JPH0129333B2 - - Google Patents
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- JPH0129333B2 JPH0129333B2 JP58034123A JP3412383A JPH0129333B2 JP H0129333 B2 JPH0129333 B2 JP H0129333B2 JP 58034123 A JP58034123 A JP 58034123A JP 3412383 A JP3412383 A JP 3412383A JP H0129333 B2 JPH0129333 B2 JP H0129333B2
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- JP
- Japan
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- apd
- circuit
- current
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- transistor
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- 230000004044 response Effects 0.000 description 12
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 10
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/60—Receivers
- H04B10/66—Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
- H04B10/69—Electrical arrangements in the receiver
- H04B10/691—Arrangements for optimizing the photodetector in the receiver
- H04B10/6911—Photodiode bias control, e.g. for compensating temperature variations
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、アバランシエフオトダイオードのバ
イアス回路に関し、更に詳しくはバイアス電圧を
応答性よく変化させることができるアバランシエ
フオトダイオードのバイアス回路に関する。
イアス回路に関し、更に詳しくはバイアス電圧を
応答性よく変化させることができるアバランシエ
フオトダイオードのバイアス回路に関する。
アバランシエフオトダイオード（以下APDと
略す）は、光電変換に際して増倍機能をもつてい
るため長距離伝送を主に光レシーバに広く用いら
れている。ところで、APDに増倍作用を行わせ
るためには100乃至300Vの高いバイアス電圧を必
要とする。そして、APDの電流増幅率はバイア
ス電圧に依存するため、バイアス電圧を変化させ
て電流増幅率を制御する方法が用いられる。第１
図は、APDの電流増幅率特性を示す図である。
図において、縦軸は電流増幅率Ｍを横軸はバイア
ス電圧VBをそれぞれ示している。VBが変化する
につれて、Ｍも変化していることがわかる。
略す）は、光電変換に際して増倍機能をもつてい
るため長距離伝送を主に光レシーバに広く用いら
れている。ところで、APDに増倍作用を行わせ
るためには100乃至300Vの高いバイアス電圧を必
要とする。そして、APDの電流増幅率はバイア
ス電圧に依存するため、バイアス電圧を変化させ
て電流増幅率を制御する方法が用いられる。第１
図は、APDの電流増幅率特性を示す図である。
図において、縦軸は電流増幅率Ｍを横軸はバイア
ス電圧VBをそれぞれ示している。VBが変化する
につれて、Ｍも変化していることがわかる。
第２図は、APDのバイアス回路の従来例を示
す図である。図において、ＤがAPD、Ｑは該
APDの両端に接続されたトランジスタ、１は高
圧電源である。高圧電源１の出力電圧は、それぞ
れ抵抗R1，R2を介してAPDに印加されている。
C1は高圧用源１の出力間に接続された平滑用コ
ンデンサ、C2はその一端がAPDのカソードに接
続された直流分カツトコンデンサ、２はAPDに
よつて検出された信号を増幅する前置増幅器であ
る。該前置増幅器の出力は信号処理回路（図示せ
ず）に送られて必要な処理が行われる。APDに
印加する電圧VBは、トランジスタＱのベースに
制御信号を与えて変化させるようになつている。
バイアス電圧VBを供給するための高圧電源１の
出力電圧としては200V以上の高電圧を要求され
るが、電流容量としては1mA以下である。この
ため、一般に5V乃至10Vの直流をDC／DCコン
バータで昇圧整流して必要な高電圧を得るように
している。しかし、その電流容量は小さく、出力
インピーダンスも高いのが普通である。
す図である。図において、ＤがAPD、Ｑは該
APDの両端に接続されたトランジスタ、１は高
圧電源である。高圧電源１の出力電圧は、それぞ
れ抵抗R1，R2を介してAPDに印加されている。
C1は高圧用源１の出力間に接続された平滑用コ
ンデンサ、C2はその一端がAPDのカソードに接
続された直流分カツトコンデンサ、２はAPDに
よつて検出された信号を増幅する前置増幅器であ
る。該前置増幅器の出力は信号処理回路（図示せ
ず）に送られて必要な処理が行われる。APDに
印加する電圧VBは、トランジスタＱのベースに
制御信号を与えて変化させるようになつている。
バイアス電圧VBを供給するための高圧電源１の
出力電圧としては200V以上の高電圧を要求され
るが、電流容量としては1mA以下である。この
ため、一般に5V乃至10Vの直流をDC／DCコン
バータで昇圧整流して必要な高電圧を得るように
している。しかし、その電流容量は小さく、出力
インピーダンスも高いのが普通である。
第２図に示す従来のバイアス回路を用いて、バ
イアス電圧VBを変化させたときの応答は第３図
に示すようなものとなる。図において、縦軸はバ
イアス電圧VBを横軸は時間ｔをそれぞれ示して
いる。高圧電源１としてDC／DCコンバータ方式
のものを用いた場合、その出力インピーダンスは
一般に大きくコンデンサC1を充電する時間がか
かつてしまうため、出力電圧を上昇させる側の応
答が図に示すように遅くなつてしまう。従来の回
路では、APDの電流増幅率Ｍを制御する際に、
高圧電源１の出力電圧が変動するため、前述した
応答の悪さがＭ制御の応答を遅くしている。即
ち、電流増幅率Ｍが小から大に変化するときに制
御時の応答が遅くなつてしまう。
イアス電圧VBを変化させたときの応答は第３図
に示すようなものとなる。図において、縦軸はバ
イアス電圧VBを横軸は時間ｔをそれぞれ示して
いる。高圧電源１としてDC／DCコンバータ方式
のものを用いた場合、その出力インピーダンスは
一般に大きくコンデンサC1を充電する時間がか
かつてしまうため、出力電圧を上昇させる側の応
答が図に示すように遅くなつてしまう。従来の回
路では、APDの電流増幅率Ｍを制御する際に、
高圧電源１の出力電圧が変動するため、前述した
応答の悪さがＭ制御の応答を遅くしている。即
ち、電流増幅率Ｍが小から大に変化するときに制
御時の応答が遅くなつてしまう。
本発明は、このような点に鑑みてなされたもの
であつて、トランジスタＱを流れる電流とAPD
を流れる光電流の和が常に一定になるような定電
流回路を設けて、バイアス電圧VBを変化させそ
れに応じて電流増幅率Ｍを応答性よく制御できる
ようにして、APDのＭ制御の応答特性を改善し
たバイアス回路を実現したものである。
であつて、トランジスタＱを流れる電流とAPD
を流れる光電流の和が常に一定になるような定電
流回路を設けて、バイアス電圧VBを変化させそ
れに応じて電流増幅率Ｍを応答性よく制御できる
ようにして、APDのＭ制御の応答特性を改善し
たバイアス回路を実現したものである。
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。
る。
第４図は、本発明の構成原理を示す電気的構成
図である。トランジスタＱとAPDの共通接続点
Ｊには、定電流回路１０が接続されている。即
ち、高圧電源１はAPDと定電流回路１０の直列
回路の両端に印加されるようになつている。この
ように構成された回路において、制御信号が印加
されることによつてトランジスタＱのコレクタ・
エミツタ間電圧が所定の値に維持され、APDの
バイアス電圧をVBを所定の値に維持する。ここ
で、このときトランジスタＱに流れる電流をIQ、
APDに流れる光電流をIp、定電流回路１０の出
力電流をI0とすると次式が成立する。
図である。トランジスタＱとAPDの共通接続点
Ｊには、定電流回路１０が接続されている。即
ち、高圧電源１はAPDと定電流回路１０の直列
回路の両端に印加されるようになつている。この
ように構成された回路において、制御信号が印加
されることによつてトランジスタＱのコレクタ・
エミツタ間電圧が所定の値に維持され、APDの
バイアス電圧をVBを所定の値に維持する。ここ
で、このときトランジスタＱに流れる電流をIQ、
APDに流れる光電流をIp、定電流回路１０の出
力電流をI0とすると次式が成立する。
I0＝IQ＝Ip (1)
APDの電流増幅率Ｍの制御は、トランジスタ
Ｑを流れる電流IQの制御により行われる。IQを減
少させると、I0を一定に維持すべくバイアス電圧
VBが増加し、Ｍが上昇し、Ipが増加する。逆にIQ
が増加すると、I0を一定に維持すべくバイアス電
圧VBが減少し、Ｍが減少し、Ipが減少する。この
ようにして、高圧電源１の出力電流I0はAPDの
電流増幅率Ｍを変化させても一定に保たれる。
Ｑを流れる電流IQの制御により行われる。IQを減
少させると、I0を一定に維持すべくバイアス電圧
VBが増加し、Ｍが上昇し、Ipが増加する。逆にIQ
が増加すると、I0を一定に維持すべくバイアス電
圧VBが減少し、Ｍが減少し、Ipが減少する。この
ようにして、高圧電源１の出力電流I0はAPDの
電流増幅率Ｍを変化させても一定に保たれる。
第５図は、高圧電源の変化特性を示す図があ
る。ａは従来回路の、ｂは本発明回路のそれぞれ
変化特性を示している。縦軸は出力電圧、横軸は
出力電流ILをそれぞれ示す。即ち、従来回路の場
合はトランジスタ電流IQの変化に伴い高圧電源の
出力電流ILも変化するため、バイアス電圧V0が小
から大に変化するとき（図中のＢ→Ａの変化に対
応）の応答が遅くなる。これに対して、本方式で
は高圧電源の負荷はI0と一定であるため、トラン
ジスタに流す電流IQを変化させても高圧電源応答
の影響は受けない。なお、第４図の定電流回路１
０は、必ずしも能動素子を用いて構成する必要は
なく、高抵抗を接続して簡易定電流回路としても
よい。
る。ａは従来回路の、ｂは本発明回路のそれぞれ
変化特性を示している。縦軸は出力電圧、横軸は
出力電流ILをそれぞれ示す。即ち、従来回路の場
合はトランジスタ電流IQの変化に伴い高圧電源の
出力電流ILも変化するため、バイアス電圧V0が小
から大に変化するとき（図中のＢ→Ａの変化に対
応）の応答が遅くなる。これに対して、本方式で
は高圧電源の負荷はI0と一定であるため、トラン
ジスタに流す電流IQを変化させても高圧電源応答
の影響は受けない。なお、第４図の定電流回路１
０は、必ずしも能動素子を用いて構成する必要は
なく、高抵抗を接続して簡易定電流回路としても
よい。
第６図は、本発明の具体的構成の一例を示す電
気的接続図である。第２、第４図と同一のものは
同一の番号を付してします。図において、D1が
APDである。トランジスタQ1とAPDとは、それ
ぞれバイアス抵抗R10，R11との直列回路になつ
ておりこれら直列回路が並列接続されている。
APDのカソードからは、直流分カツトコンデン
サC10を介して信号が取出され前置増幅器２に伝
えられる。高圧電源１の正極性側はコモン電位に
おとされ、トランジスタQ1とAPDの並列回路に
接続されている。一方、前記並列回路の他方の共
通接続側はトランジスタQ2のコレクタに接続さ
れている。また、高圧電源１の出力間には、抵抗
R12とツエナーダイオードD2の直列回路が接続さ
れており、ツエナーダイオードD2から取出され
たツエナー電圧は、トランジスタQ2のベースに
印加され、該トランジスタのベース電位を一定に
保つ。この結果、トランジスタQ2に流れる電流
は一定となり定電流回路として動作する。このよ
うに構成された回路においては、高圧電源１から
バイアス回路をみると定電流源を接続したのと等
価となり、APDの電流増幅率Ｍを変化させても
高圧電源１の出力電源、電圧は変化しない。この
ような方式では、バイアス電圧VBの応答速度は
APDのアノード側のコンデンサC11と定電流の値
とによつて決まる。なお、ツエナーダイオード
D2の代わりに抵抗を用いてもよい、高圧電源１
側から見ると定抵抗に等価で、やはり出力電流、
電圧は変化しない。
気的接続図である。第２、第４図と同一のものは
同一の番号を付してします。図において、D1が
APDである。トランジスタQ1とAPDとは、それ
ぞれバイアス抵抗R10，R11との直列回路になつ
ておりこれら直列回路が並列接続されている。
APDのカソードからは、直流分カツトコンデン
サC10を介して信号が取出され前置増幅器２に伝
えられる。高圧電源１の正極性側はコモン電位に
おとされ、トランジスタQ1とAPDの並列回路に
接続されている。一方、前記並列回路の他方の共
通接続側はトランジスタQ2のコレクタに接続さ
れている。また、高圧電源１の出力間には、抵抗
R12とツエナーダイオードD2の直列回路が接続さ
れており、ツエナーダイオードD2から取出され
たツエナー電圧は、トランジスタQ2のベースに
印加され、該トランジスタのベース電位を一定に
保つ。この結果、トランジスタQ2に流れる電流
は一定となり定電流回路として動作する。このよ
うに構成された回路においては、高圧電源１から
バイアス回路をみると定電流源を接続したのと等
価となり、APDの電流増幅率Ｍを変化させても
高圧電源１の出力電源、電圧は変化しない。この
ような方式では、バイアス電圧VBの応答速度は
APDのアノード側のコンデンサC11と定電流の値
とによつて決まる。なお、ツエナーダイオード
D2の代わりに抵抗を用いてもよい、高圧電源１
側から見ると定抵抗に等価で、やはり出力電流、
電圧は変化しない。
本発明回路の特長を列挙すると、以下のとおり
である。
である。
(1) 高圧電源の応答特性の影響を受けないので、
Ｍ制御の応答が速い。
Ｍ制御の応答が速い。
(2) 高圧電源の出力電圧の個体差を定電流の値を
変えることで吸収できる。
変えることで吸収できる。
(3) 高圧電源の出力電流が一定のため、高圧電源
のDC／DCコンバータの１次側の電圧の変動を
小さくできる。
のDC／DCコンバータの１次側の電圧の変動を
小さくできる。
(4) 構成が極めて簡単である。
以上、詳細に説明したように、本発明によれば
トランジスタを流れる電流とAPDを流れる光電
流の和が常に一定になるような定電流回路を設け
て、バイアス電圧を変化させそれに応じて電流増
幅率Ｍを応答性よく制御できるようにして、
APDのＭ制御の応答特性を改善したバイアス回
路を実現することができる。
トランジスタを流れる電流とAPDを流れる光電
流の和が常に一定になるような定電流回路を設け
て、バイアス電圧を変化させそれに応じて電流増
幅率Ｍを応答性よく制御できるようにして、
APDのＭ制御の応答特性を改善したバイアス回
路を実現することができる。
第１図はAPDの特性を示す図、第２図はAPD
のバイアス回路の従来例を示す図、第３図はその
応答特性を示す図、第４図は本発明の構成原理
図、第５図は高圧電源の特性図、第６図は本発明
の具体的構成を示す電気的構成図である。 １……高圧電源、２……前置増幅器、１０……
定電流回路、Ｑ，Q1，Q2……トランジスタ、Ｄ，
D1……APD、D2……ツエナーダイオード、R1，
R2，R10〜R13……抵抗、C1，C2，C10，C11……
コンデンサ。
のバイアス回路の従来例を示す図、第３図はその
応答特性を示す図、第４図は本発明の構成原理
図、第５図は高圧電源の特性図、第６図は本発明
の具体的構成を示す電気的構成図である。 １……高圧電源、２……前置増幅器、１０……
定電流回路、Ｑ，Q1，Q2……トランジスタ、Ｄ，
D1……APD、D2……ツエナーダイオード、R1，
R2，R10〜R13……抵抗、C1，C2，C10，C11……
コンデンサ。
Claims (1)
- １ 高圧電源から供給される電圧を用いてアバラ
ンシエフオトダイオードに印加する電圧をつくり
出すバイアス回路において、アバランシエフオト
ダイオードと並列にトランジスタを接続し該トラ
ンジスタのベースに制御信号を与えて該アバラン
シエフオトダイオードの両端に印加される電圧を
調節すると共に、トランジスタに流れる電流とア
バランシエフオトダイオードに流れる光電流の和
が一定となるような定電流回路を設けたことを特
徴とするアバランシエフオトダイオードのバイア
ス回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58034123A JPS59160345A (ja) | 1983-03-02 | 1983-03-02 | アパランシエフオトダイオ−ドのバイアス回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58034123A JPS59160345A (ja) | 1983-03-02 | 1983-03-02 | アパランシエフオトダイオ−ドのバイアス回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59160345A JPS59160345A (ja) | 1984-09-11 |
| JPH0129333B2 true JPH0129333B2 (ja) | 1989-06-09 |
Family
ID=12405465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58034123A Granted JPS59160345A (ja) | 1983-03-02 | 1983-03-02 | アパランシエフオトダイオ−ドのバイアス回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59160345A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4590974B2 (ja) | 2004-08-09 | 2010-12-01 | 住友電気工業株式会社 | 光受信回路 |
| JP2009182841A (ja) | 2008-01-31 | 2009-08-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光受信装置 |
| US9157797B2 (en) * | 2013-03-14 | 2015-10-13 | Maxim Integrated Products, Inc. | Avalanche photo diode detector control systems and method |
-
1983
- 1983-03-02 JP JP58034123A patent/JPS59160345A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59160345A (ja) | 1984-09-11 |
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