JPS6316706A - 自動利得制御回路 - 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】 〔概要〕 受信する光の直流成分を対象にして自動利得制御を行う
、光通信の受信系の自動利得制御回路において、起動時
には自動利得制御回路の時定数を小さくし、定常時には
自動利得制御回路の時定数を大きくなるように切り替え
る開閉素子と開閉素子駆動装置、及び回路素子を設ける
事により、特に入力の画像信号のスペクトルより高周波
数側に制御信号を重畳している場合、その制御信号を素
早く出力するようにしたものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、光通信システムの受信系において使用される
自動利得制御回路の改良に関するものである。

光通信システムの受信系において使用される光／電気変
換器の１つに、アバランシェ・ホトダイオード（以下Ａ
ＰＤと称する）がある。

又、光通信の伝送路として光ファイバが使用されるが、
季節による気温の変化や経年変化等により、該光ファイ
バの損失が変動し、その結果光ファイバを通って上記Ａ
ＰＤに人力される光信号も変動することがある。

ＡＰＤで受信した光信号は電気信号に変換され、後段の
装置に送出されるが、この際、ＡＰＤへの入力時の変動
を修正して、規定電気レベルの正しい信号を後段の装置
に送出するために、受信系では自動利得制御（以下ＡＧ
Ｃと称する）回路を使用している。

そして、光信号には、アナログの画像信号等のスペクト
ルより高周波数側に、回線設定等の各種制御信号を重畳
している場合が多く、この制御信号による動作が迅速に
行われるためには、光信号をＡＰＤに入力してからＡＧ
Ｃ動作により規定電気レベルが出力されるまでの時間は
、極力短い方が望ましい。

〔従来の技術〕

第３図は一例の送信スペクトルを示す図である。

同図において横軸は周波数を、縦軸はスペクトルの大き
さを示す。同スペクトルには、例えばアナログの画像信
号、自動利得制御を行うための対象となる直流成分、及
び例えば回線を切り替えるための制御信号が含まれてい
る。

第４図は従来例の自動利得制御回路の構成を示すブロッ
ク図である。

送信元において、光源（図示しない）に直流バイアスを
加えて発光させ、それに重畳させたアナログの画像信号
等の光信号が、第４図に示すＡＰＤｌに入力されると、
電流に変換されるが、この電流は前置増幅器２により電
圧に変換される。

前置増幅器２の出力の交流分（信号骨）は、更に主増幅
器３により増幅され、後段の回線切り替え器、モニタテ
レビなどの装置（図示しない）に向けて送出される。

前置増幅器２の出力の他方は抵抗Ｒを介して点ｑに達す
るが、点ｑとアース間にコンデンサＣを接続しているた
め、この電圧に含まれる、例えば画像信号のような交流
成分は消滅し、直流成分だけが増幅器４　（例えば伸張
増幅器を使用する）、及び比較器６の、それぞれプラス
の入力端子ｄ１及びｆに入力される。

増幅器４のマイナスの入力端子ｅには、前述した送信元
で光源に加えた直流バイアスに比例する基準電圧Ｖ　ｒ
ｅｆを入力する。

上記増幅器４の出力電圧をＤ　Ｃ／Ｄ　Ｃ変換器５′に
入力して直流増幅を行い、その直流出力電圧をＡＰＤｌ
にフィードバックして、バイアス電圧として加える。

ここで、前置増幅器２のマイナスの入力端子すは、前置
増幅器２の性質から同増幅器２のプラスの入力端子ａの
接地された電位と等しくなり、そのため前置増幅器２の
出力の点ｐの電位Ｖは、ＡＰＤＩにより電気信号に変換
された電流を■とすると、 Ｖ＝−ＩＲす となる。

又、上記電流■は、短波長帯において光入力信号パワー
Ｐ　ｉｎｓ及びＡＰＤＩの増倍率Ｍと１＝０．５　Ｐｉ
ｎ　　Ｍ で示される関係を有する。

故に Ｖ＝−０，５Ｐｉｎ　　ＭＲ となる。

今、ＡＰＤｌへの光入力信号のパワーＰｉｎが規定値よ
りも大きい方に変動したとする。すると、点ｐの電位Ｖ
は上式により、マイナスの極性で絶対値が大きくなる。

この電圧が抵抗Ｒを介した後、前述した如く直流成分だ
けが増幅器４のプラスの入力端子ｄに加えられ、同増幅
器４において、マイナスの入力端子ｅに加えた基準電圧
Ｖ　ｒｅｆと比較され、その差の電圧が、大きな利得を
有する同増幅器４によって増幅される。

同増幅器４の出力電圧が、Ｄ　Ｃ／Ｄ　Ｃ変換器５′に
加えられて一定の利得で増幅され、ＡＰＤＩにフィード
バックして加えられる。

光入力パワーが大きいと、点ｐの電位がマイナスの極性
で絶対値が大きいため、上述の説明によりＤ　Ｃ／Ｄ　
Ｃ変換器５′への入力電圧が低く、ＡＰＤｌにフィード
バックされる電圧も小さく、したがってバイアス電圧と
ほぼ正比例の関係を有するＡＰＤ　１の増倍率Ｍも小さ
くなり、ＡＰＤＩにより電気信号に変換される電流値も
小さくなる。

その結果、点ｐの電位がマイナスの極性で絶対値が小さ
くなり、この過程を繰り返していくうちに、点ｐの直流
電位は基準電圧Ｖｒｅｆにほぼ等しくなり安定化する事
になる。

逆にＡＰＤｌへの光入力信号のパワーＰｉｎが規定値よ
りも小さい方に変動した場合、点ｐの電位は、マイナス
の極性で絶対値が小さくなり、この電圧を増幅器４に入
力し、基準電圧Ｖｒｅｆとの差の電圧を増幅し、この電
圧をＤ　Ｃ／Ｄ　Ｃ変換器５′により増幅し、その出力
電圧をＡ’Ｐ　Ｄ　１にフィードバックして加える。

光入力パワーが小さいと、上述の説明からＡＰＤｌへフ
ィードバックする電圧が太き（なり、増倍率Ｍも太き（
なり、ＡＰＤ　１により電気信号に変換される電流値も
太き（なる。

このようにして点ｐの電位は安定となる。

上述の、変動した光入力信号パワーが安定になるまでの
時間は、第４図に示す点ｐに接続した抵抗Ｒと、該抵抗
Ｒとアース間に接続したコンデンサＣの積として表され
る時定数ＣＨによって決まる。

従来は、例えば０．２Ｈｚ〜４ＭＨｚの周波数成分を含
む画像信号のような、スペクトルが低周波数まで及ぶ信
号を伝送する場合、画像信号の低周波数特性が劣化しな
いように、上記の時定数ＣＲ（特にコンデンサＣの値）
を例えば、Ｒ＝１００にΩ、Ｃ＝１００　μＦ、ＣＲ＝
１０秒のように大きくして、充分低速になるように設定
していた。

尚、比較器６、トランジスタ７、及び同トランジスタ７
のコレクタに接続した発光ダイオード（以下ＬＥＤと称
する）は、光入力信号が断の時に警報を出すためのもの
である。

即ち、光入力信号が断の時、抵抗Ｒチ　に電流が流れな
いため、点ｐの電圧Ｖは前述したようにほぼアースの電
位となり、この電位が比較器６のプラスの入力端子ｆに
も加えられ、同比較器６のマイナスの入力端子ｇに加え
たアラーム発生のためのしきい値電圧ｖｔｈより大きく
なる。

この結果、トランジスタ７が導通となり、同トランジス
タ７のコレクタに電流が流れ、同コレクタに例えばＬＥ
Ｄを接続した時、ＬＥＤが発光し警報を出す。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上述の従来例における自動利得制御回路に
おいては、変動する入力信号が安定するまでの時間を決
める時定数が大きく、低速であるため、特に入力の画像
信号のスペクトルより高周波数側に、例えば周波数が８
．５ＭＨｚの、回線を切り替えるための制御信号を重畳
している場合、光入力の断の状態から光信号を入力して
制御信号を送出するまでにかなりの時間を要するという
問題点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は、第１図に示すようにアバランシェ・ホト
ダイオード１の出力電流を電圧に変換する前置増幅器２
と、該前置増幅器２の出力の直流成分を検出する直流レ
ベル検出回路１０と、該直流レベル検出回路１０の出力
と基準レベルとを比較して該出力電流が一定となるよう
にバイアス電圧を制御する増幅器４、及び該増幅器４の
出力を所定のバイアス電圧に変換する電圧変換回路５と
で構成された自動利得制御回路を有する光通信の受信系
において、該直流レベル検出回路１０の時定数を切り替
える切り替え手段１１を設け、該直流レベル検出回路１
０の出力により、起動時には該直流レベル検出回路１０
の時定数を小さくし、定常時には直流レベル検出回路１
０の時定数が大きくなるように、該切り替え手段１１を
制御するようにした本発明の自動利得制御回路により解
決される。

〔作用〕

本発明によれば、直流レベル検出回路１０に入力する信
号から直流成分だけを検出し増幅器４に加えるが、切り
替え手段１１により起動時には、該直流レベル検出回路
１０の時定数が小さくなるように切り替え、かつＡＰＤ
ｌと前置増幅器２と直流レベル検出回路１０と増幅器４
と電圧変換回路５とで形成されるフィードバックループ
により、前置増幅器２の出力レベルを高速に安定化でき
、入力信号に重畳した回線を切り替えるための制御信号
を素早く出力することが出来る。

又、定常時には、画像信号などに含まれる低周波数成分
も正確に再生されるように時定数が大きくなるように切
り替え、かつ該フィードバックループにより、ＡＰＤへ
の入力光信号の変動に対して安定な出力を得ることが出
来る。

〔実施例〕

第２図は本発明の実施例の自動利得制御回路の構成を示
すブロック図である。

全図を通じて同一符号は同一対象物を示す。

本発明が従来例と異なる点は、第２図において、増幅器
４と比較器６のそれぞれのプラスの入力端子を結ぶ点ｑ
と、アース間に接続したコンデンサＣ１の値を小さクシ
（例えば０．０１μＦ）、更に、点ｑとアース間に開閉
素子９　（例えばリレーを使用する）とコンデンサＣ−
を直列に接続した事である。

更に詳しく説明すると、ＡＰＤｌへの光入力信号が断に
なった時、点ｐ、及び点ｑの電位がほぼアース電位にな
り、比較器６のプラスの入力端子ｆの電圧が、マイナス
の入力端子ｇの電圧ｖｔｈより高（なる。

この結果、トランジスタ７が導通してオンの状態になり
、そのトランジスタ７のコレクタに警報発生用のＬＥＤ
を介して接続した開閉素子駆動装置８が働いて、上述し
た開閉素子９の接点を開く。

一方、光信号を断の状態からＡＰＤｌに入力した起動時
には１２点ｐ、及びｑの電位が低くなり、比較器６のプ
ラスの入力端子ｆの電圧が、マイナスの入力端子ｇの電
圧ｖｔｈより低くなる。

その結果、トランジスタ７がオフの状態になり、開閉素
子駆動装置８に電流が流れなくなり開閉素子９が閉じる
。

上記の起動時から開閉素子９が閉じるまでの、時定数Ｐ
ＣＩ　によって決まる短い時間、例えばＲ＝１００にΩ
、Ｃ＋　　＝０．０１μＦとすると、ＲＣ１＝１Ｃ１ニ
１ミに自動利得制御回路が働いて、起動時から安定な出
力が得られるようになる。

この結果、第２図に示すように、画像信号のスペクトル
より高周波数側に、例えば周波数が８．５ＭＨｚの、回
線を切り替えるための制御信号を重畳している場合、そ
の制御信号を素早く出力する事が可能となる。

更に、ＡＰＤＩに上記の入力信号を加えた起動時から、
比較器６、及び開閉素子駆動装置８の動作時間が経過し
た後、開閉素子９を閉じ、自動利得制御回路の時定数が
Ｒ（Ｃ７＋Ｃユ）と大きくなる定常状態では、例えばＣ
ユニ１００μＦとすると、Ｒ（Ｃ７＋Ｃコ）〜１０秒と
なり、画像信号などに含まれる低周波数成分も正確に再
生されるようになる。

〔発明の効果〕

以上説明のように本発明による自動利得制御回路によれ
ば、増幅器のプラスの入力端子とアース間に接続したコ
ンデンサの値を小さくして、更に、同人力端子とアース
間に開閉素子とコンデンサを直列に接続し、光入力信号
が断の時に、同開閉素子の接点が開き、信号入力の起動
後、短時間の間に閉じるように設定する。

この結果、起動時には小さい時定数により、例えば画像
信号のスペクトルより高周波数側に重畳した制御信号を
素早く出力する事が出来、一方、定常時には、大きい時
定数となるため、充分良好な低周波数特性が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図は本発明の実施例の自動利得側？１１！回路の構
成を示すブロック図、 第３図は一例の送信スペクトルを示す図、第４図は従来
例の自動利得制御回路の構成を示すブロック図である。 図において １はＡＰＤ１２は前置増幅器、 ３は主増幅器、４は増幅器、 ５は電圧変換回路、５′はＤ　Ｃ／Ｄ　Ｃ変換器、６は
比較器、 ７はトランジスタ、 ８は開閉素子駆動装置、９は開閉素子、１０は直流レベ
ル検出回路、 １１は切り替え手段 を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 アバランシェ・ホトダイオード（１）の出力電流を電圧
   に変換する前置増幅器（２）と、 該前置増幅器（２）の出力の直流成分を検出する直流レ
   ベル検出回路（１０）と、 該直流レベル検出回路（１０）の出力と基準レベルとを
   比較して該出力電流が一定となるようにバイアス電圧を
   制御する増幅器（４）、及び該増幅器（４）の出力を所
   定のバイアス電圧に変換する電圧変換回路（５）とで構
   成された自動利得制御回路を有する光通信の受信系にお
   いて、 該直流レベル検出回路（１０）の時定数を切り替える切
   り替え手段（１１）を設け、該直流レベル検出回路（１
   ０）の出力により、 起動時には該直流レベル検出回路（１０）の時定数を小
   さくし、 定常時には直流レベル検出回路（１０）の時定数が大き
   くなるように、該切り替え手段（１１）を制御すること
   を特徴とする自動利得制御回路。