(57)【要約】【課題】消費電力を低減したトランスインピーダンスアンプを提供する。【解決手段】信号増幅を実行するトランスインピーダンスアンプ(100)は、入力信号(134)を受信する第１の入力、電力信号(118)を受信する第２の入力、制御信号(124)を受信する第３の入力、出力信号(160)を生成する出力(162)を備える。トランスインピーダンスアンプ(100)は、電力信号、入力信号、及び制御信号を受信し、かつ、制御信号に応答して、入力信号に対する信号増幅、及び、電力信号の調節の両方を実行する少なくとも１つの信号増幅回路(144)を備える。【選択図】図１
2006254462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスインピーダンスアンプ（１００）であって、
入力信号（１３４）を受信する第１の入力と、
電力信号（１１８）を受信する第２の入力と、
制御信号（１２４）を受信する第３の入力と、
出力信号（１６０）を生成する出力（１６２）と、
前記電力信号（１１８）、前記入力信号（１３４）、及び前記制御信号（１２４）を受信し、かつ、前記制御信号（１２４）に応答して、前記入力信号（１３４）に対する信号増幅と前記電力信号（１１８）の調節の両方を実行する少なくとも１つの信号増幅回路（１４４）
を備える、トランスインピーダンスアンプ。
【請求項２】
信号増幅と電力信号調節の両方のために電源信号を利用する機構（１４０）をさらに備える、請求項１のトランスインピーダンスアンプ。
【請求項３】
前記機構が電流源信号を利用する、請求項２のトランスインピーダンスアンプ。
【請求項４】
前記入力信号に応答して前記出力信号を提供するために１つ以上の利得段（たとえば、２１０、２２０）をさらに備える、請求項１のトランスインピーダンスアンプ。
【請求項５】
光学分離応用形態（５００）において実施される、請求項１のトランスインピーダンスアンプ。
【請求項６】
光センサ応用形態（６００）と光センサプリアンプの一方において実施される、請求項１のトランスインピーダンスアンプ。
【請求項７】
光学媒体応用形態（７００）において実施される、請求項１のトランスインピーダンスアンプ。
【請求項８】
入力信号を受信するステップ（４１０）と、
電力信号を受信するステップ（４３０）と、
制御信号を受信するステップ（４２０）と、
前記入力信号、前記電力信号、及び前記制御信号に基づいて出力信号を生成するステップ（４４０）と、
前記制御信号に応答して、前記入力信号に対する信号増幅と前記電力信号の調節の両方を実行するステップ（４５０）
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はトランスインピーダンスアンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
トランスインピーダンスアンプは多くの用途で有用である。トランスインピーダンスアンプ（TIA）を設計する１つのアプローチは、電源レール（たとえば、V_CC）に増幅段を直接接続することである。このアプローチでは、トランスインピーダンスアンプは、増幅段の電源調節用の回路を有していない。電源調節機能を有しないこれらのタイプのTIAの１つの欠点は、TIAの電源電圧除去が十分でないことである。
【０００３】
トランスインピーダンスアンプ（TIA）を設計する別のアプローチは、TIAの電源電圧除去を改善するためのシャントレギュレータ（分路調整器）を利用することである。理解されるように、シャントレギュレータを有するTIAは、最初に述べたアプローチに比べて電源電圧除去を改善するが、増幅段の内部電源調節を維持するために追加の電流を必要とする。この追加の電流は、増幅段の信号帯域幅には貢献せず、良好な電源電圧除去を達成するために本質的に浪費される。
【０００４】
TIAの設計法の他の例は、下記非特許文献１に記載されている。
【０００５】
現在の３段トランスインピーダンスアンプ回路アーキテクチャの第１の欠点は、このアーキテクチャが、メインのトランジスタアンプからgm接続された（gm-connected）負荷に電流を分流することである。したがって、比較的多くの電流が、アンプの性能要件を満たすのに要求される利得を生成するために必要となる。
【０００６】
現在の３段トランスインピーダンスアンプ回路アーキテクチャの第２の欠点は、このアーキテクチャが、ノイズ除去のために内部レール上にレギュレータを用いるが、このレギュレータは、別個のアンプを通ってグランド（接地）に分流する追加の電流を必要とすることである。したがって、この設計は、より多くの電流を必要とし、また、別個のアンプを実施するために追加の電流素子を必要とする。
【０００７】
トランスインピーダンスアンプ回路の設計における他の課題として、トランスインピーダンスアンプの帯域幅は広げながら、アンプの電流消費を低減し、以て、回路の電力消費を低減することがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、上述した欠点を解消する自己バイアス型レギュレータを備えるトランスインピーダンスアンプが必要とされている。
【非特許文献１】「A Novel CMOS Transimpedance Amplifier for DVD Application,」（Sau-Mou Wu, Chung-Yuan Chen, ECCTD '03 - European Conference on Circuit Theory and Design, 2003年9月1〜4日、Cracow, Poland , 233-236頁）
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の１実施形態をしたがって、自己バイアス型レギュレータを備えるトランスインピーダンスアンプが説明される。信号増幅を実行するトランスインピーダンスアンプは、入力信号を受信する第１の入力と、電力信号を受信する第２の入力と、制御信号を受信する第３の入力と、出力信号を生成する出力を備える。トランスインピーダンスアンプは、電力信号、入力信号、及び制御信号を受信し、制御信号に応答して、入力信号に対する信号増幅と電力信号の調節の両方を実施する少なくとも１つの信号増幅回路を備える。
【実施例】
【００１０】
添付の図面を参照して本発明を説明するが、この説明は、限定ではなく例示を目的とするものである。図面中、同様の構成要素には同じ参照符号を付している。
【００１１】
自己バイアス型レギュレータを備えるトランスインピーダンスアンプについて説明する。以下の説明では、本発明を十分に理解できるようにするために、説明の便宜上、種々の特定の細部について説明する。しかしながら、当業者には、それらの特定の細部がなくても本発明を実施できることは明らかであろう。他のいくつかの例では、本発明を不必要に曖昧にするのを回避するために、周知の構造や装置についてはブロック図の形態で示している。
【００１２】
本発明の１実施形態によれば、帯域幅を犠牲にすることなく電流を節約する自己バイアス型レギュレータを備えたトランスインピーダンスアンプが提供される。
【００１３】
自己バイアス型レギュレータ１００を備えるトランスインピーダンスアンプ
図１は、本発明の１実施形態によるトランスインピーダンスアンプ（TIA）１００のブロック図である。トランスインピーダンスアンプ（TIA）１００は、信号（たとえば、電流信号I_TOP）を生成する電流源１１０を備える。電流源１１０は、第１の所定の信号（たとえば、電力信号V_DD）に結合される第１の電極と、電力ノード（たとえば、S_BIASノード１１２）に結合される第２の電極を有する。
【００１４】
トランスインピーダンスアンプ（TIA）１００はまた、制御ノード１２２（たとえば、V_BIASノードまたはV_CTRLノード）に結合される第１の電極と、第２の所定の信号（たとえば、接地信号）に結合される第２の電極を有する基準信号設定回路（RSSC）１２０を備える。図３を参照してより詳細に後述する１実施形態では、S_BIASノード１１２とV_BIASノード１２２は異なるノードである。代替実施形態では、S_BIASノード１１２とV_BIASノード１２２を同じノートとすることができる。
【００１５】
トランスインピーダンスアンプ（TIA）１００はまた、統合化（または集積化）された増幅回路と電源レギュレータ（以下、統合化増幅回路及び電源レギュレータ）１４０を備える。統合化増幅回及び電源レギュレータ１４０は、入力信号１３４に対する信号増幅を提供する増幅回路１４４と、（たとえば、電源ノイズ除去を提供することによって）電力信号１１８を調節する調節回路（レギュレーション回路）１４８を備える。増幅回路１４４と調節回路１４８は、１つ以上のトランジスタを共有することができることに留意されたい。トランスインピーダンスアンプ１００はまた、出力信号１６０を提供する出力電極を備える。
【００１６】
フィードバック要素１５０は、入力ノード１３２に結合される第１の電極と、統合化増幅回路及び電源レギュレータ１４０の出力ノード１６２に結合される第２の電極を有する。
【００１７】
統合化増幅回路及び電源レギュレータ１４０は、入力信号１３４を受信する第１の入力と、電力信号１１８を受信する第２の入力と、制御信号１２４を受信する第３の入力と、出力信号１６０を生成する出力を有する。
【００１８】
１実施形態によれば、電力信号１１８、入力信号１３４、及び制御信号１２４を受信する少なくとも１つの信号増幅回路（たとえば、利得段）が、制御信号１２４に応答して、入力信号１３４に対する信号増幅及び電力信号１１８の調節の両方を実施する。
【００１９】
１実施形態によれば、統合化増幅回路及び電源レギュレータ１４０は、信号増幅と電源信号調節の両方のために電源信号（たとえば、電流源信号I_TOP）を利用する機構（たとえば、少なくとも１つの利得段）を備える。これに関して、調節回路１４８を動作させるのに別個のバイアス電流は必要ではないので、トランスインピーダンスアンプを、ここでは、自己バイアス型レギュレータを備えるTIAとも呼ぶ。
【００２０】
入力要素１３０は、所定の信号（たとえば、接地電圧信号）に結合された第１の電極と、入力ノード１３２に結合された第２の電極を有する。この入力ノードは、統合化増幅回路及び電源レギュレータ１４０に結合される。入力要素１３０を、フォトダイオード、電流生成センサ、または、検出対象の信号（たとえば、電流信号）を生成する他の検知デバイスなどのセンサ要素とすることができる。
【００２１】
図２は、本発明の第１の実施形態による図１の統合化増幅回路及び電源レギュレータ１４０をより詳しく示す。増幅回路１４４は、単一の段または複数の段を備えることができる。たとえば、増幅回路１４４は「ｎ」の段を有することができる。１実施形態では、トランスインピーダンスアンプ１００は３つの段（ｎ＝３）、すなわち、第１の段２１０、第２の段２２０、第３の段２３０を備える。
【００２２】
第１の段２１０を利得段とすることができ、第２の段２２０もまた利得段とすることができる。第３の段２３０を出力段とすることができる。１例では、出力段２３０は、構成及び動作が当業者には既知のクラスＡＢ出力段である。第１の段２１０、第２の段２２０、第３の段２３０の例示的な実施例については、図３を参照してより詳細に後述する。
【００２３】
電流源１１０は、トランスインピーダンスアンプのこれらの段に所定の信号（たとえば、電流信号I_TOP）を供給することに留意されたい。好ましくは、電流源１７０は、電源ノイズ除去を改善してノイズに強い好適な回路を提供するために、電源V_DDに高インピーダンスを提供する。
【００２４】
第１の増幅段２１０は３段CMOSアンプの第１の段である。第１の増幅段２１０は、入力信号１３４を受信する第１の入力と制御信号（たとえば、V_CTRL）１２４を受信する第２の入力を備える。制御信号は、たとえば、第１の段２１０、第２の段２２０、及び第３の段２３０に供給される電流を制御することができる。１実際形態では、増幅段によって必要とされる電流は、制御信号１２４（たとえば、制御電圧信号）とともに単調に変化する。１実施形態では、増幅段をバイアスする電流は制御信号によって制御される。この電流は、電源調節フィードバックによりI_TOPによって供給される電流とバランスされる。統合化増幅回路及び電源レギュレータ１４０は、トランスインピーダンスアンプ１００の増幅段または利得段と統合化されたシャントレギュレータとして動作または作用する。
【００２５】
第２の増幅段２２０は、第１の段２１０に結合されて、さらなる信号増幅をもたらす。第３の段を、改善された負荷駆動能力を提供するクラスＡＢ出力段で実施することができる。第３の段２３０の出力（O/P）を、トランスインピーダンスフィードバック要素１５０により第１の段２１０の入力に結合することができる。１例では、トランスインピーダンスフィードバック要素１５０を、コンデンサに並列に接続または配置された抵抗で実施することができる。
【００２６】
トランスインピーダンスアンプ１００はまた、エミッタフォロワ回路２４０を備える。電流源１１０は、３つの電流経路に分割される所定の電流（たたとえば、I_TOP）を生成する。たとえば、増幅器の各段を通る各々の電流が存在する。所定の電流I_TOPを、たとえば、電流I1、I2、I3に分割することができる。
【００２７】
例示的な回路実装
図３は、本発明の１実施形態による図２のトランスインピーダンスアンプの例示的な回路を示す。図２について述べたように、TIAは、第１の段、第２の段、第３の段を備える３段増幅器構成を備える。第１の段はトランジスタM1で実施され、トランジスタM1に対する負荷はトランジスタM101で実施される。第２の段はトランジスタM2で実施され、トランジスタM2に対する負荷はトランジスタM102で実施される。第３の段はトランジスタM3で実施され、トランジスタM3に対する負荷はトランジスタM5で実施される。
【００２８】
第１の段は、利得要素（たとえば、トランジスタM1）と、対応する負荷（たとえば、トランジスタM101）を備える。同様に、第２の段は、利得要素（たとえば、トランジスタM2）と、対応する負荷（たとえば、トランジスタM102）を備える。第３の段は、抵抗性、または、容量性、または、抵抗性と容量性の両方（たとえば、RL、またはCL、これらの両方）とすることができる負荷（不図示）に結合される負荷（たとえば、トランジスタM5）を有するトランジスタM3を備える。
【００２９】
フィードバック要素RfとCfは、出力ノードと入力ノードの間に結合されている。トランジスタM99とM100は、基準信号設定回路１２０を実現するために利用される。トランジスタM99とM100を利用して、V_BIASノードとS_BIASノードにおける信号に影響を与えるかまたはその信号を設定することができる。
【００３０】
電流I1、I2、I3をどのようにして確立し、決定し、または設定するかについて以下で説明する。
【００３１】
電流I1及びI2の設定
電流I1及び電流I2は、V_BIASノードにおけるV_BIAS信号（V_CTRL信号ともいう）によって設定される。V_BIAS信号（たとえば、V_BIAS電圧信号）は、基準信号設定回路１２０によって決定される。基準信号設定回路１２０は、増幅回路ブロックへの内部電源の信号（たとえば、DC電圧レベル）を設定する。さらに、電源ノードから増幅器に注入されるノイズを阻止するために、並列コンデンサ分路デバイスをローパスフィルタとして作用するように設けることができる。
【００３２】
この実施形態では、V_BIAS信号設定回路１２０は、積層化ダイオード構造で実施される。たとえば、積層化ダイオード構造を分路（シャント）コンデンサと並列に配置（または接続）されたMOSダイオードの積み重ねとすることができる。１実施形態では、積層化ダイオード構造は、トランジスタM99上に積み重ねられたトランジスタM100を備える。トランジスタM99とトランジスタM100の各々は、ドレイン電極、ゲート電極、及び、ソース電極を有することに留意されたい。トランジスタM99とM100の両方について、ドレイン電極は、直列に接続された２つのダイオードを実現するためにゲート電極に結合される。これを、V_BIAS信号（たとえば、V_BIAS電圧信号）を設定する他の周知の回路で実施できることに留意されたい。
【００３３】
電流I3の決定
電流I3は、この実施形態ではトランジスタM4とM5により実施される電流ミラーによって決定される。この実施形態では、トランスインピーダンスアンプ１００は、トランジスタM101が第１の段２１０に対する負荷である回路トポロジーを備える。同様に、トランジスタM102は、第２の段２２０に対する負荷である。第１の利得トランジスタをトランジスタM1で実施することができ、第２の利得トランジスタをトランジスタM2で実施することができる。負荷は利得トランジスタの上部で接続されるので、同じ電流がトランジスタM101とトランジスタM1を通って流れることに留意されたい。同様に、同じ電流がトランジスタM102とM2を通って流れることに留意されたい。この点に関して、各段の利得は、単に、負荷トランジスタと利得トランジスタのgms（最大安定利得または相互コンダクタンス）の比である。たとえば、第１の段の利得は、トランジスタM101の利得とトランジスタM1の利得の比である。同様に、第２の段の利得は、トランジスタM102の利得とトランジスタM2の利得の比である。
【００３４】
トランジスタM1、トランジスタM2、及びトランジスタM3は、増幅用トランジスタである（これらを利得トランジスタともいう）。トランジスタM99とトランジスタM100は、負荷に対するV_BIASノードにおけるV_BIAS信号（たとえば、V_BIAS電圧信号）を設定する。トランジスタM4とトランジスタM5は２つの機能を持っている。１つは、トランジスタM4とトランジスタM5が、増幅器にフィードフォワード経路を提供することである。もう１つは、トランジスタM4とトランジスタM5が、第３の段２３０（出力段ともいう）へ電流（たとえば、トランジスタM102を流れる電流）をミラーリングすることである。トランジスタM101とトランジスタM102は、それぞれ、トランジスタM1とトランジスタM2に対する負荷（たとえば、ダイオード接続された負荷）である。
【００３５】
トランジスタM0はレギュレータにフィードバック経路を提供する。１実施形態では、トランスインピーダンスフィードバック要素１５０は、コンデンサ（Cf）と並列に配置（または接続）された抵抗（Rf）で実施される。抵抗Rfはフィードバック要素である。コンデンサCfは、トランスインピーダンスアンプ用の補償コンデンサである。V_BIAS信号設定回路１２０はトランジスタM99とトランジスタM100を備える積層型ダイオード構造で実施される。
【００３６】
レギュレータの動作
１実施形態によれば、レギュレータ１４８は以下のように動作する。S_BIAS信号が正極性の遷移により上昇する（すなわち、立ち上がる）と、たとえば、トランジスタM0が、この上昇（立ち上がり）を検知して、次に、V_BIAS信号を上昇させる（立ち上げる）。トランジスタM0はエミッタフォロワとして動作し、この場合、ソース電極はゲート電極における信号に追従することに留意されたい。V_BIAS信号（たとえば、V_BIASノードにおける電圧信号）の上昇により、トランジスタM101を流れる電流が増加する。たとえば、トランジスタM101を流れるドレイン電流が増加し、これによって、S_BIASノード上の信号をプルダウン（降下）する。S_BIASレールにおけるプルダウンが生じると、S_BIAS信号における上昇を補正または補償することによってS_BIASノードにおける信号（たとえば、電圧信号）が調整される。
【００３７】
V_BIAS信号（たとえば、V_BIASノードにおける電圧信号）における上昇により、トランジスタM2のゲート電極における信号（たとえば、ゲート電圧信号）が増加する。トランジスタM2のゲート電極における信号が増加すなわち上昇すると、トランジスタM2を流れる電流（たとえば、トランジスタM2のドレイン電流）が増加し、それによって、トランジスタM4を流れる電流とトランジスタM5を流れる電流が増加すなわち上昇する。トランジスタM4とトランジスタM5を流れる電流の増加は、S_BIAS信号（たとえば、S_BIASノードにおける電圧信号）を減少させることにより正極性の遷移も補償する。
【００３８】
負極性の遷移については、同様であるが逆の作用が生じる。たとえば、S_BIAS信号が負極性の遷移のために立ち下がるか減少すると、たとえば、トランジスタM0がこの立ち下がりまたは減少を検知し、次に、V_BIAS信号を減少させるか立ち下げる。トランジスタM0はエミッタフォロワとして動作するが、この場合、ソース電極はゲート電極における信号に追従することに留意されたい。V_BIAS信号（たとえば、V_BIASノードにおける電圧信号）における立ち下がりによってトランジスタM101を流れる電流が減少する。たとえば、トランジスタM101を流れるドレイン電流が減少し、これによって、S_BIASノードにおける信号が増加する。S_BIASレールにおける信号の増加は、S_BIAS信号における立ち下がりまたは減少を補正するかまたは補償することによってS_BIASノードにおける信号（たとえば、電圧信号）を調節する。
【００３９】
V_BIAS信号（たとえば、V_BIASノードにおける電圧信号）における立ち下がりまたは減少によって、トランジスタM2のゲート電極における信号（たとえば、ゲート電圧信号）が減少または立ち下がる。トランジスタM2のゲート電極における信号が減少または立ち下がると、トランジスタを流れる電流（たとえば、トランジスタM2のドレイン電流）が減少し、これによって、トランジスタM4を流れる電流とトランジスタM5を流れる電流が同様に減少する。トランジスタM4とM5を流れる電流が減少すると、S_BIAS信号（たとえば、S_BIASノードにおける電圧信号）を増加させることによって、負極性の遷移も補償される。
【００４０】
回路１４０全体は電流を調節するように動作することに留意されたい。本発明によるTIAは、電源ノイズ除去のためにそれ自体の電源を調節するよう機能する。別の言い方をすれば、電源調節用に使用される電流は、信号増幅用にも使用され、これによって、従来技術によるTIAと比べて最適な電力使用が達成されることになる。
【００４１】
各段における電流分岐はトランジスタの比に比例してスケーリング（拡大または縮小）されることにさらに留意されたい。一番上の電流源によって供給される電流であるI_TOPは、駆動デバイス（またはドライバ装置）の大きさにしたがってそれ自体を分割し、これによって、ｎ段の増幅器の極配置をそれぞれのプロセス条件に対して管理可能かつ制御可能にする。
【００４２】
プロセス技術が小さくなると回路の速度が向上する。より小さな幾何学的形状に縮小されると、最小限度の電源ヘッドルーム（たとえば、クリッピング歪みを起こすまでの余裕）の要件も小さくなる。このヘッドルームを、レベルシフト要素（たとえば、トランジスタM0）で調整することができる。この実施形態は、設計による実現をプロセス属性とは関係なく確実に容易にする。たとえば、低電源電圧をこの構成で実現することができる。別の言い方をすれば、この実施形態は、適正な回路動作のために要求される可能な最低の電源条件をもたらす。
【００４３】
本発明によるTIAは、電力節約、速度向上、または、これらの組合せを提供する。特定の速度において、TIAは、既存の従来技術によるTIAトポロジーと同じ速度を実現するのにそれより少ない電流を利用する。本発明によるTIAは追加の調節回路を必要としないこと、及び、ダイオード負荷はグランド（接地）に接続されないので各段において電流が浪費されないことにより、本発明によるTIAは、速度の向上、より少ない電力消費をもたらし、さらには、追加の電源調節回路を必要としないことから大きさの節減ももたらす。
【００４４】
自己バイアス型レギュレータを有するトランスインピーダンスアンプによって実施される処理
図４は、本発明の１実施形態によるトランスインピーダンスアンプによって実施される１方法を示すフローチャートである。ステップ４１０において、本発明によるトランスインピーダンスアンプによって、測定対象である第１の入力信号（たとえば、光検出器によって生成された電流信号）が受信される。ステップ４２０において、本発明によるトランスインピーダンスアンプによって、第２の入力信号がノード（たとえば、V_INT信号を提供する電流源のノード）から受信される。ステップ４３０において、本発明によるトランスインピーダンスアンプによって、第３の入力信号がノード（たとえば、V_CNTRL信号を提供する電流源のノード）から受信される。ステップ４４０において、本発明によるトランスインピーダンスアンプが、第１、第２、及び第３の入力信号に基づいて出力信号を生成する。ステップ４５０において、トランスインピーダンスアンプ（たとえば、少なくとも１つの利得段）を利用して、入力信号の増幅と電源の調節（たとえば、電源ノイズ除去）の両方を実行する。
【００４５】
光学的分離への応用
図５は、本発明の１実施形態によるトランスインピーダンスアンプを利用することができる光学的分離（光学的アイソレーション）の応用形態５００（たとえば、オプトカプラ（オプトアイソレーター）への応用形態）のブロック図を示す。光学的分離応用形態５００は、光源５１０とセンサ（たとえば、光検出器またはフォトダイオード）５２０を分離する光学バリアを備える。本発明によるトランスインピーダンスアンプ（TIA）５３０をセンサ５２０に結合することができる。フィードバック要素をTIA５３０に並列に結合することができる。
【００４６】
光学的分離応用形態は、典型的には、中程度の速度性能と中程度から高い電力消費を有する。光学的分離応用形態は、たとえば、磁気的分離（磁気的アイソレーション）への応用形態に比べて良好な安全性及び分離性能を有する。本特許出願の譲受人は、光学的分離製品及びソリューションの提供者である。本発明によるTIAは、光学的分離応用形態が、より低い所要電力（たとえば、磁気的アイソレーションによる解決策の所要電力）で、より高い性能を有する（すなわち、光チャンネルのアイソレーション特性を維持する）ことができるようにする。
【００４７】
フォトダイオードプリアンプへの応用形態
図６は、本発明の１実施形態によるトランスインピーダンスアンプを利用することが可能な光センサ応用形態６００のブロック図を示す。光センサ応用形態６００は、赤外線受信器、周囲光センサ、及び近接センサ６０４とすることができるが、これらには限定されない。センサ６２０（たとえば、光検出器またはフォトダイオード）が光を検出するために設けられる。本発明によるトランスインピーダンスアンプ（TIA）６３０をセンサ６２０に結合することができる。フィードバック要素をTIA６３０に並列に結合することができる。本願の譲受人はそのような製品及びソリューションの製造者である。
【００４８】
光学媒体応用形態
図７は、本発明の１実施形態によるトランスインピーダンスアンプを利用することができる光学媒体応用形態７００のブロック図を示す。光学媒体応用形態７００は、光学媒体７０４と、光学媒体７０４に入射する光を生成する光源（たとえば、レーザ）７０８を備える。この光は、光学媒体７０４によりセンサ（たとえば、光検出器またはフォトダイオード）７２０へと反射される。１実施形態では、これは、光学媒体読み取りプリアンプ７１４において実施することができる。たとえば、本発明によるトランスインピーダンスアンプ（TIA）７３０をセンサ７２０に結合することができる。フィードバック要素７４０をTIA７３０と並列に結合することができる。
【００４９】
本発明による自己バイアス型レギュレータを備えるTIAを種々の異なる電子装置に組み込むことができる。それらの装置は、オプトカプラ、光学媒体応用形態、センサプリアンプ応用形態、赤外線トランシーバ、近接センサ、及び、光学媒体応用形態を含むが、これらには限定されない。
【００５０】
本発明による機構（たとえば、信号増幅及び電力信号調節の両方のための電流源信号を利用する機構、グランドレス負荷（groundless load）または接地から浮いた負荷を有する少なくとも１つの利得段を備える機構、入力信号を増幅し、また、電力信号ノイズ除去を実行することによって電力信号を調節するための少なくとも１つの利得段を利用する機構）は、上述の実施形態及び応用形態には限定されず、他のタイプの応用形態に対する増幅及び調節機能を実行するために利用できることに留意されたい。
【００５１】
以下に、本発明の種々の構成要件の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。
１．トランスインピーダンスアンプであって、
入力信号を受信する第１の入力と、
電力信号を受信する第２の入力と、
制御信号を受信する第３の入力と、
出力信号を生成する出力と、
前記電力信号、入力信号、及び制御信号を受信し、かつ、前記制御信号に応答して、前記入力信号に対する信号増幅、及び、前記電力信号の調節の両方を実行する少なくとも１つの信号増幅回路
を備える、トランスインピーダンスアンプ。
２．信号増幅と電力信号調節の両方のために電源信号を利用する機構をさらに備える、上項１のトランスインピーダンスアンプ。
３．前記機構は電流源信号を利用する、上項２のトランスインピーダンスアンプ。
４．前記入力信号に応答して前記出力信号を提供するために１つ以上の利得段をさらに備える、上項１のトランスインピーダンスアンプ。
５．光学的分離応用形態において実施される、上項１のトランスインピーダンスアンプ。
６．光センサ応用形態と光センサプリアンプの一方において実施される、上項１のトランスインピーダンスアンプ。
７．光学媒体応用形態において実施される、上項１のトランスインピーダンスアンプ。
８．光エネルギーに応答して入力電流信号を生成するための光センサと、
前記入力電流信号に応答して出力信号を生成するためのトランスインピーダンスアンプ
を備えるシステムであって、
前記トランスインピーダンスアンプは少なくとも１つの利得段を備え、前記トランスインピーダンスアンプは、少なくとも１つのトランジスタを前記利得段と共有する自己バイアス型レギュレータを備えることからなる、システム。
９．前記トランスインピーダンスアンプは、入力信号に応答して前記出力信号を提供するために複数の利得段を備える、上項８のシステム。
１０．前記トランスインピーダンスアンプは、さらに、前記出力信号に応答して、前記入力信号と前記出力信号との間の増幅利得に影響を与えるためにフィードバック回路を備える、上項９のシステム。
１１．前記トランスインピーダンスアンプは、前記自己バイアス型レギュレータを制御する基準信号設定回路をさらに備える、上項８のシステム。
１２．電流I_TOPを生成する電流源をさらに備える上項８のシステムであって、前記利得段は、信号増幅のために電流の少なくとも一部を利用し、前記自己バイアス型レギュレータは電力信号の調節のために電流の一部を利用することからなる、システム。
１３．前記自己バイアス型レギュレータは電源ノイズを阻止するために電流の一部を利用する、上項８のシステム。
１４．前記光センサは、フォトダイオードと光検出器の一方を備える、上項８のシステム。
１５．光学分離応用形態において実施される、上項８のシステム。
１６．光センサ応用形態と光センサプリアンプの一方において実施される、上項８のシステム。
１７．光学媒体応用形態において実施される、上項８のシステム。
１８．入力信号を受信するステップと、
電力信号を受信するステップと、
制御信号を受信するステップと、
前記入力信号、電力信号、及び前記制御信号に基づいて出力信号を生成するステップと、
前記制御信号に応答して、前記入力信号に対する信号増幅、及び、前記電力信号の調節の両方を実行するステップ
を含む、方法。
【００５２】
本発明によるトランスインピーダンスアンプ(100)は、入力信号(134)を受信する第１の入力、電力信号(118)を受信する第２の入力、制御信号(124)を受信する第３の入力、出力信号(160)を生成する出力(162)を備える。トランスインピーダンスアンプ(100)は、電力信号、入力信号、及び制御信号を受信し、かつ、制御信号に応答して、入力信号に対する信号増幅、及び、電力信号の調節の両方を実行する少なくとも１つの信号増幅回路(144)を備える。
【００５３】
以上、特定の実施形態を参照して本発明を説明した。しかしながら、本発明のより範囲から逸脱することなく、それらの実施形態に対して種々の修正及び変更を行うことができることは明らかであろう。したがって、本明細書及び図面は限定ではなく例示を目的とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の１実施形態によるトランスインピーダンスアンプのブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による図１の統合化増幅回路及び電源レギュレータをより詳しく示す。
【図３】本発明の第２の実施形態による、図２のトランスインピーダンスアンプの例示的な回路を示す。
【図４】本発明の１実施形態に従うトランスインピーダンスアンプによって実施される１方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の１実施形態による、トランスインピーダンスアンプを利用可能なオプトカプラ応用形態のブロック図である。
【図６】本発明の１実施形態による、トランスインピーダンスアンプを利用可能な光センサ応用形態のブロック図である。
【図７】本発明の１実施形態による、トランスインピーダンスアンプを利用可能な光学媒体応用形態のブロック図である。
【符号の説明】
【００５５】
１００  トランスインピーダンスアンプ
１１８  電力信号
１２４  制御信号
１３４  入力信号
１４４  信号増幅回路
１６０  出力信号
１６２  出力
【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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【図７】
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