监视电路、监视信号输出方法以及光接收器的制作方法

专利名称：监视电路、监视信号输出方法以及光接收器的制作方法
技术领域：
本发明涉及对用于表示流过光敏二极管等光检测器的光电流大小的监视信号进 行输出的监视电路。另外，还涉及具备有此类监视电路的光接收器。
背景技术：
作为光网络的一种，例如有，由1台的OLT(Optical Line Terminal 光线路终端； 局端设备)和多个的0NU(0ptical Network Unit 光网络单元；用户端设备)所构成的 PON (Passive Optical Network 无源光网络)。在PON中，OLT与ONU通过干缆线和配缆线 相互连接，该干缆线的一端以OLT为终端，其另一端与分光器(光分接器)连接，该配缆线 的一端与该分光器连接，其另一端以ONU为终端。在PON中，OLT所接收的光信号是，将各ONU发送来的数据包通过分光器进行合波 而得到的突发性光信号。在对应于通过损耗较小径路所传送的数据包的光输入区间，该光 信号的强度较大，而在对应于通过损耗较大径路所传送的数据包的光输入区间，该光信号 的强度变小。在OLT中，按每一光输入区间来监视此类光信号的功率，由此，可检测OLT与 各ONU之间所发生的故障。因此，用于OLT的光接收器(常常也被称为“光收发器”)需具 备可输出用于表示所接收的光信号之功率的监视信号的功能即、功率监视功能。图6是表示现有的光接收器6的结构电路图，光接收器6具备了承担功率监视功 能的监视电路60。如图6所示，光接收器6具备了光敏二极管PD、跨阻抗放大器TIA、监视 电路60，其中，光敏二极管PD将接收的光信号转换成电流信号，跨阻抗放大器TIA将通过光 敏二极管PD所得到的电流信号转换成电压信号，监视电路60生成用于表示通过光敏二极 管PD所得到的电流信号强度的监视信号，即，生成用于表示所接收的光信号的功率的监视 信号。监视电路60具有电流镜电路61以及电阻Rm，电流镜电路61的输入点61a与光 敏二极管PD相连接，电阻Rm的一端与电流镜电路61的输出点61b相连接，其另一端接地。 监视电路60向外部输出的监视信号的值是以电流镜电路61的输出点61b的电位Vm为值。若设电流镜电路61的电流镜比为η 1，那么，从电流镜电路61的输出点61b输 出的是，与流过光敏二极管PD的光电流Ip成比例的监视电流Im，即Im = Ip/n。因此，电 流镜电路61的输出点61b的对地(groud)电位Vm便因电阻Rm上的电压降而成为RmXIm =(Rm/n) XIp，且该电位Vm与流过光敏二极管PD的光电流Ip成比例。因此，例如若使用 转换系数α来将监视电路60所输出的监视信号的值Vm转换成α XVm(进行校准)，便能 够计算出流过光敏二极管PD的光电流Ip的大小即、所接收的光信号的功率。然而，基于图6的监视电路60所输出的监视信号，是难以按每一光输入区间来确 定突发性光信号的功率的。这是由于，如图7所示，相对于光输入区间的始点，电流镜电路 61的输出点61b的电位Vm的上升会迟延数μ秒至数十μ秒，因此，在光输入区间内，监视 信号的值Vm存在未达到稳态值的情况。该迟延主要起因在于，构成电流镜电路61的晶体 管从非导通状态转至导通状态时需要时间。
对此，在OLT用的光接收器等的这些用于接收突发性光信号的光接收器中，使用 了图8所示的监视电路60’以取代图6所示的监视电路60。图8所示的监视电路60’是将 负载电阻Rb附加于图6所示的监视电路60而构成的。该负载电阻Rb的一端与电流镜电 路61的输入点61a相连接，其另一端接地。关于输出以电流镜电路61的输出点61b的电 位Vm为值的监视信号这一点，与图6的监视电路是相同的。像这样，将电流镜电路61的输入点61a介于负载电阻Rb而接地，如此，即使在光 输入区间外，也能够使得微弱的待机电流Ib流经构成电流镜电路61的晶体管。由此，即使 在光输入区间外，构成电流镜电路61的晶体管也会被维持在导通状态。因此，如图9所示， 对应于光输入区间的始点，电流镜电路61的输出点61b的电位Vm可迅速上升。但是，当将电流镜电路61的输入点61a介于负载电阻Rb而接地时，若要计算流过 光敏二极管PD的光电流Ip的大小，就需使用转换系数α以及β来把监视电路60’输出 的监视信号的值Vm转换成α X Vm+β (进行校准)。其理由在于，不仅是流过光敏二极管 PD的光电流Ιρ，而且由于流过负载阻抗Rb的待机电流Ib也被输入电流镜电路61的输入 点61a，因此，从电流镜电路61的输出点61b会输出其中含有与待机电流Ib相对应的偏移 成分Ib/n的监视电流Im。其结果，电流镜电路61的输出点61b的电位Vm中会含有与待机 电流Ib相对应的偏移成分(Rm/n) X lb。在专利文献1中揭示了一种0LT，该OLT中，通过将与上述监视信号的值Vm对应的 电压值Vout转换成AX Vout+B+f (Vout)，由此计算所接收的光信号的功率(参照专利文献 1的图1以及0039段落)。在此，A以及B是常数，f (Vout)是表示光输入区间外的偏移电 流大小的函数。无论是光输入区间内还是光输入区间外，待机电流Ib都流过负载电阻Rb，而且无 论是光输入区间内还是光输入区间外，待机电流Ib都将致使监测信号的值Vm(t)中出现偏 移成分。以下，将待机电流Ib也称为“偏移电流”。专利文献1 日本国专利申请公开特开2007-37118号公报(
公开日2007年2月 8曰)

发明内容
然而，基于图8中的监视电路60’所输出的监视信号的值Vm是难以在较广温度范 围精确地计算光信号的功率的。关于该问题，以下参照图8进行具体说明。即，若周围温度发生变动，负载电阻Rb的电阻值也会发生变动，从而偏移电流Ib 的大小也发生变动。所以监视信号的值Vm中含有的偏移成分(Rm/n) XIb的大小也随周围 温度而发生变化。因此，当使用基于某周围温度而设定的一组转换系数α及β来把其他 周围温度下所得到的监视信号的值Vm转换成α X Vm+β (进行校准)时，则将无法精确地 计算光信号的功率。即使利用专利文献1中揭示的转换数式，也会产生同样的问题。在周 围温度变动较激烈的环境下，例如对于用在室外的监视电路而言，此类问题将更加严重。本发明是鉴于上述问题而开发的，其目的在于实现一种监视电路，该监视电路能 够提供在较广的温度范围对通过光敏二极管等光检测器所接收的光信号的功率可进行精 确计算的监视信号。为解决上述问题，本发明的监视电路的特征在于具备电流镜电路，该电流镜电路具有被并联连接有光检测器和负载电阻的输入点，且该电流镜电路输出与从上述输入点输 入的输入电流成比例的监视电流；以及输出电路，该输出电路输出用于表示监视电位与偏 移电位之间电位差的监视信号，其中，该监视电位与上述监视电流成比例，该偏移电位与流 过上述负载电阻的偏移电流成比例，该偏移电流是在上述监视电流流动的同时，流过上述 负载电阻的偏移电流。另外，为解决上述问题，本发明的监视信号输出方法的特征在于包括使用电流镜 电路来生成与从该电流镜电路的输入点输入的输入电流成比例的监视电流的步骤，其中， 该输入点被并联连接有光检测器和负载电阻；以及输出用于表示监视电位与偏移电位之间 电位差的监视信号的步骤，其中，该监视电位与上述监视电流成比例，该偏移电位与流过上 述负载电阻的偏移电流成比例，该偏移电流是在上述监视电流流动的同时，流过上述负载 电阻的偏移电流。根据上述结构，即使在光输入区间外，上述偏移电流(待机电流)也经由上述负载 电阻被输入至电流镜电路。因此，对应于光输入区间的始点，上述监视电位可迅速上升。由 此，能够基于上述监视信号计算出通过上述光检测器所接收的突发性的光信号功率。此外，根据上述结构，表示上述监视电位与上述偏移电位之间电位差的监视信号 被输出。即，所得到的监视信号的值与流过上述光检测器的光电流成比例，且该监视信号不 依存于流过上述负载电阻的偏移电流大小。因此，即使上述负载电阻的电阻值因周围温度的变动等而发生变化，进而导致流 过上述负载电阻的偏移电流的大小发生变化时，上述监视信号的值也不会受其影响。由此， 能够提供在较广的温度范围对通过光敏二极管等光检测器所接收的光信号的功率可进行 精确计算的监视信号。为解决上述问题，本发明的监视电路的特征在于具备电流镜电路，该电流镜电路 具有被并联连接有光检测器和负载电阻的输入点，该电流镜电路输出与从上述输入点输入 的输入电流成比例的监视电流；第1输出电路，该第1输出电路输出用于表示监视电位的监 视信号，其中，该监视电位与上述监视电流成比例；以及第2输出电路，该第2输出电路输出 用于表示偏移电位的偏移信号，其中，该偏移电位与流过上述负载电阻的偏移电流成比例， 该偏移电流是在上述监视电流流动的同时，流过上述负载电阻的偏移电流。另外，为解决上述问题，本发明的监视信号输出方法的特征在于包括使用电流镜 电路来生成与从该电流镜电路的输入点输入的输入电流成比例的监视电流的步骤，其中， 该输入点被并联连接有光检测器和负载电阻；输出用于表示监视电位的监视信号的步骤， 其中，该监视电位与上述监视电流成比例；以及输出用于表示偏移电位的偏移信号的步骤， 其中，该偏移电位与流过上述负载电阻的偏移电流成比例，该偏移电流是在上述监视电流 流动的同时，流过上述负载电阻的偏移电流。根据上述结构，即使在光输入区间外，上述偏移电流(待机电流)也经由上述负载 电阻被输入至电流镜电路。因此，对应于光输入区间的始点，上述监视电位可迅速上升。由 此，基于上述监视信号能够计算出通过上述光检测器所接收的突发性光信号的功率。此外，根据上述结构，表示上述监视电位的监视信号以及表示上述偏移电位的偏 移信号被输出。因此，上述监视信号的值与上述偏移信号的值之间的差是与流过上述光检 测器的光电流成比例的值，且所得到的监视信号不依存于流过上述负载电阻的偏移电流大
因此，即使上述负载电阻的电阻值因周围温度的变动等而发生变化，进而导致流 过上述负载电阻的偏移电流大小发生变化时，上述监视信号的值与上述偏移信号的值之间 的差也不会受其影响。因此，基于上述监视信号的值与上述偏移信号的值之间的差，能够在 较广的温度范围精确地计算出通过光敏二极管等光检测器所接收的光信号的功率。(发明效果)如上所述，本发明的监视电路输出用于表示监视电位与偏移电位之间电位差的监 视信号，其中，该监视电位与监视电流成比例，该偏移电位与流过负载电阻的偏移电流成比 例，该偏移电流是在上述监视电流流动的同时，流过上述负载电阻的偏移电流。另外，本发 明的监视电路输出用于表示监视电位的监视信号以及用于表示偏移电位的偏移信号，其 中，该监视电位与上述监视电流成比例，该偏移电位与流过负载电阻的偏移电流成比例，该 偏移电流是在上述监视电流流动的同时，流过上述负载电阻的偏移电流。另外，在本发明的监视信号输出方法中，输出用于表示监视电位与偏移电位之间 电位差的监视信号，其中，该监视电位与上述监视电流成比例，该偏移电位与流过上述负载 电阻的偏移电流成比例，该偏移电流是在上述监视电流流动的同时，流过上述负载电阻的 偏移电流。另外，在本发明的监视信号输出方法中，输出用于表示监视电位的监视信号以及 用于表示偏移电位的偏移信号，其中，该监视电位与上述监视电流成比例，该偏移电位与流 过负载电阻的偏移电流成比例，该偏移电流是在上述监视电流流动的同时，流过上述负载 电阻的偏移电流。因此，能够提供在较广的温度范围对通过光敏二极管所接收的光信号的功率可进 行精确计算的监视信号。


图1表示本发明的第1实施方式，是包含有本发明的监视电路的光接收器的电路 图。图2表示本发明的第1实施方式，是表示本发明的监视电路所具备的电流镜电路 的电路结构例图。图3是表示，通过本发明的监视电路对所接收的光信号的功率进行测定所得到的 结果的图。图4是表示，通过现有监视电路对所接收的光信号的功率进行测定所得到的结果 的图。图5表示本发明的第2实施方式，是包含有本发明的监视电路的光接收器的电路 图。图6表示现有技术，是表示包含现有监视电路的光接收器的电路图。图7表示现有技术，是表示由图6的监视电路所生成的监视信号的过渡特性的图。图8表示现有技术，是含有现有监视电路的光接收器的电路图。图9表示现有技术，是表示由图8的监视电路所生成的监视信号的过渡特性的图。(标号说明)1、1，光接收器
PD光敏二极管
TIA跨阻抗放大器
10,10'监视电路
11电流镜电路
Ila输入点
lib输出点
12输出电路
12，输出电路(第1输出电路)
13，输出电路(第2输出电路)
Rbl、Rb2负载电阻
Im、Vm监视电流、监视电位
lb、Vb偏移电流、偏移电位
具体实施例方式以下，基于附图来说明本发明的实施方式。另外，以下所述的各实施方式中的监视 电路所生成的监视信号表示流过非雪崩式光敏二极管的光电流大小，但本发明并不限定于 此。即，本发明也适用于对用于表示流过雪崩式光敏二极管(雪崩光敏二极管)的光电流 大小的监视信号进行生成的监视电路等的这些用于对流过其他光检测器的光电流进行监 视的监视电路。(第1实施方式)以下，基于图1 图4来说明本发明的第1实施方式。〈监视电路的结构〉首先，参照图1来说明本实施方式中的监视电路10的结构。图1是表示光接收器 1的结构的电路图。如图1所示，该光接收器1由光敏二极管PD、与光敏二极管PD的阳极 侧相连接的跨阻抗放大器TIA、与光敏二极管PD的阴极侧相连接的监视电路10所构成。光敏二极管PD是用于将所接收的光信号转换成电流信号的单元。跨阻抗放大器 TIA是用于将从光敏二极管PD得到的电流信号转换成电压信号的单元。在跨阻抗放大器 TIA的后级，设置有各种信号处理电路(未图示)，该些信号处理电路用于处理从跨阻抗放 大器TIA得到的电压信号。监视电路10是用于生成监视信号的电路，该监视信号表示从光敏二极管PD得到 的电流信号的强度(流过光敏二极管PD的光电流Ip的大小)即、所接收的光信号的功率。 如图1所示，本实施方式的监视电路10由以下构成，即⑴电流镜电路11，该电流镜电路 11的输入点Ila与光敏二极管PD相连接；(2)由串联连接的2个负载电阻Rbl以及Rb2所 构成的负载电阻Rb，该负载电阻Rb的一端与电流镜电路11的输入点Ila相连接，其另一端 接地；(3)输出电路12，该输出电路12与电流镜电路11的输出点lib相连接，并与负载电 阻Rbl和负载电阻Rb2之间的中间点相连接。即使在光输入区间外，负载电阻Rb也会使数 十μ A左右的待机电流(偏移电流offset current)流经构成电流镜电路11的晶体管。 负载电阻Rb的电阻值被设定为数ΜΩ。电流镜电路11具有，将与通过输入点Ila输入的输入电流Iin成比例的监视电流Im从输出点lib输出的功能(关于电流镜电路11的结构例，将在以后，参照其他附图来说 明)。即，若设电流镜电路11的电流镜比为η 1，则在输入电流Iin与监视电流Im之间， 下式(1)所示的关系成立。Im = Iin/n (1)如上所述，电流镜电路11的输入点Ila与光敏二极管PD以及负载电阻Rb相连 接，因此，如以下式(2)所示，输入至电流镜电路11的输入点Ila的输入电流Iin是，流过 光敏二极管PD的光电流Ip与流过负载电阻Rb的偏移电流Ib之和。因此，从电流镜电路 11的输出点lib输出的监视电流Im是与流过光敏二极管PD的光电流Ip和流过负载电阻 Rbl及Rb2的偏移电流Ib之和呈以下式(3)所示的比例关系。Iin = Ip+Ib (2)Im= (Ip+Ib)/n (3)输出电路12具有下述功能，即基于监视电位Vm以及偏移电位Vb来生成监视信 号的功能，该监视信号表示流过光敏二极管PD的光电流Ip的大小，监视电位Vm与监视电 流Im成比例，偏移电位Vb与偏移电流Ib成比例，偏移电流Ib是与监视电流Im同时流动 的偏移电流。特别是，以电流镜电路11的输出点lib的对地电位为监视电位Vm，以负载电 阻Rbl与负载电阻Rb2之间的中间点的对地电位为偏移电位Vb，那么本实施方式的监视电 路10的输出电路12具有生成用于表示监视电位Vm与偏移电位Vb之间的电位差Vm-Vb 的监视信号的功能。关于具有上述功能的输出电路12，例如，如图1所示，能够由差动放大电路所构 成，其中，该差动放大电路以监视电位Vm为非反转输入，以偏移电位Vb为反转输入。S卩，输 出电路12能够由以下结构所构成，S卩(1)运算放大器OPAMP ； (2)输入电阻Rml，该输入电 阻Rml的一端与电流镜电路11的输出点lib相连接，另一端与运算放大器OPAMP的非反转 输入端子“ + ”相连接；(3)接地电阻Rm2，该接地电阻Rm2的一端连接输入电阻Rml和运算放 大器OPAMP的非反转输入端子“ + ”之间的中间点，另一端接地；(4)输入电阻R1，该输入电 阻Rl的一端连接负载电阻Rbl和负载电阻Rb2之间的中间点，另一端与运算放大器OPAMP 的反转输入端子“_”相连接；(5)反馈电阻R2，该反馈电阻R2的一端与运算放大器OPAMP 的输出端子相连接，另一端与运算放大器OPAMP的反转输入端子“_”相连接。另外，如图1 所示，输出电路12还可含有电容器Cm，该电容器Cm的一端与电流镜电路11的输出点lib 相连接，另一端接地。此外，电容器Cm的电容量被设定为，可使得监视电位Vm在要求的时 间内可达到稳定化的电容量。在此，将输入电阻Rl的电阻值以及输入电阻Rml的电阻值设定成相等，将反馈电 阻R2的电阻值以及接地电阻Rm2的电阻值设定成相等，由此，便能够使得从运算放大器 OPAMP的输出端子所输出的监视信号的值Vmo，与监视电位Vm和偏移电位Vb之间的电位 差Vm-Vb成比例。此时，输出电路12作为差动放大电路时的增益，便与输入电阻Rl和反 馈电阻R2间的电阻值比即、Rl R2—致。S卩，当使Rl = Rml、R2 = Rm2时，Vmo = (R2/ Rl) X (Vm-Vb)便得以成立。例如，若将输入电阻Rl的电阻值以及反馈电阻R2的电阻值设 定成相等，那么，便能够使运算放大器OPAMP的输出信号的值Vmo，与监视电位Vm和偏移电 位Vb之间的电位差Vm-Vb—致。另外，若根据AD转换器(模数转换器)的动态范围来设 定增益，便能够提高转换成数字信号后的监视电位的精度。
在输出电路12中，如下式⑷所示，电流镜电路11的输出点lib的电位Vm即监 视电位Vm与监视电流Im成比例。另外，如下式(5)所示，负载电阻Rbl与负载电阻Rb2的 中间点的电位Vb即偏移电位Vb与偏移电流Ib成比例。Vm = (Rml+Rm2) X Im (4)Vb = Rb2 X Ib (5)由此，若在满足下式(6)的情况下设定负载电阻Rb2、输入电阻Rml、接地电阻Rm2 的各电阻值，便能够使得监视电位Vm和偏移电位Vb之间的电位差Vm-Vb与光电流Ip呈下 式(7)所示的比例关系。(Rml+Rm2) Rb2 = η 1 (6)Vm-Vb = [ (Rml+Rm2) /η] X Ip (7)由此，输出电路12所生成的监视信号的值与流过光敏二极管PD的光电流Ip成比 例，且该监视信号的值并不依存于流过负载电阻Rb的偏移电流lb。由于上述理由，即使电阻Rb的电阻值随周围温度而变化，输出电路12所生成的监 视信号的值也不受其影响。换而言之，输出电路12作为对负载电阻R的温度补偿电路而发 挥作用。由此，基于输出电路12所生成的监视信号，能够在较广温度范围精确地计算流过 光敏二极管PD的光电流Ip的大小。另外，虽然图1所示的监视电路10是将监视信号作为模拟信号向外部输出，但本 发明并不限定于此。即，具备有将监视信号转换成数字信号的AD转换器的，且将从该AD转 换器得到的数字信号输出至外部的监视电路也包含在本发明的范畴内。<电流镜电路的结构例>以下，参照图2来说明监视电路10所具备的电流镜电路11的结构例。图2是表 示监视电路10所具备的电流镜电路11的电路结构例图。图2所示的电流镜电路11由一对PNP晶体管(晶体管Tr1以及Tr2)所构成，该一 对PNP晶体管的基极端子相互连接。图2的晶体管Tr1的集电极端子相当于图1的电流镜 电路11的输入点11a，图2的晶体管Tr2的集电极端子相当于图1的电流镜电路11的输出 点 lib。在图2所示的电流镜电路11中，晶体管Tr1的发射极端子以及晶体管Tr2的发射 极端子，分别介于电阻Rin以及Rout与电压源Vcc相连接。晶体管Tr1的基极端子与其自 身的集电极端子呈短路连接。因此，与流过晶体管Tr1的集电极电流成比例的集电极电流 会流过晶体管Tr2。即，如前所述，与流出输入点Ila的输入电流Iin成比例的监视电流Im 会从输出点lib流出。监视电路10所具备的电流镜电路11的结构并不限于图2所示的结构。例如，可 不使用由一对PNP晶体管构成的电流镜电路，而使用由一对NPN晶体管构成的电流镜电路。 而且，也可不使用由该一对双极型晶体管构成的电流镜电路，而使用由一对场效应晶体管 构成的电流镜电路。另外，只要该电路具有可输出与输入电流成比例的监视电流的功能便 可，其并不特别限定电路结构。<温度变动补偿效果>以下，参照图3以及图4来说明本实施方式的监视电路10的温度变动补偿效果。图3表示具有已知功率P的光信号被输入时，本发明的监视电路10 (参照图1)
10所输出的监视信号的值x(图3的“实测值”栏中的各值)；以及使用转换系数α、β、Y 将监视信号的值X转换成αχ2+βχ+Υ而算出的接收功率(所接收的光信号的功率)的值 P’(Ρ’= αχ2+βχ+Υ)(图3的“转换”栏中的各值)；以及所计算出的接收功率P’相对于 实际接收功率P的误差(图3的“规格”栏中的各值)。图3所示的测定结果是，分别在周围温度为摄氏-40度、摄氏25度、摄氏75度的 情况下向监视电路10输入具有_30dBm 6dBm(按每2dBm的间隔)的光信号后而得到的 结果。在此，使用摄氏25度时的实测值Ix1, x2,…，xj，且对转换系数α、β、Y进行设 定，以使得误差的平方和即、Σ」(aV+hi+d-Pi I2为最小。测定时所使用的监视电路 10的各常数如下。即，电流镜比=10 1 ；Rbl = 2M Ω , Rb2 = 3k Ω ；Rml = Rm2 = 15k Ω ；Rl = R2 = 15k Ω ；Cm = IOpF0在此，虽然使用转换系数α、β、Y将监视信号的值χ转换成(αΧ2+βΧ+γ)，但 也可以仅使用转换系数α将监视信号的值Χ转换成αχ。这是由于监视信号的值与光电流 Ip的大小成比例的缘故。但如上所述，通过使用转换系数α、β、Υ将监视信号的值χ转 换成(αχ2+βχ+Υ)，便能够将起源于电流Ib的偏移成分之外的其他偏移成分除去，其中， 电流Ib是流过负载电阻Rb的电流。从图3中明显可知，当根据监视电路10所输出的监视信号的值来计算接收功率 时，误差能够被抑制在IdB以下。此外，仅通过在某周围温度(在此是摄氏25度)下进行 校准(对转换系数α、β、Υ所进行的设定)，便能够将误差抑制在IdB以下。这意味着监 视电路10具有非常好的温度变动补偿效果。另一方面，图4表示具有已知功率P的光信号被输入时的、现有技术中的监视电 路60’(参照图8)所输出的监视信号的值χ(实测值)；以及，使用转换系数α、β、Υ将 监视信号的值X转换成αχ2+βχ+Υ而算出的接收功率P’(ρ’ = αχ2+βχ+γ)；以及，所计 算出的接收功率P’相对于实际接收功率P的误差。图4所示的测定结果是，分别在周围温度为摄氏-40度、摄氏25度、摄氏75度的情 况下，向监视电路60’输入具有_30dBm 6dBm(按每IdBm的间隔)的光信号后而得到的 结果。在此，使用各周围温度下的实测值Ix1, x2，…，xj，且对用以转换各周围温度下的实 测值的转换系数α、β、Y进行设定，以使得误差的平方和即、Σ i (α Xi2+β xi+y)-Pi |2 为最小。即，按每一周围温度进行校准。测定时所使用的监视电路60’的各常数如下。艮口，电流镜比=10 1 ；Rb = 2Μ Ω ；Rm = 30k Ω ；Cm = IOpF0通过比较图3和图4，明显可知，基于本发明的监视电路10所输出的监视信号的值 而计算出的接收功率的精度高于基于现有的监视电路60’所输出的监视信号的值而算出的 接收功率的精度。尤其是在高温环境下的精度非常高。
(第1实施方式的总结)如上所述，本实施方式的监视电路的特征在于具备电流镜电路，该电流镜电路 的输入点与光检测器相连接，且该电流镜电路输出与从该输入点输入的输入电流成比例的 监视电流；负载电阻，与上述光检测器并联连接于上述电流镜电路的输入点；输出电路，输 出表示监视电位与偏移电位之间电位差的监视信号，其中，该监视电位与上述监视电流成 比例，该偏移电位与流过上述负载电阻的偏移电流成比例，该偏移电流是在上述监视电流 流动的同时，流过上述负载电阻的偏移电流。换而言之，本发明的监视电路的特征在于具 备电流镜电路，该电流镜电路具有被并联连接有光检测器和负载电阻的输入点，该电流镜 电路输出与从上述输入点输入的输入电流成比例的监视电流；输出电路，输出用于表示监 视电位与偏移电位之间电位差的监视信号，其中，该监视电位与上述监视电流成比例，该偏 移电位与流过上述负载电阻的偏移电流成比例，且该偏移电流是在上述监视电流流动的同 时，流过上述负载电阻的偏移电流。另外，本实施方式的监视信号输出方法是使用了监视电路的监视信号输出方法， 该监视电路具备电流镜电路和负载电阻，该电流镜电路的输入点与光检测器相连接，且该 电流镜电路输出与从该输入点输入的输入电流成比例的监视电流，该负载电阻与上述光检 测器并联连接于上述电流镜电路的输入点，上述监视信号输出方法的特征在于输出表示 监视电位与偏移电位之间电位差的监视信号，其中，该监视电位与上述监视电流成比例，该 偏移电位与流过上述负载电阻的偏移电流成比例，该偏移电流是在上述监视电流流动的同 时，流过上述负载电阻的偏移电流。换而言之，本发明的监视信号输出方法的特征在于包 括使用电流镜电路生成与从该电流镜电路的输入点输入的输入电流成比例的监视电流的 步骤，其中，上述输入点被并联连接有光检测器和负载电阻；以及输出用于表示监视电位 与偏移电位之间电位差的监视信号的步骤，其中，该监视电位与上述监视电流成比例，该偏 移电位与流过上述负载电阻的偏移电流成比例，且该偏移电流是在上述监视电流流动的同 时，流过上述负载电阻的偏移电流。根据上述结构，即使在光输入区间外，上述偏移电流(待机电流)也经由上述负载 电阻被输入至电流镜电路。因此，对应于光输入区间的始点，上述监视电位可迅速上升。由 此，能够基于上述监视信号来计算通过上述光检测器所接收的突发性光信号的功率。此外，根据上述结构，能够输出表示上述监视电位与上述偏移电位之间电位差的 监视信号。即，所得到的监视信号的值与流过上述光检测器的光电流成比例，且该监视信号 并不依存于流过上述负载电阻的偏移电流大小。因此，即使上述负载电阻的电阻值因周围温度的变动等发生变化，进而导致流过 上述负载电阻的偏移电流大小发生变化时，上述监视信号的值也不会受其影响。由此，能够 取得如下效果，即，提供可在较广的温度范围对通过光敏二极管等光检测器所接收的光信 号的功率进行精确计算的监视信号。另外，在本实施方式的监视电路中，优选的是，用于将上述监视电流转换成上述监 视电位的电阻的电阻值和用于将上述偏移电流转换成上述偏移电位的电阻的电阻值之间 的比与上述电流镜电路的电流镜比一致。根据上述结构，无论上述电流镜电路的电流镜比被如何设定，都能够使上述监视 电位与上述偏移电位之间的电位差与流过上述光检测器的光电流大小成比例。
另外，在本实施方式的监视电路中，优选的是，上述输出电路是以上述监视电位为 非反转输入且以上述偏移电位为反转输入的差动放大电路。根据上述结构，能够以与AD转换器(模数转换器)的动态范围相对应的增益来放 大上述监视信号，该AD转换器(模数转换器)用于进行上述监视信号的AD转换。因此，能 够提高通过上述AD转换器进行数字化后的上述监视信号的精度。由于本实施方式的光接收器具备本实施方式的监视电路，所以能够提供在较广 温度范围对通过光敏二极管所接收的光信号的功率可进行精确计算的监视信号。(第2实施方式)以下，基于图5来说明本发明的第2实施方式。图5是含有本实施方式的监视电路10’的光接收器1’的电路图。该光接收器1’ 与图1所示的光接收器1同样，是接收突发性光信号的光突发信号接收装置。其除了具备 监视电路10’，还具备光敏二极管PD和跨阻抗放大器TIA。图5是表示光接收器1’的结构的电路图。如图5所示，该光接收器1’由光敏二 极管PD、与光敏二极管PD的阳极相连接的跨阻抗放大器TIA、与光敏二极管PD的阴极相连 接的监视电路10’所构成。光敏二极管PD是用于将接收的光信号转换成电流信号的单元。跨阻抗放大器TIA 是用于将从光敏二极管PD得到的电流信号转换成电压信号的单元。跨阻抗放大器TIA的 后级也可以设置各种信号处理电路(未图示)，该些信号处理电路用于处理从跨阻抗放大 器TIA得到的电压信号。监视电路10’是生成监视信号的电路，该监视信号表示从光敏二极管PD得到的电 流信号的强度(流过光敏二极管PD的光电流Ip的大小)即、所接收的光信号的功率。如 图5所示，本实施方式的监视电路10’由以下构成，即⑴电流镜电路11，该电流镜电路11 的输入点Ila与光敏二极管PD相连接；(2)由串联连接的2个负载电阻Rbl以及Rb2所构 成的负载电阻Rb，该负载电阻Rb的一端与电流镜电路11的输入点Ila相连接，其另一端接 地；(3)输出电路12’，该输出电路12’与电流镜电路11的输出点lib相连接，以及与负载 电阻Rbl和负载电阻Rb2之间的中间点相连接。即使在光输入区间外，负载电阻Rb也会使 数十μ A左右的待机电流(偏移电流)流入构成电流镜电路11的晶体管。负载电阻Rb的 电阻值被设定为数ΜΩ。电流镜电路11与第1实施方式中的监视电路10所具备的电流镜电路相同。另外， 电流镜电路11的输入点Ila被连接有光敏二极管PD的这一结构、以及电流镜电路11的输 入点Ila介于负载电阻Rb而接地的这一结构都与第1实施方式中的监视电路10相同。本实施方式的监视电路10’所具备的第1输出电路12’输出用于表示监视电位 Vm的监视信号，该监视电位Vm与电流镜电路11所输出的监视电流Im成比例。另外，本实 施方式的监视电路10’ 一并输出监视信号以及表示偏移电位Vb的偏移信号，其中，该偏移 电位Vb与偏移电流Ib成比例，该偏移电流Ib是与上述监视电流Im同时流动的偏移电流。 如图5所示，该偏移信号由第2输出电路13’所输出。在该第2输出电路13’中含有负载 电阻Rbl以及负载电阻Rb2，负载电阻Rbl的一端与电流镜电路11的输入点Ila连接，其另 一端与负载电阻Rb2相连接；负载电阻Rb2的一端与负载电阻Rbl的上述另一端相连接，其 另一端接地。通过负载电阻Rb2，第2输出电路13’将偏移电流Ib转换成偏移电位Vb。
另外，关于将电流镜电路11的输出点1 Ib的对地电位作为监视电位Vm的这一点， 以及将与电流镜电路11之输入点Ila连接的两负载电阻Rbl及Rb2的中间点的对地电位 作为偏移电位Vb的这一点，与第1实施方式是相同的。关于该输出电路12’，如图5所示，含有电阻Rm，该电阻Rm的一端与电流镜电路11 的输出点lib相连接，其另一端接地。通过该电阻Rm，监视电流Im被转换成监视电位Vm。 另外，如图5所示，输出电路12’还可以含有电容器Cm，其中，该电容器Cm的一端与电流镜 电路11的输出点lib相连接，其另一端接地，且该电容器Cm的电容量被设定为可使监视电 位Vm在要求时间内达到稳定的电容量。在输出电路12’中，如下式(9)所示，电流镜电路11的输出点lib的电位即监视 电位Vm与监视电流Im成比例。另外，如下式(10)所示，负载电阻Rbl与负载电阻Rb2的 中间点的电位Vb即偏移电位Vb与偏移电流Ib成比例。Vm = RmXIm (9)Vb = Rb2 X Ib (10)因此，若在满足下式(11)的情况下设定负载电阻Rb2及电阻Rm的各电阻值时，便 能够使监视电位Vm和偏移电位Vb之间的电位差Vm-Vb如下式(12)所示地与光电流Ip成 比例关系。Rm Rb2 = η 1 (11)Vm-Vb = (Rm/n) X Ip (12)如上所述，输出电路12’输出用于表示监视电位Vm的监视信号，输出电路13’输 出用于表示偏移电位Vb的偏移信号。因此，若取得监视信号的值Vm与偏移信号的值Vb之 间的差，便能够得到不依存于偏移电流Ib的值，且该值是与流过光敏二极管PD的光电流Ip 成比例的值。因此，通过计算出监视信号的值与偏移信号的值之间的差，便能够以高精度来 监视流过光敏二极管PD的光电流Ip的强度。此外，即使负载电阻Rb的电阻值随周围温度的变动等发生变化，进而导致偏移电 流Ib的大小发生变动时，监视信号的值与偏移信号的值之间的差也不受其影响。因此，若 使用可从监视信号的值中减去偏移信号的值的演算处理电路，便能够得到对负载电阻Rb 的温度变动补偿效果。(第2实施方式的总结)如上所述，本实施方式的监视电路具备电流镜电路，该电流镜电路的输入点与光 检测器相连接，且输出与从该输入点输入的输入电流成比例的监视电流；负载电阻，与上述 光检测器并联连接于上述电流镜电路的输入点；输出电路，输出表示监视电位的监视信号， 其中，该监视电位与上述监视电流成比例，该监视电路的特征在于，一并输出上述监视信号 以及表示偏移电位的偏移信号，该偏移电位与流过上述负载电阻的偏移电流成比例，且该 偏移电流是在上述监视电流流动的同时，流过上述负载电阻的偏移电流。换而言之，本发明 的监视电路的特征在于具备电流镜电路，该电流镜电路具有并联连接有光检测器和负载 电阻的输入点，该电流镜电路输出与从上述输入点输入的输入电流成比例的监视电流；第 1输出电路，该第1输出电路输出用于表示监视电位的监视信号，其中，该监视电位与上述 监视电流成比例；第2输出电路，输出用于表示偏移电位的偏移信号，其中，该偏移电位与 流过上述负载电阻的偏移电流成比例，上述偏移电流是在上述监视电流流动的同时，流过上述负载电阻的偏移电流。另外，本实施方式的监视信号输出方法是使用了本实施方式的监视电路的监视信 号输出方法，其中，该监视电路具备电流镜电路和负载电阻，该电流镜电路的输入点与光检 测器相连接，且该电流镜电路输出与从该输入点输入的输入电流成比例的监视电流，该负 载电阻与上述光检测器并联连接于上述电流镜电路的输入点，该监视信号输出方法的特征 在于一并输出表示监视电位的监视信号以及表示偏移电位的偏移信号，其中，该监视电位 与上述监视电流成比例，该偏移电位与流过上述负载电阻的偏移电流成比例，该偏移电流 是在上述监视电流流动的同时，流过上述负载电阻的偏移电流。换而言之，本发明的监视信 号输出方法的特征在于，包括使用电流镜电路来生成与从该电流镜电路的输入点输入的 输入电流成比例的监视电流的步骤，其中，上述输入点被并联连接有光检测器和负载电阻； 输出用于表示监视电位的监视信号的步骤，该监视电位与上述监视电流成比例；以及输出 用于表示偏移电位的偏移信号的步骤，该偏移电位与流过上述负载电阻的偏移电流成比 例，该偏移电流是在上述监视电流流动的同时，流过上述负载电阻的偏移电流。根据上述结构，即使在光输入区间外，上述偏移电流(待机电流)也经由上述负载 电阻而输入至电流镜电路。因此，对应于光输入区间的始点，上述监视电位可迅速上升。由 此，能够基于上述监视信号来计算上述光检测器所接收的突发性的光信号功率。此外，根据上述结构，由于输出表示上述监视电位的监视信号以及表示上述偏移 电位的偏移信号，因此，上述监视信号的值与上述偏移信号的值之间的差是与流过上述光 检测器的光电流成比例的值，且所得到的监视信号不依存于流过上述负载电阻的偏移电流 的大小。因此，即使上述负载电阻的电阻值因周围温度的变动等发生变化，进而导致流过 上述负载电阻的偏移电流的大小发生变化时，上述监视信号的值与上述偏移信号的值之间 的差也不会受其影响。因此，能够基于上述监视信号的值与上述偏移信号的值之间的差，在 较广的温度范围来高精确地计算出通过光敏二极管等光检测器所接收的光信号的功率。(附记事项)本发明并不限于上述各实施方式，可以根据权利要求所示的范围进行各种的变 化，适当地组合不同实施方式中记述的技术手段而得到的实施方式也包含于本发明的技术 范围之内。(工业上的利用可能性)本发明能够广泛适用于接收光信号的光接收器。优选适用于接收突发性的光信号 的光接收器。另外，本发明尤其适用于室外使用的光接收器。
权利要求
一种监视电路，其特征在于，具备电流镜电路，该电流镜电路具有被并联连接有光检测器和负载电阻的输入点，且该电流镜电路输出与从上述输入点输入的输入电流成比例的监视电流；以及输出电路，该输出电路输出用于表示监视电位与偏移电位之间电位差的监视信号，其中，该监视电位与上述监视电流成比例，该偏移电位与流过上述负载电阻的偏移电流成比例，且该偏移电流是在上述监视电流流动的同时，流过上述负载电阻的偏移电流。
2.根据权利要求1所述的监视电路，其特征在于使得用于将上述监视电流转换成上述监视电位的电阻的电阻值和用于将上述偏移电 流转换成上述偏移电位的电阻的电阻值之间的比，与上述电流镜电路的电流镜比一致。
3.根据权利要求1或2所述的监视电路，其特征在于上述输出电路是以上述监视电位为非反转输入且以上述偏移电位为反转输入的差动 放大电路。
4.一种监视信号输出方法，其特征在于，包括使用电流镜电路来生成与从该电流镜电路的输入点输入的输入电流成比例的监视电 流的步骤，其中，上述输入点被并联连接有光检测器和负载电阻；以及输出用于表示监视电位与偏移电位之间电位差的监视信号的步骤，其中，该监视电位 与上述监视电流成比例，该偏移电位与流过上述负载电阻的偏移电流成比例，且该偏移电 流是在上述监视电流流动的同时，流过上述负载电阻的偏移电流。
5.—种光接收器，其特征在于具备有权利要求1所述的监视电路以及上述光检测器。
6.一种监视电路，其特征在于，具备电流镜电路，该电流镜电路具有被并联连接有光检测器和负载电阻的输入点，该电流 镜电路输出与从上述输入点输入的输入电流成比例的监视电流；第1输出电路，该第1输出电路输出用于表示监视电位的监视信号，其中，该监视电位 与上述监视电流成比例；以及第2输出电路，该第2输出电路输出用于表示偏移电位的偏移信号，其中，该偏移电位 与流过上述负载电阻的偏移电流成比例，且该偏移电流是在上述监视电流流动的同时，流 过上述负载电阻的偏移电流。
7.根据权利要求6所述的监视电路，其特征在于使得用于将上述监视电流转换成上述监视电位的电阻的电阻值和用于将上述偏移电 流转换成上述偏移电位的电阻的电阻值之间的比，与上述电流镜电路的电流镜比一致。
8.—种监视信号输出方法，其特征在于，包括使用电流镜电路来生成与从该电流镜电路的输入点输入的输入电流成比例的监视电 流的步骤，其中，该输入点被并联连接有光检测器和负载电阻；输出用于表示监视电位的监视信号的步骤，其中，该监视电位与上述监视电流成比例；以及输出用于表示偏移电位的偏移信号的步骤，其中，该偏移电位与流过上述负载电阻的 偏移电流成比例，且该偏移电流是在上述监视电流流动的同时，流过上述负载电阻的偏移 电流。
9. 一种光接收器，其特征在于 具备有权利要求6所述的监视电路以及上述光检测器。
全文摘要
提供监视信号，能基于该监视信号的值在较广温度范围精确地计算出流过光敏二极管等光检测器的电流大小。本发明的监视电路具备电流镜电路，该电流镜电路具有被并联连接有光检测器和负载电阻的输入点，且输出与从该输入点输入的输入电流成比例的监视电流；输出电路，输出用于表示监视电位与偏移电位之间电位差的监视信号，其中，该监视电位与上述监视电流成比例，该偏移电位与流过上述负载电阻的偏移电流成比例，且该偏移电流是在上述监视电流流动的同时，流过上述负载电阻的偏移电流。
文档编号H04B10/08GK101895336SQ20101017663
公开日2010年11月24日 申请日期2010年5月19日 优先权日2009年5月22日
发明者冈田浩 申请人:株式会社藤仓