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JP2005124085A - Optical receiver - Google Patents

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JP2005124085A
JP2005124085A JP2003359745A JP2003359745A JP2005124085A JP 2005124085 A JP2005124085 A JP 2005124085A JP 2003359745 A JP2003359745 A JP 2003359745A JP 2003359745 A JP2003359745 A JP 2003359745A JP 2005124085 A JP2005124085 A JP 2005124085A
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JP
Japan
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preamplifier
photodiode
signal
optical receiver
gain
Prior art date
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Pending
Application number
JP2003359745A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsumi Kamisaka
勝己 上坂
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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 JP2003359745A priority Critical patent/JP2005124085A/en
Priority to US10/968,353 priority patent/US7358818B2/en
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Abstract

【課題】 光受信器を構成するプリアンプの利得および周波数帯域特性を制御する。
【解決手段】 制御回路11は、光受信器1の外部から受信した所定の制御信号に基づいて、フォトダイオード13およびプリアンプ14にバイアス信号を送信する。フォトダイオード13には、制御回路11から出力されたバイアス信号が、逆バイアスとして印可される。可変利得/帯域アンプであるプリアンプ14は、制御回路11から出力されたバイアス信号に基づいて利得および周波数帯域を変更する。メインアンプ15は、プリアンプ14から出力された電圧信号を増幅する。このように構成される光受信器1では、バイアス信号の内容に応じてプリアンプ14の利得および周波数帯域特性を制御することが可能となる。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To control a gain and a frequency band characteristic of a preamplifier constituting an optical receiver.
A control circuit transmits a bias signal to a photodiode and a preamplifier based on a predetermined control signal received from the outside of the optical receiver. A bias signal output from the control circuit 11 is applied to the photodiode 13 as a reverse bias. The preamplifier 14 which is a variable gain / band amplifier changes the gain and the frequency band based on the bias signal output from the control circuit 11. The main amplifier 15 amplifies the voltage signal output from the preamplifier 14. In the optical receiver 1 configured as described above, the gain and frequency band characteristics of the preamplifier 14 can be controlled according to the content of the bias signal.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、光受信器に関するものである。   The present invention relates to an optical receiver.

下記特許文献1,2には、フォトダイオードおよび増幅器(プリアンプ、メインアンプ)を主要部として備える光受信器が開示されている。この様な従来の光受信器においては、一般に、固定された信号伝送速度が用いられていた。したがって、従来の光受信器は、対象となる信号伝送速度において最適な動作が行えるように設計されていた。   Patent Documents 1 and 2 below disclose an optical receiver including a photodiode and an amplifier (preamplifier, main amplifier) as main parts. In such a conventional optical receiver, a fixed signal transmission speed is generally used. Therefore, the conventional optical receiver has been designed so as to perform an optimum operation at a target signal transmission speed.

近年、光送受信機のモジュール化が進み、SFP(Small Form Factor Pluggable)のようにプラガブルなモジュールが求められている。このような標準化された光送信モジュールは、単一のアプリケーションでのみ使用されるのではなく、複数のアプリケーションで使用されている。そのため、保守性、将来の拡張性等を考慮すれば、複数のアプリケーション、つまり複数の伝送速度で動作する光受信器が必要となってきている。このような複数の伝送速度で動作する光受信器としては、予め高速の信号に対応する広帯域増幅器を備え、この増幅器の後段に設けられた複数の帯域フィルタから最適な帯域フィルタを選択することにより、光受信器を複数の伝送速度で動作させているものがある(特許文献3参照)。
特開平09−260961号公報 特開平09−232877号公報 特開平10−150417号公報
In recent years, modularization of optical transceivers has progressed, and a pluggable module such as SFP (Small Form Factor Pluggable) has been demanded. Such standardized optical transmission modules are not used only in a single application, but are used in a plurality of applications. Therefore, in consideration of maintainability, future expandability, etc., a plurality of applications, that is, optical receivers that operate at a plurality of transmission speeds are required. As such an optical receiver operating at a plurality of transmission speeds, a broadband amplifier corresponding to a high-speed signal is provided in advance, and an optimum band filter is selected from a plurality of band filters provided at the subsequent stage of the amplifier. Some optical receivers are operated at a plurality of transmission speeds (see Patent Document 3).
JP 09-260961 A Japanese Patent Laid-Open No. 09-232877 Japanese Patent Laid-Open No. 10-150417

しかしながら、一般に、増幅器においては、利得帯域幅(Gain-Bandwidth : GB)積は一定となる。したがって、上述した特許文献3に記載された光受信器のように予め広帯域に対応する増幅器を備える場合には、この増幅器の利得を制限せざるを得ない。それ故に、増幅器の用途が限定されてしまう。   However, in general, in an amplifier, a gain-bandwidth (GB) product is constant. Therefore, when an amplifier corresponding to a wide band is provided in advance like the optical receiver described in Patent Document 3 described above, the gain of this amplifier must be limited. Therefore, the application of the amplifier is limited.

そこで、本発明は、上述した課題を解決するために、光受信器を構成する増幅器のうち、特にプリアンプの利得および周波数帯域特性を制御することができる光受信器を提供することを目的とする。   Therefore, in order to solve the above-described problems, an object of the present invention is to provide an optical receiver that can control the gain and frequency band characteristics of a preamplifier among amplifiers constituting the optical receiver. .

本発明の光受信器は、光信号を電流信号に変換するフォトダイオードと、フォトダイオードにより出力される電流信号を電圧信号に変換するとともに、利得または周波数帯域を変更する機能を有する前置増幅器とを備え、フォトダイオードおよび前置増幅器は、当該フォトダイオードに対するバイアス信号を受信し、前置増幅器は、受信したバイアス信号に基づいて利得および周波数帯域を変更することを特徴とする。   An optical receiver according to the present invention includes a photodiode that converts an optical signal into a current signal, a preamplifier having a function of converting a current signal output from the photodiode into a voltage signal, and changing a gain or a frequency band. The photodiode and the preamplifier receive a bias signal for the photodiode, and the preamplifier changes the gain and the frequency band based on the received bias signal.

この発明によれば、フォトダイオードに出力されるバイアス信号が、前置増幅器にも出力され、この前置増幅器が、バイアス信号に基づいて利得および周波数帯域を変更するため、バイアス信号の内容に応じて前置増幅器の利得および帯域特性を制御することが可能となる。また、フォトダイオードと前置増幅器の双方に同一のバイアス信号が出力されるため、フォトダイオードへのバイアス信号と前置増幅器への利得/帯域制御信号を共通化することができ、より少ない信号経路で構成することができる。   According to the present invention, the bias signal output to the photodiode is also output to the preamplifier, and the preamplifier changes the gain and the frequency band based on the bias signal. Thus, the gain and band characteristics of the preamplifier can be controlled. Also, since the same bias signal is output to both the photodiode and the preamplifier, the bias signal to the photodiode and the gain / band control signal to the preamplifier can be shared, and fewer signal paths Can be configured.

本発明の光受信器において、リードピンを有する光通信用受光モジュールをさらに備え、フォトダイオードおよび前置増幅器は、光通信用受光モジュール内に配置されるとともに、当該光通信用受光モジュールに備えられた一のリードピンを通してバイアス信号を受信することを特徴とする。これにより、フォトダイオードおよび前置増幅器は、光通信用受光モジュールに備えられた一のリードピンを通してバイアス信号を受信することができるため、限られたリードピンのみを備える光通信用受光モジュールにおいて、リードピンの本数を増やすことなく、フォトダイオードと前置増幅器に対してバイアス信号と利得/帯域制御信号を付与することができる。   The optical receiver of the present invention further includes a light receiving module for optical communication having a lead pin, and the photodiode and the preamplifier are provided in the light receiving module for optical communication and are provided in the light receiving module for optical communication. A bias signal is received through one lead pin. Thus, the photodiode and the preamplifier can receive a bias signal through one lead pin provided in the optical communication light receiving module. Therefore, in the optical communication light receiving module having only a limited number of lead pins, Without increasing the number, a bias signal and a gain / band control signal can be applied to the photodiode and the preamplifier.

本発明の光受信器において、フォトダイオードおよび前置増幅器にバイアス信号を出力する制御回路をさらに備え、制御回路は、光通信用受光モジュール外に配置されるとともに、外部から受信した所定の制御信号に基づいてバイアス信号を出力することが好ましい。このようにすれば、所定の制御信号に、例えば、伝送速度に関する情報を含むことが可能となり、伝送速度に応じたバイアス信号を出力させることができる。これにより、広範囲な伝送速度に対応した最適な制御を行うことが可能となる。   The optical receiver of the present invention further includes a control circuit that outputs a bias signal to the photodiode and the preamplifier, and the control circuit is disposed outside the light receiving module for optical communication and receives a predetermined control signal received from the outside. It is preferable to output a bias signal based on the above. In this way, the predetermined control signal can include, for example, information on the transmission rate, and a bias signal corresponding to the transmission rate can be output. This makes it possible to perform optimal control corresponding to a wide range of transmission speeds.

また、本発明の光受信器において、上記制御回路は出力電流監視手段を含んで構成され、出力電流監視手段は、制御回路からフォトダイオードに出力される電流をモニターすることが好ましい。このようにすれば、フォトダイオードに流れる電流のモニター結果に応じて、光受信器全体の利得制御を行うことが可能となる。   In the optical receiver of the present invention, it is preferable that the control circuit includes an output current monitoring unit, and the output current monitoring unit monitors a current output from the control circuit to the photodiode. This makes it possible to control the gain of the entire optical receiver in accordance with the monitoring result of the current flowing through the photodiode.

また、本発明の光受信器において、上記制御回路により出力されるバイアス信号を受信する高入力インピーダンスのバッファ回路をさらに備え、バッファ回路は、光通信用受光モジュール内に配置され、前置増幅器は、バッファ回路により出力される信号に基づいて利得および周波数帯域を変更することが好ましい。このように高入力インピーダンスのバッファ回路をさらに備えることにより、モニターの対象となるフォトダイオードに流れる電流に、前置増幅器に流れる電流が混入してしまうことを防止することが可能となる。すなわち、出力電流のモニター精度を高めることができる。   The optical receiver of the present invention further includes a buffer circuit having a high input impedance for receiving the bias signal output from the control circuit, the buffer circuit being disposed in the light receiving module for optical communication, and the preamplifier being The gain and the frequency band are preferably changed based on the signal output from the buffer circuit. By further providing a buffer circuit having a high input impedance in this way, it is possible to prevent the current flowing through the preamplifier from being mixed into the current flowing through the photodiode to be monitored. That is, the output current monitoring accuracy can be increased.

本発明に係る光受信器によれば、光受信器を構成する増幅器のうち、特にプリアンプの利得および周波数帯域特性を制御することができる。   According to the optical receiver of the present invention, it is possible to control the gain and frequency band characteristics of the preamplifier among the amplifiers constituting the optical receiver.

以下、本発明に係る光受信器の各実施形態を図面に基づき説明する。なお、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of an optical receiver according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same element and the overlapping description is abbreviate | omitted.

[第1実施形態]
まず、本発明の第1実施形態について説明する。図1は、第1実施形態における光受信器の概略構成を例示する図である。図1に示すように、光受信器1は、制御回路11と、光伝送路12と、フォトダイオード13と、プリアンプ(前置増幅器)14と、メインアンプ(主増幅器)15とを有する。
[First embodiment]
First, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an optical receiver in the first embodiment. As shown in FIG. 1, the optical receiver 1 includes a control circuit 11, an optical transmission line 12, a photodiode 13, a preamplifier (preamplifier) 14, and a main amplifier (main amplifier) 15.

制御回路11は、光受信器1の外部から受信した所定の制御信号に基づいて、フォトダイオード13およびプリアンプ14にバイアス信号を送信する。ここで、所定の制御信号としては、例えば、光受信器が、SFP(Small Form Factor Pluggable)等のようにセンターCPUとのインターフェースを有する場合には、このセンターCPUから出力される制御信号が該当する。また、所定の制御信号には、例えば、伝送速度に関する情報が含まれる。これにより、制御回路11は、伝送速度に応じたバイアス信号を出力させることができる。したがって、広範囲な伝送速度に対応した最適な制御を行うことが可能となる。   The control circuit 11 transmits a bias signal to the photodiode 13 and the preamplifier 14 based on a predetermined control signal received from the outside of the optical receiver 1. Here, as the predetermined control signal, for example, when the optical receiver has an interface with the center CPU such as SFP (Small Form Factor Pluggable), the control signal output from the center CPU is applicable. To do. In addition, the predetermined control signal includes, for example, information regarding the transmission rate. As a result, the control circuit 11 can output a bias signal corresponding to the transmission speed. Therefore, optimal control corresponding to a wide range of transmission speeds can be performed.

光伝送路12としては、例えば、光ファイバが該当する。フォトダイオード13は、光伝送路12からの出力光を受光し、光信号を電流(電気)信号に変換する。フォトダイオード13には、制御回路11から出力されたバイアス信号が、逆バイアスとして印可される。ここで、フォトダイオード13は、逆バイアスが印可されていない状態であっても光信号に対して応答(光信号を電流信号に変換)することができる。しかしながら、フォトダイオード13に逆バイアスを印可することにより、フォトダイオード13の接合容量を減らすことが可能となる。これにより、フォトダイオード13の応答速度を向上させることができる。   For example, an optical fiber corresponds to the optical transmission line 12. The photodiode 13 receives the output light from the optical transmission line 12 and converts the optical signal into a current (electric) signal. A bias signal output from the control circuit 11 is applied to the photodiode 13 as a reverse bias. Here, the photodiode 13 can respond to the optical signal (convert the optical signal into a current signal) even when the reverse bias is not applied. However, it is possible to reduce the junction capacitance of the photodiode 13 by applying a reverse bias to the photodiode 13. Thereby, the response speed of the photodiode 13 can be improved.

また、プリアンプ14は、フォトダイオード13から出力された電流信号を電圧信号に変換する。本実施形態におけるプリアンプ14は、可変利得/帯域アンプであり、制御回路11から出力されたバイアス信号に基づいて利得および周波数帯域を変更する。メインアンプ15は、プリアンプ14から出力された電圧信号を増幅する。   The preamplifier 14 converts the current signal output from the photodiode 13 into a voltage signal. The preamplifier 14 in the present embodiment is a variable gain / band amplifier, and changes the gain and frequency band based on the bias signal output from the control circuit 11. The main amplifier 15 amplifies the voltage signal output from the preamplifier 14.

ここで、図2を参照して、可変利得/帯域アンプであるプリアンプ14の具体的な回路構成について説明する。図2に示すように、プリアンプ14は、閉ループ回路として構成されており、その帰還ループ上には、帰還抵抗Rf(トランスインピーダンス)が備えられている。FETQfは、帰還抵抗Rfに並列に接続されており、FETQfのドレイン端子とソース端子との間に帰還抵抗Rfが接続されている。FETQfのゲート端子には、制御回路11から出力されたバイアス信号が入力される。また、プリアンプ14の増幅部は、3個のFETQ1、Q2、Q3が直列に接続されて構成されている。受光用のフォトダイオード13の出力側は、FETQ1のゲート端子側に接続されている。FETQ1のドレイン端子とFETQ3のソース端子との間には、FETQ2が接続されている。FETQ2のゲート端子は接地されている。FETQ3のソース端子側には、FETQ5〜Q8により構成される回路が接続されている。   Here, a specific circuit configuration of the preamplifier 14 which is a variable gain / band amplifier will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the preamplifier 14 is configured as a closed loop circuit, and a feedback resistor Rf (transimpedance) is provided on the feedback loop. The FET Qf is connected in parallel to the feedback resistor Rf, and the feedback resistor Rf is connected between the drain terminal and the source terminal of the FET Qf. The bias signal output from the control circuit 11 is input to the gate terminal of the FET Qf. The amplifying section of the preamplifier 14 is configured by connecting three FETs Q1, Q2, and Q3 in series. The output side of the light receiving photodiode 13 is connected to the gate terminal side of the FET Q1. An FET Q2 is connected between the drain terminal of the FET Q1 and the source terminal of the FET Q3. The gate terminal of the FET Q2 is grounded. A circuit composed of FETs Q5 to Q8 is connected to the source terminal side of the FET Q3.

また、上述した光伝送路12、フォトダイオード13およびプリアンプ14は、光通信用受光モジュールであるROSA(Receiving Optical Sub-Assembly)10内に配置される。   The optical transmission path 12, the photodiode 13, and the preamplifier 14 described above are arranged in a receiving optical sub-assembly (ROSA) 10 that is a light receiving module for optical communication.

ここで、図3を参照して、ROSA10の基本的な構成について説明する。図3に示すROSA10は、同軸型(TO型)のパッケージとして構成されている。フォトダイオード13は、ROSA10の中央部に配置されている。プリアンプ14は、フォトダイオード13のすぐそば(図2紙面上の上側)に配置される。このように、プリアンプ14をフォトダイオード13の直近に配置するのは、フォトダイオード13から出力される電流信号が、微少であり外部の電磁界の影響を受けやすいため、耐雑音特性を向上させる必要があるからである。また、光伝送路12は、ROSA10の蓋(不図示)の中央部に備えられ、当該光伝送路12の先端から出射される光がレンズ(不図示)を通してフォトダイオード13に照射されるように配置される。また、ROSA10には、ROSA10の外部と信号の授受を行うためのリードピンLPが備えられている。これらのリードピンLPは、例えば、フォトダイオード13へのバイアス供給用、フォトダイオード13への電源供給用、プリアンプ14への電源供給用、プリアンプ14からの出力用として使用される。   Here, a basic configuration of the ROSA 10 will be described with reference to FIG. The ROSA 10 shown in FIG. 3 is configured as a coaxial (TO type) package. The photodiode 13 is disposed at the center of the ROSA 10. The preamplifier 14 is arranged next to the photodiode 13 (upper side on the paper surface of FIG. 2). As described above, the preamplifier 14 is arranged in the immediate vicinity of the photodiode 13 because the current signal output from the photodiode 13 is very small and is easily influenced by an external electromagnetic field, and thus it is necessary to improve noise resistance characteristics. Because there is. The optical transmission path 12 is provided at the center of the lid (not shown) of the ROSA 10 so that light emitted from the tip of the optical transmission path 12 is irradiated to the photodiode 13 through a lens (not shown). Be placed. Further, the ROSA 10 is provided with a lead pin LP for exchanging signals with the outside of the ROSA 10. These lead pins LP are used, for example, for supplying bias to the photodiode 13, supplying power to the photodiode 13, supplying power to the preamplifier 14, and outputting from the preamplifier 14.

なお、上述したパッケージの経は4〜6mm程度が一般的であるが、昨今のモジュールの小型化により、経が3mm程のパッケージが要求されるようになってきた。したがって、ROSA10に備えられるリードピンLPの本数にも必然的に限界が設けられ、より少ないリードピンLPによりROSA10を構成する必要がある。   In addition, the length of the package described above is generally about 4 to 6 mm, but due to the recent downsizing of the module, a package having a length of about 3 mm has been required. Therefore, the number of lead pins LP provided in the ROSA 10 is inevitably limited, and it is necessary to configure the ROSA 10 with fewer lead pins LP.

このような構成からなる光受信器1において、制御回路11から出力されるバイアス信号(電圧)を大きくすると、フォトダイオード13への逆バイアスが大きくなる。これにより、フォトダイオード13の接合容量が減少し、pn接合界面の電圧が強くなり、フォトダイオード13の応答速度が向上する。すなわち、フォトダイオード13から出力される電流信号の帯域を広がる方向に作用させることができる。   In the optical receiver 1 having such a configuration, when the bias signal (voltage) output from the control circuit 11 is increased, the reverse bias to the photodiode 13 is increased. As a result, the junction capacitance of the photodiode 13 is reduced, the voltage at the pn junction interface is increased, and the response speed of the photodiode 13 is improved. In other words, the current signal output from the photodiode 13 can be applied in a direction that widens the band.

また、制御回路11から出力されるバイアス信号を大きくすると、プリアンプ14のFETQfへのゲートバイアスが大きくなる。これにより、FETQfのドレイン端子とソース端子との間に流れるドレイン電流が増大するため、等価抵抗(帰還抵抗)が小さくなる。プリアンプ14の帰還抵抗が小さくなると、プリアンプ14の閉ループ利得が小さくなり、周波数帯域が広がる。これらのことから、制御回路11から出力されるバイアス信号を大きくすると、プリアンプ14を含むROSA10全体としての光/電気信号変換利得は小さくなるが、周波数帯域は広帯域まで伸びるという特性が得られる。一方、制御回路11から出力されるバイアス信号を小さくすると、プリアンプ14を含むROSA10全体としての光/電気信号変換利得は大きくなるが、周波数帯域は狭くなるという特性が得られることとなる。したがって、制御回路11から出力されるバイアス信号の内容に応じて前置増幅器の利得および帯域特性を制御することが可能となる。   Further, when the bias signal output from the control circuit 11 is increased, the gate bias of the preamplifier 14 to the FET Qf is increased. Thereby, since the drain current flowing between the drain terminal and the source terminal of the FET Qf increases, the equivalent resistance (feedback resistance) decreases. When the feedback resistance of the preamplifier 14 is reduced, the closed loop gain of the preamplifier 14 is reduced and the frequency band is widened. For these reasons, when the bias signal output from the control circuit 11 is increased, the optical / electrical signal conversion gain of the entire ROSA 10 including the preamplifier 14 is reduced, but the frequency band can be extended to a wide band. On the other hand, when the bias signal output from the control circuit 11 is reduced, the optical / electrical signal conversion gain of the entire ROSA 10 including the preamplifier 14 is increased, but the frequency band is narrowed. Therefore, the gain and band characteristics of the preamplifier can be controlled according to the content of the bias signal output from the control circuit 11.

このように、第1実施形態における光受信器1によれば、フォトダイオード13に出力されるバイアス信号が、プリアンプ14にも出力され、このプリアンプ14により、バイアス信号に基づいて利得および周波数帯域が変更される。したがって、バイアス信号の内容に応じてプリアンプ14の利得および帯域特性を制御することが可能となる。また、ROSA10内に備えられたフォトダイオード13とプリアンプ14の双方に共通のバイアス信号が出力されるため、フォトダイオード13へのバイアス信号とプリアンプ14への利得/帯域制御信号を共通化して一のリードピンを通して付与することができ、より少ないリードピン(信号経路)でROSA10を構成することができる。   As described above, according to the optical receiver 1 in the first embodiment, the bias signal output to the photodiode 13 is also output to the preamplifier 14, and the gain and the frequency band are increased by the preamplifier 14 based on the bias signal. Be changed. Therefore, the gain and band characteristics of the preamplifier 14 can be controlled according to the content of the bias signal. In addition, since a common bias signal is output to both the photodiode 13 and the preamplifier 14 provided in the ROSA 10, the bias signal to the photodiode 13 and the gain / band control signal to the preamplifier 14 are shared. The ROSA 10 can be formed through fewer lead pins (signal paths).

[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について説明する。まず、図4を参照して第2実施形態における光受信器の概略構成を説明する。図2に示すように、第2実施形態における光受信器2は、メインアンプ15aが可変帯域アンプであり、制御回路11aが周波数帯域を制御するための帯域制御信号をメインアンプ15aに送信する点で第1実施形態における光受信器1と異なる。したがって、それ以外の構成および機能は、第1実施形態における光受信器1の構成および機能と同様であるため、各構成要素には同一の符合を付しその説明は省略すると共に、以下において第1実施形態との相違点について詳述する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. First, the schematic configuration of the optical receiver in the second embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, in the optical receiver 2 in the second embodiment, the main amplifier 15a is a variable band amplifier, and the control circuit 11a transmits a band control signal for controlling the frequency band to the main amplifier 15a. This is different from the optical receiver 1 in the first embodiment. Accordingly, since the other configuration and function are the same as the configuration and function of the optical receiver 1 in the first embodiment, the same reference numerals are given to the respective components, and the description thereof will be omitted. Differences from the first embodiment will be described in detail.

メインアンプ15aとしては、例えば、リミットアンプを用いることができる。リミットアンプは、増幅利得を大きく設定するとともに、信号振幅にリミッタを持たせて入力信号の大小にかかわらず出力信号の振幅を一定にする増幅回路である。この増幅利得を大きく設定する回路としては、例えば、差動増幅回路の負荷を大きくし、この差動増幅回路を複数段直列に接続する方法がある。一方、信号振幅にリミッタを持たせる回路としては、例えば、差動増幅回路の共通エミッタ端子(ソース端子)に接続される低電流源により出力幅を一定にする方法がある。   For example, a limit amplifier can be used as the main amplifier 15a. The limit amplifier is an amplifier circuit that sets an amplification gain large and has a limiter for the signal amplitude so that the amplitude of the output signal is constant regardless of the magnitude of the input signal. As a circuit for setting the amplification gain large, for example, there is a method of increasing the load of the differential amplifier circuit and connecting the differential amplifier circuits in a plurality of stages in series. On the other hand, as a circuit that gives a signal amplitude limiter, for example, there is a method of making the output width constant by a low current source connected to a common emitter terminal (source terminal) of a differential amplifier circuit.

ここで、図5を参照して帯域制御信号により帯域を制御するメインアンプ15a(リミットアンプ)の回路構成例を説明する。図5に示すようにメインアンプ15aは、差動増幅回路D1,D2と、スイッチS1〜S4と、コンデンサC1〜C4とを有する。差動増幅回路D1と差動増幅回路D2は直列に接続されている。このようなメインアンプ15aでは、後段の差動増幅回路D2における信号振幅が比較的大きな値となる。差動増幅回路D1と差動増幅回路D2間の信号経路には複数のスイッチS1〜S4が挿入され、このスイッチとGNDとの間には互いに異なる容量のコンデンサC1〜C4が接続されてRCフィルタ回路が構成されている。このように構成されたメインアンプ15aでは、制御回路11aから出力された帯域制御信号に基づいて、いずれかのコンデンサC1〜C4が選択される。これにより、メインアンプ15aの周波数帯域が制御される。なお、スイッチS1〜S4としては、例えば、FETスイッチを用いることができる。   Here, a circuit configuration example of the main amplifier 15a (limit amplifier) that controls the band by the band control signal will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 5, the main amplifier 15a includes differential amplifier circuits D1 and D2, switches S1 to S4, and capacitors C1 to C4. The differential amplifier circuit D1 and the differential amplifier circuit D2 are connected in series. In such a main amplifier 15a, the signal amplitude in the subsequent differential amplifier circuit D2 has a relatively large value. A plurality of switches S1 to S4 are inserted in a signal path between the differential amplifier circuit D1 and the differential amplifier circuit D2. Capacitors C1 to C4 having different capacities are connected between the switches and GND, and an RC filter is provided. A circuit is configured. In the main amplifier 15a configured as described above, one of the capacitors C1 to C4 is selected based on the band control signal output from the control circuit 11a. Thereby, the frequency band of the main amplifier 15a is controlled. For example, FET switches can be used as the switches S1 to S4.

このように、第2実施形態における光受信器2によれば、上述した第1実施形態における光受信器1による効果に加えて、帯域制御信号の内容に応じてメインアンプ15aの周波数帯域を変更させることができる。   As described above, according to the optical receiver 2 in the second embodiment, in addition to the effects of the optical receiver 1 in the first embodiment described above, the frequency band of the main amplifier 15a is changed according to the content of the band control signal. Can be made.

[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について説明する。まず、図6を参照して第3実施形態における光受信器の概略構成を説明する。図6に示すように、第3実施形態における光受信器3は、バッファ回路16を備え、制御回路11bが出力電流を監視する機能を有する点で第1実施形態における光受信器1と異なる。また、メインアンプ15aが可変帯域アンプであり、制御回路11bが帯域制御信号をメインアンプ15aに送信する点についても第1実施形態における光受信器1と異なるが、この相違点については、上述した第2実施形態における相違点と同様であるため、その説明は省略する。さらに、これら以外の構成および機能は、第1実施形態における光受信器1の構成および機能と同様であるため、各構成要素には同一の符合を付し、その説明を省略する。以下において第1実施形態との相違点について詳述する。
[Third embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. First, the schematic configuration of the optical receiver in the third embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 6, the optical receiver 3 in the third embodiment is different from the optical receiver 1 in the first embodiment in that it includes a buffer circuit 16 and the control circuit 11b has a function of monitoring the output current. Also, the point that the main amplifier 15a is a variable band amplifier and the control circuit 11b transmits a band control signal to the main amplifier 15a is different from the optical receiver 1 in the first embodiment, but this difference is described above. Since it is the same as that of the difference in 2nd Embodiment, the description is abbreviate | omitted. Furthermore, since the configuration and function other than these are the same as the configuration and function of the optical receiver 1 in the first embodiment, the same reference numerals are given to the respective components, and the description thereof is omitted. Hereinafter, differences from the first embodiment will be described in detail.

図7を参照して制御回路11bの機能構成について説明する。制御回路11bは、制御部b1と、D/A変換部b2と、出力電流モニター部(出力電流監視手段)b3と、A/D変換部b4とを有する。制御部b1は、第1実施形態および第2実施形態において説明したバイアス信号や帯域制御信号を、光受信器の外部から受信した所定の制御信号に基づいて生成する。また、D/A変換部b2は、制御部b1において生成されたバイアス信号や帯域制御信号をD/A変換して出力する。また、出力電流モニター部b3は、制御回路11bからフォトダイオード13に出力される電流をモニターし、この電流の平均値を取得する。なお、出力電流モニター部b3としては、例えば、カレントミラー回路を用いることができる。   The functional configuration of the control circuit 11b will be described with reference to FIG. The control circuit 11b includes a control unit b1, a D / A conversion unit b2, an output current monitoring unit (output current monitoring unit) b3, and an A / D conversion unit b4. The control unit b1 generates the bias signal and the band control signal described in the first and second embodiments based on a predetermined control signal received from the outside of the optical receiver. The D / A converter b2 performs D / A conversion on the bias signal and the band control signal generated by the controller b1, and outputs the result. The output current monitor b3 monitors the current output from the control circuit 11b to the photodiode 13, and acquires the average value of this current. For example, a current mirror circuit can be used as the output current monitor unit b3.

ここで、図8を参照して出力電流モニター部b3(カレントミラー回路)を実現するための回路構成例について説明する。出力電流モニター部b3は、トランジスタT1,T2と、抵抗Rとを有する。トランジスタT1のベース端子とトランジスタT2のベース端子T2は、それぞれが互いに接続されている。トランジスタT1およびT2のエミッタ端子は、D/A変換部b2側に接続されている。トランジスタT1のコレクタ端子は、フォトダイオード13側に接続され、トランジスタT2のコレクタ端子は、抵抗RおよびA/D変換部b4側に接続されている。このような、出力電流モニター部b3を有する光受信器では、制御回路11bからフォトダイオード13に流れる電流が、トランジスタT1を介してフォトダイオード13に供給される。また、トランジスタT2には、トランジスタT1を介して供給される電流と等価な電流が流れる。出力電流モニター部b3は、トランジスタT2に流れる電流の電流値と抵抗Rの抵抗値とを乗算して電圧値を算出する。A/D変換部b4は、出力電流モニター部b3により算出された電圧値をA/D変換する。制御部b1は、外部制御信号により光受信器3全体の利得制御を行うが、A/D変換部b4によりA/D変換された信号に基づいて光受信器3全体の利得制御を行ってもよい。なお、トランジスタT2に流れる電流は、トランジスタT1およびT2のエミッタサイズが等しい場合には、トランジスタT1と等しい電流が流れ、トランジスタT1およびT2のエミッタサイズが異なる場合には、そのサイズ比に対応する電流が流れる。また、トランジスタT1,T2は、FETであってもよく、この場合においてトランジスタT2に流れる電流は、FETのゲート幅により決まる。   Here, a circuit configuration example for realizing the output current monitor unit b3 (current mirror circuit) will be described with reference to FIG. The output current monitor unit b3 includes transistors T1 and T2 and a resistor R. The base terminal of the transistor T1 and the base terminal T2 of the transistor T2 are connected to each other. The emitter terminals of the transistors T1 and T2 are connected to the D / A converter b2 side. The collector terminal of the transistor T1 is connected to the photodiode 13 side, and the collector terminal of the transistor T2 is connected to the resistor R and the A / D converter b4 side. In such an optical receiver having the output current monitor unit b3, the current flowing from the control circuit 11b to the photodiode 13 is supplied to the photodiode 13 via the transistor T1. Further, a current equivalent to the current supplied through the transistor T1 flows through the transistor T2. The output current monitor unit b3 calculates a voltage value by multiplying the current value of the current flowing through the transistor T2 and the resistance value of the resistor R. The A / D conversion unit b4 performs A / D conversion on the voltage value calculated by the output current monitoring unit b3. The control unit b1 performs gain control of the entire optical receiver 3 by an external control signal, but may perform gain control of the entire optical receiver 3 based on the signal A / D converted by the A / D conversion unit b4. Good. The current flowing through the transistor T2 is equal to that of the transistor T1 when the emitter sizes of the transistors T1 and T2 are equal, and the current corresponding to the size ratio when the emitter sizes of the transistors T1 and T2 are different. Flows. The transistors T1 and T2 may be FETs. In this case, the current flowing through the transistor T2 is determined by the gate width of the FETs.

バッファ回路16は、高入力インピーダンスのバッファ回路であり、制御回路11bから出力されたバイアス信号の信号レベルを変換してプリアンプ14に出力する。このように、高入力インピーダンスのバッファ回路16を備えることにより、モニターの対象となるフォトダイオード13に出力される電流に、制御回路11bからプリアンプ14に出力される電流が混入してしまうことを防止することが可能となる。すなわち、モニター信号(出力電流信号)の精度を高めることができる。また、バッファ回路16を備えることにより、フォトダイオード13に出力されるバイアス信号およびプリアンプ14に出力されるバイアス信号のいずれか一方に生じた電位レベルの変動が、他方に影響を与えることを防止することができる。また、プリアンプ14に出力されるバイアス信号の電位レベルを変換することも可能となる。なお、バッファ回路16としては、例えば、エミッタフォロワ(ソースフォロワ)を用いることができる。   The buffer circuit 16 is a buffer circuit with a high input impedance, converts the signal level of the bias signal output from the control circuit 11b, and outputs it to the preamplifier 14. Thus, by providing the buffer circuit 16 with a high input impedance, it is possible to prevent the current output from the control circuit 11b to the preamplifier 14 from being mixed into the current output to the photodiode 13 to be monitored. It becomes possible to do. That is, the accuracy of the monitor signal (output current signal) can be increased. Further, by providing the buffer circuit 16, it is possible to prevent the fluctuation of the potential level generated in one of the bias signal output to the photodiode 13 and the bias signal output to the preamplifier 14 from affecting the other. be able to. In addition, the potential level of the bias signal output to the preamplifier 14 can be converted. As the buffer circuit 16, for example, an emitter follower (source follower) can be used.

このように、第3実施形態における光受信器3によれば、上述した第1実施形態における光受信器1および第2実施形態における光受信器2による効果に加えて、フォトダイオード13に流れる電流のモニター結果に応じて、光受信器3への光パワーの監視や、光受信器3全体の利得制御を行うことが可能となる。また、高入力インピーダンスのバッファ回路16を備えることにより、モニターの対象となるフォトダイオード13に流れる電流に、プリアンプ14に流れる電流が混入してしまうことを防止することができ、出力電流のモニター精度を高めることが可能になる。   Thus, according to the optical receiver 3 in the third embodiment, in addition to the effects of the optical receiver 1 in the first embodiment and the optical receiver 2 in the second embodiment described above, the current flowing through the photodiode 13 According to the monitoring result, it is possible to monitor the optical power to the optical receiver 3 and to control the gain of the entire optical receiver 3. Further, by providing the buffer circuit 16 having a high input impedance, it is possible to prevent the current flowing in the preamplifier 14 from being mixed into the current flowing in the photodiode 13 to be monitored, and the output current monitoring accuracy. Can be increased.

第1実施形態における光受信器の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the optical receiver in 1st Embodiment. 図1に示すプリアンプの回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the preamplifier shown in FIG. 図1に示すROSAの回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of ROSA shown in FIG. 第2実施形態における光受信器の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the optical receiver in 2nd Embodiment. 図4に示すメインアンプの回路構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a circuit configuration of the main amplifier shown in FIG. 4. 第3実施形態における光受信器の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the optical receiver in 3rd Embodiment. 図6に示す制御回路の機能構成を示す図である。It is a figure which shows the function structure of the control circuit shown in FIG. 図7に示す出力電流モニター部の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the output current monitor part shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1,2,3・・・光受信器、10,10a・・・ROSA、11,11a,11b・・・制御回路、12・・・光伝送路、13・・・フォトダイオード、14・・・プリアンプ、15,15a・・・メインアンプ、16・・・バッファ回路、b1・・・制御部、b2・・・D/A変換部、b3・・・出力電流モニター部、b4・・・A/D変換部。   1, 2, 3 ... optical receivers, 10, 10a ... ROSA, 11, 11a, 11b ... control circuit, 12 ... optical transmission line, 13 ... photodiode, 14 ... Preamplifier 15, 15a ... Main amplifier, 16 ... Buffer circuit, b1 ... Control unit, b2 ... D / A conversion unit, b3 ... Output current monitor unit, b4 ... A / D conversion part.

Claims (5)

光信号を電流信号に変換するフォトダイオードと、
前記フォトダイオードにより出力される前記電流信号を電圧信号に変換するとともに、利得または周波数帯域を変更する前置増幅器とを備え、
前記フォトダイオードおよび前記前置増幅器は、当該フォトダイオードに対するバイアス信号を受信し、
前記前置増幅器は、前記バイアス信号に基づいて利得および周波数帯域を変更する
ことを特徴とする光受信器。
A photodiode for converting an optical signal into a current signal;
A preamplifier for converting the current signal output by the photodiode into a voltage signal and changing a gain or a frequency band;
The photodiode and the preamplifier receive a bias signal for the photodiode;
The preamplifier changes a gain and a frequency band based on the bias signal.
リードピンを有する光通信用受光モジュールをさらに備え、
前記フォトダイオードおよび前記前置増幅器は、前記光通信用受光モジュール内に配置されるとともに、当該光通信用受光モジュールに備えられた一のリードピンを通して前記バイアス信号を受信する
ことを特徴とする請求項1記載の光受信器。
A light receiving module for optical communication having a lead pin;
The photodiode and the preamplifier are arranged in the light receiving module for optical communication and receive the bias signal through one lead pin provided in the light receiving module for optical communication. The optical receiver according to 1.
前記フォトダイオードおよび前記前置増幅器に前記バイアス信号を出力する制御回路をさらに備え、
前記制御回路は、前記光通信用受光モジュール外に配置されるとともに、外部から受信した所定の制御信号に基づいて前記バイアス信号を出力することを特徴とする請求項2記載の光受信器。
A control circuit for outputting the bias signal to the photodiode and the preamplifier;
3. The optical receiver according to claim 2, wherein the control circuit is arranged outside the light receiving module for optical communication and outputs the bias signal based on a predetermined control signal received from the outside.
前記制御回路は、出力電流監視手段を含んで構成され、
前記出力電流監視手段は、前記制御回路から前記フォトダイオードに出力される電流をモニターする
ことを特徴とする請求項3記載の光受信器。
The control circuit includes output current monitoring means,
The optical receiver according to claim 3, wherein the output current monitoring unit monitors a current output from the control circuit to the photodiode.
前記制御回路により出力される前記バイアス信号を受信する高入力インピーダンスのバッファ回路をさらに備え、
前記バッファ回路は、前記光通信用受光モジュール内に配置され、
前記前置増幅器は、前記バッファ回路により出力される信号に基づいて利得および周波数帯域を変更する
ことを特徴とする請求項4記載の光受信器。
A buffer circuit having a high input impedance for receiving the bias signal output by the control circuit;
The buffer circuit is disposed in the light receiving module for optical communication,
The optical receiver according to claim 4, wherein the preamplifier changes a gain and a frequency band based on a signal output from the buffer circuit.
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