WO2010016200A1 - Method for evaluating differential transimpedance amplifier, method for evaluating optical receiving circuit, storage media in which programs therefor are respectively stored, and devices - Google Patents
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- G01R27/32—Measuring attenuation, gain, phase shift or derived characteristics of electric four pole networks, i.e. two-port networks; Measuring transient response in circuits having distributed constants, e.g. having very long conductors or involving high frequencies
Definitions
- the present invention relates to a differential transimpedance amplifier evaluation method, an optical receiver circuit evaluation method, a storage medium storing a differential transimpedance amplifier evaluation program, a storage medium storing an optical receiver circuit evaluation program, and a differential
- the present invention relates to an evaluation apparatus for an optical transimpedance amplifier and an optical reception circuit evaluation apparatus.
- FIG. 8 shows an optical receiving circuit 200 when differential phase shift keying (DPSK) is used as a modulation code.
- a 1-bit delay interferometer 108 includes a 1-bit delay element 105 in one of a pair of waveguides, and a pair of optical signals S 1 and S 2 corresponding to the phase difference between adjacent bits. Is output.
- the pair of optical signals S 1 and S 2 are incident on the two photodiodes 104 and 104, respectively.
- the photodiodes 104 and 104 perform photoelectric conversion according to the intensity of each optical signal and output a current signal.
- the two photodiodes 104 and 104 are directly connected to the differential transimpedance amplifier 100, and the differential transimpedance amplifier 100 amplifies the difference between the signals and outputs the amplified signal. As a result, the DPSK signal is demodulated, amplified and output.
- the differential transimpedance amplifier 100 that converts the current signal from the photodiodes 104 and 104 into a voltage signal and amplifies it is necessary.
- it is important to accurately evaluate the characteristics of the differential transimpedance 100.
- FIG. 9 shows a block diagram of a measurement system of the differential amplifier 109 using the four-port vector network analyzer 101.
- the first terminal and the second terminal which are input terminals of the differential amplifier 109, are connected to the first port and the second port of the 4-port vector network analyzer 101, respectively, and the first terminal which is the output terminal of the differential amplifier 109.
- FIG. 10 shows a block diagram of a measurement system of the differential amplifier 109 using the two-port vector network analyzer 201.
- the first terminal on the input side of the differential amplifier 109 is connected to the first port of the 2-port vector network analyzer 201, and the third terminal on the output side of the differential amplifier 109 is the second port of the 2-port vector network analyzer 201.
- the second terminal on the input side and the fourth terminal on the output side of the differential amplifier 109 are connected to a 50 ⁇ termination resistor R 3 .
- FIG. 11 is a diagram showing the results of measurement by the measurement system. In FIG.
- S DD31 is a differential mode S parameter obtained from the S parameter measured by the 4-port vector network analyzer 101 of FIG. 9, and S 21 is obtained by the 2-port vector network analyzer 201 of FIG. It is the measured S parameter.
- S 21 is obtained by the 2-port vector network analyzer 201 of FIG. It is the measured S parameter.
- the 2-port vector network analyzer 201 and the 4-port vector network analyzer 101 can be measured in the same manner. Therefore, S-parameter evaluation data that has the same behavior over a wide frequency range can be obtained.
- a single-phase input is used for the S parameter S 21 of the measured value by the 2-port vector network analyzer 201 and the S parameter S DD31 of the differential mode obtained from the measured value by the 4-port vector network analyzer 101.
- 6 dB which is the difference from the two-phase input, can occur, only the difference of 6 dB is large and the behavior as the frequency characteristic of the gain is widely matched. Band characteristics can be obtained.
- JP 2005-055438 A Japanese Unexamined Patent Publication No. 06-088844
- An object of the present invention is to provide a differential transimpedance amplifier evaluation method, an optical receiver circuit evaluation method, and a storage medium and apparatus storing the program for evaluating the characteristics of the differential transimpedance amplifier with high accuracy. It is in.
- An evaluation method for a differential transimpedance amplifier is an evaluation method for evaluating a relationship between a band of a differential transimpedance amplifier to be evaluated and a transimpedance gain.
- a measuring step in which terminals are connected to four ports of a four-port vector network analyzer, and the S-parameters of the differential transimpedance amplifier are measured by the four-port vector network analyzer; and the S parameters measured in the measuring step differential mode by using the differential mode S-parameter calculating step of calculating an S parameter S DD of the differential mode, the S parameter S DD differential mode calculated by said differential-mode S-parameter calculating step on the basis of the differential mode Z parameter calculation which calculates the Z parameter Z DD Degree and the differential mode Z parameter transimpedance characteristic Z T calculating step of calculating a trans-impedance characteristics Z T of the differential transimpedance amplifier with a Z parameter Z DD differential mode calculated at calculation step And.
- the optical receiver circuit evaluation method of the present invention is an optical receiver circuit evaluation method for evaluating the characteristics of an optical receiver circuit in which photoelectric conversion elements are respectively connected to two terminals on the input side of a differential transimpedance amplifier, Subsequent to the evaluation method of the differential transimpedance amplifier, a transimpedance characteristic Z T * calculation step of the optical receiving circuit for calculating the transimpedance characteristic Z T * of the optical receiving circuit is provided, and the transimpedance characteristic Z of the optical receiving circuit is provided.
- the T * calculation step calculates the impedance characteristic Z T * of the optical receiving circuit by multiplying the impedance characteristic Z PD of the photoelectric conversion element by the trans impedance characteristic Z T of the differential transimpedance amplifier. To do.
- FIG. 1 is a diagram illustrating an evaluation device for a differential transimpedance amplifier in a first embodiment.
- FIG. 5 is a flowchart showing an operation procedure of a differential transimpedance amplifier evaluation method in the first embodiment. It is a diagram showing a trans-impedance characteristics Z T obtained using the evaluation method according to the first embodiment in the graph. 6 is a flowchart showing an operation procedure of an evaluation method in the second embodiment. It is a graph showing a trans-impedance characteristics Z T * of the receiving circuit.
- a comparative example it is a figure which shows the structure of the measurement system which uses 2 port vector network analyzer.
- Comparative Example illustrates a transimpedance was determined using the two-port vector network analyzer characteristics Z T (2-port measurement), and Z T (simulation) as determined by circuit analysis, the.
- Z T 2-port measurement
- Z T simulation
- FIG. 11 is a diagram showing gain band characteristics of a differential amplifier obtained by the measurement system of FIGS. 9 and 10 in the background art.
- FIG. 1 is a diagram showing an evaluation apparatus 300 for the differential transimpedance amplifier 100.
- the evaluation apparatus 300 includes a vector network analyzer (VNA) 101, an arithmetic control unit 110, and a display unit 112 as output means.
- VNA vector network analyzer
- the differential transimpedance amplifier 100 to be evaluated has a configuration in which feedback resistors R 1 and R 2 are connected to a differential amplifier having two pairs of input / output terminals.
- the input side terminals are the first terminal and the second terminal
- the output side terminals are the third terminal and the fourth terminal.
- the feedback resistor R 1 is provided between the first terminal and the third terminal
- the feedback resistor R 2 is provided between the second terminal and the fourth terminal.
- a vector network analyzer (VNA) 101 is a measuring instrument that measures high-frequency characteristics of a circuit and obtains S parameters.
- the vector network analyzer 101 is a 4-port system, and has a first port, a second port, a third port, and a fourth port.
- the first terminal of the differential transimpedance amplifier 100 is connected to the first port, the second terminal is connected to the second port, the third terminal is connected to the third port, and the fourth terminal is the fourth port. Connect to.
- the arithmetic control unit 110 controls the vector network analyzer 101 to acquire the S parameter of the differential transimpedance amplifier 100 and calculates the transimpedance characteristic Z T of the differential transimpedance amplifier 100 based on the S parameter. .
- the arithmetic control unit 110 is a microcontroller including a CPU and a memory, and realizes a function for obtaining the transimpedance characteristic Z T of the differential transimpedance amplifier 100 by executing an evaluation program stored in the memory. is there. Specific operations will be described later with reference to a flowchart (FIG. 2).
- the display unit 112 displays the transimpedance characteristic Z T calculated by the arithmetic and control unit 110.
- the output means is not limited to display means such as a display, but may be a printer.
- the input unit 102 is a means for operating the arithmetic control unit 110 and the like, for example, setting and changing various parameter values.
- FIG. 2 is a flowchart showing an operation procedure of the evaluation method of the differential transimpedance amplifier 100.
- This evaluation method is realized by executing the evaluation program of the arithmetic control unit 110.
- This evaluation method includes a measurement process (ST100), a calculation process (ST200), and an output process (ST400). Each step will be described in order.
- the vector network analyzer 101 measures the S parameter of the differential transimpedance amplifier 100. That is, as shown in FIG. 1, two input side terminals (first terminal and second terminal) of the differential transimpedance amplifier 100 are connected to the first port and the second port of the vector network analyzer 101, respectively. The output side terminals (third terminal, fourth terminal) are connected to the third port and the fourth port of the vector network analyzer 101. In this state, the S parameter of the differential transimpedance amplifier 100 is measured.
- the S parameter is A matrix S represented by That is, in the measurement step ST100, S 11 , S 12 , S 13 , S 14 , S 21 , S 22 , S 23 , S 24 , S 31 , S 32 , S 33 , which are elements of the S parameter matrix S 34 , S 41 , S 42 , S 43 and S 44 are measured.
- the calculation step (ST200) includes a differential mode S parameter calculation step (ST210), a differential mode Z parameter calculation step (ST220), and a transimpedance characteristic calculation step (ST230).
- differential mode S-parameter calculating step (ST210) determining the S-parameters S DD of the differential mode from the S parameter acquired in ST100.
- the S parameter S DD in the differential mode is a matrix represented by the following equation: S DD . That is, in the differential mode S parameter calculating step (ST210), S DD11 , S DD13 , S DD31 and S DD33 which are matrix elements of the S parameter S DD in the differential mode are obtained.
- Y 1 is the amplitude value of the first terminal with respect to the second terminal
- y 3 is the amplitude value of the third terminal with respect to the fourth terminal
- X 1 is the amplitude value of the terminal 1 with the terminal 2 as a reference
- x 3 is the amplitude value of the terminal 3 with the terminal 4 as a reference.
- each element of the S parameter S DD in the differential mode is expressed as follows using the element of the S parameter.
- the S parameter S DD of the thus differential mode obtains the Z parameter Z DD differential mode using the S parameter S DD differential mode (differential mode Z parameter calculating step ST220 ).
- the Z parameter of the differential mode is conceptually a matrix Z expressed by the following (formula 4).
- V 1 is the voltage value of the first terminal with respect to the second terminal
- V 3 is the voltage value of the third terminal with respect to the fourth terminal
- I 1 is the current value of the first terminal with respect to the second terminal
- I 3 is the current value of the third terminal with respect to the fourth terminal.
- Z DD31 and Z DD33 are expressed as follows using the differential mode S parameter S DD .
- the transimpedance characteristic Z T between the first terminal and the third terminal of the differential transimpedance amplifier is expressed by the following (Equation 6): (Transimpedance characteristic calculation step ST230).
- the transimpedance characteristic Z T is calculated.
- the calculated transimpedance characteristic Z T is output to the display unit (output step ST400).
- FIG. 3 is a diagram showing a trans-impedance characteristics Z T in the graph obtained using the present evaluation method.
- FIG. 3 also shows the transimpedance characteristic Z T (simulation) obtained by circuit analysis using an equivalent circuit. As shown in FIG. 3, both agree well over a wide frequency range, and it can be seen that the transimpedance gain in the wide frequency range can be accurately evaluated by this evaluation method.
- FIG. 4 is a flowchart showing an operation procedure of the evaluation method in the second embodiment.
- the transimpedance characteristic Z T * of the optical receiving circuit 200 including the photodiode 104 is calculated. That is, calculation step ST300 includes a transimpedance characteristic Z T * calculation step of the light receiving circuit (ST240) Following transimpedance characteristic Z T calculating step (ST230).
- the optical receiving circuit 200 is a circuit that receives and demodulates an optical signal, and performs photoelectric conversion and signal amplification of the optical signal as described with reference to FIG.
- the arithmetic control unit 110 sets and stores the impedance ZPD of the photodiode 104 calculated in advance using an equivalent circuit of the photodiode 104.
- the transimpedance characteristic Z T * of the optical receiving circuit 200 is calculated by the following equation (7).
- FIG. 5 is a graph showing the transimpedance characteristic Z T * of the optical receiving circuit.
- the transimpedance characteristic Z T * including the photodiode of the optical receiving circuit can be accurately evaluated.
- the S parameter of the differential transimpedance amplifier 100 is converted by the 4-port vector network analyzer 101 in the measurement step S100. Obtained by measurement.
- a 2-port vector network analyzer 201 which is most commonly used when measuring S-parameters of a differential amplifier, is used as a measurement system. It shows the case of evaluating the trans-impedance characteristics Z T by using the parameters.
- FIG. 6 shows the configuration of a measurement system that uses a 2-port vector network analyzer 201 instead of the 4-port vector network analyzer 101.
- the input-side terminals of the differential transimpedance amplifier 100 are referred to as a first terminal and a second terminal, and the output-side terminals are referred to as a third terminal and a fourth terminal.
- the vector network analyzer 201 in this comparative example is a two-port type, and has a first port and a second port.
- the first terminal of the differential transimpedance amplifier 100 is connected to the first port of the two-port vector network analyzer 201, and the third terminal is connected to the second port.
- the second terminal and the fourth terminal of the differential transimpedance amplifier 100 connecting 50 ⁇ termination resistor R 3.
- FIG. 7 shows the transimpedance characteristics thus obtained as Z T (2-port measurement).
- FIG. 7 also shows a transimpedance characteristic Z T (simulation) obtained by circuit analysis using an equivalent circuit of the differential transimpedance amplifier 100.
- the transimpedance characteristic Z T (2-port measurement) obtained using the 2-port vector network analyzer 201 is the transimpedance characteristic Z T (simulation) obtained by circuit analysis. It can be seen that the characteristics are completely different. In other words, the difference between the transimpedance characteristic Z T (2-port measurement) obtained using the 2-port vector network analyzer 201 and the transimpedance characteristic Z T (simulation) obtained by circuit analysis is only a difference of 6 dB ⁇ . However, the evaluation of the frequency characteristics is completely different. As can be seen from FIG. 7, in the characteristic evaluation of the differential transimpedance amplifier, accurate evaluation cannot be performed using a commonly used two-port vector network analyzer.
- trans-impedance characteristics Z T determined by the transformer impedance characteristics Z T and a circuit analysis determined based on measurements (Simulation) are in good agreement over a wide frequency range.
- the transimpedance gain of the differential transimpedance amplifier 100 can be accurately evaluated in a wide frequency range.
- this invention is not limited to the said embodiment, Of course, a various change can be added in the range which does not deviate from the summary of this invention.
- Expression 6 an expression applicable when the termination resistance is 50 ⁇ is shown. However, when the termination resistance is a different value, the value of 50 in (Expression 6) may be changed as appropriate.
- Equation 6 an equation using the Z parameter elements Z DD31 and Z DD33 of the differential mode is shown, but it is equivalent even if it is replaced with Z DD42 and Z DD44 having a complementary relationship. Of course, it is in the range.
- the above-described evaluation program can be provided by being recorded on a recording medium, or can be provided by being transmitted via the Internet or other communication media.
- Storage media include, for example, flexible disks, hard disks, magnetic disks, magneto-optical disks, CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), DVD (Digital Versatile Disc), ROM (Read Only Memory) cartridges, and battery backup.
- a RAM (Random Access Memory) memory cartridge, a flash memory cartridge, a nonvolatile RAM cartridge, and the like are included.
- the communication medium includes a wired communication medium such as a telephone line, a wireless communication medium such as a microwave line, and the like.
- the present invention can be applied to the evaluation of transimpedance amplifiers used in optical communication receivers. For example, it receives differential phase shift keying of zero return code (RZ: Return-to-zero) as a modulation code or differential quadrature phase shift keying (DQPSK: ⁇ Differential Quadrature Phase Shift Keying)
- RZ Return-to-zero
- DQPSK differential quadrature phase shift keying
- the present invention can be applied to the evaluation of a differential transimpedance amplifier used in an optical receiving circuit that demodulates the signal.
- differential transimpedance amplifier 101 ... 4-port vector network analyzer, 102 ... input unit, 104 ... photodiode, 105 ... bit delay element, 108 ... bit delay interferometer, 109 ... differential amplifier, 110 ... calculation Control unit, 112 ... display unit, 200 ... optical receiver circuit, 201 ... 2-port vector network analyzer, 300 ... evaluation device for differential transimpedance amplifier.
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Abstract
Description
本発明は、差動型トランスインピーダンスアンプの評価方法、光受信回路評価方法、差動型トランスインピーダンスアンプの評価プログラムが格納された記憶媒体、光受信回路評価プログラムが格納された記憶媒体、差動型トランスインピーダンスアンプの評価装置および光受信回路評価装置に関する。 The present invention relates to a differential transimpedance amplifier evaluation method, an optical receiver circuit evaluation method, a storage medium storing a differential transimpedance amplifier evaluation program, a storage medium storing an optical receiver circuit evaluation program, and a differential The present invention relates to an evaluation apparatus for an optical transimpedance amplifier and an optical reception circuit evaluation apparatus.
長距離光伝送システムにおいて、光信号を復調するとともに増幅する光受信回路が用いられる。
一例として、差動位相シフトキーイング(DPSK: Differential Phase Shift Keying)を変調符号に用いた場合の光受信回路200を図8に示す。図8において、1ビット遅延干渉計108は、1組の導波路の一方に1ビット遅延素子105を備えており、互いに隣接するビット間の位相差に応じた一対の光信号S1, S2を出力する。一対の光信号S1, S2は、2つのフォトダイオード104, 104にそれぞれ入射する。
フォトダイオード104, 104は、それぞれの光信号の強度に応じて光電変換し、電流信号を出力する。2つのフォトダイオード104, 104は、直接に差動型トランスインピーダンスアンプ100に接続されており、差動型のトランスインピーダンスアンプ100によって信号の差分が増幅されて出力される。これにより、DPSK信号が復調されるとともに増幅して出力される。
In a long-distance optical transmission system, an optical receiver circuit that demodulates and amplifies an optical signal is used.
As an example, FIG. 8 shows an
The
このようにDPSK信号を復調する光受信回路200においては、フォトダイオード104, 104からの電流信号を電圧信号に変換して増幅する差動型のトランスインピーダンスアンプ100が必要となる。
そして、情報伝送の更なる高速化と大容量化が求められるところ、差動型トランスインピーダンス100の特性評価を正確に行うことが重要である。
Thus, in the
When further speeding up and capacity increase of information transmission are required, it is important to accurately evaluate the characteristics of the
ここで、差動増幅器の利得帯域特性の評価方法としては、ベクトルネットワークアナライザ(VNA)を用い、Sパラメータを測定して利得帯域特性を求めることが一般的である(特許文献1、特許文献2)。
ベクトルネットワークアナライザとしては、2ポート式のものと4ポート式のものがある。
ここで、図9に、4ポート式のベクトルネットワークアナライザ101を用いた差動増幅器109の測定系のブロック図を示す。差動増幅器109の入力側端子である第1端子と第2端子を4ポート式ベクトルネットワークアナライザ101の第1ポートと第2ポートとにそれぞれ接続し、差動増幅器109の出力側端子である第3端子と第4端子を4ポート式ベクトルネットワークアナライザ101の第3ポートと第4ポートとにそれぞれ接続する。
また、図10に、2ポート式のベクトルネットワークアナライザ201を用いた差動増幅器109の測定系のブロック図を示す。差動増幅器109の入力側の第1端子は2ポート式ベクトルネットワークアナライザ201の第1ポートに接続し、差動増幅器109の出力側の第3端子は2ポート式ベクトルネットワークアナライザ201の第2ポートに接続する。そして、差動増幅器109の入力側の第2端子および出力側の第4端子は50Ωの終端抵抗R3に接続する。
図11は、上記測定系でそれぞれ測定した結果を示す図である。図11中において、SDD31は、図9の4ポート式ベクトルネットワークアナライザ101で測定したSパラメータから求めた差動モードのSパラメータであり、S21は図10の2ポート式ベクトルネットワークアナライザ201によって測定したSパラメータである。
図11に示されるように、Sパラメータを用いて差動増幅器109の利得帯域特性を評価する場合、2ポート式のベクトルネットワークアナライザ201でも4ポート式のベクトルネットワークアナライザ101でも同様に測定でき、どちらからでも広い周波数範囲で同じ振る舞いをするSパラメータの評価データが得られる。なお、図11中において、2ポート式ベクトルネットワークアナライザ201による測定値のSパラメータS21と4ポート式ベクトルネットワークアナライザ101による測定値から求めた差動モードのSパラメータSDD31とでは単相入力と両相入力との違いである6dBの違いが生じうるが、6dBの大きさの違いだけであり利得の周波数特性としての振る舞いは広く一致しているので、どちらを用いても差動増幅器の利得帯域特性を求めることが可能である。
Here, as a method of evaluating the gain band characteristic of the differential amplifier, it is common to use a vector network analyzer (VNA) and measure the S parameter to obtain the gain band characteristic (
Vector network analyzers include a two-port type and a four-port type.
Here, FIG. 9 shows a block diagram of a measurement system of the
FIG. 10 shows a block diagram of a measurement system of the
FIG. 11 is a diagram showing the results of measurement by the measurement system. In FIG. 11, S DD31 is a differential mode S parameter obtained from the S parameter measured by the 4-port
As shown in FIG. 11, when the gain band characteristic of the
しかしながら、差動型トランスインピーダンスアンプにあってはトランスインピーダンス特性を用いて回路特性を評価する必要があるが、ベクトルネットワークアナライザ(VNA)では直接にトランスインピーダンス特性を測定することはできない。
低周波域であれば、入力電流値と出力電圧値と比(V=ZI)からトランスインピーダンスZを求めることもできるが、本発明が主眼とする高周波領域における回路特性の評価にあっては、全く適用できない。
However, in a differential transimpedance amplifier, it is necessary to evaluate circuit characteristics using transimpedance characteristics, but a vector network analyzer (VNA) cannot directly measure transimpedance characteristics.
In the low frequency range, the transimpedance Z can also be obtained from the ratio of input current value and output voltage value (V = ZI). Not applicable at all.
本発明の目的は、差動型トランスインピーダンスアンプの特性を高精度に評価する差動型トランスインピーダンスアンプの評価方法、光受信回路評価方法、そのプログラムが格納された記憶媒体および装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a differential transimpedance amplifier evaluation method, an optical receiver circuit evaluation method, and a storage medium and apparatus storing the program for evaluating the characteristics of the differential transimpedance amplifier with high accuracy. It is in.
本発明の差動型トランスインピーダンスアンプの評価方法は、評価対象となる差動型トランスインピーダンスアンプの帯域とトランスインピーダンス利得の関係を評価する評価方法であって、差動型トランスインピーダンスアンプの4つの端子を4ポートベクトルネットワークアナライザの4つポートにそれぞれ接続し、前記4ポートベクトルネットワークアナライザによって前記差動型トランスインピーダンスアンプのSパラメータを測定する測定工程と、前記測定工程にて測定されたSパラメータに基づいて差動モードのSパラメータSDDを算出する差動モードSパラメータ算出工程と、前記差動モードSパラメータ算出工程にて算出された差動モードのSパラメータSDDを用いて差動モードのZパラメータZDDを算出する差動モードZパラメータ算出工程と、前記差動モードZパラメータ算出工程にて算出された差動モードのZパラメータZDDを用いて前記差動型トランスインピーダンスアンプのトランスインピーダンス特性ZTを算出するトランスインピーダンス特性ZT算出工程と、を備えることを特徴とする。 An evaluation method for a differential transimpedance amplifier according to the present invention is an evaluation method for evaluating a relationship between a band of a differential transimpedance amplifier to be evaluated and a transimpedance gain. A measuring step in which terminals are connected to four ports of a four-port vector network analyzer, and the S-parameters of the differential transimpedance amplifier are measured by the four-port vector network analyzer; and the S parameters measured in the measuring step differential mode by using the differential mode S-parameter calculating step of calculating an S parameter S DD of the differential mode, the S parameter S DD differential mode calculated by said differential-mode S-parameter calculating step on the basis of the differential mode Z parameter calculation which calculates the Z parameter Z DD Degree and the differential mode Z parameter transimpedance characteristic Z T calculating step of calculating a trans-impedance characteristics Z T of the differential transimpedance amplifier with a Z parameter Z DD differential mode calculated at calculation step And.
本発明の光受信回路の評価方法は、差動型トランスインピーダンスアンプの入力側の二つの端子にそれぞれ光電変換素子が接続された光受信回路の特性を評価する光受信回路評価方法であって、前記差動型トランスインピーダンスアンプの評価方法に続いて光受信回路のトランスインピーダンス特性ZT *を算出する光受信回路のトランスインピーダンス特性ZT *算出工程を備え、前記光受信回路のトランスインピーダンス特性ZT *算出工程は、前記光電変換素子のインピーダンス特性ZPDと前記差動型トランスインピーダンスアンプのトランスインピーダンス特性ZTとを乗算して光受信回路のインピーダンス特性ZT *を算出することを特徴とする。 The optical receiver circuit evaluation method of the present invention is an optical receiver circuit evaluation method for evaluating the characteristics of an optical receiver circuit in which photoelectric conversion elements are respectively connected to two terminals on the input side of a differential transimpedance amplifier, Subsequent to the evaluation method of the differential transimpedance amplifier, a transimpedance characteristic Z T * calculation step of the optical receiving circuit for calculating the transimpedance characteristic Z T * of the optical receiving circuit is provided, and the transimpedance characteristic Z of the optical receiving circuit is provided. The T * calculation step calculates the impedance characteristic Z T * of the optical receiving circuit by multiplying the impedance characteristic Z PD of the photoelectric conversion element by the trans impedance characteristic Z T of the differential transimpedance amplifier. To do.
本発明により、差動型トランスインピーダンスアンプの特性を高精度に評価する差動型トランスインピーダンスアンプの評価方法、光受信回路評価方法、そのプログラムが格納された記憶媒体および装置を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a differential transimpedance amplifier evaluation method, an optical receiver circuit evaluation method, and a storage medium and apparatus storing the program for evaluating the characteristics of the differential transimpedance amplifier with high accuracy. .
以下に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について説明する。
図1は、差動型トランスインピーダンスアンプ100の評価装置300を示す図である。
評価装置300は、ベクトルネットワークアナライザ(VNA)101と、演算制御部110と、出力手段としての表示部112と、を備える。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a diagram showing an
The
評価対象である差動型トランスインピーダンスアンプ100は、2対の入出力端子を有する差動アンプに帰還抵抗R1およびR2が接続された構成である。
ここで、図1のように、入力側の端子を第1端子および第2端子とし、出力側の端子を第3端子および第4端子とする。そして、帰還抵抗R1は第1端子と第3端子との間に設けられ、帰還抵抗R2は第2端子と第4端子との間に設けられている。
The
Here, as shown in FIG. 1, the input side terminals are the first terminal and the second terminal, and the output side terminals are the third terminal and the fourth terminal. The feedback resistor R 1 is provided between the first terminal and the third terminal, the feedback resistor R 2 is provided between the second terminal and the fourth terminal.
ベクトルネットワークアナライザ(VNA)101は、回路の高周波特性を測定しSパラメータを求める計測器である。
本実施形態では、ベクトルネットワークアナライザ101は4ポート方式であり、第1ポート、第2ポート、第3ポートおよび第4ポートを有する。そして、差動型トランスインピーダンスアンプ100の第1端子は第1ポートに接続し、第2端子は第2ポートに接続し、第3端子は第3ポートに接続し、第4端子は第4ポートに接続する。
A vector network analyzer (VNA) 101 is a measuring instrument that measures high-frequency characteristics of a circuit and obtains S parameters.
In this embodiment, the
演算制御部110は、ベクトルネットワークアナライザ101を制御して差動型トランスインピーダンスアンプ100のSパラメータを取得させるとともに、Sパラメータに基づいて差動型トランスインピーダンスアンプ100のトランスインピーダンス特性ZTを算出する。
演算制御部110は、CPUおよびメモリを備えたマイクロコントローラであり、メモリに格納された評価プログラムを実行することによって差動型トランスインピーダンスアンプ100のトランスインピーダンス特性ZTを求める機能を実現するものである。具体的な動作についてはフローチャート(図2)を用いて後述する。
表示部112は、演算制御部110にて算出されたトランスインピーダンス特性ZTを表示する。なお、出力手段としてはディスプレイ等の表示手段に限らず、プリンタなどであってもよい。
入力部102は、演算制御部110の操作等を行う手段であり、例えば、各種のパラメータ値の設定、変更などを行う。
The
The
The
The
次に、差動型トランスインピーダンスアンプ100の評価方法について説明する。
図2は、差動型トランスインピーダンスアンプ100の評価方法の動作手順を示すフローチャートである。
本評価方法は、演算制御部110の評価プログラムが実行されることによって実現される。
本評価方法は、測定工程(ST100)、演算工程(ST200)、出力工程(ST400)と、を備えている。
各工程について順を追って説明する。
Next, an evaluation method of the
FIG. 2 is a flowchart showing an operation procedure of the evaluation method of the
This evaluation method is realized by executing the evaluation program of the
This evaluation method includes a measurement process (ST100), a calculation process (ST200), and an output process (ST400).
Each step will be described in order.
まず、測定工程(ST100)において、ベクトルネットワークアナライザ101により差動型トランスインピーダンスアンプ100のSパラメータを測定する。
すなわち、図1に示すように差動型トランスインピーダンスアンプ100の2つの入力側端子(第1端子、第2端子)をベクトルネットワークアナライザ101の第1ポートと第2ポートにそれぞれ接続し、2つの出力側端子(第3端子、第4端子)をベクトルネットワークアナライザ101の第3ポートと第4ポートに接続する。
この状態で差動型トランスインピーダンスアンプ100のSパラメータを測定する。
ここで、各端子において出力波の振幅をb1,b2,b3,b4とし、入力波の振幅をa1、a2、a3、a4とするとき、Sパラメータは次の式で表わされる行列Sである。
すなわち、測定工程ST100においては、Sパラメータの行列の要素である、S11、S12、S13、S14、S21、S22、S23、S24、S31、S32、S33、S34、S41、S42、S43、S44を測定する。
First, in the measurement step (ST100), the
That is, as shown in FIG. 1, two input side terminals (first terminal and second terminal) of the
In this state, the S parameter of the
Here, when the amplitude of the output wave at each terminal is b 1 , b 2 , b 3 , b 4 and the amplitude of the input wave is a 1 , a 2 , a 3 , a 4 , the S parameter is A matrix S represented by
That is, in the measurement step ST100, S 11 , S 12 , S 13 , S 14 , S 21 , S 22 , S 23 , S 24 , S 31 , S 32 , S 33 , which are elements of the S parameter matrix S 34 , S 41 , S 42 , S 43 and S 44 are measured.
このように測定工程(ST100)によって取得されたSパラメータに基づいて次に演算工程(ST200)が実行される。
演算工程(ST200)は、差動モードSパラメータ算出工程(ST210)と、差動モードZパラメータ算出工程(ST220)と、トランスインピーダンス特性算出工程(ST230)と、を備える。
Based on the S parameter acquired in the measurement step (ST100) as described above, the calculation step (ST200) is then executed.
The calculation step (ST200) includes a differential mode S parameter calculation step (ST210), a differential mode Z parameter calculation step (ST220), and a transimpedance characteristic calculation step (ST230).
差動モードSパラメータ算出工程(ST210)において、ST100で取得されたSパラメータから差動モードのSパラメータSDDを求める。
ここで、差動モードの反射波の振幅をy1、y3とし、入射波の振幅をx1、x3とするとき、差動モードのSパラメータSDDは、次の式で表わされる行列SDDである。
すなわち、差動モードSパラメータ算出工程(ST210)においては、この差動モードのSパラメータSDD の行列要素であるSDD11、SDD13、SDD31、SDD33を求める。
In differential mode S-parameter calculating step (ST210), determining the S-parameters S DD of the differential mode from the S parameter acquired in ST100.
Here, when the amplitude of the reflected wave in the differential mode is y 1 , y 3 and the amplitude of the incident wave is x 1 , x 3 , the S parameter S DD in the differential mode is a matrix represented by the following equation: S DD .
That is, in the differential mode S parameter calculating step (ST210), S DD11 , S DD13 , S DD31 and S DD33 which are matrix elements of the S parameter S DD in the differential mode are obtained.
なお、y1は、第2端子を基準にした第1端子の振幅値であり、y3は、第4端子を基準にした第3端子の振幅値である。また、x1は、端子2を基準にした端子1の振幅値であり、x3は、端子4を基準にした端子3の振幅値である。
Y 1 is the amplitude value of the first terminal with respect to the second terminal, and y 3 is the amplitude value of the third terminal with respect to the fourth terminal. X 1 is the amplitude value of the
そして、差動モードのSパラメータSDDの各要素は、Sパラメータの要素を用いて次のように表わされる。 Then, each element of the S parameter S DD in the differential mode is expressed as follows using the element of the S parameter.
この(式3)によって差動モードSパラメータSDDの各要素を算出する。 Each element of the differential mode S parameter S DD is calculated by this (Equation 3).
このように差動モードのSパラメータSDDが求められたところで、次に、差動モードのSパラメータSDDを用いて差動モードのZパラメータZDDを求める(差動モードZパラメータ算出工程ST220)。
ここで、差動モードのZパラメータは、概念上、次の(式4)で表わされる行列Zである。
なお、V1は、第2端子を基準にした第1端子の電圧値であり、V3は、第4端子を基準にした第3端子の電圧値である。また、I1は、第2端子を基準にした第1端子の電流値であり、I3は、第4端子を基準にした第3端子の電流値である。
When the S parameter S DD of the thus differential mode is determined, then, it obtains the Z parameter Z DD differential mode using the S parameter S DD differential mode (differential mode Z parameter calculating step ST220 ).
Here, the Z parameter of the differential mode is conceptually a matrix Z expressed by the following (formula 4).
V 1 is the voltage value of the first terminal with respect to the second terminal, and V 3 is the voltage value of the third terminal with respect to the fourth terminal. I 1 is the current value of the first terminal with respect to the second terminal, and I 3 is the current value of the third terminal with respect to the fourth terminal.
そして、差動モードのZパラメータZDDにおいて、ZDD31、ZDD33は差動モードのSパラメータSDDを用いて次のように表わされる。 In the differential mode Z parameter Z DD , Z DD31 and Z DD33 are expressed as follows using the differential mode S parameter S DD .
この(式5)によって差動モードのZパラメータZDDの要素ZDD31、ZDD33を算出する。 By this (formula 5), the elements Z DD31 and Z DD33 of the Z parameter Z DD in the differential mode are calculated.
次に、差動モードのZパラメータの要素ZDD31、ZDD33を用いて、差動型トランスインピーダンスアンプの第1端子と第3端子との間のトランスインピーダンス特性ZTを次の(式6)で求める(トランスインピーダンス特性算出工程ST230)。 Next, using the Z parameter elements Z DD31 and Z DD33 of the differential mode Z parameter, the transimpedance characteristic Z T between the first terminal and the third terminal of the differential transimpedance amplifier is expressed by the following (Equation 6): (Transimpedance characteristic calculation step ST230).
このようにしてトランスインピーダンス特性ZTが算出される。算出されたトランスインピーダンス特性ZTは表示部に出力される(出力工程ST400)。 In this way, the transimpedance characteristic Z T is calculated. The calculated transimpedance characteristic Z T is output to the display unit (output step ST400).
図3は、本評価方法を用いて求めたトランスインピーダンス特性ZTをグラフに表した図である。
図3には、等価回路を用いた回路解析によって求めたトランスインピーダンス特性ZT(シミュレーション)もあわせて示す。
図3に示されるように、両者は広い周波数範囲に渡って良く一致しており、本評価方法によって広い周波数範囲におけるトランスインピーダンス利得を正確に評価できることがわかる。
Figure 3 is a diagram showing a trans-impedance characteristics Z T in the graph obtained using the present evaluation method.
FIG. 3 also shows the transimpedance characteristic Z T (simulation) obtained by circuit analysis using an equivalent circuit.
As shown in FIG. 3, both agree well over a wide frequency range, and it can be seen that the transimpedance gain in the wide frequency range can be accurately evaluated by this evaluation method.
(第2実施形態)
次に本発明の第2実施形態について説明する。
第2実施形態においては、フォトダイオード104を含めた光受信回路200のトランスインピーダンス特性ZT
*を求める点に特徴を有する。
図4は、第2実施形態における評価方法の動作手順を示すフローチャートである。
第2実施形態においては、ST230にてトランスインピーダンス特性ZTを算出した後、続いて、ST240においてフォトダイオード104を含めた光受信回路200のトランスインピーダンス特性ZT
*を算出する。すなわち、演算工程ST300は、トランスインピーダンス特性ZT算出工程(ST230)に続いて光受信回路のトランスインピーダンス特性ZT
*算出工程(ST240)を備える。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
The second embodiment is characterized in that the transimpedance characteristic Z T * of the
FIG. 4 is a flowchart showing an operation procedure of the evaluation method in the second embodiment.
In the second embodiment, after calculating the transimpedance characteristic Z T in ST230, subsequently, in ST240, the transimpedance characteristic Z T * of the
ここで、光受信回路200とは、光信号の受信および復調を行う回路であって、図8で説明したように光信号を光電変換するとともに信号増幅を行うものである。
光受信回路200のトランスインピーダンス特性ZT
*を算出するにあたり、演算制御部110には、予めフォトダイオード104の等価回路を用いて算出したフォトダイオード104のインピーダンスZPDが設定記憶されている。そして、ST240において、光受信回路200のトランスインピーダンス特性ZT
*を、次の式(7)で算出する。
Here, the
In calculating the transimpedance characteristic Z T * of the
このようにして算出したトランスインピーダンス特性ZT
*は、ST400において表示部112に表示される(出力工程ST400)。
図5は、光受信回路のトランスインピーダンス特性ZT
*を示すグラフである。
このように第2実施形態によれば、光受信回路のフォトダイオードを含めたトランスインピーダンス特性ZT
*を正確に評価することができる。
The transimpedance characteristic Z T * calculated in this way is displayed on the
FIG. 5 is a graph showing the transimpedance characteristic Z T * of the optical receiving circuit.
As described above, according to the second embodiment, the transimpedance characteristic Z T * including the photodiode of the optical receiving circuit can be accurately evaluated.
(比較例)
次に、本発明の比較例を示す。
本発明に係る上記実施形態では、差動型トランスインピーダンスアンプ100のトランスインピーダンス特性ZTを評価するにあたり、測定工程S100において、差動型トランスインピーダンスアンプ100のSパラメータを4ポートベクトルネットワークアナライザ101によって測定して得た。
これに対し、本比較例として、差動増幅器のSパラメータを測定する際に最も一般的に使用される2ポートベクトルネットワークアナライザ201を測定系に使用し、この2ポートベクトルネットワークアナライザによって得たSパラメータを用いてトランスインピーダンス特性ZTを評価した場合を示す。
(Comparative example)
Next, a comparative example of the present invention will be shown.
In the above embodiment according to the present invention, in evaluating the transimpedance characteristic Z T of the
On the other hand, as a comparative example, a 2-port
図6は、4ポートベクトルネットワークアナライザ101に代えて、2ポートベクトルネットワークアナライザ201を使用した測定系の構成である。
図6において、差動型トランスインピーダンスアンプ100の入力側の端子を第1端子および第2端子とし、出力側の端子を第3端子および第4端子とする。
本比較例におけるベクトルネットワークアナライザ201は2ポート式であり、第1ポートおよび第2ポートを有する。
そして、差動型トランスインピーダンスアンプ100の第1端子は2ポート式ベクトルネットワークアナライザ201の第1ポートに接続し、第3端子は第2ポートに接続する。
また、差動型トランスインピーダンスアンプ100の第2端子および第4端子には50Ωの終端抵抗R3を接続する。
このような測定系の構成においてSパラメータを測定し、測定したSパラメータに基づいてトランスインピーダンス特性ZTを算出する。
このようにして求められたトランスインピーダンス特性をZT(2ポート測定)として図7に示す。
また、図7には、差動型トランスインピーダンスアンプ100の等価回路を用いた回路解析によって求めたトランスインピーダンス特性ZT(シミュレーション)をあわせて示す。
FIG. 6 shows the configuration of a measurement system that uses a 2-port
In FIG. 6, the input-side terminals of the
The
The first terminal of the
Further, the second terminal and the fourth terminal of the
In such a measurement system configuration, the S parameter is measured, and the transimpedance characteristic Z T is calculated based on the measured S parameter.
FIG. 7 shows the transimpedance characteristics thus obtained as Z T (2-port measurement).
FIG. 7 also shows a transimpedance characteristic Z T (simulation) obtained by circuit analysis using an equivalent circuit of the
この図7に示されるように、2ポート式ベクトルネットワークアナライザ201を用いて求めたトランスインピーダンス特性ZT(2ポート測定)は、回路解析にて求められたトランスインピーダンス特性ZT(シミュレーション)とは全く異なった特性を示していることが分かる。すなわち、2ポートベクトルネットワークアナライザ201を用いて求めたトランスインピーダンス特性ZT(2ポート測定)と回路解析にて求めたトランスインピーダンス特性ZT(シミュレーション)との差異は6dBΩの大きさの違いだけではなく、周波数特性の評価として全くことなるものとなっている。
この図7より、差動型トランスインピーダンスアンプの特性評価においては、一般に用いられる2ポート式ベクトルネットワークアナライザを用いては正確な評価ができないことがわかる。
As shown in FIG. 7, the transimpedance characteristic Z T (2-port measurement) obtained using the 2-port
As can be seen from FIG. 7, in the characteristic evaluation of the differential transimpedance amplifier, accurate evaluation cannot be performed using a commonly used two-port vector network analyzer.
その一方、上記(図3)で説明したように、本発明の実施形態によれば、測定値に基づいて求めたトランスインピーダンス特性ZTと回路解析によって求めたトランスインピーダンス特性ZT(シミュレーション)とは、広い周波数範囲に渡って良く一致している。
これにより、本発明によれば、差動型トランスインピーダンスアンプ100のトランスインピーダンス利得を広い周波数範囲において正確に評価できるという格別な効果を奏することが示された。
Meanwhile, as described above (FIG. 3), and according to an embodiment of the present invention, trans-impedance characteristics Z T determined by the transformer impedance characteristics Z T and a circuit analysis determined based on measurements (Simulation) Are in good agreement over a wide frequency range.
Thus, according to the present invention, it has been shown that the transimpedance gain of the
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えうることはもちろんである。
上記(式6)においては終端抵抗が50Ωの場合に適用できる式を示したが、終端抵抗が別の値である場合には(式6)の50の値を適宜変更すればよい。また、(式6)では、差動モードのZパラメータの要素ZDD31、ZDD33を用いた式を示したが、相補的関係にあるZDD42、ZDD44に置き換えても等価であり、本発明の範囲であることはもちろんである。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Of course, a various change can be added in the range which does not deviate from the summary of this invention.
In the above (Expression 6), an expression applicable when the termination resistance is 50Ω is shown. However, when the termination resistance is a different value, the value of 50 in (Expression 6) may be changed as appropriate. Further, in (Equation 6), an equation using the Z parameter elements Z DD31 and Z DD33 of the differential mode is shown, but it is equivalent even if it is replaced with Z DD42 and Z DD44 having a complementary relationship. Of course, it is in the range.
また、上述した評価プログラムは、記録媒体に記録して提供することも可能であり、また、インターネットその他の通信媒体を介して伝送することにより提供することも可能である。また、記憶媒体には、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)、DVD(Digital Versatile Disc)、ROM(Read Only Memory)カートリッジ、バッテリバックアップ付きRAM(Random Access Memory)メモリカートリッジ、フラッシュメモリカートリッジ、不揮発性RAMカートリッジ等が含まれる。また、通信媒体には、電話回線等の有線通信媒体、マイクロ波回線等の無線通信媒体等が含まれる。 Further, the above-described evaluation program can be provided by being recorded on a recording medium, or can be provided by being transmitted via the Internet or other communication media. Storage media include, for example, flexible disks, hard disks, magnetic disks, magneto-optical disks, CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), DVD (Digital Versatile Disc), ROM (Read Only Memory) cartridges, and battery backup. A RAM (Random Access Memory) memory cartridge, a flash memory cartridge, a nonvolatile RAM cartridge, and the like are included. The communication medium includes a wired communication medium such as a telephone line, a wireless communication medium such as a microwave line, and the like.
この出願は、2008年8月8日に出願された日本出願特願2008-204987を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。 This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2008-204987 filed on August 8, 2008, the entire disclosure of which is incorporated herein.
本発明は、光通信の受信機に用いられるトランスインピーダンス増幅器の評価に適用することができる。例えば、変調符号としてゼロ復帰符号(RZ: Return-to-zero)の差動位相シフトキーイングや、ゼロ復帰符号の差動四相移送シフトキーイング(DQPSK: Differential Quadrature Phase Shift Keying)の光信号を受信して復調する光受信回路に用いられる差動型トランスインピーダンス増幅器の評価に適用することができる。 The present invention can be applied to the evaluation of transimpedance amplifiers used in optical communication receivers. For example, it receives differential phase shift keying of zero return code (RZ: Return-to-zero) as a modulation code or differential quadrature phase shift keying (DQPSK: 信号 Differential Quadrature Phase Shift Keying) Thus, the present invention can be applied to the evaluation of a differential transimpedance amplifier used in an optical receiving circuit that demodulates the signal.
100…差動型トランスインピーダンスアンプ、101…4ポート式ベクトルネットワークアナライザ、102…入力部、104…フォトダイオード、105…ビット遅延素子、108…ビット遅延干渉計、109…差動増幅器、110…演算制御部、112…表示部、200…光受信回路、201…2ポート式ベクトルネットワークアナライザ、300…差動型トランスインピーダンスアンプの評価装置。 100 ... differential transimpedance amplifier, 101 ... 4-port vector network analyzer, 102 ... input unit, 104 ... photodiode, 105 ... bit delay element, 108 ... bit delay interferometer, 109 ... differential amplifier, 110 ... calculation Control unit, 112 ... display unit, 200 ... optical receiver circuit, 201 ... 2-port vector network analyzer, 300 ... evaluation device for differential transimpedance amplifier.
Claims (7)
差動型トランスインピーダンスアンプの4つの端子を4ポートベクトルネットワークアナライザの4つポートにそれぞれ接続し、前記4ポートベクトルネットワークアナライザによって前記差動型トランスインピーダンスアンプのSパラメータを測定し、
前記測定されたSパラメータに基づいて差動モードのSパラメータSDDを算出し、
前記算出された差動モードのSパラメータSDDを用いて差動モードのZパラメータZDDを算出し、
前記算出された差動モードのZパラメータZDDを用いて前記差動型トランスインピーダンスアンプのトランスインピーダンス特性ZTを算出する
ことを特徴とする差動型トランスインピーダンスアンプの評価方法。 An evaluation method for evaluating the relationship between the band of a differential transimpedance amplifier to be evaluated and the transimpedance gain,
The four terminals of the differential transimpedance amplifier are connected to the four ports of the 4-port vector network analyzer, respectively, and the S parameter of the differential transimpedance amplifier is measured by the 4-port vector network analyzer.
Based on the measured S parameter, the differential mode S parameter S DD is calculated,
The differential mode Z parameter Z DD is calculated using the calculated differential mode S parameter S DD ,
Evaluation method for the differential transimpedance amplifier and calculates the transimpedance characteristic Z T of the differential transimpedance amplifier with a Z parameter Z DD differential mode the calculated.
前記差動型トランスインピーダンスアンプの入力側の端子を第1端子と第2端子とし、出力側の端子を第3端子と第4端子とするとき、
前記差動モードSパラメータの算出において、差動モードSパラメータSDDの各要素を(式1)で算出し、
前記差動モードZパラメータの算出において、差動モードZパラメータZDDの要素を(式2)で算出し、
前記トランスインピーダンス特性ZTの算出において、トランスインピーダンス特性ZTを(式3)で算出する
ことを特徴とする差動型トランスインピーダンスアンプの評価方法。
In the evaluation method of the differential transimpedance amplifier according to claim 1,
When the input side terminal of the differential transimpedance amplifier is the first terminal and the second terminal, and the output side terminal is the third terminal and the fourth terminal,
In the calculation of the differential mode S parameter, each element of the differential mode S parameter S DD is calculated by (Equation 1),
In the calculation of the differential mode Z parameter, the element of the differential mode Z parameter Z DD is calculated by (Equation 2),
Wherein in the calculation of the trans-impedance characteristics Z T, the evaluation method of the differential transimpedance amplifier and calculates at transimpedance characteristic Z T (Equation 3).
請求項1または請求項2に記載の差動型トランスインピーダンスアンプの評価方法に続いて光受信回路のトランスインピーダンス特性ZT *を算出し、
前記光受信回路のトランスインピーダンス特性ZT *の算出は、
前記光電変換素子のインピーダンス特性ZPDと前記差動型トランスインピーダンスアンプのトランスインピーダンス特性ZTとを乗算する次の式によって光受信回路のインピーダンス特性ZT *を算出する
ことを特徴とする光受信回路評価方法。
An optical receiver circuit evaluation method for evaluating characteristics of an optical receiver circuit in which a photoelectric conversion element is connected to each of two terminals on the input side of a differential transimpedance amplifier,
The transimpedance characteristic Z T * of the optical receiver circuit is calculated following the evaluation method for the differential transimpedance amplifier according to claim 1 or 2,
The calculation of the transimpedance characteristic Z T * of the optical receiver circuit is as follows:
An optical receiver characterized in that an impedance characteristic Z T * of an optical receiver circuit is calculated by the following expression that multiplies the impedance characteristic Z PD of the photoelectric conversion element by the trans-impedance characteristic Z T of the differential transimpedance amplifier. Circuit evaluation method.
このコンピュータに、
前記4ポートベクトルネットワークアナライザによって前記差動型トランスインピーダンスアンプのSパラメータを測定する測定工程と、
前記測定工程にて測定されたSパラメータに基づいて差動モードのSパラメータSDDを算出する差動モードSパラメータ算出工程と、
前記差動モードSパラメータ算出工程にて算出された差動モードのSパラメータSDDを用いて差動モードのZパラメータZDDを算出する差動モードZパラメータ算出工程と、
前記差動モードZパラメータ算出工程にて算出された差動モードのZパラメータZDDを用いて前記差動型トランスインピーダンスアンプのトランスインピーダンス特性ZTを算出するトランスインピーダンス特性ZT算出工程と、を実行させる
ことを特徴とする差動型トランスインピーダンスアンプの評価プログラムが格納された記憶媒体。 A four-port vector network analyzer having four ports to which the four terminals of the differential transimpedance amplifier are respectively connected, and a computer as an evaluation apparatus for evaluating the relationship between the bandwidth of the differential transimpedance amplifier and the transimpedance gain Incorporate
On this computer,
A measuring step of measuring an S parameter of the differential transimpedance amplifier by the 4-port vector network analyzer;
A differential mode S parameter calculating step of calculating a differential mode S parameter S DD based on the S parameter measured in the measuring step;
A differential mode Z parameter calculation step of calculating a differential mode Z parameter Z DD using the differential mode S parameter S DD calculated in the differential mode S parameter calculation step;
A transimpedance characteristic Z T calculation step of calculating a transimpedance characteristic Z T of the differential transimpedance amplifier using the differential mode Z parameter Z DD calculated in the differential mode Z parameter calculation step; A storage medium storing an evaluation program for a differential transimpedance amplifier.
差動型トランスインピーダンスアンプの4つの端子がそれぞれ接続される4つのポートを有する4ポートベクトルネットワークアナライザを備えた評価装置にコンピュータを組み込んで、
このコンピュータに、
前記4ポートベクトルネットワークアナライザによって前記差動型トランスインピーダンスアンプのSパラメータを測定する測定工程と、
前記測定工程にて測定されたSパラメータに基づいて差動モードのSパラメータSDDを算出する差動モードSパラメータ算出工程と、
前記差動モードSパラメータ算出工程にて算出された差動モードのSパラメータSDDを用いて差動モードのZパラメータZDDを算出する差動モードZパラメータ算出工程と、
前記差動モードZパラメータ算出工程にて算出された差動モードのZパラメータZDDを用いて前記差動型トランスインピーダンスアンプのトランスインピーダンス特性ZTを算出するトランスインピーダンス特性ZT算出工程と、
前記光電変換素子のインピーダンス特性ZPDと前記差動型トランスインピーダンスアンプのトランスインピーダンス特性ZTとを乗算して光受信回路のインピーダンス特性ZT *を算出する光受信回路のトランスインピーダンス特性ZT *算出工程と、を実行させる
ことを特徴とする光受信回路評価プログラムが格納された記憶媒体。 An optical receiver circuit evaluation program for evaluating characteristics of an optical receiver circuit in which a photoelectric conversion element is connected to each of two terminals on the input side of a differential transimpedance amplifier,
A computer is incorporated into an evaluation apparatus including a 4-port vector network analyzer having four ports to which four terminals of a differential transimpedance amplifier are connected, respectively.
On this computer,
A measuring step of measuring an S parameter of the differential transimpedance amplifier by the 4-port vector network analyzer;
A differential mode S parameter calculating step of calculating a differential mode S parameter S DD based on the S parameter measured in the measuring step;
A differential mode Z parameter calculation step of calculating a differential mode Z parameter Z DD using the differential mode S parameter S DD calculated in the differential mode S parameter calculation step;
A transformer impedance characteristics Z T calculating step of calculating a trans-impedance characteristics Z T of the differential transimpedance amplifier with a Z parameter Z DD differential mode calculated by the differential mode Z parameter calculating step,
The transimpedance characteristic impedance characteristics Z PD and the differential transimpedance amplifier by multiplying the trans-impedance characteristics Z T of the optical receiver circuit for calculating the impedance characteristics Z T * of the light receiving circuit of the photoelectric conversion element Z T * A storage medium storing an optical receiver circuit evaluation program.
前記4ポートベクトルネットワークアナライザを制御して前記差動型トランスインピーダンスアンプのSパラメータを取得させるとともに、前記Sパラメータに基づいて前記差動型トランスインピーダンスアンプのトランスインピーダンス特性ZTを算出する演算制御手段と、を備え、
前記演算制御手段は、前記測定されたSパラメータに基づいて差動モードのSパラメータSDDを算出した後にこの差動モードのSパラメータSDDを用いて差動モードのZパラメータZDDを算出し、さらに前記差動モードのZパラメータZDDを用いて前記差動型トランスインピーダンスアンプのトランスインピーダンス特性ZTを算出する
ことを特徴とする差動型トランスインピーダンスアンプの評価装置。 A 4-port vector network analyzer having four ports to which the four terminals of the differential transimpedance amplifier are respectively connected;
The 4 together to obtain the port vector network analyzer control to S-parameters of the differential transimpedance amplifier, the arithmetic control unit for calculating a trans-impedance characteristics Z T of the differential transimpedance amplifier, based on the S parameter And comprising
The arithmetic control unit calculates a differential mode Z parameter Z DD using the differential mode S parameter S DD after calculating the differential mode S parameter S DD based on the measured S parameter. The differential transimpedance amplifier evaluation apparatus further calculates the transimpedance characteristic Z T of the differential transimpedance amplifier using the Z parameter Z DD of the differential mode.
差動型トランスインピーダンスアンプの4つの端子がそれぞれ接続される4つのポートを有する4ポートベクトルネットワークアナライザと、
前記4ポートベクトルネットワークアナライザを制御して前記差動型トランスインピーダンスアンプのSパラメータを取得させるとともに、前記Sパラメータに基づいて前記光受信回路のトランスインピーダンス特性ZT *を算出する演算制御手段と、を備え、
前記演算制御手段は、
前記測定されたSパラメータに基づいて差動モードのSパラメータSDDを算出した後にこの差動モードのSパラメータSDDを用いて差動モードのZパラメータZDDを算出し、さらに、前記差動モードのZパラメータZDDを用いて前記差動型トランスインピーダンスアンプのトランスインピーダンス特性ZTを算出し、
続いて、前記光電変換素子のインピーダンス特性ZPDと前記差動型トランスインピーダンスアンプのトランスインピーダンス特性ZTとを乗算して前記光受信回路のインピーダンス特性ZT *を算出する
ことを特徴とする光受信回路評価装置。 An optical receiver circuit evaluation apparatus for evaluating the characteristics of an optical receiver circuit in which a photoelectric conversion element is connected to each of two terminals on the input side of a differential transimpedance amplifier,
A 4-port vector network analyzer having four ports to which the four terminals of the differential transimpedance amplifier are respectively connected;
An arithmetic and control means for controlling the 4-port vector network analyzer to obtain the S parameter of the differential transimpedance amplifier, and calculating the transimpedance characteristic Z T * of the optical receiving circuit based on the S parameter; With
The arithmetic control means includes
After calculating the differential mode S parameter S DD based on the measured S parameter, the differential mode S parameter S DD is used to calculate the differential mode Z parameter Z DD, and the differential mode The transimpedance characteristic Z T of the differential transimpedance amplifier is calculated using the Z parameter Z DD of the mode,
Subsequently, the impedance characteristic Z T * of the optical receiving circuit is calculated by multiplying the impedance characteristic Z PD of the photoelectric conversion element by the trans-impedance characteristic Z T of the differential transimpedance amplifier. Receiver circuit evaluation device.
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