本發(fā)明涉及功率監(jiān)視裝置及接收裝置。

背景技術(shù)：

光通信用接收器具備用于監(jiān)視接收光的功率的功率監(jiān)視電路。在用作接入系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的PON(Passive Optical Network：無源光網(wǎng)絡(luò))的系統(tǒng)中，接收光信號(hào)是突發(fā)信號(hào)。因此，功率監(jiān)視電路需要能夠追隨突發(fā)信號(hào)的高速響應(yīng)性、和即使在接收功率低的情況下也能高精度地監(jiān)視的高分辨率。

現(xiàn)有的功率監(jiān)視電路例如如專利文獻(xiàn)1所公開的那樣，一般具備電流鏡電路和采樣保持電路。在這樣的接收功率監(jiān)視電路中，與輸入至作為接收元件的APD(Avalanche Photo Diode)的光信號(hào)的強(qiáng)度成比例的電流(APD電流)輸入至電流鏡電路，電流鏡電路輸出與APD電流成比例的鏡像電流。然后，電壓轉(zhuǎn)換電路將鏡像電流轉(zhuǎn)換為電壓。采樣保持電路保持轉(zhuǎn)換后的電壓值，對(duì)保持的電壓進(jìn)行AD(Analog to Digital)轉(zhuǎn)換而轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。能夠使用該數(shù)字值監(jiān)視接收光的功率。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：國際公開第2013/111286號(hào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

在突發(fā)光通信中，由于錯(cuò)開時(shí)間而對(duì)功率不同的分組進(jìn)行復(fù)用，接收器必須按照時(shí)間單位接收功率不同的信號(hào)。在作為接收元件的APD中，流過與信號(hào)光功率成比例的電流。功率監(jiān)視電路檢測(cè)該電流的大小并求出監(jiān)視值。但是，如果電流鏡電路因內(nèi)部的晶體管的響應(yīng)速度或周邊的容量而不能完全高速地對(duì)突發(fā)信號(hào)進(jìn)行響應(yīng)，則從大功率的信號(hào)光轉(zhuǎn)變?yōu)樾」β实男盘?hào)光的鏡像電流的收斂花費(fèi)時(shí)間。因此，輸入至采樣保持電路的輸入電壓也發(fā)生拖尾(trailing)。

此外，信號(hào)光生成為具有分別與“1”以及“0”的數(shù)據(jù)值對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度，以“1”和“0”的數(shù)據(jù)值隨機(jī)重復(fù)的模式構(gòu)成。尤其是，當(dāng)電流鏡電路跟隨相同數(shù)據(jù)值連續(xù)的模式時(shí)，鏡像電流向“1”側(cè)或“0”側(cè)變動(dòng)。因此，從電流鏡電路輸出的鏡像電流變?yōu)橄鄬?duì)于一定電流值上下變動(dòng)的鏡像電流。采樣保持電路的輸入電壓也隨著鏡像電流的變動(dòng)而變動(dòng)。

在現(xiàn)有的功率監(jiān)視電路中，上述那樣的瞬態(tài)響應(yīng)(拖尾)或跟隨數(shù)據(jù)值的模式而引起的鏡像電流的變動(dòng)導(dǎo)致輸入到采樣保持電路的輸入電壓產(chǎn)生變動(dòng)，從而存在監(jiān)視精度變差的問題。關(guān)于跟隨數(shù)據(jù)值的模式而導(dǎo)致的鏡像電流變動(dòng)，能夠通過與電壓轉(zhuǎn)換電路中使用的電阻并聯(lián)地增加電容器使電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出變得平滑從而抑制采樣保持電路的輸入電壓變動(dòng)。但是，由于增加電容器，使得突發(fā)響應(yīng)變慢，又會(huì)產(chǎn)生收斂時(shí)間變長的問題。

本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，目的在于得到能夠不使電路的響應(yīng)速度下降而提高接收光的功率的監(jiān)視精度的功率監(jiān)視裝置及接收裝置。

用于解決課題的手段

為了解決上述的課題，達(dá)到目的，本發(fā)明的特征在于，具備：光檢測(cè)器，其將接收的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)；電流鏡電路，其復(fù)制所述電流信號(hào)，輸出復(fù)制的電流信號(hào)作為鏡像電流；電流電壓轉(zhuǎn)換電路，其將所述鏡像電流轉(zhuǎn)換為電壓；采樣保持電路，其在輸入觸發(fā)電壓的時(shí)刻對(duì)由所述電流電壓轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換的電壓進(jìn)行采樣，保持采樣的電壓值；連接切換電路，其連接在所述電流電壓轉(zhuǎn)換電路與所述采樣保持電路之間；以及電容器，其與所述連接切換電路的輸出側(cè)連接，在所述觸發(fā)電壓輸入至所述采樣保持電路時(shí)，所述連接切換電路使所述電容器與所述采樣保持電路的輸入側(cè)連接，在所述觸發(fā)電壓未輸入至所述采樣保持電路時(shí)，所述連接切換電路使所述電容器不與所述采樣保持電路的輸入側(cè)連接。

發(fā)明的效果

本發(fā)明的功率監(jiān)視裝置及接收裝置獲得不使電路的響應(yīng)速度下降而提高接收光的功率的監(jiān)視精度的效果。

附圖說明

圖1是示出本發(fā)明的功率監(jiān)視電路(功率監(jiān)視裝置)的實(shí)施方式1的結(jié)構(gòu)例的圖。

圖2是示出不具備電容器和反相器的比較例的功率監(jiān)視電路中的輸入信號(hào)和采樣保持電路的輸入電壓的一例的圖。

圖3是示出實(shí)施方式1的功率監(jiān)視電路的效果的一例的圖。

圖4是示出實(shí)施方式2的功率監(jiān)視電路的結(jié)構(gòu)例的圖。

圖5是用于說明實(shí)施方式2的效果的圖。

具體實(shí)施方式

以下，基于附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的功率監(jiān)視裝置及接收裝置的實(shí)施方式。另外，該發(fā)明不限于該實(shí)施方式。

實(shí)施方式1.

圖1是示出本發(fā)明的功率監(jiān)視電路(功率監(jiān)視裝置)的實(shí)施方式1的結(jié)構(gòu)例的圖。如圖1所示，本實(shí)施方式的功率監(jiān)視電路具備電流鏡(Current Mirror)電路20、采樣保持(Sample and Hold)電路10、APD 3、電阻4、5、電容器6、反相器9、電流電壓轉(zhuǎn)換放大器(TIA)11以及反相器30。本實(shí)施方式的功率監(jiān)視電路例如搭載于在PON系統(tǒng)等光通信系統(tǒng)中接收光接收信號(hào)的接收裝置內(nèi)的光接收器中。

APD 3是將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)的光檢測(cè)器。另外，此處，對(duì)使用APD作為光檢測(cè)器的例子進(jìn)行說明，但也可以使用不是APD的光電二極管。電流鏡電路20具備晶體管1、2。晶體管1與晶體管2的基極彼此連接。晶體管2的集電極與APD3的陰極連接。由電流鏡電路20和用于使恒電流流過電流鏡電路20的電阻4構(gòu)成電流鏡部。在電流鏡電路20的輸出側(cè)連接有：電阻5，其是用于將電流轉(zhuǎn)換為電壓的電流電壓轉(zhuǎn)換電路；反相器30，其由p型MOS(Metal Oxide Semiconductor)晶體管(pMOS)7和n型MOS晶體管(nMOS)8形成；電容器6，其與反相器30的輸出連接；以及采樣保持電路10，其輸入由電阻5轉(zhuǎn)換后的電壓。采樣保持電路10輸入表示采樣保持的開始和結(jié)束的時(shí)刻的采樣保持觸發(fā)信號(hào)。采樣保持觸發(fā)信號(hào)還輸入至反相器9。反相器9使輸入的采樣保持觸發(fā)信號(hào)反轉(zhuǎn)而輸入至反相器30。

此處，對(duì)不具備電容器6和反相器30的比較例的功率監(jiān)視電路中的監(jiān)視值的變動(dòng)進(jìn)行說明。圖2是示出不具備電容器6和反相器30的比較例的功率監(jiān)視電路中的輸入信號(hào)和采樣保持電路的輸入電壓的一例的圖。在不具備電容器6和反相器30的情況下，如果電流鏡電路因內(nèi)部的晶體管的響應(yīng)速度、周邊的容量而不能完全高速地對(duì)突發(fā)信號(hào)進(jìn)行響應(yīng)，則如圖2的上側(cè)的圖中采樣保持電路的輸入電壓所示，從大功率的信號(hào)光轉(zhuǎn)變?yōu)樾」β实男盘?hào)光為止的鏡像電流收斂花費(fèi)時(shí)間，采樣保持電路的輸入電壓的收斂也花費(fèi)時(shí)間。

此外，信號(hào)光以隨機(jī)重復(fù)“1”和“0”的數(shù)據(jù)值的模式構(gòu)成。因此，當(dāng)電流鏡電路跟隨相同的數(shù)據(jù)值連續(xù)的模式時(shí)，如圖2的下側(cè)的圖中表示為采樣保持電路的輸入電壓那樣，采樣保持電路的輸入電壓也變動(dòng)。在本實(shí)施方式中，為了不使電路的響應(yīng)速度下降而使接收光的功率的監(jiān)視精度提高，具備電容器6和反相器30。由此，在輸入了突發(fā)信號(hào)時(shí)能夠迅速地響應(yīng)，并且使輸入到采樣保持電路的輸入電壓變得平滑。

接下來，對(duì)本實(shí)施方式的動(dòng)作進(jìn)行說明。從APD3輸出的與接收到的光信號(hào)的功率成比例的電流被電流鏡電路20復(fù)制而作為鏡像電流輸出。鏡像電流由具有電阻值R_m的電阻5轉(zhuǎn)換為電壓V_Rm，輸入至采樣保持電路10。當(dāng)采樣保持觸發(fā)信號(hào)為高電平時(shí)(輸入了觸發(fā)電壓時(shí))，采樣保持電路10開始用于保持輸入的電壓V_Rm的電壓值的動(dòng)作。具體而言，例如采樣保持電路10開始向內(nèi)部具有的電容器進(jìn)行電荷的充電。然后，當(dāng)采樣保持觸發(fā)信號(hào)從高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，結(jié)束用于保持輸入的電壓V_Rm的電壓值的動(dòng)作，保持在采樣保持觸發(fā)信號(hào)為高電平時(shí)輸入的電壓V_Rm的電壓值。由此，在輸入了觸發(fā)電壓的時(shí)刻，采樣保持電路10對(duì)輸入的電壓進(jìn)行采樣并保持。采樣保持電路10向ADC(AD轉(zhuǎn)換器)輸出保持的電壓值。ADC將輸入的電壓值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。該數(shù)字值例如輸入至運(yùn)算裝置，運(yùn)算裝置能夠計(jì)算接收的光信號(hào)的功率。與電流鏡電路20連接的具有電阻值R_off的電阻4是用于使恒定電流流過電流鏡電路20的晶體管1、2的電阻。利用電阻4能夠使晶體管1、2成為始終動(dòng)作的狀態(tài)，因此，能夠進(jìn)行突發(fā)響應(yīng)。

在本實(shí)施方式中，在反相器30的輸出連接有使電壓變動(dòng)平滑的電容器6。并且，在沒有輸入采樣保持觸發(fā)時(shí)、即采樣保持觸發(fā)信號(hào)為低電平時(shí)(未輸入觸發(fā)電壓的期間)，變?yōu)閜MOS7截止、采樣保持電路10的輸入側(cè)未連接電容器6的狀態(tài)。因此，在輸入了突發(fā)信號(hào)的瞬間，電流鏡電路20不受電容器6的容量的影響而高速地響應(yīng)，能夠以較快的收斂時(shí)間輸出恒定電流值。在輸入了采樣保持觸發(fā)(輸入了觸發(fā)電壓)時(shí)、即采樣保持觸發(fā)信號(hào)為高電平時(shí)，pMOS7導(dǎo)通，因此，在采樣保持電路10的輸入側(cè)連接電容器6。通過該效果，采樣保持電路10的輸入電壓被平滑化，變動(dòng)幅度減小。

圖3是示出本實(shí)施方式的功率監(jiān)視電路的效果的一例的圖。圖3示出：在接收功率大的光信號(hào)#1輸入至本實(shí)施方式的功率監(jiān)視電路后輸入接收功率比光信號(hào)#1小的信號(hào)光#2時(shí)的采樣保持電路10的輸入電壓V_Rm的時(shí)間響應(yīng)。輸入電壓101表示具有反相器30的情況，輸入電壓102表示沒有反相器30的情況(電容器6始終與采樣保持電路10的輸入側(cè)連接)。這樣，通過使用反相器30，在接收到較大的接收功率的光信號(hào)后，也能夠使輸入電壓V_Rm高速收斂。

另外，在上述的例子中，使用圖1所示的反相器30實(shí)施電容器6是否與采樣保持電路10的輸入側(cè)連接的切換，但進(jìn)行該切換的連接切換電路不限于圖1所示的反相器30。該連接切換電路在輸入了采樣保持觸發(fā)時(shí)，使電容器6連接在采樣保持電路10的輸入側(cè)，在未輸入采樣保持觸發(fā)時(shí)，能夠使電容器6從采樣保持電路10的輸入側(cè)分離，只要是這樣的結(jié)構(gòu)，則可以是任意的電路結(jié)構(gòu)。

如上所述，在本實(shí)施方式中，這樣地使用與反相器30連接的電容器6，僅在輸入了采樣保持觸發(fā)的期間，連接電容器6。因此，通過高速對(duì)突發(fā)信號(hào)進(jìn)行響應(yīng)，能夠減少收斂時(shí)間，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)采樣保持的時(shí)刻的輸入電壓的平滑化，監(jiān)視精度提高。

實(shí)施方式2.

圖4是示出本發(fā)明的功率監(jiān)視電路(功率監(jiān)視裝置)的實(shí)施方式2的結(jié)構(gòu)例的圖。如圖4所示，本實(shí)施方式的功率監(jiān)視電路除了不具備反相器30和反相器9而具備電壓跟隨器(電路分離部)12以外，與實(shí)施方式1的功率監(jiān)視電路相同。對(duì)于具有與實(shí)施方式1相同功能的結(jié)構(gòu)要素，標(biāo)注與實(shí)施方式1相同的標(biāo)號(hào)，省略重復(fù)的說明。

在本實(shí)施方式中，電容器6始終與用于電壓轉(zhuǎn)換的電阻5并聯(lián)連接。在電阻5和電容器6的后級(jí)配置有電壓跟隨器12，在其后級(jí)連接有采樣保持電路10。

接下來，對(duì)本實(shí)施方式的動(dòng)作進(jìn)行說明。在將由APD3生成的電流轉(zhuǎn)換為電壓之前，與實(shí)施方式1相同。對(duì)在采樣保持電路10與電容器6之間配置電壓跟隨器12的目的進(jìn)行說明。采樣保持電路10在內(nèi)部具有電容器，通過對(duì)該電容器進(jìn)行充電，來對(duì)輸入電壓進(jìn)行采樣保持。因此，在進(jìn)行充電并保持恒定電壓之前，發(fā)生瞬態(tài)響應(yīng)(非穩(wěn)定狀態(tài))。在采樣保持電路10的輸入側(cè)連接有電阻5或電容器6，則由于電阻5、電容器6與采樣保持電路10內(nèi)部的電容器，時(shí)間常數(shù)變長，瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間延遲。在本實(shí)施方式中，具備電壓跟隨器12，由此，使與電流鏡電路20的輸出連接的電阻5以及電容器6與采樣保持電路10分離，從而縮短時(shí)間常數(shù)，防止瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間延遲。電壓跟隨器12的輸入阻抗非常大，輸出阻抗非常小。因此，能夠分離前級(jí)的電路與后級(jí)的電路。

圖5是用于說明本實(shí)施方式的效果的圖。在輸入了信號(hào)光時(shí)，由于瞬態(tài)響應(yīng)，采樣保持電路10的輸入電壓V_VF上升，之后，成為恒定電壓。在圖5中，輸入電壓103是具有電壓跟隨器12的情況下的采樣保持電路10的輸入電壓，輸入電壓104是沒有電壓跟隨器12的情況下的采樣保持電路10的輸入電壓。此外，在圖5中，輸出電壓105是具有電壓跟隨器12的情況下的采樣保持電路10的輸出電壓，輸出電壓106是沒有電壓跟隨器12的情況下的采樣保持電路10的輸出電壓。

采樣保持電路10的輸入電壓在具有電壓跟隨器12和沒有電壓跟隨器12的情況下，上升的時(shí)間不同，在具有電壓跟隨器12的情況下迅速上升，在沒有電壓跟隨器12的情況下上升延遲。此時(shí)，在輸入了采樣保持觸發(fā)(觸發(fā)電壓)后，采樣保持電路10進(jìn)行工作，在采樣保持觸發(fā)的下降時(shí)，保持采樣保持電路10的輸入電壓。在觸發(fā)寬度短的情況下，如果沒有電壓跟隨器12，則因瞬態(tài)響應(yīng)而在上升的途中保持電壓，因此，保持比希望的電壓值小的電壓。因此，返回比輸入的接收功率小的值作為監(jiān)視值，監(jiān)視精度變差。

與此相對(duì)，在具有電壓跟隨器12的情況下，由于上升較快，即使觸發(fā)寬度短，也完成了收斂，因此，返回希望的電壓值，能夠防止監(jiān)視精度變差。此外，本實(shí)施方式的功率監(jiān)視電路具有電容器6，因此，能夠與實(shí)施方式1同樣地進(jìn)行輸入電壓的平滑化，從而能夠提高監(jiān)視精度。

如上所述，在本實(shí)施方式中，在采樣保持電路10與電容器6之間配置了電壓跟隨器12。因此，能夠縮短瞬態(tài)響應(yīng)的時(shí)間，在觸發(fā)寬度短的情況下也能夠防止監(jiān)視精度惡化。

工業(yè)上的可利用性

如上所述，本發(fā)明的功率監(jiān)視裝置及接收裝置適用于接收光信號(hào)的接收裝置。

標(biāo)號(hào)說明

1、2：晶體管；3：APD；4、5：電阻；6：電容器；9、30：反相器；10：采樣保持電路；11：TIA；20：電流鏡電路；12：電壓跟隨器。