JP2004032003A - 増幅器 - Google Patents
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Abstract
【課題】受光素子からの出力信号に対する信号処理の動作速度をさらに高速化して高周波数信号にも対応させ、受光素子からの出力信号の周波数特性を維持しつつ、信号処理用のチップサイズを小型化することができる増幅器を提供する。
【解決手段】受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプのＶ−端子間にＮＰＮトランジスタＱＮ４、ＱＮ５からなるカレントミラー回路Ｎ１を挿入して、入力電流を反転し、また、ＩＶ変換アンプのＶ＋端子にＮＰＮトランジスタＱＮ８、ＱＮ９からなるカレントミラー回路Ｎ３を接続して、ＩＶ変換アンプのオフセット電圧を低減し、カレントミラー回路Ｎ１、Ｎ３に対して、それらの電流源としてＰＮＰトランジスタＱＰ１、ＱＰ２、ＱＰ３、ＱＰ６、ＱＰ７からなカレントミラー回路Ｐ２を接続し、カレントミラー回路Ｎ１にトランジスタＱＮ４、ＱＮ５の周波数特性が最大付近になるコレクタ電流Ｉ０を供給するとともに、カレントミラー回路Ｎ３のトランジスタＱＮ８、ＱＮ９にＩＶ変換アンプのオフセット電圧が最小付近になるコレクタ電流Ｉ０を供給する。
【選択図】 図１
【解決手段】受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプのＶ−端子間にＮＰＮトランジスタＱＮ４、ＱＮ５からなるカレントミラー回路Ｎ１を挿入して、入力電流を反転し、また、ＩＶ変換アンプのＶ＋端子にＮＰＮトランジスタＱＮ８、ＱＮ９からなるカレントミラー回路Ｎ３を接続して、ＩＶ変換アンプのオフセット電圧を低減し、カレントミラー回路Ｎ１、Ｎ３に対して、それらの電流源としてＰＮＰトランジスタＱＰ１、ＱＰ２、ＱＰ３、ＱＰ６、ＱＰ７からなカレントミラー回路Ｐ２を接続し、カレントミラー回路Ｎ１にトランジスタＱＮ４、ＱＮ５の周波数特性が最大付近になるコレクタ電流Ｉ０を供給するとともに、カレントミラー回路Ｎ３のトランジスタＱＮ８、ＱＮ９にＩＶ変換アンプのオフセット電圧が最小付近になるコレクタ電流Ｉ０を供給する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスク装置等に使用される光ピックアップにおいて、光ディスクから反射された光信号に対応する受光素子からの出力信号を、各種信号処理に適したレベルまで増幅する増幅器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ＯＡ機器や産業機器等の情報記録再生装置として広く利用されており、情報記録媒体であるＣＤやＤＶＤなどの光ディスクに対して情報を記録再生する光ディスク装置において、光ディスクの記録面に対してレーザ光を照射し、その反射光である光信号を検出する光ピックアップでは、その光信号の検出のために、光ディスクからの光信号を受光するフォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子と、この受光素子からの前記光信号に対応した出力信号を、各種信号処理に適したレベルまで増幅する増幅回路とからなる増幅器を使用している。
【０００３】
以上のような光ピックアップにおいて、受光素子および増幅回路からなる従来の増幅器について、以下に説明する。
図１５は従来の増幅器の構成例１を示すブロック図である。図１５に示すように、カソードコモンの受光素子ＰＤのアノードをＩＶ変換アンプＣＡ３のＶ−側に接続し、ＩＶ変換アンプＣＡ３の出力は電圧反転増幅回路（電圧反転アンプ）ＴＡ１に接続されている。
【０００４】
通常、電圧反転アンプＴＡ１のＶＯ出力端子からの出力信号は、光ディスクからの反射光である光信号が受光素子ＰＤに入射すると、出力電圧が正の方向になるようにする。このため、カソードコモンの受光素子ＰＤに対しては、ＩＶ変換アンプＣＡ３のみでは信号の極性が逆になるため、ＩＶ変換アンプＣＡ３の出力信号の極性を反転するための電圧反転アンプＴＡ１が必要となる。
【０００５】
図１６は従来の増幅器の構成例２を示すブロック図である。図１６に示すように、受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ３との間に、ＮＰＮトランジスタＱＮ１、ＱＮ２によりカレントミラー回路１６１を構成し、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の抵抗比を小さくしたり、またはカレントミラー回路１６１の出力段側のＮＰＮトランジスタＱＮ２と抵抗Ｒ２をＮ個並列にすることにより、カレントミラー回路１６１の出力電流Ｉ１をｎ倍し、ＩＶ変換アンプＣＡ３のゲイン抵抗を小さくしてノイズの低減を行っている。
【０００６】
図１７は従来の増幅器の構成例３を示すブロック図である。図１７に示すように、受光素子ＰＤがアノードコモン接続されたタイプであり、カレントミラー回路１７１がＰＮＰトランジスタＱＰ１、ＱＰ２で構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、通常は、光ディスクからの光信号が受光素子に入射すると増幅回路の出力が正方向になるようにしており、上記のような従来の増幅器の構成では、以下のような問題が生じる。
【０００８】
構成例１の増幅器では、カソードコモンの受光素子ＰＤを使用しており、この受光素子ＰＤに光ディスクからの光信号が照射した場合に、出力が正方向になるようにするために、ＩＶ変換アンプＣＡ３のあとに電圧反転アンプＴＡ１が必要となり、さらにチップ内には信号系の回路が４〜８個内蔵されるため、チップサイズの小型化が困難になるという問題点を有していた。
【０００９】
また、構成例２の増幅器では、チップサイズの小型化には対応できるが、受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ３間に単にカレントミラー回路１６１を入れているため、この場合には、カレントミラー回路１６１を構成するトランジスタＱＮ１、ＱＮ２で周波数特性が決定され、このトランジスタＱＮ１、ＱＮ２のコレクタ電流と周波数特性の関係により、約１０ＭＨｚまでしか動作周波数が得られず、特性的に高周波数に対応できないという問題点を有していた。
【００１０】
また、構成例３の増幅器でも、構成例２の増幅器と同様の理由で、約１０ＭＨｚまでしか動作周波数が得られず、特性的に高周波数に対応できないという問題点を有していた。
【００１１】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、光ディスクからの光信号に基づく受光素子からの出力信号に対する信号処理において、その動作速度をさらに高速化して高周波数信号にも対応させ、受光素子からの出力信号の周波数特性を維持しつつ、信号処理用のチップサイズを小型化することができる増幅器を提供する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明の増幅器は、光ピックアップ内に設けられ、光ディスクから反射された光信号に対応する出力信号を、各種信号処理に適したレベルまで増幅する増幅器であって、前記光ディスクからの光信号を検出する受光素子と、前記受光素子から前記光信号に対応して出力される電流の方向を反転する第１のカレントミラー回路と、前記第１のカレントミラー回路に、前記反転電流を得るための所定の電流を供給する電流供給手段と、前記第１のカレントミラー回路からの前記反転電流を、入力端子のＶ−側へ入力して、その電流値に比例する電圧値に変換増幅する電流電圧変換増幅回路とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
以上により、カソードコモンの受光素子とＩＶ変換アンプ間にカレントミラー回路を挿入することにより、電圧反転アンプを不要にして、チップ面積の縮小化を可能にし、また、電流源からカレントミラー回路に対して、そのカレントミラー回路を構成するトランジスタの周波数特性が最大付近になるように、コレクタ電流を供給することにより、高周波数信号にも対応させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の増幅器は、光ピックアップ内に設けられ、光ディスクから反射された光信号に対応する出力信号を、各種信号処理に適したレベルまで増幅する増幅器であって、前記光ディスクからの光信号を検出する受光素子と、前記受光素子から前記光信号に対応して出力される電流の方向を反転する第１のカレントミラー回路と、前記第１のカレントミラー回路に、前記反転電流を得るための所定の電流を供給する電流供給手段と、前記第１のカレントミラー回路からの前記反転電流を、入力端子のＶ−側へ入力して、その電流値に比例する電圧値に変換増幅する電流電圧変換増幅回路とを備えた構成とする。
【００１５】
請求項２に記載の増幅器は、請求項１記載の前記電流供給手段を、前記第１のカレントミラー回路内にあるトランジスタに、そのコレクタ電流値に対する応答周波数特性が最大値近辺となる前記コレクタ電流が流れるように、前記第１のカレントミラー回路に対して電流を供給するよう構成する。
【００１６】
請求項３に記載の増幅器は、請求項１または請求項２記載の前記電流供給手段を、前記第１のカレントミラー回路がＮＰＮトランジスタ構成ならば、ＰＮＰトランジスタからなるカレントミラー回路で構成し、前記第１のカレントミラー回路がＰＮＰトランジスタ構成ならば、ＮＰＮトランジスタからなるカレントミラー回路で構成する。
【００１７】
請求項４に記載の増幅器は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の前記電流供給手段から電流が供給され、前記電流電圧変換増幅回路の入力端子のＶ＋側に接続された第２のカレントミラー回路を設け、前記第２のカレントミラー回路を、前記第１のカレントミラー回路と同じ構成とする。
【００１８】
請求項５に記載の増幅器は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の前記電流電圧変換増幅回路の入力端子のＶ＋側に、基準電圧を供給するよう構成する。請求項６に記載の増幅器は、請求項１から請求項３または請求項５のいずれかに記載の前記第１のカレントミラー回路の出力側トランジスタを、ｎ個のトランジスタで構成する。
【００１９】
請求項７に記載の増幅器は、請求項４記載の前記第２のカレントミラー回路の出力側トランジスタを、ｍ個のトランジスタで構成する。
請求項８に記載の増幅器は、請求項４記載の前記第１のカレントミラー回路の出力側トランジスタを、ｎ個のトランジスタで構成し、前記第２のカレントミラー回路の出力側トランジスタを、ｍ個のトランジスタで構成する。
【００２０】
請求項９に記載の増幅器は、請求項６または請求項８に記載の前記第１のカレントミラー回路のｎ個の出力側トランジスタのうち、ａ（ｎ＞ａ）個のトランジスタの接続をＯＮ／ＯＦＦして、前記第１のカレントミラー回路が出力する電流の大きさを調整可能なように構成する。
【００２１】
請求項１０に記載の増幅器は、請求項７または請求項８に記載の前記第２のカレントミラー回路のｍ個の出力側トランジスタのうち、ａ（ｍ＞ａ）個のトランジスタの接続をＯＮ／ＯＦＦして、前記第２のカレントミラー回路が出力する電流の大きさを調整可能なように構成する。
【００２２】
請求項１１に記載の増幅器は、請求項８記載の前記第１のカレントミラー回路のｎ個の出力側トランジスタのうち、ａ（ｎ＞ａ）個のトランジスタの接続をＯＮ／ＯＦＦして、前記第１のカレントミラー回路が出力する電流の大きさを調整可能なように構成し、前記第２のカレントミラー回路のｍ個の出力側トランジスタのうち、ａ（ｍ＞ａ）個のトランジスタの接続をＯＮ／ＯＦＦして、前記第２のカレントミラー回路が出力する電流の大きさを調整可能なように構成する。
【００２３】
請求項１２に記載の増幅器は、請求項１１記載の前記第１のカレントミラー回路のｎ個の出力側トランジスタのうち、ａ個のトランジスタと、前記第２のカレントミラー回路のｍ個の出力側トランジスタのうち、ａ個のトランジスタとが、同時にＯＮ／ＯＦＦ可能なように構成する。
【００２４】
請求項１３に記載の増幅器は、請求項１から請求項１２のいずれかに記載の前記第１のカレントミラー回路と前記電流供給手段の間にベース接地トランジスタを設け、前記ベース接地トランジスタのエミッタを受光素子側に、コレクタを前記第１のカレントミラー回路側に接続した構成とする。
【００２５】
請求項１４に記載の光ディスク装置は、光ディスクを回転駆動するスピンドルモータと、回転する光ディスクにレーザービームを照射し、その反射光である光信号を検出する光ピックアップと、前記光ピックアップからの出力信号に所定の処理を施すフロントエンドプロセッサと、前記フロントエンドプロセッサによる処理結果に基づいて、前記スピンドルモータ及び前記光ピックアップを駆動制御するサーボコントローラと、前記サーボコントローラの駆動制御により得られた情報に基づいて、誤り訂正処理や信号再生処理等のディジタル信号処理を行うディジタル信号処理プロセッサと、前記サーボコントローラの駆動制御および前記ディジタル信号処理プロセッサの各種ディジタル信号処理をコントロールするシステムコントローラとを備えた光ディスク装置であって、前記光ピックアップが、請求項１から請求項１３のいずれかに記載の増幅器を備えた構成とする。
【００２６】
請求項１５に記載の増幅器は、請求項９または請求項１１または請求項１２に記載の増幅器であって、光ディスク装置の光ピックアップに用いられ、光ディスクの種類に応じて、前記第１のカレントミラー回路が出力する電流の大きさを調整可能なように構成する。
【００２７】
請求項１６に記載の増幅器は、請求項９または請求項１１または請求項１２に記載の増幅器であって、光ディスク装置の光ピックアップに用いられ、光ディスクに対して、読み取りあるいは書き込みを行うかに応じて、前記第１のカレントミラー回路が出力する電流の大きさを調整可能なように構成する。
【００２８】
以上の構成によると、カソードコモンの受光素子とＩＶ変換アンプ間にカレントミラー回路を挿入することにより、電圧反転アンプを不要にするとともに、電流源からカレントミラー回路に対して、そのカレントミラー回路を構成するトランジスタの周波数特性が最大付近になるように、コレクタ電流を供給する。
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を示す増幅器について、図面を参照しながら具体的に説明する。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１の増幅器を説明する。
【００３０】
図１は本実施の形態１の増幅器の構成例１を示すブロック図であり、図１（ａ）はＩＶ変換アンプの入力端子であるＶ＋端子、Ｖ−端子に接続される回路部、図１（ｂ）はＩＶ変換アンプである。図１に示すように、カソードコモンの受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ１のＶ−端子間に、ＮＰＮトランジスタＱＮ４とＱＮ５で構成されたカレントミラー回路Ｎ１を挿入し、受光素子ＰＤからの入力電流Ｉ１の反転を行っている。
【００３１】
通常、光ディスクからの光信号は約１０μＷであり、受光素子ＰＤの感度が０．２〜０．５Ａ／Ｗであるため、受光素子ＰＤの出力電流Ｉ１は約２〜５μＡである。しかし、例えばＮＰＮトランジスタＱＮ４、ＱＮ５などのトランジスタにおいては、コレクタ電流と制御可能な周波数（応答周波数）との関係を示す周波数−コレクタ電流特性は、図２のような特性であり、この場合、コレクタ電流が約１００μＡ〜１ｍＡで周波数が最大になる。このため、カレントミラー回路Ｎ１に供給する電流Ｉ０は約１００μＡ〜１ｍＡの値を設定する。
【００３２】
受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＶ−端子間のカレントミラー回路Ｎ１はＮＰＮトランジスタＱＮ４、ＱＮ５で構成されており、これらＮＰＮトランジスタＱＮ４、ＱＮ５に、そのコレクタ電流値に対する応答周波数特性が最大値近辺となるコレクタ電流Ｉ０＋Ｉ１が流れるように、カレントミラー回路Ｎ１に対して電流Ｉ０を供給するために、カレントミラー回路Ｎ１には、ＰＮＰトランジスタＱＰ１、ＱＰ２、ＱＰ３、ＱＰ６、ＱＰ７からなる電流源のカレントミラー回路Ｐ２内のＰＮＰトランジスタＱＰ２、ＱＰ３が接続されている。
【００３３】
図１の場合、Ｉ０は、抵抗Ｒ１、Ｒ２とトランジスタＱＰ１のベースエミッタ間電圧を用いて、
Ｉ０＝（ＶＣＣ−Ｑ１のベースエミッタ間電圧）／（Ｒ１＋Ｒ２）
により決定される。また、抵抗Ｒ１の代わりに、Ｉ０を供給する電流源にしてもよい。
【００３４】
図１（ａ）では、カレントミラー回路Ｎ１の入力電流と出力電流は等しいものとしているが、実際にはトランジスタにはＨＦＥ特性があり、この特性により、カレントミラー回路Ｎ１の入力側のトランジスタＱＮ４に電流Ｉ０を入力したとしても、出力側のトランジスタＱＮ５のコレクタ電流Ｉは、図１の構成の場合、次の式で表され、Ｉ０にはならない。
【００３５】
Ｉ＝１／（１＋２／ＨＦＥ）×Ｉ０
このため、トランジスタＱＰ３のコレクタ電流Ｉ０とトランジスタＱＮ５のコレクタ電流Ｉが異なり、定常状態でこれらの電流差がＩＶ変換アンプＣＡ１のＶ−端子に入力され、オフセット電圧としてＩＶ変換アンプＣＡ１より出力されてしまう。通常、ＨＦＥは約１００〜１３０の値をとる。このため出力側の電流は入力側の電流の約９８％になる。
【００３６】
これに対して、カレントミラー回路Ｎ１と同じ回路構成で、ＮＰＮトランジスタＱＮ８、ＱＮ９からなるオフセット調整用のカレントミラー回路Ｎ３を、ＩＶ変換アンプＣＡ１のＶ＋端子に接続することにより、ＩＶ変換アンプＣＡ１のオフセット電圧の低減を行っている。この場合、カレントミラー回路Ｎ３のＮＰＮトランジスタＱＮ８、ＱＮ９にコレクタ電流Ｉ０を供給するために、このカレントミラー回路Ｎ３には、電流源のカレントミラー回路Ｐ２内のＰＮＰトランジスタＱＰ６、ＱＰ７が接続されている。
【００３７】
図３は本実施の形態１の増幅器の構成例２を示すブロック図である。図３に示すように、受光素子ＰＤはアノードコモン接続、受光素子ＰＤ−ＩＶ変換アンプＣＡ１間のカレントミラー回路Ｎ１はＮＰＮトランジスタ構成であり、図１に対して受光素子ＰＤをアノードコモン（ＧＮＤコモン）接続とした場合の構成である。また、カレントミラー回路Ｎ１のＶ−端子、カレントミラー回路Ｎ３のＶ＋端子は、それぞれ図１（ｂ）と同じ回路構成のＩＶ変換アンプＣＡ１に接続されている。
【００３８】
図４は本実施の形態１の増幅器の構成例３を示すブロック図である。図４に示すように、受光素子ＰＤはカソードコモン接続、受光素子ＰＤ−ＩＶ変換アンプＣＡ１間のカレントミラー回路Ｐ１はＰＮＰトランジスタ構成であり、図１に対して、受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ１間のカレントミラー回路Ｐ１を、ＰＮＰトランジスタによる構成とした場合である。また、カレントミラー回路Ｐ１のＶ−端子、カレントミラー回路Ｐ３のＶ＋端子は、それぞれ図１（ｂ）と同じ回路構成のＩＶ変換アンプＣＡ１に接続されている。
【００３９】
図５は本実施の形態１の増幅器の構成例４を示すブロック図である。図５に示すように、受光素子ＰＤはアノードコモン接続、受光素子ＰＤ−ＩＶ変換アンプＣＡ１間のカレントミラー回路Ｐ１はＰＮＰトランジスタ構成であり、図４に対して、受光素子ＰＤをアノードコモン（ＧＮＤコモン）接続とした場合の構成である。また、カレントミラー回路Ｐ１のＶ−端子、カレントミラー回路Ｐ３のＶ＋端子は、それぞれ図１（ｂ）と同じ回路構成のＩＶ変換アンプに接続されている。
【００４０】
以上の各構成のように、カソードコモンの受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ１間にカレントミラー回路を挿入することにより、従来のような電圧反転アンプを不要にするとともに、電流源からカレントミラー回路に対して、そのカレントミラー回路を構成するトランジスタの周波数特性が最大付近になるように、コレクタ電流を供給することができる。
【００４１】
その結果、光ディスクからの反射光である光信号に基づく受光素子からの出力信号に対する信号処理において、その動作速度をさらに高速化して高周波数信号にも対応させ、受光素子からの出力信号の周波数特性を維持しつつ、信号処理用のチップサイズを小型化することができる。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の増幅器を説明する。
【００４２】
図６は本実施の形態２の増幅器の構成を示すブロック図である。なお、カレントミラー回路ＮＮ１のＶ−端子、カレントミラー回路ＮＮ３のＶ＋端子は、それぞれ図１（ｂ）と同じ回路構成のＩＶ変換アンプＣＡ１に接続されている。
【００４３】
図６に示すように、図１と同じ構成でＩＶ変換アンプＣＡ１のＶ−端子に接続されているＮＰＮトランジスタで構成されたカレントミラー回路ＮＮ１の出力トランジスタＱＮ５と抵抗Ｒ５、およびＰＮＰトランジスタで構成されたカレントミラー回路ＰＰ２のトランジスタＱＰ３と抵抗Ｒ６を、それぞれｎ個並列に接続し、ＩＶ変換アンプＣＡ１への入力電流Ｉ１をｎ倍にしている。
【００４４】
また、カレントミラー回路ＰＰ２のトランジスタＱＰ７と抵抗Ｒ９を、それぞれｎ個並列に接続するとともに、ＩＶ変換アンプＣＡ１のＶ＋端子に接続されているオフセット調整用のカレントミラー回路ＮＮ３の出力トランジスタＱＮ９と抵抗Ｒ１０も、同様にｎ個並列に接続して、ＩＶ変換アンプＣＡ１のオフセットをｎ倍低減している。
【００４５】
なお、ここでは省略しているが、構成として、図３のように受光素子ＰＤをアノードコモン接続とした場合、図４のように受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ１間のカレントミラー回路をＰＮＰトランジスタにした場合、図５のように受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ１間のカレントミラー回路をＰＮＰトランジスタにして、さらに受光素子ＰＤをアノードコモン接続とした場合がある。
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３の増幅器を説明する。
【００４６】
図７は本実施の形態３の増幅器の構成を示すブロック図であり、図７（ａ）はＩＶ変換アンプの入力端子であるＶ−端子に接続される回路部、図７（ｂ）はＩＶ変換アンプであり、図１とは異なり、Ｖ＋端子には基準電圧が印加されている。
【００４７】
図７（ａ）に示すように、カソードコモンの受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ１間に挿入するカレントミラー回路Ｎ１１をＱＮ４、ＱＮ５、Ｑ４５の３つのＮＰＮトランジスタで構成する。このカレントミラー回路Ｎ１１の構成では、ＨＦＥ特性により、カレントミラー回路Ｎ１１の入力側の電流をＩ０とすると出力側の電流Ｉは次の式になる。
【００４８】
Ｉ＝１／（１＋２／ＨＦＥ×（１＋ＨＦＥ））×Ｉ０
通常、ＨＦＥは約１００〜１３０の値をとる。このため出力側の電流Ｉは入力側の電流Ｉ０の約９９．９９％になり、カレントミラー回路Ｎ１１の入力電流と出力電流はほぼ同じになるため、オフセット電圧は問題にならない。このため、この構成にすると、ＩＶ変換アンプＣＡ１のＶ＋端子側の回路が不要になり、さらにチップ面積を低減することができる。
【００４９】
また、ＰＮＰトランジスタＱＰ１、ＱＰ２、ＱＰ３により、カレントミラー回路Ｐ２２を構成し、受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ１間のカレントミラー回路Ｎ１１に対して、そのカレントミラー回路Ｎ１１を構成するトランジスタの周波数特性が最適になるように、電流を供給している。
【００５０】
なお、ここでは省略しているが、構成として、図３のように受光素子ＰＤをアノードコモン接続とした場合、図４のように受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ１間のカレントミラー回路をＰＮＰトランジスタにした場合、図５のように受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ１間のカレントミラー回路をＰＮＰトランジスタにして、さらに受光素子ＰＤをアノードコモン接続とした場合がある。
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４の増幅器を説明する。
【００５１】
図８は本実施の形態４の増幅器の構成を示すブロック図であり、図７（ａ）と同様に、図７（ｂ）と同じ回路構成のＩＶ変換アンプのＶ−端子に接続される回路部である。
【００５２】
図８に示すように、図７と同じ構成でＩＶ変換アンプＣＡ１のＶ−端子に接続されているＮＰＮトランジスタで構成されたカレントミラー回路ＮＮ１１の出力トランジスタＱＮ５と抵抗Ｒ５、および、そのカレントミラー回路ＮＮ１１に電流を供給するＰＮＰトランジスタで構成されたカレントミラー回路ＰＰ２２のトランジスタＱＰ３と抵抗Ｒ６を、それぞれｎ個並列に接続し、ＩＶ変換アンプＣＡ１への入力電流Ｉ１をｎ倍にしている。
【００５３】
なお、ここでは省略しているが、構成として、図３のように受光素子ＰＤがアノードコモン接続とした場合、図４のように受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ１間のカレントミラー回路をＰＮＰトランジスタにした場合、図５のように受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ１間のカレントミラー回路をＰＮＰトランジスタにして、さらに受光素子ＰＤをアノードコモン接続とした場合がある。
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５の増幅器を説明する。
【００５４】
図９は本実施の形態５の増幅器の構成を示すブロック図である。なお、カレントミラー回路ＮＳＳ１のＶ−端子、カレントミラー回路ＮＳＳ３のＶ＋端子は、それぞれ図１（ｂ）と同じ回路構成のＩＶ変換アンプＣＡ１に接続されている。
【００５５】
図９に示すように、図６と同じ回路構成で、ＩＶ変換アンプＣＡ１のＶ−端子に接続されているＮＰＮトランジスタで構成されたカレントミラー回路ＮＳＳ１の出力トランジスタＱＮ５と抵抗Ｒ５、およびＰＮＰトランジスタで構成されたカレントミラー回路ＰＳＳ２のトランジスタＱＰ３と抵抗Ｒ６を、それぞれｎ個並列に接続し、そのなかで、それぞれのカレントミラー回路ＮＳＳ１、ＰＳＳ２におけるａ（ｎ＞ａ）個の出力トランジスタに、バイポーラトランジスタ又はＭＯＳトランジスタで構成したスイッチＳＷ３５を挿入し、スイッチＳＷ３５をオフすることにより、ＩＶ変換アンプＣＡ１のＶ−端子への入力電流を（ｎ−ａ）倍に切り換えることができるようにしている。
【００５６】
また、カレントミラー回路ＰＳＳ２のトランジスタＱＰ７と抵抗Ｒ９、およびＩＶ変換アンプＣＡ１のＶ＋端子に接続されているオフセット調整用のカレントミラー回路ＮＳＳ３の出力トランジスタＱＮ９と抵抗Ｒ１０も、それぞれｎ個並列に接続し、同様にスイッチＳＷ７９を挿入してスイッチＳＷ７９をオフすることにより、ＩＶ変換アンプＣＡ１のＶ＋端子への入力電流を（ｎ−ａ）倍し、Ｖ−端子側と同じ値にできるようにしている。
【００５７】
スイッチの切り換えを、Ｖ−端子側とＶ＋端子側の両方を同時に行うことにより、ＩＶ変換アンプＣＡ１のオフセット電圧の低減をおこなっている。
なお、ここでは省略しているが、構成として、図３のように受光素子ＰＤをアノードコモン接続とした場合、図４のように受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ１間のカレントミラー回路をＰＮＰトランジスタにした場合、図５のように受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ１間のカレントミラー回路をＰＮＰトランジスタにして、さらに受光素子ＰＤをアノードコモン接続とした場合がある。
【００５８】
また、受光素子ＰＤに入射する光信号の光量は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷやＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭのディスクの種類によりそれぞれ反射率が異なる。このため、光ピックアップからの出力信号のレベルを一定にするため、各ディスク反射率に応じて入力電流を切り換え、反射率が高いディスクを使用する場合はＩＶ変換アンプＣＡ１の入力電流を小さくし、また、反射率が低いディスクを使用する場合ではＩＶ変換アンプＣＡ１の入力電流を大きくするように、入力電流を切り換えるように構成されている。
【００５９】
また、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷやＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭはディスクにデータを読み書きすることができ、この場合には、光ディスクからの光信号の大きさは、読みとり時および書き込み時によって変化する。入力信号が大きくなればＩＶ変換アンプの入力電流を小さくし、入力信号が小さければＩＶ変換アンプの入力電流を大きくし、光ピックアップからの出力信号のレベルを一定にするために、各ディスク反射率に応じて入力電流を切り換えるように構成されている。
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６の増幅器を説明する。
【００６０】
図１０は本実施の形態６の増幅器の構成を示すブロック図であり、図７（ａ）と同様に、図７（ｂ）と同じ回路構成のＩＶ変換アンプのＶ−端子に接続される回路部である。
【００６１】
図１０に示すように、図７と同じ構成で、ＩＶ変換アンプＣＡ１のＶ−端子に接続されているＮＰＮトランジスタで構成されたカレントミラー回路ＮＳ１１の出力トランジスタＱＮ５と抵抗Ｒ５、およびＰＮＰトランジスタで構成されたカレントミラー回路ＰＳ２２のトランジスタＱＰ３と抵抗Ｒ６を、それぞれｎ個並列に接続し、そのなかで、それぞれのカレントミラー回路ＮＳ１１、ＰＳ２２におけるａ（ｎ＞ａ）個の出力トランジスタに、バイポーラトランジスタ又はＭＯＳトランジスタで構成したスイッチＳＷ３５を挿入し、スイッチＳＷ３５をオフすることにより、ＩＶ変換アンプＣＡ１のＶ−端子への入力電流を（ｎ−ａ）倍に切り換えることができるようにしている。
【００６２】
なお、ここでは省略しているが、構成として、図３のように受光素子ＰＤをアノードコモン接続とした場合、図４のように受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ１間のカレントミラー回路をＰＮＰトランジスタにした場合、図５のように受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ１間のカレントミラー回路をＰＮＰトランジスタにして、さらに受光素子ＰＤをアノードコモン接続とした場合がある。
（実施の形態７）
本発明の実施の形態７の増幅器を説明する。
【００６３】
図１１は本実施の形態７の増幅器の構成を示すブロック図であり、図１１（ａ）はＩＶ変換アンプの入力端子であるＶ−端子、Ｖ＋端子に接続される回路部、図１１（ｂ）はＩＶ変換アンプであり、図１とは異なり、Ｖ＋端子と基準電圧間にゲイン抵抗と同じ大きさの抵抗ＲＧが接続されている。
【００６４】
図１１に示すように、受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ２間にＮＰＮトランジスタＱＮ４、ＱＮ５、ＱＮ９で構成されたカレントミラー回路ＮＳ１を挿入し、カレントミラー回路ＮＳ１が最適に動作するように、ＰＮＰトランジスタＱＰ１、ＱＰ２、ＱＰ３、ＱＰ７で構成されたカレントミラー回路ＰＳ２から、カレントミラー回路ＮＳ１に電流Ｉ０が供給されている。
【００６５】
ここでは、ＮＰＮトランジスタで構成されたカレントミラー回路ＮＳ１の出力トランジスタＱＮ５と抵抗Ｒ５、およびＰＮＰトランジスタで構成されたカレントミラー回路ＰＳ２のトランジスタＱＰ３と抵抗Ｒ６は、それぞれｎ個並列に接続され、ＩＶ変換アンプＣＡ２のＶ−端子側に接続されて、入力電流Ｉ１をｎ倍できるようにしている。
【００６６】
また、受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ２間のカレントミラー回路ＮＳ１のもう一つの出力であるトランジスタＱＮ９と抵抗Ｒ１０、およびカレントミラー回路ＰＳ２のもう一つの出力であるトランジスタＱＰ７と抵抗Ｒ９は、それぞれｍ個並列に接続され、ＩＶ変換アンプＣＡ２のＶ＋端子側に接続されて、入力電流Ｉ１をｍ倍できるようにしている。
【００６７】
ＩＶ変換アンプＣＡ２のＶ＋端子側に接続されているカレントミラー回路ＮＳ１、ＰＳ２におけるａ（ｍ＞ａ）個の出力トランジスタＱＮ９、ＱＰ７に、バイポーラトランジスタ又はＭＯＳトランジスタで構成したスイッチＳＷ７９を挿入し、スイッチＳＷ７９をＯＮした時にはＩＶ変換アンプＣＡ２のＶ＋端子側に流れる入力電流がＩ１のｍ倍に、スイッチＳＷ７９をＯＦＦした時にはＩＶ変換アンプＣＡ２のＶ＋端子側に流れる入力電流がＩ１の（ｍ−ａ）倍になるように、切り換えることができるようにしている。
【００６８】
また、ＩＶ変換アンプＣＡ２のＶ＋端子側には、ゲイン抵抗と同じ大きさの抵抗ＲＧを介して基準電圧が印加されている。このため、ＩＶ変換アンプＣＡ２の出力電圧ＶＯは、
スイッチＯＮ時 ＶＯ＝ＲＧ×（ｎ−ｍ）×Ｉ１
スイッチＯＦＦ時 ＶＯ＝ＲＧ×（ｎ−ｍ＋ａ）×Ｉ１
になり、出力の大きさを切り換えることができる。
【００６９】
なお、ここでは省略しているが、構成として、図３のように受光素子ＰＤをアノードコモン接続とした場合、図４のように受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ２間のカレントミラー回路をＰＮＰトランジスタにした場合、図５のように受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ２間のカレントミラー回路をＰＮＰトランジスタにして、さらに受光素子ＰＤをアノードコモン接続とした場合がある。
（実施の形態８）
本発明の実施の形態８の増幅器を説明する。
【００７０】
図１２は本実施の形態８の増幅器の構成を示すブロック図であり、図１１（ａ）と同様に、図１１（ｂ）と同じ回路構成のＩＶ変換アンプのＶ−端子、Ｖ＋端子に接続される回路部である。
【００７１】
図１１ではＩＶ変換アンプＣＡ２のＶ＋端子との接続側にスイッチＳＷ７９を入れていたが、本実施の形態８では、図１２に示すように、ＩＶ変換アンプＣＡ２のＶ−端子との接続側にスイッチＳＷ３５をａ個挿入し、スイッチＳＷ３５をＯＮした時にはＩＶ変換アンプＣＡ２のＶ−端子側への入力電流をＩ１のｎ倍とし、スイッチＳＷ３５をＯＦＦした時にはＩＶ変換アンプＣＡ２のＶ−端子側への入力電流をＩ１の（ｎ−ａ）倍とするようにしている。
【００７２】
一方、ＩＶ変換アンプＣＡ２のＶ＋端子側への入力電流は一定でＩ１のｍ倍である。このため、ＩＶ変換アンプＣＡ２の出力電圧ＶＯは、
スイッチＯＮ時 ：ＶＯ＝ＲＧ×（ｎ−ｍ）×Ｉ１
スイッチＯＦＦ時：ＶＯ＝ＲＧ×（ｎ−ａ−ｍ）×Ｉ１
になり、出力の大きさを切り換えることができる。
【００７３】
なお、ここでは省略しているが、構成として、図３のように受光素子ＰＤをアノードコモン接続とした場合、図４のように受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ２間のカレントミラー回路をＰＮＰトランジスタにした場合、図５のように受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ２間のカレントミラー回路をＰＮＰトランジスタにして、さらに受光素子ＰＤをアノードコモン接続とした場合がある。
（実施の形態９）
本発明の実施の形態９の増幅器を説明する。
【００７４】
図１３は本実施の形態９の増幅器の構成を示すブロック図である。なお、カレントミラー回路Ｎ１のＶ−端子、カレントミラー回路Ｎ３のＶ＋端子は、それぞれ図１（ｂ）と同じ回路構成のＩＶ変換アンプＣＡ１に接続されている。
【００７５】
図１３に示すように、図１の実施の形態１の構成に対して、トランジスタＱＰ２とＱＮ４間にベース接地のＰＮＰトランジスタＱ１０を挿入する。このとき挿入するベース接地のトランジスタＱ１０は、エミッタが受光素子ＰＤ側に接続され、コレクタがカレントミラー回路Ｎ１を構成しているトランジスタＱＮ４のコレクタ側に接続される。また、ベースにはトランジスタＱ１０が動作する電圧ＶＢが印加される。
【００７６】
トランジスタＱ１０のベース電圧ＶＢとしては、従来、受光素子ＰＤに基準電圧がかかっているため、
ＶＢ＝基準電圧−ベースエミッタ電圧
になる値が望ましい。このようにすることにより、受光素子ＰＤのアノード側の電位はＶＢによって固定されるため、トランジスタＱＰ２による電位の変動を受けなくなり、更に安定な動作を実現することができる。
【００７７】
なお、ここでは省略しているが、構成として、図３のように受光素子ＰＤをアノードコモン接続とした場合、図４のように受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ１間のカレントミラー回路をＰＮＰトランジスタにした場合、図５のように受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ１間のカレントミラー回路をＰＮＰトランジスタにして、さらに受光素子ＰＤをアノードコモン接続とした場合がある。ここで図４と図５の場合には、ベース接地トランジスタＱ１０はＮＰＮトランジスタになる。
（実施の形態１０）
本発明の実施の形態１０の光ディスク装置を説明する。
【００７８】
図１４は本実施の形態１０の光ディスク装置の構成を示すブロック図であって、光ピックアップに上記の各実施の形態の増幅器を用いている。図１４において、１４１は光ディスクであり、具体的にはＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等がある。１４２は光ディスク１４１を回転させるスピンドルモータである。１４３は上記の各実施の形態で説明した増幅器を内蔵した光ピックアップであり、光ディスク１４１の記録面にレーザービームを照射し、その反射光である光信号を検出し、検出信号を増幅して出力する。１４４はフロントエンドプロセッサ（ＦＥＰ）であり、光ピックアップ１４３の出力信号に対して、アナログ演算、フィルタリング等の処理を施すものである。１４５はサーボコントローラで、スピンドルモータ１４２のサーボ制御に加え、光ピックアップ１４３のフォーカスサーボ制御、トラッキングサーボ制御、レーザーパワー制御等も行う。１４６はディジタル信号処理プロセッサ（ＤＳＰ）であり、誤り訂正処理、信号再生処理等のディジタル信号処理等を行う。１４７はシステムコントローラであり、サーボコントローラ１４５とディジタル信号処理プロセッサ１４６の制御を行うことにより、光ディスク装置全体の制御を司っている。
【００７９】
本実施の形態の光ディスク装置に用いられる増幅器は、周波数特性を維持したまま、電圧反転アンプをなくすことができるので、光ピックアップ用のチップ面積を縮小することができる。これによって、光ピックアップの小型化が容易になる。
【００８０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、カソードコモンの受光素子とＩＶ変換アンプ間にカレントミラー回路を挿入することにより、電圧反転アンプを不要にするとともに、電流源からカレントミラー回路に対して、そのカレントミラー回路を構成するトランジスタの周波数特性が最大付近になるように、コレクタ電流を供給することができる。
【００８１】
そのため、光ディスクからの反射光である光信号に基づく受光素子からの出力信号に対する信号処理において、その動作速度をさらに高速化して高周波数信号にも対応させ、受光素子からの出力信号の周波数特性を維持しつつ、信号処理用のチップサイズを小型化することができる。
【００８２】
更に、入力電流の切り換えによる出力電圧切り換えも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の増幅器（受光素子はカソードコモン接続、受光素子−ＩＶ変換アンプ間のカレントミラー回路はＮＰＮトランジスタ構成）の構成を示すブロック図
【図２】同実施の形態１の増幅器の動作を説明するためのトランジスタにおけるコレクタ電流−周波数特性図
【図３】同実施の形態１の増幅器（受光素子はアノードコモン接続、受光素子−ＩＶ変換アンプ間のカレントミラー回路はＮＰＮトランジスタ構成）の構成を示すブロック図
【図４】同実施の形態１の増幅器（受光素子はカソードコモン接続、受光素子−ＩＶ変換アンプ間のカレントミラー回路はＰＮＰトランジスタ構成）の構成を示すブロック図
【図５】同実施の形態１の増幅器（受光素子はアノードコモン接続、受光素子−ＩＶ変換アンプ間のカレントミラー回路はＰＮＰトランジスタ構成）の構成を示すブロック図
【図６】本発明の実施の形態２の増幅器の構成を示すブロック図
【図７】本発明の実施の形態３の増幅器の構成を示すブロック図
【図８】本発明の実施の形態４の増幅器の構成を示すブロック図
【図９】本発明の実施の形態５の増幅器の構成を示すブロック図
【図１０】本発明の実施の形態６の増幅器の構成を示すブロック図
【図１１】本発明の実施の形態７の増幅器の構成を示すブロック図
【図１２】本発明の実施の形態８の増幅器の構成を示すブロック図
【図１３】本発明の実施の形態９の増幅器の構成を示すブロック図
【図１４】本発明の実施の形態１０の光ディスク装置の構成を示すブロック図
【図１５】従来の増幅器の構成例１を示すブロック図
【図１６】従来の増幅器の構成例２を示すブロック図
【図１７】従来の増幅器の構成例３を示すブロック図
【符号の説明】
Ｎ１、Ｐ１、ＮＮ１、Ｎ１１、ＮＮ１１、ＮＳＳ１、ＮＳ１１、ＮＳ１、ＮＮＳ１、 （受光素子とＩＶ変換アンプ間の）カレントミラー回路
Ｐ２、Ｎ２、ＰＰ２、Ｐ２２、ＰＰ２２、ＰＳＳ２、ＰＳ２２、ＰＳ２、ＰＰＳ２、 （コレクタ電流供給用の）カレントミラー回路
Ｎ３、Ｐ３、ＮＮ３、ＮＳＳ３、 （オフセット調整用の）カレントミラー回路
１４１ 光ディスク
１４２ スピンドルモータ
１４３ 光ピックアップ
１４４ フロントエンドプロセッサ（ＦＥＰ）
１４５ サーボコントローラ
１４６ ディジタル信号処理プロセッサ（ＤＳＰ）
１４７ システムコントローラ
１６１、１７１ カレントミラー回路
ＶＣＣ 電源電圧
ＧＮＤ グランド電圧
ＰＤ 受光素子
Ｉ０ カレントミラー供給電流
Ｉ１ 入力信号電流
ＳＷ３５、ＳＷ７９ スイッチ
ＣＡ１、ＣＡ２ ＩＶ変換アンプ
ＲＧ ＩＶ変換アンプゲイン抵抗
Ｖ− ＩＶ変換アンプＶ−端子
Ｖ＋ ＩＶ変換アンプＶ＋端子
ＶＯ ＩＶ変換アンプＶＯ出力端子
ＶＢ （ベース接地トランジスタの）ベース電圧端子
ＱＮ１〜ＱＮ９ ＮＰＮトランジスタ
ＱＰ１〜ＱＰ９ ＰＮＰトランジスタ
Ｑ４５ ＮＰＮトランジスタ
Ｑ１０ ベース接地ＰＮＰトランジスタ
Ｒ１〜Ｒ１０ 抵抗
ＣＡ３ ＩＶ変換アンプ
ＴＡ１ 電圧反転アンプ
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスク装置等に使用される光ピックアップにおいて、光ディスクから反射された光信号に対応する受光素子からの出力信号を、各種信号処理に適したレベルまで増幅する増幅器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ＯＡ機器や産業機器等の情報記録再生装置として広く利用されており、情報記録媒体であるＣＤやＤＶＤなどの光ディスクに対して情報を記録再生する光ディスク装置において、光ディスクの記録面に対してレーザ光を照射し、その反射光である光信号を検出する光ピックアップでは、その光信号の検出のために、光ディスクからの光信号を受光するフォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子と、この受光素子からの前記光信号に対応した出力信号を、各種信号処理に適したレベルまで増幅する増幅回路とからなる増幅器を使用している。
【０００３】
以上のような光ピックアップにおいて、受光素子および増幅回路からなる従来の増幅器について、以下に説明する。
図１５は従来の増幅器の構成例１を示すブロック図である。図１５に示すように、カソードコモンの受光素子ＰＤのアノードをＩＶ変換アンプＣＡ３のＶ−側に接続し、ＩＶ変換アンプＣＡ３の出力は電圧反転増幅回路（電圧反転アンプ）ＴＡ１に接続されている。
【０００４】
通常、電圧反転アンプＴＡ１のＶＯ出力端子からの出力信号は、光ディスクからの反射光である光信号が受光素子ＰＤに入射すると、出力電圧が正の方向になるようにする。このため、カソードコモンの受光素子ＰＤに対しては、ＩＶ変換アンプＣＡ３のみでは信号の極性が逆になるため、ＩＶ変換アンプＣＡ３の出力信号の極性を反転するための電圧反転アンプＴＡ１が必要となる。
【０００５】
図１６は従来の増幅器の構成例２を示すブロック図である。図１６に示すように、受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ３との間に、ＮＰＮトランジスタＱＮ１、ＱＮ２によりカレントミラー回路１６１を構成し、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の抵抗比を小さくしたり、またはカレントミラー回路１６１の出力段側のＮＰＮトランジスタＱＮ２と抵抗Ｒ２をＮ個並列にすることにより、カレントミラー回路１６１の出力電流Ｉ１をｎ倍し、ＩＶ変換アンプＣＡ３のゲイン抵抗を小さくしてノイズの低減を行っている。
【０００６】
図１７は従来の増幅器の構成例３を示すブロック図である。図１７に示すように、受光素子ＰＤがアノードコモン接続されたタイプであり、カレントミラー回路１７１がＰＮＰトランジスタＱＰ１、ＱＰ２で構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、通常は、光ディスクからの光信号が受光素子に入射すると増幅回路の出力が正方向になるようにしており、上記のような従来の増幅器の構成では、以下のような問題が生じる。
【０００８】
構成例１の増幅器では、カソードコモンの受光素子ＰＤを使用しており、この受光素子ＰＤに光ディスクからの光信号が照射した場合に、出力が正方向になるようにするために、ＩＶ変換アンプＣＡ３のあとに電圧反転アンプＴＡ１が必要となり、さらにチップ内には信号系の回路が４〜８個内蔵されるため、チップサイズの小型化が困難になるという問題点を有していた。
【０００９】
また、構成例２の増幅器では、チップサイズの小型化には対応できるが、受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ３間に単にカレントミラー回路１６１を入れているため、この場合には、カレントミラー回路１６１を構成するトランジスタＱＮ１、ＱＮ２で周波数特性が決定され、このトランジスタＱＮ１、ＱＮ２のコレクタ電流と周波数特性の関係により、約１０ＭＨｚまでしか動作周波数が得られず、特性的に高周波数に対応できないという問題点を有していた。
【００１０】
また、構成例３の増幅器でも、構成例２の増幅器と同様の理由で、約１０ＭＨｚまでしか動作周波数が得られず、特性的に高周波数に対応できないという問題点を有していた。
【００１１】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、光ディスクからの光信号に基づく受光素子からの出力信号に対する信号処理において、その動作速度をさらに高速化して高周波数信号にも対応させ、受光素子からの出力信号の周波数特性を維持しつつ、信号処理用のチップサイズを小型化することができる増幅器を提供する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明の増幅器は、光ピックアップ内に設けられ、光ディスクから反射された光信号に対応する出力信号を、各種信号処理に適したレベルまで増幅する増幅器であって、前記光ディスクからの光信号を検出する受光素子と、前記受光素子から前記光信号に対応して出力される電流の方向を反転する第１のカレントミラー回路と、前記第１のカレントミラー回路に、前記反転電流を得るための所定の電流を供給する電流供給手段と、前記第１のカレントミラー回路からの前記反転電流を、入力端子のＶ−側へ入力して、その電流値に比例する電圧値に変換増幅する電流電圧変換増幅回路とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
以上により、カソードコモンの受光素子とＩＶ変換アンプ間にカレントミラー回路を挿入することにより、電圧反転アンプを不要にして、チップ面積の縮小化を可能にし、また、電流源からカレントミラー回路に対して、そのカレントミラー回路を構成するトランジスタの周波数特性が最大付近になるように、コレクタ電流を供給することにより、高周波数信号にも対応させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の増幅器は、光ピックアップ内に設けられ、光ディスクから反射された光信号に対応する出力信号を、各種信号処理に適したレベルまで増幅する増幅器であって、前記光ディスクからの光信号を検出する受光素子と、前記受光素子から前記光信号に対応して出力される電流の方向を反転する第１のカレントミラー回路と、前記第１のカレントミラー回路に、前記反転電流を得るための所定の電流を供給する電流供給手段と、前記第１のカレントミラー回路からの前記反転電流を、入力端子のＶ−側へ入力して、その電流値に比例する電圧値に変換増幅する電流電圧変換増幅回路とを備えた構成とする。
【００１５】
請求項２に記載の増幅器は、請求項１記載の前記電流供給手段を、前記第１のカレントミラー回路内にあるトランジスタに、そのコレクタ電流値に対する応答周波数特性が最大値近辺となる前記コレクタ電流が流れるように、前記第１のカレントミラー回路に対して電流を供給するよう構成する。
【００１６】
請求項３に記載の増幅器は、請求項１または請求項２記載の前記電流供給手段を、前記第１のカレントミラー回路がＮＰＮトランジスタ構成ならば、ＰＮＰトランジスタからなるカレントミラー回路で構成し、前記第１のカレントミラー回路がＰＮＰトランジスタ構成ならば、ＮＰＮトランジスタからなるカレントミラー回路で構成する。
【００１７】
請求項４に記載の増幅器は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の前記電流供給手段から電流が供給され、前記電流電圧変換増幅回路の入力端子のＶ＋側に接続された第２のカレントミラー回路を設け、前記第２のカレントミラー回路を、前記第１のカレントミラー回路と同じ構成とする。
【００１８】
請求項５に記載の増幅器は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の前記電流電圧変換増幅回路の入力端子のＶ＋側に、基準電圧を供給するよう構成する。請求項６に記載の増幅器は、請求項１から請求項３または請求項５のいずれかに記載の前記第１のカレントミラー回路の出力側トランジスタを、ｎ個のトランジスタで構成する。
【００１９】
請求項７に記載の増幅器は、請求項４記載の前記第２のカレントミラー回路の出力側トランジスタを、ｍ個のトランジスタで構成する。
請求項８に記載の増幅器は、請求項４記載の前記第１のカレントミラー回路の出力側トランジスタを、ｎ個のトランジスタで構成し、前記第２のカレントミラー回路の出力側トランジスタを、ｍ個のトランジスタで構成する。
【００２０】
請求項９に記載の増幅器は、請求項６または請求項８に記載の前記第１のカレントミラー回路のｎ個の出力側トランジスタのうち、ａ（ｎ＞ａ）個のトランジスタの接続をＯＮ／ＯＦＦして、前記第１のカレントミラー回路が出力する電流の大きさを調整可能なように構成する。
【００２１】
請求項１０に記載の増幅器は、請求項７または請求項８に記載の前記第２のカレントミラー回路のｍ個の出力側トランジスタのうち、ａ（ｍ＞ａ）個のトランジスタの接続をＯＮ／ＯＦＦして、前記第２のカレントミラー回路が出力する電流の大きさを調整可能なように構成する。
【００２２】
請求項１１に記載の増幅器は、請求項８記載の前記第１のカレントミラー回路のｎ個の出力側トランジスタのうち、ａ（ｎ＞ａ）個のトランジスタの接続をＯＮ／ＯＦＦして、前記第１のカレントミラー回路が出力する電流の大きさを調整可能なように構成し、前記第２のカレントミラー回路のｍ個の出力側トランジスタのうち、ａ（ｍ＞ａ）個のトランジスタの接続をＯＮ／ＯＦＦして、前記第２のカレントミラー回路が出力する電流の大きさを調整可能なように構成する。
【００２３】
請求項１２に記載の増幅器は、請求項１１記載の前記第１のカレントミラー回路のｎ個の出力側トランジスタのうち、ａ個のトランジスタと、前記第２のカレントミラー回路のｍ個の出力側トランジスタのうち、ａ個のトランジスタとが、同時にＯＮ／ＯＦＦ可能なように構成する。
【００２４】
請求項１３に記載の増幅器は、請求項１から請求項１２のいずれかに記載の前記第１のカレントミラー回路と前記電流供給手段の間にベース接地トランジスタを設け、前記ベース接地トランジスタのエミッタを受光素子側に、コレクタを前記第１のカレントミラー回路側に接続した構成とする。
【００２５】
請求項１４に記載の光ディスク装置は、光ディスクを回転駆動するスピンドルモータと、回転する光ディスクにレーザービームを照射し、その反射光である光信号を検出する光ピックアップと、前記光ピックアップからの出力信号に所定の処理を施すフロントエンドプロセッサと、前記フロントエンドプロセッサによる処理結果に基づいて、前記スピンドルモータ及び前記光ピックアップを駆動制御するサーボコントローラと、前記サーボコントローラの駆動制御により得られた情報に基づいて、誤り訂正処理や信号再生処理等のディジタル信号処理を行うディジタル信号処理プロセッサと、前記サーボコントローラの駆動制御および前記ディジタル信号処理プロセッサの各種ディジタル信号処理をコントロールするシステムコントローラとを備えた光ディスク装置であって、前記光ピックアップが、請求項１から請求項１３のいずれかに記載の増幅器を備えた構成とする。
【００２６】
請求項１５に記載の増幅器は、請求項９または請求項１１または請求項１２に記載の増幅器であって、光ディスク装置の光ピックアップに用いられ、光ディスクの種類に応じて、前記第１のカレントミラー回路が出力する電流の大きさを調整可能なように構成する。
【００２７】
請求項１６に記載の増幅器は、請求項９または請求項１１または請求項１２に記載の増幅器であって、光ディスク装置の光ピックアップに用いられ、光ディスクに対して、読み取りあるいは書き込みを行うかに応じて、前記第１のカレントミラー回路が出力する電流の大きさを調整可能なように構成する。
【００２８】
以上の構成によると、カソードコモンの受光素子とＩＶ変換アンプ間にカレントミラー回路を挿入することにより、電圧反転アンプを不要にするとともに、電流源からカレントミラー回路に対して、そのカレントミラー回路を構成するトランジスタの周波数特性が最大付近になるように、コレクタ電流を供給する。
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を示す増幅器について、図面を参照しながら具体的に説明する。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１の増幅器を説明する。
【００３０】
図１は本実施の形態１の増幅器の構成例１を示すブロック図であり、図１（ａ）はＩＶ変換アンプの入力端子であるＶ＋端子、Ｖ−端子に接続される回路部、図１（ｂ）はＩＶ変換アンプである。図１に示すように、カソードコモンの受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ１のＶ−端子間に、ＮＰＮトランジスタＱＮ４とＱＮ５で構成されたカレントミラー回路Ｎ１を挿入し、受光素子ＰＤからの入力電流Ｉ１の反転を行っている。
【００３１】
通常、光ディスクからの光信号は約１０μＷであり、受光素子ＰＤの感度が０．２〜０．５Ａ／Ｗであるため、受光素子ＰＤの出力電流Ｉ１は約２〜５μＡである。しかし、例えばＮＰＮトランジスタＱＮ４、ＱＮ５などのトランジスタにおいては、コレクタ電流と制御可能な周波数（応答周波数）との関係を示す周波数−コレクタ電流特性は、図２のような特性であり、この場合、コレクタ電流が約１００μＡ〜１ｍＡで周波数が最大になる。このため、カレントミラー回路Ｎ１に供給する電流Ｉ０は約１００μＡ〜１ｍＡの値を設定する。
【００３２】
受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＶ−端子間のカレントミラー回路Ｎ１はＮＰＮトランジスタＱＮ４、ＱＮ５で構成されており、これらＮＰＮトランジスタＱＮ４、ＱＮ５に、そのコレクタ電流値に対する応答周波数特性が最大値近辺となるコレクタ電流Ｉ０＋Ｉ１が流れるように、カレントミラー回路Ｎ１に対して電流Ｉ０を供給するために、カレントミラー回路Ｎ１には、ＰＮＰトランジスタＱＰ１、ＱＰ２、ＱＰ３、ＱＰ６、ＱＰ７からなる電流源のカレントミラー回路Ｐ２内のＰＮＰトランジスタＱＰ２、ＱＰ３が接続されている。
【００３３】
図１の場合、Ｉ０は、抵抗Ｒ１、Ｒ２とトランジスタＱＰ１のベースエミッタ間電圧を用いて、
Ｉ０＝（ＶＣＣ−Ｑ１のベースエミッタ間電圧）／（Ｒ１＋Ｒ２）
により決定される。また、抵抗Ｒ１の代わりに、Ｉ０を供給する電流源にしてもよい。
【００３４】
図１（ａ）では、カレントミラー回路Ｎ１の入力電流と出力電流は等しいものとしているが、実際にはトランジスタにはＨＦＥ特性があり、この特性により、カレントミラー回路Ｎ１の入力側のトランジスタＱＮ４に電流Ｉ０を入力したとしても、出力側のトランジスタＱＮ５のコレクタ電流Ｉは、図１の構成の場合、次の式で表され、Ｉ０にはならない。
【００３５】
Ｉ＝１／（１＋２／ＨＦＥ）×Ｉ０
このため、トランジスタＱＰ３のコレクタ電流Ｉ０とトランジスタＱＮ５のコレクタ電流Ｉが異なり、定常状態でこれらの電流差がＩＶ変換アンプＣＡ１のＶ−端子に入力され、オフセット電圧としてＩＶ変換アンプＣＡ１より出力されてしまう。通常、ＨＦＥは約１００〜１３０の値をとる。このため出力側の電流は入力側の電流の約９８％になる。
【００３６】
これに対して、カレントミラー回路Ｎ１と同じ回路構成で、ＮＰＮトランジスタＱＮ８、ＱＮ９からなるオフセット調整用のカレントミラー回路Ｎ３を、ＩＶ変換アンプＣＡ１のＶ＋端子に接続することにより、ＩＶ変換アンプＣＡ１のオフセット電圧の低減を行っている。この場合、カレントミラー回路Ｎ３のＮＰＮトランジスタＱＮ８、ＱＮ９にコレクタ電流Ｉ０を供給するために、このカレントミラー回路Ｎ３には、電流源のカレントミラー回路Ｐ２内のＰＮＰトランジスタＱＰ６、ＱＰ７が接続されている。
【００３７】
図３は本実施の形態１の増幅器の構成例２を示すブロック図である。図３に示すように、受光素子ＰＤはアノードコモン接続、受光素子ＰＤ−ＩＶ変換アンプＣＡ１間のカレントミラー回路Ｎ１はＮＰＮトランジスタ構成であり、図１に対して受光素子ＰＤをアノードコモン（ＧＮＤコモン）接続とした場合の構成である。また、カレントミラー回路Ｎ１のＶ−端子、カレントミラー回路Ｎ３のＶ＋端子は、それぞれ図１（ｂ）と同じ回路構成のＩＶ変換アンプＣＡ１に接続されている。
【００３８】
図４は本実施の形態１の増幅器の構成例３を示すブロック図である。図４に示すように、受光素子ＰＤはカソードコモン接続、受光素子ＰＤ−ＩＶ変換アンプＣＡ１間のカレントミラー回路Ｐ１はＰＮＰトランジスタ構成であり、図１に対して、受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ１間のカレントミラー回路Ｐ１を、ＰＮＰトランジスタによる構成とした場合である。また、カレントミラー回路Ｐ１のＶ−端子、カレントミラー回路Ｐ３のＶ＋端子は、それぞれ図１（ｂ）と同じ回路構成のＩＶ変換アンプＣＡ１に接続されている。
【００３９】
図５は本実施の形態１の増幅器の構成例４を示すブロック図である。図５に示すように、受光素子ＰＤはアノードコモン接続、受光素子ＰＤ−ＩＶ変換アンプＣＡ１間のカレントミラー回路Ｐ１はＰＮＰトランジスタ構成であり、図４に対して、受光素子ＰＤをアノードコモン（ＧＮＤコモン）接続とした場合の構成である。また、カレントミラー回路Ｐ１のＶ−端子、カレントミラー回路Ｐ３のＶ＋端子は、それぞれ図１（ｂ）と同じ回路構成のＩＶ変換アンプに接続されている。
【００４０】
以上の各構成のように、カソードコモンの受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ１間にカレントミラー回路を挿入することにより、従来のような電圧反転アンプを不要にするとともに、電流源からカレントミラー回路に対して、そのカレントミラー回路を構成するトランジスタの周波数特性が最大付近になるように、コレクタ電流を供給することができる。
【００４１】
その結果、光ディスクからの反射光である光信号に基づく受光素子からの出力信号に対する信号処理において、その動作速度をさらに高速化して高周波数信号にも対応させ、受光素子からの出力信号の周波数特性を維持しつつ、信号処理用のチップサイズを小型化することができる。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の増幅器を説明する。
【００４２】
図６は本実施の形態２の増幅器の構成を示すブロック図である。なお、カレントミラー回路ＮＮ１のＶ−端子、カレントミラー回路ＮＮ３のＶ＋端子は、それぞれ図１（ｂ）と同じ回路構成のＩＶ変換アンプＣＡ１に接続されている。
【００４３】
図６に示すように、図１と同じ構成でＩＶ変換アンプＣＡ１のＶ−端子に接続されているＮＰＮトランジスタで構成されたカレントミラー回路ＮＮ１の出力トランジスタＱＮ５と抵抗Ｒ５、およびＰＮＰトランジスタで構成されたカレントミラー回路ＰＰ２のトランジスタＱＰ３と抵抗Ｒ６を、それぞれｎ個並列に接続し、ＩＶ変換アンプＣＡ１への入力電流Ｉ１をｎ倍にしている。
【００４４】
また、カレントミラー回路ＰＰ２のトランジスタＱＰ７と抵抗Ｒ９を、それぞれｎ個並列に接続するとともに、ＩＶ変換アンプＣＡ１のＶ＋端子に接続されているオフセット調整用のカレントミラー回路ＮＮ３の出力トランジスタＱＮ９と抵抗Ｒ１０も、同様にｎ個並列に接続して、ＩＶ変換アンプＣＡ１のオフセットをｎ倍低減している。
【００４５】
なお、ここでは省略しているが、構成として、図３のように受光素子ＰＤをアノードコモン接続とした場合、図４のように受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ１間のカレントミラー回路をＰＮＰトランジスタにした場合、図５のように受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ１間のカレントミラー回路をＰＮＰトランジスタにして、さらに受光素子ＰＤをアノードコモン接続とした場合がある。
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３の増幅器を説明する。
【００４６】
図７は本実施の形態３の増幅器の構成を示すブロック図であり、図７（ａ）はＩＶ変換アンプの入力端子であるＶ−端子に接続される回路部、図７（ｂ）はＩＶ変換アンプであり、図１とは異なり、Ｖ＋端子には基準電圧が印加されている。
【００４７】
図７（ａ）に示すように、カソードコモンの受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ１間に挿入するカレントミラー回路Ｎ１１をＱＮ４、ＱＮ５、Ｑ４５の３つのＮＰＮトランジスタで構成する。このカレントミラー回路Ｎ１１の構成では、ＨＦＥ特性により、カレントミラー回路Ｎ１１の入力側の電流をＩ０とすると出力側の電流Ｉは次の式になる。
【００４８】
Ｉ＝１／（１＋２／ＨＦＥ×（１＋ＨＦＥ））×Ｉ０
通常、ＨＦＥは約１００〜１３０の値をとる。このため出力側の電流Ｉは入力側の電流Ｉ０の約９９．９９％になり、カレントミラー回路Ｎ１１の入力電流と出力電流はほぼ同じになるため、オフセット電圧は問題にならない。このため、この構成にすると、ＩＶ変換アンプＣＡ１のＶ＋端子側の回路が不要になり、さらにチップ面積を低減することができる。
【００４９】
また、ＰＮＰトランジスタＱＰ１、ＱＰ２、ＱＰ３により、カレントミラー回路Ｐ２２を構成し、受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ１間のカレントミラー回路Ｎ１１に対して、そのカレントミラー回路Ｎ１１を構成するトランジスタの周波数特性が最適になるように、電流を供給している。
【００５０】
なお、ここでは省略しているが、構成として、図３のように受光素子ＰＤをアノードコモン接続とした場合、図４のように受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ１間のカレントミラー回路をＰＮＰトランジスタにした場合、図５のように受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ１間のカレントミラー回路をＰＮＰトランジスタにして、さらに受光素子ＰＤをアノードコモン接続とした場合がある。
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４の増幅器を説明する。
【００５１】
図８は本実施の形態４の増幅器の構成を示すブロック図であり、図７（ａ）と同様に、図７（ｂ）と同じ回路構成のＩＶ変換アンプのＶ−端子に接続される回路部である。
【００５２】
図８に示すように、図７と同じ構成でＩＶ変換アンプＣＡ１のＶ−端子に接続されているＮＰＮトランジスタで構成されたカレントミラー回路ＮＮ１１の出力トランジスタＱＮ５と抵抗Ｒ５、および、そのカレントミラー回路ＮＮ１１に電流を供給するＰＮＰトランジスタで構成されたカレントミラー回路ＰＰ２２のトランジスタＱＰ３と抵抗Ｒ６を、それぞれｎ個並列に接続し、ＩＶ変換アンプＣＡ１への入力電流Ｉ１をｎ倍にしている。
【００５３】
なお、ここでは省略しているが、構成として、図３のように受光素子ＰＤがアノードコモン接続とした場合、図４のように受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ１間のカレントミラー回路をＰＮＰトランジスタにした場合、図５のように受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ１間のカレントミラー回路をＰＮＰトランジスタにして、さらに受光素子ＰＤをアノードコモン接続とした場合がある。
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５の増幅器を説明する。
【００５４】
図９は本実施の形態５の増幅器の構成を示すブロック図である。なお、カレントミラー回路ＮＳＳ１のＶ−端子、カレントミラー回路ＮＳＳ３のＶ＋端子は、それぞれ図１（ｂ）と同じ回路構成のＩＶ変換アンプＣＡ１に接続されている。
【００５５】
図９に示すように、図６と同じ回路構成で、ＩＶ変換アンプＣＡ１のＶ−端子に接続されているＮＰＮトランジスタで構成されたカレントミラー回路ＮＳＳ１の出力トランジスタＱＮ５と抵抗Ｒ５、およびＰＮＰトランジスタで構成されたカレントミラー回路ＰＳＳ２のトランジスタＱＰ３と抵抗Ｒ６を、それぞれｎ個並列に接続し、そのなかで、それぞれのカレントミラー回路ＮＳＳ１、ＰＳＳ２におけるａ（ｎ＞ａ）個の出力トランジスタに、バイポーラトランジスタ又はＭＯＳトランジスタで構成したスイッチＳＷ３５を挿入し、スイッチＳＷ３５をオフすることにより、ＩＶ変換アンプＣＡ１のＶ−端子への入力電流を（ｎ−ａ）倍に切り換えることができるようにしている。
【００５６】
また、カレントミラー回路ＰＳＳ２のトランジスタＱＰ７と抵抗Ｒ９、およびＩＶ変換アンプＣＡ１のＶ＋端子に接続されているオフセット調整用のカレントミラー回路ＮＳＳ３の出力トランジスタＱＮ９と抵抗Ｒ１０も、それぞれｎ個並列に接続し、同様にスイッチＳＷ７９を挿入してスイッチＳＷ７９をオフすることにより、ＩＶ変換アンプＣＡ１のＶ＋端子への入力電流を（ｎ−ａ）倍し、Ｖ−端子側と同じ値にできるようにしている。
【００５７】
スイッチの切り換えを、Ｖ−端子側とＶ＋端子側の両方を同時に行うことにより、ＩＶ変換アンプＣＡ１のオフセット電圧の低減をおこなっている。
なお、ここでは省略しているが、構成として、図３のように受光素子ＰＤをアノードコモン接続とした場合、図４のように受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ１間のカレントミラー回路をＰＮＰトランジスタにした場合、図５のように受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ１間のカレントミラー回路をＰＮＰトランジスタにして、さらに受光素子ＰＤをアノードコモン接続とした場合がある。
【００５８】
また、受光素子ＰＤに入射する光信号の光量は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷやＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭのディスクの種類によりそれぞれ反射率が異なる。このため、光ピックアップからの出力信号のレベルを一定にするため、各ディスク反射率に応じて入力電流を切り換え、反射率が高いディスクを使用する場合はＩＶ変換アンプＣＡ１の入力電流を小さくし、また、反射率が低いディスクを使用する場合ではＩＶ変換アンプＣＡ１の入力電流を大きくするように、入力電流を切り換えるように構成されている。
【００５９】
また、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷやＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭはディスクにデータを読み書きすることができ、この場合には、光ディスクからの光信号の大きさは、読みとり時および書き込み時によって変化する。入力信号が大きくなればＩＶ変換アンプの入力電流を小さくし、入力信号が小さければＩＶ変換アンプの入力電流を大きくし、光ピックアップからの出力信号のレベルを一定にするために、各ディスク反射率に応じて入力電流を切り換えるように構成されている。
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６の増幅器を説明する。
【００６０】
図１０は本実施の形態６の増幅器の構成を示すブロック図であり、図７（ａ）と同様に、図７（ｂ）と同じ回路構成のＩＶ変換アンプのＶ−端子に接続される回路部である。
【００６１】
図１０に示すように、図７と同じ構成で、ＩＶ変換アンプＣＡ１のＶ−端子に接続されているＮＰＮトランジスタで構成されたカレントミラー回路ＮＳ１１の出力トランジスタＱＮ５と抵抗Ｒ５、およびＰＮＰトランジスタで構成されたカレントミラー回路ＰＳ２２のトランジスタＱＰ３と抵抗Ｒ６を、それぞれｎ個並列に接続し、そのなかで、それぞれのカレントミラー回路ＮＳ１１、ＰＳ２２におけるａ（ｎ＞ａ）個の出力トランジスタに、バイポーラトランジスタ又はＭＯＳトランジスタで構成したスイッチＳＷ３５を挿入し、スイッチＳＷ３５をオフすることにより、ＩＶ変換アンプＣＡ１のＶ−端子への入力電流を（ｎ−ａ）倍に切り換えることができるようにしている。
【００６２】
なお、ここでは省略しているが、構成として、図３のように受光素子ＰＤをアノードコモン接続とした場合、図４のように受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ１間のカレントミラー回路をＰＮＰトランジスタにした場合、図５のように受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ１間のカレントミラー回路をＰＮＰトランジスタにして、さらに受光素子ＰＤをアノードコモン接続とした場合がある。
（実施の形態７）
本発明の実施の形態７の増幅器を説明する。
【００６３】
図１１は本実施の形態７の増幅器の構成を示すブロック図であり、図１１（ａ）はＩＶ変換アンプの入力端子であるＶ−端子、Ｖ＋端子に接続される回路部、図１１（ｂ）はＩＶ変換アンプであり、図１とは異なり、Ｖ＋端子と基準電圧間にゲイン抵抗と同じ大きさの抵抗ＲＧが接続されている。
【００６４】
図１１に示すように、受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ２間にＮＰＮトランジスタＱＮ４、ＱＮ５、ＱＮ９で構成されたカレントミラー回路ＮＳ１を挿入し、カレントミラー回路ＮＳ１が最適に動作するように、ＰＮＰトランジスタＱＰ１、ＱＰ２、ＱＰ３、ＱＰ７で構成されたカレントミラー回路ＰＳ２から、カレントミラー回路ＮＳ１に電流Ｉ０が供給されている。
【００６５】
ここでは、ＮＰＮトランジスタで構成されたカレントミラー回路ＮＳ１の出力トランジスタＱＮ５と抵抗Ｒ５、およびＰＮＰトランジスタで構成されたカレントミラー回路ＰＳ２のトランジスタＱＰ３と抵抗Ｒ６は、それぞれｎ個並列に接続され、ＩＶ変換アンプＣＡ２のＶ−端子側に接続されて、入力電流Ｉ１をｎ倍できるようにしている。
【００６６】
また、受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ２間のカレントミラー回路ＮＳ１のもう一つの出力であるトランジスタＱＮ９と抵抗Ｒ１０、およびカレントミラー回路ＰＳ２のもう一つの出力であるトランジスタＱＰ７と抵抗Ｒ９は、それぞれｍ個並列に接続され、ＩＶ変換アンプＣＡ２のＶ＋端子側に接続されて、入力電流Ｉ１をｍ倍できるようにしている。
【００６７】
ＩＶ変換アンプＣＡ２のＶ＋端子側に接続されているカレントミラー回路ＮＳ１、ＰＳ２におけるａ（ｍ＞ａ）個の出力トランジスタＱＮ９、ＱＰ７に、バイポーラトランジスタ又はＭＯＳトランジスタで構成したスイッチＳＷ７９を挿入し、スイッチＳＷ７９をＯＮした時にはＩＶ変換アンプＣＡ２のＶ＋端子側に流れる入力電流がＩ１のｍ倍に、スイッチＳＷ７９をＯＦＦした時にはＩＶ変換アンプＣＡ２のＶ＋端子側に流れる入力電流がＩ１の（ｍ−ａ）倍になるように、切り換えることができるようにしている。
【００６８】
また、ＩＶ変換アンプＣＡ２のＶ＋端子側には、ゲイン抵抗と同じ大きさの抵抗ＲＧを介して基準電圧が印加されている。このため、ＩＶ変換アンプＣＡ２の出力電圧ＶＯは、
スイッチＯＮ時 ＶＯ＝ＲＧ×（ｎ−ｍ）×Ｉ１
スイッチＯＦＦ時 ＶＯ＝ＲＧ×（ｎ−ｍ＋ａ）×Ｉ１
になり、出力の大きさを切り換えることができる。
【００６９】
なお、ここでは省略しているが、構成として、図３のように受光素子ＰＤをアノードコモン接続とした場合、図４のように受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ２間のカレントミラー回路をＰＮＰトランジスタにした場合、図５のように受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ２間のカレントミラー回路をＰＮＰトランジスタにして、さらに受光素子ＰＤをアノードコモン接続とした場合がある。
（実施の形態８）
本発明の実施の形態８の増幅器を説明する。
【００７０】
図１２は本実施の形態８の増幅器の構成を示すブロック図であり、図１１（ａ）と同様に、図１１（ｂ）と同じ回路構成のＩＶ変換アンプのＶ−端子、Ｖ＋端子に接続される回路部である。
【００７１】
図１１ではＩＶ変換アンプＣＡ２のＶ＋端子との接続側にスイッチＳＷ７９を入れていたが、本実施の形態８では、図１２に示すように、ＩＶ変換アンプＣＡ２のＶ−端子との接続側にスイッチＳＷ３５をａ個挿入し、スイッチＳＷ３５をＯＮした時にはＩＶ変換アンプＣＡ２のＶ−端子側への入力電流をＩ１のｎ倍とし、スイッチＳＷ３５をＯＦＦした時にはＩＶ変換アンプＣＡ２のＶ−端子側への入力電流をＩ１の（ｎ−ａ）倍とするようにしている。
【００７２】
一方、ＩＶ変換アンプＣＡ２のＶ＋端子側への入力電流は一定でＩ１のｍ倍である。このため、ＩＶ変換アンプＣＡ２の出力電圧ＶＯは、
スイッチＯＮ時 ：ＶＯ＝ＲＧ×（ｎ−ｍ）×Ｉ１
スイッチＯＦＦ時：ＶＯ＝ＲＧ×（ｎ−ａ−ｍ）×Ｉ１
になり、出力の大きさを切り換えることができる。
【００７３】
なお、ここでは省略しているが、構成として、図３のように受光素子ＰＤをアノードコモン接続とした場合、図４のように受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ２間のカレントミラー回路をＰＮＰトランジスタにした場合、図５のように受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ２間のカレントミラー回路をＰＮＰトランジスタにして、さらに受光素子ＰＤをアノードコモン接続とした場合がある。
（実施の形態９）
本発明の実施の形態９の増幅器を説明する。
【００７４】
図１３は本実施の形態９の増幅器の構成を示すブロック図である。なお、カレントミラー回路Ｎ１のＶ−端子、カレントミラー回路Ｎ３のＶ＋端子は、それぞれ図１（ｂ）と同じ回路構成のＩＶ変換アンプＣＡ１に接続されている。
【００７５】
図１３に示すように、図１の実施の形態１の構成に対して、トランジスタＱＰ２とＱＮ４間にベース接地のＰＮＰトランジスタＱ１０を挿入する。このとき挿入するベース接地のトランジスタＱ１０は、エミッタが受光素子ＰＤ側に接続され、コレクタがカレントミラー回路Ｎ１を構成しているトランジスタＱＮ４のコレクタ側に接続される。また、ベースにはトランジスタＱ１０が動作する電圧ＶＢが印加される。
【００７６】
トランジスタＱ１０のベース電圧ＶＢとしては、従来、受光素子ＰＤに基準電圧がかかっているため、
ＶＢ＝基準電圧−ベースエミッタ電圧
になる値が望ましい。このようにすることにより、受光素子ＰＤのアノード側の電位はＶＢによって固定されるため、トランジスタＱＰ２による電位の変動を受けなくなり、更に安定な動作を実現することができる。
【００７７】
なお、ここでは省略しているが、構成として、図３のように受光素子ＰＤをアノードコモン接続とした場合、図４のように受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ１間のカレントミラー回路をＰＮＰトランジスタにした場合、図５のように受光素子ＰＤとＩＶ変換アンプＣＡ１間のカレントミラー回路をＰＮＰトランジスタにして、さらに受光素子ＰＤをアノードコモン接続とした場合がある。ここで図４と図５の場合には、ベース接地トランジスタＱ１０はＮＰＮトランジスタになる。
（実施の形態１０）
本発明の実施の形態１０の光ディスク装置を説明する。
【００７８】
図１４は本実施の形態１０の光ディスク装置の構成を示すブロック図であって、光ピックアップに上記の各実施の形態の増幅器を用いている。図１４において、１４１は光ディスクであり、具体的にはＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等がある。１４２は光ディスク１４１を回転させるスピンドルモータである。１４３は上記の各実施の形態で説明した増幅器を内蔵した光ピックアップであり、光ディスク１４１の記録面にレーザービームを照射し、その反射光である光信号を検出し、検出信号を増幅して出力する。１４４はフロントエンドプロセッサ（ＦＥＰ）であり、光ピックアップ１４３の出力信号に対して、アナログ演算、フィルタリング等の処理を施すものである。１４５はサーボコントローラで、スピンドルモータ１４２のサーボ制御に加え、光ピックアップ１４３のフォーカスサーボ制御、トラッキングサーボ制御、レーザーパワー制御等も行う。１４６はディジタル信号処理プロセッサ（ＤＳＰ）であり、誤り訂正処理、信号再生処理等のディジタル信号処理等を行う。１４７はシステムコントローラであり、サーボコントローラ１４５とディジタル信号処理プロセッサ１４６の制御を行うことにより、光ディスク装置全体の制御を司っている。
【００７９】
本実施の形態の光ディスク装置に用いられる増幅器は、周波数特性を維持したまま、電圧反転アンプをなくすことができるので、光ピックアップ用のチップ面積を縮小することができる。これによって、光ピックアップの小型化が容易になる。
【００８０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、カソードコモンの受光素子とＩＶ変換アンプ間にカレントミラー回路を挿入することにより、電圧反転アンプを不要にするとともに、電流源からカレントミラー回路に対して、そのカレントミラー回路を構成するトランジスタの周波数特性が最大付近になるように、コレクタ電流を供給することができる。
【００８１】
そのため、光ディスクからの反射光である光信号に基づく受光素子からの出力信号に対する信号処理において、その動作速度をさらに高速化して高周波数信号にも対応させ、受光素子からの出力信号の周波数特性を維持しつつ、信号処理用のチップサイズを小型化することができる。
【００８２】
更に、入力電流の切り換えによる出力電圧切り換えも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の増幅器（受光素子はカソードコモン接続、受光素子−ＩＶ変換アンプ間のカレントミラー回路はＮＰＮトランジスタ構成）の構成を示すブロック図
【図２】同実施の形態１の増幅器の動作を説明するためのトランジスタにおけるコレクタ電流−周波数特性図
【図３】同実施の形態１の増幅器（受光素子はアノードコモン接続、受光素子−ＩＶ変換アンプ間のカレントミラー回路はＮＰＮトランジスタ構成）の構成を示すブロック図
【図４】同実施の形態１の増幅器（受光素子はカソードコモン接続、受光素子−ＩＶ変換アンプ間のカレントミラー回路はＰＮＰトランジスタ構成）の構成を示すブロック図
【図５】同実施の形態１の増幅器（受光素子はアノードコモン接続、受光素子−ＩＶ変換アンプ間のカレントミラー回路はＰＮＰトランジスタ構成）の構成を示すブロック図
【図６】本発明の実施の形態２の増幅器の構成を示すブロック図
【図７】本発明の実施の形態３の増幅器の構成を示すブロック図
【図８】本発明の実施の形態４の増幅器の構成を示すブロック図
【図９】本発明の実施の形態５の増幅器の構成を示すブロック図
【図１０】本発明の実施の形態６の増幅器の構成を示すブロック図
【図１１】本発明の実施の形態７の増幅器の構成を示すブロック図
【図１２】本発明の実施の形態８の増幅器の構成を示すブロック図
【図１３】本発明の実施の形態９の増幅器の構成を示すブロック図
【図１４】本発明の実施の形態１０の光ディスク装置の構成を示すブロック図
【図１５】従来の増幅器の構成例１を示すブロック図
【図１６】従来の増幅器の構成例２を示すブロック図
【図１７】従来の増幅器の構成例３を示すブロック図
【符号の説明】
Ｎ１、Ｐ１、ＮＮ１、Ｎ１１、ＮＮ１１、ＮＳＳ１、ＮＳ１１、ＮＳ１、ＮＮＳ１、 （受光素子とＩＶ変換アンプ間の）カレントミラー回路
Ｐ２、Ｎ２、ＰＰ２、Ｐ２２、ＰＰ２２、ＰＳＳ２、ＰＳ２２、ＰＳ２、ＰＰＳ２、 （コレクタ電流供給用の）カレントミラー回路
Ｎ３、Ｐ３、ＮＮ３、ＮＳＳ３、 （オフセット調整用の）カレントミラー回路
１４１ 光ディスク
１４２ スピンドルモータ
１４３ 光ピックアップ
１４４ フロントエンドプロセッサ（ＦＥＰ）
１４５ サーボコントローラ
１４６ ディジタル信号処理プロセッサ（ＤＳＰ）
１４７ システムコントローラ
１６１、１７１ カレントミラー回路
ＶＣＣ 電源電圧
ＧＮＤ グランド電圧
ＰＤ 受光素子
Ｉ０ カレントミラー供給電流
Ｉ１ 入力信号電流
ＳＷ３５、ＳＷ７９ スイッチ
ＣＡ１、ＣＡ２ ＩＶ変換アンプ
ＲＧ ＩＶ変換アンプゲイン抵抗
Ｖ− ＩＶ変換アンプＶ−端子
Ｖ＋ ＩＶ変換アンプＶ＋端子
ＶＯ ＩＶ変換アンプＶＯ出力端子
ＶＢ （ベース接地トランジスタの）ベース電圧端子
ＱＮ１〜ＱＮ９ ＮＰＮトランジスタ
ＱＰ１〜ＱＰ９ ＰＮＰトランジスタ
Ｑ４５ ＮＰＮトランジスタ
Ｑ１０ ベース接地ＰＮＰトランジスタ
Ｒ１〜Ｒ１０ 抵抗
ＣＡ３ ＩＶ変換アンプ
ＴＡ１ 電圧反転アンプ
Claims (16)
- 光ピックアップ内に設けられ、光ディスクから反射された光信号に対応する出力信号を、各種信号処理に適したレベルまで増幅する増幅器であって、前記光ディスクからの光信号を検出する受光素子と、前記受光素子から前記光信号に対応して出力される電流の方向を反転する第１のカレントミラー回路と、前記第１のカレントミラー回路に、前記反転電流を得るための所定の電流を供給する電流供給手段と、前記第１のカレントミラー回路からの前記反転電流を、入力端子のＶ−側へ入力して、その電流値に比例する電圧値に変換増幅する電流電圧変換増幅回路とを備えたことを特徴とする増幅器。
- 前記電流供給手段を、前記第１のカレントミラー回路内にあるトランジスタに、そのコレクタ電流値に対する応答周波数特性が最大値近辺となる前記コレクタ電流が流れるように、前記第１のカレントミラー回路に対して電流を供給するよう構成したことを特徴とする請求項１記載の増幅器。
- 前記電流供給手段を、前記第１のカレントミラー回路がＮＰＮトランジスタ構成ならば、ＰＮＰトランジスタからなるカレントミラー回路で構成し、前記第１のカレントミラー回路がＰＮＰトランジスタ構成ならば、ＮＰＮトランジスタからなるカレントミラー回路で構成したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の増幅器。
- 前記電流供給手段から電流が供給され、前記電流電圧変換増幅回路の入力端子のＶ＋側に接続された第２のカレントミラー回路を設け、前記第２のカレントミラー回路を、前記第１のカレントミラー回路と同じ構成としたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の増幅器。
- 前記電流電圧変換増幅回路の入力端子のＶ＋側に、基準電圧を供給するよう構成したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の増幅器。
- 前記第１のカレントミラー回路の出力側トランジスタを、ｎ個のトランジスタで構成したことを特徴とする請求項１から請求項３または請求項５のいずれかに記載の増幅器。
- 前記第２のカレントミラー回路の出力側トランジスタを、ｍ個のトランジスタで構成したことを特徴とする請求項４記載の増幅器。
- 前記第１のカレントミラー回路の出力側トランジスタを、ｎ個のトランジスタで構成し、前記第２のカレントミラー回路の出力側トランジスタを、ｍ個のトランジスタで構成したことを特徴とする請求項４記載の増幅器。
- 前記第１のカレントミラー回路のｎ個の出力側トランジスタのうち、ａ（ｎ＞ａ）個のトランジスタの接続をＯＮ／ＯＦＦして、前記第１のカレントミラー回路が出力する電流の大きさを調整可能なように構成したことを特徴とする請求項６または請求項８に記載の増幅器。
- 前記第２のカレントミラー回路のｍ個の出力側トランジスタのうち、ａ（ｍ＞ａ）個のトランジスタの接続をＯＮ／ＯＦＦして、前記第２のカレントミラー回路が出力する電流の大きさを調整可能なように構成したことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の増幅器。
- 前記第１のカレントミラー回路のｎ個の出力側トランジスタのうち、ａ（ｎ＞ａ）個のトランジスタの接続をＯＮ／ＯＦＦして、前記第１のカレントミラー回路が出力する電流の大きさを調整可能なように構成し、前記第２のカレントミラー回路のｍ個の出力側トランジスタのうち、ａ（ｍ＞ａ）個のトランジスタの接続をＯＮ／ＯＦＦして、前記第２のカレントミラー回路が出力する電流の大きさを調整可能なように構成したことを特徴とする請求項８記載の増幅器。
- 前記第１のカレントミラー回路のｎ個の出力側トランジスタのうち、ａ個のトランジスタと、前記第２のカレントミラー回路のｍ個の出力側トランジスタのうち、ａ個のトランジスタとが、同時にＯＮ／ＯＦＦ可能なように構成したことを特徴とする請求項１１記載の増幅器。
- 前記第１のカレントミラー回路と前記電流供給手段の間にベース接地トランジスタを設け、前記ベース接地トランジスタのエミッタを受光素子側に、コレクタを前記第１のカレントミラー回路側に接続したことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれかに記載の増幅器。
- 光ディスクを回転駆動するスピンドルモータと、回転する光ディスクにレーザービームを照射し、その反射光である光信号を検出する光ピックアップと、前記光ピックアップからの出力信号に所定の処理を施すフロントエンドプロセッサと、前記フロントエンドプロセッサによる処理結果に基づいて、前記スピンドルモータ及び前記光ピックアップを駆動制御するサーボコントローラと、前記サーボコントローラの駆動制御により得られた情報に基づいて、誤り訂正処理や信号再生処理等のディジタル信号処理を行うディジタル信号処理プロセッサと、前記サーボコントローラの駆動制御および前記ディジタル信号処理プロセッサの各種ディジタル信号処理をコントロールするシステムコントローラとを備えた光ディスク装置であって、前記光ピックアップが、請求項１から請求項１３のいずれかに記載の増幅器を備えていることを特徴とする光ディスク装置。
- 光ディスク装置の光ピックアップに用いられる増幅器であって、光ディスクの種類に応じて、前記第１のカレントミラー回路が出力する電流の大きさを調整可能なように構成したことを特徴とする請求項９または請求項１１または請求項１２に記載の増幅器。
- 光ディスク装置の光ピックアップに用いられる増幅器であって、光ディスクに対して、読み取りあるいは書き込みを行うかに応じて、前記第１のカレントミラー回路が出力する電流の大きさを調整可能なように構成したことを特徴とする請求項９または請求項１１または請求項１２に記載の増幅器。
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2002
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