(57)【要約】【課題】レベルシフト回路において、電源電圧が変動した場合のオフセットを抑制する。【解決手段】レベルシフト回路１は、差動増幅回路１０、電流発生回路１１、コンデンサ１２、保持回路１３を備える。差動増幅回路１０の非反転入力端子（＋）に光ピックアップ２からの入力信号Ｖｉｎが印加される。先ず、第１のスイッチ１４ａをオンすることにより、差動増幅回路１０、電流発生回路１１、コンデンサ１２によりフィードバックループを形成してレベルシフトを行い、コンデンサ１２に充電された電圧を保持回路１３で保持する。その後、第１のスイッチ１４ａをオフし、第１のスイッチ１４ｂをオンすることにより、保持回路１３によって保持された電圧を差動増幅回路１０の非反転入力端子（＋）に印加してレベルシフトを行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反転入力端子に基準電圧が印加され、非反転入力端子に入力信号が印加された差動増幅回路と、
前記差動増幅回路の出力端子と前記反転入力端子との間に接続された帰還抵抗と、
前記差動増幅回路の出力信号と前記基準電圧との差電圧に応じた電流を発生する電流発生回路と、
前記電流発生回路の出力端子に接続され、前記電流発生回路により発生される電流により充電されるコンデンサと、
前記コンデンサに充電された電圧を保持する保持回路と、
前記コンデンサに充電される電圧を前記差動増幅回路の非反転入力端子に印加すると共に前記電圧を前記保持回路により保持し、その後、前記保持回路によって保持された電圧を前記差動増幅回路の非反転入力端子に印加するように切り替えるスイッチング回路と、を備えることを特徴とするレベルシフト回路。
【請求項２】
前記保持回路は、カウンタと、前記カウンタのカウント値をアナログ電圧に変換するＤＡ変換器と、前記ＤＡ変換器から出力された前記アナログ電圧と前記コンデンサに充電される電圧とを比較するコンパレータと、を備え、前記アナログ電圧と前記コンデンサに充電される電圧が等しくなった時に、前記カウンタはカウント値を保持することを特徴とする請求項１に記載のレベルシフト回路。
【請求項３】
前記スイッチング回路は、前記差動増幅回路の非反転入力端子と前記コンデンサの間に設けられた第１のスイッチと、前記差動増幅回路の非反転入力端子と前記保持回路の間に設けられた第２のスイッチとを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のレベルシフト回路。
【請求項４】
前記入力信号は、光ピックアップからの信号であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のレベルシフト回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レベルシフト回路に関し、特に、差動増幅回路を用いたレベルシフト回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＶＤやＣＤなどの光学ディスクに記録された情報を再生する記録再生装置において、光ピックアップ（記録再生部品）が用いられる。そして、光ピックアップからの信号は、信号処理ＬＳＩで処理される。この場合、光ピックアップの電源電圧と信号処理ＬＳＩの電源電圧とが異なる場合、レベルシフト回路により、光ピックアップからの信号をシフトして信号処理ＬＳＩに入力する必要がある。
【０００３】
５Ｖ系の光ピックアップからの信号を３．３Ｖ系の信号処理ＬＳＩで処理する場合には、レベルシフト回路によるシフト量は通常のトランジスタの閾値に満たない程小さい。例えば、５Ｖ系の光ピックアップからの信号の直流レベルが２．１Ｖの場合、３．３Ｖ系の信号処理ＬＳＩの信号の直流レベルは、１．６５Ｖにシフトされる。この場合のシフト量は０．４５Ｖである。
【０００４】
そこで、レベルシフト回路はソースフォロア回路ではなく、差動増幅回路を用いて構成される。この場合、差動増幅回路の非反転入力端子に光ピックアップからの信号が印加され、その反転入力端子には、３．３Ｖ系の信号処理ＬＳＩの基準電圧（例えば、３．３Ｖ／２＝１．６５Ｖ）が印加される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１０４７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、差動増幅回路を用いたレベルシフト回路では、差動増幅回路の非反転入力端子に入力される信号レベルは、光ピックアップの電源電圧の変動に依存し、一方、差動増幅回路の反転入力端子に入力される基準電圧は信号処理ＬＳＩの電源電圧の変動に依存する。そのため、両者の電源電圧の一方が負側、他方が正側というように、それぞれ逆側に変動した場合には、差動増幅回路の出力信号の直流レベルが大きく変動するという問題があった。
【０００７】
即ち、差動増幅回路の出力信号の直流レベルに大きなオフセット（設定された直流レベルからのシフト）が生じ、信号処理ＬＳＩが誤動作するおそれがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のレベルシフト回路は、反転入力端子に基準電圧が印加され、非反転入力端子に入力信号が印加された差動増幅回路と、前記差動増幅回路の出力端子と前記反転入力端子との間に接続された帰還抵抗と、前記差動増幅回路の出力信号と前記基準電圧との差電圧に応じた電流を発生する電流発生回路と、前記電流発生回路の出力端子に接続され、前記電流発生回路により発生される電流により充電されるコンデンサと、
前記コンデンサに充電された電圧を保持する保持回路と、前記コンデンサに充電される電圧を前記差動増幅回路の非反転入力端子に印加すると共に前記電圧を前記保持回路により保持し、その後、前記保持回路によって保持された電圧を前記差動増幅回路の非反転入力端子に印加するように切り替えるスイッチング回路と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のレベルシフト回路によれば、電源電圧が変動した場合のオフセットを抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】記録再生装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態によるレベルシフト回路の回路図である。
【図３】電流発生回路の回路図である。
【図４】スイッチング回路の動作タイミング図である。
【図５】本発明の実施形態によるレベルシフト回路の動作を説明する波形図である。
【図６】本発明の実施形態によるレベルシフト回路の動作を説明する波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１に示すように、ＤＶＤやＣＤなどの光学ディスクに記録された情報を再生する記録再生装置において、光ピックアップ２からの入力信号Ｖｉｎは、レベルシフト回路１によってシフトされる。レベルシフト回路１の出力信号Ｖｏｕｔは、信号処理ＬＳＩ３に入力される。信号処理ＬＳＩ３は、レベルシフト回路１の出力信号Ｖｏｕｔを処理し、光学ディスクに記録された音声や映像を再生する。光ピックアップ２の電源電圧はＶＤＤ１、信号処理ＬＳＩ３の電源電圧はＶＤＤ２とする。
【００１２】
図２は、レベルシフト回路１の回路図である。レベルシフト回路１は、差動増幅回路１０、電流発生回路１１、コンデンサ１２、保持回路１３、スイッチング回路１４、抵抗Ｒ０〜Ｒ３を含んで構成される。
【００１３】
差動増幅回路１０の非反転入力端子（＋）には、光ピックアップ２からの交流の入力信号Ｖｉｎが抵抗Ｒ０を介して印加される。この場合、入力信号Ｖｉｎの直流レベルは光ピックアップ２の電源電圧ＶＤＤ１に依存する基準電圧ＶＲＥＦ１である。ＶＲＥＦ１は例えばＶＤＤ１／２、あるいはＶＤＤ１／２より少し低い値に設定される。一方、差動増幅回路１０の反転入力端子（−）には抵抗Ｒ１を介して、基準電圧ＶＲＥＦ２が印加される。基準電圧ＶＲＥＦ２は、例えば、ＶＤＤ２／２に設定される。差動増幅回路１０の反転入力端子（−）と出力端子の間には、帰還抵抗Ｒ２が接続される。
【００１４】
電流発生回路１１は、差動増幅回路１０の出力信号Ｖｏｕｔと基準電圧ＶＲＥＦ２との差電圧に応じた電流を発生する回路である。コンデンサ１２は、電流発生回路１１の出力端子に接続され、電流発生回路１１の出力端子から発生される電流により充電される。差動増幅回路１０の出力信号Ｖｏｕｔは、レベルシフト回路１の出力信号となる。
【００１５】
図３は、電流発生回路１１の具体的な構成例を示す回路図である。図示のように、電流発生回路１１は、Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＴ１〜Ｔ６、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＴ７，Ｔ８、定電流源１８からなる。Ｔ５，Ｔ６は、差動ペアを形成し、Ｔ５のゲートに基準電圧ＶＲＥＦ２が印加され、Ｔ６のゲートに差動増幅回路１０の出力信号Ｖｏｕｔが印加される。Ｔ１−Ｔ２，Ｔ３−Ｔ４，Ｔ７−Ｔ８はそれぞれカレントミラーを形成する。定電流源１８は、Ｔ５、Ｔ６の共通ドレインに接続される。そして、Ｔ１とＴ７の接続ノードが電流発生回路１１の出力端子になっている。
【００１６】
保持回路１３は、コンデンサ１２に充電された電圧を保持する回路であり、カウンタ１５と、カウンタ１５のカウント値（デジタル値）をアナログ電圧に変換するＤＡ変換器１６と、ＤＡ変換器１６から出力されたアナログ電圧とコンデンサ１２に充電される電圧とを比較するコンパレータ１７とを備える。
【００１７】
カウンタ１５は、スタート信号ＳＴがハイレベルになるとカウントを開始し、カウント値が増加していくと、ＤＡ変換器１６のアナログ電圧もそれに応じて増加していく。そして、アナログ電圧がコンデンサ１２に充電される電圧よりも大きくなると、コンパレータ１７の出力がハイレベルからローレベルに反転する。コンパレータ１７の出力が反転すると、カウンタ値が減少する。カウント値が減少すると、ＤＡ変換器１６のアナログ電圧もそれに応じて減少する。そして、アナログ電圧がコンデンサ１２に充電される電圧より小さくなると、コンパレータ１７の出力は再びローレベルからハイレベルに反転する。このような動作が繰り返されることで、アナログ電圧とコンデンサ１２に充電される電圧は実質的に等しくなる。その後、スタート信号ＳＴがローレベルになると、カウンタ１５は動作を停止しカウント値を保持するように構成されている。
【００１８】
即ち、カウンタ１５は、ＤＡ変換器１６のアナログ電圧とコンデンサ１２に充電される電圧が等しくなるようなカウント値を保持するようなレジスタの構成を有している。これにより、コンデンサ１２に充電される電圧は、ＤＡ変換器１６のアナログ電圧として保持されることになる。尚、カウンタ１５は、記録再生装置の電源投入時にリセットされるように構成されている。
【００１９】
スイッチング回路１４は、差動増幅回路１０の非反転入力端子（＋）に接続された抵抗Ｒ３とコンデンサ１２の間に設けられた第１のスイッチ１４ａと、差動増幅回路１０の非反転入力端子（＋）に接続された抵抗Ｒ３と保持回路１３の間に設けられた第２のスイッチ１４ｂを備える。
【００２０】
第１のスイッチ１４ａは、制御信号φ１によって制御され、制御信号φ１がハイレベルの時にオンし、ローレベルの時にオフするように構成される。第２のスイッチ１４ｂは、制御信号φ２によって制御され、制御信号φ２がハイレベルの時にオンし、ローレベルの時にオフするように構成される。第１のスイッチ１４ａと第２のスイッチ１４ｂとは相補的にスイッチングし、一方がオンの時は他方がオフになるように構成される。
【００２１】
以下、レベルシフト回路１の動作例を図４乃至図６に基づいて説明する。図４に示すように、先ず、光ピックアップ２からの入力信号Ｖｉｎが印加されている状態で、第１のスイッチ１４ａの制御信号φ１がハイレベル、第２のスイッチ１４ｂの制御信号φ２がローレベルに設定される。
【００２２】
すると、第１のスイッチ１４ａはオンし、第２のスイッチ１４ｂはオフする。この状態では、電流発生回路１１の出力端子及びコンデンサ１２は、抵抗Ｒ３を介して差動増幅回路１０の非反転入力端子（＋）に接続される。この時、差動増幅回路１０の出力信号Ｖｏｕｔは電流発生回路１１に入力され、電流発生回路１１の出力は差動増幅回路１０の非反転入力端子（＋）に印加されるので、フィードバックループが形成される。
【００２３】
これにより、差動増幅回路１０の出力信号Ｖｏｕｔの直流レベルがＶＲＥＦ２に等しくなるようにフィードバック制御が行われる。この場合、コンデンサ１２には、差動増幅回路１０の出力信号Ｖｏｕｔの直流レベルが基準電圧ＶＲＥＦ２に等しくなるような電圧が充電されることになる。このコンデンサ１２に充電された電圧は、保持回路１３により保持される。即ち、カウンタ１５はスタート信号ＳＴに応じてカウント動作を開始し、ＤＡ変換器１６のアナログ電圧がコンデンサ１２に充電された電圧に等しくなるように、カウンタ１５は動作する。そして、スタート信号ＳＴが反転するとカウンタ１５は停止し、カウンタ１５はその時のカウント値を保持する。
【００２４】
その後、第１のスイッチ１４ａの制御信号φ１がローレベル、第２のスイッチ１４ｂの制御信号φ２がハイレベルに変化する。すると、第１のスイッチ１４ａはオフし、第２のスイッチ１４ｂはオンする。これにより、保持回路１３によって保持されたアナログ電圧は、抵抗Ｒ３を介して差動増幅回路１０の非反転入力端子（＋）に印加され、差動増幅回路１０の出力信号Ｖｏｕｔの直流レベルは、基準電圧ＶＲＥＦ２（＝ＶＤＤ２／２）に安定化することになる。即ち、図５に示すように、光ピックアップ２からの入力信号Ｖｉｎの直流レベルは、基準電圧ＶＲＥＦ１であるが、レベルシフト回路１の出力信号Ｖｏｕｔの直流レベルは、基準電圧ＶＲＥＦ２にシフトされる。
【００２５】
このように、レベルシフト回路１によれば、先ず第１のスイッチ１４ａをオンすることにより、差動増幅回路１０、電流発生回路１１、コンデンサ１２によりフィードバックループを形成してレベルシフトを行い、コンデンサ１２に充電された電圧を保持回路１３で保持しておく。その後、第１のスイッチ１４ａをオフし、第２のスイッチ１４ｂをオンすることにより、保持回路１３によって保持された電圧を差動増幅回路１０に印加してレベルシフトを行う、というものである。
【００２６】
レベルシフト回路１によれば、フィードバック制御により、光ピックアップ２の電源電圧ＶＤＤ１の値に依存せずにレベルシフトを行うことができる。つまり、オフセットを抑制することができる。また、レベルシフト回路１の出力信号Ｖｏｕｔは、光ピックアップ２の電源電圧ＶＤＤ１の値に依存しないことから、光ピックアップ２の電源電圧ＶＤＤ１（例えば、５Ｖ、３．３Ｖ）の値によらず、そのまま使用することが可能である。
【００２７】
また、レベルシフト回路１によれば、フィードバック制御によりコンデンサ１２に充電された電圧を保持回路１３により保持し、その後、保持回路１３によって保持された一定の電圧を差動増幅回路１０の非反転入力端子（＋）に印加するようにしている。このように構成する理由を図６に基づいて説明する。
【００２８】
図６（ａ）に示すように、ＣＤやＤＶＤの記録面に物理的な傷がある場合、光ピックアップ２からの入力信号Ｖｉｎは、一時的に基準電圧ＶＲＥＦ１より低い直流レベルに固定されることがある。このような入力信号Ｖｉｎの異常期間において前述のフィードバック制御が継続されると、図６（ｂ）に示すように、出力信号Ｖｏｕｔのレベルは、基準電圧ＶＲＥＦ２に追従して変化するように制御される。すると、光ピックアップ２からの入力信号Ｖｉｎが正常状態に復帰した時に、出力信号Ｖｏｕｔの直流レベルが瞬間的に基準電圧ＶＲＥＦ２より異常に高くなり、再生される音声や映像に乱れが生じるという問題がある。
【００２９】
これに対して、レベルシフト回路１によれば、フィードバック制御後は、保持回路１３によって保持された一定の電圧を用いてレベルシフトを行うので、図６（ｃ）に示すように、出力信号Ｖｏｕｔのレベルは、入力信号Ｖｉｎの異常期間に基準電圧ＶＲＥＦ２に追従して変化することがなくなり、入力信号Ｖｉｎが正常状態に復帰した後は、出力信号Ｖｏｕｔの直流レベルは基準電圧ＶＲＥＦ２に維持される。
【符号の説明】
【００３０】
１  レベルシフト回路      ２  光ピックアップ      ３  信号処理ＬＳＩ
１０  差動増幅回路      １１  電流発生回路      １２  コンデンサ
１３  保持回路      １４  スイッチング回路      １５  カウンタ
１６  ＤＡ変換器      １７  コンパレータ      １８  定電流源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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