に流れ込む電流を減ら
し、ＮＰＮトランジスタＱ３のコレクタからＮＰＮトラ
ンジスタＱ３、Ｑ４のベースに流れる電流を減らすこと
により、数式（２）に示す通りトランジスタＱ４のコレ
クタ電流Ｉｃを直流電流Ｉｄｃにより近い値にすること
ができる。
路の構成を示す回路図である。前記第１の実施形態と同
一の構成要素については同一の番号を付してその説明を
省略する。前記第１の実施形態では、トランジスタＱ４
のコレクタ電流Ｉｃと直流電流Ｉｄｃとの比は数式
（１）により（ＨＦＥ／（２＋ＨＦＥ））2 となり、ト
ランジスタＱ４のコレクタ電流Ｉｃは直流電流Ｉｄｃに
比べて僅かに小さい。第２の実施形態ではＰＮＰトラン
ジスタＱ５およびＮＰＮトランジスタＱ６をそれぞれＰ
ＮＰトランジスタＱ２、ＮＰＮトランジスタＱ３のベー
スコレクタ間に設けることによりトランジスタＱ４のコ
レクタ電流Ｉｃを直流電流Ｉｄｃに近付ける。すなわ
ち、ＰＮＰトランジスタＱ１、Ｑ２のベースからＰＮＰ
トランジスタＱ２のコレクタ側に流れ込む電流を減ら
し、ＮＰＮトランジスタＱ３のコレクタからＮＰＮトラ
ンジスタＱ３、Ｑ４のベースに流れる電流を減らすこと
により、数式（２）に示す通りトランジスタＱ４のコレ
クタ電流Ｉｃを直流電流Ｉｄｃにより近い値にすること
ができる。
【００１３】
【数２】
【００１４】図８は他の光受信回路の構成を示す回路図
である。図３の光受信回路２０と同一の構成要素につい
ては同一の番号が付されている。この光受信回路では、
受光ダイオードＤ１と演算増幅器ＡＭＰ１の反転入力端
子との間にコンデンサＣ３が設けられており、低域成分
をカットしている。これにより太陽光やリーク電流など
により直流成分が演算増幅器ＡＭＰ１側に流れ込むこと
を防止する。
である。図３の光受信回路２０と同一の構成要素につい
ては同一の番号が付されている。この光受信回路では、
受光ダイオードＤ１と演算増幅器ＡＭＰ１の反転入力端
子との間にコンデンサＣ３が設けられており、低域成分
をカットしている。これにより太陽光やリーク電流など
により直流成分が演算増幅器ＡＭＰ１側に流れ込むこと
を防止する。
【００１５】図９は他の光受信回路の構成を示す回路図
である。この光受信回路では、受光ダイオードＤ１が演
算増幅器ＡＭＰ１の−端子よりグランドＧＮＤ側に設け
られ、さらにＮＰＮトランジスタＱ４のコレクタ端子お
よびグランドＧＮＤ間にコンデンサＣ１が設けられてい
る。この場合、ＮＰＮトランジスタＱ４、Ｑ３およびＰ
ＮＰトランジスタＱ１が電流検出部を形成し、ＰＮＰト
ランジスタＱ２が電流源を形成する。このように受光ダ
イオードＤ１およびコンデンサＣ１をグランドＧＮＤ側
に設けた場合でも前記第１の実施形態と同一の作用効果
を有する。
である。この光受信回路では、受光ダイオードＤ１が演
算増幅器ＡＭＰ１の−端子よりグランドＧＮＤ側に設け
られ、さらにＮＰＮトランジスタＱ４のコレクタ端子お
よびグランドＧＮＤ間にコンデンサＣ１が設けられてい
る。この場合、ＮＰＮトランジスタＱ４、Ｑ３およびＰ
ＮＰトランジスタＱ１が電流検出部を形成し、ＰＮＰト
ランジスタＱ２が電流源を形成する。このように受光ダ
イオードＤ１およびコンデンサＣ１をグランドＧＮＤ側
に設けた場合でも前記第１の実施形態と同一の作用効果
を有する。
【００１６】
【発明の効果】本発明の光受信回路によれば、平滑部に
より受光ダイオードのカソード側に流れる光電流を平滑
化し、電流検出部により平滑化された光電流を検出し、
検出された光電流とほぼ等しい電流を電流源により前記
受光ダイオードのアノード側からグランドへ流すように
したので、光電流が増加しても受光ダイオードが飽和す
ることなく光信号を受信できる。したがって、太陽光の
直接入射やリーク電流の増加などの影響を受けにくい光
受信回路を実現できる。請求項２に記載の光受信回路に
よれば、前記平滑化部は電源および前記カソード間に接
続されたコンデンサを有するローパスフィルタから形成
されるので、平滑部の構成を簡単にできる。また、本発
明の光受信回路によれば、前記電流検出部は、コレクタ
およびエミッタが前記コンデンサと並列に接続された第
１のＰＮＰトランジスタと、該第１のＰＮＰトランジス
タとベース同士が接続された第２のＰＮＰトランジスタ
と、該第２のＰＮＰトランジスタとコレクタ同士が接続
されエミッタが接地された第１のＮＰＮトランジスタと
を備え、前記電流源は、該第１のＮＰＮトランジスタと
ベース同士が接続され、前記アノードにコレクタが接続
され、エミッタが接地された第２のＮＰＮトランジスタ
を備えたので、第１、第２のＰＮＰトランジスタおよび
第１、第２のＮＰＮトランジスタにそれぞれ特性が揃っ
たものを採用することで電流源の電流を、平滑化された
光電流に近づけることができる。
より受光ダイオードのカソード側に流れる光電流を平滑
化し、電流検出部により平滑化された光電流を検出し、
検出された光電流とほぼ等しい電流を電流源により前記
受光ダイオードのアノード側からグランドへ流すように
したので、光電流が増加しても受光ダイオードが飽和す
ることなく光信号を受信できる。したがって、太陽光の
直接入射やリーク電流の増加などの影響を受けにくい光
受信回路を実現できる。請求項２に記載の光受信回路に
よれば、前記平滑化部は電源および前記カソード間に接
続されたコンデンサを有するローパスフィルタから形成
されるので、平滑部の構成を簡単にできる。また、本発
明の光受信回路によれば、前記電流検出部は、コレクタ
およびエミッタが前記コンデンサと並列に接続された第
１のＰＮＰトランジスタと、該第１のＰＮＰトランジス
タとベース同士が接続された第２のＰＮＰトランジスタ
と、該第２のＰＮＰトランジスタとコレクタ同士が接続
されエミッタが接地された第１のＮＰＮトランジスタと
を備え、前記電流源は、該第１のＮＰＮトランジスタと
ベース同士が接続され、前記アノードにコレクタが接続
され、エミッタが接地された第２のＮＰＮトランジスタ
を備えたので、第１、第２のＰＮＰトランジスタおよび
第１、第２のＮＰＮトランジスタにそれぞれ特性が揃っ
たものを採用することで電流源の電流を、平滑化された
光電流に近づけることができる。
【００１７】また、本発明の光受信回路によれば、前記
第１および第２のＰＮＰトランジスタのベースにエミッ
タが接続され、前記第１のＰＮＰトランジスタのコレク
タにベースが接続された第３のＰＮＰトランジスタと、
前記第１および第２のＮＰＮトランジスタのベースにエ
ミッタが接続され、第１のＮＰＮトランジスタのコレク
タにベースが接続された第３のＮＰＮトランジスタとを
備えるので、第１および第２のＰＮＰトランジスタのベ
ースから第１のＰＮＰトランジスタのコレクタ側に流れ
込む電流を減らし、第２のＮＰＮトランジスタのコレク
タから第１および第２のＮＰＮトランジスタのベースに
流れる電流を減らすことにより、電流源の電流を、平滑
化された光電流により一層近い値にすることができる。
また、本発明の光受信回路によれば、前記負帰還増幅器
の入力端子および前記受光ダイオードのアノード間に低
域カットコンデンサを設けるので、低域成分をカットす
ることにより太陽光やリーク電流などによる直流成分が
帰還増幅器側に流れ込むことを防止できる。また、本発
明の光受信回路によれば、平滑化部により前記受光ダイ
オードのアノード側に流れる光電流を平滑化し、電流検
出部により該平滑化された光電流を検出し、電流源によ
り該検出された光電流とほぼ等しい電流を前記受光ダイ
オードのカソード側に供給するので、光電流が増加して
も受光ダイオードが飽和することなく光信号を受信でき
る。
第１および第２のＰＮＰトランジスタのベースにエミッ
タが接続され、前記第１のＰＮＰトランジスタのコレク
タにベースが接続された第３のＰＮＰトランジスタと、
前記第１および第２のＮＰＮトランジスタのベースにエ
ミッタが接続され、第１のＮＰＮトランジスタのコレク
タにベースが接続された第３のＮＰＮトランジスタとを
備えるので、第１および第２のＰＮＰトランジスタのベ
ースから第１のＰＮＰトランジスタのコレクタ側に流れ
込む電流を減らし、第２のＮＰＮトランジスタのコレク
タから第１および第２のＮＰＮトランジスタのベースに
流れる電流を減らすことにより、電流源の電流を、平滑
化された光電流により一層近い値にすることができる。
また、本発明の光受信回路によれば、前記負帰還増幅器
の入力端子および前記受光ダイオードのアノード間に低
域カットコンデンサを設けるので、低域成分をカットす
ることにより太陽光やリーク電流などによる直流成分が
帰還増幅器側に流れ込むことを防止できる。また、本発
明の光受信回路によれば、平滑化部により前記受光ダイ
オードのアノード側に流れる光電流を平滑化し、電流検
出部により該平滑化された光電流を検出し、電流源によ
り該検出された光電流とほぼ等しい電流を前記受光ダイ
オードのカソード側に供給するので、光電流が増加して
も受光ダイオードが飽和することなく光信号を受信でき
る。
【図１】光送受信システムの構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図２】光受信回路２０の基本的構成を示すブロック図
である。
である。
【図３】光受信回路２０の具体的構成を示す回路図であ
る。
る。
【図４】光受信回路２０における各部の信号波形を示す
タイミングチャートである。
タイミングチャートである。
【図５】図３の光受信回路２０でエミッタ抵抗を除くこ
となどにより単純化した回路および各部の電流値を示す
図である。
となどにより単純化した回路および各部の電流値を示す
図である。
【図６】光受信回路２０の光信号出力と太陽光の光量と
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
【図７】第２の実施の形態における光受信回路の構成を
示す回路図である。
示す回路図である。
【図８】他の光受信回路の構成を示す回路図である。
【図９】他の光受信回路の構成を示す回路図である。
【図１０】従来の光受信回路の基本的構成を示す回路図
である。
である。
【図１１】低域カットコンデンサが付加された従来の光
受信回路の構成を示す回路図である。
受信回路の構成を示す回路図である。
【図１２】受光ダイオードの一般的な動作特性を示す図
である。
である。
２０……光受信回路、２６……ローパスフィルタ、２８
……電流検出部、２９……電流源、Ｄ１……受光ダイオ
ード、Ｒｒ……フィードバック抵抗，ＡＭＰ１……演算
増幅器、Ｃ１，Ｃ３……コンデンサ、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ
３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６……トランジスタ。
……電流検出部、２９……電流源、Ｄ１……受光ダイオ
ード、Ｒｒ……フィードバック抵抗，ＡＭＰ１……演算
増幅器、Ｃ１，Ｃ３……コンデンサ、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ
３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６……トランジスタ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/14 10/04 10/06
Claims (6)
- 【請求項１】 逆バイアスされた受光ダイオードと、 該受光ダイオードのアノードに入力端子が接続された負
帰還増幅器と、 該負帰還増幅器の出力端子および前記入力端子間に介在
するフィードバック抵抗とを備えた光受信回路におい
て、 前記受光ダイオードのカソード側に流れる光電流を平滑
化する平滑化部と、 該平滑化された光電流を検出する電流検出部と、 該検出された光電流とほぼ等しい電流を前記受光ダイオ
ードのアノード側からグランド側へ流す電流源と、 を備えたことを特徴とする光受信回路。 - 【請求項２】 前記平滑化部は電源および前記カソード
間に接続されたコンデンサを有するローパスフィルタか
ら構成されることを特徴とする請求項１記載の光受信回
路。 - 【請求項３】 前記電流検出部は、第１のＰＮＰトラン
ジスタのコレクタ、ベースと第２のＰＮＰトランジスタ
のベースと受光ダイオードのカソードが接続され、又、
第１及び第２のＰＮＰトランジスタのエミッタは電源に
接続される。第２のＰＮＰトランジスタのコレクタと第
１のＮＰＮトランジスタのコレクタ、ベースと第２のＮ
ＰＮトランジスタのベースが接続され、第１及び第２の
ＮＰＮトランジスタのエミッタは接地され、第２のＮＰ
Ｎトランジスタのコレクタが受光ダイオードのアノード
に接続されたことを特徴とする請求項２記載の光受信回
路。 - 【請求項４】 前記第１および第２のＰＮＰトランジス
タのベースにエミッタが接続され、前記第１のＰＮＰト
ランジスタのコレクタにベースが接続された第３のＰＮ
Ｐトランジスタ（コレクタは接地）と、前記第１および
第２のＮＰＮトランジスタのベースにエミッタが接続さ
れ、第１のＮＰＮトランジスタのコレクタにベースが接
続された第３のＮＰＮトランジスタ（コレクタは電源に
接続）とを備えたことを特徴とする請求項３記載の光受
信回路。 - 【請求項５】 前記負帰還増幅器の入力端子および前記
受光ダイオードのアノード間に低域カットコンデンサを
設けたことを特徴とする請求項１記載の光受信回路。 - 【請求項６】 逆バイアスされた受光ダイオードと、 該受光ダイオードのカソードに入力端子が接続された負
帰還増幅器と、 該負帰還増幅器の出力端子および前記入力端子間に介在
するフィードバック抵抗とを備えた光受信回路におい
て、 前記受光ダイオードのアノード側に流れる光電流を平滑
化する平滑化部と、 該平滑化された光電流を検出する電流検出部と、 該検出された光電流とほぼ等しい電流を前記受光ダイオ
ードのカソード側からグランド側へ流す電流源と、 を備えたことを特徴とする光受信回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8335900A JPH10173449A (ja) | 1996-12-16 | 1996-12-16 | 光受信回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8335900A JPH10173449A (ja) | 1996-12-16 | 1996-12-16 | 光受信回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10173449A true JPH10173449A (ja) | 1998-06-26 |
Family
ID=18293632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8335900A Pending JPH10173449A (ja) | 1996-12-16 | 1996-12-16 | 光受信回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10173449A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006099899A1 (de) * | 2005-03-21 | 2006-09-28 | Helix Ag | Symmetrischer optischer empfänger |
| JP2011216951A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Tdk Corp | 電流制御回路 |
| JP2011228914A (ja) * | 2010-04-19 | 2011-11-10 | Toshiba Corp | 受光回路および受光回路を備える電子機器 |
| JP2014192898A (ja) * | 2013-03-26 | 2014-10-06 | Excelitas Canada Inc | リカバリ時間が短い光受信器 |
-
1996
- 1996-12-16 JP JP8335900A patent/JPH10173449A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006099899A1 (de) * | 2005-03-21 | 2006-09-28 | Helix Ag | Symmetrischer optischer empfänger |
| JP2011216951A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Tdk Corp | 電流制御回路 |
| JP2011228914A (ja) * | 2010-04-19 | 2011-11-10 | Toshiba Corp | 受光回路および受光回路を備える電子機器 |
| JP2014192898A (ja) * | 2013-03-26 | 2014-10-06 | Excelitas Canada Inc | リカバリ時間が短い光受信器 |
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