CN1835392A - 光接收放大器电路和具备该电路的光拾取器装置 - Google Patents
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Abstract
在光接收放大器电路中,除了不连接光接收元件、具有频带限制电容的电容以外,将虚置放大器形成与IV放大器相同的结构。因而,将该电容连接在发射极接地晶体管Tr的集电极和GND之间。
Description
技术领域
本发明涉及光接收放大器电路,光接收放大器电路装载在用于光盘重放/记录的光拾取器装置上。
背景技术
光盘记录/重放装置包括有对光盘照射用于重放/记录的激光的发光元件、或接收来自光盘的反射光的光接收放大器元件。在光接收放大器元件的内部,设有:接收上述反射光,并监视从作为记录重放用光源的激光光源发射出的激光的光,将其变换为电信号的光接收元件;以及将由该光接收元件从光信号变换的电信号(光电变换信号)放大的光接收放大电路。
图4是表示形成光盘102的记录/重放装置的记录重放光学系统的光拾取器装置101的结构的示意图。光拾取器装置101包括有:激光二极管103、准直透镜104、106、分光镜105、物镜107、点透镜108、光接收放大器元件109、以及光接收放大器元件110、111。有时也可以仅包括光接收放大器元件110和111的其中一个。
这里,从作为记录重放用光源的发光元件的激光二极管103发射的激光,在准直透镜104中成为平行光,在分光镜105中光路弯曲90°后,经由准直透镜106和物镜107,照射到光盘102上。然后,来自光盘102的反射光,从上述物镜107和准直透镜106通过分光镜105,由点透镜108聚光,入射到光接收放大器元件109。光接收放大器元件109从入射的光信号,对信息信号进行重放,同时形成用于跟踪伺服的信号或用于聚焦伺服的信号,并将其输出到未图示的信号处理电路或控制电路等。在记录时,来自激光二极管103的射出光与应写入的数据对应调制。激光二极管103的波长根据光盘102的种类来决定。
在这样构成的光学系统中,光接收放大器元件110设置在激光二极管103的附近位置,使分光镜105处于中间,将光接收放大器元件111设置在与激光二极管103相反侧的位置。通过该光接收放大器元件110、111,监视来自激光二极管103的一部分射出光,通过将该光接收放大器元件110、111的输出反馈到激光二极管103,将激光的光强调整到最合适的强度。
图5表示以往的光接收放大器元件109、110、111中包括的光接收放大器电路121的结构。
光接收放大器电路121包括有:光电二极管PD1、电流-电压变换电路(以下,称为IV放大器)122、基准电压供给放大器(以下,称为虚置放大器)123、以及差动放大电路124。
光电二极管(光接收元件)PD1的阳极连接到GND,阴极连接到晶体管Tr101的基极。
IV放大器122具有:由发射极接地放大电路构成的放大电路A101、由发射极跟随器电路构成的输出电路B101、以及多个反馈电阻Rf1、Rf2、...、Rfn,将光电二极管PD1产生的电流变换为电压来输出。
放大电路A101包括晶体管Tr101和恒流源Ica101。晶体管(发射极接地晶体管)Tr101是NPN型晶体管,基极如上述那样连接到光电二极管PD1的阴极,发射极连接到GND,集电极连接到作为有源负载的恒流源Ica101。晶体管Tr101的基极是放大电路A101的输入点、即IV放大器122的输入端子,晶体管Tr101的集电极是放大电路A101的输出点。
输出电路B101包括晶体管Tr111和恒流源Icb101。晶体管Tr111是NPN型晶体管,基极连接到晶体管Tr101的集电极,集电极连接到电源Vcc,发射极连接到作为有源负载的恒流源Icb101。晶体管Tr111的发射极是IV放大器122的输出端子。这样,IV放大器122将根据来自放大电路A101的输出点的输出来获得输出电压的端子作为输出端子。
在图5中,IV放大器的输出基本上不依赖于后级负载。由发射极接地Tr的VBE和发射极接地Tr的基极电流×Rf来决定。
此外,Tr101/Tr111/Tr102/Tr112的基极电流由Ica101/Icb101/Ica102/Icb102决定(恒流源值的1/hFE)。
IV放大器的输出端子电压,即Tr111/Tr112的发射极电压如下述那样。
求无光时输出电压。
IB(Tr101)=(Ica101-IB(Tr111))/hFE(Tr101)=Ica101/hFE(Tr101)
...(算式A1)
采用上述(算式A1)时,
IV放大器122的无光时输出电压
=VBE(Tr101)+(IB(Tr101)×Rf)
=VBE(Tr101)+(Ica101/hFE(Tr101)×Rf)
...(算式A2)
其中,VBE:基极-发射极间电压,IB:基极电流,hFE:晶体管的电流放大率。
设Ica101>>IB(Tr111)。
同样地,虚置放大器123的无光时输出电压为
IV放大器123的无光时输出电压
=VBE(Tr102)+(IB(Tr102)×Rf)
=VBE(Tr102)+(Ica102/hFE(Tr102)×Rf)
...(算式A3)
基本上,(算式A2)=(算式A3)。
求光接收时输出电压。
IV放大器122的光接收时输出电压
=(无光时输出电压)+(IPD×Rf) ...(算式A4)
其中,IPD:光接收时光电流。
在IV放大器122中,设置从IV放大器122的输出端子至放大电路A101的晶体管Tr101的基极的反馈路径,在该反馈路径中,上述反馈电阻Rf1、Rf2、...、Rfn相互并联地连接着。此外,在反馈电阻Rf1、Rf2、...、Rfn的各自的反馈路径中,顺序地串联插入有开关sw1、sw2、...、swn(再有,在以下,作为代表反馈电阻的组件名称,有时使用反馈电阻Rf),可以对使用反馈电阻Rf1、Rf2、...、Rfn中的哪一个进行切换。通过这些开关,根据进行光盘102的重放还是进行记录,或根据因光盘102的种类(例:DVD-R、DVD-RW、DVD-RAM等)而变化对光接收放大器电路121的输入光的变化,切换要使用的反馈电阻Rf,并切换光接收放大器电路121的增益。
虚置放大器123除了不连接到光接收元件,同时包括有后述的电容C1以外,是与IV放大器122相同的结构,包括有与放大电路A101对应的放大电路A102、与输出电路B101对应的输出电路B102、以及与IV放大器122相同的反馈电阻Rf1、Rf2、...、Rfn。放大电路A102和输出电路B102包括有:与晶体管Tr101、Tr111依次对应的晶体管Tr102、Tr112、以及与恒流源Ica101、Icb101依次对应的恒流源Ica102、Icb102。晶体管Tr101和晶体管Tr102有相同的特性,晶体管Tr111和晶体管Tr112有相同的特性。而恒流源Ica101和恒流源Ica102输出的电流都为Ica,恒流源Icb101和恒流源Icb102输出的电流都为Icb。
该虚置放大器123仅对下级的差动放大电路124供给作为输出电压的基准电压,所以不需要将输入光放大,不需要连接到光接收元件。如上述那样,由于是与IV放大器122大致相同的结构,所以输出的基准电压与无光时的IV放大器122的输出电压相同。这样,虚置放大器123有助于提高光接收放大器电路121的无光时输出电压(偏移电压)的特性。
差动放大电路124是将IV放大器122的输出电压和虚置放大器123的输出电压作为输入并将两者的差分放大的差动放大电路,包括有运算放大器OP和电阻R101~R104。电阻R101连接在IV放大器122的输出端子和运算放大器OP的非反转输入端子之间,电阻R102连接在输入了外部基准电压Vref的端子REF和运算放大器OP的非反转输入端子之间。电阻R103连接在虚置放大器123的输出端子和运算放大器OP的反转输入端子之间,电阻R104连接在输出了差动放大电路124的输出电压Vo的端子OUT和运算放大器OP的反转输入端子之间。
在差动放大电路124中,IV放大器122的输出电压为V1,虚置放大器123的输出电压为V2,电阻R101、R103的电阻值为R1,电阻R102、R104的电阻值为R2时,Vo=Vref+(R2/R1)×(V1-V2)。
此外,由于上述虚置放大器123不需要高速响应,所以在作为发射极接地放大电路的放大电路A102的输入输出间(晶体管Tr102的基极-集电极间)有频带限制电容——电容C1。电容C1因米勒效应,与在发射极接地放大电路的输入(晶体管Tr102的基极)-GND间连接了C1×(1+(VA/VT))的电容的图6的结构等效,具有限制虚置放大器123的响应,并降低高频的噪声的作用。即,如果作为发射极跟随器电路的输出电路B101、B102的输出阻抗足够小,使用的NPN型晶体管的初期电压足够大,则电容C1的时间常数CR(C1)为
CR(C1)=(虚置放大器输入电阻)×(发射极接地的基极-GND间电容)
=Rf×C1 ...(算式1)
其中,RF:反馈电阻值,作为具有上述时间常数的滤波器起作用,有助于虚置放大器的频带限制、噪声降低。一般的值,在采用Rf=10kΩ、C1=5pF时,CR(C1)=50ns,截止频率=1/(2×π×CR)=3.18MHz。
在图5中,对光电二极管PD1的输入光因光盘102的重放/记录、或光盘102的种类而变化,所以在光接收放大器电路121中,如上述那样具有多个反馈电阻,通过开关来选择合适的反馈电阻(不产生输出饱和,或可提取信号)Rf。特别是DVD盘,在盘记录中,为了提取光盘内的信号(盘信息等),临时需要重放时的增益。即,需要在盘记录中切换记录用途的反馈电阻(低增益)和重放用途的反馈电阻(高增益)。此时,为了应对高速记录,增益切换后电路可进行稳定的信号输出为止的时间(以下,称为调整时间)较短为好。
图5的光接收放大器电路121中响应最慢的部位是响应因电容C1而受到限制的虚置放大器,电容C1的两端电压的调整时间决定光接收放大器电路121的调整时间。将反馈电阻从Rf1切换到Rf2时的电容C1的两端电压Vc的变化ΔVc,考虑在图6的发射极接地放大电路的放大电路A102的输入(基极)-GND间连接了C1×(1+(VA/VT))的电容的情况(因米勒效应,与图5等效)时,以
ΔVc=ΔVbe×(1+exp(-t/((C1×(1+(VA/VT)))×Rf2))) ...(算式2)
其中,ΔVbe:增益切换前后的晶体管Tr101的基极电压变化量
t:增益切换后的经过时间
VA:晶体管的初期电压
VT:晶体管的热电压、27℃下26mV
表示,而且
t=C1×Rf2×(1+(VA/VT))×ln(1/(1-(ΔVc/ΔVbe))) ...(算式3),例如,在ΔVc达到电压变化ΔVbe的95%时,
t(95%)=C1×Rf2×(1+(VA/VT))×ln(1/(1-(1-0.95))=3×(1+(VA/VT))×C1×Rf2。此时,在各变量中使用一般的值VA=50V、VT=26mV、C1=5Pf、Rf2=10kΩ时,t(95%)=288μs,与DVD的1倍速信号频带4.5MHz=0.222μs比较,为很大的值,即使在记录中切换反馈电阻Rf、即增益,调整时间也过大,难以提取盘的信号。因此,调整时间的缩短成为课题。关于上述电路,参照‘日本公开专利公报:特开2000-332546号公报(2000年11月30日公开)’和‘日本公开专利公报:特开1999-296892号公报(1999年10月29日公开)’。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成的,其目的在于,实现既具有频带限制电容又能够缩短调整时间的光接收放大器电路和具备它的光拾取器装置。
为了实现上述目的,本发明的光接收放大器电路包括:光接收元件,将接收光变换为电流并输出;电流-电压变换电路,将所述光接收元件的输出电流变换为电压;基准电压供给放大器,除了不连接所述光接收元件、具有频带限制电容以外,与所述电流-电压变换电路为相同结构;以及差动放大电路,将所述电流-电压变换电路的输出电压和作为所述基准电压供给放大器的输出电压的基准电压的差分放大,所述电流-电压变换电路和所述基准电压供给放大器有使用了发射极接地晶体管的发射极接地放大电路,将所述发射极接地晶体管的基极作为输入端子,同时将根据来自所述发射极接地放大电路的输出点的输出来获得输出电压的端子作为输出端子,在从所述输出端子至所述基极的反馈路径上,作为包括可切换使用多个并联的反馈电阻,所述频带限制电容连接在所述发射极接地放大电路的所述输出点和所述发射极接地的接地点之间。
根据本发明,在基准电压供给放大器中,由发射极接地放大电路的输出点和发射极接地的接地点之间连接的频带限制电容、以及发射极接地放大电路的输出点的阻抗决定的时间常数大。因此,基准电压供给放大器的截止频率因频带限制电容而足够低,可进行基准电压供给放大器的充分的频带限制和噪声降低。此外,反馈电阻的切换时的调整时间由上述频带限制电容的电容值、反馈电阻的切换时的发射极接地放大电路的输出点的电压变化、以及流过上述输出点的电流值决定,该调整时间很小。
根据以上,具有可以实现一边具有频带限制电容,一边缩短调整时间的光接收放大器电路。
为了实现上述目的,本发明的光接收放大器电路包括:光接收元件,将接收光变换为电流并输出;电流-电压变换电路,将所述光接收元件的输出电流变换为电压;基准电压供给放大器,除了不连接所述光接收元件、具有频带限制电容以外,与所述电流-电压变换电路为相同结构;以及差动放大电路,将所述电流-电压变换电路的输出电压和作为所述基准电压供给放大器的输出电压的基准电压的差分放大,所述电流-电压变换电路和所述基准电压供给放大器有使用了发射极接地晶体管的发射极接地放大电路,将所述发射极接地晶体管的基极作为输入端子,同时将根据来自所述发射极接地放大电路的输出点的输出来获得输出电压的端子作为输出端子,在从所述输出端子至所述基极的反馈路径上,包括可切换使用多个并联的反馈电阻,所述电流-电压变换电路和所述基准电压供给放大器包括对所述基极供给偏置电流的偏置用恒流源,所述频带限制电容连接在所述基极和所述发射极接地放大电路的所述输出点之间。
根据上述发明,通过使用偏置用恒流源,将偏置电流供给到发射极接地晶体管的基极,使流过反馈电阻的电流为零。通过使流过反馈电阻的电流为零,将发射极接地晶体管的基极电流固定为偏置用恒流源的输出电流,从而使发射极接地晶体管的基极-发射极间电压时常一定。即,发射极接地晶体管的基极电流不因反馈电阻的切换而变动。因此,在连接于发射极接地晶体管的基极和发射极接地的接地点之间的频带限制电容上,不因反馈电阻的切换而产生充放电电流,调整时间为零。
根据以上,具有可以实现一边具有频带限制电容,一边缩短调整时间的光接收放大器电路。
为了实现上述目的,本发明的光接收放大器电路包括:光接收元件,将接收光变换为电流并输出;电流-电压变换电路,将所述光接收元件的输出电流变换为电压;基准电压供给放大器,除了不连接所述光接收元件、具有频带限制电容以外,与所述电流-电压变换电路为相同结构;以及差动放大电路,将所述电流-电压变换电路的输出电压和作为所述基准电压供给放大器的输出电压的基准电压的差分放大,所述电流-电压变换电路和所述基准电压供给放大器有使用了发射极接地晶体管的发射极接地放大电路,将所述发射极接地晶体管的基极作为输入端子,同时将根据来自所述发射极接地放大电路的输出点的输出来获得输出电压的端子作为输出端子,在从所述输出端子至所述基极的反馈路径上,包括可切换使用多个并联的反馈电阻,所述电流-电压变换电路和所述基准电压供给放大器包括对所述基极供给偏置电流的偏置用恒流源,所述频带限制电容连接在所述基极和所述发射极接地的接地点之间。
根据上述发明,通过使用偏置用恒流源,将偏置电流供给到发射极接地晶体管的基极,使流过反馈电阻的电流为零。通过将流过反馈电阻的电流为零而使发射极接地晶体管的基极电流固定为偏置用恒流源的输出电流,从而使发射极接地晶体管的基极-发射极间电压时常一定。此外,基准电压供给放大器的输出电压时常与发射极接地晶体管的一定的基极-发射极间电压相等,所以即使切换反馈电阻,基准电压供给放大器内的电压分布和电流分布也不改变,发射极接地放大电路的输出点的电位一定。即,发射极接地晶体管的基极电位和发射极接地放大电路的输出点的电位不因反馈电阻的切换而变动。因此,在连接于发射极接地晶体管的基极和发射极接地的接地点之间的频带限制电容上,不因反馈电阻的切换而产生充放电电流,调整时间为零。
根据以上,具有可以实现一边具有频带限制电容,一边缩短调整时间的光接收放大器电路。
为了实现上述目的,本发明的光接收放大器电路包括:光接收元件,将接收光变换为电流并输出;电流-电压变换电路,将所述光接收元件的输出电流变换为电压;基准电压供给放大器,除了不连接所述光接收元件、具有频带限制电容以外,与所述电流-电压变换电路为相同结构;以及差动放大电路,将所述电流-电压变换电路的输出电压和作为所述基准电压供给放大器的输出电压的基准电压的差分放大,所述电流-电压变换电路和所述基准电压供给放大器有使用了发射极接地晶体管的发射极接地放大电路,将所述发射极接地晶体管的基极作为输入端子,同时将根据来自所述发射极接地放大电路的输出点的输出来获得输出电压的端子作为输出端子,在从所述输出端子至所述基极的反馈路径上,包括可切换使用多个并联的反馈电阻,所述电流-电压变换电路和所述基准电压供给放大器包括对所述基极供给偏置电流的偏置用恒流源,所述频带限制电容与所述反馈电阻并联地连接。
根据上述发明,通过使用偏置用恒流源,将偏置电流供给到发射极接地晶体管的基极,使流过反馈电阻的电流为零。通过将流过反馈电阻的电流为零而使发射极接地晶体管的基极电流固定为偏置用恒流源的输出电流,从而不使与反馈电阻并联连接的频带限制电容充电,无论是否与反馈电阻的连接分离,哪个频带限制电容上都不产生电压。因此,调整时间为零。
根据以上,具有可以实现一边具有频带限制电容,一边缩短调整时间的光接收放大器电路。
为了实现上述目的,本发明的光拾取器装置包括将所述光接收放大器电路作为用于光盘的光拾取器的光接收放大器电路。
根据上述发明,由于光拾取器装置具备能够一边具有频带限制电容一边缩短调整时间的光接收放大器电路,所以在需要对光接收元件的接收光切换反馈电阻同时进行放大的情况下,具有可进行高速响应的效果。
本发明的其他目的、特征、以及优点,通过以下所示的记载会十分清楚。此外,本发明的优点,在参照附图的以下说明中会更明白。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的图,是表示光接收放大器电路的结构的电路图。
图2是表示本发明的第2实施方式的图,是表示光接收放大器电路的结构的电路图。
图3是清楚地表示图2的光接收放大器电路的一部分的恒流源的详细的结构的电路图。
图4是表示光拾取器装置的结构的图。
图5是表示现有技术的图,是表示光接收放大器电路的结构的电路图。
图6是表示与图5的光接收放大器电路等效的结构的电路图。
具体实施方式
对于本发明的一实施方式,根据图1和图4说明如下。
图1中,表示本实施方式的光接收放大器电路1的结构。该光接收放大器电路1可以包括上述图4的光拾取器装置101的光接收放大器元件109、110、111。
光接收放大器电路1包括光电二极管PD1、IV放大器2、虚置放大器3、以及差动放大电路4。
光电二极管(光接收元件)PD1的阳极连接到GND,阴极连接到晶体管Tr101的基极。
IV放大器2具有:由发射极接地放大电路构成的放大电路A11、由发射极跟随器电路构成的输出电路B11、以及多个反馈电阻Rf1、Rf2、...、Rfn,将光电二极管PD1产生的电流变换为电压并输出。
放大电路A11包括有晶体管Tr101和恒流源Ica101。晶体管(发射极接地晶体管)Tr101为NPN型晶体管,基极如上述那样连接到光电二极管PD1的阴极,发射极连接到GND,集电极连接到作为有源负载的恒流源Ica101。晶体管Tr101的基极是放大电路A11的输入点、即IV放大器2的输入端子,晶体管Tr101的集电极是放大电路A11的输出点。
输出电路B11包括有晶体管Tr111和恒流源Icb101。晶体管Tr111是NPN型晶体管,基极连接到晶体管Tr101的集电极,集电极连接到电源Vcc,发射极连接到作为有源负载的恒流源Icb101。晶体管Tr111的发射极是IV放大器2的输出端子。这样,IV放大器2将根据来自放大电路A11的输出点的输出而获得输出电压的端子作为输出端子。
在图1中,IV放大器的输出基本上不依赖于后级负载。由发射极接地Tr的VBE和发射极接地Tr的基极电流×Rf决定。
此外,Tr101/Tr111/Tr102/Tr112的基极电流由Ica101/Icb101/Ica102/Icb102决定(为恒流源值的1/hFE)。
IV放大器的输出端子电压,即Tr111/Tr112的发射极电压如下述那样。
求无光时输出电压。
IB(Tr101)=(Ica101-IB(Tr111))/hFE(Tr101)=Ica101/hFE(Tr101)
...(算式A1)
采用上述(算式A1)时,
IV放大器2的无光时输出电压
=VBE(Tr101)+(IB(Tr101)×Rf)
=VBE(Tr101)+(Ica101/hFE(Tr101)×Rf) ...(算式A2)
其中,VBE:基极-发射极间电压,IB:基极电流,hFE:晶体管的电流放大率。
设Ica101>>IB(Tr111)。
同样地,虚置放大器3的无光时输出电压为
IV放大器2的无光时输出电压
=VBE(Tr102)+(IB(Tr102)×Rf)
=VBE(Tr102)+(Ica102/hFE(Tr102)×Rf) ...(算式A3)
基本上,(算式A2)=(算式A3)。
求光接收时输出电压。
IV放大器2的光接收时输出电压
=(无光时输出电压)+(IPD×Rf) ...(算式A4)
其中,IPD:光接收时光电流。
为了将该发射极电位反馈到IV放大器2的输入端子,设置从IV放大器2的输出端子到放大电路A11的晶体管Tr101的基极的反馈路径,在该反馈路径中,各个所述反馈电阻Rf1、Rf2、...、Rfn相互地并联连接。此外,在反馈电阻Rf1、Rf2、...、Rfn的各自的反馈路径上,顺序地串联插入有开关sw1、sw2、...、swn,可以切换是否使用反馈电阻Rf1、Rf2、...、Rfn中的哪一个。通过这些开关,根据进行光盘102的重放还是进行记录,或根据因光盘102的种类(例:DVD-R、DVD-RW、DVD-RAM等)而变化对光接收放大器电路1的输入光的变化,切换要使用的反馈电阻Rf,并切换光接收放大器电路1的增益。
虚置放大器3除了不连接到光接收元件,同时包括有后述的电容C2以外,是与IV放大器2相同的结构,包括有与放大电路A11对应的放大电路A12、与输出电路B11对应的输出电路B12、以及与IV放大器2相同的反馈电阻Rf1、Rf2、...、Rfn。放大电路A12和输出电路B12包括有:与晶体管Tr101、Tr111依次对应的晶体管Tr102、Tr112、以及与恒流源Ica101、Icb101依次对应的恒流源Ica102、Icb102。晶体管Tr101和晶体管Tr102有相同的特性,晶体管Tr111和晶体管Tr112有相同的特性。而恒流源Ica101和恒流源Ica102输出的电流都为Ica,恒流源Icb101和恒流源Icb102输出的电流都为Icb。
该虚置放大器3仅对下级的差动放大电路4供给作为输出电压的基准电压,所以不需要将输入光放大,不需要连接到光接收元件。如上述那样,由于是与IV放大器2大致相同的结构,所以输出的基准电压与无光时的IV放大器2的输出电压相同。这样,虚置放大器3有助于提高光接收放大器电路1的无光时输出电压(偏移电压)的特性。
差动放大电路4是将IV放大器2的输出电压和虚置放大器3的输出电压作为输入并将两者的差分放大的差动放大电路,包括有运算放大器OP和电阻R101~R104。电阻R101连接在IV放大器2的输出端子和运算放大器OP的非反转输入端子之间,电阻R102连接在输入了外部基准电压Vref的端子REF和运算放大器OP的非反转输入端子之间。电阻R103连接在虚置放大器3的输出端子和运算放大器OP的反转输入端子之间,电阻R104连接在输出了差动放大电路4的输出电压Vo的端子OUT和运算放大器OP的反转输入端子之间。
在差动放大电路4中,IV放大器2的输出电压为V1,虚置放大器3的输出电压为V2,电阻R101、R103的电阻值为R1,电阻R102、R104的电阻值为R2时,Vo=Vref+(R2/R1)×(V1-V2)。
此外,上述虚置放大器3具备频带限制电容的电容C2。电容C2连接在晶体管Tr102的集电极、即发射极接地放大电路的输出和GND之间。此时,上述集电极端子的阻抗为上述发射极接地放大电路的输出阻抗ro、发射极跟随器电路的输出电路B 12的输入阻抗ri、恒流源Ica102的输出电阻roia的并联电阻。
恒流源Ica101、Ica102和恒流源Icb101、Icb102通常由晶体管的电流镜电路实现,其输出电阻分别为VA/Ica、VA/Icb(其中,VA是晶体管的初期电压)。因此,
ro=VA/Ica ...(算式4)
roia=VA/Ica ...(算式5)
ri=(hFE×VT/Icb)+((1+hFE)×roib)
=(hFE×VT/Icb)+((1+hFE)×VA/Icb)
=(1+hFE)×VA/Icb(其中,设VA>>VT)
...(算式6)
其中,hFE是直流电流放大率。
根据上式,由于ri>>ro=roia,所以集电极端子的阻抗r为
r=ro//roia//ri=ro//roia
=VA/(Ica×2) ...(算式7)。其中,//表示并联电阻。
因此,晶体管Tr102的集电极端子上连接的电容C2产生的时间常数CR(C2)为
CR(C2)=C2×VA/(Ica×2) ...(算式8)。在使用一般的值,C2=5pF、VA=50V、Ica=100μA时,CR(C2)=1250ns,截止频率=1/(2×π×CR(C2))=0.12MHz。它与(算式1)导出的图5的截止频率例子3.18MHz比较也十分小,有助于虚置放大器3的频带限制和噪声降低。
此外,调整时间t由增益切换时的集电极电压变化ΔVc和恒流源Ica102的电流值Ica决定。
t=C2×ΔVc/Ica ...(算式9)
此外,集电极电压Vc由下述算式决定。
Vc=Vbea+(Rf×Iba)+Vbeb
=Vbea+(Rf×Ica/hFE)+Vbeb ...(算式10)
其中,
Vbea:晶体管Tr102的基极-发射极间电压
Iba:晶体管Tr102的基极电流
Rf:使用的反馈电阻Rf的电阻值
Vbeb:晶体管Tr112的基极-发射极间电压。
因此,使Vbea、Vbeb的变化微小而忽略时,将反馈电阻从Rf1切换到Rf2时的集电极电压变化ΔVc为
ΔVc=(Rf2-Rf1)×(Ica/hFE) ...(算式11)。其中,Rf1是反馈电阻Rf1的电阻值,Rf2是反馈电阻Rf2的电阻值。
将(算式11)代入(算式9),
t=(C2/Ica)×(Rf2-Rf1)×(Ica/hFE)
=(C2/hFE)×(Rf2-Rf1) ...(算式12),采用一般的值C2=5pF、hFE=100、Rf=10kΩ、Rf1=1kΩ时,t=0.45ns,与DVD的1倍速信号频带4.5MHz=0.222μs比较,是十分小的值,即使在记录中,也可进行反馈电阻(增益)的切换。
这样,根据本实施方式的光接收放大器电路1,在虚置放大器3中,由在作为放大电路A12的输出点的晶体管Tr102的集电极和作为发射极接地的接地点GND之间连接的频带限制电容的电容C2、以及晶体管Tr102的集电极的阻抗决定的时间常数CR(C2)大。因此,虚置放大器3的截止频率因电容C2而十分低,可进行虚置放大器3的充分的频带限制和噪声降低。而反馈电阻Rf的切换时的调整时间t由电容C2的电容值、反馈电阻Rf的切换时的晶体管Tr102的集电极的电压变化ΔVc、以及流过上述集电极的电流值Ica决定,十分小。
根据以上,可以实现具有频带限制电容同时缩短调整时间的光接收放大器电路。
此外,电容C2的电容值期望是仅使光盘102的重放信号频带中的虚置放大器3的增益减少的电容值。这样的话,即使在虚置放大器3中混入有光盘102的重放信号频带的噪声,也可以使其衰减。
此外,虚置放大器3具有以以下所述的增益电阻Rf的热噪声(VN=(4×k×Rf×T)1/2)为主的噪声,该噪声也可由上述频带限制进行抑制,可以提高信号/噪声比(SN比)。
根据表示时间常数CR(C2)的(算式8),由电容C2、晶体管Tr102的集电极的阻抗r决定的截止频率fc(C2)为
fc(C2)=1/(2×π×C2×(VA/(Ica/2)))
...(算式13),如果fc(C2)<f(光盘重放信号频率),则重放信号频率的噪声因电容C2而降低。因此,如果
C2>1/(2×π×(VA/(Ica/2))×f)
...(算式14),则截止频率fc(C2)比重放信号频率f低,即使重放信号频率f的噪声输入到虚置放大器3,也可以将它降低。
此外,根据(算式13),截止频率fc(C2)依赖于Ica,根据(算式12),调整时间t不依赖于Ica。因此,通过使各反馈电阻(增益)对应来切换Ica的值,可以切换时间常数CR(C2)而不改变调整时间t。此时,电阻值Rf的反馈电阻产生的热噪声以(4k·Rf·T)1/2(其中,k表示波尔兹曼常数,T表示绝对温度)表示,Rf是越大的值,噪声越大。因此,通过Rf为越大的值,越减小Ica并越增加时间常数,即降低截止频率,可以降低高频带中的噪声。此外,在(算式7)的导出中,将ri=((1+hFE)×VA/Icb)忽略,但在考虑了ri的情况下,
r=1/((2×Ica/VA)+(1/((1+hFE)×VA/Icb))) ...(算式15)
CR(C2)=C2/((2×Ica/VA)+(1/((1+hFE)×VA/Icb))) ...(算式16),即使根据反馈电阻Rf的切换,将Icb切换为不同的值,也可以切换时间常数CR(C2)而不改变调整时间t。此时,根据与上述相同的理由,通过Rf越是大的值,越减小Icb并越增加时间常数,即降低截止频率,可以减少高频带中的噪声。
再有,在光接收放大器电路1,在IV放大器2和虚置放大器3的输入用晶体管Tr101、Tr102中,将NPN型晶体管用作发射极接地,但不限于此,也可以将PNP型的晶体管用作输入用的晶体管。这种情况下,放大电路为将发射极连接到电源Vcc并从集电极取出输出的发射极接地放大电路。对应于电容C2的频带限制电容连接在晶体管的集电极和发射极(电源Vcc)之间。因此,输入用的晶体管无论是NPN型还是PNP型,在晶体管的集电极和发射极接地的接地点(即交流的接地点)之间连接有频带限制电容即可。此外,使晶体管Tr111、Tr112为PNP型,使输出电路B11、B12以发射极跟随器方式输出。
此外,在具备以上光接收放大器电路1的光拾取器装置101(参照图4)中,由于可以一边具有频带限制电容一边缩短调整时间,所以在需要对于光接收元件PD1的接收光一边切换反馈电阻Rf一边进行放大的情况下,例如在光盘102的写入中进行从光盘102的读出的情况下,具有可高速响应的效果。
[实施方式2]
对于本发明的另一实施方式,根据图2至图4说明如下。
图2表示该实施方式的光接收放大器电路11的结构。该光接收放大器电路11可以包括在上述图4的光拾取器装置101的光接收放大器元件101的光接收放大器元件109、110、111中。
光接收放大器电路11包括有光电二极管PD1、IV放大器12、虚置放大器13、以及差动放大电路14。
光电二极管(光接收元件)PD1的阳极连接到GND,阴极连接到晶体管Tr101的基极。
IV放大器12具有:恒流源Iba101、由发射极接地放大电路构成的放大电路A21、由发射极跟随器电路构成的输出电路B21、以及多个反馈电阻Rf1、Rf2、...、Rfn,将光电二极管PD1产生的电流变换为电压并输出。
恒流源Iba101连接到电源Vcc和晶体管Tr101的基极之间,从电源Vcc向晶体管Tr101的基极流过恒定电流。
放大电路A21包括晶体管Tr101和恒流源Ica101。晶体管(发射极接地晶体管)Tr101是NPN型晶体管,基极连接到光电二极管PD1的阴极,发射极连接到GND,集电极连接到作为有源负载的恒流源Ica101。晶体管Tr101的基极是放大电路A21的输入点、即IV放大器12的输入端子,晶体管Tr101的集电极是放大电路A21的输出点。
输出电路B21包括晶体管Tr111和恒流源Icb101。晶体管Tr111是NPN型晶体管,基极连接到晶体管Tr101的集电极,集电极连接到电源Vcc,发射极连接到作为有源负载的恒流源Icb101。这样,IV放大器12将根据来自放大电路A21的输出点的输出而获得输出电压的端子作为输出端子。
在图2中,IV放大器的输出基本上不依赖于后级负载。由发射极接地Tr的VBE和发射极接地Tr的基极电流×Rf决定。
此外,Tr101/Tr111/Tr102/Tr112的基极电流由Ica101/Icb101/Ica102/Icb102决定(恒流源值的1/hFE)。
IV放大器的输出端子电压,即Tr111/Tr112的发射极电压如下述那样。
求无光时输出电压。
IB(Tr101)=(Ica101-IB(Tr111))/hFE(Tr101)=Ica101/hFE(Tr101)
...(算式A1)
采用上述(算式A1)时,
IV放大器12的无光时输出电压
=VBE(Tr101)+(IB(Tr101)×Rf)
=VBE(Tr101)+(Ica101/hFE(Tr101)×Rf) ...(算式A2)其中,VBE:基极-发射极间电压,IB:基极电流,hFE:晶体管的电流放大率。
设Ica101>>IB(Tr111)。
同样地,虚置放大器13的无光时输出电压,
IV放大器13的无光时输出电压
=VBE(Tr102)+(IB(Tr102)×Rf)
=VBE(Tr102)+(Ica102/hFE(Tr102)×Rf) ...(算式A3)
基本上,(算式A2)=(算式A3)。
求光接收时输出电压。
IV放大器12的光接收时输出电压
=(无光时输出电压)+(IPD×Rf) ...(算式A4)
其中,IPD:光接收时光电流。
为了将该发射极电位反馈到IV放大器12的输入端子,设置从IV放大器12的输出端子至放大电路A21的晶体管Tr101的基极的反馈路径,在该反馈路径中,各个所述反馈电阻Rf1、Rf2、...、Rfn相互地并联连接。此外,在反馈电阻Rf1、Rf2、...、Rfn的各自的反馈路径上,顺序地串联插入有开关sw1、sw2、...、swn,可以对使用反馈电阻Rf1、Rf2、...、Rfn中的哪一个进行切换。通过这些开关,根据进行光盘102的重放还是进行记录,或根据因光盘102的种类(例:DVD-R、DVD-RW、DVD-RAM等)而变化对光接收放大器电路11的输入光的变化,切换要使用的反馈电阻Rf,并切换光接收放大器电路11的增益。
虚置放大器13除了不连接到光接收元件,同时包括有后述的电容C2以外,是与IV放大器12相同的结构,包括有与恒流源Iba101对应的恒流源Iba102、与放大电路A21对应的放大电路A22、与输出电路B21对应的输出电路B22、以及与IV放大器12相同的反馈电阻Rf1、Rf2、...、Rfn。放大电路A22和输出电路B22包括有:与晶体管Tr101、Tr111依次对应的晶体管Tr102、Tr112、以及与恒流源Ica101、Icb101依次对应的恒流源Ica102、Icb102。
恒流源Iba101和恒流源Iba102输出的电流都为Iba。晶体管Tr101和晶体管Tr102有相同的特性,晶体管Tr111和晶体管Tr112有相同的特性。而恒流源Ica101和恒流源Ica102输出的电流都为Ica,同时恒流源Icb101和恒流源Icb102输出的电流都为Icb。
该虚置放大器13仅对下级的差动放大电路14供给作为输出电压的基准电压,所以不需要将输入光放大,不需要连接到光接收元件。如上述那样,由于是与IV放大器12大致相同的结构,所以输出的基准电压与无光时的IV放大器12的输出电压相同。这样,虚置放大器13有助于提高光接收放大器电路11的无光时输出电压(偏移电压)的特性。
差动放大电路14是将IV放大器12的输出电压和虚置放大器13的输出电压作为输入并将两者的差分放大的差动放大电路,包括有运算放大器OP和电阻R101~R104。电阻R101连接在IV放大器12的输出端子和运算放大器OP的非反转输入端子之间,电阻R102连接在输入了外部基准电压Vref的端子REF和运算放大器OP的非反转输入端子之间。电阻R103连接在虚置放大器3的输出端子和运算放大器OP的反转输入端子之间,电阻R104连接在差动放大电路14的输出了输出电压Vo的端子OUT和运算放大器OP的反转输入端子之间。
在差动放大电路14中,IV放大器12的输出电压为V1,虚置放大器13的输出电压为V2,电阻R101、R103的电阻值为R1,电阻R102、R104的电阻值为R2时,Vo=Vref+(R2/R1)×(V1-V2)。
下面,说明有关上述结构的光接收放大器电路11的动作。
在表示现有技术的图5的光接收放大器电路121中,流过在IV放大器122中使用的反馈电阻Rf的电流被分为光电二极管PD1的电流和晶体管Tr101的基极电流。而流过在IV放大器123中使用的反馈电阻Rf的电流全部成为晶体管Tr102的基极电流。该晶体管Tr102的基极电流与光电二极管PD1的无光时的晶体管Tr101的基极电流、即偏置电流相等。因此,在本实施方式,在IV放大器13中通过恒流源Iba102供给晶体管Tr102的偏置电流,使反馈电阻Rf中不流过电流。上述偏置电流的大小,如上述那样,为Iba。
在图5中,调整时间t用上述(算式3)表示,
t=C1×Rf2×(1+(VA/VT))×ln(1/(1-(ΔVc/ΔVbe))) ...(算式3),此时,如果反馈电阻(增益)切换时的电压变化ΔVbe为零,ΔVc当然也为零,因而调整时间t为零。
另一方面,在图5中,设使用Rf1作为反馈电阻时的晶体管Tr102的基极-发射极间电压为Vbe1、使用Rf2作为反馈电阻时的晶体管Tr102的基极-发射极间电压为Vbe2时,
Vbe1=VT×ln(Ica/(Is×(1+(Vce1/VA))))
...(算式17)
Vbe2=VT×ln(Ica/(Is×(1+(Vce2/VA))))
...(算式18)
其中:
Is:晶体管Tr102的基极-发射极间的反向饱和电流,
Vce1:使用Rf1作为反馈电阻时的晶体管Tr102的集电极-发射极间电压,
Vce2:使用Rf2作为反馈电阻时的晶体管Tr102的集电极-发射极间电压。
因此,ΔVbe在将反馈电阻从Rf1切换为Rf2时,按以下方式表示。
ΔVbe=Vbe2-Vbe1=VT×ln((VA+Vce2)/(VA+Vce1)) ...(算式19)
根据(算式19)可知,如果Vce1=Vce2,则ΔVbe=0。
而且,在图5中,Vce1、Vce2用以下算式表示。
Vce1=Vbe1+(Rf1×Iba)+Vbeb ...(算式20)
Vce2=Vbe2+(Rf2×Iba)+Vbeb ...(算式21)
其中,Vbeb是晶体管Tr112的基极-发射极间电压,在晶体管Tr102的基极-发射极间电压为Vbe1时和Vbe2时没有差别。此外,流过反馈电阻Rf1的电流和流过反馈电阻Rf2的电流交替为Iba,是相等的。
因此,
Vce2-Vce1=(Vbe2-Vbe1)+(Rf2×Iba-Rf1×Iba) ...(算式22),如果将(算式19)代入(算式22),则
Vce2-Vce1=VT×ln((VA+Vce2)/(VA+Vce1))+(Rf2×Iba-Rf1×Iba) ...(算式23),在(算式23)中,第一项表示Vbe变动,根据(算式17),Ica和Vce一定,即Vce1=Vce2时为零。第二项表示由反馈电阻Rf和作为发射极接地放大电路的输入电流的电流Iba之积决定的电压的变化,可以通过电流Iba不流过反馈电阻Rf而使其为零。即,如图2那样,通过使用恒流源Iba102,将作为偏置电流的电流Iba供给晶体管Tr102的基极,可以将流过反馈电阻Rf的电流作为零而使(算式23)为零,而且可以使调整时间t为零。通过将流过反馈电阻Rf的电流作为零而将晶体管Tr102的基极电流固定为恒流源Iba102的输出电流,晶体管Tr102的基极-发射极间电压时常一定,所以没有反馈电阻Rf造成的电压降,晶体管Tr112的基极-发射极间电压Vbeb时常相等,同时晶体管Tr102的集电极-发射极间电压Vce为(晶体管Tr102的基极-发射极间电压)+(晶体管Tr112的基极-发射极间电压)并时常一定。这是因为虚置放大器13的输出电压时常与晶体管Tr102的一定的基极-发射极间电压相等,所以即使切换反馈电阻Rf,也不改变虚置放大器13内的电压分布和电流分布,晶体管Tr102的集电极电位一定。
通过使流过反馈电阻Rf的电流为零,发射极接地放大电路的输入(晶体管Tr102的基极端子)和输出(晶体管Tr102的集电极端子)或虚置放大器13的输出不因增益切换而产生电压变动。因此,即使在其中一个场所连接作为频带限制电容的电容C,也不产生充放电电流,调整时间t仍然为零,可以限制频带。即,如在图2中记载为C3(1)那样,可以将电容C3连接在晶体管Tr102的基极-集电极间,也可以如图2中记载为C3(2)那样,将电容C3连接在晶体管Tr102的基极-GND之间,也可以如在图2中记载为C3(3)那样,可以将电容C3与各反馈电阻Rf并联连接。在将电容C3与各反馈电阻Rf并联连接的情况下,由于反馈电阻中不流过电流,所以在各电容C3中不充电,无论反馈电阻Rf的连接和分离,电容C3中都不产生电压。因此,调整时间t仍然为零,可以限制频带。
此外,电容C3的电容值期望是仅使光盘102的重放信号频带中的虚置放大器3的增益减少的电容值。这样的话,即使在虚置放大器3中混入有光盘102的重放信号频带的噪声,也可以使其衰减。
此外,基准电压供给放大器具有以增益电阻Rf的热噪声(VN=(4×k×Rf×T)1/2)为主的噪声,该噪声也可由上述频带限制进行抑制,可以提高信号/噪声比(SN比)。
此外,在上述光接收放大器电路11中,电容C3如C3(1)那样连接的情况下,与(算式1)同样,时间常数CR(C3)为
CR(C3)=Rf×C3 ...(算式22),在电容C3如C3(3)那样连接的情况下,也同样地表示。此时,截止频率fc(C3)为
fc(C3)=1/(2×π×C3×Rf) ...(算式23),所以如果fc(C3)<f(光盘重放信号频率),则重放信号频率的噪声因电容C3而降低。因此
C3>1/(2×π×Rf×f) ...(算式24)成立。
在电容C3如C3(2)那样连接的情况下,考虑米勒效应时,通过连接如C3(1)那样连接的电容C3的(1+hFE)倍的电容,可获得与C3(1)的情况同样的效果。即,通过
C3>(1+hFE)/(2×π×Rf×f) ...(算式25),重放信号频率的噪声因电容C3而降低。
下面,将图2的恒流源Iba101、Iba102的具体的结构例子示于图3。
在图3中,为了构成恒流源Iba101、Iba102和恒流源Ica101、Ica102,光接收放大器电路11包括基准恒流源Ica1、电流镜电路CM1、CM2、CM3、以及晶体管Tr5。
基准恒流源Ica1设置在电源Vcc和后述的晶体管Tr1的集电极之间。电流镜电路(第1电流镜电路)CM1由NPN型的三个晶体管Tr1、Tr2、Tr3构成。晶体管Tr1、Tr2、Tr3的基极相互连接,各发射极连接到GND。晶体管Tr1的集电极连接到自身的基极,同时从基准恒流源Ica1供给恒定电流。
电流镜电路(第2电流镜电路)CM2由PNP型的三个晶体管Tr4、Tr121、Tr122构成。晶体管Tr4、Tr121、Tr122的基极相互连接,各发射极连接到电源Vcc。晶体管Tr4的集电极连接到自身的基极,同时连接到晶体管Tr2的集电极。晶体管Tr121的集电极连接到晶体管Tr101的集电极。晶体管Tr122的集电极连接到晶体管Tr102的集电极。
晶体管(偏置电流生成晶体管)Tr5是NPN型晶体管,发射极连接到前述电流镜电路CM1的晶体管Tr3的集电极,集电极连接到电源Vcc。此外,晶体管Tr5的基极连接到后述的电流镜电路CM3。从后述的说明可知,该晶体管Tr5进行电流值变换,以便生成作为晶体管Tr101、Tr102的偏置电流的基极电流。
电流镜电路(第3电流镜电路)CM3由PNP型的三个晶体管Tr6、Tr7、Tr8构成。晶体管Tr6、Tr7、Tr8的基极相互连接,各发射极连接到电源Vcc。晶体管Tr6的集电极连接到自身的基极,同时连接到晶体管Tr5的基极。晶体管Tr7的集电极连接到晶体管Tr101的基极。晶体管Tr8的集电极连接到晶体管Tr102的基极。
在上述图3的光接收放大器电路11中,基准恒流源Ica1输出电流Ica作为恒定电流。该电流Ica通过电流镜电路CM1从晶体管Tr1传送到晶体管Tr2、Tr3。传送到晶体管Tr3的电流Ica通过电流镜电路CM2从晶体管Tr4传送到晶体管Tr121、Tr122。由此,生成图2的恒流源Ica101、Ica102的电流Ica。这样,图3的基准恒流源Ica1、电流镜电路CM1、电流镜电路CM2、以及晶体管Tr121构成图2的恒流源Ica101,图3的基准恒流源Ica1、电流镜电路CM1、电流镜电路CM2、以及晶体管Tr122构成图2的恒流源Ica102。
此外,通过电流镜电路CM1传送到晶体管Tr3的电流Ica为晶体管Tr5的集电极电流,所以在晶体管Tr5中流过以Ica/hFE(hFE为晶体管Tr5的直流电流放大率)表示的基极电流。该基极电流为晶体管Tr7的集电极电流,所以该电流通过电流镜电路CM3从晶体管Tr6传送到晶体管Tr7、Tr8。传送到晶体管Tr7的电流被供给到晶体管Tr101的基极,传送到晶体管Tr8的电流被供给到晶体管Tr102的基极。这里,将晶体管Tr5的直流电流放大率hFE与晶体管Tr101的直流电流放大率hFE相等地设定,从晶体管Tr7供给到晶体管Tr101的电流、以及从晶体管Tr8供给到晶体管Tr102的电流分别为用图2说明的偏置电流。
这样,图3的基准恒流源Ica1、电流镜电路CM1、以及电流镜电路CM3构成图2的恒流源Iba101、Iba102。
这样,根据图3的结构,基准恒流源Ica1的输出电流经由电流镜电路CM1和电流镜电路CM2,作为IV放大器12和虚置放大器13具有的晶体管Tr101、Tr102的有源负载输出的电流,供给到放大电路A21、A22的输出点。而基准恒流源Ica1的输出电流经由电流镜电路CM1和电流镜电路CM3,作为IV放大器12和虚置放大器13具有的恒流源Iba101、Iba102输出的偏置电流,供给到晶体管Tr101、Tr102。因此,可以由使用了共同的基准恒流源Ica1的简单的电路来实现IV放大器12和虚置放大器13具有的两种恒流源。
再有,在光接收放大器电路11中,IV放大器12和虚置放大器13的用于输入的晶体管Tr101、Tr102上将NPN型的晶体管进行发射极接地后使用,但不限于此,也可以将PNP型的晶体管用作输入的晶体管。这种情况下,放大电路为将发射极连接到电源Vcc并从集电极取出输出的发射极接地放大电路。对应于电容C3的频带限制电容,在C3(1)的情况下连接在晶体管的基极-集电极间,在C3(2)的情况下连接到晶体管的基极-电源Vcc(即发射极接地的接地点(即交流接地点))间,在C3(3)的情况下与各反馈电阻Rf并联连接。此外,使晶体管Tr111、Tr112为PNP型,使输出电路B11、B22以发射极跟随器方式输出。
此外,在具备以上光接收放大器电路11的光拾取器装置101(参照图4)中,由于可以一边具有频带限制电容一边缩短调整时间,所以在需要对于光接收元件PD1的接收光一边切换反馈电阻Rf一边进行放大的情况下,例如在光盘102的写入中进行从光盘102的读出的情况下,具有可高速响应的效果。
此外,本实施方式的光接收放大器电路中的所述电流-电压变换电路和所述基准电压供给放大器包括:基准恒流源,输出恒定电流,该电流与所述发射极接地晶体管的所述偏置电流对应的集电极电流相同;第1电流镜电路,传送所述基准恒流源的恒定电流;第2电流镜电路,传送所述第1电流镜电路输出的电流;偏置电流生成晶体管,将所述第1电流镜电路输出的电流作为集电极电流,生成与所述偏置电流相同的基极电流;以及第3电流镜电路,传送由所述偏置电流生成晶体管生成的所述基极电流,也可以将所述第2电流镜电路输出的电流作为所述发射极接地晶体管的有源负载输出的电流,将所述第3电流镜电路输出的电流作为所述偏置用恒流源输出的所述偏置电流。
根据上述,基准恒流源的输出电流经由第1电流镜电路和第2电流镜电路,作为电流-电压变换电路和基准电压供给放大器具有的发射极接地晶体管的有源负载输出的电流,供给到发射极接地放大电路的输出点。而基准恒流源的输出电流经由第1电流镜电路和第3电流镜电路,作为电流-电压变换电路和基准电压供给放大器具有的偏置用恒流源输出的偏置电流,供给到发射极接地晶体管。
因此,可以由使用了共同的基准恒流源Ica1的简单的电路来实现电流-电压变换电路和基准电压供给放大器具有的两种恒流源。
此外,本实施方式的光接收放大器电路,存在光盘的重放信号光作为所述光接收元件的所述接收光,所述频带限制电容具有使所述光盘的重放信号频带中的所述基准电压供给放大器的增益减少的电容值就可以。
根据上述,即使在基准电压供给放大器中混入有光盘的重放信号频带的噪声,也可以使其衰减。
此外,虚置放大器具有以增益电阻Rf的热噪声(VN=(4×k×Rf×T)1/2)为主的噪声,该噪声也可由上述频带限制进行抑制,可以提高信号/噪声比(SN比)。
此外,本实施方式的光接收放大器电路,存在光盘的重放信号光作为所述光接收元件的所述接收光,在所述发射极接地放大电路的所述输出点的阻抗为r,所述光盘的重放信号频率为f时,所述频带限制电容的电容值C为C>(2×π×r×f)就可以。
根据上述,由频带限制电容和上述输出点的阻抗决定的截止频率比光盘的重放信号频率低,所以即使光盘的重放信号频率的噪声被输入到基准电压供给放大器,也可以将它降低。
此外,本实施方式的光接收放大器电路中的所述发射极接地放大电路具有作为所述发射极接地晶体管的有源负载的恒流源,所述发射极接地放大电路的所述恒流源的电流值也可以根据要使用的所述反馈电阻的电阻值来切换。
根据上述,发射极接地放大电路的输出点的阻抗依赖于恒流源的电流值,截止频率由频带限制电容和上述输出点的阻抗决定,所以截止频率依赖于恒流源的电流值。另一方面,调整时间不依赖于恒流源的电流值。因此,通过根据反馈电阻的电阻值来改变恒流源的电流值,可以切换时间常数而不改变调整时间。
此外,也可以切换本实施方式的光接收放大器电路中的所述发射极接地放大电路的所述恒流源的所述电流值,以使所述反馈电阻的所述电阻值越大,所述电流值越减小。
根据上述,反馈电阻的电阻值越大,反馈电阻产生的热噪声越大,但切换恒流源的电流值,以使要使用的反馈电阻的电阻值越大,越减小该电流值,所以通过增大时间常数而降低截止频率,可以降低热噪声造成的高频带的噪声。
此外,本实施方式的光接收放大器电路具有将来自所述发射极接地放大电路的所述输出点的输出作为输入的发射极跟随器电路,所述发射极跟随器电路具有作为晶体管的有源负载的恒流源,该晶体管进行发射极跟随器的输出,所述发射极跟随器电路的所述恒流源的电流值也可以根据要使用的所述反馈电阻的电阻值来切换。
根据上述,由于将发射极跟随器电路的恒流源的电流值根据要使用的反馈电阻的电阻值来切换,所以可以切换时间常数而不改变调整时间。
此外,也可以切换本实施方式的光接收放大器电路中的所述发射极跟随器电路的所述恒流源的所述电流值,以使所述反馈电阻的所述电阻值越大,越减小该电流值。
根据上述,由于切换发射极跟随器电路的恒流源的电流值,以使反馈电阻的电阻值越大,越减小该电流值,所以时间常数增大,截止频率下降。因此,可以降低高频带中的噪声。
此外,本实施方式的光接收放大器电路,作为所述光接收元件的所述接收光,存在光盘的重放信号光,在使用的所述反馈电阻的电阻值为Rf,所述光盘的重放信号频率为f时,所述频带限制电容的电容值C为C>(2×π×Rf×f)就可以。
根据上述,可以降低重放信号频率的噪声。
此外,本实施方式的光接收放大器电路,作为所述光接收元件的所述接收光,存在光盘的重放信号光,在所述发射极接地晶体管的直流电流放大率为hFE,使用的所述反馈电阻的电阻值为Rf,所述光盘的重放信号频率为f时,所述频带限制电容的电容值C为C>(1+hFE)/(2×π×Rf×f)就可以。
根据上述,可以降低重放信号频率的噪声。
在发明的详细说明的事项中形成的具体的实施方式或实施例,只是用于使本发明的技术内容清楚,而不是仅限定于这样的具体例并被狭义地解释,在本发明的精神和权利要求书记载的范围内,可以有各种各样的变更实施。
Claims (14)
1.一种光接收放大器电路,其特征在于,包括:光接收元件,将接收光变换为电流并输出;电流-电压变换电路,将所述光接收元件的输出电流变换为电压;基准电压供给放大器,除了不连接所述光接收元件、具有频带限制电容以外,与所述电流-电压变换电路为相同结构;以及差动放大电路,将所述电流-电压变换电路的输出电压和作为所述基准电压供给放大器的输出电压的基准电压的差分放大,
所述电流-电压变换电路和所述基准电压供给放大器有使用了发射极接地晶体管的发射极接地放大电路,将所述发射极接地晶体管的基极作为输入端子,同时将根据来自所述发射极接地放大电路的输出点的输出来获得输出电压的端子作为输出端子,
在从所述输出端子至所述基极的反馈路径上,包括可切换使用多个并联的反馈电阻,
所述频带限制电容连接在所述发射极接地放大电路的所述输出点和所述发射极接地的接地点之间。
2.一种光接收放大器电路,其特征在于,包括:光接收元件,将接收光变换为电流并输出;电流-电压变换电路,将所述光接收元件的输出电流变换为电压;基准电压供给放大器,除了不连接所述光接收元件、具有频带限制电容以外,与所述电流-电压变换电路为相同结构;以及差动放大电路,将所述电流-电压变换电路的输出电压和作为所述基准电压供给放大器的输出电压的基准电压的差分放大,
所述电流-电压变换电路和所述基准电压供给放大器有使用了发射极接地晶体管的发射极接地放大电路,将所述发射极接地晶体管的基极作为输入端子,同时将根据来自所述发射极接地放大电路的输出点的输出来获得输出电压的端子作为输出端子,
在从所述输出端子至所述基极的反馈路径上,包括可切换使用多个并联的反馈电阻,
所述电流-电压变换电路和所述基准电压供给放大器包括对所述基极供给偏置电流的偏置用恒流源,
所述频带限制电容连接在所述基极和所述发射极接地放大电路的所述输出点之间。
3.一种光接收放大器电路,其特征在于,包括:光接收元件,将接收光变换为电流并输出;电流-电压变换电路,将所述光接收元件的输出电流变换为电压;基准电压供给放大器,除了不连接所述光接收元件、具有频带限制电容以外,与所述电流-电压变换电路为相同结构;以及差动放大电路,将所述电流-电压变换电路的输出电压和作为所述基准电压供给放大器的输出电压的基准电压的差分放大,
所述电流-电压变换电路和所述基准电压供给放大器有使用了发射极接地晶体管的发射极接地放大电路,将所述发射极接地晶体管的基极作为输入端子,同时将根据来自所述发射极接地放大电路的输出点的输出来获得输出电压的端子作为输出端子,
在从所述输出端子至所述基极的反馈路径上,包括可切换使用多个并联的反馈电阻,
所述电流-电压变换电路和所述基准电压供给放大器包括对所述基极供给偏置电流的偏置用恒流源,
所述频带限制电容连接在所述基极和所述发射极接地的接地点之间。
4.一种光接收放大器电路,其特征在于,包括:光接收元件,将接收光变换为电流并输出;电流-电压变换电路,将所述光接收元件的输出电流变换为电压;基准电压供给放大器,除了不连接所述光接收元件、具有频带限制电容以外,与所述电流-电压变换电路为相同结构;以及差动放大电路,将所述电流-电压变换电路的输出电压和作为所述基准电压供给放大器的输出电压的基准电压的差分放大,
所述电流-电压变换电路和所述基准电压供给放大器有使用了发射极接地晶体管的发射极接地放大电路,将所述发射极接地晶体管的基极作为输入端子,同时将根据来自所述发射极接地放大电路的输出点的输出来获得输出电压的端子作为输出端子,
在从所述输出端子至所述基极的反馈路径上,包括可切换使用多个并联的反馈电阻,
所述电流-电压变换电路和所述基准电压供给放大器包括对所述基极供给偏置电流的偏置用恒流源,
所述频带限制电容与所述反馈电阻并联地连接。
5.如权利要求2至4任何一项所述的光接收放大器电路,其特征在于,
所述电流-电压变换电路和所述基准电压供给放大器包括:基准恒流源,输出与所述发射极接地晶体管的所述偏置电流对应的集电极电流相同的恒定电流;第1电流镜电路,传送所述基准恒流源的恒定电流;第2电流镜电路,传送所述第1电流镜电路输出的电流;偏置电流生成晶体管,将所述第1电流镜电路输出的电流作为集电极电流并生成与所述偏置电流相同的基极电流;以及第3电流镜电路,传送由所述偏置电流生成晶体管生成的所述基极电流,
将所述第2电流镜电路输出的电流作为所述发射极接地晶体管的有源负荷输出的电流,并将所述第3电流镜电路输出的电流作为所述偏置用恒流源输出的所述偏置电流。
6.如权利要求1至4任何一项所述的光接收放大器电路,其特征在于,
存在光盘的重放信号光作为所述光接收元件的所述接收光,
所述频带限制电容具有使所述光盘的重放信号频带中的所述基准电压供给放大器的增益减少的电容值。
7.如权利要求1所述的光接收放大器电路,其特征在于,
存在光盘的重放信号光作为所述光接收元件的所述接收光,
所述发射极接地放大电路的所述输出点的阻抗为r,所述光盘的重放信号频率为f时,所述频带限制电容的电容值C为C>1/(2×π×r×f)。
8.如权利要求1所述的光接收放大器电路,其特征在于,
所述发射极接地放大电路有作为所述发射极接地晶体管的有源负载的恒流源,所述发射极接地放大电路的所述恒流源的电流值根据使用的所述反馈电阻的电阻值而被切换。
9.如权利要求8所述的光接收放大器电路,其特征在于,
所述发射极接地放大电路的所述恒流源的所述电流值被切换,以使所述反馈电阻的所述电阻值越大,越减小所述电流值。
10.如权利要求1所述的光接收放大器电路,其特征在于,
具有将来自所述发射极接地放大电路的所述输出点的输出作为输入的发射极跟随器电路,
所述发射极跟随器电路有进行发射极跟随器的输出的作为晶体管的有源负载的恒流源,所述发射极跟随器电路的所述恒流源的电流值根据使用的所述反馈电阻的电阻值来切换。
11.如权利要求10所述的光接收放大器电路,其特征在于,
所述发射极跟随器电路的所述恒流源的所述电流值被切换,以使所述反馈电阻的所述电阻值越大,越减小所述电流值。
12.如权利要求2或4所述的光接收放大器电路,其特征在于,
存在光盘的重放信号光作为所述光接收元件的所述接收光,
使用的所述反馈电阻的电阻值为Rf,所述光盘的重放信号频率为f时,所述频带限制电容的电容值C为C>1/(2×π×Rf×f)。
13.如权利要求3所述的光接收放大器电路,其特征在于,
存在光盘的重放信号光作为所述光接收元件的所述接收光,
所述发射极接地晶体管的直流电流放大率为hFE,使用的所述反馈电阻的电阻值为Rf,所述光盘的重放信号频率为f时,所述频带限制电容的电容值C为C>(1+hFE)/(2×π×Rf×f)。
14.一种光拾取器装置,包括将权利要求1至4任何一项所述的光接收放大器电路作为光盘的光拾取器的光接收放大器电路。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101154924B (zh) * | 2006-09-27 | 2010-12-01 | 夏普株式会社 | 受光放大电路,光拾取装置及光盘装置 |
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