米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 電気素子 -> 株式会社日立製作所

発明の名称 増幅回路
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−90121
公開日 平成6年(1994)3月29日
出願番号 特願平4−239704
出願日 平成4年(1992)9月8日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】武 顕次郎
発明者 入江 裕紀 / 江良 佳和 / 丸山 誠
要約 目的
増幅回路の開放利得を大きくすることにより、帯域幅、入力換算雑音等の増幅回路の特性を向上させる。

構成
本発明は、光入力信号を電流信号に変換する受光素子1と、この電流信号を増幅するソース接地された初段FET2と、このFET2のドレインに接続された負荷3と、このドレインの出力信号を正相入力とする差動増幅器4と、この差動増幅器4の出力信号電圧の平均値を検出し逆相入力に帰還する抵抗5及びコンデンサ6と、差動増幅器4の出力を受けるドレイン接地された後段FET7と、このFET7のソースに接続された負荷8と、FET2のゲート、FET7のソース間を接続する帰還負荷9とにより構成される。受光素子1からの光信号の受信信号は、初段FET2のゲートに入力され、初段FET2、差動増幅器4及び後段FET7により増幅され、後段FET7のソースより出力される。
特許請求の範囲
【請求項1】 入力信号を増幅する初段増幅素子と、信号を出力する後段増幅素子と、後段増幅素子の信号出力を前段増幅素子の信号入力に負帰還する帰還路とを備えた増幅回路において、前記初段増幅素子と後段増幅素子との間に、出力の平均値を検出して逆相に入力する形式の差動増幅器を設けたことを特徴とする増幅回路。
【請求項2】 前記初段増幅素子と後段増幅素子とは、電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項1記載の増幅回路。
【請求項3】 前記初段増幅素子と後段増幅素子とは、バイポーラトランジスタであることを特徴とする請求項1記載の増幅回路。
【請求項4】 前記初段増幅素子と後段増幅素子と差動増幅器とが直流結合されていることを特徴とする請求項1、2または3記載の増幅回路。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信システムの受信回路として使用する増幅回路に係り、特に、光受信回路の前置増幅器として使用して好適な増幅回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は従来技術による光通信システム用の受信回路における前置増幅器の回路を示す図であり、以下、図3を参照して従来技術の回路を説明する。図3において、1は受光素子、2は初段FET、3はドレイン負荷、7は後段FET、8はソース負荷、9は帰還負荷である。
【0003】従来技術による前置増幅器は、図3に示すように、ドレインに負荷3が接続されてソース接地された初段FET2と、ソースに負荷8が接続されてドレイン接地された後段FET7と、後段出力から初段入力へ信号を帰還させて負帰還増幅ループを構成する帰還負荷9とにより構成されている。
【0004】そして、受光素子1からの光信号の受信信号は、初段FET2のゲートに入力され、初段FET2及び後段FET7により増幅され、後段FET7のソースより出力される。
【0005】なお、この種の増幅回路に関する従来技術として、例えば、「化合物半導体デバイスII」、今井他編、工業調査会、第33頁等に記載された技術が知られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】光受信回路の前置増幅器は、一般的に直結形負帰還増幅形式により構成されるが、前述したように、特に、前段及び後段の2つのFETにより増幅回路を構成する場合、その開放利得は、初段FETのトランスコンダクタンス(以下gmという)とドレイン負荷との積で決まり、この積が大きいほど利得も大きくなる。ところが、gm、ドレイン負荷を適正以上に大きくすると、増幅回路の帯域幅が劣化するという問題点を生じる。
【0007】すなわち、前記従来技術による増幅回路は、増幅回路の開放利得を充分に大きくすることができず、このために、帯域幅、入力換算雑音等の特性を向上させることが困難であるという問題点を有することになる。
【0008】本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決し、帯域幅、入力換算雑音等の特性の劣化のない高性能な光受信回路として使用して好適な増幅回路を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明によれば前記目的は、前段と後段の2つの増幅素子を有する増幅回路の前記2つの素子の間に差動増幅器を付加し、これにより、増幅回路の開放利得を大きくするようにすることにより達成される。
【0010】
【作用】前段及び後段の2つの増幅素子の間に差動増幅器を付加することにより、増幅素子のgm、ドレイン負荷等を適正値に保ちながら、増幅回路の開放利得を大きくすることができる。これにより、本発明は、増幅回路の帯域幅、入力換算雑音等の特性を向上させることができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明による増幅回路の一実施例を図面により詳細に説明する。
【0012】図1は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、図2は本発明の一実施例の具体的な回路構成を示す図である。図1、図2において、4は差動増幅器、5は平均値検出用抵抗、6は平均値検出用コンデンサ、10、12、14はレベルシフトダイオード、11、42、43はFET、13、44は電流源、41はドレイン抵抗であり、他の符号は図3の場合と同一である。
【0013】本発明の一実施例は、図1に示すように、光入力信号を電流信号に変換する受光素子1と、この電流信号を受けて増幅するソース接地された初段FET2と、このFET2のドレインに接続された負荷3と、このドレインの出力信号を正相入力とする差動増幅器4と、この差動増幅器4の出力信号電圧の平均値を検出し逆相入力に帰還する抵抗5及びコンデンサ6と、差動増幅器4の出力を受けるドレイン接地された後段FET7と、このFET7のソースに接続された負荷8と、FET2のゲート、FET7のソース間を接続する帰還負荷9とにより構成されている。
【0014】そして、受光素子1からの光信号の受信信号は、初段FET2のゲートに入力され、初段FET2、差動増幅器4及び後段FET7により増幅され、後段FET7のソースより出力される。
【0015】図示本発明の一実施例による負帰還増幅回路の交流開放利得は、FET2のgm、ドレイン負荷3、差動増幅器4の電圧利得(以下、βという)の3つの積によりほぼ決定される。従って、本発明の一実施例は、βを大きくすれば、FETのgm、ドレイン負荷3を適正以上に大きくする必要なく、交流開放利得を充分な大きさとすることができる。
【0016】また、本発明の一実施例は、差動増幅器4の出力の平均値を検出し、逆相入力に返しているので、オフセット補償が掛けられていることになり、これにより、差動増幅器4の正相入力電圧と出力電圧の平均値とを、常時ほぼ等しくすることができるので、増幅回路の安定化を損なうことなく、全段を直流結合して構成することが可能となる。
【0017】本発明の一実施例は、前記のような構成を備えることにより、帯域幅、入力換算雑音等の特性の向上を図ることができる。
【0018】次に、図1に示した本発明の一実施例の具体的な回路構成を図2により説明する。
【0019】図2において、初段FET2のソースには、レベルシフトダイオード10が接続され、FET2のゲート・ソース電圧が適正値に保持されている。初段FET2と差動増幅器4との間には、ソースフォロワとしてのFET11、ダイオード12及び電流源13が追加されており、差動増幅器4の入力ダイナミックレンジを大きくしている。
【0020】差動増幅器4は、ソースが相互に結合された2つのFET42、43と、ドレイン抵抗41と、電流源44とにより構成される。また、後段FET7のソースには、レベルシフトダイオード14が接続されており、これにより、本発明の一実施例は、本発明の一実施例を構成する負帰還増幅器の帯域幅等の諸特性を向上させることができ、さらに、入力ダイナミックレンジを拡大させることができると共に、低い電源電圧で動作させることが可能となり、特に、集積化する場合に有効である。
【0021】前述した本発明の一実施例は、増幅素子としてFETを使用して構成したとして説明したが、本発明は、バイポーラトランジスタを増幅素子として使用して構成することもでき、この場合にも同様な効果を得ることができる。また、本発明の一実施例は、トランスインピーダンス型増幅器を例として説明したが、本発明は、一般的なオペアンプ、コンパレータ等により、負帰還増幅形式を採用して構成することができ、この場合、負帰還ループ内に差動増幅器を追加することが有効である。
【0022】また、前述した本発明の一実施例は、光受信信号を増幅するものとして説明したが、本発明は、一般の微小信号の増幅のために使用することも可能である。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、増幅回路の開放利得を大きくすることができるので、帯域幅、入力換算雑音等の特性の向上を図ることができる。




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013