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課題

この発明は光受信機回路(200)に関する。

解決手段

光受信機回路は、受信光信号入力電流信号に変換するよう構成された光検出器(207)と、光検出器から入力電流信号を受信するよう入力を有し、受信入力電流信号出力電圧信号に変換してトランスインピーダンス増幅器回路(201)の出力信号を生成するよう構成され、複数の利得増幅器段(209、210、211)を含むトランスインピーダンス増幅器回路と、受信電流信号のDC成分を再生するためにトランスインピーダンス増幅器回路の出力電圧信号を受信し、対応の電流信号を出力するよう構成される直流分再生構成要素(205)と、プログラマブルフィードバック抵抗(226,227)を介して、トランスインピーダンス増幅器回路の等価トランスインピーダンスを、直流分再生構成要素の出力信号に基づいて制御して、入力電流信号の異なる電流範囲に対して、一定の出力電圧振幅を与えるための自動利得制御構成要素(204)とを備える。

概要

背景

現在、光通信システム家庭内ネットワークおよび産業用途で広く使用されており、例えば、自動車産業高速マルチメディアネットワークのために使用されるMOSTメディア指向システムトランスポート)技術は、プラスチックオーバーファイバ(POF)技術に基づいている。

例えば、US 2013/0330082 A1に記載されているような前記光通信システムでは、発光素子である光送信機光信号を出力し、光信号は光ファイバリンク、例えばプラスチックファイバに供給され、光ファイバリンクは光信号を受光素子である光受信機に導き、光受信機は光信号を受信する光検出器を備えている。

このような光通信システムは、とりわけ、銅を介する従来の非光通信システムに比べていくつかの利点、例えば低減衰電磁干渉放射に対する耐性、およびより高いデータレート伝送を有する。したがって、近年、光通信システムは車内データ通信にもますます使用されている。

しかしながら、現在の光通信システムは、とりわけ、課題に苦しんでおり、それは、光通信システム、特に光受信機の性能は、数桁の大きさに亘る可能性がある受け取られる光出力の変動を適切に処理せず、光受信機の電気出力信号の望ましくないノイズ性および非線形挙動をもたらす、というものである。

さらに、光受信機の性能は、例えば、電圧、温度の望ましくない変動、および/または局所的なプロセス変動(簡略化のため、プロセス変動とも呼ばれる)に起因して、すなわち、電子集積回路が製造されるときにおける、トランジスタのような電子構成要素属性における自然発生的な変動に起因して低下する可能性がある。

概要

この発明は光受信機回路(200)に関する。光受信機回路は、受信光信号入力電流信号に変換するよう構成された光検出器(207)と、光検出器から入力電流信号を受信するよう入力を有し、受信入力電流信号出力電圧信号に変換してトランスインピーダンス増幅器回路(201)の出力信号を生成するよう構成され、複数の利得増幅器段(209、210、211)を含むトランスインピーダンス増幅器回路と、受信電流信号のDC成分を再生するためにトランスインピーダンス増幅器回路の出力電圧信号を受信し、対応の電流信号を出力するよう構成される直流分再生構成要素(205)と、プログラマブルフィードバック抵抗(226,227)を介して、トランスインピーダンス増幅器回路の等価トランスインピーダンスを、直流分再生構成要素の出力信号に基づいて制御して、入力電流信号の異なる電流範囲に対して、一定の出力電圧振幅を与えるための自動利得制御構成要素(204)とを備える。

目的

本発明の目的は、光通信システムを改善するための手段を提供する

効果

実績

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請求項1

光受信機回路(200)であって、受信された光信号入力電流信号に変換するように構成された少なくとも1つの光検出器(207)と、トランスインピーダンス増幅器回路(201)とを備え、前記トランスインピーダンス増幅器回路(201)は、前記少なくとも1つの光検出器(207)から前記入力電流信号を受信するよう入力を有し、前記受信された入力電流信号を出力電圧信号に変換して、前記トランスインピーダンス増幅器回路(201)の出力信号を生成するように構成され、前記トランスインピーダンス増幅器回路は複数の利得増幅器段(209、210、211)を含み、前記光受信機回路はさらに、直流分再生構成要素(205)を備え、前記直流分再生構成要素(205)は、前記受信された電流信号のDC成分を再生するために前記トランスインピーダンス増幅器回路(201)の出力電圧信号を受信し、対応する電流信号を出力するように構成され、前記光受信機回路はさらに、少なくとも1つのプログラマブルフィードバック抵抗(226,227)を介して、前記トランスインピーダンス増幅器回路の等価トランスインピーダンスを、前記直流分再生構成要素(205)によって出力される信号に基づいて制御して、前記入力電流信号の異なる電流範囲に対して、一定の出力電圧振幅を与えるための自動利得制御構成要素(204)を備える、光受信機回路(200)。

請求項2

前記利得増幅器段(209,210,211)の少なくともいくつかは、利得増幅器(212,213,214)と、それぞれの利得増幅器段(209,210,211)の利得を制御するための少なくとも1つのローカルプログラマブルフィードバック抵抗(215,216,217,218,219,220)とを含み、前記自動利得制御構成要素(204)は、前記直流分再生構成要素(205)によって出力される信号に基づいて、前記利得増幅器段の前記ローカルプログラマブルフィードバック抵抗(215,216,217,218,219,220)の少なくともいくつかを制御するようにさらに構成され、および/または、前記トランスインピーダンス増幅器回路(201)の等価トランスインピーダンスを制御するための前記少なくとも1つのプログラマブルフィードバック抵抗(226,227)は、前記トランスインピーダンス増幅器回路の入力と前記トランスインピーダンス増幅器回路の出力信号との間に配置される、請求項1に記載の光受信機回路(200)。

請求項3

前記トランスインピーダンス増幅器回路(201,101)の等価トランスインピーダンスを制御するための複数のプログラマブルフィードバック抵抗(226,227,215,216,105,109,113,114,115,116,117,118)を含み、前記トランスインピーダンス増幅器回路の等価トランスインピーダンスを制御するための前記プログラマブルフィードバック抵抗の少なくともいくつか(215,216,105,109,114,115,116,117)は、前記トランスインピーダンス増幅器回路の入力と、異なる利得増幅器段(123,124,125,126)の出力との間に接続される、請求項1または2に記載の光受信機回路(200)。

請求項4

前記トランスインピーダンス増幅器回路の入力と出力信号との間に接続され、前記トランスインピーダンス増幅器回路の最大等価トランスインピーダンスを制限するための固定抵抗(221,225)をさらに備え、および/または前記直流分再生構成要素(205)は、受信された電流信号のDC成分を減算するように構成され、前記自動利得制御構成要素(204)は、前記減算されたDC成分のコピーに基づいて、前記トランスインピーダンス増幅器回路(201)の等価トランスインピーダンスを制御するために構成される、請求項1〜3のいずれかに記載の光受信機回路(200)。

請求項5

前記光受信機回路は2つの光検出器(206、207)を備え、一方の光検出器(207)は前記光信号を受信するように構成され、他方の光検出器(206)は前記光信号から遮蔽され、前記トランスインピーダンス増幅器回路(201)は差動トポロジーを有し、前記トランスインピーダンス増幅器回路の一方の分岐、例えば正の分岐(228)は、前記光信号を受信するように構成される前記光検出器(207)に接続され、前記トランスインピーダンス増幅器回路の他方の分岐、例えば負の分岐(229)は、前記光信号から遮蔽される前記光検出器(206)に接続され、または、前記光受信機回路は差動トポロジーを有するトランスインピーダンス増幅器回路を備え、前記トランスインピーダンス増幅器回路の一方の分岐、例えば正の分岐は、前記光信号を受信するように構成される前記光検出器に接続され、前記トランスインピーダンス増幅器回路の他方の分岐、例えば負の分岐は、フォトダイオードの等価な電気的なモデル、例えば抵抗および/またはキャパシタを備える回路に接続される、請求項1〜4のいずれかに記載の光受信機回路(200)。

請求項6

前記利得増幅器段の利得を制御するためのローカルプログラマブルフィードバック抵抗の少なくともいくつか(217,218,219,220)は、前記利得増幅器段のいくつかのローカル入力およびローカル出力に接続され、および/または前記利得増幅器段の利得を制御するための前記ローカルプログラマブルフィードバック抵抗の少なくともいくつかは、前記利得増幅器段のいくつかの出力(224)を短くするように構成されている、請求項1〜5のいずれかに記載の光受信機回路(200)。

請求項7

前記少なくとも1つの利得増幅器段は、差動対、例えばカスコード接続されたトランジスタを、抵抗負荷(501)、Rload、もしくは活性負荷、例えばPチャネル金属酸化物半導体電界効果トランジスタPMOS負荷とともに含み、および/または、少なくとも1つ、いくつか、または各利得増幅器段は、前記光検出器の逆バイアス電圧を制御することに対して好適な信号を与えるための同相モード制御回路(502)を含む、請求項1〜6のいずれかに記載の光受信機回路(200)。

請求項8

前記光受信機回路は、前記少なくとも1つの光検出器によって生成された電流信号の平均電流を、例えば、前記直流分再生構成要素(205)によって出力される電流のコピーに基づいて計算するステップと、計算された平均電流を使用して、前記トランスインピーダンス増幅器回路の必要な等価トランスインピーダンスを計算し、前記トランスインピーダンス増幅器回路(201)の等価トランスインピーダンスを制御して、前記入力電流信号の異なる電流範囲に対して、一定の出力電圧(203)振幅を与えるためのステップと、前記利得増幅器段(209、210、211)の利得を低減するステップ、の1つ、いくつか、またはすべてを実行するように構成される、請求項1〜7のいずれかに記載の光受信機回路(200)。

請求項9

前記自動利得制御構成要素(204)は、前記トランスインピーダンス増幅器回路(201)の等価トランスインピーダンスを制御するための以下のステップ(702,703,704):前記直流分再生構成要素(205)によって出力される電流を使用して、前記トランスインピーダンス増幅器回路(201)の必要な等価トランスインピーダンスを計算するステップと、前記トランスインピーダンス増幅器回路(201)の入力と出力との間に接続される前記少なくとも1つのプログラマブルフィードバック抵抗(225,226)のインピーダンスを低減することによって、前記トランスインピーダンス増幅器回路の等価トランスインピーダンスの低減を開始するステップと、前記トランスインピーダンス増幅器回路の入力と出力との間に接続される前記少なくとも1つのプログラマブルフィードバック抵抗(226,227)のインピーダンスが所与最小値に設定されると、前記トランスインピーダンス増幅器回路の入力と異なる利得増幅器段(215,216)の出力との間に接続される可能なさらなるプログラマブルフィードバック抵抗のインピーダンスを順次減少させることを、例えば、前記トランスインピーダンス増幅器回路の入力と最後の利得増幅器段の出力との間に接続されるプログラマブルフィードバック抵抗のインピーダンスの低減を開始することによって行なうステップ、の1つ、いくつか、またはすべてを実行するように構成される、請求項2〜8のいずれかに記載の光受信機回路(200)。

請求項10

前記自動利得制御構成要素(204)は、さらに、前記利得増幅器段(209、210、211)の利得制御を、例えば、前記利得増幅器段のローカルプログラマブルフィードバック抵抗の抵抗フィードバックまたはシャント抵抗(217,218,219,220,224)をシーケンスで制御、例えば低減することによって、例えば、最後の利得増幅器段のローカルプログラマブルフィードバック抵抗(219,220)の抵抗フィードバックを制御、例えば低減し始めることによって行なうステップを実行するよう構成される、請求項1〜9のいずれかに記載の光受信機回路(200)。

請求項11

前記プログラマブルフィードバック抵抗(215,216,217,218,219,220,224,225,226)のうちのいくつかまたは各々は、並列に接続されている複数のトランジスタ(802,803,804,805)を備え、前記ローカルプログラマブルフィードバック抵抗の抵抗は、それらのトランジスタのゲート電圧(806,807,808,809)を介して制御され、プログラマブルフィードバック抵抗のトランジスタの一部またはすべては異なる特性を有し、例えば、スケールまたはサイズにおいて異なり、例えば、それらのゲート幅ゲート長比において異なり、例えば、それらのゲート幅対ゲート長比において、それぞれのプログラマブルフィードバック抵抗の最初のトランジスタから最後のトランジスタまで、増大する、請求項1〜10のいずれかに記載の光受信機回路(200)。

請求項12

プログラマブルフィードバック抵抗のトランジスタは、シーケンス(900)で活性化されるように構成され、例えば、それぞれのプログラマブルフィードバック抵抗の最初のトランジスタから最後のトランジスタまでシーケンスで活性化されるように構成される、請求項1〜11のいずれかに記載の光受信機回路(200)。

請求項13

前記直流分再生構成要素(205)は、順次電圧発生器(1002)を含み、前記順次電圧発生器の出力は、複数のスケーリングされたトランジスタ(1003)を含む電流源を駆動し、前記スケーリングされたトランジスタは、前記直流分再生構成要素のDC電流出力を増加させるためにシーケンスで活性化されるように構成され、例えば、前記直流分再生構成要素は、前記トランスインピーダンス増幅器回路(203)の出力に接続されるローパスフィルタ(1001)を含み、前記ローパスフィルタ(1103)の出力は、前記順次電圧発生器(1002)の入力として使用され、前記直流分再生構成要素のDC電流出力は、前記トランスインピーダンス増幅器回路(201)の入力(228)に接続された前記少なくとも1つの光検出器(207)の出力に接続され、前記自動利得制御構成要素(204)は、請求項1〜12のいずれか一項に記載の前記トランスインピーダンス増幅器回路(201)のスケーリングされたバージョンであるダミートランスインピーダンス増幅器回路(1208)を含み、前記ダミートランスインピーダンス増幅器回路(1208)は複数のダミー利得増幅器段(1205)を含み、前記ダミートランスインピーダンス増幅器回路(1208)は、前記直流分再生構成要素(1209)によって出力されるDC電流のコピーを入力として受け取るように構成され、前記ダミートランスインピーダンス増幅器回路は、受信された入力電流信号を電圧信号に変換して、前記トランスインピーダンス増幅器回路の等価トランスインピーダンスを制御するための出力信号(1202)を生成するようにさらに構成され、各ダミー利得増幅器段は、例えば、ダミー利得増幅器と少なくとも1つのダミーローカルプログラマブルフィードバック抵抗とを含む、請求項1〜12のいずれかに記載の光受信機回路(200)。

請求項14

前記ダミートランスインピーダンス増幅器回路(1208)は、前記ダミープログラマブルフィードバック抵抗(1206,1207)の所与のプログラミングされた状態に対する等価トランスインピーダンスが、前記プログラマブルフィードバック抵抗の同じプログラミングされた状態で構成された前記トランスインピーダンス増幅器の等価トランスインピーダンスと同じであり、前記自動利得制御構成要素は、前記直流分再生構成要素(1209)によって出力されるDC電流のコピーを、前記ダミートランスインピーダンス増幅器回路の入力として使用して、この電流を必要なトランスインピーダンスに比例する電圧に変換するステップと、前記ダミートランスインピーダンス増幅器回路の出力を所与の基準電圧(1201)と比較し、この比較に基づいて、ゲート制御電圧の組(1202)を生成して、前記ダミートランスインピーダンス増幅器回路のトランスインピーダンスを前記ダミープログラマブルフィードバック抵抗によってプログラミングするステップと、生成されたゲート制御電圧(1202)を用いて、前記トランスインピーダンス増幅器回路(201)の等価トランスインピーダンスを、前記トランスインピーダンス増幅器回路の出力電圧振幅(203)を所望の値に設定する値に設定するステップ、の1つ、いくつか、またはすべてを実行するように構成される、請求項1〜13のいずれかに記載の光受信機回路(200)。

請求項15

請求項1〜14の1つに記載の少なくとも1つの光受信機回路(1304)を備える光通信システム(1300)で用いられる光受信機(1303)。

技術分野

0001

現状技術
本発明は、特許請求の範囲の請求項1の前文に特定されたタイプの光受信機回路と、請求項15の前文に特定された光受信機とに関する。

背景技術

0002

現在、光通信システム家庭内ネットワークおよび産業用途で広く使用されており、例えば、自動車産業高速マルチメディアネットワークのために使用されるMOSTメディア指向システムトランスポート)技術は、プラスチックオーバーファイバ(POF)技術に基づいている。

0003

例えば、US 2013/0330082 A1に記載されているような前記光通信システムでは、発光素子である光送信機光信号を出力し、光信号は光ファイバリンク、例えばプラスチックファイバに供給され、光ファイバリンクは光信号を受光素子である光受信機に導き、光受信機は光信号を受信する光検出器を備えている。

0004

このような光通信システムは、とりわけ、銅を介する従来の非光通信システムに比べていくつかの利点、例えば低減衰電磁干渉放射に対する耐性、およびより高いデータレート伝送を有する。したがって、近年、光通信システムは車内データ通信にもますます使用されている。

0005

しかしながら、現在の光通信システムは、とりわけ、課題に苦しんでおり、それは、光通信システム、特に光受信機の性能は、数桁の大きさに亘る可能性がある受け取られる光出力の変動を適切に処理せず、光受信機の電気出力信号の望ましくないノイズ性および非線形挙動をもたらす、というものである。

0006

さらに、光受信機の性能は、例えば、電圧、温度の望ましくない変動、および/または局所的なプロセス変動(簡略化のため、プロセス変動とも呼ばれる)に起因して、すなわち、電子集積回路が製造されるときにおける、トランジスタのような電子構成要素属性における自然発生的な変動に起因して低下する可能性がある。

先行技術

0007

US 2013/0330082 A1

発明が解決しようとする課題

0008

課題
したがって、本発明の目的は、光通信システムを改善するための手段を提供することである。例えば、この目的は、光通信システムの性能および信頼性を改善すること、特に光通信システムの光受信機の性能および信頼性を向上させることを含み得る。

課題を解決するための手段

0009

解決策
本発明によれば、この目的は、請求項1に記載の光受信機回路と、請求項15に記載の光受信機とによって達成される。有利な実施形態およびさらなる発展形態は、従属請求項主題である。

0010

例えば、光通信システムで使用される光受信機回路は、以下の構成要素のうちの1つ、いくつか、またはすべてを備えることができる:
・受信された光信号を入力電流信号、例えば光電流に変換するように構成された少なくとも1つの光検出器、例えばフォトダイオードと、
トランスインピーダンス増幅器回路(TIA)とを備え、トランスインピーダンス増幅器回路は、少なくとも1つの光検出器から入力電流信号を受信するよう入力を有し、受信された入力電流信号を出力電圧信号に変換して、トランスインピーダンス増幅器回路の出力信号を生成するように構成され、トランスインピーダンス増幅器回路は複数の利得増幅器段を含むことができ、さらに、
直流分再生構成要素を備え、直流分再生構成要素は、受信された電流信号のDC成分を再生するためにトランスインピーダンス増幅器回路の出力電圧信号を受信し、対応する電流信号を出力するように構成され、さらに、
・少なくとも1つのプログラマブルフィードバック抵抗を介して、トランスインピーダンス増幅器回路の等価トランスインピーダンスを、直流分再生構成要素によって出力される信号に基づいて制御することに対して構成され、入力電流信号の異なる電流範囲に対して、一定の出力電圧振幅を与えるための自動利得制御構成要素を備える。

0011

本発明による光通信システムの光受信機に使用される光受信機回路は、とりわけ、光受信機の線形性が改善され、特に、入力電流信号、例えば少なくとも1つの光検出器によって生成された光電流信号の、光受信機の出力信号つまり出力電圧信号への変換の直線性が改善される、という利点を有する。特に、例えば、自動利得制御の実施は、高入力電流信号、すなわち、例えば、発生する入力光電流のうち最も小さいものよりも3、4桁またはそれ以上の大きさの高入力光電流に対するトランスインピーダンス増幅器回路出力電圧の飽和を回避することができ、それによって、出力歪みを低減することができる。例えば、最低入力光電流が100nAであれば、1mAまでまたはそれ以上の入力光電流に対してトランスインピーダンス増幅器回路の出力電圧の飽和を避けることができる。

0012

さらに、本発明による例示的な光受信機で使用される光受信機回路の設計は、入力信号の広いダイナミックレンジ、すなわち入力電流信号の広いダイナミックレンジに対して、入力信号例えば入力電流信号の、出力信号例えば出力電圧信号への前記変換に対して、高い線形性を与えることができる。

0013

例えば、入力電流信号、例えば、光入力信号を少なくとも1つの光検出器によって光電流に変換することによって生成された光電流信号は、3桁以上変動し得、本発明による光受信機回路の設計は、入力電流信号のそのような広いダイナミックレンジであっても、トランスインピーダンス増幅器回路の出力の線形性、光受信機回路の出力の劣化を低減または回避することができる。

0014

実際に、例示的な光受信機で使用するための光受信機回路は、特に、その自動利得制御構成要素に起因して、出力信号の一定の振幅、例えば、受信された入力電流信号または光電流信号の振幅またはレベルまたは光出力とは無関係に、出力電圧信号の一定の振幅を与えることができる。

0015

本発明による光受信機回路は、所与の入力電流信号レベル適合されたそれのトランスインピーダンス増幅器回路の等価トランスインピーダンスの自動調整を有利に可能にし、出力信号の所望の正確なレベル、例えば、出力電圧信号の振幅を光受信機によって取得して出力することができる。

0016

本発明による光受信機回路の設計は、特に、複数の利得増幅器段に起因して、光受信機のより高い等価帯域幅も与える。

0017

本発明による光受信機に使用される光受信機回路の設計は、例えばいわゆるパルス振幅変調(PAM)技術に基づいて線形変調される発光ダイオードからの光入力信号などの高度な光変調方式を受信し処理するためにも理想的に適している。

0018

従来の二値オンオフキーイング変調とは対照的に、パルス振幅変調(PAM)技術では、複数のビットマッピングされる複数の離散パルス振幅レベルを使用して情報を伝達することができる。例えば、各振幅レベルは、複数のビット、例えばビット対を表し、1つの振幅レベルが2ビット以上を送信することができ、それによって光通信システムの帯域幅効率を増加させることができる。

0019

加えて、本発明による光受信機回路は、光通信システムの可能なさらなる後続の構成要素またはブロックのノイズ寄与を無視するのに十分高い振幅または信号対ノイズ比をともなって、入力信号、例えば入力電流信号または入力光電流信号の、出力信号、例えば出力電圧信号への変換を容易にする。

0020

トランスインピーダンス増幅器回路の複数の利得増幅器段は、トランスインピーダンス増幅器回路の出力ノードを分離するよう、ユニティゲイン増幅器またはボルテージフォロワが後に続くことができる。

0021

利得増幅器段の少なくともいくつかは、利得増幅器と、それぞれの利得増幅器段の利得を制御するための少なくとも1つのローカルプログラマブルフィードバック抵抗とを含むことができ、自動利得制御構成要素は、直流分再生構成要素によって出力される信号に基づいて利得増幅器段のローカルプログラマブルフィードバック抵抗の少なくともいくつかを制御するようにさらに構成される。

0022

それぞれの利得増幅器段の利得を制御するための前記ローカルプログラマブルフィードバック抵抗は、とりわけ、光受信機回路のフィードバック安定性保証するのに役立つことができる。

0023

光受信機回路のトランスインピーダンス増幅器回路の等価トランスインピーダンスを制御するための少なくとも1つのプログラマブルフィードバック抵抗は、トランスインピーダンス増幅器回路の入力とトランスインピーダンス増幅器回路の出力信号との間に配置され得る。

0024

光受信機回路は、さらに、トランスインピーダンス増幅器回路の等価トランスインピーダンスを制御するための例示的な複数のプログラマブルフィードバック抵抗をさらに備えることができ、トランスインピーダンス増幅器回路の等価トランスインピーダンスを制御するためのプログラマブルフィードバック抵抗の少なくともいくつかは、トランスインピーダンス増幅器回路の入力と異なる利得増幅器段の出力との間に接続され得る。

0025

さらに、光受信機回路のプログラマブルフィードバック抵抗は電圧制御されることができ、自動利得制御構成要素は、いくつかまたはすべてのプログラマブルフィードバック抵抗、すなわち、例えば、それぞれの利得増幅器段の利得を制御するための少なくとも1つのローカルプログラマブルフィードバック抵抗と、直流分再生構成要素によって出力される信号に基いてトランスインピーダンス増幅器回路の等価トランスインピーダンスを制御するための少なくとも1つのプログラマブルフィードバック抵抗との両方と、通信状態にあることができることが注目される。

0026

このようにして、例えば光受信機回路のプログラマブル抵抗の大部分またはすべてを同時に制御することができる。

0027

例示的な光受信機回路は、トランスインピーダンス増幅器回路の入力と出力信号との間に接続され、トランスインピーダンス増幅器回路の最大等価トランスインピーダンスを制限するための固定抵抗をさらに備えることができる。

0028

さらに、例示的な光受信機回路の直流分再生構成要素は、受信された電流信号のDC成分を減算するように構成されることができ、自動利得制御構成要素は、さらに、減算されたDC成分のコピーに基づいて、トランスインピーダンス増幅器回路の等価トランスインピーダンスを制御するために構成することができる。

0029

受信された電流信号の減算されたDC成分は、入力電流レベルの良好な推定値を与えることができ、受信された電流信号の減算されたDC成分を直接用いて等価トランスインピーダンスを設定することにより所望の出力電圧値を得ることができる。したがって、この例示的な直流分再生構成要素の設計は、とりわけ、最大出力電圧振幅を絶えず監視するという困難な作業を省くことができる。

0030

例示的な光受信機回路はさらに2つの光検出器を備えることができ、一方の光検出器は光信号を受信するように構成され、他方の光検出器は光信号から遮蔽され、トランスインピーダンス増幅器回路は差動トポロジーを有することができ、例えば、トランスインピーダンス増幅器回路の一方の分岐、例えば正の分岐は、光信号を受信するように構成される光検出器に接続され、トランスインピーダンス増幅器回路の他方の分岐、例えば負の分岐は、光信号から遮蔽される光検出器に接続されている。

0031

代替的に、例示的な光受信機回路は差動トポロジーを有するトランスインピーダンス増幅器回路であり得、例えば、トランスインピーダンス増幅器回路の一方の分岐、例えば正の分岐は、光信号を受信するように構成される光検出器に接続され、トランスインピーダンス増幅器回路の他方の分岐、例えば負の分岐は、フォトダイオードの等価な電気的なモデル、例えば抵抗および/またはキャパシタを備える回路に接続される。

0032

光受信機回路またはトランスインピーダンス増幅器回路のこのような例示的な差動トポロジーは、例えば、電源除去比(PSRR)および/または同相モード除去比(CMRR)および/または光受信機回路もしくはトランスインピーダンス増幅器回路の共通ノイズ耐性を改善することができるという利点を有する。

0033

さらに、例示的な光受信機回路においては、利得増幅器段の利得を制御するためのローカルプログラマブルフィードバック抵抗の少なくともいくつかは、利得増幅器段のいくつかのローカル入力および出力に接続され得る。

0034

加えて、利得増幅器段の利得を制御するためのローカルプログラマブルフィードバック抵抗の少なくともいくつかは、利得増幅器段のいくつかの出力を短くするように構成されることができる。

0035

さらに、光受信機回路は、例えば、オプションで、または付加的に、トランスインピーダンス増幅器回路の最後の利得増幅器段の出力を短くするように構成することができる少なくとも1つのプログラマブルシャント抵抗を備えることができる。しかしながら、トランスインピーダンス増幅器回路の他の利得増幅器段にもシャント抵抗を用いることも考えられる。

0036

光受信機回路は、さらに、差動対、例えばカスコード接続されたトランジスタを、抵抗負荷、Rload、もしくは活性負荷、例えばPチャネル金属酸化物半導体電界効果トランジスタPMOS負荷とともに含み得る少なくとも1つの利得増幅器段を備えることができる。

0037

カスコード接続されたトランジスタは、とりわけ、入力差動対等価インピーダンスを増加させることができ、それによって、より高い利得を得ることができる。

0038

加えて、光受信機回路の少なくとも1つ、いくつか、または各利得増幅器段は、光検出器の逆バイアス電圧を制御することに対して好適な信号を与えるための同相モード制御回路を含むことができる。

0039

例示的な光受信機回路は、さらに、以下のステップの1つ、いくつか、またはすべてを実行するように構成され得る:
・少なくとも1つの光検出器によって生成された電流信号の平均電流を、例えば、直流分再生構成要素によって出力される電流のコピーに基づいて計算するステップと、
・計算された平均電流を使用して、トランスインピーダンス増幅器回路の必要な等価トランスインピーダンスを計算し、トランスインピーダンス増幅器回路の等価トランスインピーダンスを制御して、入力電流信号の異なる電流範囲に対して、一定の出力電圧振幅を与えるためのステップと、
・光受信機回路の安定性を改善するために、利得増幅器段の利得を低減するステップ。

0040

ここで、計算された平均電流を用いてトランスインピーダンス増幅器回路の必要な等価トランスインピーダンスを計算するステップは、例えば、プログラマブルフィードバック抵抗の好適な構成を判断または計算して、トランスインピーダンス増幅器回路の等価トランスインピーダンスを制御して、入力電流信号の異なる電流範囲に対して、一定の出力電圧振幅を与えるためのステップをさらに含む。

0041

前記ステップは、例えば、自動利得制御構成要素によって実行または制御することができる。

0042

さらに、光受信機回路または自動利得制御構成要素は、トランスインピーダンス増幅器回路の等価トランスインピーダンスを制御するための以下のステップのうちの1つ、いくつか、またはすべてを実行するように構成することができる:
・直流分再生構成要素によって出力される電流を使用して、トランスインピーダンス増幅器回路の必要な等価トランスインピーダンスを計算するステップと、
・トランスインピーダンス増幅器回路の入力と出力との間に接続される少なくとも1つのプログラマブルフィードバック抵抗のインピーダンスを低減することによって、トランスインピーダンス増幅器回路の等価トランスインピーダンスの低減を開始するステップと、
・トランスインピーダンス増幅器回路の入力と出力との間に接続される少なくとも1つのプログラマブルフィードバック抵抗のインピーダンスが所与の最小値に設定されると、トランスインピーダンス増幅器回路の入力と異なる利得増幅器段の出力との間に接続される可能なさらなるプログラマブルフィードバック抵抗のインピーダンスを順次減少させることを、例えば、トランスインピーダンス増幅器回路の入力と最後の利得増幅器段の出力との間に接続されるプログラマブルフィードバック抵抗のインピーダンスの低減で開始することによって、行なうステップ。

0043

さらに、光受信機回路の自動利得制御構成要素は、以下のステップを実行するようにさらに構成することができる:
・利得増幅器段の利得の制御を、利得増幅器段のローカルプログラマブルフィードバック抵抗の抵抗フィードバックシーケンスで制御、例えば低減することによって、例えば、最後の利得増幅器段のローカルプログラマブルフィードバック抵抗の抵抗フィードバックを制御、例えば低減し始めることによって、行なうステップ。

0044

上述の例示的なステップは、トランスインピーダンス増幅器回路の等価トランスインピーダンスを制御し、光受信機回路の安定性を改善するための例示的制御ステップおよび/または例示的シーケンスを与える。

0045

特に、これらの例示的なステップは、光受信機回路のトランスインピーダンス増幅器回路の等価トランスインピーダンスの線形スケーリングを改善することができる。

0046

さらに、本明細書で例示的に説明した光受信機回路の自動利得制御構成要素は、連続的かつ線形利得制御および連続的かつ線形等価トランスインピーダンス制御、すなわち、離散的ステップに基づかない線形利得および等価トランスインピーダンス制御を提供することができる。

0047

例示的な光受信機回路では、プログラマブルフィードバック抵抗のいくつかまたは各々は、並列に接続された複数のトランジスタを備えることができ、プログラマブルフィードバック抵抗の抵抗は、それらのトランジスタのゲート電圧を介して制御され、プログラマブルフィードバック抵抗のトランジスタの一部またはすべては異なる特性を有し得、例えば、スケールまたはサイズにおいて異なり得、例えば、それらのゲート幅ゲート長比において異なり得、例えば、それらのゲート幅対ゲート長比において、それぞれのプログラマブルフィードバック抵抗の最初のトランジスタから最後のトランジスタまで、増大し得る。

0048

前記トランジスタの可能な異なる特性は、とりわけ、線形性の問題を低減し、フルダイナミックレンジに対してオーム領域でプログラマブルフィードバック抵抗の動作を改善することができる。

0049

さらに、光受信機回路のプログラマブルフィードバック抵抗のトランジスタは、シーケンスで活性化されるように構成され得、例えば、それぞれのプログラマブルフィードバック抵抗の最初のトランジスタから最後のトランジスタまでシーケンスで活性化されるように構成され得ることが考えられ得る。

0050

さらに、より小さいゲート幅対ゲート長比からより大きなゲート幅対ゲート長比へのトランジスタの順次の活性化が可能である。

0051

光受信機回路のプログラマブルフィードバック抵抗のトランジスタのこのような例示的な順次の活性化は、等価トランスインピーダンス遷移の線形性、例えば低い等価トランスインピーダンス値から高い等価インピーダンス値への等価トランスインピーダンス遷移の線形性を改善することができる。

0052

さらに、光受信機回路のプログラマブルフィードバック抵抗は、異なる数の前記トランジスタを、異なるトランジスタ特性、例えばスケールまたはサイズの違い、例えばゲート幅対ゲート長比の違いとともに、含むことができることが指摘される。

0053

光受信機回路の例示的な直流分再生構成要素は順次電圧発生器を備えることができる。
例示的な順次電圧発生器は複数のスケーリングされたトランジスタを含むことができ、前記スケーリングされたトランジスタは、直流分再生構成要素のDC電流出力を増加させて、例えば、連続する電圧制御ビットの組を生成して、直流分再生構成要素のDC電流出力を生成することができるトランジスタのゲート電圧を制御するために構成することができる。

0054

特に、直流分再生構成要素の任意選択肢的な順次電圧発生器は、トランスインピーダンス増幅器回路の入力から除去されるべきDC入力電流成分を生成するよう、前記複数の並列のスケーリングされたトランジスタを順次活性化させることができる。

0055

加えて、直流分再生構成要素は、トランスインピーダンス増幅器回路の出力に接続されるローパスフィルタを含むことができ、ローパスフィルタの出力は、順次電圧発生器のための入力として使用され、例えば、順次電圧発生器の出力はDC電流出力を生成するいくつかの並列トランジスタのゲート電圧を制御するために用いることでき、直流分再生構成要素のDC電流出力は、光受信機回路のトランスインピーダンス増幅器回路の入力に接続され得る少なくとも1つの光検出器の出力に接続されることができる。

0056

このような例示的な直流分再生構成要素は、とりわけ、フォトダイオード出力電流のDC成分を除去し、トランスインピーダンス増幅器回路に注入されるノイズを低減し、光受信機回路の改善された性能をもたらすことができる。

0057

さらに、光受信機回路は、例えば、上述したトランスインピーダンス増幅器回路のスケーリングされたバージョンとすることができるダミートランスインピーダンス増幅器回路を含むことができる自動利得制御構成要素を備えることができる。

0058

前記ダミートランスインピーダンス増幅器回路は、それにより、複数のダミー利得増幅器段を備え、ダミートランスインピーダンス増幅器回路は、直流分再生構成要素によって出力されるDC電流のコピーを入力として受け取るように構成することができる。

0059

任意選択肢的な例示的なダミートランスインピーダンス増幅器回路は、受信された入力電流信号を電圧信号に変換して、トランスインピーダンス増幅器回路の等価トランスインピーダンスを制御するための出力信号を生成するようにさらに構成されることができる。

0060

したがって、各ダミー利得増幅器段は、例えば、ダミー利得増幅器と少なくとも1つのダミーローカルプログラマブルフィードバック抵抗とを含むことができる。

0061

例えば、ダミートランスインピーダンス増幅器回路は、元のトランスインピーダンス増幅器回路よりも狭い帯域幅を有してもよいが、例えば、正しい較正を保証するために同じDC特性を有することができる。

0062

可能な例示的なダミートランスインピーダンス増幅器回路は、したがって、ダミープログラマブルフィードバック抵抗の所与のプログラミングされた状態に対する等価トランスインピーダンスが、プログラマブルフィードバック抵抗の同じプログラミングされた状態で構成されるトランスインピーダンス増幅器の等価トランスインピーダンスと同じであることができる。

0063

その上、例示的な自動利得制御構成要素は、以下のステップの1つ、いくつか、またはすべてを実行するように構成され得る:
・直流分再生構成要素によって出力されるDC電流のコピーを、ダミートランスインピーダンス増幅器回路の入力として使用して、この電流を必要なトランスインピーダンスに比例する電圧に変換するステップと、
・ダミートランスインピーダンス増幅器回路の出力を所与の基準電圧と比較し、この比較に基づいて、ゲート制御電圧の組を生成して、ダミートランスインピーダンス増幅器回路のトランスインピーダンスをダミープログラマブルフィードバック抵抗によってプログラミングするステップと、
・生成されたゲート制御電圧を用いて、トランスインピーダンス増幅器回路の等価トランスインピーダンスを、トランスインピーダンス増幅器回路の出力電圧振幅を所望の値に設定する値に設定するステップ。

0064

加えて、元のトランスインピーダンス増幅器回路と比較して、ダミートランスインピーダンス増幅器回路のスケールを最適化して、エネルギーおよび消費電流を低減することができる。

0065

光通信システムで使用される例示的な光受信機は、上述した構成のいずれかによる、および/または上述の例示的な特徴の任意の可能な組み合わせによる、少なくとも1つの光受信機回路を備えることができる。

0066

要約すると、光通信システムで使用するための光受信機回路または光受信機の、例示的に上記された構成は、とりわけ以下の利点のいくつかまたはすべてを提供することができる:
・線形変調に基づく高速光通信に対応するために、広いダイナミックレンジの光出力入力レベル、例えば−24dBmから0dBm以上にわたる高帯域幅および高線形性
・自動および線形利得制御光受信機回路
・広い等価トランスインピーダンス範囲、例えば数オームから数百キロオーム、例えば500オームから300キロオーム
・一定の出力振幅
・安定性
・連続的な利得制御、つまり、離散的ステップに基かない
・オーム領域におけるトランジスタの動作
入力換算ノイズを最小限に抑える
・トランスインピーダンス増幅器回路および直流分再生の閉ループ応答に対して一定の低周波コーナーを維持
・充分な差動動作により、充分な電力供給比(PSRR)および充分な同相モード除去比(CMRR)および差動ノイズ除去を保証
技術プロセスおよび温度変動に対する適応性
・光検出器、例えばフォトダイオードで適切な逆バイアス電圧を維持するための同相モード制御、
・プログラマブルフィードバック抵抗のための順次電圧制御および入力直流分再生制御。

0067

以下の図は例示的に示す。

図面の簡単な説明

0068

光受信機回路の部品、例えば例示的なトランスインピーダンス増幅器回路および例示的なフォトダイオードの例示的な概略的な構成の図である。
光受信機回路の例示的な概略的な構成を示す図である。
光受信機回路のさらに例示的な概略的な構成の図である。
例示的な入力電流信号の例示的な時系列の図である。
利得増幅器段の例の図である。
例示的な同相モード制御回路の図である。
例示的なインピーダンス制御シーケンスの図である。
プログラマブルフィードバック抵抗の例示的な構成の図である。
例示的なプログラマブルフィードバック抵抗におけるトランジスタの例示的な活性化シーケンスの図である。
例示的な直流分再生構成要素構成の図である。
DC入力電流に依存する例示的な電圧生成シーケンスの図である。
例示的なトランスインピーダンス増幅器回路の例示的な閉ループ応答の図である。
例示的な順次電圧制御構成の図である。
自動利得制御構成要素の例示的な構成の図である。
光通信システムの例の図である。

実施例

0069

図1は、例示的なトランスインピーダンス増幅器回路101および例示的なフォトダイオード104を含む光受信機回路の部品100の可能な構成を例示的に示す。

0070

特に、例示的なトランスインピーダンス増幅器回路101は、少なくとも1つの光検出器104から入力電流信号を受信するよう入力102とともに示され、受信された入力、例えば入力電流信号を出力電圧信号103に変換して、トランスインピーダンス増幅器回路の出力信号103を生成するように構成されている。

0071

この例では、直流分再生構成要素および自動利得制御構成要素は示されていない。
さらに、トランスインピーダンス増幅器回路101は、例示的な複数の利得増幅器段、例えば、例示的な利得増幅器段123,124,125,126を含むことが例示的に示されている。他の任意の数の利得増幅器段を同様に実施することができる。

0072

例示的な利得増幅器段123,124,125,126は、例示的な利得増幅器119,120,121,122および例示的なローカルプログラマブルフィードバック抵抗(Rlf)105,109,106,110,107,111,108および112を含む。

0073

さらに、トランスインピーダンス増幅器回路101の等価トランスインピーダンスを制御するための例示的な複数のさらなるプログラマブルフィードバック抵抗113、118、114、117、115および116が示される。

0074

完全性を期すために、トランスインピーダンス増幅器回路101の入力102と出力すなわち出力信号103との間に接続されるか、またはトランスインピーダンス増幅器回路101の入力102と異なる利得増幅器段の出力との間に接続される、トランスインピーダンス増幅器回路101の等価トランスインピーダンスを制御するためのプログラマブルフィードバック抵抗は、グローバルプログラマブルフィードバック抵抗とも呼ばれる。

0075

さらに、ローカルプログラマブルフィードバック抵抗105および109は、単一の/第1の利得増幅器段123のみを使用/有する場合に、トランスインピーダンス増幅器回路101の(等価)トランスインピーダンスを制御するための(グローバル)プログラマブルフィードバック抵抗としても理解できることに留意されたい。

0076

トランスインピーダンス増幅器回路101の等価トランスインピーダンスを制御するための例示的なシーケンスは、
・プログラマブルフィードバック抵抗113,118,Rgf4の抵抗を低減すること
・プログラマブルフィードバック抵抗114,117,Rgf3の抵抗を低減すること
・プログラマブルフィードバック抵抗115,116,Rgf2の抵抗を低減すること
・プログラマブルフィードバック抵抗105,109,Rf1の抵抗を低減することを含んでもよい。

0077

トランスインピーダンス増幅器回路101の利得を制御するための例示的なシーケンスは、
・プログラマブルフィードバック抵抗108,112,Rlf4の抵抗を低減すること
・プログラマブルフィードバック抵抗107,111,Rlf3の抵抗を低減すること
・プログラマブルフィードバック抵抗106,110,Rlf2の抵抗を低減すること
・プログラマブルフィードバック抵抗105,109,Rf1の抵抗を低減することを含んでもよい。

0078

図2は、光受信機回路200のさらなる可能な構成を示す。前記例示的な光受信機回路200は、自動利得制御構成要素204および直流分再生構成要素205を備えることができ、前記直流分再生構成要素205は、とりわけ、ローパスフィルタ208を含むことができる。

0079

さらに、光受信機回路200は、入力202および出力203ならびに例示的な複数の利得増幅器段を有する例示的なトランスインピーダンス増幅器回路201を備え、例示的な複数の利得増幅器段からは、例示的なサブセット、すなわち利得増幅器段209,210,211のみが明示的に示されている。

0080

前記利得増幅器段は、図1に示すトランスインピーダンス増幅器回路と同様に、例示的な利得増幅器212,213,214と、例示的なローカルプログラマブルフィードバック抵抗215,216,217,218,219および220とを備えることができる。

0081

さらに、最後の利得増幅器段211の出力を短絡することができる例示的なシャントプログラマブル抵抗224が示されている。

0082

また、トランスインピーダンス増幅器回路201は、トランスインピーダンス増幅器回路の等価トランスインピーダンスを制御するための複数のプログラマブルフィードバック抵抗、例えばグローバルプログラマブルフィードバック抵抗226,227を含んでもよく、トランスインピーダンス増幅器回路の等価トランスインピーダンスを制御するための前記プログラマブルフィードバック抵抗、例えばグローバルプログラマブルフィードバック抵抗226,227を、トランスインピーダンス増幅器回路201の入力202とトランスインピーダンス増幅器回路201の出力203との間に、またはトランスインピーダンス増幅器回路201の入力202と異なる利得増幅器段の出力との間に接続することができる。

0083

加えて、トランスインピーダンス増幅器回路201の入力と出力との間に並列に接続された固定抵抗221,225を用いて、トランスインピーダンス増幅器回路201の等価トランスインピーダンスの最大値を制限することができる。さらに、最後の利得増幅器段211の出力を分離することができる例示的なバッファ222,223が示されている。

0084

さらに、例示的な光受信機回路200は、2つの光検出器、例えばフォトダイオード206,207を含むことができ、一方の光検出器207は入力光信号を受信するように構成され、他方の光検出器206は入力光信号から遮蔽され、トランスインピーダンス増幅器回路201は差動トポロジーを有することができ、トランスインピーダンス増幅器回路201の一方の分岐228、例えば正の分岐は、光信号を受信するように構成される光検出器207に接続され、トランスインピーダンス増幅器回路201の他方の分岐229、例えば負の分岐は、光信号から遮蔽される光検出器206に接続されている。しかしながら、例えば、トランスインピーダンス増幅器回路の前記可能な負の分岐は、光検出器の等価な電気的なモデル(図示せず)、例えばフォトダイオードの等価な電気的なモデル、例えば抵抗および/またはキャパシタを備える回路に接続されることもできると考えられる。

0085

そのような可能な差動構成はとりわけ、電力供給比(PSRR)および同相除去比(CMRR)ならびに一般的なノイズ耐性を改善することができる。

0086

上に記載されるように、自動利得制御構成要素204は、光受信機回路200のいくつかまたはすべてのプログラマブルフィードバック抵抗と、すなわち、例えば、それぞれの利得増幅器段の利得を制御するためのローカルプログラマブルフィードバック抵抗215,216,217,218,219,220と、直流分再生構成要素205によって出力される信号に基いてトランスインピーダンス増幅器回路の等価トランスインピーダンスを制御するためのプログラマブルフィードバック抵抗226,227の一部または全部との両方と、通信状態にあることができる。

0087

完全性を期すために、図2に示すRctrl<M+1:N>およびRctrl<M+1:N>という用語は、プログラマブルフィードバック抵抗に含まれる可能な複数のトランジスタを参照するものとして理解できることに留意されたい。前述のように、前記プログラマブルフィードバック抵抗は活性化シーケンスに従うことができ、例えば、抵抗226,227,219,220が最初に活性化され、その後抵抗215,216,217,218が活性化され得る。

0088

図3は、本発明のいくつかの態様をよりよく理解する目的で、光受信機回路300の可能な構成を例示している。

0089

前記例示的な光受信機回路300は、自動利得制御構成要素307および直流分再生構成要素308を備えることができ、前記直流分再生構成要素308は、とりわけ、ローパスフィルタ(図示せず)を備えることができる。

0090

さらに、光受信機回路200は、入力301および出力302と、例示的な利得増幅器段312とを有する例示的なトランスインピーダンス増幅器回路303を備える。

0091

前記利得増幅器段312は、前述のトランスインピーダンス増幅器回路と同様に、例示的な利得増幅器304と、示されている例では、グローバルプログラマブルフィードバック抵抗としても機能することができる例示的なローカルプログラマブルフィードバック抵抗305および306とを備え、直流分再生構成要素308から出力された信号に基づいて、トランスインピーダンス増幅器回路303のトランスインピーダンスを制御して、入力電流信号の異なる電流範囲に対して一定の出力電圧振幅を与えることができる。

0092

利得増幅器段の利得は、好ましくは、等価トランスインピーダンス値が高い場合に、電流−電圧トランスインピーダンス増幅器応答の最大帯域幅を得るために、十分に高くあるべきである。

0093

好ましくは、上述したように、トランスインピーダンス増幅器回路は、したがって、2つ以上の利得増幅器段を含むことができる。

0094

特に、および一般に、トランスインピーダンス増幅器回路の、より高い(等価)トランスインピーダンスの、より高い帯域幅は、利得増幅器段の利得増幅器の、より高い利得を必要とする、と考える。

0095

例えば、3dBポイントに対するトランスインピーダンス増幅器回路の帯域幅ω−3dBは、以下のように近似することができ、



例えば、A0は利得増幅器段の利得増幅器の開ループ利得であり、RFはフィードバック抵抗の等価抵抗であり、CFは利得増幅器の全体の等価入力キャパシタンスである。

0096

例えば、約150MHzの帯域幅およびRF≒200kΩおよびCF≒4pFの例示的な値に対して、少なくとも約60dBのDC利得が必要とされるであろう。

0097

さらに、トランスインピーダンス増幅器回路303は、トランスインピーダンス増幅器回路の出力ノードを分離するよう、出力バッファ311、例えばユニティゲイン増幅器またはボルテージフォロワを含むかまたはそれが後に続くことができる。

0098

図2に類似して、例示的な光受信機回路300は2つの光検出器、例えばフォトダイオード310、309を備えることができ、一方の光検出器309は入力光信号を受信するように構成され、他方の光検出器310は入力光信号から遮蔽され、トランスインピーダンス増幅器回路303は差動トポロジーを有することができ、トランスインピーダンス増幅器回路303の一方の分岐、例えば正の分岐は、光信号を受信するように構成される光検出器309に接続され、トランスインピーダンス増幅器回路303の他方の分岐、例えば負の分岐は、光信号から遮蔽される光検出器310に接続されている。しかしながら、例えば、トランスインピーダンス増幅器回路の前記可能な負の分岐は、光検出器の等価な電気的なモデル(図示せず)、例えばフォトダイオードの等価な電気的なモデル、例えば抵抗および/またはキャパシタを備える回路に接続されることもできると考えられる。

0099

完全性を期すために、光検出器、例えば、フォトダイオード309は、説明のためだけにVDDに接続されているが、フォトダイオードの性質に応じて、アノードから接地などの他の接続も可能である。

0100

図4は、例示的な入力電流信号401、例えば光検出器、例えばフォトダイオード(図示せず)からの例示的な光電流信号の時系列400を示す。

0101

この図は、所与の平均的な光学的光出力レベル(すなわち、所与のファイバ長、温度、プロセスなど)に対する送信信号過渡展開を示す。示される時間スケールは、例えば、100MHzまたはGHzのオーダーであり得る。

0102

図示のように、例示的な入力電流信号401は、最大入力電流レベル402と最小入力電流レベル404との間で変動し得、参照番号403で示される平均入力電流レベルを有してもよい。

0103

最大入力電流レベル402と最小入力電流レベル404との間の差は、入力電圧揺れまたは入力電流の変動を規定することができる。

0104

例えば、アナログ送信の場合、これら2つの値402,404の間で送信信号は任意の値をとることができ、光受信機(回路)はそれをデジタル送信される信号として解釈することを担う。

0105

平均電流403は、受信された入力信号のDC成分を表す。このDC成分は、必ずしも受信機において送信信号を再構築するよう必要とはされないので、例えば、図3の直流分再生構成要素308などの直流分再生構成要素によって除去することができる。

0106

さらに、平均入力電流403は、受け取られた光電流の最大入力振幅の良好な推定を与えることができる。光伝送において、ImaxとIminとの間の差は、以下の関係式によって与えられる。

0107

0108

ER消光比として知られており、所与の通信プロトコルに対して規定することができる。

0109

したがって、所与のERについて、最大入力電流揺れの計算を、平均電流403を使用して、トランスインピーダンス増幅器の等価トランスインピーダンスを適応させて、トランスインピーダンス増幅器の出力において規定された出力電圧揺れを得るために、行なうことができる。

0110

受け取った光出力のレベルに応じて、平均電流変動は3桁までの大きさまたはそれ以上になり得ることに注目することが重要である。

0111

図5は、利得増幅器500、例えば、第1の利得増幅器段(図示せず)の利得増幅器を示す。

0112

この例では、利得増幅器は、カスコード接続されたトランジスタを抵抗負荷Rload501とともに含むことができる。

0113

抵抗負荷Rloadの代わりに、利得、入力換算ノイズおよびコーナー変動の間の所望のバランスを最適化するときには、PMOS(pチャネル金属酸化物半導体)負荷を使用することもできる。

0114

カスコード接続されたトランジスタは、カスコード接続されたNMOS(nチャネル金属酸化物半導体)電界効果トランジスタとすることができ、それは、とりわけ、トランスインピーダンス増幅器回路(図示せず)の電流ノイズ特性を改善することができ、なぜならば、トランスインピーダンス増幅器回路の入力換算ノイズは、入力差動対の等価トランスコンダクタンスおよび等価入力キャパシタンスに反比例し得るからである。

0115

しかしながら、PMOS(pチャネル金属酸化物半導体)電界効果トランジスタのような他のトランジスタタイプも可能である。

0116

さらに、バイポーラバイポーラ接合トランジスタ技術)、BiCMOS(バイポーラ接合トランジスタ技術と相補型金属酸化物半導体技術との組み合わせ)、GaAsガリウム砒素)に基づく技術などの他の技術も、利得増幅器500の実現に使用され得る。

0117

カスコード接続されたトランジスタは、とりわけ、より高い利得を得るために、(トランスインピーダンス増幅器回路の)入力差動対504,505の等価インピーダンスを増加させることができる。

0118

利得増幅器の利得および出力インピーダンスは、トランスインピーダンス増幅器回路(図示せず)の等価トランスインピーダンスでスケーリングすることができる。

0119

入力差動対のバイアス電流Ibias503は、とりわけ、光受信機回路における可能なプロセス/電圧/温度(PVT)変動に沿って一定のトランスコンダクタンスを維持するトランスコンダクタンス制御回路(図示せず)から得ることができ、それによって、すべての条件下での光受信機回路の安定性制御、線形性およびノイズ性能を改善する。

0120

言い換えれば、バイアス電流Ibias503は、PVT変動と共に変動して、すべてのPVT変動に対して利得を一定に保つことを容易にし、それによって、とりわけ、閉ループ応答を容易にし、すべてのコーナーで同様の性能を維持することができる。

0121

さらに、利得増幅器500は、入力光検出器、すなわち入力フォトダイオードの逆バイアス電圧を制御するための同相モード制御構成要素502を備えることができる。これはとりわけ、出力同相電圧の制御および安定性を改善することができ、可能な後続の利得増幅器段の性能を改善することができる。

0122

上述の構成およびトポロジーを、第1の利得増幅器段の利得増幅器に埋め込んで、トランスインピーダンス増幅器回路の入力換算ノイズを改善することができるが、他の可能な後続段も、同様の構成およびトポロジーに従うことができる。

0123

図6は、光受信機回路(図示せず)のトランスインピーダンス増幅器回路の利得増幅器段の利得増幅器において実現することができる例示的な同相モード制御回路構成要素600を示し、つまり、例えば、すべての利得増幅器は同相モード制御回路構成要素を有することできる。

0124

同相モード制御回路構成要素は、入力差動対を通りトランスコンダクタンス特性および機能性を維持する電流の量に著しく影響を及ぼすことなく、バイアス電流Ibiasの変動を補償する働きをすることができる。

0125

この例では、同相モード制御回路構成要素600は、利得増幅器段(図示せず)の出力インピーダンスを変更しないようにするために、2つの大きな抵抗602,603によって、利得増幅器段(図示せず)の出力ノードをサンプリングすることができる。

0126

前記大きな抵抗602,603は、例えば、数百キロオームから数メガオームの範囲の抵抗値を有することができる。

0127

これにより、同相モードを基準値601、VCMと比較することができ、その差は、例えば1kHzトランスコンダクタンスキャパシタンスフィルタによってローパスフィルタ処理することができる。

0128

同相モードは、次いで、出力ノードから、対応する電流を、例えばNMOSトランジスタなどのトランジスタによって減算することによって、調整することができる。

0129

完全性を期すために、同相モード制御回路構成要素トポロジーは、提案されるトランスコンダクタンスキャパシタンス方式またはMOSトランジスタに限定されず、同相モード制御回路構成要素は、上記の機能およびステップを実行する他の手段によっても実現され得ることが注記される。

0130

図7は、安定した態様で光受信機回路(図示せず)のトランスインピーダンス増幅器回路の等価トランスインピーダンスを制御するための制御シーケンス700の可能なステップを例示的に示す。

0131

例示的なシーケンスステップは、例えば、自動利得制御構成要素(図示せず)によって実行することができ、以下のステップの1つ、いくつか、またはすべてを、変動するステップ順序で含み得る:
・ステップ701:光検出器、例えばフォトダイオードからの平均入力電流を計算する。

0132

・ステップ702:計算された入力電流を用いて、必要とされるトランスインピーダンスを計算する。

0133

・ステップ703:トランスインピーダンス増幅器回路のフィードバックループを開いた状態に維持しながら、トランスインピーダンス増幅器回路の入力と出力との間において接続されるプログラマブルフィードバック抵抗のインピーダンスの低減を開始することによって、トランスインピーダンス増幅器回路の等価トランスインピーダンスの低減を開始する。

0134

・ステップ704:トランスインピーダンス増幅器回路の入力と出力との間に接続されるプログラマブルフィードバック抵抗のインピーダンスが所与の最小値に設定されると、最後の利得増幅器段の少なくとも1つのローカルプログラマブルフィードバック抵抗の抵抗フィードバックを低減することから始めて、利得増幅器段の抵抗フィードバックを低減する。

0135

ステップ703および704と並行して、他の利得増幅器段の他のローカルプログラマブルフィードバック抵抗の抵抗フィードバックを低減して、他の利得増幅器段の利得を低減し、および光受信機回路のトランスインピーダンス増幅器回路の安定性をさらに制御することができる。

0136

記載されたステップおよびシーケンスは例示的なものに過ぎず、プログラマブルフィードバック抵抗/シャント抵抗によって異なる利得増幅器段の利得を移動させることを含む他のシーケンスも考えられ、同様に、トランスインピーダンス増幅器回路の入力と出力との間のインピーダンスを低減するための他のステップおよび手段も可能である。

0137

図8は、プログラマブルフィードバック抵抗800、例えばローカルもしくはグローバルプログラマブルフィードバック抵抗、またはトランスインピーダンス増幅器回路の入力と出力との間に接続されたプログラマブルフィードバック抵抗の実現例を示す。

0138

例えば、例示的な光受信機回路(図示せず)では、プログラマブルフィードバック抵抗のいくつかまたは各々は、並列に接続された複数のトランジスタ802,803,804,805を備えることができ、プログラマブルフィードバック抵抗の抵抗はそれらのトランジスタ806、807、808、809のゲート電圧を介して制御され、プログラマブルフィードバック抵抗のトランジスタ802,803,804,805の一部またはすべては異なる特性を有することができ、例えば、スケールまたはサイズにおいて異なり得、例えば、それらのゲート幅対ゲート長比810,811,812、例えば、それらのゲート幅対ゲート長比において、それぞれのプログラマブルフィードバック抵抗の最初のトランジスタから最後のトランジスタまで、異なり得る。

0139

前記トランジスタの可能な異なる特性は、とりわけ、線形性の問題を低減し、フルダイナミックレンジに対してオーム領域でプログラマブルフィードバック抵抗の動作を改善することができる。

0140

例えば、MOSトランジスタ、例えば、CMOSトランジスタは、VDS<VDS,Satのときにオーム領域で動作し、VDSはドレインソース間電圧であり、VDS,Satは飽和領域に入るときのドレイン−ソース電圧であり、非線形挙動が生じる。

0141

VDS=VGS−Vthであり、VGSはゲートソース電圧であり、Vthは閾値電圧であるので、トランジスタは、例えば、VGS動作点を最大にするように構成および設計されて、等価インピーダンスの全範囲に対する線形性の挙動を改善することができる。

0142

さらに、例示的なシーケンス801に示すように、より小さいゲート幅対ゲート長比からより大きなゲート幅対ゲート長比へのトランジスタ802,803,804,805の順次の活性化が可能である。

0143

光受信機回路のプログラマブルフィードバック抵抗のトランジスタのこのような例示的な順次の活性化は、等価インピーダンス遷移の線形性、例えば高い等価インピーダンス値から低い等価インピーダンス値への等価インピーダンス遷移の線形性を改善することができる。

0144

図9は、プログラマブルフィードバック抵抗のトランジスタ(図示せず)の例示的ゲート幅対ゲート長依存902が実行されるときにおける、光受信機回路(図示せず)のプログラマブルフィードバック抵抗(図示せず)に対する等価インピーダンス901の可能な線形減少挙動900を例示的に示す。

0145

例えば、上述のものに類似の活性化シーケンスであり、より小さいゲート幅対ゲート長比からより大きなゲート幅対ゲート長比へのトランジスタの活性化を伴い、前記トランジスタは、プログラマブルフィードバック抵抗(図示せず)のゲート電圧903を制御する。

0146

上述のプログラマブルフィードバック抵抗の設計、および十分に高い最適化されたVGS−Vthレジームで動作するトランジスタの順次活性化は、フルダイナミックレンジにわたって良好な線形挙動を保証することができる。

0147

完全性を期すために、示された可能な線形減少挙動900は、トランスインピーダンス増幅器回路の等価トランスインピーダンス挙動に対しても有効であり得ることに留意されたい。

0148

図10aは、可能な直流分再生構成要素構成1000を例示しており、直流分再生構成要素は、ローパスフィルタ1001を備えることができる。

0149

直流分再生構成要素は、例えば、少なくとも1つの光検出器によって生成された電流信号つまり光電流の入力DC電流、すなわち平均電流Iavgを閉ループ制御によって除去することができ、それはトランスインピーダンス増幅器回路(TIA、図示せず)の出力電圧をローパスフィルタ処理することを伴ってDC成分VDCを算出することができる。

0150

ローパスフィルタ1001の後には、順次電圧発生器1002および電流源1003が続き、それは、トランスインピーダンス増幅器入力から減算する等価DC電流を生成し、DC電圧の継続的な制御のために構成することができる順次電圧発生器によって生成される順次電圧制御電圧VDCによって制御される並列トランジスタの組によって構築することができる。

0151

図10bは、例えば、直流分再生構成要素構成1000のような可能な直流分再生構成要素構成についての計算されたDC電圧成分VDCに依存するDC入力電流の線形挙動1004を示す。

0152

図10cは、可能な直流分再生構成要素構成を伴う可能なトランスインピーダンス増幅器回路構成、例えば、直流分再生構成要素構成1000および上述したトランスインピーダンス増幅器回路構成など、の閉ループ制御応答挙動1006を例示的に示す。

0153

直流分再生を伴うトランスインピーダンス増幅器回路閉ループ応答は、下側コーナー周波数または低周波数極1005、ωplが以下によって与えられ得るバンドパスフィルタを形成し得る:



Tz0は等価トランスインピーダンスであり、gm,csは電流源の等価トランスコンダクタンス、例えば図10aの電流源構成要素1003の並列トランジスタの組であり、GBWLPFは、ローパスフィルタの利得帯域幅積である。

0154

前記下側コーナー周波数ωplまたは低周波数極1005は、すべての可能なトランスインピーダンス範囲に対して一定に保つことができ、それによって、とりわけ、光受信機回路によって処理される通信信号ベースライン徘徊を防止することができる。さらに、等価トランスコンダクタンスgm,csは、等価トランスインピーダンスTz0と共に移動することができる。

0155

直流分再生構成要素によって生成されたDC電流、すなわち直流分再生構成要素によって出力されたDC電流信号は、例えば、図10aに示されるもののように、DC電圧出力が増加するにつれて順次活性化され得るスケーリングされたトランジスタのアレイによって生成することができる。

0156

加えて、電流源の等価トランスコンダクタンスgm,csを低減して、トランスインピーダンス増幅器の入力に注入される直流分再生の電流ノイズを低減することができる。電流源の順次電圧活性化の使用は、電流ノイズ注入を最小限にするのに役立ち得る。

0157

記載された構成は、とりわけ、一定のTz0・gm,cs積を維持することを可能にし、同時にトランスインピーダンス増幅器回路入力に注入されるノイズの量を低減することを可能にし、なぜならばこの構成で使用されるトランジスタは、例えば、図8で上述したように、それらのゲートソース電圧VGS動作点を最大にするように構成され、設計され得るからである。

0158

例えば、ゲートソース電圧VGSが高いほど、gm/IDいわゆる反転係数が小さくなり、その結果、トランジスタのスペクトルノイズ密度が小さくなり、光受信機回路全体の性能が向上する。

0159

完全性を期すために、使用可能なトランジスタはMOS(金属酸化物半導体)、例えばCMOS(相補型金属酸化膜半導体)構成ベースの実現例に限定されないことに再度注意されたい。

0160

図11は、例えば、上述したような光受信機回路の直流分再生構成要素(図示せず)に使用可能な連続的電圧制御のための可能な順次電圧制御構成要素1100を例示的に示す。

0161

例示的な可能な順次電圧制御構成要素1100は、入力電流基準Irefと、ローパスフィルタ(図示せず)から来る信号Vdcとを受け取ることができ、それは、直流分再生構成要素(図示せず)の出力DC電圧に比例した電流Iinに変換することができる。

0162

前記変換された入力電圧依存電流Iinは、基準電流Irefのコピーのスケーリングされたもののアレイに沿って電流ミラー1104によってコピーすることができる。

0163

示されているように、ダイオード接続されたトランジスタ、例えばダイオード接続されたNMOSトランジスタは、超過電流を電圧に変換し、それにより連続的なビットを構築することができ、例えばアレイに沿って最小値から最大値まで順次上昇することができる。

0164

例えば、現在の入力電圧Vdcが小さい場合、すべての出力電圧1105,1106,1107は低い。

0165

それにより、典型的な電圧は1V〜5Vの範囲内にあり得る。
例示的なシーケンス1101に示されるように、MOSトランジスタの幅対ゲート長比が異なるため、電圧Vdcが増加するにつれ、異なる出力電圧VDC<i>、1105,1106,1107(iは1より大きい自然数)が順次活性化される。

0166

さらに、幅対ゲート長比の適切なサイズ決め、すなわち適切な寸法設定は、活性化シーケンスを正確に制御することができる。

0167

図12は自動利得制御構成要素1200を例示的に示す。自動利得制御構成要素1200によって実行される自動利得制御は、直流分再生構成要素(図示せず)およびダミートランスインピーダンス増幅器回路(ダミーTIA)1208と呼ばれる主トランスインピーダンス増幅器回路(TIA)のスケーリングされたバージョンによって生成されたDC電流1209に基づくことができる。

0168

換言すれば、例示的な自動利得制御構成要素1200は、例えば、ダミー利得増幅器1205およびダミープログラマブルフィードバック抵抗1206,1207を有する少なくとも1つのダミー利得増幅器段と、出力バッファとを含むことができる。

0169

実際、ダミートランスインピーダンス増幅器回路1208は、例えば、主トランスインピーダンス増幅器回路(図示せず)と同数のダミー利得増幅器段と、同数のダミー利得増幅器と、同数のダミープログラマブルフィードバック抵抗とを有することができるが、それらの特性値および属性は、光受信機回路の正確な較正を容易にするために、より低い電力消費を有するが同じDC特性(例えば、同じ等価DC利得および同じ等価トランスインピーダンス)を有するようにスケーリングすることができる。

0170

さらに、少なくとも1つの光検出器によって生成された電流信号すなわち光電流のDC電流すなわち平均電流Iavgは、入力信号のAC(交流)成分の振幅に比例することができる。

0171

基準信号1201、例えば基準電圧は、主トランスインピーダンス増幅器回路出力(図示せず)で許容される最大出力電圧振幅を表すことができる。

0172

ダミートランスインピーダンス増幅器回路1208に続く可能なブロックは、60dBまでまたはそれより大きい高い利得を有することができ、ダミートランスインピーダンス増幅器回路1208と基準電圧1201との差に比例した出力電圧を生成することができる。

0173

前記ブロックは、順次電圧発生器1203をさらに備え、それは、直流分再生構成要素の可能な順次電圧発生器に類似し得る。

0174

前記順次電圧発生器1203は、ダミートランスインピーダンス増幅器回路1208および主トランスインピーダンス増幅器回路の両方のプログラマブルフィードバック抵抗を駆動することができる電圧制御信号1202(Rctrl<1:N>)を順次形成することができる。

0175

図13は、光送信機1301と、光ファイバリンク1302、例えばプラスチックファイバと、光受信機1303とを含む光通信システム1300の一例を示す。

0176

この例示的な光通信システム1300において、光送信機の発光素子、例えば、LED駆動回路1305により駆動される発光ダイオード(LED)1306が、光信号を出力し、それは、光ファイバリンク1302、例えばプラスチックファイバに供給され、それは光信号を受光素子、光受信機1303に導き、そこで光は例えばフォトダイオード1307によって受け取られる。フォトダイオード1307によって受け取られた光は光電流を生成し、それは、例えば、上述の例示的な構成に従い、それと整合するトランスインピーダンス増幅器回路(TIA)1308によって、電気的な電圧出力信号1309に変換される。

0177

さらに、この例示的な光通信システム1300では、光受信機1303は、上述の光受信機回路の例示的な構成に従い、それと整合する光受信機回路1304を備える。

0178

完全性を期すために、上述の光受信機回路の例示的な構成は、MOS(金属酸化物半導体)構成に基づく実現例に限定されないことに留意されたい。上述の例示的な光受信機回路の構成の設計は、バイポーラ(バイポーラ接合トランジスタ技術)、BiCMOS(バイポーラ接合トランジスタ技術と相補型金属酸化物半導体技術との組み合わせ)、GaAs(ガリウム砒素)に基づく技術などの他の技術など、任意の他の技術とも互換性がある。

0179

13個の図を含む13枚のシートが続く。
参照番号は以下の構成要素を識別する。

0180

100光受信機回路の部品の例示的な概略構成
101 例示的なトランスインピーダンス増幅器回路
102 トランスインピーダンス増幅器回路の例示的な入力/入力信号、例えば入力電流信号
103 トランスインピーダンス増幅器回路の例示的な出力/出力信号、例えば出力電圧信号
104 例示的な光検出器、例えばフォトダイオード
105 例示的なローカル/グローバルプログラマブルフィードバック抵抗
106 例示的なローカルプログラマブルフィードバック抵抗
107 例示的なローカルプログラマブルフィードバック抵抗
108 例示的なローカルプログラマブルフィードバック抵抗
109 例示的なローカル/グローバルプログラマブルフィードバック抵抗
110 例示的なローカルプログラマブルフィードバック抵抗
111 例示的なローカルプログラマブルフィードバック抵抗
112 例示的なローカルプログラマブルフィードバック抵抗
113 トランスインピーダンス増幅器回路の等価トランスインピーダンスを制御するための例示的なプログラマブルフィードバック抵抗
114 トランスインピーダンス増幅器回路の等価トランスインピーダンスを制御するための例示的なプログラマブルフィードバック抵抗
115 トランスインピーダンス増幅器回路の等価トランスインピーダンスを制御するための例示的なプログラマブルフィードバック抵抗
116 トランスインピーダンス増幅器回路の等価トランスインピーダンスを制御するための例示的なプログラマブルフィードバック抵抗
117 トランスインピーダンス増幅器回路の等価トランスインピーダンスを制御するための例示的なプログラマブルフィードバック抵抗
118 トランスインピーダンス増幅器回路の等価トランスインピーダンスを制御するための例示的なプログラマブルフィードバック抵抗
119 例示的な利得増幅器
120 例示的な利得増幅器
121 例示的な利得増幅器
122 例示的な利得増幅器
123 例示的な(第1の)利得増幅器段
124 例示的な利得増幅器段
125 例示的な利得増幅器段
126 例示的な(最後の)利得増幅器段

200 例示的な光受信機回路
201 例示的なトランスインピーダンス増幅器回路
202 トランスインピーダンス増幅器回路の例示的な入力/入力信号、例えば入力電流信号
203 トランスインピーダンス増幅器回路の例示的な出力/出力信号、例えば出力電圧信号
204 例示的な自動利得構成要素
205 例示的な直流分再生構成要素
206 例示的なダーク(ダミー)光検出器、ダーク(ダミー)フォトダイオード、または光検出器/フォトダイオードの等価な電気的モデル
207 例示的な光検出器、例えばフォトダイオード
208 例示的な可能なローパスフィルタ
209 例示的な(第1の)利得増幅器段
210 例示的な利得増幅器段
211 例示的な(最後の)利得増幅器段
212 例示的な(第1の)利得増幅器
213 例示的な利得増幅器
214 例示的な(最後の)利得増幅器
215 例示的なローカル/グローバルプログラマブルフィードバック抵抗
216 例示的なローカル/グローバルプログラマブルフィードバック抵抗
217 例示的なローカルプログラマブルフィードバック抵抗
218 例示的なローカルプログラマブルフィードバック抵抗
219 例示的なローカルプログラマブルフィードバック抵抗
220 例示的なローカルプログラマブルフィードバック抵抗
221 トランスインピーダンス増幅器回路の入出力間の例示的な固定された(グローバル)抵抗
222 例示的なユニティゲイン増幅器、例示的なバッファ
223 例示的なユニティゲイン増幅器、例示的なバッファ
224 例示的なシャントプログラマブル抵抗
225 トランスインピーダンス増幅器回路の入出力間の例示的な固定抵抗
226 トランスインピーダンス増幅器回路の等価トランスインピーダンスを制御するための例示的な(グローバル)プログラマブルフィードバック抵抗
227 トランスインピーダンス増幅器回路の等価トランスインピーダンスを制御するための例示的な(グローバル)プログラマブルフィードバック抵抗

300 例示的な光受信機回路
301 トランスインピーダンス増幅器回路の例示的な入力/入力信号、例えば入力電流信号
302 トランスインピーダンス増幅器回路の例示的な出力/出力信号、例えば出力電圧信号
303 例示的なトランスインピーダンス増幅器回路
304 例示的な利得増幅器
305 例示的な(ローカル/グローバル)プログラマブルフィードバック抵抗
306 例示的な(ローカル/グローバル)プログラマブルフィードバック抵抗
307 例示的な自動利得構成要素
308 例示的な直流分再生構成要素
309 例示的な光検出器、例えばフォトダイオード
310 例示的なダーク(ダミー)光検出器、ダーク(ダミー)フォトダイオード、または光検出器/フォトダイオードの等価な電気的モデル
311 例示的な出力バッファ

400 例示的な入力電流信号の例示的な時系列
401 例示的な入力電流信号、例えば光電流信号
402 例示的な最大入力電流レベル、例示的な最大入力電流信号
403 例示的な平均入力電流レベル、例示的な平均入力電流信号
404 例示的な最小入力電流レベル、例示的な最小入力電流信号

500 例示的な利得増幅器、例えば第1の利得増幅器段の例示的な利得増幅器
501 例示的な抵抗負荷、例えばカスコード接続されたトランジスタの抵抗負荷
502 例示的な同相モード制御構成要素
503 例示的なバイアス電流
504差動入力対の例示的な部品
505 差動入力対の例示的な部品

502 例示的な同相モード制御回路構成要素
601 例示的な基準値
602 例示的な(第1の)大きな抵抗、出力同相モードを計算する例示的な抵抗
603 例示的な(第2の)大きな抵抗、出力同相モードを計算する例示的な抵抗

700 例示的な制御シーケンス
701 例示的な制御シーケンスステップ
702 例示的な制御シーケンスステップ
703 例示的な制御シーケンスステップ
704 例示的な制御シーケンスステップ

800 プログラマブルフィードバック抵抗の例示的な実現例
801ゲート幅対ゲート長比の例示的なサイズ決め
802 例示的なトランジスタ
803 例示的なトランジスタ
804 例示的なトランジスタ
805 例示的なトランジスタ
806 プログラマブル抵抗の例示的なゲート制御電圧
807 プログラマブル抵抗の例示的なゲート制御電圧
808 プログラマブル抵抗の例示的なゲート制御電圧
809 プログラマブル抵抗の例示的なゲート制御電圧
810 例示的なゲート幅対ゲート長比
811 例示的なゲート幅対ゲート長比
812 例示的なゲート幅対ゲート長比

900等価インピーダンスの線形減少の例示的な挙動
901 プログラマブルフィードバック抵抗の例示的な等価インピーダンス
902 プログラマブル抵抗の例示的なトランジスタ寸法依存性
903 プログラマブルフィードバック抵抗の例示的なゲート制御電圧

1000 例示的な直流分再生構成要素構成
1001 例示的なローパスフィルタ
1002 例示的な順次電圧発生器
1003 例示的な順次電流源構成要素、例えば並列のトランジスタの組
1004 DC入力電流の例示的な挙動
1005 例示的な低周波数極
1006 例示的な閉ループ制御応答挙動

1100 例示的な順次電圧制御構成要素
1101 ゲート幅対ゲート長比の例示的な依存性
1102 例示的な入力電流基準Iref
1103 ローパスフィルタからの例示的な信号
1104 例示的な電流ミラー
1105 例示的な出力電圧
1106 例示的な出力電圧
1107 例示的な出力電圧

1200 例示的な自動利得制御構成要素
1201 例えば主トランスインピーダンス増幅器回路出力で許容される最大出力電圧振幅を表す、例示的な基準信号

1202 例示的な電圧制御信号
1203 例示的な順次電圧発生器
1204 例示的な出力バッファ
1205 例示的なダミー利得増幅器
1206 例示的なダミープログラマブルフィードバック抵抗
1207 例示的なダミープログラマブルフィードバック抵抗
1208 例示的なダミートランスインピーダンス増幅器回路
1209 直流分再生構成要素によって生成される例示的なDC(ダミー)電流信号

1300 例示的な光通信システム
1301 例示的な光送信機
1302 例示的な光ファイバリンク
1303 例示的な光受信機
1304 例示的な光受信機回路
1305 例示的なLEDドライバ回路
1306 例示的な発光素子、例えば発光ダイオード(LED)
1307 例示的な光検出器、例えばフォトダイオード
1308 例示的なトランスインピーダンス増幅器回路
1309 例示的な出力信号、例えば電圧出力

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  • 株式会社東芝の「 信号生成回路」が 公開されました。( 2020/06/04)

    【課題】アンプ等の起動時の立ち上げ時間を短縮する。【解決手段】 実施形態の信号生成回路は、電源電圧に基づく範囲の出力を発生する回路に、入力信号に対応する生成信号を与える信号生成回路であって、前記電源... 詳細

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