(57)【要約】【課題】ＢＤ，ＤＶＤ，ＣＤの再生・記録に対応した光ピックアップのように、多段のゲイン切り替えが必要な場合においても、安定したゲイン切り替えを行うことができる非反転増幅器、受光増幅素子および光ピックアップ素子を提供する。【解決手段】差動増幅回路に備えられる差動トランジスタ対Ｑ１，Ｑ２の入力側トランジスタＱ１のコレクタ側にベース接地トランジスタＱ３が挿入された非反転増幅器において、ベース接地トランジスタＱ３のベースとベースが接続されたＮＰＮトランジスタＱ５のコレクタにベースが接続され、ベース接地トランジスタＱ３のベースにエミッタが接続され、電源電位（Ｖｃｃ）にコレクタが接続されたＮＰＮトランジスタＱ７を備えている。これにより、ゲイン切替時に増幅回路が差動増幅回路として機能しなくなり、出力が基準電圧より低い電位に固定された動作不能の状態になることを防ぐことができる。【選択図】図１
2010041272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
差動増幅回路に備えられる差動トランジスタ対の入力側トランジスタのコレクタ側にベース接地トランジスタが挿入された非反転増幅器において、
前記ベース接地トランジスタのベースとベースが接続されたＮＰＮトランジスタのコレクタにベースが接続され、前記ベース接地トランジスタのベースにエミッタが接続され、電源電位にコレクタが接続されたＮＰＮトランジスタを備えていることを特徴とする非反転増幅器。
【請求項２】
請求項１に記載の非反転増幅器を、光信号を光電変換，増幅する受光増幅回路として備えていることを特徴とする受光増幅素子。
【請求項３】
請求項１に記載の非反転増幅器を、光信号を光電変換，増幅する受光増幅回路として備えていることを特徴とする光ピックアップ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトダイオードからの信号を増幅する非反転増幅器と、これを備えた受光増幅素子および光ピックアップ素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤ（Compact Disk）プレーヤまたはＤＶＤ（Digital Versatile Disk）プレーヤ等には、ＣＤまたはＤＶＤからの光信号を電気信号に変換するために光ピックアップ用ＰＤＩＣ（Photo Detector IC）が用いられている。光ピックアップ用ＰＤＩＣは、光信号を電気信号に変換する受光素子と、受光素子からの光電流を電圧に変換する増幅部とを備える。
【０００３】
従来、増幅部として、光ディスクの反射光を受けるフォトダイオードからの受光信号を増幅するフォトダイオード増幅回路が知られている。図２は、このフォトダイオード増幅回路の構成を示す図である。図２のフォトダイオード増幅回路は、フォトダイオード、演算増幅器、電流電圧の変換抵抗Ｒｇを有する。フォトダイオードに入射された光は、フォトダイオードによって光電流に変換され、この光電流は演算増幅器の負入力端子に入力される。演算増幅器と変換抵抗Ｒｇは、電流を電圧に変換する電流電圧変換増幅器として機能する。
【０００４】
ここで、フォトダイオード増幅回路の周波数特性を伸ばすために、演算増幅器内の差動増幅回路の回路構成として、図３に示すカスコードブートストラップ回路方式が用いられる場合が多い。この回路構成を用いると、差動増幅回路の差動トランジスタ対のコレクタ−エミッタ間電圧が固定され、差動トランジスタ対のコレクタ容量が低減されることにより、フォトダイオード増幅回路の周波数特性を伸ばすことができる。
【０００５】
また、図３の回路構成を用いると、差動トランジスタ対のアーリー効果に起因する出力オフセット電圧の低減が可能である。さらに、差動トランジスタ対における入力側のトランジスタのコレクタとエミッタが接続されたトランジスタのベースにベース電位を調整する電位調整回路を設けることにより、出力オフセット電圧の調整が可能な差動増幅回路が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００６−１６６１４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術における差動増幅回路では電流電圧の変換抵抗（ゲイン抵抗）の多段切替化が困難であるという問題がある。近年、ＣＤ、ＤＶＤに加えてブルーレイディスク（Blu-ray Disc：以下、ＢＤという）の読み出し／書き込みを１つのＰＤＩＣで実現するために、種々のメディアの反射率の違いに応じてＰＤＩＣのゲイン抵抗を従来よりも多段階に切り替える必要がある。ゲイン切り替えの段数が増えた場合、切り替えたそれぞれのゲイン抵抗の値に応じて周波数特性を最適化するために、例えば、図４に示すような回路構成にする場合がある。図４では、ゲイン抵抗がある値より大きい場合と小さい場合のそれぞれに対して周波数特性を決定する回路定数を最適化した２つの増幅回路を設け、それぞれの増幅回路のバイアス電流をＯＮ／ＯＦＦしＯＮとなる増幅回路の選択を行うことにより、ゲイン抵抗の値に応じた周波数特性の最適化を図っている。
【０００７】
図３の増幅回路で、このような２つ以上の増幅回路の切り替えを伴ったゲイン切り替えを行う場合、以下に示すような不具合が発生する可能性がある。まず、ゲイン切替時に増幅回路がＯＮするときに、増幅回路の出力Ａ点の電位が瞬間的に低電位側にシフトする場合がある。そのとき、Ｂ点の電位も低電位側にシフトするため、ＮＰＮトランジスタＱ３のコレクタ電位が低下し、ＮＰＮトランジスタＱ３が飽和する。ＮＰＮトランジスタＱ３が飽和したあと、さらにＢ点の電位が低下すると、差動トランジスタＱ１が飽和し、飽和したときに差動トランジスタＱ１がラッチアップを起こして基板（ＧＮＤ）にリーク電流が流れる。そのリーク電流は、図３の電流経路Ｃより引き出されるため、電流経路Ｃの電流が枯れることにより、ＮＰＮトランジスタＱ５とＰＮＰトランジスタＱ８がＯＦＦしてしまい、その結果、差動トランジスタＱ１がＯＦＦし、復帰しなくなる。上記のメカニズムにより、ゲイン切り替えを行ったときに、図３の増幅回路は差動増幅回路として機能しなくなり、出力が基準電圧より低い電位に固定された動作不能の状態に陥ってしまう可能性があった。
【０００８】
具体的には、ＢＤ２層ディスクの記録に対応するモードと再生に対応するモード間のモード切り替えを考えた場合、２つのモードでは変換抵抗の値が大きく異なるため、それぞれのモードで周波数特性を最適化するために、図４のように増幅回路を２つ設け、それぞれのモードの変換抵抗値に最適化した増幅回路に切り替えることが有効である。しかし、増幅回路として、図３に示す従来の差動増幅回路を用いると、上記メカニズムにより切り替えを行った際に動作不能状態になってしまう場合があるという問題があった。
【０００９】
本発明は、前記従来技術の問題を解決するものであり、ＢＤ，ＤＶＤ，ＣＤの再生・記録に対応した光ピックアップのように、多段のゲイン切り替えが必要な場合においても、安定したゲイン切り替えを行うことができる非反転増幅器と、これを備える受光増幅素子および光ピックアップ素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明は、差動増幅回路を備え、差動増幅回路に備えられる差動トランジスタ対の入力側トランジスタのコレクタ側にベース接地トランジスタが挿入された非反転増幅器において、ベース接地トランジスタのベースとベースが接続されたＮＰＮトランジスタのコレクタにベースが接続され、ベース接地トランジスタのベースにエミッタが接続され、電源電位にコレクタが接続されたＮＰＮトランジスタを備えていることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、ゲイン切替時に差動トランジスタＱ１がラッチアップを起こして基板（ＧＮＤ）にリーク電流が流れたときに、ベース接地トランジスタＱ３のベースにエミッタが接続されたＮＰＮトランジスタを介して、電源ラインからリーク電流を引き出すため、電流経路Ｃの電流が枯れることはなく、ＮＰＮトランジスタＱ５およびＰＮＰトランジスタＱ８がＯＦＦすることはない。そのため、差動トランジスタＱ１がＯＦＦすることはなく、ゲイン切替時に増幅回路が差動増幅回路として機能しなくなる状態に陥ることを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の増幅回路によれば、ゲイン切替時に増幅回路が差動増幅回路として機能しなくなり、出力が基準電圧より低い電位に固定された動作不能の状態になることを防ぐという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明における実施の形態の増幅回路について、を詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施形態における増幅回路の構成を示す図である。図１の増幅回路は、フォトダイオードと、電流電圧の変換抵抗Ｒ１と、ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ７と、ＰＮＰトランジスタＱ８〜Ｑ１２と、定電流源Ｓ１〜Ｓ３とを備える。
【００１５】
フォトダイオードは、アノードが接地され、カソードが入力端子Ｉｉｎに接続される。入力端子Ｉｉｎは入力側差動トランジスタＱ１のベースに接続され、対となる差動トランジスタＱ２のベースは基準電圧（Ｖｒｅｆ）に接続される。変換抵抗Ｒ１は入力端子Ｉｉｎと出力端子Ｖｏｕｔの間に接続され、フォトダイオードで発生する光電流をＩ１とすると、出力端子ＶｏｕｔにはＩ１×Ｒ１の電圧が出力される。差動トランジスタ対Ｑ１，Ｑ２およびＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４，Ｑ５およびＰＮＰトランジスタＱ８はカスコードブートストラップ回路を構成する。差動トランジスタ対Ｑ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間電圧は出力電圧によらず１Ｖｂｅ（≒０．７Ｖ）に固定されることにより、差動トランジスタ対のコレクタ容量が低減され、増幅回路の周波数特性を伸ばすことができる。ＮＰＮトランジスタＱ７は、エミッタがＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４，Ｑ５のベースに接続され、ベースがＮＰＮトランジスタＱ５のコレクタに接続され、コレクタが電源電圧（Ｖｃｃ）に接続される。
【００１６】
また、ＰＮＰトランジスタＱ９，Ｑ１０は差動増幅回路のアクティブ負荷として動作し、ＰＮＰトランジスタＱ１１，Ｑ１２は定電流源Ｓ３の電流を電流経路Ｃに供給するカレントミラー回路として動作し、ＮＰＮトランジスタＱ６はエミッタフォロアとして動作する。
【００１７】
次に、本回路のゲイン切替時の動作について考える。まず、ゲイン切替時に瞬間的に出力Ａ点の電位が低電位側にシフトする。そのときＢ点の電位も低電位側にシフトするため、ＮＰＮトランジスタＱ３のコレクタ電位が低下し、ＮＰＮトランジスタＱ３が飽和する。ＮＰＮトランジスタＱ３が飽和したあと、さらにＢ点の電位が低下すると、差動トランジスタＱ１が飽和し、飽和したときに差動トランジスタＱ１がラッチアップを起こして基板（ＧＮＤ）にリーク電流が流れる。そのリーク電流はＮＰＮトランジスタＱ７を介して、電源ラインから引き出すため、電流経路Ｃの電流が枯れることはなく、ＮＰＮトランジスタＱ５およびＰＮＰトランジスタＱ８がＯＦＦすることはない。そのため、差動トランジスタＱ１がＯＦＦすることはなく、ゲイン切替時に増幅回路が差動増幅回路として機能しなくなる状態に陥ることを防ぐことができる。
【００１８】
また、上述した増幅回路を用いて受光増幅素子を構成し、それを光ピックアップ素子として使用することができる。これにより、ＢＤ，ＤＶＤ，ＣＤの再生・記録に対応した光ピックアップのように、多段のゲイン切り替えが必要な場合においても、安定したゲイン切り替えを行うことができる受光増幅素子および光ピックアップ素子を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明は、フォトダイオードからの受光信号を増幅する受光増幅回路に適しており、例えば、ＢＤ−ＲＯＭ、ＢＤ−Ｒなどの光ディスク、および光磁気ディスクなどの読み出しまたは書き込みを行う光ディスクドライブに適している。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態における増幅回路の構成を示す回路図
【図２】従来のフォトダイオード増幅回路の構成を示す図
【図３】従来の演算増幅器内の差動増幅回路の構成を示す図
【図４】従来のゲイン抵抗値に応じ周波数特性を最適化する増幅回路の構成を示す図
【符号の説明】
【００２１】
Ｑ１〜Ｑ７  ＮＰＮトランジスタ
Ｑ８〜Ｑ１２  ＰＮＰトランジスタ
Ｒ１  変換抵抗
Ｓ１〜Ｓ３  定電流源
Ｉｉｎ  入力端子
Ｖｏｕｔ  出力端子
【図１】
2010041272.tif 000003
【図２】
2010041272.tif 000004
【図３】
2010041272.tif 000005
【図４】
2010041272.tif 000006