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特開2025-18872受信機における信号断からの回復後の整定中のリニアトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）の制御
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025018872
(43)【公開日】2025-02-06
(54)【発明の名称】受信機における信号断からの回復後の整定中のリニアトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）の制御
(51)【国際特許分類】
H04B 10/69 20130101AFI20250130BHJP
H03G 3/20 20060101ALI20250130BHJP
H03G 3/34 20060101ALI20250130BHJP
【ＦＩ】
H04B10/69 130
H03G3/20 D
H03G3/34
【審査請求】有
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023183429
(22)【出願日】2023-10-25
(31)【優先権主張番号】18/359,564
(32)【優先日】2023-07-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】519146787
【氏名又は名称】ツー－シックス デラウェア インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＩＩ－ＶＩ Ｄｅｌａｗａｒｅ，Ｉｎｃ．
(74)【代理人】
【識別番号】110001070
【氏名又は名称】弁理士法人エスエス国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ディナップ スクマラン
(72)【発明者】
【氏名】リチャード ディー． デイビス
【テーマコード（参考）】
5J100
5K102
【Ｆターム（参考）】
5J100JA01
5J100KA06
5J100LA02
5J100LA09
5J100QA01
5J100SA02
5K102AA52
5K102AH24
5K102AH26
5K102PH31
5K102RD05
(57)【要約】 （修正有）
【課題】光受信機において、信号断からの復帰を正確に検出するシステムおよび方法を提供する。
【解決手段】光受信機３１０の一部である光デバイスは、光信号を受け取るフォトダイオード３１１と、入力段３１３と、出力段３１５と、入力段及び出力段の間に設けられた少なくとも１つの可変ゲインアンプ（ＶＧＡ）３１４とを有するリニアトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）３１２と、を備える。また、少なくとも１つのＶＧＡの出力を整流し、整流された出力を閾値ゲイン設定と比較して自動ゲイン制御電圧を生成する自動ゲイン制御ループ３３１と、自動ゲイン制御電圧の変化率を検出し、フォトダイオードにおける光信号の不在を示す第１の状態を決定する検出回路３３０と、を備え、検出回路は、少なくとも決定された第１の状態に応答して、リニアＴＩＡの出力段を無効化する。
【選択図】図３
【解決手段】光受信機３１０の一部である光デバイスは、光信号を受け取るフォトダイオード３１１と、入力段３１３と、出力段３１５と、入力段及び出力段の間に設けられた少なくとも１つの可変ゲインアンプ（ＶＧＡ）３１４とを有するリニアトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）３１２と、を備える。また、少なくとも１つのＶＧＡの出力を整流し、整流された出力を閾値ゲイン設定と比較して自動ゲイン制御電圧を生成する自動ゲイン制御ループ３３１と、自動ゲイン制御電圧の変化率を検出し、フォトダイオードにおける光信号の不在を示す第１の状態を決定する検出回路３３０と、を備え、検出回路は、少なくとも決定された第１の状態に応答して、リニアＴＩＡの出力段を無効化する。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光信号用の光デバイスであって、
前記光信号を受け取るように構成されるフォトダイオードと、
入力段と、出力段と、前記入力段および前記出力段の間に設けられた少なくとも１つの可変ゲインアンプ（ＶＧＡ）とを有するリニアトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）であって、前記入力段は前記フォトダイオードに結合されており、前記出力段は前記入力段に結合されており、リニアトランスインピーダンスアンプ出力の出力を有効化および無効化するように制御可能である、前記リニアトランスインピーダンスアンプと、
前記少なくとも１つのＶＧＡの出力を整流し、前記整流された出力を閾値ゲイン設定と比較して自動ゲイン制御電圧を生成するように構成される自動ゲイン制御ループと、
前記自動ゲイン制御電圧の変化率を検出するように構成され、前記フォトダイオードにおける前記光信号の不在を示す第１の状態を決定するように構成される検出回路と、
を備え、
少なくとも前記決定された第１の状態に応答して、前記検出回路は、前記リニアトランスインピーダンスアンプの前記出力段を無効化するように構成される、
光デバイス。
前記光信号を受け取るように構成されるフォトダイオードと、
入力段と、出力段と、前記入力段および前記出力段の間に設けられた少なくとも１つの可変ゲインアンプ（ＶＧＡ）とを有するリニアトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）であって、前記入力段は前記フォトダイオードに結合されており、前記出力段は前記入力段に結合されており、リニアトランスインピーダンスアンプ出力の出力を有効化および無効化するように制御可能である、前記リニアトランスインピーダンスアンプと、
前記少なくとも１つのＶＧＡの出力を整流し、前記整流された出力を閾値ゲイン設定と比較して自動ゲイン制御電圧を生成するように構成される自動ゲイン制御ループと、
前記自動ゲイン制御電圧の変化率を検出するように構成され、前記フォトダイオードにおける前記光信号の不在を示す第１の状態を決定するように構成される検出回路と、
を備え、
少なくとも前記決定された第１の状態に応答して、前記検出回路は、前記リニアトランスインピーダンスアンプの前記出力段を無効化するように構成される、
光デバイス。
【請求項2】
前記検出回路は、前記フォトダイオードにおける前記光信号の存在を示す第２の状態を決定するように構成され、少なくとも前記第１の状態の後に決定された前記第２の状態と、前記検出された変化率とに応答して、前記検出回路は、前記リニアＴＩＡの前記出力段を無効化するように構成される、請求項１に記載の光デバイス。
【請求項3】
前記検出回路は、前記フォトダイオードに結合されており、前記フォトダイオードにおける前記光信号の前記第１および第２の状態を示すように構成される受信信号強度インジケータを備える、請求項２に記載の光デバイス。
【請求項4】
少なくとも前記第２の状態と、帰還アンプの帰還信号の前記変化率の不在とに応答して、前記検出回路は、前記リニアＴＩＡの前記出力段を有効化するように構成される、請求項２に記載の光デバイス。
【請求項5】
前記検出回路は、前記第１の状態、前記第２の状態、前記変化率の前記存在、および前記変化率の前記不在の論理結合を処理するように構成され、前記処理された論理結合に基づいて前記リニアＴＩＡの前記出力段に有効化および無効化信号を提供するデジタル論理回路を備える、請求項４に記載の光デバイス。
【請求項6】
前記自動ゲイン制御ループは、前記少なくとも１つのＶＧＡの前記出力に接続された整流器と、前記閾値ゲイン設定を生成するように構成される閾値回路と、を備える、請求項１に記載の光デバイス。
【請求項7】
前記検出回路は、前記自動ゲイン制御電圧の前記変化率を検出するように構成される傾き検出回路を備え、前記傾き検出回路は、
オペアンプと、
前記オペアンプの出力を正の自動ゲイン制御電圧と比較し、前記比較から第１の比較状態を提供するように構成される第１のコンパレータと、
前記オペアンプの前記出力を負の自動ゲイン制御電圧と比較し、前記比較から第２の比較状態を提供するように構成される第２のコンパレータと、
前記第１および第２の比較状態を受け取り、前記自動ゲイン制御電圧の前記変化率を示す信号を出力するように構成されるＯＲ論理ゲートと、
を備える、請求項１に記載の光デバイス。
オペアンプと、
前記オペアンプの出力を正の自動ゲイン制御電圧と比較し、前記比較から第１の比較状態を提供するように構成される第１のコンパレータと、
前記オペアンプの前記出力を負の自動ゲイン制御電圧と比較し、前記比較から第２の比較状態を提供するように構成される第２のコンパレータと、
前記第１および第２の比較状態を受け取り、前記自動ゲイン制御電圧の前記変化率を示す信号を出力するように構成されるＯＲ論理ゲートと、
を備える、請求項１に記載の光デバイス。
【請求項8】
前記光デバイスは、光受信機または光送受信機の少なくとも一部である、請求項１に記載の光デバイス。
【請求項9】
フォトダイオードと、
入力段と、出力段と、前記入力段および前記出力段の間に設けられた少なくとも１つの可変ゲインアンプ（ＶＧＡ）とを備えるリニアトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）であって、前記リニアＴＩＡは前記フォトダイオードに結合されている、前記リニアＴＩＡと、
前記少なくとも１つのＶＧＡの出力を整流し、前記整流された出力を閾値ゲイン設定と比較して自動ゲイン制御電圧信号を生成するように構成される自動ゲイン制御ループと、
前記自動ゲイン制御電圧信号を受け取るように構成され、前記自動ゲイン制御ループからの前記自動ゲイン制御電圧信号を監視するように構成される傾き検出回路であって、前記傾き検出回路は、前記自動ゲイン制御電圧信号における傾きが検出されたことに応答して、前記傾きが検出されたことを示す第１の傾きステータス信号を提供するように構成される、前記傾き検出回路と、
前記傾き検出回路に結合されており、前記リニアＴＩＡの前記出力段に結合されている論理回路であって、前記論理回路は、前記第１の傾きステータス信号に応答して前記リニアＴＩＡの前記出力段をスケルチするように構成される、前記論理回路と、
を備える、光受信機。
入力段と、出力段と、前記入力段および前記出力段の間に設けられた少なくとも１つの可変ゲインアンプ（ＶＧＡ）とを備えるリニアトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）であって、前記リニアＴＩＡは前記フォトダイオードに結合されている、前記リニアＴＩＡと、
前記少なくとも１つのＶＧＡの出力を整流し、前記整流された出力を閾値ゲイン設定と比較して自動ゲイン制御電圧信号を生成するように構成される自動ゲイン制御ループと、
前記自動ゲイン制御電圧信号を受け取るように構成され、前記自動ゲイン制御ループからの前記自動ゲイン制御電圧信号を監視するように構成される傾き検出回路であって、前記傾き検出回路は、前記自動ゲイン制御電圧信号における傾きが検出されたことに応答して、前記傾きが検出されたことを示す第１の傾きステータス信号を提供するように構成される、前記傾き検出回路と、
前記傾き検出回路に結合されており、前記リニアＴＩＡの前記出力段に結合されている論理回路であって、前記論理回路は、前記第１の傾きステータス信号に応答して前記リニアＴＩＡの前記出力段をスケルチするように構成される、前記論理回路と、
を備える、光受信機。
【請求項10】
前記フォトダイオードにおける信号断（ＬＯＳ）をアサートする第１の指示信号と、前記フォトダイオードにおける前記ＬＯＳをデアサートする第２の指示信号とを提供するように構成される受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）
をさらに備える、請求項９に記載の光受信機。
をさらに備える、請求項９に記載の光受信機。
【請求項11】
前記論理回路は、信号断（ＬＯＳ）をアサートする前記第１の指示信号に応答して、前記論理回路から前記リニアＴＩＡの前記出力段にスケルチ信号を出力するように構成される、請求項１０に記載の光受信機。
【請求項12】
前記論理回路は、信号断（ＬＯＳ）をデアサートする前記第２の指示信号と、前記傾きが検出されたことを示す前記第１の傾きステータス信号とに応答して、前記論理回路から前記リニアＴＩＡの前記出力段にスケルチ信号を出力するように構成される、請求項１１に記載の光受信機。
【請求項13】
前記傾き検出回路は、前記自動ゲイン制御電圧信号における傾きが検出されなかったことに応答して、前記傾きが検出されなかったことを示す第２の傾きステータス信号を前記論理回路に提供するようにさらに構成される、請求項１１に記載の光受信機。
【請求項14】
前記論理回路は、信号断（ＬＯＳ）をデアサートする前記第２の指示信号と、前記傾きが検出されなかったことを示す前記第２の傾きステータス信号とに応答して、前記論理回路から前記リニアＴＩＡの前記出力段にスケルチデアサート信号を出力するように構成され、前記スケルチデアサート信号を受け取ったことに応答して前記リニアＴＩＡの前記出力段がアクティブ化される、請求項１３に記載の光受信機。
【請求項15】
前記自動ゲイン制御ループは、前記少なくとも１つのＶＧＡの前記出力に接続された整流器と、前記閾値ゲイン設定を生成するように構成される閾値回路と、を備える、請求項９に記載の光受信機。
【請求項16】
前記傾き検出回路は、
オペアンプと、
前記オペアンプの出力を正の自動ゲイン制御電圧と比較し、前記比較から第１の比較状態を提供するように構成される第１のコンパレータと、
前記オペアンプの前記出力を負の自動ゲイン制御電圧と比較し、前記比較から第２の比較状態を提供するように構成される第２のコンパレータと、
前記第１および第２の比較状態を受け取り、前記自動ゲイン制御電圧の前記傾きを示す信号を出力するように構成されるＯＲ論理ゲートと、
を備える、請求項９に記載の光受信機。
オペアンプと、
前記オペアンプの出力を正の自動ゲイン制御電圧と比較し、前記比較から第１の比較状態を提供するように構成される第１のコンパレータと、
前記オペアンプの前記出力を負の自動ゲイン制御電圧と比較し、前記比較から第２の比較状態を提供するように構成される第２のコンパレータと、
前記第１および第２の比較状態を受け取り、前記自動ゲイン制御電圧の前記傾きを示す信号を出力するように構成されるＯＲ論理ゲートと、
を備える、請求項９に記載の光受信機。
【請求項17】
リニアトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）の出力を制御する方法であって、
信号断（ＬＯＳ）をアサートする第１の指示信号に応答して、前記リニアＴＩＡの出力バッファにスケルチ信号を送って、前記リニアＴＩＡの出力電圧をスケルチすることと、
前記リニアＴＩＡの少なくとも１つの可変ゲインアンプＶＧＡの出力を整流し、前記整流された出力を閾値ゲイン設定と比較して、自動ゲイン制御電圧信号を生成することと、
前記自動ゲイン制御電圧信号を監視して、自動ゲイン制御電圧において傾きが検出されたか否かを判定することと、
前記自動ゲイン制御電圧信号における傾きが検出されたことに応答して、前記傾きが検出されたことを示す第１の傾きステータス信号を送ることと、
ＬＯＳをデアサートする第２の指示信号および前記第１の傾きステータス信号に応答して、前記リニアＴＩＡの前記出力バッファにスケルチ信号を送って、前記リニアＴＩＡの前記出力電圧をスケルチし続けることと、
を含む、方法。
信号断（ＬＯＳ）をアサートする第１の指示信号に応答して、前記リニアＴＩＡの出力バッファにスケルチ信号を送って、前記リニアＴＩＡの出力電圧をスケルチすることと、
前記リニアＴＩＡの少なくとも１つの可変ゲインアンプＶＧＡの出力を整流し、前記整流された出力を閾値ゲイン設定と比較して、自動ゲイン制御電圧信号を生成することと、
前記自動ゲイン制御電圧信号を監視して、自動ゲイン制御電圧において傾きが検出されたか否かを判定することと、
前記自動ゲイン制御電圧信号における傾きが検出されたことに応答して、前記傾きが検出されたことを示す第１の傾きステータス信号を送ることと、
ＬＯＳをデアサートする第２の指示信号および前記第１の傾きステータス信号に応答して、前記リニアＴＩＡの前記出力バッファにスケルチ信号を送って、前記リニアＴＩＡの前記出力電圧をスケルチし続けることと、
を含む、方法。
【請求項18】
前記自動ゲイン制御電圧信号において傾きが検出されなかったことに応答して、前記傾きが検出されなかったことを示す第２の傾きステータス信号を送ることと、
ＬＯＳをデアサートする前記第２の指示信号および前記第２の傾きステータス信号に応答して、前記リニアＴＩＡの前記出力バッファにアンスケルチ信号を送って、前記リニアＴＩＡの前記出力電圧をアンスケルチすることと、
をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
ＬＯＳをデアサートする前記第２の指示信号および前記第２の傾きステータス信号に応答して、前記リニアＴＩＡの前記出力バッファにアンスケルチ信号を送って、前記リニアＴＩＡの前記出力電圧をアンスケルチすることと、
をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項19】
ＬＯＳをアサートする前記第１の指示信号およびＬＯＳをアサートする前記第２の指示信号は、光受信機のフォトダイオードにおける受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）によって提供される、請求項１７に記載の方法。
【請求項20】
前記自動ゲイン制御電圧信号は、前記自動ゲイン制御電圧において傾きが検出されたか否かを判定するために、傾き検出回路によって監視される、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示の主題は、一般に光受信機に関し、いくつかの非限定的な実施形態では、光受信機のリニアトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）の入力において信号再開イベント（たとえば、信号断（loss of signal）の後）が発生した後にリニアＴＩＡが整定（settle）したときを正確に検出するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【0002】
本開示の目的のために、光ファイバケーブルの物理インターフェースを考える。図１Ａに示すように、レーザドライバによって駆動されるレーザ送信機１００から光ファイバ１０２を介してデータが送信される。光ファイバ１０２からの光信号１３０は、受信機１０４において、光検出器１１０とそれに続くリニアトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）１２０との組み合わせを介して受信され、その出力は図１Ｂに示すような電気差動データ１４０である。
【0003】
スモールフォームファクタプラガブル（ＳＦＰ：small form-factor pluggable）モジュールなどのデータ通信受信機１０４では、１つの要件は、入力光信号断イベントが検出されたときに受信機１０４の出力をスケルチ（squelch）することである。信号断は、受信機のプラグを抜くこと、システムを再構成すること、または他の理由から生じ得る。たとえば、図１Ｂは、光信号１３０の入力断１３２を示しており、また、ＴＩＡ出力データ１４０のスケルチ１４２を示している。ＰＡＭ４データの場合、ＴＩＡはその増幅がリニアである必要があり、リニアＴＩＡと呼ばれる。入力光信号１３０が再開すると、受信機のＴＩＡ１２０は、入力光パワーレベルの変化に再適応する時間を必要とし、その時間中、ＴＩＡ１２０は正しく動作しなくなる。ＴＩＡ１２０は、適応がまだ進行中である間は、無効なデータを送出しないことが好ましい。そのため、有効なデータを送ることができるようになるまでＴＩＡ１２０からのデータ１４０の出力を停止したいという要望があり、正常に動作したらＴＩＡ１２０からできるだけ早く有効なデータ１４０を送り始めたいという要望がある。
【0004】
既存の解決策のいくつかは、光信号の再開時に直ちにＴＩＡの出力データ１４０をオンにし、ＴＩＡ１２０が有効な動作状態に再度整定するまで、図１Ｂに示すように無効なデータＤ１１を送る。他の解決策は、固定遅延を使用してＴＩＡの出力をスケルチ１４２されたままにすることによって、そのような無効なデータＤ１１を送らないようにする。ＴＩＡの整定時間は入力光信号レベルに依存するので、これらの固定遅延は、ＴＩＡ１２０に必要な実際の整定時間よりも短いまたは長い場合がある。遅延が実際のＴＩＡ整定時間よりも短い場合、無効なデータＤ１１が送られることになる。遅延がＴＩＡ整定時間よりも長い場合、光信号の再開までの応答時間が不必要に長くなる。既存の解決策は、ＴＩＡ１２０のデータ１４０の出力を再開するタイミングを適切に計らないだけでなく、既存の技術は、所望のより短い整定時間を満たすために光入力信号再開イベント中に有効なデータ（１４０）を出力する時間を短縮するメカニズムを有していない。本出願の譲受人に譲渡された、その全体が引用により本明細書に組み込まれている、「Control of Trans-Impedance Amplifier (TIA) during Settling after Recovery from Loss of Signal in Receiver」と題された米国特許第１１，３８１，３１８号は、無効なデータを送らないようにするために信号再開イベント後のＴＩＡの整定を正確に検出するためのシステムおよび方法を開示しているが、この特許は、リニアＴＩＡを利用する場合のそのようなシステムの特殊性を考慮していない。たとえば、リニアＴＩＡへの入力信号が再開すると、リニアＴＩＡの自動ゲイン制御（ＡＧＣ：automatic gain control）ループは整定するのに時間がかかり、整定時間は入力ステップに比例する。リニアＴＩＡ制御ループが過渡ステップ入力に整定するまで、リニアＴＩＡは有効なデータを送出することができない。現在のところ、無効なデータを送らないようにするために、リニアＴＩＡのＡＧＣ帰還ループの整定の瞬間を正確に検知する方法はない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本開示の主題は、上述した問題のうちの１つまたは複数を克服するか、または少なくともその影響を低減することを対象とする。
【0006】
したがって、従来技術の欠点の一部または全てを克服するシステムを提供することが、本開示の主題の目的である。
【課題を解決するための手段】
【0007】
非限定的な実施形態によれば、光信号用の光デバイスが提供される。光デバイスは、光信号を受け取るように構成されるフォトダイオードと、入力段と、出力段と、入力段および出力段の間に設けられた少なくとも１つの可変ゲインアンプ（ＶＧＡ）とを有するリニアトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）と、を備える。入力段はフォトダイオードに結合されており、出力段は入力段に結合されており、リニアＴＩＡ出力の出力を有効化および無効化するように制御可能である。光デバイスはまた、少なくとも１つのＶＧＡの出力を整流し、整流された出力を閾値ゲイン設定と比較して自動ゲイン制御電圧を生成するように構成される自動ゲイン制御ループと、自動ゲイン制御電圧の変化率を検出するように構成され、フォトダイオードにおける光信号の不在を示す第１の状態を決定するように構成される検出回路と、を備える。少なくとも決定された第１の状態に応答して、検出回路は、リニアＴＩＡの出力段を無効化するように構成される。
【0008】
検出回路は、フォトダイオードにおける光信号の存在を示す第２の状態を決定するように構成され得、少なくとも第１の状態の後に決定された第２の状態と、検出された変化率とに応答して、検出回路は、リニアＴＩＡの出力段を無効化するように構成され得る。検出回路は、フォトダイオードに結合されており、フォトダイオードにおける光信号の第１および第２の状態を示すように構成される受信信号強度インジケータを備え得る。少なくとも第２の状態と、帰還アンプの帰還信号の変化率の不在とに応答して、検出回路は、リニアＴＩＡの出力段を有効化するように構成され得る。検出回路は、第１の状態、第２の状態、変化率の存在、および変化率の不在の論理結合を処理するように構成され、処理された論理結合に基づいてリニアＴＩＡの出力段に有効化および無効化信号を提供するデジタル論理回路を備え得る。
【0009】
自動ゲイン制御ループは、少なくとも１つのＶＧＡの出力に接続された整流器と、閾値ゲイン設定を生成するように構成される閾値回路と、を備え得る。検出回路は、自動ゲイン制御電圧の変化率を検出するように構成される傾き検出回路を備え得る。１つの非限定的な実施形態では、傾き検出回路は、オペアンプと、オペアンプの出力を正の自動ゲイン制御電圧と比較し、比較から第１の比較状態を提供するように構成される第１のコンパレータと、オペアンプの出力を負の自動ゲイン制御電圧と比較し、比較から第２の比較状態を提供するように構成される第２のコンパレータと、第１および第２の比較状態を受け取り、自動ゲイン制御電圧の変化率を示す信号を出力するように構成されるＯＲ論理ゲートと、を備える。光デバイスは、光受信機または光送受信機の少なくとも一部であり得る。
【0010】
非限定的な実施形態によれば、フォトダイオードと、入力段と、出力段と、入力段および出力段の間に設けられた少なくとも１つの可変ゲインアンプ（ＶＧＡ）とを備えるリニアトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）であって、リニアＴＩＡはフォトダイオードに結合されている、リニアＴＩＡと、少なくとも１つのＶＧＡの出力を整流し、整流された出力を閾値ゲイン設定と比較して自動ゲイン制御電圧信号を生成するように構成される自動ゲイン制御ループと、自動ゲイン制御電圧信号を受け取るように構成され、自動ゲイン制御ループからの自動ゲイン制御電圧信号を監視するように構成される傾き検出回路であって、傾き検出回路は、自動ゲイン制御電圧信号における傾きが検出されたことに応答して、傾きが検出されたことを示す第１の傾きステータス信号を提供するように構成される、傾き検出回路と、傾き検出回路に結合されており、リニアＴＩＡの出力段に結合されている論理回路と、を備える、光受信機が提供される。論理回路は、第１の傾きステータス信号に応答してリニアＴＩＡの出力段をスケルチするように構成される。
【0011】
光受信機は、フォトダイオードにおける信号断（ＬＯＳ：loss of signal）をアサートする第１の指示信号と、フォトダイオードにおけるＬＯＳをデアサートする第２の指示信号とを提供するように構成される受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ：received-signal-strength indicator）をさらに備え得る。論理回路は、信号断（ＬＯＳ）をアサートする第１の指示信号に応答して、論理回路からリニアＴＩＡの出力段にスケルチ信号を出力するように構成され得る。論理回路は、信号断（ＬＯＳ）をデアサートする第２の指示信号と、傾きが検出されたことを示す第１の傾きステータス信号とに応答して、論理回路からリニアＴＩＡの出力段にスケルチ信号を出力するように構成され得る。傾き検出回路は、自動ゲイン制御電圧信号における傾きが検出されなかったことに応答して、傾きが検出されなかったことを示す第２の傾きステータス信号を論理回路に提供するようにさらに構成され得る。論理回路は、信号断（ＬＯＳ）をデアサートする第２の指示信号と、傾きが検出されなかったことを示す第２の傾きステータス信号とに応答して、論理回路からリニアＴＩＡの出力段にスケルチデアサート信号を出力するように構成され得る。スケルチデアサート信号を受け取ったことに応答してリニアＴＩＡの出力段がアクティブ化され得る。
【0012】
自動ゲイン制御ループは、少なくとも１つのＶＧＡの出力に接続された整流器と、閾値ゲイン設定を生成するように構成される閾値回路と、を備え得る。傾き検出回路は、オペアンプと、オペアンプの出力を正の自動ゲイン制御電圧と比較し、比較から第１の比較状態を提供するように構成される第１のコンパレータと、オペアンプの出力を負の自動ゲイン制御電圧と比較し、比較から第２の比較状態を提供するように構成される第２のコンパレータと、第１および第２の比較状態を受け取り、自動ゲイン制御電圧の傾きを示す信号を出力するように構成されるＯＲ論理ゲートと、を備え得る。
【0013】
非限定的な実施形態によれば、リニアトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）の出力を制御する方法が提供される。この方法は、信号断（ＬＯＳ）をアサートする第１の指示信号に応答して、リニアＴＩＡの出力バッファにスケルチ信号を送って、リニアＴＩＡの出力電圧をスケルチすることと、リニアＴＩＡの少なくとも１つの可変ゲインアンプＶＧＡの出力を整流し、整流された出力を閾値ゲイン設定と比較して、自動ゲイン制御電圧信号を生成することと、自動ゲイン制御電圧信号を監視して、自動ゲイン制御電圧において傾きが検出されたか否かを判定することと、自動ゲイン制御電圧信号における傾きが検出されたことに応答して、傾きが検出されたことを示す第１の傾きステータス信号を送ることと、ＬＯＳをデアサートする第２の指示信号および第１の傾きステータス信号に応答して、リニアＴＩＡの出力バッファにスケルチ信号を送って、リニアＴＩＡの出力電圧をスケルチし続けることと、を含む。
【0014】
この方法は、自動ゲイン制御電圧信号において傾きが検出されなかったことに応答して、傾きが検出されなかったことを示す第２の傾きステータス信号を送ることと、ＬＯＳをデアサートする第２の指示信号および第２の傾きステータス信号に応答して、リニアＴＩＡの出力バッファにアンスケルチ信号を送って、リニアＴＩＡの出力電圧をアンスケルチすることと、をさらに含み得る。ＬＯＳをアサートする第１の指示信号およびＬＯＳをアサートする第２の指示信号は、光受信機のフォトダイオードにおける受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）によって提供され得る。自動ゲイン制御電圧信号は、自動ゲイン制御電圧において傾きが検出されたか否かを判定するために、傾き検出回路によって監視され得る。
【0015】
さらなる実施形態を以下の番号付きの条項に記載する。
【0016】
条項１：光信号用の光デバイスであって、光信号を受け取るように構成されるフォトダイオードと、入力段と、出力段と、入力段および出力段の間に設けられた少なくとも１つの可変ゲインアンプ（ＶＧＡ）とを有するリニアトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）であって、入力段はフォトダイオードに結合されており、出力段は入力段に結合されており、リニアトランスインピーダンスアンプ出力の出力を有効化および無効化するように制御可能である、リニアトランスインピーダンスアンプと、少なくとも１つのＶＧＡの出力を整流し、整流された出力を閾値ゲイン設定と比較して自動ゲイン制御電圧を生成するように構成される自動ゲイン制御ループと、自動ゲイン制御電圧の変化率を検出するように構成され、フォトダイオードにおける光信号の不在を示す第１の状態を決定するように構成される検出回路と、を備え、少なくとも決定された第１の状態に応答して、検出回路は、リニアトランスインピーダンスアンプの出力段を無効化するように構成される、光デバイス。
【0017】
条項２：検出回路は、フォトダイオードにおける光信号の存在を示す第２の状態を決定するように構成され、少なくとも第１の状態の後に決定された第２の状態と、検出された変化率とに応答して、検出回路は、リニアＴＩＡの出力段を無効化するように構成される、条項１に記載の光デバイス。
【0018】
条項３：検出回路は、フォトダイオードに結合されており、フォトダイオードにおける光信号の第１および第２の状態を示すように構成される受信信号強度インジケータを含む、条項１または２に記載の光デバイス。
【0019】
条項４：少なくとも第２の状態と、帰還アンプの帰還信号の変化率の不在とに応答して、検出回路は、リニアＴＩＡの出力段を有効化するように構成される、条項１または２に記載の光デバイス。
【0020】
条項５：検出回路は、第１の状態、第２の状態、変化率の存在、および変化率の不在の論理結合を処理するように構成され、処理された論理結合に基づいてリニアＴＩＡの出力段に有効化および無効化信号を提供するデジタル論理回路を備える、条項４に記載の光デバイス。
【0021】
条項６：自動ゲイン制御ループは、少なくとも１つのＶＧＡの出力に接続された整流器と、閾値ゲイン設定を生成するように構成される閾値回路と、を備える、条項１～５のいずれかに記載の光デバイス。
【0022】
条項７：検出回路は、自動ゲイン制御電圧の変化率を検出するように構成される傾き検出回路を備え、傾き検出回路は、オペアンプと、オペアンプの出力を正の自動ゲイン制御電圧と比較し、比較から第１の比較状態を提供するように構成される第１のコンパレータと、オペアンプの出力を負の自動ゲイン制御電圧と比較し、比較から第２の比較状態を提供するように構成される第２のコンパレータと、第１および第２の比較状態を受け取り、自動ゲイン制御電圧の変化率を示す信号を出力するように構成されるＯＲ論理ゲートと、を備える、条項１～６のいずれかに記載の光デバイス。
【0023】
条項８：光デバイスは、光受信機または光送受信機の少なくとも一部である、条項１～７のいずれかに記載の光デバイス。
【0024】
条項９：フォトダイオードと、入力段と、出力段と、入力段および出力段の間に設けられた少なくとも１つの可変ゲインアンプ（ＶＧＡ）とを備えるリニアトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）であって、リニアＴＩＡはフォトダイオードに結合されている、リニアＴＩＡと、少なくとも１つのＶＧＡの出力を整流し、整流された出力を閾値ゲイン設定と比較して自動ゲイン制御電圧信号を生成するように構成される自動ゲイン制御ループと、自動ゲイン制御電圧信号を受け取るように構成され、自動ゲイン制御ループからの自動ゲイン制御電圧信号を監視するように構成される傾き検出回路であって、傾き検出回路は、自動ゲイン制御電圧信号における傾きが検出されたことに応答して、傾きが検出されたことを示す第１の傾きステータス信号を提供するように構成される、傾き検出回路と、傾き検出回路に結合されており、リニアＴＩＡの出力段に結合されている論理回路であって、論理回路は、第１の傾きステータス信号に応答してリニアＴＩＡの出力段をスケルチするように構成される、論理回路と、を備える、光受信機。
【0025】
条項１０：フォトダイオードにおける信号断（ＬＯＳ）をアサートする第１の指示信号と、フォトダイオードにおけるＬＯＳをデアサートする第２の指示信号とを提供するように構成される受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）をさらに備える、条項９に記載の光受信機。
【0026】
条項１１：論理回路は、信号断（ＬＯＳ）をアサートする第１の指示信号に応答して、論理回路からリニアＴＩＡの出力段にスケルチ信号を出力するように構成される、条項９または１０に記載の光受信機。
【0027】
条項１２：論理回路は、信号断（ＬＯＳ）をデアサートする第２の指示信号と、傾きが検出されたことを示す第１の傾きステータス信号とに応答して、論理回路からリニアＴＩＡの出力段にスケルチ信号を出力するように構成される、条項９～１１のいずれかに記載の光受信機。
【0028】
条項１３：傾き検出回路は、自動ゲイン制御電圧信号における傾きが検出されなかったことに応答して、傾きが検出されなかったことを示す第２の傾きステータス信号を論理回路に提供するようにさらに構成される、条項９～１１のいずれかに記載の光受信機。
【0029】
条項１４：論理回路は、信号断（ＬＯＳ）をデアサートする第２の指示信号と、傾きが検出されなかったことを示す第２の傾きステータス信号とに応答して、論理回路からリニアＴＩＡの出力段にスケルチデアサート信号を出力するように構成され、スケルチデアサート信号を受け取ったことに応答してリニアＴＩＡの出力段がアクティブ化される、条項１３に記載の光受信機。
【0030】
条項１５：自動ゲイン制御ループは、少なくとも１つのＶＧＡの出力に接続された整流器と、閾値ゲイン設定を生成するように構成される閾値回路と、を備える、条項９～１４のいずれかに記載の光受信機。
【0031】
条項１６：傾き検出回路は、オペアンプと、オペアンプの出力を正の自動ゲイン制御電圧と比較し、比較から第１の比較状態を提供するように構成される第１のコンパレータと、オペアンプの出力を負の自動ゲイン制御電圧と比較し、比較から第２の比較状態を提供するように構成される第２のコンパレータと、第１および第２の比較状態を受け取り、自動ゲイン制御電圧の傾きを示す信号を出力するように構成されるＯＲ論理ゲートと、を備える、条項９～１５のいずれかに記載の光受信機。
【0032】
条項１７：リニアトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）の出力を制御する方法であって、信号断（ＬＯＳ）をアサートする第１の指示信号に応答して、リニアＴＩＡの出力バッファにスケルチ信号を送って、リニアＴＩＡの出力電圧をスケルチすることと、リニアＴＩＡの少なくとも１つの可変ゲインアンプＶＧＡの出力を整流し、整流された出力を閾値ゲイン設定と比較して、自動ゲイン制御電圧信号を生成することと、自動ゲイン制御電圧信号を監視して、自動ゲイン制御電圧において傾きが検出されたか否かを判定することと、自動ゲイン制御電圧信号における傾きが検出されたことに応答して、傾きが検出されたことを示す第１の傾きステータス信号を送ることと、ＬＯＳをデアサートする第２の指示信号および第１の傾きステータス信号に応答して、リニアＴＩＡの出力バッファにスケルチ信号を送って、リニアＴＩＡの出力電圧をスケルチし続けることと、を含む、方法。
【0033】
条項１８：自動ゲイン制御電圧信号において傾きが検出されなかったことに応答して、傾きが検出されなかったことを示す第２の傾きステータス信号を送ることと、ＬＯＳをデアサートする第２の指示信号および第２の傾きステータス信号に応答して、リニアＴＩＡの出力バッファにアンスケルチ信号を送って、リニアＴＩＡの出力電圧をアンスケルチすることと、をさらに含む、条項１７に記載の方法。
【0034】
条項１９：ＬＯＳをアサートする第１の指示信号およびＬＯＳをアサートする第２の指示信号は、光受信機のフォトダイオードにおける受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）によって提供される、条項１７または１８に記載の方法。
【0035】
条項２０：自動ゲイン制御電圧信号は、自動ゲイン制御電圧において傾きが検出されたか否かを判定するために、傾き検出回路によって監視される、条項１７～１９のいずれかに記載の方法。
【0036】
本開示の主題のこれらおよび他の特徴および特性、構造の関係する要素の動作方法および機能、ならびに部品の組み合わせおよび製造の経済性は、添付の図面を参照して以下の説明および添付の特許請求の範囲を検討すると、より明らかになると思われ、これらは全て本明細書の一部を構成し、本明細書では、同様の参照番号は様々な図における対応する部分を示す。しかしながら、図面は、例示および説明のみを目的としたものであり、本開示の主題の限界を定義することを意図したものではないということを明確に理解されたい。本明細書および特許請求の範囲で使用するように、「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」といった単数形は、文脈が明らかにそうでないことを示さない限り、複数の参照対象を含む。
【0037】
本開示の主題のさらなる利点および詳細は、添付の図面に示した例示的な実施形態を参照して、以下でより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【0038】
【0039】
図１Ｂは、受信機で受信された光信号と、信号断（ＬＯＳ）状態からの回復に起因する受信機によって出力された無効な出力信号との比較を示す図である。
【0040】
【0041】
【0042】
【0043】
【0044】
【発明を実施するための形態】
【0045】
以下の説明の目的で、「端部」、「上側」、「下側」、「右」、「左」、「鉛直」、「水平」、「頂部」、「底部」、「横方向」、「長手方向」という用語およびそれらの派生語は、図面において方向付けられるときに、本開示の主題に関連するものとする。しかしながら、本開示の主題は、そうでないことを明示している場合を除き、様々な代替的な変形例およびステップシーケンスを想定し得ることを理解されたい。また、添付の図面に示し、以下の明細書で説明する特定のデバイスおよびプロセスは、単に本開示の主題の例示的な実施形態であることを理解されたい。したがって、本明細書に開示した実施形態に関連する特定の寸法および他の物理的特性は、特に断りのない限り限定として解釈されるべきではない。
【0046】
本明細書で使用する態様、構成要素、要素、構造、作用、ステップ、機能、命令などは、重要または必須であると明示的に記載していない限り、そのように解釈すべきではない。また、本明細書で使用する場合、冠詞「ａ」および「ａｎ」は、１つまたは複数のものを含むものとし、「１つまたは複数」および「少なくとも１つ」と互換的に使用され得る。１つだけのものを意図する場合、「１つ」という用語または同様の文言を使用する。また、本明細書で使用する場合、「有する（ｈａｓ、ｈａｖｅ、ｈａｖｉｎｇ）」などの用語は、オープンエンドの用語であるものとする。また、「～に基づいて」という語句は、明示的にそうではないと述べていない限り、「～に少なくとも部分的に基づいて」を意味するものとする。
【0047】
いくつかの非限定的な実施形態を、閾値に関連して本明細書に記載する。本明細書で使用する場合、閾値を満たすとは、値が閾値より大きいこと、閾値より多いこと、閾値より高いこと、閾値以上であること、閾値より小さいこと、閾値より少ないこと、閾値より低いこと、閾値以下であること、閾値に等しいことなどを指し得る。
【0048】
本開示は、光受信機のリニアトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）の入力において信号再開イベント（たとえば、信号断の後）が発生した後にリニアＴＩＡが整定したときを正確に検出するための傾き検出回路を対象とする。リニアＴＩＡの整定の正確な検知を使用して、ＴＩＡの制御ループが再適応して正しい動作状態に再び整定するまでリニアＴＩＡの出力をスケルチすることによって、無効なデータを送らないようにする。
【0049】
図２を参照すると、本開示に従って動作するリニアＴＩＡの所望の出力の一例が示されている。リニアＴＩＡの出力のデータ２００は、受信機で信号断が検出されるまで継続する。入力光信号断イベントが検出され、ＬＯＳ指示がアサートされると、リニアＴＩＡのデータの出力は、期間Ｐ２１の間スケルチされる。時点２０２で、入力光信号が再開し、ＬＯＳ指示はデアサートされるが、受信機（ＴＩＡ）が適応または再適応するのに時間を要するので、ＴＩＡの出力のスケルチはまだデアサートされない。時点２０２の後には、ＴＩＡの自動ゲイン制御（ＡＧＣ）ループ電圧信号の傾きが存在し、これは、以下でより詳細に説明する傾き検出回路によって検出することができる。それに応じて、受信機の出力は、リニアＴＩＡが適応するまでの期間Ｐ２２においてさらにスケルチされる。最終的に、期間Ｐ２２の後に受信機のリニアＴＩＡの適応または整定が完了する時点２０４において、リニアＴＩＡのＡＧＣループ電圧信号の傾きはなくなり、リニアＴＩＡの出力のスケルチはデアサートされる。それに応じて、受信機の出力のデータ２００は、無効なデータを含むことなく継続することができる。本明細書に開示する傾き検出回路を使用することにより、リニアＴＩＡのＡＧＣループの整定の瞬間を正確に検知して、ループが整定するまでの無効なデータを送らないようにすることができ、リニアＴＩＡ出力における有効なデータを速やかに利用することができる。１つの非限定的な構成では、入力信号が再開してからリニアＴＩＡの出力のスケルチが終了するまでの期間Ｐ２２は、過渡ステップ入力から８０μｓ以内であり得る。
【0050】
本開示の傾き検出回路が受信機のリニアＴＩＡの出力をどのように制御するよう意図しているかを理解した上で、議論は次に、受信機の回路および他の特徴、ならびに受信機のリニアＴＩＡの出力を制御する方法に移る。具体的には、図３は、本開示による光受信機３１０の簡略化したブロック図を示している。光受信機３１０は、フォトダイオード３１１と、受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）３１７と、リニアＴＩＡ３１２と、ＤＣキャンセル帰還アンプ３１６と、傾き処理回路３２９と、出力バッファ３１５とを含む。
【0051】
一般に、以下で説明するように、光受信機３１０は、フォトダイオード３１１で光信号を受信し、リニアＴＩＡ３１２は、フォトダイオードからの変動する入力電流を電圧に変換して（増幅も行う）出力バッファ３１５から差動出力電圧６８０として出力する。１つの非限定的な実施形態では、リニアＴＩＡ３１２は、フォトダイオード３１１からの信号を増幅するように構成される低ノイズ入力段３１３と、それに続く可変ゲインアンプ（ＶＧＡ）段３１４および出力バッファ３１５とを含む。図３には単一のＶＧＡ段３１４のみを示しているが、用途に基づいて複数のＶＧＡ段が存在し得るので、これは本開示を限定するものと解釈されるべきではない。入力信号振幅に基づいて、ＶＧＡ段３１４はそのゲインを増加または減少させて、ＴＩＡ３１２の出力をリニアに保つようにする。ＶＧＡ出力は、整流器３１８によって整流され、閾値回路３２０によって生成された閾値ゲイン設定と比較されて、ＶＧＡゲインを調整するための制御電圧（Ｖagc）が生成される。１つの非限定的な実施形態では、閾値回路３２０は、特定のＶＧＡゲインを実現するための閾値電流を提供する。制御電圧（Ｖagc）はＡＧＣループによって、整流器の電流出力が閾値電流と等しくなるように設定される。
【0052】
ＤＣキャンセル帰還アンプ３１６は、負帰還を使用して変動する入力電流の、電流のＤＣ成分を低減するために使用される。ＤＣキャンセル帰還アンプ３１６は、ＶＧＡ段３１４から差動出力６５６、６５８に接続されている。
【0053】
簡単に説明すると、フォトダイオード３１１は、受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）３１７に接続されたカソードを有し、リニアＴＩＡ３１２の入力段３１３に接続されたアノードを有する。フォトダイオード３１１は、入力光信号を受け取り、入力光信号を、電流が光パワーに比例する電気信号６５０に変換するように構成される。リニアＴＩＡ３１２の低ノイズ入力段３１３は、フォトダイオード３１１から電気信号６５０を受け取り、電気信号６５２をリニアＴＩＡ３１２のＶＧＡ段３１４に提供するように構成される。入力段３１３は、ＤＣキャンセル帰還アンプ３１６からの帰還に接続されている。すなわち、帰還アンプからの帰還信号６７０は、ＶＧＡ段３１４の出力におけるＤＣオフセットを処理するために、入力段３１３に接続されている。
【0054】
ＶＧＡ段３１４はリニアＴＩＡ３１２の出力バッファ３１５に結合されており、ゲインアンプ３１４は出力バッファ３１５に差動出力６５６、６５８を提供する。転じて、出力バッファ３１５は、受信機３１０の差動出力電圧６８０を提供する。しかしながら、以下で説明する回路から出力バッファ３１５で受け取られる制御信号６７２（たとえば、スケルチ信号またはアンスケルチ信号）に応答して、出力バッファ３１５の差動出力電圧６８０をスケルチおよびアンスケルチすることができる。
【0055】
信号断に応答して出力バッファ３１５の差動出力電圧６８０をスケルチするために、リニアＴＩＡ３１２はＬＯＳステータス６００を使用する。信号の再開に応答して出力バッファ３１５の差動出力電圧６８０をアンスケルチするために、ＴＩＡ３１２はＬＯＳステータス６００および傾き処理回路３２９を使用する。
【0056】
フォトダイオード３１１のカソード側において、受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）３１７は、受信信号強度を示し、ＲＳＳＩ３１７の出力端子を介して、入力光信号が失われたことに応答して信号断（ＬＯＳ）を示すＬＯＳステータス信号６００を提供するように構成される。すなわち、入力光信号が失われたことに応答して、信号断（ＬＯＳ）がアサートされる。それに応じて、出力段３１５は、以下に論じる方法でスイッチオフされる。
【0057】
入力光信号が再開すると、ＬＯＳはデアサートされる。すなわち、光信号が失われていない（すなわち、非ＬＯＳである、またはＬＯＳがデアサートされている）ことを示すＬＯＳステータス信号６００が生成または提供される。それに応じて、リニアＴＩＡ３１２は、自動ゲイン制御（ＡＧＣ）ループ３３１およびＤＣキャンセルループ３３３を使用して、そのような変化に適応または再適応する。ＡＧＣループ３３１は、ＶＧＡ段３１４の出力を整流し、整流された出力を閾値ゲイン設定と比較して自動ゲイン制御電圧信号６７５を生成するように構成される。リニアＴＩＡ３１２は、適応または再適応するのに一定の整定時間を要する。整定時間の間、リニアＴＩＡ３１２からの出力データは無効である。
【0058】
再開と、出力バッファ３１５から有効なデータを送ることとを容易にするために、光受信機３１０（図３）の回路は、傾き処理回路３２９を備える。ここでは概略的に示し、以下でより詳細に論じるように、傾き処理回路３２９は、傾き検出回路３３０およびデジタル論理回路３５０を含む。傾き処理回路３２９は、ＲＳＳＩ３１７からＬＯＳステータス信号６００を受け取り、自動ゲイン制御ループから自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５を受け取る。傾き検出回路３３０は、自動ゲイン制御ループ３３１からの自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５の受け取りおよび監視を行うように構成され得る。
【0059】
ＬＯＳステータス信号６００が信号断（ＬＯＳ）を示すことに応答して、傾き処理回路３２９は、スケルチ信号６７２を出力バッファ３１５に提供するまたは送ることによって、差動出力電圧６８０をスケルチする。たとえば、スケルチ信号６７２を使用して、出力バッファ３１５を無効化する。光信号が失われていないことをＬＯＳステータス信号６００が示す場合、以下でより詳細に論じるように、傾き処理回路３２９から出力バッファ３１５への制御信号６７２は、自動ゲイン制御ループ３３１からの自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５において傾きが検出されたか否かに応じて決定される。
【0060】
傾き検出回路３３０は、ＬＯＳステータス信号６００によって示される入力光信号の再開後のリニアＴＩＡ３１２の整定を監視するように構成される。いくつかの例では、傾き処理回路３２９は、リニアＴＩＡ３１２が整定した後に、アンスケルチ信号６７２（たとえば、スケルチデアサート信号）を出力バッファ３１５に送ることによって、リニアＴＩＡの出力バッファ３１５を「オン」に切り替える。すなわち、信号断後にリニアＴＩＡ３１２が整定したことに応答して、傾き処理回路３２９は、傾き処理回路３２９から出力バッファ３１５にアンスケルチ信号６７２（たとえば、スケルチデアサート信号）を送ることによって、リニアＴＩＡの出力バッファ３１５を「オン」にする。特定の例では、傾き処理回路３２９は、スケルチ信号６７２を出力バッファ３１５に送ることによって、ＴＩＡの出力バッファ３１５を「オフ」にする（たとえば、スケルチする）。ここでは概略的にのみ示しているように、信号６７２は、出力バッファ３１５への電流源３３５に対するスイッチを操作することによって、出力バッファ３１５を有効化および無効化するものとして示している（図４参照）。
【0061】
自動ゲイン制御ループ３３１が自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５において傾きを有する整定中モードにあることに応答して、傾き検出回路３３０からの出力はアサートされ、たとえば、高電圧レベルになる。自動ゲイン制御ループ３３１が整定したこと、たとえば、自動ゲイン制御ループ３３１の整定が完了したことに応答して、傾き検出回路３３０からの出力はデアサートされ、たとえば、低電圧レベルになる。したがって、傾き検出回路３３０の出力を使用して、リニアＴＩＡの自動ゲイン制御ループ３３１の整定が完了するまで、リニアＴＩＡ３１２の出力をスケルチ信号６７２でスケルチしたままにしておくことによって、出力バッファ３１５の差動出力電圧６８０における無効なデータが防がれ得る。傾き検出回路３３０を使用して、リニアＴＩＡの自動ゲイン制御ループ３３１の整定の瞬間をそのように正確に決定することにより、光受信機３１０から無効なデータが送られることを防ぐことができる。この傾き検出回路３３０のさらなる詳細については、図４を参照して以下で論じる。
【0062】
リニアＴＩＡ３１２と共に使用される傾き処理回路３２９（傾き検出回路３３０およびデジタル論理回路３５０）を有する受信機３１０の回路を理解した上で、議論は傾き検出回路３３０のさらなる詳細に移る。図４を参照すると、傾き処理回路３２９のための傾き検出回路３３０の一例およびデジタル論理回路３５０の一例のさらなる詳細が示されている。この構成では、傾き検出回路３３０およびデジタル論理回路３５０は、スケルチ／アンスケルチ信号６７２を出力するように構成される。
【0063】
傾き検出回路３３０は、自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５を受け取る入力端子を有し、傾きステータス信号６７１を出力する出力端子を有する。傾き検出回路３３０は、自動ゲイン制御ループ（３３１；図３）からの自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５の受け取りおよび監視を行うように構成される。その信号６７５を処理して、傾き検出回路３３０は、受け取った自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５において傾きが存在するか否かを判定または検出するように構成される。受け取られた自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５における傾きは、信号が時間と共に変化しており、まだ整定していないことを示す。
【0064】
デジタル論理回路３５０は、ＬＯＳステータス信号６００を受け取るための第１の入力端子を有し、傾き検出回路３３０から傾きステータス信号６７１を受け取るための第２の入力端子を有する。任意の適切なデジタル論理を含むことができるデジタル論理回路３５０は、スケルチ信号６７２を提供する。信号断（ＬＯＳ）を示すＬＯＳステータス信号６００を受け取ったことに応答して、デジタル論理回路３５０は、スケルチ信号６７２を出力バッファ３１５に送るように構成される。出力バッファ３１５がスケルチ信号６７２を受け取ったことに応答して、出力バッファ３１５の出力が前述のようにスケルチされる。
【0065】
傾き検出回路３３０によって自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５において傾きが検出されたことに応答して、傾き検出回路３３０は、自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５における傾きが検出されたことを示す第１の傾きステータス信号６７１（たとえば、所定の電圧レベルを有するアサート信号）を提供または出力する。傾き検出回路３３０によって自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５において傾きが検出されなかったことに応答して、傾き検出回路３３０は、自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５における傾きが検出されなかったことを示す第２の傾きステータス信号６７１（たとえば、異なる所定の電圧レベルを有するデアサート信号）を提供または出力する。
【0066】
それに応じて、傾き検出回路３３０の出力は、傾きステータス信号６７１を受け取るように構成されるデジタル論理回路３５０に結合されており、傾きステータス信号６７１は、自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５における傾きが自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５で検出されたことまたは検出されなかったことを示すことができる。
【0067】
いくつかの例では、デジタル論理回路３５０の第１の入力端子は、光信号がもはや失われていない（すなわち、失われた後に再開した）ことを示すＬＯＳステータス信号６００を受け取り、デジタル論理回路３５０は、自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５における傾きが検出されたことを示す第１の傾きステータス信号６７１を受け取ったことに応答して、なおもスケルチ信号６７２を出力バッファ３１５に送り、出力バッファ３１５は差動出力電圧６８０をスケルチされたままにする。
【0068】
他の例では、デジタル論理回路３５０の第１の入力端子は、光信号がもはや失われていない（すなわち、失われた後に再開した）ことを示すＬＯＳステータス信号６００を受け取り、デジタル論理回路３５０は、自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５において傾きが検出されなかったことを示す第２の傾きステータス信号６７１を受け取ったことに応答して、アンスケルチ（スケルチデアサート）信号６７２を出力バッファ３１５に送る。それに応じて、出力バッファ３１５の差動出力電圧６８０はアンスケルチされる。
【0069】
傾き検出回路３３０をより詳細に見ると、傾き検出回路３３０は、自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５を入力として受け取るように構成される。オペアンプ３３７は、自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５を増幅して出力電圧を生成する。たとえば、抵抗およびキャパシタの配置により、オペアンプ３３７の第２の入力端子と比較したオペアンプ３３７の第１の入力端子における電圧に時間遅延が生じる。それに応じて、自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５において傾きが存在する場合、オペアンプ３３７の入力端子間の電圧差は、自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５の傾きに起因する異なる時点における電圧の差を表し、またはそれに対応し得る。
【0070】
オペアンプ３３７の出力端子は、トランジスタ３３９のベースに結合されている。トランジスタ３３９のエミッタは、ウィンドウコンパレータ３４３の第１のコンパレータ３４１および第２のコンパレータ３４２に結合されている。第１のコンパレータ３４１および第２のコンパレータ３４２は、出力がＯＲゲート３４５に接続されており、そこから傾きステータス信号６７１が利用可能である。第１のコンパレータ３４１は、反転端子で自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５を受け取り、非反転端子でトランジスタ３３９のエミッタからの信号を受け取る。第１のコンパレータ３４１の出力端子は、（ａ）第１のコンパレータ３４１の非反転端子が第１のコンパレータ３４１の反転端子よりも高い電圧を有することに応答して高電圧レベルを出力し、（ｂ）非反転端子の電圧が第１のコンパレータ３４１の反転端子の電圧以下であることに応答して低電圧レベルを出力するように構成される。
【0071】
それに関連して、第２のコンパレータ３４２は、非反転端子で自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５を受け取り、反転端子でトランジスタ３３９のエミッタからの信号を受け取る。第２のコンパレータ３４２の出力端子は、（ａ）第２のコンパレータ３４２の反転端子が第２のコンパレータ３４２の非反転端子よりも低い電圧を有することに応答して高電圧レベルを出力し、（ｂ）反転端子の電圧が第２のコンパレータ３４２の非反転端子の電圧以上であることに応答して低電圧レベルを出力するように構成される。
【0072】
コンパレータ３４１、３４２からの出力を使用して、ＯＲゲート３４５は、第１のコンパレータ３４１または第２のコンパレータ３４２が高電圧レベルを有することに応答して高電圧レベルを出力するように構成され、ＯＲゲート３４５は、両方のコンパレータ３４１、３４２が低電圧レベルを提供したことに応答して、低電圧レベルを出力するように構成される。ＯＲゲートは、その入力の両方が高電圧レベルを受け取ったことに応答して高電圧レベルを出力することができるが、図４のコンパレータ３４１、３４２は、両方が同時に高電圧レベルを出力するわけではない。すなわち、コンパレータ３４１が高電圧レベルを出力する場合、コンパレータ３４２は低電圧レベルしか出力することができず、コンパレータ３４１が高電圧レベルを出力する場合、コンパレータ３４２は低電圧レベルしか出力することができない。
【0073】
第１のコンパレータ３４１は、自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５の変化に関する正の傾きを検出し、第２のコンパレータ３４２は、自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５の変化に関する負の傾きを検出する。特定の例では、傾き検出回路３３０の入力端子で受け取られた自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５における正の傾きに応答して、第１のコンパレータ３４１の出力が高電圧レベルになり、ＯＲゲート３４５の出力が、傾きが検出されたことを示す第１の傾きステータス信号６７１として、高電圧レベルになる。このように、傾き検出回路３３０は、自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５における正の傾きを検出し、傾きが検出されたことを示すための高電圧レベルの第１の傾きステータス信号６７１を出力することができる。
【0074】
別の例では、傾き検出回路３３０で受け取られた自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５における負の傾きに応答して、第２のコンパレータ３４２の出力が高電圧レベルになり、ＯＲゲート３４５の出力が、傾きが検出されたことを示す第１の傾きステータス信号６７１として、高電圧レベルになる。このように、傾き検出回路３３０は、自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５の変化における負の傾きを検出し、傾きが検出されたことを示すための高電圧レベルの第１の傾きステータス信号６７１を出力することができる。
【0075】
他の例では、傾き検出回路３３０の入力で受け取られた自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５における傾きがないことに応答して、第１のコンパレータ３４１の出力が低電圧レベルになり、第２のコンパレータ３４２の出力が低電圧レベルになる。このため、ＯＲゲート３４５の出力は、傾きが検出されなかったことを示す第２の傾きステータス信号６７１として低電圧レベルになる。このように、傾き検出回路３３０は、自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５に傾きがないと判定することができ、自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５に傾きがないことを示すための低電圧レベルの第２の傾きステータス信号６７１を出力することができる。
【0076】
図３を参照して先で論じたように、傾き検出回路３３０およびデジタル論理回路３５０は、リニアＴＩＡ３１２に結合され得る。他の例では、傾き検出回路３３０およびデジタル論理回路３５０は、リニアＴＩＡ３１２に統合され得、またはリニアＴＩＡ３１２の一部と見なされ得る。たとえば、リニアＴＩＡ３１２の集積回路は、傾き検出回路３３０およびデジタル論理回路３５０の構成要素を含むことができる。
【0077】
本開示の教示をさらに示すために、入力光ステップに応答したリニアＴＩＡの出力のアンスケルチの測定結果の概略例を図５および図６に示す。図５は、従来技術による固定遅延を使用したアンスケルチ動作の出力をグラフ化したものであり、図６は、本開示の傾き検出回路を使用したアンスケルチ動作の出力をグラフ化したものである。
【0078】
図５を参照すると、曲線５０１は、異なる時点におけるＴＩＡ入力電圧を示している。ＴＩＡ入力電圧５０１は測定することができ、フォトダイオード３１１からの電気信号６５０と等価である。曲線５０２は、異なる時点における自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５を示している。リニアＴＩＡの自動ゲイン制御ループ３３１の整定は、曲線５０２における傾きから解釈することができる。曲線５０３は、異なる時点におけるＬＯＳステータスを示している。曲線５０３のＬＯＳステータスは、時点Ｔ５３においてＬＯＳアサートステータスからＬＯＳデアサートステータスに切り替わる。
【0079】
曲線５０４は、ＬＯＳアサートステータスの後に固定遅延により時点Ｔ５３でデアサートする、出力バッファ３１５に送られる従来のスケルチ信号６７２を示しており、曲線５０５は、出力バッファ３１５からのリニアＴＩＡ３１２の出力を示している。図５の曲線５０４および５０５は、ＬＯＳステータス曲線５０３がＬＯＳアサートステータスからＬＯＳデアサートステータスに切り替わる時点Ｔ５１からの固定遅延Ｄ５１を使用して、時点Ｔ５３においてリニアＴＩＡの出力を「オン」にすることを示している。リニアＴＩＡの自動ゲイン制御ループ３３１の整定は、曲線５０２における自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５の整定から解釈することができる。時点Ｔ５１およびＴ５２の間で、曲線５０２におけるＴ５１およびＴ５２の間の傾きによって示されるように、リニアＴＩＡ（たとえば、リニアＴＩＡの自動ゲイン制御ループ）が再適応する。時点Ｔ５２から、リニアＴＩＡの自動ゲイン制御ループが整定している。すなわち、時点Ｔ５２から、リニアＴＩＡは有効な動作状態になる。しかしながら、図５において、曲線５０５に示すリニアＴＩＡの出力は、曲線５０２に基づいて解釈できるように、リニアＴＩＡの自動ゲイン制御ループがＴ５２から整定した後でも、時点Ｔ５２およびＴ５３の間でスケルチされたままである。したがって、この固定遅延Ｄ５１は、リニアＴＩＡが、既に有効なデータを生成している後に、データの出力を再開しないので、望ましくない動作をもたらす。図には示していないが、固定遅延Ｄ５１では、同様に、リニアＴＩＡの自動ゲイン制御ループが整定する前にリニアＴＩＡがデータの出力を時期尚早に再開することになり得、その結果、リニアＴＩＡが無効なデータを出力することになる。
【0080】
対照的に、図６では、ＴＩＡの出力は、本開示による傾き検出回路によって決定される動的時間スパン（Ｔ６１およびＴ６２の間）を使用して「オン」にされる。図６を参照すると、曲線６０１は、異なる時点におけるＴＩＡ入力電圧を示している。ＴＩＡ入力電圧６０１は測定することができ、フォトダイオード３１１からの電気信号６５０と等価である。曲線６０２は、異なる時点における自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５を示している。リニアＴＩＡの自動ゲイン制御ループ３３１の整定は、曲線６０２における傾きから解釈することができる。曲線６０４は、異なる時点におけるＬＯＳステータスを示している。曲線６０３のＬＯＳステータスは、時点Ｔ６１においてＬＯＳアサートステータスからＬＯＳデアサートステータスに切り替わる。
【0081】
曲線６０４は、傾き処理回路３２９から出力バッファ３１５へのスケルチ信号６７２を示しており、曲線６０５は、出力バッファ３１５からのリニアＴＩＡ３１２の出力を示している。曲線６０６は、時間の経過に伴う傾きステータス信号６７１を示す。傾き検出回路３３０によって自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５において傾きが検出されたことに応答して、傾き検出回路３３０は、時刻Ｔ６１において、自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５における傾きが検出されたことを示す第１の傾きステータス信号６７１（たとえば、所定の電圧レベルを有するアサート信号）を提供または出力する。傾き検出回路３３０によって自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５において傾きが検出されなかったことに応答して、傾き検出回路３３０は、時刻Ｔ６２において、自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５における傾きが検出されなかったことを示す第２の傾きステータス信号６７１（たとえば、異なる所定の電圧レベルを有するデアサート信号）を提供または出力する。
【0082】
図６の曲線６０４および６０５は、図３の回路３３０などの傾き検出回路によって決定される動的遅延を使用して、時点Ｔ６２においてリニアＴＩＡの出力を「オン」にすることを示している。リニアＴＩＡの自動ゲイン制御ループ３３１の整定は、曲線６０２における自動ゲイン制御電圧信号（Ｖagc）６７５の整定から解釈することができる。時点Ｔ６１およびＴ６２の間で、曲線６０２におけるＴ６１およびＴ６２の間の傾きによって示されるように、リニアＴＩＡ（たとえば、リニアＴＩＡの自動ゲイン制御ループ）が再適応する。時点Ｔ６２から、リニアＴＩＡの自動ゲイン制御ループが整定している。すなわち、時点Ｔ６２から、リニアＴＩＡは、有効なまたは通常の動作モードに入るまたは切り替わる。リニアＴＩＡが通常動作モードに入ったことに応答して、曲線６０５に示すＴＩＡの出力は、傾き検出回路の使用により、速やかに「オン」に切り替わる。それに応じて、リニアＴＩＡが入力光信号再開への適応を完了し、通常動作モードに入るとすぐに（時点Ｔ６２）、リニアＴＩＡの出力が「オン」にされる（時点Ｔ６２）。
【0083】
現状で最も実用的かつ好適な実施形態と考えられるものに基づいて、本開示の主題を例示の目的で詳細に説明したが、そのような詳細は例示を目的としたものに過ぎず、本開示の主題は、開示した実施形態に限定されず、反対に、添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲に収まる変形および均等な構成を包含することを意図したものであることを理解されたい。たとえば、本開示の主題は、可能な限りにおいて、任意の実施形態の１つまたは複数の特徴を他の任意の実施形態の１つまたは複数の特徴と組み合わせることができるということを想定していることを理解されたい。
【符号の説明】
【0084】
１００ レーザ送信機
１０２ 光ファイバ
１０４ 受信機
１１０ 光検出器
１２０ リニアトランスインピーダンスアンプ、ＴＩＡ、リニアＴＩＡ
１３０ 光信号
１３２ 入力断
１４０ ＴＩＡ出力データ
１４２ スケルチ
２００ データ
２０２ 時点
２０４ 時点
３１０ 光受信機
３１１ フォトダイオード
３１２ リニアＴＩＡ
３１３ 低ノイズ入力段
３１４ 可変ゲインアンプ（ＶＧＡ）段
３１５ 出力バッファ
３１６ ＤＣキャンセル帰還アンプ
３１７ 受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）
３１８ 整流器
３２０ 閾値回路
３２９ 傾き処理回路
３３０ 傾き検出回路、傾き検出器
３３１ 自動ゲイン制御ループ、ＡＧＣループ
３３３ ＤＣキャンセルループ
３３５ 電流源
３３７ オペアンプ
３３９ トランジスタ
３４１ 第１のコンパレータ
３４２ 第２のコンパレータ
３４３ ウィンドウコンパレータ
３４５ ＯＲゲート
３５０ デジタル論理回路
６００ ＬＯＳステータス信号
６５０ 電気信号
６５２ 電気信号
６５６ 差動出力
６５８ 差動出力
６７０ 帰還信号
６７１ 傾きステータス信号
６７２ 制御信号、スケルチ信号、アンスケルチ信号
６７５ 自動ゲイン制御電圧信号
６８０ 差動出力電圧
Ｄ１１ 無効なデータ
Ｐ２１ 期間
Ｐ２２ 期間
１０２ 光ファイバ
１０４ 受信機
１１０ 光検出器
１２０ リニアトランスインピーダンスアンプ、ＴＩＡ、リニアＴＩＡ
１３０ 光信号
１３２ 入力断
１４０ ＴＩＡ出力データ
１４２ スケルチ
２００ データ
２０２ 時点
２０４ 時点
３１０ 光受信機
３１１ フォトダイオード
３１２ リニアＴＩＡ
３１３ 低ノイズ入力段
３１４ 可変ゲインアンプ（ＶＧＡ）段
３１５ 出力バッファ
３１６ ＤＣキャンセル帰還アンプ
３１７ 受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）
３１８ 整流器
３２０ 閾値回路
３２９ 傾き処理回路
３３０ 傾き検出回路、傾き検出器
３３１ 自動ゲイン制御ループ、ＡＧＣループ
３３３ ＤＣキャンセルループ
３３５ 電流源
３３７ オペアンプ
３３９ トランジスタ
３４１ 第１のコンパレータ
３４２ 第２のコンパレータ
３４３ ウィンドウコンパレータ
３４５ ＯＲゲート
３５０ デジタル論理回路
６００ ＬＯＳステータス信号
６５０ 電気信号
６５２ 電気信号
６５６ 差動出力
６５８ 差動出力
６７０ 帰還信号
６７１ 傾きステータス信号
６７２ 制御信号、スケルチ信号、アンスケルチ信号
６７５ 自動ゲイン制御電圧信号
６８０ 差動出力電圧
Ｄ１１ 無効なデータ
Ｐ２１ 期間
Ｐ２２ 期間
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【外国語明細書】