專利名稱：光接收器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可正確地檢測出光輸入信號的有無的光接收器。
背景技術(shù)：
光接收器具有將光輸入信號變換為電信號并加以輸出的功能。光 接收器的輸入信號是例如聲音、電子郵件或以互聯(lián)網(wǎng)為代表的包含文 字、圖像信息的電子數(shù)據(jù)等信息。這些信息通過按照特定通信協(xié)議決
定的幀(frame)方式祐Jt字化、編碼化。
在此，在將響應(yīng)速度高速化的光接收器中，需要使光接收器的初 級放大部的增益小。但是初級放大部的增益小時光接收器的S/N比(信 噪比Signal to Noise Ratio )也會降低。因此，以不惡化S/N比為前 提進行開發(fā)，以在將響應(yīng)速度高速化的同時提高光接收器的最小接收 靈敏度。
一般為了提高最小接收靈敏度，在光電變換電路中采用雪崩光電 二極管(Avalanche Photo Diode ，下面稱為APD) 。 APD指的是利用 以下作用的光電二極管，即利用根據(jù)光輸入信號而發(fā)生的電子-空穴 對在耗盡層內(nèi)被高電場加速，與晶格原子沖撞并以雪崩方式生成電子 -空穴對的倍增作用。如上所述，APD需要由高電場來加速載流子， 因此它的驅(qū)動電壓較高。
另一方面，對于一部分上包含光接收器的光傳輸裝置，近年開展 了裝置的小型化及低耗電化，用于向光接收器供電的電源有低電壓化 趨勢。又，光電變換電路具有上述APD的場合，光傳輸裝置的電源 電壓有小于APD的驅(qū)動電壓的情形。在這種情況下，應(yīng)對方式是在 光接收器內(nèi)部配置高電壓發(fā)生電路，將利用該高電壓發(fā)生電路來升壓后的電壓施加在APD。
APD生成的電信號經(jīng)放大及直流變換后與規(guī)定閾值即警報發(fā)出 閾值被比較。與警報發(fā)出閾值的比較是由稱為信號丟失檢測電路的部 分來實施的。即，在信號丟失檢測電路中通過所述電信號與警報發(fā)出 閾值的比較，進行有無光輸入信號的信號丟失檢測的判定。信號丟失 檢測功能是通知光接收器或包含該光接收器的光傳輸裝置的異常的 發(fā)出警報的功能，因此最好沒有檢測誤差而高精度且穩(wěn)定地發(fā)揮其作 用。還有，在專利文獻1-4中有如何提高與確保光接收器穩(wěn)定動作 等相關(guān)的特性的記載。
專利文獻1:日本特開平1 - 245725號>^報
專利文獻2:日本特開昭58 - 124339號公報
專利文獻3:日本特開2005 - 354548號公報
專利文獻4:日本特開2005 - 304022號公報
專利文獻5.'日本特開平7- 162369號公報
專利文獻6:國際公開號；WO 2004/010613
借助圖14~16說明本申請的課題。圖14是針對典型的光接收器 的結(jié)構(gòu)的說明圖。在圖14中，首先通過光纖100的光輸入信號輸入 到光電變換電路102。在光電變換電路102中，光輸入信號通過接受 來自高電壓發(fā)生電路104的供給電壓而驅(qū)動的APD變換為電信號。
接著，光電變換電路102的輸出即電信號傳輸至電放大器106。 然后在電放大器106放大的電信號輸入至直流信號變換電路108，變 換為直流信號。在直流信號變換電路108中變換的電信號輸入至信號 丟失檢測電路110，與規(guī)定闊值電壓作比較。信號丟失檢測電路110 在比較結(jié)果檢測出信號丟失時將警報信號輸出至外部的輸出端116。
光輸入信號通過由高電壓發(fā)生電路的輸出電壓驅(qū)動的APD來變 換為電信號，在基于該電信號進行信號丟失檢測的光接收器中，為了 穩(wěn)定動作而施加到APD的電壓最好恒定。即，需要將高電壓發(fā)生電 路的輸出電壓大致保持恒定，從而保障APD的穩(wěn)定動作。
5但是，光輸入信號被截斷的一瞬間，高電壓發(fā)生電路的輸出電流 (稱為lout)非常接近零值，有可能因控制誤差而出現(xiàn)使高電壓發(fā)生 電^各的輸出電壓(稱為V OUt)上升的反^f動作。又，上升的V out
放大APD的暗電流，盡管沒有光輸入信號，但向信號丟失檢測電路
供給閾值以上的電信號，因此有信號丟失檢測誤動作的問題。
對于該問題，利用圖16所示的電流/電壓波形進行詳細說明。圖 16中光輸入信號Pin被截斷的場合，APD的輸出電流Iapd降低，因 此I out也非常接近零值。
在此，高電壓發(fā)生電路有時通過PWM (脈寬調(diào)制Pulse Width Modulation)控制來進行使輸出電壓Vout保持恒定的控制的情形。為 了不依賴干擾噪聲而得到穩(wěn)定的Vout， PWM控制回路的典型的結(jié)束 時間設(shè)定為10msec以上這種較長的時間。
號且如圖15所示Iout被截斷的場合，產(chǎn)生控制誤差，會發(fā)生使Vout 瞬間上升的反饋動作。然后，使保持恒定的Vout并放大APD的暗電 流。即，若Vout上升則暗電流祐J文大，因此正在降低的Iapd再次上 升。結(jié)果，在直流信號變換電路108中盡管沒有光輸入信號，但電信 號(信號電平輸出)也會如圖16中由信號電平輸出V peak所表示超 過閾值電壓VTH。又，如虛線所示，出現(xiàn)在信號丟失輸出Vlos中發(fā) 生信號丟失檢測誤差的問題。
還有，這樣動作的光接收器的在沒有光輸入信號時的lout由下式 1所示。
<formula>formula see original document page 6</formula>
在此，iN 是散粒噪聲，q是電子的電荷量，Id是光接收器的暗電 流，B是帶通寬度，M是倍增系數(shù)。此外X是APD的過剩噪聲指數(shù)。 又，從式1可知散粒噪聲中倍增系數(shù)M的貢獻大。倍增系數(shù)M由以 下式2所表示。1 — ( 6 )"似
V
在此，Vb是APD的反向電壓，VB是APD的擊穿電壓。由式l、 2可知散粒噪聲iN^及倍增系數(shù)M是Vb越接近Vb就越増加。因而在 沒有光輸入信號的場合，為了減小I叩d而必須減小APD的反向電壓， 即抑制Vout的上升?？墒牵捎诋a(chǎn)生上述的控制誤差，Vout瞬間上 升，因此Vapd也上升，結(jié)果出現(xiàn)產(chǎn)生信號丟失檢測誤差的問題。
此外，在專利文獻2中公開了在沒有光輸入信號的狀態(tài)即APD 的待機狀態(tài)下防止APD上被施加過大的反向電壓的方法。更具體地 說，響應(yīng)信號丟失檢測電路(專利文獻2中峰檢測電路)的輸出，向 APD施加適合的V apd。用框圖概括專利文獻2的發(fā)明，則如圖15 所示。在此，圖15中所標(biāo)記的符號與圖14的符號相同的部分表示與 圖14中說明的結(jié)構(gòu)相同。依據(jù)將信號丟失檢測電路110的輸出反饋 至高電壓發(fā)生電路104的輸出決定的專利文獻2的方法，可避免光輸 入信號丟失時的V out的上升。
但是，在基于專利文獻2方法的V out的控制方法中，將高電壓 發(fā)生電路穩(wěn)定化的時間常數(shù)占支配地位，難以按充分早的響應(yīng)時間響 應(yīng)。因而存在將光輸入信號丟失時產(chǎn)生的過渡響應(yīng)即上述的"V out 的上升"抑制、穩(wěn)定化的概率低，且確實的信號丟失誤檢測的抑制并 不充分的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決諸如上述的課題構(gòu)思而成，其目的在于提供信號 丟失檢測電路沒有信號丟失的檢測誤差而動作的光接收器。
本發(fā)明的光接收器具備將光輸入信號變換為電信號的光電變換 電路；將該電信號變換為直流信號的直流信號變換電路；向該光電變 換電路供給電壓的高電壓發(fā)生電路；以及吸收該高電壓發(fā)生電路的一 部分輸出電流的電流宿電路。又，以該直流信號變換電路的輸出信號越是降低，該電流宿電路就越增加從該高電壓發(fā)生電路的輸出電流吸 收的電流為特征。
本發(fā)明的光接收器具備將光輸入信號變換為電信號的光電變換 電路；將該電信號變換為直流信號的直流信號變換電路；向該光電變 換電路供給電壓的高電壓發(fā)生電路；以及將該直流信號變換電路的輸 出信號的電壓值與閾值電壓進行比較，；險測該光輸入信號有無被截斷 的信號丟失檢測電路。而且，以具備電流宿電路的特征，該電流宿電 路在該信號丟失檢測電路被截斷該光輸入信號時若輸出信號丟失，則 吸收該高電壓發(fā)生電^各的一部分輸出電流。
本發(fā)明的光接收器具備將光輸入信號變換為電信號的光電變換 電路；向該光電變換電路供給電壓的高電壓發(fā)生電路；檢測從該高電 壓發(fā)生電路流入該光電變換電路的光電流的光電流檢測電路；以及吸 收該高電壓發(fā)生電路的一部分輸出電流的電流宿電路。其特征在于 該光電流檢測電路檢測出的該光電流越是降低，該電流宿電路就越增 加從該高電壓發(fā)生電路的輸出電流吸收的電流。
通過本發(fā)明能夠沒有檢測誤差且穩(wěn)定地進行光輸入信號的丟失 檢測。
圖1是實施方式1的光接收器的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是實施方式1的光電變換電路的電路圖。
圖3是實施方式1的電流宿電路的電路圖。
圖4是高電壓發(fā)生電路的電路圖。
圖5是高電壓發(fā)生電路各連接部上的電流/電壓波形。
圖6是光接收器各構(gòu)成部分的電流/電壓波形。
圖7是I apd的斜率和ISINK的電流變化率(斜率)的說明圖。
圖8是實施方式2的光接收器的結(jié)構(gòu)圖。
圖9是實施方式2的電流宿電路的電路圖。圖10是針對實施方式2的反向電流Iswjc的說明圖。 圖11是實施方式3的光接收器的結(jié)構(gòu)圖。
圖12是針對光電流檢測電路的說明圖。
圖13是針對I麵K的調(diào)整的說明圖。
圖14是說明課題的光接收器的結(jié)構(gòu)圖。 圖15是說明其它課題的光接收器的結(jié)構(gòu)圖。 圖16是針對課題電流/電壓波形的說明圖。 (符號說明)
12 光電變換電路；14 高電壓發(fā)生電路；18 直流信號變換電 路；20 電流宿電路；22 信號丟失檢測電路；36 反相放大電路； 38 晶體管；50 電流宿電路；70 光電流;險測電^s 72 電流宿電 路。
具體實施例方式
實施方式1
圖1示出本實施方式的光接收器的結(jié)構(gòu)圖。以下參照圖1就本實 施方式的光接收器的結(jié)構(gòu)進行說明。本實施方式的光接收器具備光電 變換電路12。光電變換電路12是將從光纖IO導(dǎo)入的光輸入信號變換 為電信號的部分，在本實施方式中采用APD。
而且本實施方式的光接收器具備用于向上述APD供給驅(qū)動電壓 的高電壓發(fā)生電路14。高電壓發(fā)生電路14內(nèi)裝了升壓電路，供給APD 的驅(qū)動電壓。以下，將高電壓發(fā)生電路14的輸出電流稱為I out、輸 出電壓稱為Vout。
從高電壓發(fā)生電路14接受電壓供給而將光輸入信號變換為電信 號的光電變換電路12,將電信號輸出至電放大器16。在電放大器16 中進行放大，以使上述電信號的振幅成為在光接收器的后級即電放大 器16以后可識別的信號振幅。被;改大的電信號輸入至直流信號變換 電路18。在直流信號變換電路18中，以電放大器16的電振幅作為輸
9入源，將表示信號電平的交流電壓分量變換為直流電壓分量。即，直 流信號變換電路18指的是通過變換至直流電壓分量來檢測出光輸入 信號電平的部分。
而且，本實施方式的光接收器具備信號丟失檢測電路22。信號丟 失檢測電路22將上述變換為直流電壓分量的電信號與規(guī)定閾值電壓 (警報發(fā)出閾值)作比較，檢測有無光輸入信號的丟失。即，信號丟 失檢測電路22在輸入至信號丟失檢測電路22的輸入電信號為閾值電 壓以下的場合向外部輸出該情況。信號丟失檢測電路的輸出被稱為警 報信號。該警報信號是在沒有檢測出信號丟失時輸出0,而當(dāng)檢測到 信號丟失時輸出1的數(shù)字信號。還有，信號丟失檢測電路22可為與 高電壓發(fā)生電路14等獨立的其它基板即"外加電路"。
而且本實施方式的光接收器具備電流宿電路20。電流宿電路20 是基于來自用于監(jiān)視光輸入信號的振幅的直流信號變換電路18的輸 出，調(diào)整疊加至高電壓發(fā)生電路14的負載的部分。即，電流宿電路 20吸收高電壓發(fā)生電路的一部分輸出電流，以在直流信號變換電路 18的輸出電壓在降低前后使所述高電壓發(fā)生電路的輸出電流保持恒 定。
電流宿電路20是本實施方式的一個特征部分，按照從直流信號變 換電路18輸出的光輸入信號電平，調(diào)整負載，以使高電壓發(fā)生電路 14的輸出電流(I out)保持恒定。在后面就電流宿電路20的電路結(jié) 構(gòu)進4亍詳細i兌明。
本實施方式的光接收器的大致結(jié)構(gòu)與上述相同。以下借助電路圖 就本實施方式的光電變換電路12、電流宿電路20及高電壓發(fā)生電路 14進4亍詳細i兌明。
參照圖2就光電變換電路12進行說明。光電變換電路12具備受 光元件140、電流電壓變換放大器(傳輸阻抗放大器，TIA) 141、及 電阻142。光電變換電路12通過端子143連接到高電壓發(fā)生電路14。 此外，光電變換電路12通過端子144連接到電放大器16。在此，電阻142串聯(lián)連接在高電壓發(fā)生電路14和受光元件140
之間，根據(jù)光電流的變化被動地控制施加到受光元件的電壓和倍增率
M。即，當(dāng)光電流增大時通過降低施加到受光元件140的施加電壓來 降低受光元件140的倍增率M,當(dāng)光電流減少時通過提升施加到受光 元件的施加電壓來提高倍增率M。因此，當(dāng)光輸入信號丟失而光電流 減少時不具有降低施加到受光元件的施加電壓的作用。還有，電阻142 未必是必需的，可不使用電阻142而直接連接高電壓發(fā)生電路14和 受光元件140。
接著，借助圖3，對電流宿電路20的電路圖進行說明。電流宿電 路20具備反相放大電路(運算放大器)36。反相放大電路36的反相 輸入是直流信號變換電路18的輸出，在圖3中用符號30來表示。一 個非反相輸入是基準(zhǔn)電位Vr。反相放大電路36的反相輸入側(cè)連接了 用于控制放大率的電阻32。在此，設(shè)電阻32的電阻值為Rl。此外用 電阻值R2來表示的電阻34連接在反相i文大電路36的反相輸入和輸 出之間。
反相放大電路36的輸出輸入至晶體管38的基極電位。晶體管38 的發(fā)射極與低電壓電位44連接。還有，在發(fā)射極與低電壓電位44之 間串聯(lián)連接電阻40。電阻40的電阻值為R3。 一個晶體管38的集電 極與電流宿電路20的輸出48連接。在輸出48和上述集電極之間串 聯(lián)連接電阻42。電阻42的電阻值為R4。此外，/人集電極和電阻42 之間的支點47開始分支，連接了低電壓電位45。在分支點47和低電 壓電位45之間串聯(lián)連接電阻46。電阻46的電阻值為R5。低電壓電 位44、 45保持在比高電壓發(fā)生電路14的輸出電壓V out低的電位， 也可為GND電位。
電流宿電路20的輸出48連接在相連高電壓發(fā)生電路14和光電變 換電路12的布線上。即，如果電流宿電路20的晶體管38處于導(dǎo)通 狀態(tài)，電流會從高電壓發(fā)生電路14流入電流宿電路20。
接著，參照圖4，對本實施方式的高電壓發(fā)生電路14的電路圖進行說明。
本實施方式的高電壓發(fā)生電路14具備FET(場效應(yīng)晶體管Field Effect Transistor) 124。當(dāng)FET124處于截止(OFF)動作時，(在圖 4中用126來表示)與輸入電壓Vin相等的電壓值施加到電容器128， 電容器128被充電。然后，若FET124從截止(OFF )切換到導(dǎo)通(ON )， 則線圏130中與線圏130的電感L和Vin之比成比例的電流di/dt從輸 入電位Vin向GND電位流動。即，di/dt由下式3來表示。
di/dt = VL/L ...式3
還有，當(dāng)FET124處于導(dǎo)通(ON)動作時二極管132連接到電容 器128前級，因此充電在電容器128中的電荷不會向FET124側(cè)放電。
然后，若FET124從導(dǎo)通(ON)切換至截止(OFF)動作，則線 圏130中流動的電流作為正電流而流入二極管132,因此電容器128 中電荷-波充電，輸出電壓Vout上升。Vout由式4表示。
V out = V in + L ■ di/dt …式4
在此，若V out持續(xù)上升，則在線圏130中流過從二極管132的 陽極電位向輸入電位126的反向電流，在線圏130中流過的開關(guān)電流 保持平衡狀態(tài)。
若考慮隨著FET124的開關(guān)動作而流過線圈130的平均電流值為 零的情況，則下式5成立。
在式5中D指的是DUTY比，如式6那樣定義。 D = ton/ (ton + toff) …式6
此外，t on指的是FET124的導(dǎo)通(ON )時間，t off指的是FET124 的截止(OFF)時間。又，本實施方式的高電壓發(fā)生裝置14通過調(diào)整 DUTY比D來控制V out,使之保持恒定。即，獲取將輸出電壓Vout 電阻分割時的取樣電壓和基準(zhǔn)電壓V ref的差分，比較差分量和振蕩 器121的輸出，輸出驅(qū)動FET124的柵極電壓的數(shù)字信號分量。這種數(shù)字信號的輸出由運算放大器120、 122來進行。然后，通過調(diào)整數(shù) 字信號的脈寬，控制輸出電壓的分割電壓值相對基準(zhǔn)電壓成為恒定。
這種控制方法是一般稱為PWM (脈寬調(diào)制)的控制方式。PWM 控制回路為了不受干擾噪聲的影響而得到穩(wěn)定的輸出電壓，往往具有 較長的結(jié)束時間。此外，本實施方式中的PWM控制回路的結(jié)束時間 為10mse左右。
本實施方式的高電壓發(fā)生電路14的結(jié)構(gòu)具備上述結(jié)構(gòu)，在圖4 中說明的電路圖的各連接部上的電流/電壓波形如圖5所示。
參照圖6的電流/電壓波形，說明具備上述結(jié)構(gòu)的本實施方式的光 接收器的動作及特征。首先，隨著光輸入信號Pin的截斷，APD電流 Iapd降低，光電變換電路12輸出的電信號輸出Vapdout也降低。根 據(jù)降低的電信號輸出Vapdout，直流信號變換電路18的輸出即信號電 平輸出Vpeak也成為閾值電壓VTH以下。
輸入這種V peak值的電流宿電路20通過反相放大電路36來使V peak的值極性反相，向晶體管38的基極輸入。晶體管38根據(jù)基極電 位改變發(fā)射極電位，最終使由發(fā)射極電位和低電壓電位44之間的電 位差和電阻R3來確定的電流值Isink從電流宿電路20的輸出48流入
低電壓電位44側(cè)。IsjNK的值由下式7來表示。
。 P P
在此，Vr是反相放大電路36的基準(zhǔn)電位，Vin表示Vpeak， VE
是晶體管38的發(fā)射極電位，Vs是基極電位，VBE是基極發(fā)射極電位。
由式7可知V in減少時IsiNK增加。即，若V in的減少以光輸入信號 減少(包含截斷)為前提，則IsiNK的值以補充I apd減少分量的方式 增大。若圖示該情況則如圖6中的高電壓發(fā)生電路14的輸出電流I out 所示。如此當(dāng)存在光輸入信號的輸入時，I out幾乎由APD電流I apd構(gòu)成。另一方面，若光輸入信號被截斷，則Iout主要由導(dǎo)入電流宿電 路20的電流即Is^K來構(gòu)成，在光輸入信號的截斷前后將I OUt的值大
致保持恒定。即Iout是Iapd和I麵K之和，如式8所示。 I out = I apd + ISINK .式8 此外，Iapd如式9所示。 Iapd = PinxRexM …式9
在此，P in是輸入光接收器的平均光功率[mW]， Re是光接收器 的光電變換效率[A/W]， M是式2所示的倍增系數(shù)。在此，設(shè)M的值 (稱為M值)為固定，則I apd與P in成比例地增減。又，通過將ISINK 的絕對值與I apd —致并且反轉(zhuǎn)其極性進行控制，可將I out在光輸入 信號截斷前后大致保持恒定。
本實施方式的特征就是能夠這樣將I out維持恒定。該效果是為了 使高電壓發(fā)生電路14的負載狀態(tài)不依賴光輸入信號而保持恒定而通 過電流宿電路20來獲得的。又，在出現(xiàn)光輸入信號的截斷的場合， 也不會使高電壓發(fā)生電路14的輸出電壓V out上升且放大暗電流，可 避免信號丟失檢測誤差。
此外，電流宿電^各20的輸出響應(yīng)遠比高電壓發(fā)生電^各14的響應(yīng) 時間快。在本實施方式中包含一般的反相放大電路(運算放大器)36 及晶體管38的反饋控制的響應(yīng)時間為數(shù)百微秒。與W目比，高電壓 發(fā)生電路14的響應(yīng)時間為數(shù)毫秒，因此在高電壓發(fā)生電路14響應(yīng)之 前進行基于電流宿電路20的負載重疊，以使I out保持恒定。
可是，與本實施方式的高電壓發(fā)生電路不同的高電壓發(fā)生電路中， 為了使輸出狀態(tài)穩(wěn)定，通常設(shè)置恒定的電流負載。在這種情況下，電 流消耗增加且光接收器發(fā)熱，因此存在電路的動作狀態(tài)處于惡劣環(huán)境 的問題。但是，本實施方式的電流宿電路20根據(jù)來自直流信號變換 電路18的光輸入信號，改變負載使Iout大致恒定。因而可抑制耗電 的增大且不會無故增加發(fā)熱量。
而且，本實施方式的Iout適當(dāng)追力口來自電流宿電路的反向電流，會形成與APD的光電流(電信號)相獨立的控制回路。因此，依據(jù) 本實施方式，在不改變APD的反向電壓的情況下能夠使高電壓發(fā)生 電路14的輸出電壓穩(wěn)定，因此APD的M值不會改變而不會影響通常 的接收靈壽丈度性能。用于解決例如在直接控制高電壓發(fā)生電路的輸出 電壓時M值變動且無法避免對接收靈敏度性能的影響的問題。
此外，因APD的制造容差而Re及M值變動，認(rèn)為有時難以將I
out維持恒定。但是，在本實施方式中根據(jù)Re調(diào)整Is!NK的電流變化率 (斜率)，從而使Iout大致恒定。具體地說，R2/R!比成為控制增益 分量，可用這些值適當(dāng)調(diào)整131服的電流變化率(斜率)。圖7是Iapd 的斜率和k腿的電流變化率(斜率)的說明圖。如圖7所示，能夠進
行補償因APD的制造容差而產(chǎn)生的Re及M值的變動的調(diào)整，因此 可使Iout大致恒定。
此外，在圖3中說明的電阻42、 46是晶體管38的集電極發(fā)射極 間的耐電壓(稱為VCE)在考慮延遲時不是充分的值的情況而設(shè)置的。 即可通過電阻42、 46來補償VcE的耐電壓不足。尤其在使用APD的 場合，Vout變大，但是因晶體管38的安裝區(qū)域的限制而采用小型部 件等情況下會出現(xiàn)耐電壓不足，因此設(shè)置電阻42、 46是有意義的。 另一方面，如果與APD的驅(qū)動電壓相比，晶體管38的耐電壓有充分 的富余，就不需要電阻42、 46。
在本實施方式中，晶體管38記載為雙極性晶體管，但是只要能進 行使Iout大致恒定的電流控制，就電流控制元件也可，因此并不限定 于晶體管。
實施方式2
在圖8中示出本實施方式的光接收器的結(jié)構(gòu)圖。在圖8中采用與 圖1相同的符號的構(gòu)成要素與圖l相同，因此在本實施方式中省略說 明。本實施方式的光接收器的特征在于電流宿電^各50。本實施方式的 電流宿電路50的輸入為信號丟失檢測電路22的輸出。如在實施方式 1中說明的那樣，信號丟失檢測電路22的輸出是(設(shè)檢測出信號丟失
15時為1 ) 0或1的數(shù)字信號。
在本實施方式中隨著該數(shù)字信號使電流宿電路50的反向電流變 動，從高電壓發(fā)生電路14的輸出部吸收電流，以在光輸入信號過渡 響應(yīng)時抑制高電壓發(fā)生電路14的輸出電流I out的變動。
基于電流宿電路50的負載重疊，即電流的吸收方法如圖10所示。 還有，電流宿電路50從Iout吸收的電流為ISINK，通過光電變換電路 12中光輸入信號的變換來生成的電流為Iapd。與實施方式1同樣地， I out的值通過ISINK和APD電流I apd之和來求出。
由圖IO可知，在Iapd充分大的區(qū)域中信號丟失檢測電路的輸出 為0, I,K維持在小值。這時I out對I apd的貢獻占主導(dǎo)地位。另一 方面，光輸入信號小且Iapd小，即在直流信號變換電路18的信號電 平輸出V peak小于警報發(fā)生鬧值電壓VTH的區(qū)域中，信號丟失檢測 電路的輸出為l， IsiNK增加。這時Iout對I測K的貢獻占主導(dǎo)地位。
通過采用這種數(shù)字信號即信號丟失檢測電路22的輸出，即使從光 輸入信號變換的電信號為小信號，也能確保噪聲耐量。此外，還有可 通過固定Is脆來不做調(diào)整的優(yōu)點。
此外，不像實施方式1那樣根據(jù)信號電平輸出連續(xù)改變電流宿電 路50的輸出電流，但可在光輸入信號丟失前后的過渡狀態(tài)中將I out 的變動抑制在最小范圍內(nèi)，因此能夠抑制導(dǎo)致信號丟失檢測的高電壓 發(fā)生裝置14的輸出電壓上升。即與實施方式1同樣地，在短的響應(yīng) 時間內(nèi)進行基于電流宿電路50的負載重疊，以在高電壓發(fā)生電路14 響應(yīng)光輸入信號截斷之前緩和I out的變動，因此APD上不會施加高 電壓。因而可解決信號丟失的檢測誤差的問題。此外，這樣僅在光信 號輸入截斷且需要從高電壓發(fā)生電路14吸收電流的場合，電流宿電 路50使負載重疊(吸收電流)，因此也可抑制發(fā)熱量的增加。而且 不會改變APD的M值，因此不會影響光接收器的接收靈敏度性能。
此外，在圖9中示出本實施方式的電流宿電路50的電路圖。電流 宿電路50具備被輸入信號丟失檢測電路22的輸出的輸入端52。該輸入端52與晶體管54的基極連接。晶體管54的發(fā)射極與低電壓電位 56連接。另一方面，晶體管54的集電極與電流宿電路的輸出64連接。 在發(fā)射極和低電壓電位56之間串聯(lián)連接電阻61。又，在集電極和輸 出端64之間串聯(lián)連接電阻58。而且從集電極和電阻58之間的分支點 開始分支而連接了低電壓電位62，在該低電壓電位62和該分支點之 間串聯(lián)連接電阻60。還有，可省略電阻61,直接連接發(fā)射極和低電 壓電位56。
接著，對這種結(jié)構(gòu)的電流宿電路的動作進行說明。當(dāng)信號丟失檢 測電路22檢測出信號丟失并將輸出設(shè)為"1"時，輸入端52上被施 加使晶體管54導(dǎo)通(ON)的信號。這時電流宿電^各50從高電壓發(fā)生 電路14導(dǎo)入的電流增大。另一方面，當(dāng)信號丟失檢測電路檢測出信 號并將輸出設(shè)為"0"時，輸入端52上被施加使晶體管54截止(OFF) 的信號。這時電流宿電路50從高電壓發(fā)生電^各14導(dǎo)入的電流減少。 這種電流宿電路的結(jié)構(gòu)比實施方式1的電流宿電路的結(jié)構(gòu)簡單，可將 電流宿電路的部件數(shù)目抑制在最小范圍內(nèi)。
在本實施方式中，可將信號丟失檢測電路的輸出和電流宿電路的 反向電流I則K設(shè)定為相反極性。即，設(shè)信號丟失檢測電路22的輸出 在警報發(fā)出時為0輸出，警報非發(fā)出時為l輸出的邏輯時，如果成為
相反極性的信號丟失檢測電路22的輸出在1輸出時使IsiNK減小，在
O輸出時使IstNK上升，就可進行與上述控制相等的控制。這種調(diào)整可 通過適當(dāng)改變晶體管的導(dǎo)電型等來進行。因而即使進行這樣反轉(zhuǎn)極性 的控制也能得到本發(fā)明的效果。
在本實施方式中，晶體管54記載為雙極性晶體管，但是只要能進 行緩和Iout的變動的電流控制，就電流控制元件也可，因此并不限定 于晶體管。
實施方式3
在圖11中示出本實施方式的光接收器的結(jié)構(gòu)圖。在圖11中采用 與圖1相同的符號的構(gòu)成要素與圖l相同，因此在本實施方式中省略說明。本實施方式的光接收器具備光電流檢測電路70。光電流檢測電路70是本實施方式的成為特征的構(gòu)成要素，因此在下面借助圖12進 4亍詳細i兌明。光電流檢測電路70具備連接到高電壓發(fā)生電路14的高電壓發(fā)生 電路連接點74和連接到光電變換電路12的光電變換電路連接點78。 高電壓發(fā)生電路連接點74和光電變換電路連接點78經(jīng)由電阻76相 連接。電阻76的電阻值為R8。而且具備從電阻76的兩端得到輸入的反相放大電路(運算放大 器)84。反相放大電路84的反相輸入與電阻76的高電壓發(fā)生電路連 接點74側(cè)連接。另 一方面，反相》文大電路84的非反相輸入與電阻76 的光電變換電路連接點78側(cè)連接。在反相輸入和電阻76之間串聯(lián)連接電阻80，在非反相輸入和電 阻76之間串聯(lián)連接電阻82。電阻80、電阻82的電阻值分別為R10、 R9。而且，在連接電阻80和反相輸入之間和反相放大電路84的輸出 的布線上串聯(lián)地配置電阻86。電阻86的電阻值為Rn。反相放大電鴻、 84的輸出為光電流^r測電路70的輸出，在圖12中表示為輸出88。 輸出88的值為V。。 V。由下式10表示。
<formula>formula see original document page 18</formula> …式10在此，V out是高電壓發(fā)生電路14的輸出電壓。此外I apd指的 是APD的電流值。由式10可知Iapd增加時V。減少。又，本實施方式的電流宿電路72以V。的值為輸入值，設(shè)計成該值越低反向電流IsiNK越減小(例如，可為圖9所示的向符號52輸入V。的結(jié)構(gòu))。在本實施方式中通過這種結(jié)構(gòu)，在APD電流Iapd較大時，由于 V。降低而電流宿電路72的輸出電流ISINK降低。另 一方面，當(dāng)I apd 較小時，即光輸入信號截斷時，由于V。上升而I,K增加。因而由Iapd 和IsiNK之和求出的高電壓發(fā)生電路14的輸出電流I out,因高電壓發(fā)生電路的負載狀態(tài)不依賴I apd而能夠保持恒定，因此可解決信號丟 失檢測誤差的問題。此外也同樣獲得實施方式1中記載的其它效果。 此外，不經(jīng)由直流信號變換電路18或信號丟失檢測電路22而直接用 光電流檢測電路70檢測APD電流I apd,因此可比實施的方式1和2 更加高速地進行電流宿電路的輸出響應(yīng)，可進一步提高信號丟失檢測 的精度。此外，在光電流沖企測電路70中，R11/R10比即電阻86/電阻80的比成為控制增益分量，可控制Is!NK的斜率分量。此外通過調(diào)整電阻 分量R8，可控制IsiNK的偏置分量。又，圖13是表示將Is!NK調(diào)整為能夠吸收I apd的制造容差(APD的光電變換效率和M值的容差)的圖。 本實施方式的特征在于根據(jù)光電流檢測電路70檢測出的光輸入 信號電平(輸出88)，使電流宿電路72對高電壓發(fā)生電路14疊加負 載即吸收電流，以使Iout大致保持恒定。因而，本實施方式的電流宿 電路72可為如實施方式2中的電流宿電路即圖9那樣的結(jié)構(gòu)，沒有 特別的限定。也可省略圖9的電阻61,直接連接發(fā)射極和低電壓電位 56。此外，在實施方式1~3中說明的本發(fā)明的特征在于采用電流宿 電路使高電壓發(fā)生電路14的輸出電流大致恒定，并抑制信號丟失檢 測誤差。因而，在不超出本發(fā)明范圍的范圍中可進行各式各樣的變形， 并不局限于實施方式的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種光接收器，其特征在于具備將光輸入信號變換為電信號的光電變換電路；將所述電信號變換為直流信號的直流信號變換電路；向所述光電變換電路供給電壓的高電壓發(fā)生電路；以及吸收所述高電壓發(fā)生電路的一部分輸出電流的電流宿電路，所述直流信號變換電路的輸出信號越是降低，所述電流宿電路就越增加從所述高電壓發(fā)生電路的輸出電流吸收的電流。
2. 如權(quán)利要求1所述的光接收器，其特征在于所述電流宿電路 具備.-將所述直流信號變換電路的輸出信號的電壓值反相放大的反相 i丈大電^各；將所述反相放大電路的輸出作為基極的輸入的晶體管；以及 在所述晶體管的主電流路徑上所述高電壓發(fā)生電路和低電壓電位之間串聯(lián)連接的電阻，所述晶體管與所述高電壓發(fā)生電路的輸出連接，以使所述晶體管的主電流承擔(dān)所述高電壓發(fā)生電路的一部分輸出電流。
3. —種光接收器，其特征在于具備 將光輸入信號變換為電信號的光電變換電路； 將所述電信號變換為直流信號的直流信號變換電路； 向所述光電變換電路供給電壓的高電壓發(fā)生電路；以及 將所述直流信號變換電路的輸出信號的電壓值與閾值電壓作比較，檢測有無所述光輸入信號的截斷的信號丟失檢測電路；所述信號丟失檢測電路具備在進行所述光輸入信號截斷時輸出 的信號丟失輸出時，吸收所述高電壓發(fā)生電路的一部分輸出電流的電 流宿電^各。
4. 如權(quán)利要求3所述的光接收器，其特征在于所述電流宿電路具備在所述高電壓發(fā)生電路和低電壓電位之間串聯(lián)連接的電阻；以及 對所述電阻串聯(lián)連接，并通過所述信號丟失檢測電路的輸出來切 換導(dǎo)通/截止的電流控制元件。
5. —種光接收器，其特征在于具備 將光輸入信號變換為電信號的光電變換電路； 向所述光電變換電路供給電壓的高電壓發(fā)生電路； 才企測,人所述高電壓發(fā)生電5各流入所述光電變換電i 各的光電流的光電流4企測電3各；以及吸收所述高電壓發(fā)生電路的一部分輸出電流的電流宿電路， 所述光電流檢測電路檢測的所述光電流越是降低，所述電流宿電路就越增加從所述高電壓發(fā)生電路的輸出電流吸收的電流。
6. 如權(quán)利要求5所述的光接收器，其特征在于所述光電流檢測 電路具備在所述高電壓發(fā)生電路和光電變換電路之間串聯(lián)連接的光電流 才企測用電阻；以及輸出與所述光電流檢測用電阻中流動的電流對應(yīng)的電壓的反相 放大器。
7. 如權(quán)利要求5或6所述的光接收器，其特征在于所述電流宿 電路具備將所述光電流檢測電路的所述輸出電壓輸入至基極的晶體管；以及在所述晶體管的主電流路徑上所述高電壓發(fā)生電路和低電壓電 位之間串聯(lián)連接的電阻，所述晶體管被連接成使所述晶體管的主電流承擔(dān)所述高電壓發(fā) 生電路的一部分輸出電流。
8. 如權(quán)利要求1所述的光接收器，其特征在于 所述光電變換電路為雪崩光電二極管。
全文摘要
本發(fā)明提供沒有信號丟失的檢測誤差而穩(wěn)定地進行信號丟失檢測的光接收器。該光接收器具備將光輸入信號變換為電信號的光電變換電路；將該電信號變換為直流信號的直流信號變換電路；向該光電變換電路供給電壓的高電壓發(fā)生電路；以及吸收該高電壓發(fā)生電路的輸出電流的一部分的電流宿電路。該直流信號變換電路的輸出信號越是降低，該電流宿電路就越增加從該高電壓發(fā)生電路的輸出電流吸收的電流。
文檔編號G02B6/42GK101630044SQ20091012967
公開日2010年1月20日 申請日期2009年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月17日
發(fā)明者宇藤健一 申請人:三菱電機株式會社