專利名稱：跨阻抗放大器及pon系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有OLT(Optical Line Termination 加入者收容裝置)和多個 ONU(Optical Network Unit 光加入者終端裝置)的P0N(Passive Optical Network 無源光網(wǎng)絡(luò))系統(tǒng)，特別涉及有效適用于突發(fā)信號接收機(jī)內(nèi)的跨阻抗放大器的增益切換技術(shù)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
PON系統(tǒng)是由多個ONU來共有光纖傳輸路徑及OLT的高速/大容量的光接入系統(tǒng)， 而且作為能夠抑制每一個用戶的成本的技術(shù)而備受關(guān)注。在該P(yáng)ON系統(tǒng)中，從OLT到ONU 的光信號(下行信號)是連續(xù)信號，而從ONU到OLT的光信號(上行信號)為了防止沖突而由OLT進(jìn)行發(fā)送控制，從而成為突發(fā)信號，進(jìn)而，由于ONU與OLT的距離根據(jù)用戶而不同， 所以O(shè)LT接收不同電平的光信號。因而，OLT需要具有高接收靈敏性且能夠?qū)崿F(xiàn)寬動態(tài)范圍的接收機(jī)。作為寬動態(tài)范圍的實(shí)現(xiàn)方法，廣泛地采用使用跨阻抗放大器的方法，該跨阻抗放大器根據(jù)突發(fā)信號的輸入電平進(jìn)行增益的切換。在專利文獻(xiàn)1中，公開了一種跨阻抗放大器，該跨阻抗放大器將輸出電壓的瞬時值與閾值電壓進(jìn)行比較，并根據(jù)其結(jié)果控制增益切換電路。根據(jù)該方法，示出了以下結(jié)構(gòu)通過使增益切換判斷電路具有滯后特性，由此在基于通過第一滯后特性進(jìn)行比較判定而得到的結(jié)果進(jìn)行增益的切換動作之后，基于通過電壓檢測水平低于第一滯后特性的第二滯后特性進(jìn)行比較判定而得到的結(jié)果來停止增益切換動作，并將增益固定。先行技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開2006-311033號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明的概要發(fā)明要解決的課題但是，在上述以往技術(shù)中有如下的問題。在PON系統(tǒng)中，因各種各樣的原因而產(chǎn)生噪聲。例如列舉出OLT發(fā)送的下行信號的反射、來自其他ONU的漏光以及OLT內(nèi)的復(fù)位信號等。在現(xiàn)有技術(shù)中，在因諸如這些原因而產(chǎn)生的噪聲以大于增益切換閾值的電平被輸入到接收機(jī)中的情況下，通過增益判斷切換電路的動作，將跨阻抗放大器的增益設(shè)定得較小。 在該切換之后接收的突發(fā)信號或處于接收當(dāng)中的突發(fā)信號是實(shí)際上不會減小增益且輸入電平較小的信號的情況下，該切換后接收的突發(fā)信號或處于接收當(dāng)中的突發(fā)信號未被充分放大，結(jié)果是接收靈敏度下降。因而，在PON系統(tǒng)的OLT具有的突發(fā)信號接收機(jī)中的增益切換型跨阻抗放大器中， 需要以下功能在接收到噪聲的情況下不進(jìn)行增益的切換，而對于突發(fā)信號能夠切換為恰當(dāng)?shù)脑鲆?。所以，本發(fā)明的目 的是提供一種技術(shù)，在PON系統(tǒng)的OLT所具有的突發(fā)信號接收機(jī)中的增益切換型跨阻抗放大器中，能夠防止在接收到噪聲的情況下發(fā)生的不需要的增益切換，并且能夠防止在接收到輸入電平較大的噪聲之后接收到輸入電平較小的突發(fā)信號的情況下發(fā)生的靈敏度下降。本發(fā)明的上述及其他目的和新的特征根據(jù)本說明書的記述及附圖而變得清楚。解決課題的手段如果簡單地說明本申請所公開的發(fā)明中的代表性的技術(shù)方案的概要，則為以下這樣。即，代表性的技術(shù)方案的概要是，一種跨阻抗放大器，在被輸入了光輸入電平較大的突發(fā)信號的情況下將增益切換為較小，該跨阻抗放大器具備前置放大器，被輸入突發(fā)信號；平均檢測開始判斷部，將前置放大器的輸出與第一閾值電壓進(jìn)行比較；平均檢測電路， 從前置放大器的輸出超過第一閾值電壓的時間點(diǎn)起，檢測并輸出前置放大器的輸出在指定時間的平均值；以及增益切換控制部，基于平均檢測電路的輸出，決定是否切換前置放大器的增益。通過該結(jié)構(gòu)，將來自前置放大器的輸出電壓與第一閾值電壓進(jìn)行比較，在輸出電壓超過了第一閾值電壓的情況下，檢測指定時間的輸出電壓的平均值，進(jìn)而在平均值超過第二閾值電壓的情況下減小增益，由此能夠?qū)?yīng)輸入電平較大的突發(fā)信號，并得到適當(dāng)?shù)妮敵霾ㄐ?。發(fā)明效果如果簡單地說明通過本申請所公開的發(fā)明中的代表性的技術(shù)方案得到的效果，則為以下這樣。S卩，通過代表性的技術(shù)方案得到的效果是，在增益切換型跨阻抗放大器中，能夠防止在接收到由OLT發(fā)送的下行信號的反射、來自其他ONU的漏光、OLT內(nèi)的復(fù)位信號等引起的噪聲的情況下發(fā)生的不需要的增益切換，能夠防止在接收到輸入電平較大的噪聲之后接收到輸入電平較小的突發(fā)信號的情況下的靈敏度下降。


圖1是表示采用本發(fā)明的實(shí)施方式的PON系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的框圖。圖2是表示本發(fā)明的第一實(shí)施例的跨阻抗放大器的結(jié)構(gòu)例的圖。圖3是表示本發(fā)明的第一實(shí)施例的跨阻抗放大器的動作定時例的圖。圖4是表示本發(fā)明的第一實(shí)施例的跨阻抗放大器的動作例的流程圖。圖5是表示本發(fā)明的第一實(shí)施例的跨阻抗放大器中的平均檢測電路的結(jié)構(gòu)例的圖。圖6是表示本發(fā)明的第一實(shí)施例的跨阻抗放大器中的平均檢測電路中的積分電路的另一結(jié)構(gòu)例的圖。圖7是表示本發(fā)明的第一實(shí)施例的跨阻抗放大器中的平均檢測電路的動作定時例的圖。圖8是表示本發(fā)明的第二實(shí)施例的跨阻抗放大器的動作定時例的圖。圖9是表示本發(fā)明的第三實(shí)施例的跨阻抗放大器的結(jié)構(gòu)例的圖。
圖10是表示本發(fā)明的第三實(shí)施例的跨阻抗放大器的動作定時例的圖。圖11是表示本發(fā)明的第四實(shí)施例的跨阻抗放大器的結(jié)構(gòu)例的圖。圖12是表示本發(fā)明的第四實(shí)施例的跨阻抗放大器的動作定時例的圖。
具體實(shí)施方式
以下，基于附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施方式及實(shí)施例。另外，在用來說明實(shí)施方式及實(shí)施例的全部附圖中，原則上對于相同的部件賦予相同的附圖標(biāo)記，并省略其重復(fù)的說明?！脖景l(fā)明的實(shí)施方式〕在圖1中示出了采用本發(fā)明的實(shí)施方式的PON系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的框圖。如圖1所示， 本實(shí)施方式的PON系統(tǒng)整體包括OLTl、多個0NU2 (在圖1中是包括三個ONU的例子2 (a)、 2 (b)、2 (c))、設(shè)置在OLTl及多個0NU2之間的光纖3和光分路器4。OLTl的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括 與來自0NU2的上行光信號的接收相關(guān)的部分、對幀進(jìn)行處理的部分。與上行光信號的接收相關(guān)的部分包括受光元件100，將光信號變換為光電流；跨阻抗放大器5，將光電流變換為電壓信號；以及后置放大器600，將上述電壓信號放大為指定振幅。此外，關(guān)于對幀進(jìn)行處理的部分包括PHY700，對PON幀進(jìn)行編解碼；以及MAC幀處理部800，對MAC幀進(jìn)行處理，與外部的網(wǎng)絡(luò)連接。這里，作為本發(fā)明的跨阻抗放大器5包括前置放大器200，將光電流變換為電壓信號；平均檢測開始判斷部300，將上述前置放大器200的輸出與第一閾值電壓進(jìn)行比較； 平均檢測電路400，從上述前置放大器200的輸出超過上述第一閾值電壓的時間點(diǎn)起，檢測并輸出上述前置放大器200的輸出在一定時間的平均值；以及增益切換控制部500，基于上述平均檢測電路400的輸出，決定是否切換上述前置放大器200的增益。以下，舉出實(shí)施例對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)地說明。〔第一實(shí)施例〕以下，首先參照圖2對本發(fā)明的第一實(shí)施例的跨阻抗放大器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。本實(shí)施例的跨阻抗放大器5包括前置放大器200，將從受光元件100發(fā)送的光電流10變換為電壓信號Vout20 ；平均檢測開始判斷部300，判斷上述前置放大器200的輸出電壓的平均檢測的開始，并發(fā)送平均檢測信號30 ；平均檢測電路400，基于來自上述平均檢測開始判斷部300的平均檢測信號30，檢測上述前置放大器200的輸出電壓的平均值VaVe40 ；以及增益切換控制部500，基于平均值VaVe40進(jìn)行上述前置放大器200的增益的切換。(前置放大器200的說明)前置放大器200具備反相放大器210、并聯(lián)連接在上述反相放大器210上的第一反饋電阻220、也同樣并聯(lián)連接在上述反相放大器210上的第二反饋電阻230和串聯(lián)連接在上述第二反饋電阻230上的開關(guān)240。如果通過上述受光元件100將光電流10輸入到前置放大器200中，則該光電流10變換為電壓信號，并輸出該電壓信號Vout20。(反饋電阻220、230的說明)前置放大器200的增益通過開關(guān)240的開閉來控制。初始狀態(tài)是在反相放大器 210上并聯(lián)連接有第一反饋電阻220的狀態(tài)，將開關(guān)240閉合后，進(jìn)一步并聯(lián)連接第二反饋電阻230，從而增益得以減小。
(開關(guān)240的說 明)開關(guān)240的開閉按照從增益切換控制部500發(fā)送的增益切換信號60來進(jìn)行。開關(guān)240只要是MOS晶體管等具有開關(guān)功能的元件就可以，也可以使用繼電器等。(平均檢測開始判斷部300的說明)平均檢測開始判斷部300具備比較器310和平均檢測信號發(fā)送電路320。(比較器310的說明)在比較器310的正側(cè)輸入閾值電壓1，在負(fù)側(cè)輸入從上述前置放大器200輸出的電壓信號Vout20。在Vout20超過閾值電壓1的情況下，上述比較器310的輸出成為高(High) 電平，并被輸入到平均檢測信號發(fā)送電路320中。(平均檢測信號發(fā)送電路320的說明)平均檢測信號發(fā)送電路320是在從上述比較器310有高電平的信號輸入的情況下，在規(guī)定時間T期間，對平均檢測電路400持續(xù)發(fā)送平均檢測信號30的電路，例如可以由具備SR-FF(Set Reset-Flip Flop :SR觸發(fā)器)的電路等實(shí)現(xiàn)。(平均檢測電路400的說明)平均檢測電路400在接收到來自平均檢測開始判斷部300的平均檢測信號30 后，檢測出電壓信號Vout20在從該時點(diǎn)起持續(xù)至?xí)r間T的平均值VaVe40，并將該平均值 Vave40對增益切換控制部500輸出一定時間。平均檢測電路400的結(jié)構(gòu)例在后面說明。(增益切換控制部500的說明)增益切換控制部500具備比較器510和增益切換信號發(fā)送電路520。(比較器510的說明)在比較器510的正側(cè)輸入閾值電壓2，在負(fù)側(cè)從上述平均檢測電路400輸入平均值 Vave40o在VaVe40超過閾值電壓2的情況下，上述比較器510的輸出成為高電平，并被輸入到增益切換信號發(fā)送電路520中。(增益切換信號發(fā)送電路520的說明)如果高電平信號從上述比較器510輸入到增益切換信號發(fā)送電路520中，則通過發(fā)送增益切換信號60來將上述前置放大器200所具備的開關(guān)240閉合從而減小上述前置放大器200的增益，由此即使在被輸入了輸入電平較大的突發(fā)信號的情況下，也能夠得到恰當(dāng)?shù)妮敵霾ㄐ?。此外，通過上述平均檢測電路400將上述前置放大器200的輸出的平均值用于增益的切換判斷中，由此能夠防止因噪聲而發(fā)生的不需要的增益的切換。(第一實(shí)施例的動作說明)這里，按照圖3的動作定時例來說明第一實(shí)施例的動作例。圖3中的(A) (F) 分別與圖2中的相同附圖標(biāo)記的信號相對應(yīng)。此外，在圖4中示出了本動作例的流程圖。本實(shí)施例的跨阻抗放大器5在初始狀態(tài)(Si)下打開開關(guān)240，從而成為增益相對較大的狀態(tài)。首先，在時刻Tl，如果來自0NU2的光信號被輸入到受光元件100中，則光電流 10作為突發(fā)信號11而輸出。該光電流10被輸入到前置放大器200中，Vout20被輸出到平均檢測開始判斷部300中。然后，假設(shè)在時刻T2，在上述平均檢測開始判斷部300中判斷為 Vout20超過了閾值電壓1 (S2)。于是，通過上述平均檢測開始判斷部300具備的平均檢測信號發(fā)送電路320，在規(guī)定的時間T期間(T3-T2)，對平均檢測電路400發(fā)送平均檢測信號 30。接收到平均檢測信號30的平均檢測電路400檢測出Vout20在接收到上述平均檢測信號30的T期間內(nèi)的平均值，并使將VaVe40作為結(jié)果輸出一定時間(S3)。VaVe40在時刻T3 被輸入到增益切換控制部500中，并在比較器510中與閾值電壓2進(jìn)行比較。在該例子中， 在檢測出平均值的T期間中，始終有電平較大的輸入，所以判斷為VaVe40已超過閾值電壓 2 (S4)，比較器510的輸出成為高電平，并被輸入到增益切換信號發(fā)送電路520中。于是，增益切換信號發(fā)送電路520將增益切換信號60設(shè)定為高電平，由此將前置放大器200的開關(guān) 240閉合，從而減小增益(S5)。由此，對于輸入電平較大的信號，能夠輸出畸變較小的恰當(dāng)?shù)男盘?。此外，發(fā)送該增益切換信號60，直到例如來自MAC層等的通知突發(fā)信號11的接收結(jié)束的外部復(fù)位50的信號在時刻T4被輸入到增益切換信號發(fā)送電路520中為止(S6)。
(平均檢測電路400的說明)平均檢測電路400是從接收到平均檢測信號30的時間點(diǎn)起，檢測出時間T期間的平均值，并將該平均值作為結(jié)果輸出一定時間的電路。通過圖5說明平均檢測電路400的結(jié)構(gòu)例。本平均檢測電路400具備定時信號發(fā)生電路410，根據(jù)從上述平均檢測開始判斷部300發(fā)送的平均檢測信號30，生成電阻值切換定時信號Ssw411和平均值輸出定時信號 Ssh412 ；積分電路420，根據(jù)上述電阻值切換定時信號Ssw411使時間常數(shù)變化，同時對前置放大器200的輸出Vout20進(jìn)行積分；采樣保持電路430，將上述積分電路420的輸出信號與上述平均值輸出定時信號Ssh412同步，并將上述積分電路420的輸出信號采樣為平均值 VaVe40后保持并輸出；以及開關(guān)440，在平均檢測信號30為高電平的情況下被閉合，并對積分電路420輸入Vout20。(積分電路420的說明)積分電路420例如是電阻電路421與一端接地的電容器422的另一端連接，并將該連接點(diǎn)作為輸出，將電阻電路421的開放側(cè)作為輸入的電路。電阻電路421是構(gòu)成為能夠根據(jù)電阻值切換定時信號Ssw411的電平而以大小兩級來切換電阻值的電路，只要是當(dāng) Ssw411為低(Low)電平時電阻值小且當(dāng)Ssw411為高電平時電阻值變大的電路就可以。通過使用這樣的電阻電路421，來使積分電路420的時間常數(shù)以大小兩級變化。在該積分電路 420中，也可以如圖6所示那樣使用具備運(yùn)算放大器423的積分電路。(平均檢測電路400的動作說明)這里，按照圖7所示的動作定時例來說明圖5所示的平均檢測電路400的動作例。 圖7中的(I) (IV)分別與圖5中的相同附圖標(biāo)記的信號相對應(yīng)。在初始狀態(tài)下，使電阻值切換定時信號Ssw411和平均值輸出定時信號Ssh412為低電平，并使積分電路420的時間常數(shù)固定為較小的值。如果在時刻Tl對平均檢測電路 400輸入平均檢測信號30，則首先開關(guān)440被閉合，上述前置放大器200的輸出Vout20被輸入到積分電路420中。此外，在從檢測到平均檢測信號30的時間點(diǎn)起經(jīng)過了規(guī)定的時間 (T2-T1)之后，定時信號發(fā)生電路410使Ssw411為高電平，并增大積分電路420的時間常數(shù)。然后，如果在時刻T3平均檢測信號30返回到低電平，則在規(guī)定的時間(T4-T3)，Ssh412 被輸出到采樣保持電路430中，與此同時，接收到Ssh412的上述采樣保持電路430輸出平均值VaVe40。然后，在Ssh412成為低電平的同時，使Ssw411為低電平，并返回到初始狀態(tài)的時間常數(shù)較小的狀態(tài)。這樣，通過在開始檢測平均值之后首先減小積分電路420的時間常數(shù)，由此能夠迅速地達(dá)到平均值，通過在Vout20超過閾值電壓1后經(jīng)過了時間T的時間點(diǎn)增大時間常數(shù)，由此能夠得到穩(wěn)定的輸出。但是，只要能夠得到這樣穩(wěn)定的平均值，即使是其他的電路結(jié)構(gòu)也沒有間題。(第一實(shí)施例的效果)根據(jù)以上說明的第一實(shí)施例，具備前置放大器200、平均檢測開始判斷部300、平均檢測電路400、增益切換控制部500等，將來自前置放大器200的輸出電壓信號Vout20與閾值電壓1進(jìn)行比較，在該Vout20超過了閾值電壓1的情況下檢測出Vout20在一定時間的平均值VaVe40，并在該VaVe40超過閾值電壓2的情況下減小增益，由此能夠?qū)?yīng)輸入電平較 大的突發(fā)信號，能夠得到恰當(dāng)?shù)妮敵霾ㄐ?。其結(jié)果，在跨阻抗放大器5中，能夠防止在接收到由OLTl發(fā)送的下行信號的反射、來自其他0NU2的漏光以及OLTl內(nèi)的復(fù)位信號等引起的噪聲的情況下發(fā)生的不需要的增益切換，能夠防止在接收到輸入電平較大的噪聲后接收到輸入電平較小的突發(fā)信號的情況下的靈敏度下降?！驳诙?shí)施例〕以與上述第一實(shí)施例不同的部分為主說明本發(fā)明的第二實(shí)施例的跨阻抗放大器。(第二實(shí)施例的動作說明)作為本發(fā)明的第二實(shí)施例，按照圖8的動作時刻例，對在與圖2所示的第一實(shí)施例等同的電路中接收到噪聲的情況下的動作進(jìn)行說明。圖8中的 (A) (F)分別與圖2中的相同附圖標(biāo)記的信號相對應(yīng)。首先，如果在時刻Tl噪聲被輸入到上述受光元件100中，則作為噪聲12而產(chǎn)生光電流10。然后，將上述前置放大器200的輸出Vout20在上述平均檢測開始判斷部300的比較器310中與閾值電壓1進(jìn)行比較，并假設(shè)在時刻T2判斷為Vout20超過了閾值電壓1。 于是，與第一實(shí)施例的情況同樣地，檢測出Vout20在時間T期間的平均值，使VaVe40輸出一定時間，并在增益切換控制部500具備的比較器510中與閾值電壓2比較。這里，由于 Vave40未超過閾值電壓2，所以不執(zhí)行前置放大器200的增益的切換，增益維持初始狀態(tài)。這樣，在第二實(shí)施例中，即使在瞬間輸入了輸入電平較大的噪聲12的情況下，通過將前置放大器200的輸出在一定時間的平均值用于增益切換的判斷，也能夠避免不需要的切換。在上述前置放大器200接收到噪聲12后，在時刻T4接收到突發(fā)信號11的情況下， 與第一實(shí)施例的動作同樣地，根據(jù)輸入電平來執(zhí)行增益的切換?！驳谌龑?shí)施例〕以與上述第一實(shí)施例及第二實(shí)施例不同的部分為主說明本發(fā)明的第三實(shí)施例的跨阻抗放大器。(電路結(jié)構(gòu)的說明)以下，參照圖9說明本發(fā)明的第三實(shí)施例的跨阻抗放大器。與第一實(shí)施例及第二實(shí)施例的電路形態(tài)的差異在于前置放大器200和增益切換控制部500的結(jié)構(gòu)。首先，在第一實(shí)施例及第二實(shí)施例中，前置放大器200并聯(lián)連接有兩個反饋電阻， 但在本實(shí)施例中，并聯(lián)連接有四個反饋電阻。具體而言，包括反相放大器210、并聯(lián)連接在反相放大器210上的反饋電阻220、230、250、270以及串聯(lián)連接在反饋電阻230、250、270上的開關(guān)240、260、280。此外，在第一及第二實(shí)施例中，增益切換控制部500具備一個比較器， 進(jìn)行平均值VaVe40與閾值電壓2的比較，但在本實(shí)施例中，增益切換控制部500具備三個比較器510、530、550，并進(jìn)行三個閾值電壓2、3、4與平均值VaVe40的比較。這里，各個閾值電壓的大小關(guān)系是閾值電壓2 <閾值電壓3 <閾值電壓4，增益切換信號發(fā)送電路520、540,560在各自對應(yīng)的比較器510、530、550的輸出成為高電平的情況下，將增益切換信號 60、70、80發(fā)送給上述前置放大器200，將開關(guān)240、260、280閉合。由此，能夠與初始狀態(tài)相適應(yīng)地使用四個增益值。(第三實(shí)施例的動作說明) 這里，使用圖9及圖10對第三實(shí)施例的跨阻抗放大器的動作進(jìn)行說明。另外，圖 10的㈧ (H)分別與圖9中的相同附圖標(biāo)記的信號相對應(yīng)。首先，關(guān)于在時刻Tl將噪聲 12輸入到上述前置放大器200中的情況，與第二實(shí)施例是同樣的，由于VaVe40 —個閾值電壓都未超過，所以不會發(fā)生不需要的增益切換。接著，假設(shè)在時刻T4突發(fā)信號11被輸入到上述前置放大器200中、在時刻T5平均檢測開始判斷部300判斷為Vout20超過了閾值電壓1。于是，與第一實(shí)施例及第二實(shí)施例的動作同樣地，由平均檢測電路400檢測Vout20在時間T期間的平均值，并將該平均值作為VaVe40輸出到增益切換控制部500中。這里，VaVe40在上述增益切換控制部500具備的比較器510、530、550中分別與閾值電壓2、3、4進(jìn)行比較。在該例子中，由于VaVe40超過閾值電壓2和3且未超過閾值電壓4 (閾值電壓2 <閾值電壓3 < Vave40 <閾值電壓4)， 所以比較器510和530的輸出均為高電平。隨之，增益切換信號發(fā)送電路520及540將增益切換信號60及70設(shè)定為高電平，并將前置放大器200內(nèi)的開關(guān)240、260閉合。這里，由于VaVe40未超過閾值電壓4，所以不發(fā)送增益切換信號80。通過閉合開關(guān)240、260，前置放大器200成為并聯(lián)連接有反饋電阻220、230、250的狀態(tài)，增益變小。在時刻T7，如果增益切換信號發(fā)送電路520及540接收到外部復(fù)位50的信號，則再次回到低電平，并打開開關(guān) 240,260ο這樣，在第三實(shí)施例中，通過具備三個與平均值VaVe40進(jìn)行比較的閾值電壓，能夠增加可設(shè)定的增益值，能夠確保動態(tài)范圍更寬。〔第四實(shí)施例〕以與上述第一到第三實(shí)施例不同的部分為主說明本發(fā)明的第四實(shí)施例的跨阻抗放大器。(電路結(jié)構(gòu)的說明)以下，參照圖11對本發(fā)明的第四實(shí)施例的跨阻抗放大器進(jìn)行說明。本實(shí)施例與上述第三實(shí)施例同樣地，在前置放大器200中具備四個反饋電阻，但增益切換控制部500的結(jié)構(gòu)不同。本實(shí)施例的增益切換控制部500具備比較器510和增益切換信號發(fā)送電路580，在上述增益切換信號發(fā)送電路580中，使用發(fā)送檢測到比較器510的輸出從低電平向高電平的上升的次數(shù)數(shù)量的增益切換信號的電路。上述增益切換信號發(fā)生電路580例如可以通過使用計(jì)數(shù)器電路等來實(shí)現(xiàn)。此外，本實(shí)施例的平均檢測電路450在輸出平均值VaVe40的期間對平均檢測信號發(fā)送電路330發(fā)送復(fù)位信號90，上述平均檢測信號發(fā)送電路330在該期間不發(fā)送平均檢測信號30。通過采用這樣的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)?yīng)輸入電平，階段性地切換四個增益值。(第四實(shí)施例的動作說明)這里，使用圖11及圖12，對第四實(shí)施例的跨阻抗放大器的動作進(jìn)行說明。另外，圖 12的㈧ ⑴分別與圖11中的相同附圖標(biāo)記的信號相對應(yīng)。首先，關(guān)于在時刻Tl對上述前置放大器200輸入噪聲12的情況，與第二實(shí)施例是同樣的，由于VaVe40 —個閾值電壓都未超過，所以不會發(fā)生不需要的增益的切換。 接著，假設(shè)在時刻T4突發(fā)信號11被輸入到上述前置放大器200中，在時刻T5上述平均檢測開始判斷部300判斷為Vout20超過了閾值電壓1。于是，與第一實(shí)施例 第三實(shí)施例的動作同樣地，由上述平均檢測電路450檢測出Vout20在時間T期間的平均值，并將該平均值作為VaVe40輸出到上述增益切換控制部500中。這里，將VaVe40在上述增益切換控制部500具備的比較器510中與閾值電壓2進(jìn)行比較，并被判斷為VaVe40超過了閾值電壓2，所以上述比較器510的輸出成為高電平。于是，增益切換信號發(fā)送電路580檢測出上述比較器510輸出的第一次上升，由此將增益切換信號60設(shè)定為高電平，并將前置放大器200內(nèi)的開關(guān)240閉合。此外，在直到上述平均檢測電路450將VaVe40輸出給上述增益切換控制部500的時刻T7為止的期間，將復(fù)位信號90發(fā)送給上述平均檢測信號發(fā)送電路330，并進(jìn)行控制，以使得平均檢測信號發(fā)送電路330在此期間不發(fā)送平均檢測信號30。如果第一次增益切換動作結(jié)束并且上述平均檢測電路450輸出的VaVe40及復(fù)位信號90返回到低電平，則在時刻T7，在上述平均檢測開始判斷部300中將Vout20與閾值電壓1比較的結(jié)果為Vout20再次超過了閾值電壓1的情況下，將平均檢測信號30發(fā)送給上述平均檢測電路450，并進(jìn)行平均值的檢測。這里，在VaVe40再次超過了閾值電壓2的情況下，上述增益切換信號發(fā)送電路580檢測出比較器510的輸出的第二次上升，并通過使增益切換信號70為高電平來將開關(guān)260閉合，進(jìn)一步減小增益。同樣地，在第二次增益切換動作結(jié)束并且在時刻T9再次將Vout20與閾值電壓1 進(jìn)行比較的結(jié)果為開始進(jìn)行平均值的檢測并且VaVe40超過閾值電壓2的情況下，通過上述增益切換信號發(fā)送電路580檢測出比較器510的第三次信號上升，由此通過發(fā)送增益切換信號80來將開關(guān)280閉合，從而達(dá)到增益最小的狀態(tài)。如果突發(fā)信號11的接收結(jié)束并且上述增益切換信號發(fā)送電路580在時刻Tll接收到外部復(fù)位50的信號，則全部的增益切換信號返回到低電平，打開開關(guān)240、260、280。通過這樣的動作，在第四實(shí)施例中，能夠根據(jù)對跨阻抗放大器的輸入電平來階段性地減小增益。〔其他〕另外，上述各實(shí)施例是本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施例，在不脫離該主旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種各樣地變更實(shí)施。例如，在第三、第四實(shí)施例中，連接有四個反饋電阻，但反饋電阻的數(shù)量也可以是三個或五個以上。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明涉及具有OLT和多個ONU的PON系統(tǒng)，特別是能夠用于突發(fā)信號接收機(jī)內(nèi)的跨阻抗放大器的增益切換技術(shù)。符號說明1 OLT2 ONU3 光纖4光分路器5跨阻抗放大器10光電流
11突發(fā)信號12 噪聲20電壓信號Vout30平均檢測信號40 平均值 Vave50外部復(fù)位60、70、80增益切換信號90復(fù)位信號100受光元件200前置放大器210反相放大器220、230、250、270 反饋電阻240、260、280 開關(guān)300平均檢測開始判斷部310比較器320、330平均檢測信號發(fā)送電路400平均檢測電路410定時信號發(fā)生電路411電阻值切換定時信號Ssw412平均值輸出定時信號Ssh420積分電路421電阻電路422電容器423運(yùn)算放大器430采樣保持電路440 開關(guān)450平均檢測電路500增益切換控制部510、530、550 比較器520、540、560、580增益切換信號發(fā)送電路600后置放大器700 PHY800 MAC幀處理部
權(quán)利要求
1.一種跨阻抗放大器，是PON系統(tǒng)的OLT具有的突發(fā)信號接收機(jī)中的增益切換型跨阻抗放大器，其特征在于，具備前置放大器，被輸入突發(fā)信號；平均檢測開始判斷部，將上述前置放大器的輸出與第一閾值電壓進(jìn)行比較； 平均檢測電路，從上述前置放大器的輸出超過上述第一閾值電壓的時間點(diǎn)起，檢測并輸出上述前置放大器的輸出在一定時間的平均值；以及增益切換控制部，基于上述平均檢測電路的輸出，決定是否切換上述前置放大器的增益。
2.如權(quán)利要求1所述的跨阻抗放大器，其特征在于，上述前置放大器具備反相放大器、并聯(lián)連接在上述反相放大器上的反饋電阻和并聯(lián)連接在上述反饋電阻上的反饋電路； 上述反饋電路具備電阻和開關(guān)； 通過上述開關(guān)的開閉來控制增益。
3.如權(quán)利要求1或2所述的跨阻抗放大器，其特征在于，在上述前置放大器的輸出超過了上述第一閾值電壓的情況下，上述平均檢測開始判斷部將平均檢測信號發(fā)送規(guī)定的時間。
4.如權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的跨阻抗放大器，其特征在于，上述平均檢測電路檢測出上述前置放大器的輸出在任意時間的平均值，并使該平均值輸出一定時間，其中，上述任意時間是指，接收上述平均檢測開始判斷部輸出的平均檢測信號的任意時間。
5.如權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的跨阻抗放大器，其特征在于，上述增益切換控制部將第二閾值電壓與上述平均檢測電路的輸出進(jìn)行比較，通過將增益切換信號發(fā)送給上述前置放大器的反饋電路來將上述反饋電路的開關(guān)閉合從而控制增益，并持續(xù)發(fā)送上述增益切換信號，直到接收到外部復(fù)位信號為止。
6.如權(quán)利要求1所述的跨阻抗放大器，其特征在于，上述前置放大器具備反相放大器、并聯(lián)連接在上述反相放大器上的反饋電阻和并聯(lián)連接在上述反饋電阻上的m個反饋電路，其中，m為1以上； 上述反饋電路具備電阻和開關(guān)； 通過上述開關(guān)的開閉來控制增益。
7.如權(quán)利要求1、3、4、6中的任一項(xiàng)所述的跨阻抗放大器，其特征在于，上述增益切換控制部將第二閾值電壓 第(m+1)閾值電壓與上述平均檢測電路的輸出進(jìn)行比較，通過將與上述第二閾值電壓 第(m+1)閾值電壓相對應(yīng)的增益切換信號發(fā)送給上述反饋電路來將上述反饋電路的開關(guān)閉合從而控制增益，并持續(xù)發(fā)送上述增益切換信號，直到接收到外部復(fù)位信號為止，其中，上述第二閾值電壓 第(m+1)閾值電壓與上述前置放大器的反饋電路一一對應(yīng)，且該第二閾值電壓 第(m+1)閾值電壓的值各不相同。
8.如權(quán)利要求1或6所述的跨阻抗放大器，其特征在于，在上述前置放大器的輸出超過上述第一閾值電壓的情況下，上述平均檢測開始判斷部將平均檢測信號發(fā)送規(guī)定的時間，在從上述平均檢測電路接收復(fù)位信號期間，即使在上述前置放大器的輸出超過上述第一閾值電壓的情況下，也不發(fā)送上述平均檢測信號。
9.如權(quán)利要求1、6、8中的任一項(xiàng)所述的跨阻抗放大器，其特征在于，上述平均檢測電路檢測上述前置放大器的輸出在規(guī)定時間的平均值，將上述平均值對上述增益切換控制部輸出一定時間，同時將復(fù)位信號對上述平均檢測開始判斷部輸出一定時間，并抑制上述平均檢測信號的發(fā)送，其中，上述規(guī)定時間是指，接收上述平均檢測開始判斷部輸出的平均檢測信號的規(guī)定時間。
10.如權(quán)利要求1、6、8、9中的任一項(xiàng)所述的跨阻抗放大器，其特征在于，在接收到外部復(fù)位信號之后，檢測到η次上述平均檢測電路的輸出超過第二閾值電壓時，上述增益切換控制部通過發(fā)送與上述前置放大器的反饋電路一一對應(yīng)的增益切換信號中的第η個增益切換信號來將上述反饋電路的開關(guān)閉合從而控制增益，并持續(xù)發(fā)送上述增益切換信號，直到接收到上述外部復(fù)位信號，其中η ( m。
11.一種PON系統(tǒng)，具有OLT和多個0NU，上述OLT和上述多個ONU經(jīng)由光纖而連接，該 PON系統(tǒng)的特征在于，上述OLT具備光接收電路，該光接收電路包括 前置放大器，被輸入突發(fā)信號；平均檢測開始判斷部，將上述前置放大器的輸出與第一閾值電壓進(jìn)行比較； 平均檢測電路，從上述前置放大器的輸出超過上述第一閾值電壓的時間點(diǎn)起，檢測并輸出上述前置放大器的輸出在一定時間的平均值；以及增益切換控制部，基于上述平均檢測電路的輸出，決定是否切換上述前置放大器的增■、Λfrff. ο
12.如權(quán)利要求11所述的PON系統(tǒng)，其特征在于，上述OLT所具備的上述前置放大器具備反相放大器、并聯(lián)連接在上述反相放大器上的反饋電阻和并聯(lián)連接在上述反饋電阻上的反饋電路； 上述反饋電路具備電阻和開關(guān)； 通過上述開關(guān)的開閉來控制增益。
13.如權(quán)利要求11或12所述的PON系統(tǒng)，其特征在于，在上述前置放大器的輸出超過了上述第一閾值電壓的情況下，上述OLT具備的上述平均檢測開始判斷部將平均檢測信號發(fā)送規(guī)定的時間。
14.如權(quán)利要求11 13中任一項(xiàng)所述的PON系統(tǒng)，其特征在于，上述OLT具備的上述平均檢測電路檢測上述前置放大器的輸出在任意時間的的平均值，并使該平均值輸出一定時間，其中，上述任意時間是指，接收上述平均檢測開始判斷部輸出的平均檢測信號的任意時間。
15.如權(quán)利要求11 14中任一項(xiàng)所述的PON系統(tǒng)，其特征在于，上述OLT具備的上述增益切換控制部將第二閾值電壓與上述平均檢測電路的輸出進(jìn)行比較，通過將增益切換信號發(fā)送給上述前置放大器的反饋電路來將上述反饋電路的開關(guān)閉合從而控制增益，并持續(xù)發(fā)送上述增益切換信號，直到接收到外部復(fù)位信號為止。
16.如權(quán)利要求11所述的PON系統(tǒng)，其特征在于，上述OLT所具備的上述前置放大器具備反相放大器、并聯(lián)連接在上述反相放大器上的反饋電阻和并聯(lián)連接在上述反饋電阻上的m個反饋電路，其中，m為1以上； 上述反饋電路具備電阻和開關(guān)；通過上述開關(guān)的開閉來控制增益。
17.如權(quán)利要求11、13、14、16中的任一項(xiàng)所述的PON系統(tǒng)，其特征在于，上述OLT具備的上述增益切換控制部將第二閾值電壓 第(m+1)閾值電壓與上述平均檢測電路的輸出進(jìn)行比較，通過將與上述第二閾值電壓 第(m+1)閾值電壓相對應(yīng)的增益切換信號發(fā)送給上述反饋電路來將上述反饋電路的開關(guān)閉合從而控制增益，并持續(xù)發(fā)送上述增益切換信號，直到接收到外部復(fù)位信號為止，其中，上述第二閾值電壓 第(m+1)閾值電壓與上述前置放大器的反饋電路一一對應(yīng)，且該第二閾值電壓 第(m+1)閾值電壓的值各不相同。
18.如權(quán)利要求11或16所述的PON系統(tǒng)，其特征在于，在上述前置放大器的輸出超過上述第一閾值電壓的情況下，上述OLT具備的上述平均檢測開始判斷部將平均檢測信號發(fā)送規(guī)定的時間，在從上述平均檢測電路接收復(fù)位信號的期間，即使在上述前置放大器的輸出超過上述第一閾值電壓的情況下，上述OLT具備的上述平均檢測開始判斷部也不發(fā)送上述平均檢測信號。
19.如權(quán)利要求11、16、18中的任一項(xiàng)所述的PON系統(tǒng)，其特征在于，上述OLT具備的上述平均檢測電路檢測上述前置放大器的輸出在規(guī)定時間中的平均值，將上述平均值對上述增益切換控制部輸出一定時間，同時將復(fù)位信號對上述平均檢測開始判斷部輸出一定時間，并抑制上述平均檢測信號的發(fā)送，其中，上述規(guī)定時間是指，接收上述平均檢測開始判斷部輸出的平均檢測信號的規(guī)定時間。
20.如權(quán)利要求11、16、18、19中的任一項(xiàng)所述的PON系統(tǒng)，其特征在于，在接收到外部復(fù)位信號之后，檢測到η次上述平均檢測電路的輸出超過第二閾值電壓時，上述OLT具備的上述增益切換控制部通過發(fā)送與上述前置放大器的反饋電路一一對應(yīng)的增益切換信號中的第η個增益切換信號來將上述反饋電路的開關(guān)閉合從而控制增益，并持續(xù)發(fā)送上述增益切換信號，直到接收到上述外部復(fù)位信號為止，其中η ( m。
全文摘要
為了提供一種在增益切換型跨阻抗放大器中能夠防止在接收到噪聲的情況下發(fā)生的不需要的增益切換，并能夠防止在接收到輸入電平較大的噪聲之后接收到輸入電平較小的突發(fā)信號的情況下發(fā)生的靈敏度下降的技術(shù)，在跨阻抗放大器(5)中，具備被輸入突發(fā)信號的前置放大器(200)、將前置放大器(200)的輸出與第一閾值電壓進(jìn)行比較的平均檢測開始判斷部(300)、從前置放大器(200)的輸出超過第一閾值電壓的時間點(diǎn)起檢測并輸出前置放大器(200)的輸出在指定時間的平均值的平均檢測電路(400)和基于平均檢測電路(400)的輸出來決定是否切換前置放大器(200)的增益的增益切換控制部(500)。
文檔編號H04B10/06GK102257749SQ201080003630
公開日2011年11月23日 申請日期2010年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月19日
發(fā)明者森田佳伸, 池田博樹, 真下大輔 申請人:株式會社日立制作所