[0001] 本发明涉及一种限幅放大电路。

[0002] 近年，广泛使用着能够由多个使用者共享一根光纤的被称为PON(Passive Optical Network：无源光网络)系统的一点对多点的接入体系光通信系统。PON系统包括：作为站侧装置的1台OLT(Optical Line Terminal：光加入者线路终端装置)；多个作为加入者侧终端装置的ONU(Optical Network Unit：光网络装置)；将OLT与ONU进行连接的作为无源元件的光星形耦合器；以及将OLT、ONU以及光星形耦合器进行连接的光纤。

[0003] 为了增加PON系统的收纳数，要求OLT与ONU之间的最大连接距离的延长化或ONU的分支数的增加。因此，OLT与ONU之间的距离不恒定，OLT必须接收信号强度差大的数据包信号。一般来说，经由光纤传输的光信号通过被称为光电探测器(photodetector)的光电变换元件从光信号被变换为电流信号。变换得到的电流信号通过被称为跨阻放大器(transimpedance amplifier)的具有高增益的前置放大器被放大。前置放大器的输出振幅依赖于输入光功率。通过使用被称为限幅放大电路的电路，前置放大器的输出信号被限制为恒定的电压振幅。为了实现限幅放大电路的后级的时钟数据恢复电路中的稳定的信号识别，不依赖于输入光功率的恒定的电压振幅的信号的生成是必不可少的处理。另一方面，在无信号区间，从前置放大器输出的噪声通过限幅放大电路以高增益被放大后被输入到时钟数据恢复电路。因此，时钟数据恢复电路有时由于被放大的噪声而引起误探测。

[0004] 专利文献1所公开的限幅放大电路为了避免因被放大的噪声引起的时钟数据恢复电路中的误探测，具备在无信号区间将限幅放大电路的输出电压固定为恒定值的静噪电路。

[0005] 专利文献1：日本专利第4956639号公报

[0006] 发明要解决的问题

[0007] 然而，专利文献1所记载的限幅放大电路由于将静噪电路追加到主放大级的后级而存在消耗电力增加这样的问题。

[0008] 本发明是鉴于上述情况而完成的，目的在于得到一种抑制消耗电力的增加且具备静噪功能的限幅放大电路。

[0009] 用于解决问题的方案

[0010] 为了解决上述问题并达到目的，本发明所涉及的限幅放大电路的特征在于，具备：第一差动放大电路，能够将被输入的第一差动信号的直流电压成分之差作为电压偏置进行调整，将第一差动信号进行放大后作为第二差动信号输出；第二差动放大电路，以与第二差动信号的直流电压成分之差相应的放大率将第二差动信号进行放大；信号检测电路，探测第二差动信号的振幅，判定振幅是否大于阈值，输出判定结果；以及偏置控制电路，使用判定结果来控制电压偏置。

[0011] 发明的效果

[0012] 本发明所涉及的限幅放大电路起到能够抑制消耗电力的增加且具备静噪功能这样的效果。附图说明

[0013] 图1是表示本发明的实施方式1所涉及的限幅放大电路的结构的图。

[0014] 图2是表示本发明的实施方式1所涉及的限幅放大电路所具备的控制电路的一例的图。

[0015] 图3是表示在本发明的实施方式1所涉及的限幅放大电路中判定结果为第一值的情况下的第一差动放大电路的输入输出特性的图。

[0016] 图4是表示在本发明的实施方式1所涉及的限幅放大电路中判定结果为第一值的情况下的第二差动放大电路的输入输出特性的图。

[0017] 图5是表示在本发明的实施方式1所涉及的限幅放大电路中判定结果为第二值的情况下的第一差动放大电路的输入输出特性的图。

[0018] 图6是表示在本发明的实施方式1所涉及的限幅放大电路中判定结果为第二值的情况下的第二差动放大电路的输入输出特性的图。

[0019] 图7是表示本发明的实施方式2所涉及的限幅放大电路的结构的图。

[0020] 图8是表示本发明的实施方式3所涉及的限幅放大电路的结构的图。

[0021] (附图标记说明)

[0022] 10、10a、10b：限幅放大电路；11：第一差动放大电路；12：第二差动放大电路；13、13a、13b：信号检测电路；14：偏置控制电路；15：第三差动放大电路；111、112、121、122：信号输入端子；113、114、123、124：信号输出端子；200：控制电路；200a：处理器；200b：存储器；
Vin1、Vin2、Vin3、Vin4：输入信号；Vout1、Vout2、Vout3、Vout4：输出信号。

[0023] 以下，基于附图详细说明本发明的实施方式所涉及的限幅放大电路。此外，不是由该实施方式限定本发明。

[0024] 实施方式1.

[0025] 图1是表示本发明的实施方式1所涉及的限幅放大电路的结构的图。限幅放大电路10具备第一差动放大电路11、第二差动放大电路12、信号检测电路13以及偏置控制电路14。

[0026] 第一差动放大电路11具备信号输入端子111、信号输入端子112、信号输出端子113以及信号输出端子114。信号输入端子111被输入输入信号Vin1。信号输入端子112被输入输入信号Vin2。输入信号Vin1和输入信号Vin2还被称为第一差动信号。信号输出端子113将输入信号Vin1进行放大后输出输出信号Vout1。信号输出端子114将输入信号Vin2进行放大后输出输出信号Vout2。输出信号Vout1和输出信号Vout2还被称为第二差动信号。另外，第一差动放大电路11将第一差动信号的直流电压成分之差作为电压偏置进行调整。第二差动放大电路12具备信号输入端子121、信号输入端子122、信号输出端子123以及信号输出端子124。信号输入端子121被输入输入信号Vin3。信号输入端子122被输入输入信号Vin4。信号输出端子123输出输出信号Vout3。信号输出端子124输出输出信号Vout4。另外，第二差动放大电路12以与第二差动信号的直流电压成分之差相应的放大率将第二差动信号进行放大。
信号检测电路13探测第二差动信号的振幅，判定振幅是否大于阈值，在探测出大于阈值的第二差动信号的振幅时判定为检测出信号，将判定结果输出到偏置控制电路14。另外，信号检测电路13在探测出阈值以下的第二差动信号的振幅时判定为未检测出信号，将判定结果输出到偏置控制电路14。偏置控制电路14基于信号检测电路13的判定结果对第一差动放大电路11的电压偏置进行控制。另外，偏置控制电路14被设计为静态消耗电力微小的数字电路。因此，偏置控制电路14与一般的静噪电路相比消耗电力微小。

[0027] 实施方式所涉及的信号检测电路13和偏置控制电路14是通过作为进行各处理的电子电路的处理电路来实现的。

[0028] 本处理电路既可以是专用的硬件，也可以是具备存储器和执行被保存在存储器中的程序的CPU(Central Processing Unit、中央运算装置)的控制电路。在此，存储器相当于，例如RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory：只读存储器)、快闪存储器等非易失性或易失性半导体存储器、磁盘、光盘等。在本处理电路是具备CPU的控制电路的情况下，该控制电路例如成为图2所示的结构的控制电路200。

[0029] 如图2所示，控制电路200具备作为CPU的处理器200a和存储器200b。在通过图2所示的控制电路200来实现的情况下，通过由处理器200a读出并执行被存储在存储器200b中的与各处理对应的程序来实现。另外，存储器200b还被用作由处理器200a实施的各处理中的临时存储器。

[0030] 说明限幅放大电路10的动作。被输入到限幅放大电路10的第一差动信号被第一差动放大电路11放大。信号检测电路13提取由第一差动放大电路11放大后的信号的振幅，将信号的振幅与阈值进行比较。在比较的结果是信号的振幅大于阈值的情况下，信号检测电路13判定为检测出信号，输出第一值来作为判定结果。另外，信号检测电路13在比较的结果是信号的振幅为阈值以下的情况下，判定为未检测出信号，输出第二值来作为判定结果。信号检测电路13将判定结果传给偏置控制电路14。偏置控制电路14接收信号检测电路13的判定结果，对第一差动放大电路11的第二差动信号间的电压偏置进行控制。对于第一差动放大电路11的输出，为了从小信号振幅至大信号振幅以恒定的振幅来输出，用第二差动放大电路12进行放大。接着，分为信号检测电路13的判定结果是第一值的情况和第二值的情况，来详细说明限幅放大电路10的动作。

[0031] 说明信号检测电路13的判定结果为第一值的情况下的动作。图3是表示在本发明的实施方式1所涉及的限幅放大电路10中判定结果为第一值的情况下的第一差动放大电路11的输入输出特性的图。图3所示的横轴示出表示从输入信号Vin1减去输入信号Vin2所得到的值的输入端子电压差。图3所示的纵轴表示输出信号Vout1或输出信号Vout2的电压。在图3中，实线的曲线表示输入端子电压差和输出信号Vout1的特性，虚线的曲线表示输入端子电压差和输出信号Vout2的特性。在信号检测电路13的判定结果为第一值的情况下，第一差动放大电路11通过偏置控制电路14，如图3所示那样在输入信号Vin2与输入信号Vin1之差为0的状态下进行动作。图4是表示在本发明的实施方式1所涉及的限幅放大电路10中判定结果为第一值的情况下的第二差动放大电路12的输入输出特性的图。第二差动放大电路
12与第一差动放大电路11同样地在输入信号Vin3与输入信号Vin4之差为0的状态下进行动作。在此，设输出电压相对于输入电压的变化量、即倍增系数对于作为限幅放大电路10的动作来说足够大。

[0032] 说明信号检测电路13的判定结果为第二值的情况下的动作。图5是表示在本发明的实施方式1所涉及的限幅放大电路10中判定结果为第二值的情况下的第一差动放大电路11的输入输出特性的图。图5所示的横轴、纵轴、实线以及虚线所表示的内容与图3同样。第一差动放大电路11通过偏置控制电路14被调整为在输入信号Vin1与输入信号Vin2之间存在直流电压差的状态下进行动作。

[0033] 图6是表示在本发明的实施方式1所涉及的限幅放大电路10中判定结果为第二值的情况下的第二差动放大电路12的输入输出特性的图。由于由第一差动放大电路11产生的输出端子间的直流电压差，第二差动放大电路12在2个输入端子间存在直流电压差的状态下进行动作。

[0034] 第一差动放大电路11在图3和图5的任一个状态、即判定结果为第一值的情况和判定结果为第二值的情况中的任一个情况下都是几乎不存在放大率之差。这是为了通过与信号的检测状态无关地使到信号检测电路13为止的放大率成为恒定来检测稳定的信号。在判定结果为第二值时，第二差动放大电路12在能够视为对于小振幅的输入的放大率为几乎0的范围中进行动作。因此，能够视为在判定结果为第二值时、即输入振幅小到噪声程度时的第二差动放大电路12的输出被固定为恒定的直流电平。另外，当将第二差动放大电路12的判定结果为第二值时的放大率设为第一放大率、将第二差动放大电路12的判定结果为第二值时的放大率设为第二放大率时，可以说第二差动放大电路12在判定结果为第一值时设为大于第一放大率的第二放大率。也就是说，可以说，判定结果为第二值时的第二差动放大电路的放大率小于判定结果为第一值时的第二差动放大电路12的放大率。

[0035] 如以上说明的那样，通过调节第一差动放大电路11的电压偏置这样的方法，无需在限幅放大电路10设置静噪电路而能够实现静噪功能。另外，虽然限幅放大电路10需要具备偏置控制电路14，但是偏置控制电路14能够被设计为静态消耗电力微小的数字电路，因此不会有损于抑制消耗电力的增加这样的本来的目的。此外，在本实施方式中叙述了对第一差动放大电路11的输入端子间、即第一差动信号间的直流电压差进行了调整的情况，但是也可以对第一差动放大电路11的输出端子间、即第二差动信号间的直流电压差进行调整。另外，也可以将限幅放大电路10设为能够变更与外部比率选择信号(external rate selection signal)相应的滤波器的通带的放大器。在设为能够变更滤波器的通带的放大器的情况下，将用于使得能够变更频带的信号检测的阈值的切换等的各电路调整也作为结构来包括。在此，滤波器包括高通滤波器和低通滤波器，滤波器配备于限幅放大电路10。

[0036] 实施方式2.

[0037] 图7是表示本发明的实施方式2所涉及的限幅放大电路的结构的图。此外，关于具有与实施方式1相同的功能的结构要素，附加与实施方式1相同的符号来省略重复的说明。限幅放大电路10a与限幅放大电路10相比不同点在于，具备信号检测电路13a来代替信号检测电路13。为了高速地进行信号检测电路13a的切换动作，信号检测电路13a从限幅放大电路10a的外部接收复位信号。信号检测电路13a根据复位信号将判定结果进行复位，在基于复位信号的解除后，立即转移到检测信号的动作。在此，复位是指，强制性地将判定结果设为第一值、或者强制性地将判定结果设为第二值。

[0038] 如以上说明的那样，在本实施方式中，限幅放大电路10a能够抑制消耗电力的增加且具备静噪功能。另外，限幅放大电路10a通过使用复位信号来能够高速地进行切换动作。

[0039] 实施方式3.

[0040] 图8是表示本发明的实施方式3所涉及的限幅放大电路的结构的图。此外，关于具有与实施方式1相同的功能的结构要素，附加与实施方式1相同的符号来省略重复的说明。限幅放大电路10b具备信号检测电路13b来代替信号检测电路13。另外，限幅放大电路10b具备第三差动放大电路15。第三差动放大电路15将第一差动信号间的电压差作为电压偏置进行调整，使得信号检测电路13b能够稳定地检测信号。也就是说，与主信号放大级独立地具备用于检测第一差动信号的第三差动放大电路15。此外，在图8中，图示了与图7同样地信号检测电路13b被输入复位信号的结构，但是信号检测电路13b也可以不接收复位信号。

[0041] 如以上说明的那样，在本实施方式中，限幅放大电路10b能够抑制消耗电力的增加且具备静噪功能。另外，限幅放大电路10b通过具备第三差动放大电路15，信号检测电路13b能够稳定地检测信号。

[0042] 以上的实施方式所示的结构表示本发明的内容的一例，既能够与其它公知的技术进行组合，也能够在不脱离本发明的主旨的范围中省略、变更结构的一部分。