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公開番号2025113717
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-04
出願番号2024008009
出願日2024-01-23
発明の名称増幅装置
出願人ザインエレクトロニクス株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H03G 3/20 20060101AFI20250728BHJP(基本電子回路)
要約【課題】将来の光通信による信号伝送における諸要求を満たすことができる増幅装置を提供する。
【解決手段】増幅装置1は、第1増幅部10、第2増幅部20、振幅検出部30および制御部40を備える。第1増幅部10は、離散的な複数の利得のうちから何れかの利得が設定され得る。第1増幅部10は、その設定された利得に基づいて、入力した電流信号を電圧信号に変換し、その変換後の電圧信号を第2増幅部20へ出力する。第2増幅部20は、連続利得可変範囲のうちから何れかの利得が設定され得る。第2増幅部20は、その設定された利得に基づいて、第1増幅部10から出力された電圧信号を増幅し、その増幅後の電圧信号を出力する。制御部40は、振幅検出部30により検出される振幅が一定となるように、第1増幅部10および第2増幅部20それぞれの利得を制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
離散的な複数の利得のうちから何れかの利得が設定され、その設定された利得に基づいて、入力した電流信号を電圧信号に変換し、その変換後の電圧信号を出力する第１増幅部と、
連続利得可変範囲のうちから何れかの利得が設定され、その設定された利得に基づいて、前記第１増幅部から出力された電圧信号を増幅し、その増幅後の電圧信号を出力する第２増幅部と、
前記第２増幅部から出力された電圧信号の振幅を検出する振幅検出部と、
前記振幅検出部により検出される振幅が一定となるように前記第１増幅部および前記第２増幅部それぞれの利得を制御する制御部と、
を備える増幅装置。
続きを表示（約 890 文字）【請求項２】
前記制御部は、前記振幅検出部により検出される振幅が一定となるように前記第２増幅部の利得を制御し、前記第２増幅部の利得が前記連続利得可変範囲のうちの第１閾値以上で第２閾値以下の範囲から外れると前記第１増幅部の利得を変更する、
請求項１に記載の増幅装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１増幅部の利得を変更してから一定期間が経過した後に前記第２増幅部の利得が前記第１閾値以上で前記第２閾値以下の範囲から外れると前記第１増幅部の利得を変更する、
請求項２に記載の増幅装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第２増幅部の利得が前記第１閾値を下回ると前記第１増幅部の利得を一設定だけ小さい利得に変更し、前記第２増幅部の利得が前記第２閾値を上回ると前記第１増幅部の利得を一設定だけ大きい利得に変更する、
請求項２に記載の増幅装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第２増幅部の利得が前記第１閾値を上回ると前記第１増幅部の利得を一設定だけ小さい利得に変更し、前記第２増幅部の利得が前記第２閾値を下回ると前記第１増幅部の利得を一設定だけ大きい利得に変更する、
請求項２に記載の増幅装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記第２増幅部の利得が前記第１閾値を下回ると前記第１増幅部の利得を一設定だけ小さい利得に変更し、前記第２増幅部の利得が前記第２閾値を上回ると前記第１増幅部の利得を最大の利得に変更する、
請求項２に記載の増幅装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記第２増幅部の利得が前記第１閾値を上回ると前記第１増幅部の利得を一設定だけ小さい利得に変更し、前記第２増幅部の利得が前記第２閾値を下回ると前記第１増幅部の利得を最大の利得に変更する、
請求項２に記載の増幅装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記第１増幅部に含まれる素子のインピーダンス値または電流値を前記第１増幅部の利得に応じて変更する、
請求項１に記載の増幅装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、増幅装置に関するものである。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１～３に、電流信号（例えば受光素子であるフォトダイオードから出力された電流信号）を電圧信号に変換し該電圧信号を増幅して出力する装置の発明が開示されている。これらの文献に記載されている増幅装置は、電流信号を電圧信号に変換して該電圧信号を出力する第１増幅部と、この第１増幅部から出力された電圧信号を増幅して出力する第２増幅部と、を備え、第２増幅部から出力される電圧信号の振幅が一定となるように制御をする。しかし、これらの文献に記載されている装置を含め、従来の増幅装置は、例えば今後普及が見込まれるコンピュータネットワークシステムにおいて使用することは困難である。以下に、このことについてデータセンタのサーバシステムを一例として挙げて説明する。
【０００３】
現行のデータセンタのサーバシステムは複数のラックを含み、各ラックはＣＰＵ、ＧＰＵおよびメモリ等の複数種のリソースを含む。データ送受信は、各ラック内でも行われ、異なるラックの間でも行われる。各ラック内のデータ送受信は短距離であるため低遅延で通信可能なＰＣＩｅ（peripheral component interconnect express）で接続可能であるが、異なるラックの間のデータ送受信は最大で３０ｍ程度の伝送距離があるためEthernet（登録商標）で接続されるが遅延が大きい。この構成では、或るラックの処理能力が限界にあるときに、処理能力に余裕がある他のラックに処理を分散させようとしても、これら二つのラックの間のデータ送受信の遅延が大きいことから、処理能力の向上は困難である。
【０００４】
今後普及が見込まれるサーバシステムでは、各ラックは、ＣＰＵ、ＧＰＵおよびメモリ等のリソースのうちの何れか一種のリソースを集めたリソースプールとなり、且つ、そのラック間が低遅延で接続される。全てのリソースプールが低遅延で互いに接続され得るので、処理能力に余裕があるリソースは無くなり、処理能力の最大化が可能となる。この新たなサーバシステムは、リソース分散コンピューティングなどと呼ばれる。更なる処理能力の向上の為に、高速化および低消費電力化も要求される。
【０００５】
サーバシステムの様々な要求に応えるための新規格としてＰＣＩｅ６.０がリリースされている。この規格では、高速化を実現するとともに、前方誤り訂正（forward error correction、ＦＥＣ）として軽いＦＥＣ（3way interleaved single symbol訂正）を採用することにより低遅延を実現することを狙っている。また、この規格では、ＦＥＣ前ＳＥＲ（Symbol Error Rate）を従来と比べて小さくすることが要求されている。
【０００６】
また、これまでのＰＣＩｅ伝送においては、銅配線によりデータ伝送が行われているが、リソース分散コンピューティングを実現するために必要となる３０ｍ程度の中距離低遅延伝送は困難である。そこで、銅配線に替えて光通信によりデータ伝送を行うことにより中距離伝送を実現することが提案されている。しかし、光通信は、ＤＳＰが用いられること等の理由により、消費電力や遅延が大きいことが課題として挙げられる。なお、送信側においてＤＳＰはイコライザとして用いられ、受信側においてＤＳＰは歪み補正回路として用いられる。
【０００７】
低消費電力および低遅延を実現するためにＤＳＰを用いないことにすると、伝送信号のアイ（eye）の劣化を抑制することが重要となる。一方で、ＰＣＩｅ６.０では、ＦＥＣ前ＳＥＲを従来と比べて小さくすることが要求されている。これらのことから、光通信の信号のアイのノイズ成分を抑制することが要求され、更に、その為には光通信の光信号受信側での信号対雑音比を改善する必要性から光通信の受信増幅回路を低雑音化することが要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
米国特許第１１２４９４９９号明細書
特開２０１５－２０７９２３号公報
米国特許第１１００５５７３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上のようにデータセンタのサーバシステムを一例として挙げて説明したとおり、信号伝送の今後の発展の方向性に鑑みると、光通信による信号伝送において様々な要求が満たされることが重要となる。しかし、特許文献１～３に記載されている増幅装置は、これらの要求に応えることが困難である。
【００１０】
特許文献１に記載されている増幅装置では、第１増幅部の利得が固定されており、第２増幅部から出力される電圧信号の振幅が一定となるように第２増幅部の利得が制御される。利得が固定された第１増幅部では、低雑音および広ダイナミックレンジの双方の要求に同時に応えることが困難である。
（【００１１】以降は省略されています）

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