(57)【要約】  【課題】  本発明は、ホールド動作と追従動作との間における切換を速くすることで、高速動作に対応できる信号値ホールド装置を提供することを目的とする。  【解決手段】  出力バッファ３から出力される電圧がクランプ回路４に与えられることで、出力バッファ３の出力電圧に基づいて検波回路１がクランプされることにより、保持動作を行っているときの検波回路１内の電圧の低下を抑制することができる。【選択図】      図１
2006300756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される高周波信号を検波する検波回路と、該検波回路で検波された電圧値を保持するコンデンサと、該コンデンサで保持される電圧の低下率を設定する電圧低下設定回路と、前記コンデンサで保持された電圧を出力する出力バッファと、を備え、前記検波回路によって検波された電圧値を前記コンデンサに与えて保持させる追従動作と、前記検波回路より与えられた前記コンデンサで保持する保持動作とを切り替えて行う信号値ホールド装置において、
前記出力バッファからの出力電圧をクランプして前記検波回路に与えるクランプ回路を備え、
前記保持動作を行っている際に、前記出力バッファからの出力電圧が前記クランプ回路を介して前記検波回路に与えられることを特徴とする信号値ホールド装置。
【請求項２】
前記検波回路が、
前記コンデンサで保持される電圧と前記高周波信号の電圧とを比較する比較器と、
前記比較器における比較結果が制御電極に与えられ、前記コンデンサに第１電極が接続され、第２電極に直流電圧が印加されるとともに、前記比較器の比較結果に基づいて前記コンデンサに接続された前記第１電流を流れる電流量を設定する増幅段となる増幅トランジスタと、
を備え、
前記クランプ回路によって、前記出力バッファからの出力電圧に対して前記増幅トランジスタの閾値電圧分だけ変化させた電圧が、前記増幅トランジスタの制御電極に与えられることを特徴とする請求項１に記載の信号値ホールド装置。
【請求項３】
前記クランプ回路及び前記増幅トランジスタによって、前記出力バッファからの出力電圧が前記コンデンサと前記検波回路との接続ノードに帰還されることを特徴とする請求項２に記載の信号値ホールド装置。
【請求項４】
前記クランプ回路が、
前記増幅トランジスタの制御電極に第１電極が接続され、第２電極に直流電圧が印加された第１トランジスタと、
前記第１トランジスタの制御電極に第２電極と制御電極とが接続された第２トランジスタと、
前記出力バッファの出力側に第１電極が接続され、前記第２トランジスタの第１電極に制御電極が接続され、前記第２トランジスタの第２電極に第２電極が接続された第３トランジスタと、
前記第３トランジスタの第２電極に一端が接続された定電流源と、
を備えることを特徴とする請求項３に記載の信号値ホールド装置。
【請求項５】
前記検波回路が前記高周波信号のピーク値を検波するピークホールド装置であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の信号値ホールド装置。
【請求項６】
前記検波回路が前記高周波信号のボトム値を検波するボトムホールド装置であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の信号値ホールド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数変調された信号のピーク値又はボトム値を保持する信号値ホールド装置に関するもので、特に、高周波信号のピーク値又はボトム値を保持する信号値ホールド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光ディスクを再生又は記録する光ディスク装置において、光ディスクにレーザ光を照射して得られた高周波信号に基づいて、データの再生や光ピックアップの位置制御や光ディスクの回転制御が行われる。この光ディスク装置では、光ピックアップからレーザ光を光ディスクに照射することで、光ディスクからの反射光を光ピックアップで検出し、高周波信号として後段の制御装置に出力する。
【０００３】
そして、制御装置では、高周波信号のピーク値又はボトム値を保持して検波することにより、光ピックアップより与えられる高周波信号に基づいて、光ピックアップの位置制御や光ディスクの回転制御を行う。このように、高周波信号のピーク値又はボトム値を保持するために、光ピックアップの位置制御や光ディスクの回転制御を行う制御装置内には、ピークホールド装置やボトムホールド装置などの信号値ホールド装置が設けられる。従来技術として、この制御装置の一つとして、光ディスク上の欠陥を示すディフェクト信号を生成するディフェクト信号生成回路が提案されている（特許文献１参照）。このディフェクト信号生成回路では、追従性を有するピークホールド装置及びボトムホールド装置といった信号値ホールド装置を備えることが求められている。
【０００４】
又、従来の信号値ホールド装置は、図４に示すように、入力された高周波信号のピーク値又はボトム値を検波する検波回路１と、検波回路１で検波して得られた電圧を保持するコンデンサＣと、コンデンサＣで保持した電圧のドループレート（減少率）を設定するドループレート設定回路２と、コンデンサＣで保持された電圧を出力する出力バッファ３と、を備える。
【０００５】
この図４の信号値ホールド装置がピークホールド装置として動作する場合、入力された高周波信号が検波回路１で検波されると、検波されて得られたピーク値となる電圧がコンデンサＣで保持される。そして、この保持されたピーク値となる電圧が出力バッファ３を介して出力される。即ち、高周波信号のピーク値が検波回路１で確認されると、そのピーク値となる電圧がコンデンサＣでサンプルホールドされることで保持される（追従動作）。そして、このピーク値となる電圧を保持したコンデンサＣは、ドループレート設定回路２によって設定されたドループレートに基づいて、次のピーク値を保持するまでに保持した電圧が減少する（保持動作）。この追従動作及び保持動作を繰り返すことによって、入力された高周波信号のピーク値が検波されて得られた電圧信号が出力バッファ３より出力される。
【０００６】
尚、図４の信号値ホールド装置がボトムホールド装置として動作する場合は、追従動作及び保持動作を繰り返すことによって、入力された高周波信号のボトム値が検波されて得られた電圧信号が出力バッファ３より出力される。
【特許文献１】特開２００５−５０４８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図４に示す従来の信号値ホールド装置では、上述したように、コンデンサＣで検波した電圧を保持する保持動作を行ったとき、ドループレート設定回路２によって設定されたドループレートに従って保持している電圧が低下する。そのために低下した保持電圧から追従動作を行うので、高周波信号のレベルの変化率が大きいとき、高周波信号のピーク値又はボトム値が追従動作によって十分な値が得られなくなる。即ち、ホールド動作から追従動作への切換動作が遅くなるため、信号値ホールド装置における高速動作が困難であるという問題がある。
【０００８】
このような問題を鑑みて、本発明は、ホールド動作と追従動作との間における切換を速くすることで、高速動作に対応できる信号値ホールド装置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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の信号値ホールド装置は、入力される高周波信号を検波する検波回路と、該検波回路で検波された電圧値を保持するコンデンサと、該コンデンサで保持される電圧の低下率を設定する電圧低下設定回路と、前記コンデンサで保持された電圧を出力する出力バッファと、を備え、前記検波回路によって検波された電圧値を前記コンデンサに与えて保持させる追従動作と、前記検波回路より与えられた前記コンデンサで保持する保持動作とを切り替えて行う信号値ホールド装置において、前記出力バッファからの出力電圧をクランプして前記検波回路に与えるクランプ回路を備え、前記保持動作を行っている際に、前記出力バッファからの出力電圧が前記クランプ回路を介して前記検波回路に与えられることを特徴とする。
【００１０】
前記検波回路が、前記コンデンサで保持される電圧と前記高周波信号の電圧とを比較する比較器と、前記比較器における比較結果が制御電極に与えられ、前記コンデンサに第１電極が接続され、第２電極に直流電圧が印加されるとともに、前記比較器の比較結果に基づいて前記コンデンサに接続された前記第１電流を流れる電流量を設定する増幅段となる増幅トランジスタと、を備え、前記クランプ回路によって、前記出力バッファからの出力電圧に対して前記増幅トランジスタの閾値電圧分だけ変化させた電圧が、前記増幅トランジスタの制御電極に与えられるものとする。
【００１１】
このような信号値ホールド装置において、前記クランプ回路及び前記増幅トランジスタによって、前記出力バッファからの出力電圧が前記コンデンサと前記検波回路との接続ノードに帰還される。
【００１２】
このとき、前記比較器が、直流電圧が第２電極に接続され、高周波信号が制御電極に入力される第４トランジスタと、直流電圧が第２電極に接続され、前記コンデンサで保持される電圧が制御電極に入力される第５トランジスタと、前記第４、第５トランジスタそれぞれの第１電極に制御電極が接続された第６、第７トランジスタと、前記第６トランジスタ第２電極に第１電極が接続されるとともに、前記第７トランジスタの第２電極に制御電極が接続された第８トランジスタと、前記第４、第５トランジスタそれぞれの第１電極に接続された第１、第２定電流源と、前記第６、第７トランジスタの第１電極による接続ノードに接続された第３定電流源と、前記第７トランジスタの第２電極に接続された第４定電流源と、を備え、前記第８トランジスタの制御電極が前記増幅トランジスタの制御電極に接続されるものとしても構わない。
【００１３】
又、前記クランプ回路が、前記増幅トランジスタの制御電極に第１電極が接続され、第２電極に直流電圧が印加された第１トランジスタと、前記第１トランジスタの制御電極に第２電極と制御電極とが接続された第２トランジスタと、前記出力バッファの出力側に第１電極が接続され、前記第２トランジスタの第１電極に制御電極が接続され、前記第２トランジスタの第２電極に第２電極が接続された第３トランジスタと、前記第３トランジスタの第２電極に一端が接続された定電流源と、を備えるものとしても構わない。
【００１４】
構成する前記トランジスタそれぞれｎｐｎ型のトランジスタとして、前記検波回路が前記高周波信号のピーク値を検波するピークホールド装置としても構わない。
【００１５】
構成する前記トランジスタそれぞれｐｎｐ型のトランジスタとして、前記検波回路が前記高周波信号のボトム値を検波するボトムホールド装置としても構わない。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、クランプ回路を設けることによって、保持動作中に出力バッファからの出力電圧をクランプした電圧が検波回路に与えられるため、コンデンサによって保持されている電圧の変動を抑制することができる。よって、追従動作に移行したとき、保持した電圧から入力された高周波信号による電圧へ追従する時間を短縮化することができ、保持動作と追従動作との間での切換速度を速めることができ、高速動作に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態における信号値ホールド装置の内部構成を示すブロック図である。尚、図１の信号値ホールド装置において、図４の信号値ホールド装置と同一の目的で使用する部分及び素子については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００１８】
図１の信号値ホールド装置は、図４の信号値ホールド装置と同様の検波回路１、ドループレート設定回路２、出力バッファ４、及びコンデンサＣを備えた上に、出力バッファ３からの出力電圧に基づいた電圧をクランプするクランプ回路４を備えた構成である。このように構成される信号値ホールド装置は、図４の信号値ホールド装置と同様、高周波信号が検波回路１に入力され、検波回路１で検波されて得られた電圧がコンデンサＣに与えられる追従動作と、検波回路１からの電圧をコンデンサＣで保持する保持動作とが、切り替わって動作する。そして、コンデンサＣによる電圧の保持動作が行われるとき、ドループレート設定回路２によって設定されたドループレートに従ってコンデンサＣに保持される電圧が低下する。
【００１９】
この検波回路１とドループレート設定回路２及びコンデンサＣとによる追従動作と保持動作が繰り返し行われるとき、コンデンサＣに現れる電圧が出力バッファ３に入力される。よって、出力バッファ３を介して、検波回路１及びコンデンサＣによって検波された電圧が出力電圧として出力される。このとき、出力バッファ３から出力される電圧がクランプ回路４に与えられるため、この出力電圧に基づいて検波回路１がクランプされることにより、保持動作を行っているときの検波回路１内の電圧の低下を抑制することができる。よって、追従動作に切り替わったときのクランプ回路４の追従性を良好なものとすることができ、ホールド動作と追従動作との間の切換を高速な信号値ホールド装置とすることができる。
【００２０】
この信号値ホールド装置の具体的な回路構成について、信号値ホールド装置をピークホールド装置としたときを例に挙げて説明する。図２は、このピークホールド装置の回路構成を示す回路図である。
【００２１】
図２に示すピークホールド装置は、検波回路１として、高周波信号がベースに入力されるｎｐｎ型トランジスタＱ１と、トランジスタＱ１のエミッタにベースが接続されるｎｐｎ型トランジスタＱ２と、トランジスタＱ２のエミッタにエミッタが接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ３と、トランジスタＱ３のベースにエミッタが接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ４と、トランジスタＱ２のコレクタにエミッタが接続されトランジスタＱ３のコレクタにベースが接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ５と、トランジスタＱ４のベースにエミッタが接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ６と、トランジスタＱ６のエミッタ及びベースそれぞれにエミッタ及びベースが接続されトランジスタＱ６とカレントミラーを構成するトランジスタＱ７と、トランジスタＱ１，Ｑ４それぞれのエミッタに一端が接続され他端が接地された定電流源Ｉ１，Ｉ２と、トランジスタＱ２，Ｑ３のエミッタによる接続ノードに一端が接続され他端が接地された定電流源Ｉ３と、トランジスタＱ３のコレクタに一端が接続され他端に電源電圧Ｖccが印加された定電流源Ｉ４と、を備える。
【００２２】
又、ピークホールド装置は、トランジスタＱ４のベースとトランジスタＱ６，Ｑ７のエミッタによる接続ノードに一端が接続され他端が接地されたコンデンサＣを備えるとともに、ドループ設定回路２として、トランジスタＱ４のベースとトランジスタＱ６，Ｑ７のエミッタによる接続ノードに一端が接続され他端が接地された定電流源Ｉ５を備え、又、出力バッファ３として、トランジスタＱ４のベースとトランジスタＱ６，Ｑ７のエミッタによる接続ノードに非反転入力端子が接続されたオペアンプＡを備える。
【００２３】
更に、ピークホールド装置は、クランプ回路４として、トランジスタＱ５〜Ｑ７のベースによる接続ノードにエミッタが接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ８と、トランジスタＱ８のベースにコレクタ及びベースが接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ９と、ｎｐｎ型トランジスタＱ９のコレクタ及びエミッタそれぞれにコレクタ及びベースが接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ１０と、トランジスタＱ８，Ｑ９のベースとトランジスタＱ９，Ｑ１０のコレクタとによる接続ノードに一端が接続され他端に電源電圧Ｖccが印加された定電流源Ｉ６と、を備える。
【００２４】
そして、このピークホールド装置において、トランジスタＱ１，Ｑ４〜Ｑ６，Ｑ８それぞれのコレクタに電源電圧Ｖccが印加され、トランジスタＱ７のコレクタがトランジスタＱ５〜Ｑ７のベースとトランジスタＱ３のコレクタによる接続ノードに接続される。又、オペアンプＡの反転入力端子と出力端子とが接続され、このオペアンプＡの反転入力端子と出力端子とによる接続ノードが出力端子となるとともにトランジスタＱ１０のエミッタに接続される。更に、定電流源Ｉ１，Ｉ２に電流Ｉａが、定電流源Ｉ４に電流Ｉbiasが、定電流源Ｉ３に電流２×Ｉbiasが、定電流源Ｉ５に電流Ｉdropが、定電流源Ｉ６に電流Ｉｂが流れる。
【００２５】
このように構成されるピークホールド装置の動作について、以下に説明する。トランジスタＱ１のベースに入力された高周波信号の電圧Ｖin（以下、「入力電圧Ｖin」とする）が、コンデンサＣとトランジスタＱ４との接続ノードＸの電圧Ｖｘ（以下、「保持電圧Ｖｘ」とする）よりも高いとき、保持電圧Ｖｘを入力電圧Ｖinに近づけるための追従動作が行われる。このとき、トランジスタＱ１のエミッタ電圧がトランジスタＱ４のエミッタ電圧より高くなり、トランジスタＱ２のベース電圧がトランジスタＱ３のベース電圧より高くなる。そのため、トランジスタＱ２を流れる電流値が大きくなるとともにトランジスタＱ３を流れる電流値が小さくなる。即ち、トランジスタＱ２のコレクタ電流が電流Ｉbiasよりも大きい電流値となり、トランジスタＱ３のコレクタ電流が電流Ｉbiasよりも小さい電流値となる。
【００２６】
このように、トランジスタＱ３のコレクタ電流が電流Ｉbiasよりも小さくなることによって、定電流源Ｉ４から流れる電流Ｉbiasの一部がトランジスタＱ６，Ｑ７のベースに流れ込むことで、トランジスタＱ６，Ｑ７が駆動する。そして、トランジスタＱ６，Ｑ７それぞれのベース電流を増幅したエミッタ電流がコンデンサＣに流れ込むこととなり、コンデンサＣが充電されて、コンデンサＣで保持される保持電圧Ｖｘが高くなり、入力電圧Ｖinに追従した電圧となる。そして、このように入力電圧Ｖinに追従した保持電圧Ｖｘが出力バッファ３を構成するオペアンプＡの非反転入力端子に入力されると、入力電圧Ｖinに追従した出力電圧ＶoutがオペアンプＡの出力端子より出力される。
【００２７】
又、入力電圧Ｖinが保持電圧Ｖｘよりも低いとき、保持電圧ＶｘをコンデンサＣに保持するための保持動作が行われる。このとき、トランジスタＱ１のエミッタ電圧がトランジスタＱ４のエミッタ電圧より低くなり、トランジスタＱ２のベース電圧がトランジスタＱ３のベース電圧より低くなる。そのため、トランジスタＱ２に電流Ｉbiasよりも小さいコレクタ電流が流れようとするとともに、トランジスタＱ３に電流Ｉbiasよりも大きいコレクタ電流が流れようとする。
【００２８】
よって、定電流源Ｉ４からの電流Ｉbiasが全てトランジスタＱ３に流れるため、トランジスタＱ６，Ｑ７のベースへの電流の流れ込みがなくなり、トランジスタＱ６，Ｑ７がＯＦＦとなる。即ち、トランジスタＱ６，Ｑ７によるコンデンサＣへの電流の流れ込みに基づく充電動作が停止し、コンデンサＣによる保持電圧Ｖｘの保持が成される。又、ドループ設定回路２として働く定電流源Ｉ５によるドループ電流Ｉdropが流れるため、このドループ電流Ｉdropに基づいてコンデンサＣの放電が成されて保持電圧Ｖｘがドループレートに応じて低下する。
【００２９】
このとき、コンデンサＣに保持された保持電圧Ｖｘが出力バッファ３を構成するオペアンプＡの非反転入力端子に入力されると、コンデンサＣに保持された保持電圧Ｖｘに応じた出力電圧ＶoutがオペアンプＡの出力端子より出力される。この出力電圧Ｖoutが、クランプ回路４のトランジスタＱ１０のエミッタに与えられる。よって、クランプ回路４では、トランジスタＱ８〜Ｑ１０それぞれのベース・エミッタ間の閾値電圧がＶth１〜Ｖth３となるとき、トランジスタＱ８のエミッタに電圧Ｖout＋（Ｖth３＋Ｖth２−Ｖth１）となる電圧が現れることとなる。尚、トランジスタＱ８〜Ｑ１０それぞれのベース・エミッタ間の閾値電圧によって影響される電圧（Ｖth３＋Ｖth２−Ｖth１）を、以下において電圧Ｖthとする。
【００３０】
このトランジスタＱ８のエミッタ電圧Ｖout＋ＶthがトランジスタＱ６，Ｑ７のベースに与えられるとともに、トランジスタＱ６，Ｑ７によるベース・エミッタ間の閾値電圧Ｖth４だけ低い電圧Ｖout＋Ｖth−Ｖth４がトランジスタＱ６，Ｑ７のエミッタ電圧として接続ノードＸに現れる。よって、接続ノードＸに現れる電圧ＶｘがＶout＋（Ｖth３＋Ｖth２−Ｖth１−Ｖth４）にクランプされることとなる。このとき、トランジスタＱ６〜Ｑ１０の閾値電圧Ｖth１〜Ｖth４が全て等しいとき、接続ノードＸに現れる保持電圧Ｖｘが出力電圧Ｖoutにクランプされることとなり、定電流源Ｉ５によるドループ電流Ｉdropによる保持電圧Ｖｘの低下を低減することができる。
【００３１】
そのため、再び、入力電圧Ｖinが保持電圧Ｖｘよりも高くなって、追従動作が行われるとき、接続ノードＸに現れる保持電圧Ｖｘが大きく変動することがないことより、コンデンサＣが充電されて、保持電圧Ｖｘが入力電圧Ｖinに近づく時間が短くなる。このように、出力電圧Ｖoutによって保持電圧Ｖｘをクランプすることによって、保持動作から追従動作に切り替わったときの応答性を高めることができ、ホールド動作と追従動作との間の切換時における高速動作が可能となる。
【００３２】
尚、本実施形態では、ピークホールド装置を例に挙げて、信号値ホールド装置の構成及び動作の詳細について説明したが、図１のようにクランプ回路４を備える信号値ホールド装置によってボトムホールド装置が構成されるものとしても構わない。このボトムホールド装置を、図３に示す。図３に示すボトムホールド装置は、トランジスタＱ１〜Ｑ１０がすべてｐｎｐ型トランジスタで構成されるとともに、トランジスタＱ１，Ｑ４〜Ｑ６，Ｑ８それぞれのコレクタと定電流源Ｉ６の一端が接地され、定電流源Ｉ１〜Ｉ３，Ｉ５及びコンデンサＣそれぞれの一端に電源電圧Ｖccが印加される。このように、ボトムホールド装置を構成する場合は、電圧関係や接続関係が一部異なるが、構成は実質的に同一であり、また基本的な動作も同一であるので、図３で示すのみで、その構成や動作についての詳細な説明は省略する。
【００３３】
又、本実施形態において、トランジスタＱ１〜Ｑ１０を、図２及び図３のように、接合型のトランジスタとしたが、ＭＯＳ型のトランジスタとしても構わない。クランプ回路４についても、図２又は図３に記載するようなクランプ回路に限定されるものでなく、オペアンプＡの出力端子に現れる出力電圧Ｖoutが接続ノードＸに帰還されてクランプされるような構成のものであれば、ダイオードなどを用いた別の回路構成としても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の信号値ホールド装置は、高周波信号のピーク値又はボトム値を検波するピークホールド装置及びボトムホールド装置として採用可能であるとともに、高周波信号を検波する高周波信号受信装置や、光ディスクの記録／再生を行うことが可能な光ディスク装置などに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】は、本発明の実施形態における信号値ホールド装置の内部構成を示すブロック図である。
【図２】は、図１の信号値ホールド装置をピークホールド装置としたときの回路構成を示す回路図である。
【図３】は、図１の信号値ホールド装置をボトムホールド装置としたときの回路構成を示す回路図である。
【図４】は、従来の信号値ホールド装置の内部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    検波回路
２    ドループレート設定回路
３    出力バッファ
４    クランプ回路
Ｃ    コンデンサ
Ｑ１〜Ｑ１０    トランジスタ
Ｉ１〜Ｉ６    定電流源
Ａ    オペアンプ
【図１】
2006300756.tif 000003
【図２】
2006300756.tif 000004
【図３】
2006300756.tif 000005
【図４】
2006300756.tif 000006