JP4872685B2 - 電流電圧変換回路、フォトディテクタ回路及び光ディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は、電流電圧変換回路、フォトディテクタ回路及び光ディスク装置に関する。

従来より、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）などの光ディスクに記録されたデータを再生する光ディスク装置が広く知られている。

この光ディスク装置において、光ディスクに記録されているデータの読み取りは、光ディスクからの反射光を受光素子で受光し、この受光素子に流れる電流を電圧に変換する電流電圧変換回路を有するフォトディテクタ回路（ＰＤ）によって次のように行われる。

まず、レーザ光源から発せられる光ビームを光ディスクに記録面上にビームスポットとして照射する。フォトディテクタ回路の受光素子は、照射したビーム光の光ディスクによる反射光を受光し、受光強度に応じた電流を出力する。フォトディテクタ回路において受光素子は電流電圧変換回路に接続されており、受光素子に流れる電流に応じた電圧を生成して出力する。そして、フォトディテクタ回路から出力される電気信号を信号処理回路で処理することによって、光ディスクに記憶されたデータの再生が行われる。

ところで、光ディスク装置は一般に７〜８種類程度の光ディスクに対応する必要があることから、従来の電流電圧変換回路は、電流電圧変換を行うときの変換率を可変に制御することができるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、従来の電流電圧変換回路について、図面を参照して具体的に説明する。図３は、従来の電流電圧変換回路の構成図である。なお、理解を容易にするために、図３における電流電圧変換回路では、電流電圧変換を行うときの変換率を２種類としている。

図３に示すように、電流電圧変換回路１００は、第１差動増幅器１０１ａ、第１電流供給回路１０２ａ、第１エミッタフォロア回路１０３ａ及び帰還抵抗ＲＴ１００ａからなる第１電流電圧変換部と、第２差動増幅器１０１ｂ、第２電流供給回路１０２ｂ、第２エミッタフォロア回路１０３ｂ及び帰還抵抗ＲＴ１００ｂからなる第２電流電圧変換部を備えており、図示しない制御回路によって第１電流電圧変換部及び第２電流電圧変換部のいずれか一方の出力が選択され、図示しない出力段から出力される。このようにして電流電圧変換回路１００では電流電圧変換を行うときの変換率を変えることにしている。また、出力段からの出力のために選択されない電流電圧変換部は、その動作を停止するために、電流供給回路（第１電流供給回路１０２ａ又は第２電流供給回路１０２ｂ）の動作を停止し、電流源（第１定電流源Ｉ１００ａ又は第２定電流源Ｉ１００ｂ）の動作を停止する。なお、電流供給回路１０２ａ，１０２ｂはカレントミラー回路で構成されており、ＰＮＰトランジスタＱ１０２ａ，Ｑ１０２ｂのベースをスイッチ等によって開放することによって、電流供給回路１０２ａ，１０２ｂの動作が停止する。また、コンデンサＣ１００ａ，Ｃ１００ｂは、位相補償用のコンデンサである。

以上のように構成される電流電圧変換回路１００について具体的な動作を説明する。ここでは、第１電流電圧変換部を動作状態にすると共に第２電流電圧変換部を非動作（停止）状態にし、出力段において第１電流電圧変換部からの出力を選択して出力しているものとする。

第１電流電圧変換部において、第１差動増幅器１０１ａは、入力ノードＮ１００に基準電圧Ｖｃを有する基準電圧源ＶＢを接続すると共に入力ノードＮ１０１に受光素子ＰＤ１００を接続しており、受光素子ＰＤ１００に流れる電流に応じて第１エミッタフォロア回路１０３ａにおけるトランジスタＱ１０３ａのエミッタ電圧に変化が生じる。第１差動増幅器１０１ａは、入力ノードＮ１００の電圧とトランジスタＱ１０３ａのエミッタ電圧との電圧差に応じた電流を出力ノードＮ１０２ａから入力する。この出力ノードＮ１０２ａに入力する電流は第１電流供給回路１０２ａから供給される。第１エミッタフォロア回路１０３ａは、出力ノードＮ１０２ａに接続されており、電源電圧Ｖｃｃから第１電流供給回路１０２ａによる電圧降下分を減じた電圧が入力される。第１エミッタフォロア回路１０３ａはこのように入力される電圧に応じて出力を行う。第１エミッタフォロア回路１０３ａの出力は出力段を介して出力される。

一方、第２電流電圧変換部においては、制御回路によって第２差動増幅器１０１ｂの第２定電流源Ｉ１００ｂの動作が停止され、さらに、第２電流供給回路１０２ｂのＰＮＰトランジスタＱ１０２ｂがＯＦＦ状態にされて第２差動増幅器１０１ｂの出力ノードＮ１０２ｂへの電流供給が停止される。また、第２エミッタフォロア回路１０３ｂの定電流源Ｉ１０１ｂの動作も制御回路によって停止される。
特開２０００−２６９７６２号公報

しかしながら、上記従来の電流電圧変換回路においては、受光素子ＰＤ１００に複数の差動増幅器１０１ａ，１０１ｂ（可変とする変換率に応じた数の差動増幅器）が必要となる。この差動増幅器１０１ａ，１０１ｂのＮＰＮトランジスタは低ノイズ，高利得化の為にサイズを大きくする必要があることから、電流電圧変換回路の回路規模が大きくなっていた。しかも、各出力ノードＮ１０２ａ，Ｎ１０２ｂ毎に、位相補償用のコンデンサＣ１００ａ，Ｃ１００ｂが必要となることから、これにより更に電流電圧変換回路の回路規模が大きくなっていた。さらに、差動増幅器１０１ａ，１０１ｂの出力からエミッタフォロア回路１０３ａ，１０３ｂまでの配線を差動増幅器１０１ａ，１０１ｂ毎に設ける必要があることからさらに回路規模が大きくなっていた。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、回路を簡略化して回路規模を小さくすることができる電流電圧変換回路及びこの電流電圧変換回路を備えたフォトディテクタ回路及び光ディスク装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、受光素子に流れる電流を電圧に変換する電流電圧変換回路において、第１入力ノードに基準電圧源が接続され、第２入力ノードに前記受光素子が接続された差動増幅器と、前記差動増幅器の出力ノードに入力される電流に応じた電圧を出力する複数の増幅器と、前記複数の増幅器の出力と前記差動増幅器の第２入力ノードとの間にそれぞれ設けられた複数の帰還抵抗とを備え、前記増幅器は、前記差動増幅器の出力ノードに入力される電流の変化を検出し、この電流変化に対応する電圧を生成する電圧変換部と、前記電圧変換部により生成した電圧を入力するエミッタフォロア回路とを有しており、前記差動増幅器の出力ノードに入力される電流に応じた電圧を前記エミッタフォロア回路から出力するものであり、前記電圧変換部は、前記差動増幅器の出力ノードにベースが接続され、前記エミッタフォロア回路の入力にエミッタが接続されたＰＮＰトランジスタと、前記エミッタフォロア回路の入力と電源電圧源との間に直列に接続された抵抗及びスイッチと、を有しており、前記スイッチを制御して、前記複数の増幅器のうち一つの増幅器を選択し、この選択された増幅器のエミッタフォロア回路から前記差動増幅器の出力に応じた電圧を出力するものであり、前記複数の増幅器のそれぞれの前記ＰＮＰトランジスタのベースを束ねて１本で配線することにより、位相補償を一つのコンデンサにより行うことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、受光素子に流れる電流を電圧に変換する電流電圧変換回路を備えたフォトディテクタ回路において、前記電流電圧変換回路は、第１入力ノードに基準電圧源が接続され、第２入力ノードに前記受光素子が接続された差動増幅器と、前記差動増幅器の出力ノードに入力される電流に応じた電圧を出力する複数の増幅器と、前記複数の増幅器の出力と前記差動増幅器の第２入力ノードとの間にそれぞれ設けられた複数の帰還抵抗とを備え、前記増幅器は、前記差動増幅器の出力ノードに入力される電流の変化を検出し、この電流変化に対応する電圧を生成する電圧変換部と、前記電圧変換部により生成した電圧を入力するエミッタフォロア回路とを有しており、前記差動増幅器の出力ノードに入力される電流に応じた電圧を前記エミッタフォロア回路から出力するものであり、前記電圧変換部は、前記差動増幅器の出力ノードにベースが接続され、前記エミッタフォロア回路の入力にエミッタが接続されたＰＮＰトランジスタと、前記エミッタフォロア回路の入力と電源電圧源との間に直列に接続された抵抗及びスイッチと、を有しており、前記スイッチを制御して、前記複数の増幅器のうち一つの増幅器を選択し、この選択された増幅器のエミッタフォロア回路から前記差動増幅器の出力に応じた電圧を出力するものであり、前記複数の増幅器のそれぞれの前記ＰＮＰトランジスタのベースを束ねて１本で配線することにより、位相補償を一つのコンデンサにより行うことを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、光ディスクに記録されたデータを再生する光ディスク装置において、前記光ディスクからの反射光を受光する受光素子と、この受光素子に流れる電流を電圧に変換する電流電圧変換回路と、この電流電圧変換回路からの出力に基づいて光ディスクに記録されたデータを再生する信号処理回路とを備え、前記電流電圧変換回路は、第１入力ノードに基準電圧源が接続され、第２入力ノードに前記受光素子が接続された差動増幅器と、前記差動増幅器の出力ノードに入力される電流に応じた電圧を出力する複数の増幅器と、前記複数の増幅器の出力と前記差動増幅器の第２入力ノードとの間にそれぞれ設けられた複数の帰還抵抗とを備え、前記増幅器は、前記差動増幅器の出力ノードに入力される電流の変化を検出し、この電流変化に対応する電圧を生成する電圧変換部と、前記電圧変換部により生成した電圧を入力するエミッタフォロア回路とを有しており、前記差動増幅器の出力ノードに入力される電流に応じた電圧を前記エミッタフォロア回路から出力するものであり、前記電圧変換部は、前記差動増幅器の出力ノードにベースが接続され、前記エミッタフォロア回路の入力にエミッタが接続されたＰＮＰトランジスタと、前記エミッタフォロア回路の入力と電源電圧源との間に直列に接続された抵抗及びスイッチと、を有しており、前記スイッチを制御して、前記複数の増幅器のうち一つの増幅器を選択し、この選択された増幅器のエミッタフォロア回路から前記差動増幅器の出力に応じた電圧を出力するものであり、前記複数の増幅器のそれぞれの前記ＰＮＰトランジスタのベースを束ねて１本で配線することにより、位相補償を一つのコンデンサにより行うことを特徴とする。

本発明の電流電圧変換回路においては、差動増幅器の出力ノードの電流に応じた電圧を出力する複数の増幅器を備えており、これら増幅器には、出力ノードの電流変化を検出し、この電流変化に対応する電圧を生成する電圧変換部と、この電圧変換部により生成した電圧を入力するエミッタフォロア回路とを設け、差動増幅器の出力ノードに入力される電流に応じた電圧をエミッタフォロア回路から出力するようにしているので、受光素子に接続する差動増幅器を複数設ける必要がなく、位相補償用のコンデンサも一つでよく、回路を簡略化して回路規模を小さくすることができる。

本実施形態における光ディスク装置は、ディスクからの反射光を電圧に変換するフォトディテクタ回路と、この電流電圧変換回路からの出力に基づいて光ディスクに記録されたデータを再生する信号処理回路とを備えている。

ここで、フォトディテクタ回路は、ディスクからの反射光を受光する受光素子と、この受光素子に流れる電流を電圧に変換する電流電圧変換回路とを備えており、半導体集積回路によって構成され、ＣＯＢ（ｃｈｉｐ ｏｎ ｂｏａｒｄ）パッケージ等に収納されている。

この電流電圧変換回路は、第１入力ノードに基準電圧源が接続され、第２入力ノードに受光素子が接続された差動増幅器と、この差動増幅器の出力ノードに入力される電流に応じた電圧を出力する複数の増幅器と、これら複数の増幅器の出力と差動増幅器の第２入力ノードとの間にそれぞれ設けられた複数の帰還抵抗とを備えている。

そして、増幅器は、出力ノードに入力される電流の変化を検出し、この電流変化に対応する電圧を生成する電圧変換部と、この電圧変換部により生成した電圧を入力するエミッタフォロア回路とを有しており、差動増幅器の出力ノードに入力される電流に応じた電圧をエミッタフォロア回路から出力する。

このように、本実施形態における電流電圧変換回路は、ＮＰＮトランジスタのコレクタ−ベース間にカレントミラー回路によって構成される電流供給回路を設けることなく、差動増幅器の出力ノードに入力される電流に応じた電圧を増幅器から出力することができる。

その結果、受光素子からの入力を受ける差動増幅器を共通にすることでき、回路が簡略化できる。加えて、差動増幅器を共通にしたために位相補償は１つ設ければよく、回路規模を小さくできる。また、従来の電流電圧変換回路に比べ出力電圧の信号レベルを大きくとることができ、ＳＮ比の悪化を防ぐことができる。

また、電圧変換部は、差動増幅器の出力ノードにベースが接続され、エミッタフォロア回路の入力にエミッタが接続されたＰＮＰトランジスタと、エミッタフォロア回路の入力と電源電圧源との間に直列に接続された抵抗及びスイッチとを有しており、このスイッチを制御して、複数の増幅器のうち一つの増幅器を選択し、この選択された増幅器のエミッタフォロア回路から差動増幅器の出力に応じた電圧を出力するように構成している。

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を詳説する。図１は、本実施形態の光ディスク装置１の概略構成図である。

本実施形態における光ディスク装置１は、図１に示すように、ＣＤ用の光信号であるレーザ光を出射するＣＤ用レーザダイオード２と、ＤＶＤ用の光信号であるレーザ光を出射するＤＶＤ用レーザダイオード３と、光学系４と、ＣＤやＤＶＤなどの光ディスク６から反射するレーザ光を受光して電気信号に変換するフォトディテクタ回路５と、光ディスク６を回転制御するためのサーボモータ７と、光学系４を介して分光されたレーザ光を電気信号に変換するフロントモニタフォトディテクタ回路１０と、各レーザダイオード２，３らレーザ光を出射するための制御信号の生成処理、各フォトディテクタ回路５，１０からの出力信号の処理、サーボモータ７への制御信号の生成処理などの各種信号処理を行うＤＳＰ１１と、光ディスク装置１全体を制御するコントローラ１２などから構成される。なお、光学系４は、レンズ２０，２１，２５〜２７と、プリズム２２と、スプリッタ２３と、反射ミラー２４とを含んでいる。

光ディスク装置１において、インターフェイスを介してコントローラ１２により記録用のデータを受信すると、コントローラ１２は、ＤＳＰ１１を制御して、その記録するデータに応じて変調したレーザ光をＣＤ用レーザダイオード２又はＤＶＤ用レーザダイオード３から出射させる。

ＣＤ用レーザダイオード２から出射されたレーザ光は、レンズ２１及びプリズム２２を介して、スプリッタ２３に入射する。同様に、ＤＶＤ用レーザダイオード３から出射されたレーザ光は、レンズ２０及びプリズム２２を介して、スプリッタ２３に入射する。

スプリッタ２３に入射したレーザ光は、このスプリッタ２３によって、反射ミラー２４方向とフロントモニタフォトディテクタ回路１０方向へと分光される。反射ミラー２４方向へ分光したレーザ光は、反射ミラー２４での反射によってその光の方向が変更され、レンズ２５によってコリメートされた後、レンズ２７によって集光されて、光ディスク６に照射される。

光ディスク６に照射され、この光ディスク６で反射したレーザ光は、レンズ２５，２６、反射ミラー２４、スプリッタ２３、レンズ２７を介して、フォトディテクタ回路５で受光される。また、光ディスク６に書き込まれたデータを読み取るときには、読み取りのためのレーザ光をＣＤ用レーザダイオード２又はＤＶＤ用レーザダイオード３から出射する。以降上記と同様の経路で、分光されたレーザ光がフロントモニタフォトディテクタ回路１０で受光れ、光ディスク６で反射されたレーザ光がフォトディテクタ回路５で受光される。

フォトディテクタ回路５で受光されたレーザ光は、フォトディテクタ回路５によって電気信号に変換され、ＤＳＰ１１（信号処理回路の一例に相当）へ送信される。ＤＳＰ１１は、フォトディテクタ回路５から送信される電気信号に基づいて、光ディスク６に記録されたデータを読み取り、またフォーカスサーボやトラッキングサーボなどの制御等を行う。また、フロントモニタフォトディテクタ回路１０で受光されたレーザ光は、フロントモニタフォトディテクタ回路１０によって電気信号に変換され、ＤＳＰ１１へ送信される。ＤＳＰ１１は、フロントモニタフォトディテクタ回路１０から送信される電気信号に基づいて、各レーザダイオード２，３から出射されるレーザ光の強度を検出し、各レーザダイオード２，３から出射するレーザ光の強度を調整する。

次に、フォトディテクタ回路５が備える電流電圧変換回路３０について図面を参照して具体的に説明する。このフォトディテクタ回路５は、ＣＯＢ（ｃｈｉｐ ｏｎ ｂｏａｒｄ）パッケージに収納されている。なお、パッケージとしてＣＯＢパッケージに代え、透明モールドパッケージ等を用いることもできる。図２は本実施形態における電流電圧変換回路３０の具体的構成を示す図である。

電流電圧変換回路３０は、受光素子ＰＤ１に流れる電流を電圧に変換する電流電圧変換部３１と、この電流電圧変換部３１の複数の出力のうち一つを選択して出力する出力段３２とを備えている。なお、受光素子ＰＤ１はフォトダイオードなどから構成される。

電流電圧変換部３１は、第１入力ノードＮ１に基準電圧源ＶＢが接続され、第２入力ノードＮ２に受光素子ＰＤ１が接続されて、第１入力ノードＮ１と出力ノードＮ４ａ〜Ｎ４ｃとの電圧差に応じた電流Ｉｘを入力する出力ノードＮ３を有する差動増幅器４０と、この差動増幅器４０の出力ノードＮ３に入力される電流Ｉｘに応じた電圧を出力する複数の増幅器４１ａ〜４１ｃと、これら複数の増幅器４１ａ〜４１ｃの出力と差動増幅器４０の第２入力ノードＮ２との間にそれぞれ設けられた複数の帰還抵抗ＲＴ１〜ＲＴ３とを備えている。

差動増幅器４０は、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２と、電流値Ｉａの第１定電流源Ｉ１と、電流値Ｉｂの第２定電流源Ｉ２と、電流値Ｉｃの第３電流源Ｉ３とから構成される。ここで、各定電流源Ｉ１〜Ｉ３は、電流値Ｉｂ＝電流値Ｉａ／２＋電流値Ｉｃとなるように設定される。

ＮＰＮトランジスタＱ１のベースは第１入力ノードＮ１に接続され、そのコレクタは電源電圧Ｖｃｃを有する電源電圧源ＶＡに接続され、そのエミッタは定電流源Ｉ１の一端に接続される。ＮＰＮトランジスタＱ２のベースは第２入力ノードＮ２に接続され、そのコレクタは出力ノードＮ３に接続され、そのエミッタは定電流源Ｉ１の一端に接続される。また、定電流源Ｉ１の他端はグランドＧＮＤに接続される。第２定電流源Ｉ２は、差動増幅器４０の出力ノードＮ３と電源電圧源ＶＡに接続され、第３電流源Ｉ３は、差動増幅器４０の出力ノードＮ３とグランドＧＮＤに接続される。

各増幅器４１ａ〜４１ｃは、それぞれ同様の構成としており、差動増幅器４０の出力ノードＮ３に入力される電流の変化を検出し、この電流変化に対応する電圧を生成する電圧変換部４２ａ〜４２ｃと、電圧変換部４２ａ〜４２により生成した電圧を入力するエミッタフォロア回路４３ａ〜４３ｃとをそれぞれ有しており、差動増幅器４０の出力ノードＮ３に入力される電流Ｉｘに応じた電圧をエミッタフォロア回路４３ａ〜４３ｃから出力する。

電圧変換部４２ａ〜４２ｃは、それぞれ同様の構成としており、差動増幅器４０の出力ノードＮ３にベースが接続され、エミッタフォロア回路４３ａ〜４３ｃの入力にエミッタが接続され、グランドＧＮＤにコレクタが接続されたＰＮＰトランジスタＱ３ａ〜Ｑ３ｃと、このエミッタフォロア回路４３ａ〜４３ｃの入力と電源電圧源ＶＡとの間に直列に接続された抵抗Ｒ１ａ〜Ｒ１ｃ及びスイッチＳＷ１ａ〜ＳＷ１ｃとをそれぞれ有している。

エミッタフォロア回路４３ａ〜４３ｃは、それぞれ同様の構成としており、電圧変換部４２ａ〜４２ｃの出力にベースが接続され、コレクタが電源電圧源ＶＡに接続されるＮＰＮトランジスタＱ４ａ〜Ｑ４ｃを有しており、ＮＰＮトランジスタＱ４ａ〜Ｑ４ｃのエミッタとグランドＧＮＤ間に、直列にスイッチＳＷ２ａ〜ＳＷ２ｃ及び定電流源Ｉ４ａ〜Ｉ４ｃがそれぞれ設けられている。ＮＰＮトランジスタＱ４ａ〜Ｑ４ｃのエミッタが各増幅器４１ａ〜４１ｃの出力ノードＮ４ａ〜Ｎ４ｃに接続される。

また、出力段３２は、各増幅器４１ａ〜４１ｃの出力ノードＮ４ａ〜Ｎ４ｃにそれぞれ接続された差動増幅器４５ａ〜４５ｃと、この差動増幅器４５ａ〜４５ｃの差動出力を出力するエミッタフォロア回路４６とを備えている。

各差動増幅器４５ａ〜４５ｃは、それぞれ同様の構成としており、ＮＰＮトランジスタＱ５ａ〜Ｑ５ｃ及びＮＰＮトランジスタＱ６ａ〜Ｑ６ｃと、これらのＮＰＮトランジスタＱ５ａ〜Ｑ５ｃ，Ｑ６ａ〜Ｑ６ｃとグランドＧＮＤとの間に直列に接続されたスイッチＳＷ４ａ〜ＳＷ４ｃ及び定電流源Ｉ５ａ〜Ｉ５ｃと、定電流源Ｉ６とを備えている。各差動増幅器４５ａ〜４５ｃは、図示しない制御回路によって、スイッチ４ａ〜４ｃの状態を短絡状態にすることにより動作し、開放状態とすることにより非動作状態となる。なお、この差動増幅器４５ａ〜４５ｃは定電流源Ｉ６を共用している。

また、エミッタフォロア回路４６は、ＮＰＮトランジスタＱ７と、このＮＰＮトランジスタＱ７のエミッタに接続された定電流源Ｉ６とを備えており、各差動増幅器４５ａ〜４５ｃの差動出力に応じた電圧を出力ノードＮ５へ出力する。

ここで、電流電圧変換部３１における各増幅器４１ａ〜４１ｃは、差動増幅器４０の出力ノードＮ３の電圧を帰還抵抗ＲＴ１〜ＲＴ３によってそれぞれ異なる増幅率で増幅するものであり、図示しない制御回路によって、増幅器４１ａ〜４１ｃのうち一つの増幅器が動作状態にされ、他の増幅器は停止（非動作）状態に制御される。

例えば、増幅器４１ａによる出力が選択されるときには、図示しない制御回路によって、増幅器４１ａの第１スイッチＳＷ１ａ及び第２スイッチＳＷ２ａが短絡状態となるように制御され、増幅器４１ｂ，４１ｃの第１スイッチＳＷ１ｂ，ＳＷ１ｃ及び第２スイッチＳＷ２ｂ，ＳＷ２ｃが開放状態となるように制御される。

そして、増幅器４１ａの出力ノードＮ４ａから受光素子ＰＤ１に流れる電流Ｉｐｄに応じた電圧が出力される。すなわち、受光素子ＰＤ１に流れる電流Ｉｐｄが入力されると、差動増幅器４０は、出力ノードＮ３から第１入力ノードＮ１と出力ノードＮ４ａとの電圧差に応じた電流Ｉｘを入力する。この電流ＩｘによりＰＮＰトランジスタＱ３ａのエミッタ−コレクタ間に電流Ｉｄａが流れ、抵抗Ｒ１ａの両端に電圧が生じる。エミッタフォロア回路４３ａは、ＮＰＮトランジスタＱ４ａのベース電圧に応じた電圧を出力ノードＮ４ａに出力する。エミッタフォロア回路４３ａの出力は帰還抵抗Ｒ１ａによって第２入力ノードＮ２に入力される。

本実施形態における電流電圧変換回路３０は上記のように構成されていることから、その回路規模の縮小を図ることができる。すなわち、図３に示す従来の電流電圧変換回路１００では、差動増幅器１０１ａ，１０１ｂのＮＰＮトランジスタは低ノイズ，高利得化の為にサイズを大きくする必要があり、しかも、これを複数設けることになることから回路規模の増大につながっていた。しかし、本実施形態における電流電圧変換回路３０では、差動増幅器を複数設ける必要がなく、しかも、トランジスタＱ５ａ〜Ｑ５ｃ，Ｑ６〜Ｑ６ｃのサイズは回路特性上、大きくする必要がない。よって、電流電圧変換回路における回路規模の縮小が可能となる。

ここで、上述した従来の電流電圧変換回路１００（図３参照）における出力電圧のダイナミックレンジについて説明する。

従来の電流電圧変換回路１００においては、出力電圧の下限は基準電圧Ｖｃとなり、その上限の電圧Ｖｏｍａｘは、カレントミラーで構成される電流供給回路の動作範囲で決まる。そして、この電流供給回路の動作範囲は、ＰＮＰトランジスタＱ１０２ａ，Ｑ１０２ｂが活性領域で動作できる範囲で決まる。例えば、このＰＮＰトランジスタＱ１０２ａ，Ｑ１０２ｂが活性領域で動作することができる最小のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅを０．３Ｖとし、抵抗Ｒ１００ａ，Ｒ１００ｂの両端電圧Ｖａを０．２Ｖ，エミッタフォロア回路１０３ａ，１０３ｂのＮＰＮトランジスタＱ１０３ａ，Ｑ１０３ｂのベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅを０．８Ｖとし、電流電圧変換回路の電源電圧源ＶＡの電圧Ｖｃｃ（以下、「電源電圧Ｖｃｃ」と呼ぶ。）とすると、上限電圧Ｖｏｍａｘは、以下の式（１）で求められる。
Ｖｏｍａｘ＝電源電圧Ｖｃｃ−Ｖｂｅ−Ｖｃｅ−Ｖａ
＝Ｖｃｃ−０．３―０．８−０．２＝Ｖｃｃ−１．３（Ｖ）
となる。

このように、電流電圧変換回路における出力の上限電圧Ｖｏｍａｘは、Ｖｃｃ−１．３（Ｖ）の値で制限されることになるため、ダイナミックレンジは、Ｖｃ〜Ｖｃｃ−１．３（Ｖ）の範囲となる。

従って、電流電圧変換回路の電源電圧Ｖｃｃが５（Ｖ）である場合の出力電圧のダイナミックレンジＶｄｒａｎｇｅは、基準電圧Ｖｃが１．６（Ｖ）であるとすると、
Ｖｄｒａｎｇｅ＝５（Ｖ）−１．３（Ｖ）−１．６（Ｖ）＝２．１（Ｖ）
となるが、電源電圧Ｖｃｃが３．３（Ｖ）である場合には、
Ｖｄｒａｎｇｅ＝３．３（Ｖ）−１．３（Ｖ）−１．６（Ｖ）＝０．４（Ｖ）
となり、出力される信号のレベルが小さくなってＳＮ比が悪化してしまう。

このように、従来の電流電圧変換回路１００では出力の上限電圧ＶｏｍａｘがＶｃｃ−１．３Ｖで制限されてしまう。しかし、本実施形態における電流電圧変換回路３０では、電源電圧源ＶＡとエミッタフォロア回路４３ａの入力との間にカレントミラー回路で構成される電流供給回路がないため、帰還抵抗Ｒ１ａの電圧降下の割合によって出力電圧の振幅が決定することになる。従って、ＰＮＰトランジスタＱ３ａが電流を流さず、抵抗Ｒ１ａの電圧降下がない状態のときに上限電圧Ｖｏｍａｘとなる。つまり、上限電圧Ｖｏｍａｘは、エミッタフォロア回路４３ａにおけるＮＰＮトランジスタＱ４ａのベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅに依存することになる。
従って、電圧Ｖｂｅ＝０．８Ｖとすると、
上限電圧Ｖｏｍａｘ＝Ｖｃｃ−０．８（Ｖ）
となる。

よって、従来の電流電圧変換回路１００に比べ、上限電圧Ｖｏｍａｘを、電流供給回路１０２ａ，１０２ｂのトランジスタＱ１０２ａ，１０２ｂのコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ（０．５（Ｖ）程度）分上げることができ、ダイナミックレンジの向上を図ることができる。

ここで、電源電圧源ＶＡの電圧Ｖｃｃを５Ｖとすると、
上限電圧Ｖｏｍａｘ＝５（Ｖ）−０．８（Ｖ）＝４．２（Ｖ）
ダイナミックレンジＶｄｒａｎｇｅ＝５（Ｖ）−０．８（Ｖ）−１．６（Ｖ）＝２．６（Ｖ）
となる。
また、電源電圧源ＶＡの電圧Ｖｃｃを３．３Ｖとすると、
上限電圧Ｖｏｍａｘ＝３．３（Ｖ）−０．８（Ｖ）＝２．５（Ｖ）
ダイナミックレンジＶｄｒａｎｇｅ＝３．３（Ｖ）−０．８（Ｖ）−１．６（Ｖ）＝０．９（Ｖ）
となる。
よって、従来の電流電圧変換回路１００に比べ出力電圧のレベルを大きくとることができ、ＳＮ比の悪化を防ぐことができる。このように本実施形態における電流電圧変換回路３０は、Ｖｃｃ＝３．３での使用に十分耐えることができる回路構成となる。

以上のように本実施形態における電流電圧変換回路３０によれば、従来の電流電圧変換回路１００のような複数の差動増幅器を設けた構成ではなく、差動増幅器を一つとした構成としているため、電流電圧変換回路の回路規模を小さくすることができる。また、差動増幅器４０の出力ノードＮ３において、増幅器４１ａ〜４１ｃのＰＮＰトランジスタＱ３ａ〜Ｑ３ｃのベースを束ねて１本で配線することにより、従来回路では各増幅器で必要だった位相補償を一つのコンデンサＣ１により補償することが可能となる。しかも、従来の電流電圧変換回路１００に比べ出力電圧のレベルを大きくとることができ、ＳＮ比の悪化を防ぐことができる。

なお、電流電圧変換部３１からの出力は、出力段３２によって選択され、電流電圧変換部３１の出力に応じた電圧が電流電圧変換回路３０から出力される。例えば、電流電圧変換回路３０の制御回路は、スイッチＳＷ１ａ，ＳＷ２ａが短絡状態にして増幅器４１ａ及びエミッタフォロア回路４３ａを動作状態とするときには、スイッチＳＷ３ａを短絡状態にすることによって差動増幅器４５ａを選択して動作状態にし、増幅器４１ａの出力に応じた電圧を出力する。一方、電流電圧変換回路３０の制御回路は、スイッチＳＷ１ｂ、ＳＷ１ｃ、ＳＷ２ｂ，ＳＷ２ｃを開放状態として増幅器４１ｂ，４１ｃを非動作状態とし、スイッチＳＷ３ｂ、ＳＷ３ｃを開放状態として差動増幅器４５ｂ，４５ｃを非動作状態として、増幅器４１ａの出力に応じた電圧出力の妨げにならないようにしており、これにより消費電力の低減も図っている。

以上、本発明の実施の形態のうちのいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。

本発明の一実施形態にかかる光ディスク装置の全体的な構成を示した図である。 本発明の一実施形態にかかる電流電圧変換回路の具体的構成を示す図である。 従来の電流電圧変換回路の構成を示す図である。

符号の説明

１ 光ディスク装置
５ フォトディテクタ回路
１０ フロントモニタフォトディテクタ回路
３０ 電流電圧変換回路
３１ 電流電圧変換部
３２ 出力段
４０ 差動増幅器
４１ａ〜４１ｃ増幅器
４２ａ〜４２ｃ 電圧変換部
４３ａ〜４３ｃ エミッタフォロア回路
４５ａ〜４５ｃ 差動増幅器
４６ エミッタフォロア回路
ＰＤ１ 受光素子

Claims (3)

1. 受光素子に流れる電流を電圧に変換する電流電圧変換回路において、
   第１入力ノードに基準電圧源が接続され、第２入力ノードに前記受光素子が接続された差動増幅器と、
   前記差動増幅器の出力ノードに入力される電流に応じた電圧を出力する複数の増幅器と、
   前記複数の増幅器の出力と前記差動増幅器の第２入力ノードとの間にそれぞれ設けられた複数の帰還抵抗とを備え、
   前記増幅器は、前記差動増幅器の出力ノードに入力される電流の変化を検出し、この電流変化に対応する電圧を生成する電圧変換部と、前記電圧変換部により生成した電圧を入力するエミッタフォロア回路とを有しており、前記差動増幅器の出力ノードに入力される電流に応じた電圧を前記エミッタフォロア回路から出力するものであり、
   前記電圧変換部は、
   前記差動増幅器の出力ノードにベースが接続され、前記エミッタフォロア回路の入力にエミッタが接続されたＰＮＰトランジスタと、
   前記エミッタフォロア回路の入力と電源電圧源との間に直列に接続された抵抗及びスイッチと、を有しており、
   前記スイッチを制御して、前記複数の増幅器のうち一つの増幅器を選択し、この選択された増幅器のエミッタフォロア回路から前記差動増幅器の出力に応じた電圧を出力するものであり、
   前記複数の増幅器のそれぞれの前記ＰＮＰトランジスタのベースを束ねて１本で配線することにより、位相補償を一つのコンデンサにより行う
   ことを特徴とする電流電圧変換回路。
2. 受光素子に流れる電流を電圧に変換する電流電圧変換回路を備えたフォトディテクタ回路において、
   前記電流電圧変換回路は、
   第１入力ノードに基準電圧源が接続され、第２入力ノードに前記受光素子が接続された差動増幅器と、
   前記差動増幅器の出力ノードに入力される電流に応じた電圧を出力する複数の増幅器と、
   前記複数の増幅器の出力と前記差動増幅器の第２入力ノードとの間にそれぞれ設けられた複数の帰還抵抗とを備え、
   前記増幅器は、前記差動増幅器の出力ノードに入力される電流の変化を検出し、この電流変化に対応する電圧を生成する電圧変換部と、前記電圧変換部により生成した電圧を入力するエミッタフォロア回路とを有しており、前記差動増幅器の出力ノードに入力される電流に応じた電圧を前記エミッタフォロア回路から出力するものであり、
   前記電圧変換部は、
   前記差動増幅器の出力ノードにベースが接続され、前記エミッタフォロア回路の入力にエミッタが接続されたＰＮＰトランジスタと、
   前記エミッタフォロア回路の入力と電源電圧源との間に直列に接続された抵抗及びスイッチと、を有しており、
   前記スイッチを制御して、前記複数の増幅器のうち一つの増幅器を選択し、この選択された増幅器のエミッタフォロア回路から前記差動増幅器の出力に応じた電圧を出力するものであり、
   前記複数の増幅器のそれぞれの前記ＰＮＰトランジスタのベースを束ねて１本で配線することにより、位相補償を一つのコンデンサにより行う
   ことを特徴とするフォトディテクタ回路。
3. 光ディスクに記録されたデータを再生する光ディスク装置において、
   前記光ディスクからの反射光を受光する受光素子と、この受光素子に流れる電流を電圧に変換する電流電圧変換回路と、この電流電圧変換回路からの出力に基づいて光ディスクに記録されたデータを再生する信号処理回路とを備え、
   前記電流電圧変換回路は、
   第１入力ノードに基準電圧源が接続され、第２入力ノードに前記受光素子が接続された差動増幅器と、
   前記差動増幅器の出力ノードに入力される電流に応じた電圧を出力する複数の増幅器と、
   前記複数の増幅器の出力と前記差動増幅器の第２入力ノードとの間にそれぞれ設けられた複数の帰還抵抗とを備え、
   前記増幅器は、前記差動増幅器の出力ノードに入力される電流の変化を検出し、この電流変化に対応する電圧を生成する電圧変換部と、前記電圧変換部により生成した電圧を入力するエミッタフォロア回路とを有しており、前記差動増幅器の出力ノードに入力される電流に応じた電圧を前記エミッタフォロア回路から出力するものであり、
   前記電圧変換部は、
   前記差動増幅器の出力ノードにベースが接続され、前記エミッタフォロア回路の入力にエミッタが接続されたＰＮＰトランジスタと、
   前記エミッタフォロア回路の入力と電源電圧源との間に直列に接続された抵抗及びスイッチと、を有しており、
   前記スイッチを制御して、前記複数の増幅器のうち一つの増幅器を選択し、この選択された増幅器のエミッタフォロア回路から前記差動増幅器の出力に応じた電圧を出力するものであり、
   前記複数の増幅器のそれぞれの前記ＰＮＰトランジスタのベースを束ねて１本で配線することにより、位相補償を一つのコンデンサにより行う
   ことを特徴とする光ディスク装置。

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