專利名稱：光接收器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光通信系統(tǒng)，特別是涉及應(yīng)用于作為訪問類光通
信系統(tǒng)之一的PON (Passive Optical Network:無源光學(xué)網(wǎng)絡(luò))系統(tǒng) 的光接收器。
背景技術(shù)：
目前，作為實現(xiàn)使用光纖的公共線路網(wǎng)的系統(tǒng)，廣泛使用著被稱 作PON ( Passive Optical Network )系統(tǒng)的點對多點(point to multi-point)的i方問類光il/f言系統(tǒng)。
PON系統(tǒng)是由作為站臺側(cè)裝置的一臺OLT (Optical Line Terminal:光線路終端)、和作為經(jīng)由光星形耦合器連接的多個加入 者終端裝置的ONU ( Optical Network Unit:光網(wǎng)絡(luò)單元)構(gòu)成。對 于多數(shù)的ONU，能夠與OLT共有大部分作為傳送通路的光纖，因此 能夠期待節(jié)約使用成本，以及具有無需向作為從動部件的光星形耦合 器供電而容易進行戶外設(shè)置、且可靠性也高的優(yōu)點，因此，近年來作 為實現(xiàn)寬帶網(wǎng)絡(luò)的最有效手段而被積極地引入。
例如，在利用IEEE802.3ah標(biāo)準(zhǔn)化的傳送速度是1.25Gbit/s的 GE-PON(Gigabit Ethernet —Passive Optical Network:千兆位以太網(wǎng) 無源光網(wǎng)絡(luò))中，從OLT向ONU的下行通信利用使用了光波長1.49 /zm頻帶的廣播通信方式，各ONU只取出被分配的時隙的數(shù)據(jù)。另 —"^方面，從各ONU向OLT的上行通信使用光波長1.31" m 頻帶，并 使用了以使各ONU的數(shù)據(jù)不沖突的方式控制發(fā)送定時的時分復(fù)用通 信方式。
在如上所述的PON系統(tǒng)的上行方向的通信中，各ONU位于距 離光星形耦合器不同的位置處，因此OLT中的各ONU的接收水平針對每個接收數(shù)據(jù)包不同，所以在OLT的接收電路中需要穩(wěn)定地再現(xiàn) 不同的受光水平的數(shù)據(jù)包的寬動態(tài)范圍特性。因而，通常在OLT的 接收電路中具備根據(jù)受光水平使轉(zhuǎn)換增益變化的AGC (Automatic Gain Control:自動增益控制)電路，要求同時實現(xiàn)AGC的高速響應(yīng) 性和相同碼長連續(xù)。
在AGC電路中提出了各種方式，但是例如在專利文獻l中，根 據(jù)受光水平階段性地切換前置放大器的反饋電阻值即轉(zhuǎn)換增益。另 外，在作為專利文獻l中所參照的現(xiàn)有技術(shù)的專利文獻2中，根據(jù)受 光水平使前置放大器的反饋電阻值即轉(zhuǎn)換增益模擬地變化。
專利文獻1:日本特開2000-151290號/>才艮
專利文獻2:日本特開平7-38342號么、才艮
發(fā)明要解決的課題
在上述專利文獻1所示的技術(shù)中，以數(shù)據(jù)包的開頭數(shù)位完成AGC 動作，另外AGC動作完成后不依賴于接收信號的圖案串(pattern string)而始終保持一定的增益，因此具有能夠同時實現(xiàn)高速響應(yīng)性 和相同碼長連續(xù)的優(yōu)點。然而，另一方面由于是根據(jù)數(shù)據(jù)包的開頭位 的振幅進行增益控制的方式，因此存在如下問題在所接收的脈沖串 信號(burst signal)過渡性地水平變動的情況下，特別是在過剩發(fā)光 后收斂到一定水平的情況下，導(dǎo)致切換到錯誤的轉(zhuǎn)換增益。
另外，在上述專利文獻2所示的技術(shù)中，為了實現(xiàn)高速響應(yīng)性， 需要縮短AGC環(huán)路的時間常數(shù)，但是在這種情況下，轉(zhuǎn)換增益容易 依賴于接收信號的圖案串，相同碼長連續(xù)變差。即，有難以同時實現(xiàn) 高速響應(yīng)性和相同碼長連續(xù)的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述的點而完成的，其目的在于提供一種光接收 器，主要在作為訪問類光通信系統(tǒng)之一的PON系統(tǒng)中，具有穩(wěn)定地 再現(xiàn)不同的受光水平的脈沖串信號的寬動態(tài)范圍特性，且高速響應(yīng)性 和相同碼長連續(xù)優(yōu)良。用于解決課題的手段
與本發(fā)明有關(guān)的光接收器具備受光元件，輸出與所接收到的光 信號的受光水平相應(yīng)的電流；前置放大器，將來自上述受光元件的輸 出電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；水平檢測單元，具備時間常數(shù)短的第1 水平檢測部以及具有比上述第1水平檢測部的時間常數(shù)長的時間常數(shù) 的第2水平檢測部，基于時間常數(shù)切換信號而切換到上述第1水平檢 測部或者上述第2水平檢測部中的某一個，對上述前置放大器所輸出 的輸出電壓信號的電壓水平進行檢測；轉(zhuǎn)換增益控制單元，根據(jù)上述 水平檢測單元的檢測結(jié)果，對上述前置放大器的轉(zhuǎn)換增益進行可變控 制；以及時間常數(shù)切換控制單元，根據(jù)來自上述前置放大器的輸出電 壓信號，輸出時間常數(shù)切換信號，上述時間常數(shù)切換控制單元為了在 所接收的脈沖串信號的數(shù)據(jù)包的位串的相同碼連續(xù)數(shù)小于規(guī)定數(shù)的 情況下選擇上述第l水平檢測部、并在規(guī)定數(shù)以上的情況下選擇上述 第2水平檢測部，向上述水平檢測單元輸出時間常數(shù)切換信號。
發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明，具備能夠改變轉(zhuǎn)換增益的前置放大器、能夠切換時 間常數(shù)的水平檢測單元、以及根據(jù)接收信號來選擇合適的時間常數(shù)的 時間常數(shù)切換控制單元，根據(jù)時間常數(shù)切換控制單元的時間常數(shù)切換 信號，進行控制使得在脈沖串信號的數(shù)據(jù)包開頭部中水平檢測單元的 時間常數(shù)變短，并進行控制使得在前置放大器的AGC動作完成后水 平檢測單元的時間常數(shù)變長，而且，根據(jù)如上所述控制的水平檢測單 元的檢測結(jié)果來控制前置放大器的轉(zhuǎn)換增益，因此能夠?qū)崿F(xiàn)具有對不 同的受光水平的數(shù)據(jù)包穩(wěn)定地進行再現(xiàn)的寬動態(tài)范圍特性、且高速響 應(yīng)性和相同碼長連續(xù)優(yōu)良的光接收器。


圖1是表示與本發(fā)明的實施方式1有關(guān)的光接收器的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖2是表示圖1的各部分的信號波形的時序圖。圖3是表示與本發(fā)明的實施方式2有關(guān)的光接收器的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖4是表示圖3所示的收斂狀態(tài)判定電路51和時間常數(shù)切換信
號生成邏輯電路52的具體結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖5是表示圖4的各部分的信號波形的時序圖。 圖6是表示與圖4不同的、圖3所示的收斂狀態(tài)判定電路51和
時間常數(shù)切換信號生成邏輯電路52的具體結(jié)構(gòu)例的框圖。 圖7是表示圖6的各部分的信號波形的時序圖。 圖8是表示與本發(fā)明的實施方式3有關(guān)的光接收器的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖9是表示圖8的各部分的信號波形的時序圖。
圖IO是表示與本發(fā)明的實施方式4有關(guān)的光接收器的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖ll是表示圖10的各部分的信號波形的時序圖。
圖12是表示與本發(fā)明的實施方式5有關(guān)的光接收器的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖13是表示與本發(fā)明的實施方式6有關(guān)的光接收器的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖14是表示圖13的各部分的信號波形的時序圖。
圖15是表示與本發(fā)明的實施方式7有關(guān)的光接收器的結(jié)構(gòu)的框圖。
具體實施例方式
下面參照附圖詳細(xì)說明與本發(fā)明的實施方式有關(guān)的光接收器。此 外，本發(fā)明并不限定于實施方式。 實施方式1.
圖1是表示與本發(fā)明的實施方式1有關(guān)的光接收器的結(jié)構(gòu)的框 圖。受光元件1的陰極(cathode)連接在電源上，陽極(anode)連 接在前置放大器2的輸入端上，受光元件l輸出與所接收的光信號的受光水平相應(yīng)的電流。前置放大器2能夠?qū)氖芄庠?輸入的電流 轉(zhuǎn)換成電壓來輸出，且通過所輸入的控制電壓來改變將電流轉(zhuǎn)換成電 壓的轉(zhuǎn)換效率。
關(guān)于從前置放大器2輸出的電壓信號，通過水平檢測電路3來檢 測出其平均值。該水平檢測電路3由以下部分構(gòu)成時間常數(shù)短的水 平檢測部31;具有比水平檢測部31的時間常數(shù)長的時間常數(shù)的、時 間常數(shù)長的水平檢測部32;以及用于切換水平檢測電路3的時間常數(shù) 的時間常數(shù)切換開關(guān)33。
水平檢測電路3的輸出電壓通過作為轉(zhuǎn)換增益控制單元的放大 器4而被放大到期望的控制電壓，從而控制前置放大器2的轉(zhuǎn)換增益。 另外，時間常數(shù)切換控制電路5是根據(jù)從前置放大器2輸出的接收電 信號來選擇合適的時間常數(shù)的電路，為了在所接收的脈沖串信號的數(shù) 據(jù)包的位串的相同碼連續(xù)數(shù)小于規(guī)定數(shù)的情況下選擇上述第l水平檢 測部、并在規(guī)定數(shù)以上的情況下選擇上述第2水平檢測部，而將時間 常數(shù)切換信號輸入到時間常數(shù)切換開關(guān)33。
此外，水平檢測電路3的時間常數(shù)切換開關(guān)33如下動作在AGC 動作過程中與時間常數(shù)短的水平檢測部33側(cè)連接，在AGC動作完成 時與時間常數(shù)長的水平檢測部33連接。
接著，圖2中示出表示圖1的各部分的信號波形的時序圖。(A) 表示受光元件1的輸出電流，(B)表示前置放大器2的輸出電壓， (C )表示在始終使用時間常數(shù)短的水平檢測部31的情況下的水平檢 測電路3的輸出電壓，(D)表示在始終使用時間常數(shù)長的水平檢測 部32的情況下的水平檢測電路3的輸出電壓，(E)表示根據(jù)時間常 數(shù)切換控制電路5的檢測結(jié)果來切換時間常數(shù)切換開關(guān)33的情況下 的水平檢測電路3的輸出電壓，(F)表示從時間常數(shù)切換控制電路5 輸出的時間常數(shù)切換信號。此外，在圖2中為了明確與前置放大器2 的輸出電壓之間的關(guān)系，將(C) 、 (D) 、 (E)重疊到(B)上進 行顯示。
參照圖2說明與本發(fā)明的實施方式1有關(guān)的光接收器的動作以及特征。在圖2中，(C)是始終使用時間常數(shù)短的水平檢測部31的情 況下的水平檢測電路3的輸出電壓，由于時間常數(shù)短所以高速響應(yīng)性 優(yōu)良，但另一方面在相同碼連續(xù)的情況下水平檢測誤差變大，難以恒 定控制為期望的轉(zhuǎn)換增益。
另一方面，在圖2中，(D)是始終使用時間常數(shù)長的水平檢測 部32的情況下的水平檢測電路3的輸出電壓，由于時間常數(shù)長所以 即使在相同碼連續(xù)的情況下也能夠高精度地進行水平檢測，能夠恒定 控制為期望的轉(zhuǎn)換增益，但另一方面難以實現(xiàn)高速響應(yīng)性，因此不適 合脈沖串接收用。
在圖2中，(E)是基于時間常數(shù)切換控制電路5的輸出電壓而 利用構(gòu)成水平檢測電路3的時間常數(shù)切換開關(guān)33來切換水平檢測電 路3的時間常數(shù)的情況下的水平檢測電路3的輸出電壓，只在脈沖串 信號的數(shù)據(jù)包的開頭以短的時間常數(shù)進行水平檢測，而之后以長的時 間常數(shù)進行水平檢測。
通常，脈沖串信號的數(shù)據(jù)包由為了確立發(fā)送接收器間的數(shù)據(jù)傳送 中所需的同步而向數(shù)據(jù)包的開頭附加的前同步碼部、和保存實際的通 信數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)部構(gòu)成，關(guān)于各自所允許的位串的最大相同碼連續(xù)數(shù)， 數(shù)據(jù)部大于前同步碼部。
因而，在數(shù)據(jù)包開頭的前同步碼部中，直到AGC動作完成為止 以短的時間常數(shù)進行水平檢測從而高速地完成AGC動作，并在AGC 動作完成后水平檢測被切換到長的時間常數(shù)，從而即使在包含長的相 同碼連續(xù)位串的數(shù)據(jù)部中也能夠進行高精度且穩(wěn)定的水平檢測。
這樣，在與本發(fā)明的實施方式l有關(guān)的光接收器中，具備能夠改 變轉(zhuǎn)換增益的前置放大器2、能夠切換時間常數(shù)的水平檢測電路3、 以及根據(jù)接收信號來選擇合適的時間常數(shù)的時間常數(shù)切換控制電路 5，根據(jù)時間常數(shù)切換控制電路5的檢測結(jié)果，進行控制使得在脈沖 串信號的數(shù)據(jù)包開頭部中水平檢測電路3的時間常數(shù)變短，并進行控 制使得在前置放大器2的AGC動作完成后水平檢測電路3的時間常 數(shù)變長，而且，根據(jù)如上所述控制的水平檢測電路3的檢測結(jié)果來控制前置放大器2的轉(zhuǎn)換增益，因此能夠?qū)崿F(xiàn)具有將不同的受光水平的數(shù)據(jù)包穩(wěn)定地進行再現(xiàn)的寬動態(tài)范圍特性、且高速響應(yīng)性和相同碼長連續(xù)優(yōu)良的光接收器。實施方式2.
圖3是表示與本發(fā)明的實施方式2有關(guān)的光接收器的結(jié)構(gòu)的框圖。在圖3所示的實施方式2的結(jié)構(gòu)中，與圖l所示的實施方式l的結(jié)構(gòu)相同的部分標(biāo)記相同的符號并省略其說明。與實施方式1的不同點在于，時間常數(shù)切換控制電路5的結(jié)構(gòu)不同。在圖3所示的實施方式2的結(jié)構(gòu)中，時間常數(shù)切換控制電路5由收斂狀態(tài)判定電路51、以及根據(jù)收斂狀態(tài)判定電路51的判定結(jié)果而生成時間常數(shù)切換信號的時間常數(shù)切換信號生成邏輯電路52構(gòu)成。
圖4是表示收斂狀態(tài)判定電路51和時間常數(shù)切換信號生成邏輯電路52的具體結(jié)構(gòu)例的框圖。在收斂狀態(tài)判定電路51的輸入級具備平均值檢測電路511，在其后級具備微分電路512以及差動放大電路513。另外，時間常數(shù)切換信號生成邏輯電路52在輸入級具備將收斂狀態(tài)判定電路51的輸出級所具備的差動放大電路513的各個輸出信號作為輸入的兩個比較器521、 522，利用AND邏輯電路523對比較器521和522的輸出進行邏輯運算，并輸出其結(jié)果。此外，平均值檢測電路511的時間常數(shù)與水平檢測電路3的短的水平檢測部31的時間常數(shù)相同。
接著，圖5中示出表示圖4的各部分的信號波形的時序圖。在圖5中，(A)表示平均值檢測電路511的輸入信號，(B)表示平均值檢測電路511的輸出信號，(C)表示微分電路512的輸出信號，(D)表示輸入到差動放大電路513的基準(zhǔn)電壓信號，(E)和(F)分別表示差動放大電路513的輸出信號，(G)和(H)分別表示比較器521、522的基準(zhǔn)電壓信號，(I)表示比較器521的輸出信號，(J)表示比較器522的輸出信號，(K)表示AND邏輯電路523的輸出信號。
使用圖5說明與本發(fā)明的實施方式2有關(guān)的光接收器的動作以及特征。在圖5中，在平均值檢測電路511的輸出信號(B)發(fā)生變化的情況下，即，只在未收斂到一定電壓的過渡狀態(tài)下，微分電路512的輸出信號(C)輸出與平均值檢測電路511的輸出信號(B)的時間上的變化率相應(yīng)的振幅。這里，使差動放大電路513的基準(zhǔn)電壓信號(D )的電壓值，與平均值檢測電路511的輸出信號(B)收斂的情況下的微分電路512的輸出信號(C)的輸出值相等，并通過差動放大電路513放大微分電路512的輸出信號(C)。另外，比較器521和522的基準(zhǔn)電壓信號(G)和(H)的電壓值，與平均值檢測電路511的輸出信號(B)收斂的情況下的差動放大電路513的輸出電壓信號(E)和(F)的電壓值相等。
因而，以如下方式進行動作在平均值檢測電路511的輸出信號(B )是過渡狀態(tài)、且減少時，比較器521的輸出信號(I )輸出高(High )電平的信號，在平均值檢測電路511的輸出信號(B)是過渡狀態(tài)、且增加時，比較器522的輸出信號(J)輸出高電平的信號。由于利用AND邏輯電路523對比較器521和522的輸出信號(I)和(J)進行AND運算，因此在平均值檢測電路511的輸出信號(B)未收斂到一定電壓的過渡狀態(tài)時，進行動作使得在平均值檢測電路511的輸出信號(B)減少時、增加時、任何狀態(tài)下，時間常數(shù)切換控制電路5都輸出高電平的信號。
另外，圖6是示出與圖4不同的收斂狀態(tài)判定電路51以及時間常數(shù)切換信號生成邏輯電路52的具體的結(jié)構(gòu)例的框圖。此外，由于時間常數(shù)切換信號生成邏輯電路52與圖4所示的例子相同，因此省略說明。在圖6中，收斂狀態(tài)判定電路51在輸入級具備時間常數(shù)不同的兩個平均值檢測電路514和515,在其后級具備差動放大電路516。這里，設(shè)平均值檢測電路515的時間常數(shù)比平均值檢測電路514的時間常數(shù)短。另外，平均值檢測電路514的時間常數(shù)與水平檢測電路3的短的水平檢測部31的時間常數(shù)相等。
接著，圖7中示出表示圖6的各部分的信號波形的時序圖。在圖7中，(A)表示平均值檢測電路514以及515的輸入信號，(B)表
12示平均值檢測電路514的輸出信號，(C)表示平均值檢測電路515的輸出信號，(D)和(E)分別表示差動放大電路516的輸出信號。使用圖7說明與本發(fā)明的實施方式2有關(guān)的光接收器的動作以及特征。
數(shù)長，因此在圖7中，平均值檢測電路514的輸出信號(B)的收斂時間比平均值檢測電路515的輸出信號(C)的收斂時間慢，產(chǎn)生時滯(Time lag)。將平均值檢測電路514的輸出信號(B)和平均值檢測電路515的輸出信號(C)作為輸入信號的差動放大電路516，在平均值檢測電路514的輸出信號(B)和平均值檢測電路515的輸出信號(C)中有電位差的情況下，即只在平均值檢測電路514的輸出信號(B)未收斂到一定電壓的過渡狀態(tài)下，輸出與平均值檢測電路514的輸出信號(B)和平均值檢測電路515的輸出信號(C)的電位差相應(yīng)的振幅。時間常數(shù)切換信號生成邏輯電路52進行與上述相同的動作，因此在平均值檢測電路514的輸出信號(B)未收斂到一定電壓的過渡狀態(tài)下，進行動作使得在平均值檢測電路514的輸出信號(B)減少時、增加時、任何狀態(tài)下都輸出高電平的信號。
這樣，在與本發(fā)明的實施方式2有關(guān)的光接收器中，能夠通過收斂狀態(tài)判定電路51來判定以水平檢測電路3的時間常數(shù)決定的AGC動作的收斂狀態(tài)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)在AGC動作未收斂的情況下以短的時間常數(shù)進行水平檢測、而在AGC動作收斂后以長的時間常數(shù)進行水平檢測的切換控制，能夠?qū)崿F(xiàn)具有對不同的受光水平的數(shù)據(jù)包穩(wěn)定地進行再現(xiàn)的寬動態(tài)范圍特性、且高速響應(yīng)性和相同碼長連續(xù)優(yōu)良的光接收器。
實施方式3.
圖8是表示與本發(fā)明的實施方式3有關(guān)的光接收器的結(jié)構(gòu)的框圖。在圖8所示的實施方式3的結(jié)構(gòu)中，與圖1所示的實施方式1以及圖3所示的實施方式2的結(jié)構(gòu)相同的部分，標(biāo)記相同的符號并省略其說明。圖8所示的實施方式3的結(jié)構(gòu)與實施方式1以及2的不同點在于，時間常數(shù)切換控制電路5的結(jié)構(gòu)不同。在圖8所示的實施方式3的結(jié)構(gòu)中，時間常數(shù)切換控制電路5由以下部分構(gòu)成將從前置放大器2輸出的電壓信號和從水平檢測電路3輸出的電壓信號作為輸入的比較器53;以及對從比較器53輸出的電壓信號的變化點數(shù)進行計數(shù)的變化點計數(shù)器54。
接著，圖9中示出表示圖8的各部分的信號波形的時序圖。在圖9中，(A)表示前置放大器2的輸出信號，(B)表示水平檢測電路3的輸出信號，(C)表示比較器53的輸出信號，(D)表示變化點計數(shù)器54的輸出信號。
使用圖9說明與本發(fā)明的實施方式3有關(guān)的光接收器的動作以及特征。
前置放大器2的輸出信號(A )和水平檢測電路3的輸出信號(B )被輸入到比較器53。水平檢測電路3的輸出信號(B)根據(jù)水平檢測電路3的時間常數(shù)以收斂到前置放大器2的輸出信號(A)的平均值的方式發(fā)生變化，因此在脈沖串信號的數(shù)據(jù)包輸入后，隨著水平檢測電路3的輸出信號(B)接近前置放大器2的輸出信號(A)的平均值，比較器53的輸出信號(C)以輸出與前置放大器2的輸出信號(A)的圖案串相等的圖案串的信號的方式進行動作。另外，變化點計數(shù)器54在對期望的變化點數(shù)進行計數(shù)的情況下，以使輸出信號從低電平側(cè)向高電平側(cè)、或者從高電平側(cè)向低電平側(cè)變化的方式進行動作。
這里，通過使由水平檢測電路3的時間常數(shù)短的水平檢測部31使AGC動作收斂的時間、和變化點計數(shù)器54對期望的變化點數(shù)進行計數(shù)的時間等效，從而在AGC動作收斂后，能夠?qū)⑺綑z測電路3的時間常數(shù)從短的時間常數(shù)切換到長的時間常數(shù)。
這樣，在與本發(fā)明的實施方式3有關(guān)的光接收器中，具備將前置放大器2的輸出電壓和水平檢測電路3的輸出電壓作為輸入信號的比較器53、和對比較器53的輸出信號的變化點進行計數(shù)的變化點計數(shù)器54，并且通過使由水平檢測電路3的時間常數(shù)短的水平檢測部31使AGC動作收斂的時間、和變化點計數(shù)器54對期望的變化點數(shù)進行計數(shù)的時間等效，從而能夠?qū)崿F(xiàn)具有對不同的受光水平的數(shù)據(jù)包穩(wěn)定地進行再現(xiàn)的寬動態(tài)范圍特性、且高速響應(yīng)性和相同碼長連續(xù)優(yōu)良的光接收器。
實施方式4.
圖10是表示與本發(fā)明的實施方式4有關(guān)的光接收器的結(jié)構(gòu)的框圖。在圖10所示的實施方式4的結(jié)構(gòu)中，與圖8所示的實施方式3的結(jié)構(gòu)相同的部分，標(biāo)記相同的符號并省略其說明。在圖10所示的實施方式4的時間常數(shù)切換控制電路5的結(jié)構(gòu)中，具備比較器53和變化點計數(shù)器54的這點與實施方式3相同，但是作為不同點，在比較器53的前級還具備將前置放大器2的輸出信號和水平檢測電路3的輸出信號作為輸入信號的差動放大電路55,將差動放大電路55的正相、反相中的某一個輸出信號、和雙方的中點電位設(shè)為比較器53的輸入信號。
接著，圖11中示出表示圖10的各部分的信號波形的時序圖。在圖11中，(A)表示前置放大器2的輸出信號，(B)表示水平檢測電路3的輸出信號，(C)表示差動放大電路55的一個輸出信號，(D)表示差動放大電路55的差動輸出中點電位，(E)表示比較器53的輸出信號，(F)表示變化點計數(shù)器54的輸出信號。
雖然基本動作與實施方式3相同，但具有以下不同的點代替向比較器53直接輸入前置放大器2的輸出信號，而由差動放大電路55將前置放大器2的輸出信號(A)和水平檢測電路3的輸出信號(B)進行放大后，將放大輸出輸入到比較器53，并且將比較器53的基準(zhǔn)電壓設(shè)為差動放大電路55的差動輸出中點電位。
在由受光元件1接收到的光信號的受光水平小的情況下，前置放大器2的輸出振幅也小，因此在實施方式3的結(jié)構(gòu)中，考慮比較器53無法識別而進行誤動作的可能性。另一方面，在本實施方式4的結(jié)構(gòu)中，通過在比較器53的前級附加差動放大電路55，在將前置放大器2的輸出振幅進行放大后輸入到比較器53，因此具有在由受光元件1接收到的光信號的受光水平小的情況下比較器53也能夠穩(wěn)定動作的
15優(yōu)點。
另外，差動放大電路55的差動輸出中點電位不受接收水平影響而始終是一定電位，并且還是差動放大電路55的輸出信號的平均值，因此通過作為比較器53的基準(zhǔn)電壓而使用，能夠得到與實施方式3相同的比較器53的輸出信號。
這樣，在與本發(fā)明的實施方式4有關(guān)的光接收器中，在時間常數(shù)切換控制電路5的輸入級配置差動放大電路55，在將前置放大器2的輸出電壓進行放大后輸入到比較器53,因此即使在接收水平小的情況下也能夠穩(wěn)定地動作，能夠?qū)崿F(xiàn)具有對不同的受光水平的數(shù)據(jù)包穩(wěn)定地進行再現(xiàn)的寬動態(tài)范圍特性、且高速響應(yīng)性和相同碼長連續(xù)優(yōu)良的光接收器。
實施方式5.
圖12是表示與本發(fā)明的實施方式5有關(guān)的光接收器的結(jié)構(gòu)的框圖。在圖12所示的實施方式5的結(jié)構(gòu)中，與圖10所示的實施方式4的結(jié)構(gòu)相同的部分，標(biāo)記相同的符號并省略其說明。在圖12所示的實施方式5的時間常數(shù)切換控制電路5的結(jié)構(gòu)中，具備差動放大電路55、比較器53和變化點計數(shù)器54這點與實施方式4相同，但不同點在于在差動ii大電路55的輸入級還具備偏置生成電路56。
在實施方式4的情況下，當(dāng)無信號輸入時差動放大電路55的輸入信號變成同電位，因此特別是在差動放大電路55的增益高的情況下，有可能在差動放大電路55的輸出信號中產(chǎn)生噪聲，存在時間常數(shù)切換控制電路5進行誤動作的可能性。在本實施方式5中，通過在差動放大電路55的輸入級具備偏置生成電路56,從而在無信號輸入時也在差動放大電路55的輸入信號間產(chǎn)生電位差，差動放大電路的輸出信號中不會產(chǎn)生噪聲。
這樣，在與本發(fā)明的實施方式5有關(guān)的光接收器中，通過具備偏置生成電路56，從而構(gòu)成為在時間常數(shù)切換控制電路5的輸入級的差動放大電路55的輸入信號中始終產(chǎn)生電位差，因此在沒有接收到脈沖串信號的數(shù)據(jù)包的情況等無信號輸入時也能夠穩(wěn)定地動作，能夠?qū)崿F(xiàn)具有對不同的受光水平的數(shù)據(jù)包穩(wěn)定地進行再現(xiàn)的寬動態(tài)范圍特性、且高速響應(yīng)性和相同碼長連續(xù)優(yōu)良的光接收器。
實施方式6.
圖13是表示與本發(fā)明的實施方式6有關(guān)的光接收器的結(jié)構(gòu)的框圖。在圖13所示的實施方式6的結(jié)構(gòu)中，與圖1所示的實施方式1的結(jié)構(gòu)相同的部分，標(biāo)記相同的符號并省略其說明。在圖13所示的實施方式6中，時間常數(shù)切換控制電路5由載波檢測電路57、以及具備延遲電路58a和AND邏輯電路58b的時間常數(shù)切換信號生成邏輯電路58構(gòu)成，其中，所述延遲電路58a用于根據(jù)載波檢測電路57的檢測結(jié)果而生成時間常數(shù)切換信號，所述AND邏輯電路58b計算載波檢測電路57的輸出信號和延遲電路58a的輸出信號的邏輯積。此外，延遲電路58a的延遲時間，與水平檢測電路3的時間常數(shù)短的水平檢測部31的時間常數(shù)相等。
接著，圖14中示出表示圖13的各部分的信號波形的時序圖。在圖14中，(A)表示前置放大器2的輸出信號，(B)表示載波檢測電路57的輸出信號，(C)表示用于使載波檢測電路57的輸出信號延遲期望時間的延遲電路58a的輸出信號，(D)表示由AND邏輯電路58b對載波私、測電路57的#"出1'言號(B )和延遲電路58a的^T出信號(C)進行邏輯運算的輸出信號。
這里，進行控制使得在AND邏輯電路58b的輸出信號(D)的信號是低電平側(cè)的情況下水平檢測電路3以短的時間常數(shù)的水平檢測電路31進行動作，在AND邏輯電路58b的輸出信號(D)的信號是
夠?qū)崿F(xiàn)在AGC動作未收斂的情況下以短的時間常數(shù)進行水平檢測、而在AGC動作收斂后以長的時間常數(shù)進行水平檢測的切換控制。
這樣，在與本發(fā)明的實施方式6有關(guān)的光接收器中，由載波檢測電路57、和具有與水平檢測電路3的短的水平檢測部31的時間常數(shù)相等的延遲量的延遲電路58a構(gòu)成時間常數(shù)切換控制電路5,因此能夠?qū)崿F(xiàn)在AGC動作未收斂的情況下以短的時間常數(shù)進行水平檢測、
17而在AGC動作收斂后以長的時間常數(shù)進行水平檢測的切換控制，能夠?qū)崿F(xiàn)具有對不同的受光水平的數(shù)據(jù)包穩(wěn)定地進行再現(xiàn)的寬動態(tài)范圍特性、且高速響應(yīng)性和相同碼長連續(xù)優(yōu)良的光接收器。實施方式7.
圖15是表示與本發(fā)明的實施方式7有關(guān)的光接收器的結(jié)構(gòu)的框圖。在圖15所示的實施方式7的結(jié)構(gòu)中，與圖1所示的實施方式1的結(jié)構(gòu)相同的部分，標(biāo)記相同的符號并省略其說明。在圖15所示的實施方式7中，時間常數(shù)切換控制電路5由以下部分構(gòu)成位錯誤率檢測電路59，以水平檢測電路3的檢測結(jié)果為閾值，實時地檢測接收信號的位錯誤率；以及時間常數(shù)切換信號生成邏輯電路60，用于根據(jù)位錯誤率檢測電路59的檢測結(jié)果，生成時間常數(shù)切換信號。
在脈沖串信號的數(shù)據(jù)包的開頭，水平檢測電路3的輸出信號附在前置放大器2的輸出信號的高電平側(cè)，隨著時間的經(jīng)過，到達前置放大器2的輸出信號的平均電壓。因而，在以水平檢測電路3的輸出信號為閾值來評價前置放大器2的輸出信號的位錯誤率的情況下，在脈沖串信號的數(shù)據(jù)包的開頭位錯誤率非常大，但是隨著時間的經(jīng)過接近
最佳閾值，從而位錯誤率變得非常小。即，通過所檢測的位錯誤率，能夠判斷AGC動作的收斂狀態(tài)。
因而，在與本發(fā)明的實施方式7有關(guān)的光接收器中，由時間常數(shù)切換控制電路5控制時間常數(shù)使得在比期望的位錯誤率大的情況下以短的時間常數(shù)進行水平檢測、而在比期望的位錯誤率小的情況下以長的時間常數(shù)進行水平檢測，從而能夠?qū)崿F(xiàn)具有對不同的受光水平的數(shù)據(jù)包穩(wěn)定地進行再現(xiàn)的寬動態(tài)范圍特性、且高速響應(yīng)性和相同碼長連續(xù)優(yōu)良的光接收器。
權(quán)利要求
1.一種光接收器，其特征在于，具備受光元件，輸出與所接收到的光信號的受光水平相應(yīng)的電流；前置放大器，將來自上述受光元件的輸出電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；水平檢測單元，具備時間常數(shù)短的第1水平檢測部以及具有比上述第1水平檢測部的時間常數(shù)長的時間常數(shù)的第2水平檢測部，基于時間常數(shù)切換信號而切換到上述第1水平檢測部或者上述第2水平檢測部中的某一個，對上述前置放大器所輸出的輸出電壓信號的電壓水平進行檢測；轉(zhuǎn)換增益控制單元，根據(jù)上述水平檢測單元的檢測結(jié)果，對上述前置放大器的轉(zhuǎn)換增益進行可變控制；以及時間常數(shù)切換控制單元，根據(jù)來自上述前置放大器的輸出電壓信號，輸出時間常數(shù)切換信號，上述時間常數(shù)切換控制單元為了在所接收的脈沖串信號的數(shù)據(jù)包的位串的相同碼連續(xù)數(shù)小于規(guī)定數(shù)的情況下選擇上述第1水平檢測部、并在規(guī)定數(shù)以上的情況下選擇上述第2水平檢測部，向上述水平檢測單元輸出時間常數(shù)切換信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光接收器，其特征在于， 上述時間常數(shù)切換控制單元具備收斂狀態(tài)判定電路，判定來自上述前置放大器的輸出電壓信號的 電壓值是否收斂到一定電壓；以及時間常數(shù)切換信號生成邏輯電路，根據(jù)上述收斂狀態(tài)判定電路的 判定結(jié)果，生成時間常數(shù)切換信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光接收器，其特征在于， 上述收斂狀態(tài)判定電路具備平均值檢測電路，具有與上述第1水平檢測部的時間常數(shù)相等的 時間常數(shù)，檢測來自上述前置放大器的輸出電壓信號的平均值；微分電路，對上述平均值檢測電路的輸出信號進行微分；以及 差動放大電路，檢測上述微分電路的輸出信號與基準(zhǔn)電壓的差電壓。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光接收器，其特征在于， 上述收斂狀態(tài)判定電路具備第l平均值檢測電路，具有與上述第l水平檢測部的時間常數(shù)相 等的時間常數(shù)，檢測來自上述前置放大器的輸出電壓信號的平均值；第2平均值檢測電路，具有比上述第1平均值檢測電路的時間常 數(shù)短的時間常數(shù)，檢測來自上述前置放大器的輸出電壓信號的平均 值；以及差動放大電路，檢測上述第1平均值檢測電路的輸出信號與上述 第2平均值檢測電路的輸出信號的差電壓。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或者4所述的光接收器，其特征在于， 上述時間常數(shù)切換信號生成邏輯電路具備第1比較器，比較上述差動放大電路的第1輸出信號與第1基準(zhǔn) 電壓信號；第2比較器，比較上述差動放大電路的第2輸出信號與第2基準(zhǔn) 電壓信號；以及AND邏輯電路，根據(jù)上述第1比較器的輸出信號與上述第2比 較器的輸出信號的邏輯積，生成時間常數(shù)切換信號。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光接收器，其特征在于， 上述時間常數(shù)切換控制單元具備比較器，比較來自上述前置放大器的輸出電壓信號與上述水平檢 測單元的檢測結(jié)果；以及變化點計數(shù)器，根據(jù)上述比較器的比較結(jié)果對圖案串的變化點進 行計數(shù)，在計數(shù)了期望的變化點數(shù)的情況下輸出時間常數(shù)切換信號。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光接收器，其特征在于， 上述時間常數(shù)切換控制單元具備差動放大電路，檢測來自上述前置放大器的輸出電壓信號與上述水平檢測單元的檢測結(jié)果的差電壓；比較器，比較上述差動放大電路的輸出電壓信號與上述差動放大 電路的輸出中點電位；以及變化點計數(shù)器，根據(jù)上述比較結(jié)果對圖案串的變化點進行計數(shù)， 在計數(shù)了期望的變化點數(shù)的情況下輸出時間常數(shù)切換信號。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的光接收器，其特征在于， 在上述差動放大電路的上述水平檢測單元的檢測結(jié)果的輸入級設(shè)有偏置生成電路，使得上述差動放大電路的兩個輸入信號在任何條 件下都產(chǎn)生電壓差。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光接收器，其特征在于， 上述時間常數(shù)切換控制單元具備載波檢測電路，從來自上述前置放大器的輸出電壓信號中檢測栽 波；以及時間常數(shù)切換信號生成邏輯電路，具有使上述載波檢測電路的檢 測結(jié)果延遲期望時間的延遲電路、以及根據(jù)上述載波檢測電路的檢測 結(jié)果和上述延遲電路的輸出信號的邏輯積而生成時間常數(shù)切換信號 的AND邏輯電路。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的光接收器，其特征在于， 上述延遲電路具有與上述第1水平檢測部的時間常數(shù)相等的延遲時間。
11. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光接收器，其特征在于， 上述時間常數(shù)切換控制單元具備位錯誤率檢測電路，以上述水平檢測單元的檢測結(jié)果為閾值，對 上述前置放大器所輸出的輸出電壓信號的位錯誤率進行檢測；以及時間常數(shù)切換信號生成邏輯電路，根據(jù)上述位錯誤率檢測電路的 檢測結(jié)果，生成時間常數(shù)切換信號。
全文摘要
提供一種具有穩(wěn)定地再現(xiàn)不同的受光水平的脈沖串信號的寬動態(tài)范圍特性、且高速響應(yīng)性和相同碼長連續(xù)優(yōu)良的光接收器。具備前置放大器，將來自受光元件的輸出轉(zhuǎn)換為電壓信號；水平檢測電路，具有時間常數(shù)短的第1水平檢測部以及時間常數(shù)長的第2水平檢測部，根據(jù)時間常數(shù)切換信號切換到某個水平檢測部，檢測來自前置放大器的輸出電壓信號的電壓水平；放大器，根據(jù)檢測結(jié)果對前置放大器的轉(zhuǎn)換增益進行可變控制；和時間常數(shù)切換控制單元，根據(jù)來自前置放大器的輸出電壓信號來輸出時間常數(shù)切換信號，時間常數(shù)切換控制單元為了在所接收的脈沖串信號的數(shù)據(jù)包的位串的相同碼連續(xù)數(shù)小于規(guī)定數(shù)的情況下選擇第1水平檢測部、并在規(guī)定數(shù)以上的情況下選擇第2水平檢測部，向水平檢測單元輸出時間常數(shù)切換信號。
文檔編號H04B10/14GK101563843SQ20068005671
公開日2009年10月21日 申請日期2006年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月21日
發(fā)明者中川潤一, 野上正道, 野田雅樹 申請人:三菱電機株式會社