JPH0422058B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （サ） 技術分野 この発明は、光通信システムに於ける光受信回
路に関する。

光通信は、電気信号を光信号に変換して、光フ
アイバの中を伝送し、光信号を逆に電気信号に戻
すことによつてなされる。受信回路は、ホトダイ
オード、アバランシエホトダイオードなどの光電
変換素子と、この素子に流れる電流を増幅し、信
号を復元する回路を備えている。

送られる信号はデジタル信号であることもあ
り、アナログ信号であることもある。ここでは、
デジタル信号を対象とする光受信回路を扱う。

デジタル信号であるから、受信回路に於ては微
小な光電流を増幅し、これをコンパレータを含む
二値化回路を通して波形整形すれば、もとのデジ
タル信号と同一の信号を復元できる。

(イ) 従来技術とその問題点 第４図は従来例に係る光受信回路を示す。

電源Vccにホトダイオード２０のカソードが接
続され、アノードは演算増幅器２１の反転入力に
接続してある。演算増幅器２１の非反転入力は電
池２２によつて、接地電位より上へ引上げてあ
る。抵抗２３は演算増幅器２１の出力を反転入力
へ帰還するものである。

出力電圧Vdは、電池２２の直流電圧V₀と、光
電流I_pと抵抗Rfの積（−Rf I_p）の和になる。ホ
トダイオード電流が抵抗Rfと増幅器によつて、
電流−電圧変換されている。

直流電圧V₀を加えるのは、V₀を中心として、
出力電圧Vdが、0VとVccの間で、飽和せずに、
上下に変動できるためである。

出力電圧Vdの交流成分は、ホトダイオード電
流I_pと抵抗Rfの積によつて与えられる。

Rfは増幅率を決める。Rfが小さすぎると、ホ
トダイオードに入射する光量が小さい場合、出力
電圧Vdの交流分が小さくなりすぎて、次段のコ
ンパレータのステツシユホルドレベル以下にな
り、コンパレータによつて正しく二値化すること
ができない。

Rfを大きくすると、微弱光信号に対するこの
ような難点を緩和することができる。しかし、逆
に、ホトダイオードに入射する光パワーが大きい
場合、増幅部のトランジスタが飽和してしまう。
このため、応答速度が低下し、波形が歪む。

従つて、このような回路構成では、例えば単一
5V電源使用の場合、大きいダイナミツクレンジ
（例えば30dB）を得ることは極めて困難であつ
た。

さらに、全回路をモノリシツクICにしようと
する場合、高い抵抗を作るのが難しい。100KΩ
の抵抗を作るのは困難である。ホトダイオードの
光電流が0.1μA〜100μAであるとすれば、この抵
抗を使うと、出力の交流分は、10mV〜10Vにな
る。5Vの電源を使う場合、大きい光パワーに対
して飽和してしまう。

抵抗は、モノリシツクICにする場合、20KΩ〜
30KΩ以下の値が選ばれる。このように低い値の
ものが作り易いからである。しかし、こうする
と、微弱な信号を十分増幅することができない。

大きいダイナミツクレンジを必要としない場
合、負帰還抵抗Rfの値を適当に選べば、飽和を
防ぐことができる。しかし、この場合でも、出力
電圧は受光素子に入射する光パワーに比例するた
め、コンパレータの基準電圧の設定が難しくな
る。

第５図によつて説明する。パワーの異なる３種
の信号が入つてきたとする。これを大きいものか
ら、S₁，S₂，S₃とする。光信号の強さに比例し
て、増幅後の出力が第５図ａのように現われたと
する。いずれも、パルス幅は同じであるが、S₁，
S₂，S₃の順に高いパルス波高になつている。

もともとデジタル信号であつて、パルス幅が同
じなのであるから、これは等しいパルス幅へと波
形整形されなければならない。しかし、コンパレ
ータの基準電圧Vcを一定値に固定すると、その
ようにはならない。

例えば、最小受信レベルに相当する信号S₃の出
力のピーク値の1/2を基準電位Vcに設定したとす
る。コンパレータを通過した後の波形を、S₃，
S₂，S₁についてｂ，ｃ，ｄに示す。

光パワーが大きいS₁に於ては、立上りの早い時
期にVcを越え、立下りの遅い時期にVc以下に戻
る。ｄに示すように、これは、最も長いパルス幅
W₁を持つ。

光パワーが小さいS₃については、Vcを越える
のが遅く、またVc以下に戻るのは早い。ｂに示
すように、最も短いパルス幅W₃を持つ。

このように、光のパワーが強ければ、長いパル
ス幅になり、弱ければ短いパルス幅になる。

しかし、もともとのパルス幅が等しいのである
から、このように、異なるパルス幅に変化しては
いけないのである。

これは、パルス信号の大小に拘わらず比較回路
のコンパレータ基準電圧Vcを固定しているから
である。

基準電圧Vcを、増幅部出力に応じて変化させ
れば良いはずである。このような目的で増幅部出
力の最大値、最小値を検出し、コンパレータの基
準電位Vcを常に増幅部出力の1/2になる様に設定
するATC（Auto Threshold Level Control）方
式が既に案出されている。しかし、この回路をモ
ノシリツクICで実現しようとすると、 （） 回路が複雑になる。

（） 最大値、最小値記憶用外付コンデンサが
必要になる。

などの問題点があつた。

最大値、最小値を記憶するためのコンデンサ
は、例えば0.1μF〜1μFの容量のものが必要であ
る。しかし、現在のところ、モノリシツクICの
技術によつてウエハ上に作製することのできるコ
ンデンサは10pF〜20pF以下である。

(ウ) 本発明の目的 本発明の目的は、ダイナミツクレンジの広い、
パルス歪の小さい、モノリシツク光受信回路を与
えることにある。

(エ) 実施例 第１図は本発明の実施例に係る光受信回路図で
ある。

この回路は、電流−電圧変換回路Ａ、微分回路
Ｂ、平滑回路Ｃ、比較回路Ｄ、出力段Ｅとよりな
つている。

Ｒ１〜Ｒ１３は抵抗である。Tr１〜Tr２４は
トランジスタである。Ｃ１，Ｃ２はコンデンサで
ある。Ｉ１〜Ｉ１３は定電流回路である。これら
すべては、モノリシツクICの回路素子を意味す
る。個別部品を組立てるものではない。ただし、
外付けコンデンサCextだけは、別途外付けをす
る部品である。

コンデンサＣ１，Ｃ２は小容量のコンデンサ
で、例えばＣ１は5pF、Ｃ２は10pF程度とする
が、これらはウエハプロセスで作ることができ
る。

定電流回路はトランジスタ、抵抗をいくつか組
合わせたもので、モノリシツクICの中には、既
に広く使用されている。周知の回路によつて構成
できるので、内部回路の図示を省略した。

電源電圧は5Vとしているが、この回路は電源
電圧がいくらであつても、定数を適当に変更すれ
ば、常に良好に機能する。

電流−電圧変換回路Ａから順に説明する。

Ａ 電流−電圧変換回路 電源Vccとアースの間に、定電流回路Ｉ１、ト
ランジスタTr１のコレクタ、エミツタ、順方向
のダイオードＤ１，Ｄ２を接続する。

電源とアースの間には、トランジスタTr２と
定電流回路Ｉ２が直列に接続されている。

トランジスタTr２のベースは、トランジスタ
Tr１のコレクタ及び定電流回路Ｉ１に接続して
ある。トランジスタTr１のベースとアースの間
には、ホトダイオードPDが逆方向に接続してあ
る。

ホトダイオードPDには、トランジスタTr１の
ベースエミツタ電圧降下、ダイオードのpn接合
のＤ１，Ｄ２電圧降下の分の電圧がかかる。例え
ば、約1.8V程度である。

トランジスタTr１のベースと、トランジスタ
Tr２、定電流回路Ｉ２の接続点の間には、コン
デンサＣ１と、抵抗Ｒ１が接続してある。

コンデンサＣ１は発振防止用で、例えば5pF程
度である。

抵抗Ｒ１は電流−電圧変換のための抵抗であ
る。大きい値の方が増幅率が大きいが、モノリシ
ツク回路の一要素であるから、20kΩ〜30kΩに制
限される。

光電流Ipが０の時、トランジスタTr１，Tr２
には、それぞれ定電流Ｉ１，Ｉ２が流れている。
トランジスタTr１のベース電流の値は、Ｉ１に
よつて一定値に固定される。抵抗Ｒ１には、この
ベース電流が流れるだけである。トランジスタ
Tr２のエミツタ電位は、Tr１のベースエミツ
タ、Ｄ１，Ｄ２の順方向電圧降下と、Ｒ１×（ベ
ース電流）の和によつて与えられる。

光信号がホトダイオードPDに入つたとする。
光電流I_pが流れる。そうすると、IpとＲ１の積の
分だけ、トランジスタTr２のエミツタ電圧が高
くなる。これが電圧信号である。トランジスタ
Tr２と定電流回路Ｉ２の接続点の電位はそれら
自信の状態によつて決まらないので、IpR１によ
つて決めることができる。

Ｂ 微分回路 本発明に於て、光電流を増幅した後、すぐに比
較回路に入つて二値化するのではなく、微分回路
を通している。微分回路によつて、信号の立上り
の部分を上向きのパルスに、信号の立下りの部分
を下向きのパルスに変換している。

しかし、これを全く新規というわけではなく、
増幅後、微分回路を通すようにした光受信回路も
既に提案されている。

２つのトランジスタTr３，Tr４を、平衡さ
せ、差動増幅器として用いる。２つのトランジス
タのエミツタは共通で、定電流回路Ｉ３を介して
アースにつながつている。トランジスタTr３の
ベースは、先程の電流−電圧変換回路Ａの出力と
抵抗Ｒ２を介して接続される。トランジスタTr
４のベースも、抵抗Ｒ３を介して、電流−電圧変
換回路Ａの出力と接続される。

しかし、トランジスタTr４のベースはさらに
コンデンサＣ２を介し、アースと接続される。抵
抗Ｒ３とコンデンサＣは遅延回路を構成する。

トランジスタTr３のコレクタは電源Vccに接
続してある。トランジスタTr４のコレクタは、
抵抗Ｒ４を介して、Vccにつながつている。

第２図ａの実線は、電流−電圧変換回路Ａの出
力信号を示す。これはトランジスタTr３のベー
ス電圧に等しい。

トランジスタTr４のベース電圧の変化は、Ｒ
３，Ｃ２のために遅れるので、ａの破線のように
変化する。

そうすると、実線ｓと破線ｔが、パルスの立上
り、立下りに於て喰い違う。この時、２つのトラ
ンジスタTr３，Tr４は非平衡になる。平衡時に
両トランジスタにはほぼ等しい電流は流れている
が、第２図ａの斜線（st間）を施した部分に於
て、非平衡になり、抵抗Ｒ４を流れる電流が変化
する。

このためTr４のコレクタ電圧が変化する。こ
れは第２図ｂ，ｃに示すような微分波形である。
微分波形の時間的な減衰の早さはＲ３Ｃ２によつ
てきまる。一例ではＲ３が30kΩ、Ｃ２が10pFで
ある。

入力の光信号のパワーが小さければ、微分波形
はｂのようになり、パワーが大きければ微分波形
ｃは上下で飽和することもありうる。しかし、Ｒ
３，Ｃ２の積はパルス幅より狭いから、ひとつの
パスルの終らないうちに、微分波形は必ずもとの
レベルに戻つている。このため飽和による動作時
間の遅れ、という問題は存在しない。

このようにして、トランジスタTr４のコレク
タｕには、増幅された信号の微分波形が現われ
る。

Ｃ 平滑回路 これは微分波形ｕの平均値を求める回路であ
る。平均値を次段の比較回路Ｄの基準電圧として
用いるためである。

平均値を基準電圧Vcとすると、入力のパルス
の大きさがどのようなものであつても。常に、基
準電圧Vcは、パルスの高い部分と底の部分の中
間に存在することができる。基準電圧Vcによつ
て、パルスを二値化すれば、第５図に於て説明し
たような、パルス幅の変動という問題を免れるこ
とができる。

平滑回路のトランジスタTr５のコレクタは電
源Vccにつながり、エミツタは定電流回路Ｉ４を
介してアースに接続される。微分回路Ｂの出力ｕ
は、トランジスタTr５のベースに接続してある。

トランジスタTr５は出力ｕは電流増幅し、抵
抗Ｒ５，Ｒ６を介して、トランジスタTr７，Tr
８のベースに入力する。

トランジスタTr８はそのまま信号を通すが、
Tr７の方は平均化された平均値を出力する。

平均化は、抵抗Ｒ５と、外づけのコンデンサ
Cextによつてなされる。時定数はパルスの繰返
しより長いものに決めておく。たとえば、Ｒ５，
Ｒ６が30kΩ、Cextは0.1μF〜1μF程度である。

トランジスタTr６のエミツタはコンデンサ
Cextの他端の直流レベルを決める。電源Vccとア
ースの間に、抵抗Ｒ７と定電流回路Ｉ６が直列に
接続してある。トランジスタTr６のコレスタは
電源につないであり、エミツタは、定電流回路Ｉ
５を介しアースに接続してある。Tr６のベース
は一定電圧に決定され、エミツタも一定電圧にな
る。

コンデンサCextは直流を通さないから、Tr６，
Ｒ７，Ｉ５，Ｉ６より構成されるコンデンサ電位
決定回路は別段なくてもよい。ここでは、Ｒ５と
Cextの接続点の平均化電圧ｕと、トランジスタ
Tr６のエミツタ固定電圧ｗとほぼ等しくなるよ
うにしている。このため、コンデンサCextには
殆ど電圧がかからない。コンデンサ電位決定回路
を省いて、Cextの他端を、電源Vcc又はアースに
直接つないでもよい。

抵抗Ｒ５、コンデンサCextで平滑（平均）化
された電圧は、トランジスタTr７のベースに入
り、低インピーダンスの信号に変換される。

一方、微分回路Ｂの出力は、抵抗Ｒ６から、ト
ランジスタTr８を通つて低インピーダンス信号
に変換される。

２つの電圧は、比較回路Ｄに於て比較される。

Ｄ 比較回路 これは、微分された信号と、これを平滑（平
均）化した電圧とを比較する回路である。

第２図ｂ，ｃに示すような微分波形を、そのま
まコンパレータで基準電圧と比較すると、単にパ
ルスが角形に整形されるだけで、第２図ａのＳに
示すようなパルス幅も含んで、もとのパルスに復
元される、ということはない。

上向きパルスから下向きパルスの間は“Ｈ”
に、下向きパルスから上向きパルスの間は“Ｌ”
に変換されなければならない。そこで、微分信号
にヒステリシスを与えることにする。ヒステリシ
スがあれば、上向きパルスがコンパレータに入つ
て、出力が“Ｈ”になつた後、入力が０に戻つて
も出力の“Ｈ”は維持される。次に下向きのパル
スがコンパレータに入力された時にはじめて、出
力は“Ｌ”に変化する。

ヒステリシスを与えるには次のようにする。微
分された信号をＵとする。これは微分回路の出力
ｕによつて決まる。

基準電圧をVcとする。これは平滑回路Ｃの平
均電圧ｕによつて決まる。

比較回路の出力をＤとすると、単に、信号Ｕと基
準Vcとを比較して、ＤがＬ又はＨとするのでは
ない。

ヒステリシスをΔVとして （） Ｄ＝Ｈの時、Vcと（Ｕ＋ΔV）とを比較
する。

後者が大きければＤ＝Ｈのままとし、後者が
小さくなればＤをＬに変化させる。

（） Ｄ＝Ｌのとき、Vcと（Ｕ−ΔV）とを比
較する。

後者が小さければＤ＝Ｌのままとし、後者が大
きくなればＤをＨに変化させる。

平滑回路Ｃで得られた基準電圧Vcは、トラン
ジスタTr１１のベースに与えられる。微分回路
の信号電圧は、抵抗Ｒ６、トランジスタTr８、
抵抗Ｒ８を通じてトランジスタTr１２のベース
に与えられる。

コンパレータは、トランジスタTr１１，Tr１
２と、エミツタ同士がつながつているトランジス
タTr１３，Tr１４と、これとコレクタ同士でつ
ながつているトランジスタTr１５，Tr１６など
よりなる。

トランジスタTr９，Tr１０は、これら対称形
のコンパレータに一定電流を供給するためのもの
である。

pnp型のトランジスタTr９，Tr１０はエミツ
タがVccに接続され、ベースは互につながつてい
る。

トランジスタTr９のコレクタは、定電流回路
Ｉ９を通じてアースにつながつている。対称なコ
ンパレータ中のトランジスタTr１３，Tr１４の
ベースも、Tr９のコレクタに接続してある。

トランジスタTr１０のベース、コレクタはつ
ながつている。コレクタはさらに、コンパレータ
の２つのトランジスタTr１１，Tr１２のコレク
タと接続されている。

トランジスタTr１５，TR１６のエミツタは接
地され、トランジスタTr１６のベース、コレク
タは接続されている。

トランジスタTr９〜Tr１６はコンパレータを
構成し、出力は、トランジスタTr１５のコレク
タになる。

トランジスタTr１１，Tr１２のベース電圧が
比較される。Tr１１のベース電圧はVc，Tr１２
のベース電圧は（Ｕ±ΔV）である。

Tr１１のベース電圧が、Tr１２のそれより低
ければ、Tr１２，Tr１４のベース電流がTr１
１、Tr１３のベース電流より大きくなる。Tr１
３のベース電流が減少するので、Tr１３のコレ
クタ電流が減少し、コレクタ電圧が下る。つま
り、トランジスタTr１５のコレクタＸの電圧が
下る。

Tr１１のベース電圧が、Tr１２のそれより高
ければ、Ｘの電圧が上る。

電源Vccとアースの間に、定電流回路Ｉ１０と
トランジスタTr１７の直列体が接続される。ト
ランジスタTr１７のベースがＸ点に接続される。

トランジスタTr１７のコレクタは抵抗Ｒ９，
Ｒ１０を介して、トランジスタTr１８，Tr２１
のベースにつながつている。

Ｘ点の電圧が低い時、トランジスタTr１７は、
ベース電流が流れないのでオフである。

Ｘ点の電圧が高い時、トランジスタTr１７は
導通する。これに応じ、トランジスタTr１８，
Tr２１もそれに応じて、オン、オフ動作する。

比較回路Ｄの中に含まれるヒステリシス回路
は、定電流回路Ｉ１１，Ｉ１２、トランジスタ
Tr１８，Tr１９，Tr２０及び抵抗Ｒ８よりな
る。

トランジスタTr１８のエミツタは接地され、
コレクタは定電流回路Ｉ１１を介して電源Vccに
接続される。

トランジスタTr１９のエミツタは接地され、
ベースとコレクタは互に接続される。コレクタ
は、定電流回路Ｉ１１にもつながつている。

トランジスタTr２０のエミツタは接地される。
コレクタは、定電流回路Ｉ１２を介してVccにつ
ながつている。コレクタは同時に、コンパレータ
をなすトランジスタTr１２のベースにつながつ
ている。

定電流回路から、Tr１２のベース、抵抗Ｒ８
へと流れる電流をｅ，Tr２０のコレクタ、エミ
ツタへ流れる電流をｆとする。ｅ，ｆ，Ｉ１２は ｅ＋ｆ＝I12 (1) である。

定電流回路Ｉ１１から、Te１８へ流れる電流
をｇ、Tr１９へ流れる電流をｈとする。ｇ，ｈ，
Ｉ１１の間に、 ｇ＋ｈ＝I11 (2) が成りたつ。

Tr１９，Tr２０のエミツタは接地され、ベー
ス電圧は常に等しい。同等のトランジスタとして
作られているので、常に、電流は等しく、 ｈ＝ｆ (3) という関係がある。

Tr１７がオフの時、Tr１８は飽和する。Tr１
８に全てのＩ１１が流れるから、ｆ，ｈは０とな
る。つまりｅ＝Ｉ１２となり、これだけの電流が
Ｒ８を通じて流れる。

そうすると、トランジスタTr１２のベースが
Ｒ８Ｉ１２だけ上昇する。これが上向きのヒステ
リシスである。

Tr１２のベース電圧が、Tr１１のそれより高
い時、Ｘ点の電圧が下り、Tr１７がオフになる。
この時、帰還電流ｅは正で、このため、Tr１２
のベースは、Tr８のエミツタＵよりＲ８Ｉ１２
だけ高くなり、上向きヒステリシス ＋ΔV＝R8I12 (4) を与える。

Tr１２のベース電圧が、Tr１１のそれより低
い時、Ｘ点の電圧が上り、Tr１７がオンとなる。
Tr１８はオフとなるので、Ｉ１１は全てTr１９
を流れる。ｈがＩ１１に等しくなり、(1)，(3)式か
ら、 帰還電流ｅは ｅ＝I12−I11 (5) となる。これを、負となるように設定しておく。
負の帰還電流のため、Tr１２のベースは、Tr８
のエミツタ電圧Ｕよりも、下向きヒステリシス −ΔV＝（I12−I11）R8 (6) だけ下降することになる。

I12＝I11／２ (7) となるように選べば、上向き、下向きヒステリシ
スの絶対値が等しくなる。

一例を述べる。I11＝20μA、I12＝10μA、R8＝
1kΩとすると、ヒステリシスは ±ΔV＝±10mV となる。

第３図ａはトランジスタTr１２のベースの電
圧波形を示す。Vcより上では、Ｕ＋ΔVとなり、
Vcより下ではＵ−ΔVとなつている。このように
ヒステリシスがあるので、微分回路の出力Ｕ（或
はｕ）が、上向きパルスから下向きパルスまでの
間は、Vcより上、Ｕが下向きパルスから上向き
パルスの間はVcより下となるようにできる。

Ｅ 出力段 これは、コンパレータの出力を増幅するもので
ある。コンパレータのTr１２のベース（Ｕ＋
ΔV）がVcより高い場合、Tr１７はオフである。
逆に（Ｕ−ΔV）がVcより低い時Tr１７はオン
である。

出力段Ｅは，Tr２１〜Tr２４のトランジス
タ、Ｒ１１〜Ｒ１３の抵抗、ダイオードＤ３を含
む。

定電流回路Ｉ１３、トランジスタTr２１の直
列体が、Vccとアースの間に接続される。

Tr２２のコレクタは抵抗Ｒ１１を介してVcc
につながり、エミツタはＲ１２を介してアースに
つながつている。Tr２２のベースはTr２１のコ
レクタに接続してある。

最終段では、Vccとアースの間に、抵抗Ｒ１
３，Tr２３、ダイオードＤ３，Tr２４の直列体
が接続してある。出力トランジスタTr２３のベ
ースは、Tr２２のコレクタに、Tr２４のベース
はTr２２のエミツタに接続してある。

ダイオードＤ３は、Tr２３のエミツタ、ベー
スに逆電圧が掛かるのを防止する。出力ＥはＤ３
とトランジスタTr２４のコレクタの接続点より
とり出す。

（） Ｕ＋ΔV＞Vcの場合 Tr１７のコレクタ電圧が上る。Tr２１がオン
になる。Tr２２がオフになる。Tr２３のベース
電圧が上り、Tr２４のベース電圧が下る。Tr２
３は導通し、Tr２４は非導通になる。出力Ｅは
“Ｈ”になる。

（） Ｕ−ΔV＜Vcの場合 Tr１７のコレクタ電圧が下る。Tr２１がオフ
になる。Tr２２がオンになる。Tr２３はオフに
なり、Tr２４はオンになる。出力Ｅは“Ｌ”と
なる。

ダイオードＤ３は、Tr２４のコレクタ電圧を、
Tr２３のエミツタ電圧より、pn接合電圧降下分
（0.6V程度）だけ下ることにより、Tr２２が飽和
した時に、Tr２３が半ば導通するのを防止する。
Ｄ３によつてTr２３はより完全にオフとなるこ
とができる。

第３図ｂは出力Ｅの波形を示すグラフである。
これは、光信号を復元している（第２図ａ，ｓ）
ことが分る。光信号の強弱に拘らず、復元された
パルスの幅はもとのパルスの幅に等しい。微分回
路に於て、微分パルス（上向き、下向き）を出す
部分は、光信号の強弱にかかわらないからであ
る。

微分してしまうので、もとの光信号の強弱は直
接、以後の信号にあらわれない。光パワーが大き
すぎても鋭いパルスが出た後、すぐに平衡状態
Tr３，Tr４に戻るので、大信号であるからトラ
ンジスタが飽和し、動作が遅くなる、ということ
もない。

(オ) 本発明の構成 本発明の光受信回路は、 (1) トランジスタTr１のエミツタに１個以上の
ダイオードＤ１、……を順方向に接続しベース
には受光素子を逆バイアス接続し増幅用トラン
ジスタTr２の出力とトランジスタTr１のベー
スを接続する抵抗Ｒ１とにより光電流を電圧に
変換する電流−電圧変換回路Ａと、 (2) 電流−電圧変換された信号ｓとその信号を遅
延回路に通した信号ｔとを差動増幅することに
より微分信号を得る微分回路Ｂと、 (3) 微分信号を抵抗Ｒ５と外付けコンデンサ
Cextの直列体によつて平滑化し基準電位Vcを
得る平滑回路Ｃと、 (4) 微分信号に一定のヒステリシス電圧±ΔVを
加えたものと、基準電位Vcとを比較する比較
器と、微分信号が基準電圧Vcより高い時に微
分信号に正の一定電圧（＋ΔV）を加え、微分
信号が基準電位Vcより低い時に微分信号に負
の一定電圧（−ΔV）を加えるヒステリシス付
与回路を含む比較回路Ｄと、 (5) 比較回路Ｄの出力を増幅する出力段Ｅ とによつて構成される。

(カ) 効果 本発明の光受信回路は次のような優れた効果を
収めることができる。

(1) ダイナミツクレンジを大きくとれる。

増幅部に微分回路を用いたためである。

(2) パルス歪を小さくできる。

微分回路によつて入力パルスの変化点（立上
り、立下り）を正しく検出できるからである。
光パワーの大小によつてパルス幅が変動すると
いうことはない。

(3) 受光素子の暗電流の影響をキヤンセルでき
る。

受光素子の暗電流は温度により変動するの
で、従来の光受信回路のように直流増幅するも
のでは、暗電流の影響を除くのが難かしかつ
た。本発明に於ては、微分回路を通すので、暗
電流のような直流分は全てカツトされる。

(4) 受光素子の接合容量に起因する周波数特性の
低下をある程度改善できる。

トランジスタのべースに受光素子を逆バイパ
ス接続し、このトランジスタのエミツタにはダ
イオードを１個以上（この例では２個）順方向
に接続しているからである。このため、受光素
子に加わる逆電圧が大きくなり、周波数特性が
改善される。

第４図に示す従来例の回路では、出力Vdは
必ず電池電位V₀より低くなる。出力の範囲を
広くとるため、V₀を高くしなければならず、
受光素子には十分な逆電圧を加えることができ
なかつた。

(5) Cextを除いて、大きい容量のコンデンサや、
大きい値の抵抗を必要とせずモノリシツクIC
の形にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る光受信回路図。
第２図は光受信回路の中での各回路の波形例図。
ａの実線ｓは電流−電圧変換回路の出力ｓを示
し、破線ｔは遅延回路の出力ｔを示している。ｂ
は光パワーが小さい場合の微分回路の出力ｕ（又
はＵ）を示す。ｃは光パワーが大きい場合の微分
回路の出力ｕ（又はＵ）を示す。第３図ａは比較
回路Ｄのコンパレータを構成する一方のトランジ
スタのベース電圧波形を示し、ｂは出力段の出力
Ｅの電圧波形図である。第４図は従来例に係る光
受信回路の増幅部回路図。第５図は増幅された信
号の大小によつてパルス幅が変動することを説明
するための波形図。ａは増幅された信号S₁，S₂，
S₃の波形を示す。パルス幅は同じである。コンパ
レータの基準電圧を一定値Vcに固定してある。
ｂ，ｃ，ｄは信号S₃，S₂，S₁がコンパレータで二
値化された場合のパルス波形を示す。W₃，W₂，
W₁はそれぞれの二値化パルスの幅である。 Ａ……電流−電圧変換回路、Ｂ……微分回路、
Ｃ……平滑回路、Ｄ……比較回路、Ｅ……出力
段、Ｉ１〜Ｉ１３……定電流回路、Ｒ１〜Ｒ１３
……抵抗、Tr１〜Tr２４……トランジスタ、Ｃ
１，Ｃ２……コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ３……ダイオ
ード、PD……ホトダイオード、Ｕ……微分回路
からの信号、Vc……比較回路のコンパレータの
基準電圧、±ΔV……正負のヒステリシス電圧。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ トランジスタTr１のエミツタに１個以上の
   ダイオードＤ１、……を順方向に接続しベースに
   は受光素子を逆バイアス接続しTr２のエミツタ
   とトランジスタTr１のベースとを抵抗Ｒ１を介
   して接続することにより光電流を電圧に変換する
   電流−電圧変換回路Ａと、電流−電圧変換された
   信号ｓとその信号を遅延回路に通した信号ｔとを
   差動増幅することにより、微分信号を得る微分回
   路Ｂと、微分信号を抵抗５と外付けコンデンサ
   Cextの直列体によつて平滑化し基準電位Vcを得
   る平滑回路Ｃと、微分信号に一定のヒステリシス
   電圧±ΔVを加えたものと基準電位Vcとを比較す
   る比較器と微分信号が基準電位Vcより高い時に
   微分信号に正の一定電圧（＋ΔV）を加え微分信
   号が基準電位Vcより低い時に微分信号に負の一
   定電圧（−ΔV）を加えるとヒステリシス付与回
   路とを含む比較回路Ｄと、比較回路Ｄの出力を増
   幅する出力段Ｅとより構成される事を特徴とする
   光受信回路。 ２ ヒステリシス付与回路が、微分回路Ｂの出力
   Ｕと、比較器の入力との間に接続された抵抗８
   と、定電流回路Ｉ１１，Ｉ１２と、これらにコレ
   クタが接続されエミツタが接地されたトランジス
   タTr１９，Tr２０と、コレクタが定電流回路Ｉ
   １１に接続され比較器の出力によつてon，offす
   るトランジスタTr１８とよりなり、トランジス
   タTr１９のベース、コレクタは互に接続されて
   おり、トランジスタTr２０のコレクタと比較器
   の入力及び抵抗Ｒ８の一端とを接続してあり、ト
   ランジスタTr１８にＩ１１の全電流が流れる時
   に定電流回路Ｉ１２から一定電流Ｉ１２が微分回
   路の出力の方向へと抵抗Ｒ８を通つて流れ、トラ
   ンジスタTr１８がオフの時に抵抗Ｒ８にはトラ
   ンジスタTr２０に向う方向へ（Ｉ１１−Ｉ１２）
   の電流が流れるようにした特許請求の範囲第１項
   記載の光受信回路。