前置放大器、光接收器、光终端装置及光通信系统 |
|||||||
| 申请号 | CN201380070127.4 | 申请日 | 2013-01-16 | 公开(公告)号 | CN104919700B | 公开(公告)日 | 2017-11-17 |
| 申请人 | 三菱电机株式会社; | 发明人 | 三田大介; 野田雅树; 野上正道; | ||||
| 摘要 | 电流 旁路 电路 (230)与电流 电压 转换放大电路(210)的输入 端子 连接，从受光元件(100)输出的光电流的一部分流过电流旁路电路(230)。将利用电压电平转换电路(240)对 输出电压 进行电平转换后的电压输入电流旁路电路(230)，使得电流旁路电路(230)以比与电流电压转换放大电路(210)的反馈 电阻 (212)并联连接的 二极管 (220)成为导通状态的光电流小的光电流成为导通状态。由此，能够按照与受光电平对应的光电流的大小，分三级切换电流电压转换增益。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种前置放大器，其中，该前置放大器具有： |
||||||
| 说明书全文 | 前置放大器、光接收器、光终端装置及光通信系统技术领域[0001] 本发明涉及前置放大器、光接收器、光终端装置及光通信系统。 背景技术[0002] 近年来，在为各个家庭提供多媒体服务(Multimedia Service)的接入网络(Access Network)中，以使用了光纤的公共线路网实现的被称为PON(Passive Optical Network：无源光网络)系统的点对多点(Point to Multi-point)的接入系光通信系统得到广泛应用。 [0003] PON系统由1台作为站侧装置的OLT(Optical Line Terminal：光加入者线路终端装置)和多台经由光星形耦合器(Star Coupler)连接的作为加入者侧终端装置的ONU(Optical Network Unit：光网络装置)构成。多个ONU能够共用OLT和作为传输路径的光纤的大部分，因而能够期待运用成本的降低，并且不需要对作为被动部件的光星形耦合器供电，因而容易在户外设置，也具有可靠性高的优点。基于这些优点，作为实现宽带网络的光通信系统而被广泛引进。 [0004] 在这样的PON系统中，各个ONU位于距OLT不同距离的位置处，因而各个ONU发送的光信号在OLT中的受光电平，按照OLT从各个ONU接收的每个接收分组而不同。因此，对于OLT的光接收器要求稳定地再现不同受光电平的分组的较宽的动态范围特性(Wide Dynamic Range)。以实现较宽的动态范围特性为目的，通常在安装于光接收器的前置放大器中具备AGC(Automatic Gain Control：自动增益控制)电路。 [0005] 例如，在专利文献1公开的光接收装置中，按照每个分组(Packet)主动地切换前置放大器的转换增益。但是，在这种方式中，需要对按照受光电平将转换增益设定为最佳值的反馈电阻进行选择的选择电路等，导致电路规模大型化。另外，由于按照每个分组进行切换，因而收敛于最佳的转换增益将花费时间。 [0006] 与此相对，例如专利文献2公开的光接收器使前置放大器的转换增益按照受光电平被动地变化。即，按照通过受光元件被转换后的光电流的大小，使转换增益被动地变化。具体而言，光接收器的前置放大器具备将对应于受光电平的光电流转换为电压信号的电流电压转换电路，电流电压转换电路由放大器和反馈电阻构成。二极管等与电流电压转换电路的反馈电阻并联连接。 [0007] 在这样的光接收器中，当受光元件由于受光电平升高而生成的光电流增大的情况下，反馈电阻中的压降增加，电流电压转换电路的输入输出电压差增大。并且，在电流电压转换电路的输入输出电压差超过二极管的阈值电压时，电流流向二极管，并联连接的反馈电阻和二极管整体的电阻减小。由此，电流电压转换电路的转换增益减小，所以能够使转换增益按照光电流而被动地变化。 [0008] 即，在光电流较大的情况下，光电流几乎都流向压降大致固定的二极管，由此抑制在反馈电阻中产生的压降，即使是受光电平较高的输入光也能够输出作为电压信号的接收信号，从而实现较宽的动态范围特性。并且，专利文献2的前置放大器能够按照光数字信号的每1bit(比特)进行AGC动作，因而能够实现高速动作。 [0009] 在先技术文献 [0010] 专利文献 [0011] 专利文献1：日本特开2004－260396号公报 [0012] 专利文献2：日本特开2007－274032号公报 发明内容[0013] 发明要解决的问题 [0014] 专利文献2所记载的光接收器的前置放大器在所输入的光电流较小的情况下，二极管处于截止状态，几乎所有的光电流流向电流电压转换电路的反馈电阻，因而输出电压相对于光电流的变化呈线性变化。在此，示出输出电压与光电流之间的关系的直线的斜率为负，在光电流为高电平时，输出电压为低电平。 [0015] 另一方面，在所输入的光电流较大时，二极管处于导通状态，某个固定值以上的光电流流过二极管，因而电流电压转换电路的输出电压被钳位(Clip)于固定值。由此，光数字信号的光电流为高电平时的输出电压下降不足，因而信号的上升沿和下降沿的交叉点(Cross-Point)下降，存在接收信号的波形劣化、失真增大的问题。 [0016] 本发明正是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，提供一种减小了对所输入的电流进行电流电压转换而输出的电压信号的波形失真的前置放大器等。 [0017] 用于解决问题的手段 [0018] 为了达到上述目的，本发明的前置放大器构成为具有：电流电压转换放大电路，其将信号电流的全部或者一部分转换为信号电压并对该信号电压进行放大并输出；增益可变单元，其使所述电流电压转换放大电路的转换增益变化，以使得所述电流电压转换放大电路的输入电流的大小为第1阈值时为转换增益的变化点；电流旁路电路，其根据所述信号电流的大小使所述信号电流的一部分旁路；以及电压电平转换电路，其向所述电流旁路电路输出按照规定的比例对所述信号电压进行电平转换后的电平转换电压，从所述电压电平转换电路输出的所述电平转换电压成为用于切换是否执行所述电流旁路电路的旁路的阈值电压时的所述电流电压转换放大电路的所述输入电流的大小即第2阈值小于所述第1阈值。 [0019] 发明效果 [0021] 图1是示出实施方式的光通信系统的结构的框图。 [0022] 图2是示出实施方式1的光接收器的前置放大器的电路结构的图。 [0023] 图3是示出以往的光接收器的前置放大器的电路结构的图。 [0024] 图4是用于说明以往的前置放大器的输出电压相对于光电流的变化的图。 [0025] 图5是用于说明实施方式1的前置放大器的输出电压相对于光电流的变化的图。 [0026] 图6是示出实施方式2的光接收器的前置放大器的电路结构的图。 [0027] 图7是示出实施方式3的光接收器的前置放大器的电路结构的图。 [0028] 图8是示出实施方式4的光接收器的前置放大器的电路结构的图。 [0029] 图9是示出实施方式5的光接收器的前置放大器的电路结构的图。 [0030] 图10是示出输出电压的波形失真的评价结果的图。 具体实施方式[0031] 实施方式1 [0032] 下面，参照附图详细说明本发明的实施方式1。 [0033] 实施方式1的光通信系统1是采用了点对多点(Point to Multi-point)形式的PON(Passive Optical Network：无源光网络)系统。如图1所示，光通信系统1具有1台作为站侧装置的OLT(Optical Line Terminal：光加入者线路终端装置)10、多台作为加入者侧终端装置的ONU(Optical Network Unit：光网络装置)20、和被动地将光信号分支/合流的光星形耦合器30。所有的ONU 20通过一个以上的光学星形耦合器30及光纤32与OLT 10连接。 [0034] OLT 10由光接收器11、光发送器12、波长复用耦合器13和传输控制部14构成。波长复用耦合器13用于将光波长不同的上行信号和下行信号向规定的方向输出。将从ONU 20输出并在光纤32中传输来的光信号向光接收器11侧输出，将从光发送器12输出的光信号向连接有ONU 20的光纤32侧输出。 [0035] 传输控制部14根据从互联网等外部网络40输入的基带信号，生成调制信号并将其输入光发送器12。光发送器12根据从传输控制部14输入的调制信号对半导体激光器等发光元件发出的光进行调制。调制后的光信号作为下行信号经由波长复用耦合器13而输出，在光纤32中传输并被各个ONU 20接收。 [0036] 从ONU 20发送并在光纤32中传输来的上行信号的光信号经由波长复用耦合器13输入光接收器11。光接收器11对所输入的光信号进行光电转换，解调为电压信号的接收信号并输出给传输控制部14。传输控制部14将接收到的接收信号转换为基带信号，并输出给外部网络40。 [0037] 在此，从各个ONU 20发送的光信号是突发(burst)状的分组信号，将对这些分组信号进行时分复用而得到的光信号输入OLT 10。各个ONU 20经由任意长度的光纤32、任意个数的光星形耦合器30与OLT 10连接，OLT 10的光接收器11接收的光信号的强度根据每个分组而大不相同。即，为了从这样的光信号稳定地得到接收信号，光接收器11需要是能够应对较宽的动态范围的结构。 [0038] OLT 10的光接收器11由受光元件100、前置放大器(Pre-Amplifier：Pre-AMP)200和限幅放大器(Limiting Amplifier：LIM-AMP)110构成。 [0039] 受光元件100由光电二极管等构成，生成与接收到的光信号的强度即受光电平对应的光电流并输出。前置放大器200将从受光元件100输入的光电流转换为电压信号即接收信号，而且将其进行放大后输出。限幅放大器110将从前置放大器200输入的接收信号放大/限幅为规定强度的电压信号并输出。 [0040] 关于前置放大器200的结构及功能，使用图2～图5进行详细说明。如图2所示，前置放大器200由电流电压转换放大电路210、二极管220、电流旁路电路230和电压电平转换电路240构成。 [0041] 电流电压转换放大电路210由运算放大器等放大器211、和插入在放大器211的输入输出端子之间的反馈电阻212构成。受光元件100的输出端子和放大器211的输入端子相连接。二极管220插入在放大器211的输入输出端子之间。即，二极管220和反馈电阻212相互并联连接。 [0042] 电流旁路电路230由PNP型双极晶体管231(以下称为PNP晶体管231)构成。PNP晶体管231的发射极端子与受光元件100的输出端子连接，集电极端子被接地。电压电平转换电路240是将电阻241和电阻242串联连接而成的结构，通过电阻分压对电压电平进行转换。电阻分压后的电压被输入PNP晶体管231的基极端子。 [0043] 如上所述构成的前置放大器200根据二极管220为导通状态还是截止状态、或者电流旁路电路230为导通状态还是截止状态来切换动作。二极管220在放大器211的输出电压Vout低于阈值电压Vth1时成为导通状态，在为阈值电压Vth1以上时成为截止状态。在此，放大器211的输出信号例如是矩形波，因而输出电压Vout是电压信号的振幅。 [0044] 阈值电压Vth1用下面的式(1)示出。 [0045] Vth1＝Vin-Vth3 (1) [0046] 在式(1)中，Vin是放大器的输入电压，Vth3是二极管220具有的阈值电压。 [0047] 另一方面，电流旁路电路230在放大器211的输出电压Vout低于阈值电压Vth2时成为导通状态，在为阈值电压Vth2以上时成为截止状态。阈值电压Vth2用下面的式(2)示出。 [0048] Vth2＝(R1+R2)/R2×(Vin-Vth4) (2) [0049] 在式(2)中，Vin是放大器的输入电压，Vth4是PNP晶体管231具有的阈值电压，R1、R2分别是电阻241、电阻242的电阻值。 [0050] 与以往结构的前置放大器800的动作对比地来说明前置放大器200的动作。如图3所示，以往的前置放大器800仅是二极管220与反馈电阻212并联连接，没有本实施方式中的前置放大器200的电流旁路电路。 [0051] 图4是示出以往的前置放大器800的输出电压相对于输入的光电流的变化的图。在受光电平较低、光电流较小的情况下，二极管220是截止状态，所有的光电流流向电流电压转换放大电路210的反馈电阻212，因而输出电压相对于光电流的变化呈线性变化。 [0052] 另一方面，在受光电平较高、光电流较大的情况下，反馈电阻212的压降增大、输出电压Vout低于阈值电压Vth1，因而二极管220成为导通状态，光电流的一部分流向二极管220。换言之，在光电流Iop超过阈值Ith1时，电阻值为R的反馈电阻212的压降(R×Iop)超过二极管220的阈值电压Vth3，因而二极管220成为导通状态，光电流的一部分流向二极管 220。因此，输出电压Vout被钳位于固定值。 [0053] 另外，在实际的电路中，为了补偿二极管220成为导通状态时的转换增益，插入与二极管220串联的补偿用电阻，使相对于光电流稍具倾斜度。 [0054] 在对具有如图4所示的光电流和输出电压之间的关系的电流电压转换放大电路210输入了将输入光信号进行光电转换而得到的光电流时，在受光电平较低时，输出与输入光信号的波形几乎不具有同等失真的波形。另一方面，在受光电平较高时，光信号为1电平时的输出电压下降不足，因而信号的上升沿和下降沿的交叉点下降，接收信号的波形劣化、失真增大。 [0055] 与此相对，本实施方式的前置放大器200具有如图5所示的光电流和输出电压之间的关系。 [0056] 在受光电平较低、光电流较小的情况下，电流旁路电路230和二极管220是截止状态，所有的光电流流向电流电压转换放大电路210，尤其是电流几乎都流向反馈电阻212，因而输出电压相对于光电流的变化呈线性变化。 [0057] 随着受光电平提高、光电流增大，反馈电阻212的压降增大、输出电压下降。在光电流Iop超过阈值Ith2时，输出电压Vout低于Vth2，电流旁路电路230成为导通状态，从受光元件100输入的光电流的一部分流向电流旁路电路230。由此，流向反馈电阻212的电流降低，输出电压相对于光电流的变化的倾斜度增大。并且，通过电流旁路电路230成为导通状态，电流电压转换放大电路210的输入输出之间的整体的电阻值减小，前置放大器200的转换增益减小。 [0058] 另外，在受光电平提高、光电流Iop增大并超过Ith1、输出电压Vout低于Vth1的情况下，二极管220成为导通状态，光电流的一部分也流向二极管220。由此，流向反馈电阻212的电流进一步降低，输出电压Vout相对于光电流Iop的变化的倾斜度进一步增大。并且，通过二极管220成为导通状态，电流电压转换放大电路210的输入输出之间的整体的电阻值减小，前置放大器200的转换增益进一步减小。 [0059] 在此，利用式(1)和(2)决定的各个阈值电压需要满足下面的式(3)。 [0060] Vth1 [0061] 即，电流旁路电路230成为导通状态的阈值电压Vth2高于二极管220成为导通状态的阈值电压Vth1，即电流旁路电路230在更低的受光电平(光电流的大小)下成为导通状态。将式(3)置换为光电流的阈值关系时得到下式(4)。 [0062] Ith1>Ith2 (4) [0063] 通过这样构成前置放大器200，能够使输出电压相对于光电流的变化即电流电压转换增益具有三级的倾斜度(图5的<1>)。根据这种动作，与以往的结构(图5的<2>)相比，能够使输出电压相对于光电流的变化整体的倾斜度接近于线性，与以往的结构相比，能够使输出电压的信号的上升沿和下降沿的交叉点接近与光电流的“0”电平对应的输出电压。由此，能够改善波形失真。 [0064] 该前置放大器200的动作是自动控制增益的AGC(Auto Gain Control)动作，使前置放大器200的增益按照光电流的大小被动地变化。因此，能够实现每1bit的高速的AGC动作，而且实现波形失真的减小。 [0065] 如以上说明的那样，根据本实施方式，具有流过从受光元件100输出的光电流的一部分的电流旁路电路230，以使电流旁路电路230以比二极管220成为导通状态的光电流小的光电流成为导通状态的方式，将利用电压电平转换电路240对输出电压进行电平转换后的电压输入电流旁路电路230，按照与受光电平对应的光电流的大小，分三级切换电流电压转换增益。由此，能够具有稳定地再现受光电平不同的分组的较宽的动态范围特性，输出减小了波形失真的接收信号。 [0066] 实施方式2 [0067] 关于本发明的实施方式2，参照附图进行详细说明。 [0068] 本发明的实施方式2的光通信系统1、OLT 10的结构与实施方式1相同。OLT 10的光接收器11具备的前置放大器300的结构与实施方式1不同，因而使用图6说明前置放大器300的结构。 [0069] 如图6所示，前置放大器300由电流电压转换放大电路210、二极管220、电流旁路电路330和电压电平转换电路240构成。电流电压转换放大电路210、二极管220、电压电平转换电路240的结构和功能与实施方式1相同。 [0070] 电流旁路电路330由PNP晶体管331、偏置电源332、N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(N channel Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor：以下称为NMOS)333构成。NMOS 333插入在受光元件100和PNP晶体管331之间，通过偏置电源332对NMOS 333的栅极施加规定的偏置电压。 [0071] 这样，通过将NMOS 333插入在受光元件100和PNP晶体管331之间，能够抑制电流电压转换放大电路210的输入容量，能够防止带宽的狭窄化。NMOS 333根据载波移动度的关系具有与PNP晶体管331同等的电流容量，而且能够以较小的尺寸实现。 [0072] 如上所述构成的前置放大器300根据二极管220为导通状态还是截止状态、电流旁路电路330为导通状态还是截止状态来切换动作。二极管220在放大器211的输出电压Vout低于阈值电压Vth1时成为导通状态，在为阈值电压Vth1以上时成为截止状态。阈值电压Vth1用前述的式(1)示出。 [0073] 另一方面，电流旁路电路330在放大器211的输出电压Vout低于阈值电压Vth5时成为导通状态，在为阈值电压Vth5以上时成为截止状态。阈值电压Vth5用下面的式(5)示出。 [0074] Vth5＝(R1+R2)/R2×{Vb-(Vth51+Vth6)} (5) [0075] 其中，Vb是偏置电源332的偏置电压值，Vth51是NMOS 333具有的阈值电压，Vth61是PNP晶体管331具有的阈值电压，R1、R2分别是电阻241、电阻242的电阻值。在电流电压转换放大电路210的输出电压Vout低于Vth5的情况下，电流旁路电路330成为导通状态。 [0076] 在式(5)中，NMOS 333和PNP晶体管331的阈值电压具有基本固定的值，因而能够依据偏置电源332的偏置电压值Vb决定Vth5，能够进行细微的设定。即，NMOS 333的插入也具有对电流旁路电路330成为导通状态的阈值电压Vth5的设定带来自由度的效果。 [0077] 在此，利用式(1)和(5)决定的各个阈值电压需要满足下面的式(6)。 [0078] Vth1 [0079] 即，电流旁路电路330成为导通状态的阈值电压Vth5高于二极管220成为导通状态的阈值电压Vth1，即电流旁路电路330在比二极管220低的受光电平(光电流的大小)下成为导通状态。 [0080] 通过这样构成前置放大器300，与实施方式1一样，能够使输出电压相对于光电流的变化即电流电压转换增益具有三级的倾斜度，能够使输出电压相对于光电流的变化的整体的倾斜度接近于线性。由此，能够改善波形失真。 [0081] 如以上说明的那样，根据本实施方式，在流过从受光元件100输出的光电流的一部分的电流旁路电路330中，将从偏置电源332对栅极端子施加了偏置电压的NMOS 333插入在受光元件100和PNP晶体管331之间。由此，除了能够减小接收电压的波形失真外，还能够防止电流电压转换放大电路210的带宽的狭窄化，并且通过调节偏置电压值，能够设定电流旁路电路330成为导通状态的阈值电压Vth5。 [0082] 实施方式3 [0083] 关于本发明的实施方式3，参照附图进行详细说明。 [0084] 本发明的实施方式3的光通信系统1、OLT 10的结构与实施方式1相同。OLT 10的光接收器11具备的前置放大器400的结构与实施方式1不同，因而使用图7说明前置放大器400的结构。 [0085] 如图7所示，前置放大器400由电流电压转换放大电路210、二极管220、电流旁路电路330和电压电平转换电路440构成。电流电压转换放大电路210、二极管220、电流旁路电路330的结构和功能与实施方式1相同。 [0086] 本实施方式的电压电平转换电路440具有将NPN型双极晶体管441(以下称为NPN晶体管441)和电流源442串联连接的结构。NPN晶体管441的基极端子与电流电压转换放大电路210的输出端子连接，被输入电流电压转换放大电路210的输出电压信号即接收信号。 [0087] 通过适当调节NPN晶体管441和电流源442的设定，能够得到与实施方式1的电压电平转换电路240使用的电阻分压相同的效果。将对电流电压转换放大电路210的输出电压Vout进行电平转换后的电压输入电流旁路电路330，电流旁路电路330根据所输入的电压信号切换旁路的导通/截止。另外，电压电平转换电路440的NPN晶体管441也可以置换为NMOS。 [0088] 如以上说明的那样，根据本实施方式，由NPN晶体管441和电流源442构成用于生成为了切换电流旁路电路330的导通/截止状态而输入电流旁路电路330的电压的电压电平转换电路440。由此，前置放大器400通过适当调节NPN晶体管441和电流源442的设定，能够调节电压电平转换电路440输出的电压，其结果是能够调节电流旁路的导通/截止的阈值。 [0089] 实施方式4 [0090] 关于本发明的实施方式4，参照附图进行详细说明。 [0091] 本发明的实施方式4的光通信系统1、OLT 10的结构与实施方式1相同。OLT 10的光接收器11具备的前置放大器500的结构与实施方式1不同，因而使用图8说明前置放大器500的结构。 [0092] 如图8所示，前置放大器500由电流电压转换放大电路210、二极管220、第1电流旁路电路430、第2电流旁路电路530和电压电平转换电路540构成。电流电压转换放大电路210和二极管220的结构和功能与实施方式1相同。 [0093] 本实施方式的电压电平转换电路540构成为将电阻541、542、543串联连接，从电阻541和电阻542的连接点输出对输出电压Vout进行电压电平转换后的电压，从电阻542和电阻543的连接点输出对输出电压Vout进行电压电平转换后的电压。从电阻541和电阻542的连接点输出的电压以及从电阻542和电阻543的连接点输出的电压，是按照彼此不同的比例对电流电压转换放大电路210的输出电压Vout进行电压电平转换后的电压。 [0094] 第1电流旁路电路430和第2电流旁路电路530是与实施方式2的电流旁路电路330相同结构的电路，相互并联地与电流电压转换放大电路210的输入端子连接。从电阻541、542的连接点输出的电压被输入第1电流旁路电路430的PNP晶体管431的基极端子，从电阻 542、543的连接点输出的电压被输入第2电流旁路电路530的PNP晶体管531的基极端子。由此，第1电流旁路电路430和第2电流旁路电路530在电流电压转换放大电路210的输出电压Vout低于彼此不同的值时成为导通状态。 [0095] 根据该结构，能够分四级切换转换增益，能够使输出电压相对于光电流的变化更接近于线性。 [0096] 如以上说明的那样，根据本实施方式，将第1电流旁路电路430、第2电流旁路电路530相互并联地与电流电压转换放大电路210的输入端子连接，将从电压电平转换电路540输出的彼此不同电平的电压分别输入第1电流旁路电路430、第2电流旁路电路530。由此，通过分四级切换转换增益使输出电压相对于光电流的变化更接近于线性，能够进一步减小输出电压的波形失真。 [0097] 实施方式5 [0098] 关于本发明的实施方式5，参照附图进行详细说明。 [0099] 本发明的实施方式5的光通信系统1、OLT 10的结构与实施方式1相同。OLT 10的光接收器11具备的前置放大器600的结构与实施方式1不同，因而使用图9说明前置放大器600的结构。 [0100] 如图9所示，前置放大器600由电流电压转换放大电路210、二极管220、电压电平转换电路240和二极管620构成。电流电压转换放大电路210、二极管220、电压电平转换电路240的结构和功能与实施方式1相同。 [0101] 二极管620是与二极管220相同的部件，但是此处作为电流旁路电路发挥作用。二极管620的阳极与电流电压转换放大电路210的输入连接。并且，电阻241和电阻242的连接点与二极管620的阴极连接。即，二极管620的阴极的电压成为电压电平转换电路240将输出电压Vout进行电平转换后的电压值。 [0102] 在输出电压Vout超过前述的式(1)所示的Vth1时，二极管220导通，在输出电压Vout超过下面的式(7)所示的阈值电压Vth7时，二极管620导通。 [0103] Vth7＝(R1+R2)/R2×(Vin-Vth3) (7) [0104] 即，二极管620成为导通状态的阈值电压Vth7高于二极管220成为导通状态的阈值电压Vth1，二极管620在更低的受光电平(光电流的大小)下成为导通状态。因此，与设置其它实施方式的电流旁路电路的情况相同，能够使输出电压相对于光电流的变化的整体的倾斜度接近于线性，能够改善波形失真。 [0105] 如以上说明的那样，根据本实施方式，将二极管620连接在电流电压转换放大电路210的输入端子与电压电平转换电路240之间，使二极管620作为旁路电路发挥作用。由此，能够利用简单的结构分三级切换转换增益，使输出电压相对于光电流的变化更接近于线性，能够减小输出电压的波形失真。 [0106] <实施例> [0107] 关于本发明的波形失真的改善效果，在图10中示出了评价结果。在实施方式2的前置放大器300的结构(有电流旁路电路)和图3所示的以往的前置放大器800的结构(无电流旁路电路)中，使用将连接了二极管的NPN晶体管和电流电压转换增益补偿用电阻串联连接而得的结构，取代了二极管220。并且，使用与光电流的“1”电平对应的接收信号的脉冲宽度计算波形失真。 [0108] 如图5所示，在以往的结构中，在二极管220切换为导通/截止时的受光电平下，相对于光电流的输出电压变化的非线性程度增大。在该非线性程度增大的高受光电平侧产生较大的波形失真，在受光电平＝-14dBm时，能够确认到最大42.5％的失真(图10的实线)。但是，在实施方式2的结构中，由于改善了相对于光电流的输出电压变化的非线性，因而波形失真也得到改善。在受光电平＝-14dBm时达到30.3％，实现了最大12.2％的改善效果(图10的虚线)。 [0109] 这样，本发明设置电流旁路电路，其使输入电流电压转换放大电路的电流的一部分旁路到具有以输入电流的第1阈值为界的不同增益的电流电压转换放大电路的输入级中，根据对电流电压转换放大电路的输出电压进行电平转换后的电压，切换是否执行电流旁路电路的旁路，使用于切换是否执行旁路时的输入电流的第2阈值小于第1阈值。由此，能够减小对输入电流进行电流电压转换而输出的电压信号的波形失真。 [0110] 另外，本发明不限于上述的实施方式，当然能够在不脱离本发明的宗旨的范围内进行各种变更。 [0111] 例如，在上述的实施方式中，设为二极管220连接在电流电压转换放大电路的输入输出之间，但也可以取代二极管220，而采用连接了二极管的NPN型双极晶体管或NMOS、或对基极端子施加了偏置电压的NPN型双极晶体管、或对栅极端子施加偏置电压的NMOS。 [0112] 另外，在上述的实施方式中采用了电流旁路电路使用PNP晶体管的结构，但也可以取代PNP晶体管，而采用连接P型沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(Pchannel Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor：PMOS)的结构。 [0113] 另外，在本实施方式4中，将与实施方式2的电流旁路电路330的结构相同结构的第1电流旁路电路430和第2电流旁路电路530并联连接，但也可以是将其它实施方式的电流旁路电路并联连接的结构。 [0114] 另外，在本实施方式4中采用了将第1电流旁路电路430和第2电流旁路电路530并联连接的结构，但也可以是连接3个以上的电流旁路电路，将偏置电源的偏置电压以及来自电压电平转换电路540的彼此不同的电压输入各个电流旁路电路。由此，能够分五级以上的阶段切换转换增益，使相对于光电流的输出电压变化更接近于线性，能够进一步减小输出电压的波形失真。 [0115] 另外，在上述的实施方式中，采用了将从受光元件100输出的光电流转换为电压信号进行输出的结构，但不限于此，也能够应用于以动态范围较大的电流信号为输入、并输出基于该输入的电压信号的任意的电流电压转换放大电路。 [0116] 标号说明 [0117] 1光通信系统；10 OLT；20 ONU；30光星形耦合器；32光纤；40外部网络；11光接收器；100受光元件；200、300、400、500、600、800前置放大器(Pre-AMP)；110限幅放大器(LIM-AMP)；12光发送器；13波长复用耦合器；14传输控制部；210电流电压转换放大电路；211放大器；212反馈电阻；220、620二极管；230、330电流旁路电路；430第1电流旁路电路；530第2电流旁路电路；231、331、431、531 PNP晶体管；332、432、532偏置电源；333、433、533 NMOS；240、440、540电压电平转换电路；241、242、541、542、543电阻；441 NPN晶体管；442电流源。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈