(57)【要約】【課題】ノイズ特性を悪化させることなく、かつ利得を下げることなく周波数特性を高周波まで広げることが可能な増幅回路を提供する。【解決手段】エミッタが接地され、ベースがフォトダイオード１３に接続され、コレクタが第１の定電流源１６に接続される第１のトランジスタ１０と、エミッタが第２の定電流源１７に接続され、ベースが第１のトランジスタ１０のコレクタと第１の定電流１６との間に接続される第２のトランジスタ１１と、一端が第１のトランジスタ１０のベースとフォトダイオード１３との間に接続され、他端が第２のトランジスタ１１のエミッタと第２の定電流源１７との間に接続される第１の抵抗１４と、ベースが第２のトランジスタ１１のエミッタと第２の定電流源１７との間に接続され、コレクタが出力端子に接続される第３のトランジスタ１２と一端が第３のトランジスタ１２のエミッタに接続され、他端が接地される第２の抵抗１５とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エミッタが接地され、ベースがフォトダイオードに接続され、コレクタが第１の定電流源に接続されている第１のトランジスタと、
エミッタが第２の定電流源に接続され、ベースが前記第１のトランジスタのコレクタと前記第１の定電流源との間に接続されている第２のトランジスタと、
一端が前記第１のトランジスタのベースと前記フォトダイオードとの間に接続され、他端が前記第２のトランジスタのエミッタと前記第２の定電流源との間に接続されている第１の抵抗と、
ベースが前記第２のトランジスタのエミッタと前記第２の定電流源との間に接続され、コレクタが出力端子に接続されている第３のトランジスタと、
一端が前記第３のトランジスタのエミッタに接続され、他端が接地されている第２の抵抗とを具備する
ことを特徴とする増幅回路。
【請求項２】
前記増幅回路は、さらに、
前記出力端子と前記第３のトランジスタのコレクタとの間に挿入されている演算増幅器であって、負入力端子が前記第３のトランジスタのコレクタに接続され、該演算増幅器の出力端子である演算出力端子が前記出力端子に接続されている前記演算増幅器と、
前記負入力端子と前記演算出力端子との間に挿入されている第３の抵抗とを具備する
ことを特徴とする請求項１記載の増幅回路。
【請求項３】
前記増幅回路は、さらに、
前記第１のトランジスタのエミッタに接続されている第１の電圧源と、
前記第２の抵抗の他端に接続されている第２の電圧源とを具備し、
前記第１のトランジスタのエミッタは、前記第１の電圧源を介して接地され、
前記第２の抵抗の他端は、前記第２の電圧源を介して接地されている
ことを特徴とする請求項１記載の増幅回路。
【請求項４】
前記第１の抵抗は、並列に接続された第１の抵抗素子および第２の抵抗素子から構成され、
前記増幅回路は、さらに、
スイッチ動作により前記第１のトランジスタのベースと前記第２のトランジスタのエミッタとの間に前記第１の抵抗素子および第２の抵抗素子のいずれを挿入するかを選択するスイッチを具備する
ことを特徴とする請求項１記載の増幅回路。
【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増幅回路に関する。
【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、増幅部として例えば特許文献１に記載されるように、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。
【０００４】
図７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。同図のフォトダイオード増幅回路は、フォトダイオード１００、演算増幅器１１０、抵抗値Ｒ１０の帰還抵抗１２０、抵抗値Ｒ１１の抵抗１３０を有する。フォトダイオード１００と演算増幅器１１０とを接続する配線には、容量値Ｃｓの寄生容量１４０が存在する。フォトダイオード１００に入射された光は、フォトダイオード１００によって電流に変換される。この電流は演算増幅器１１０の負入力端子に入力される。演算増幅器１１０と帰還抵抗１２０は電流を電圧に変換する電流電圧増幅器として機能する。
【特許文献１】特開平１０−２５６８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術におけるフォトダイオード増幅回路は、受光信号の高周波化が困難であるという問題がある。具体的には、次世代ＤＶＤと呼ばれるブルーレイディスク（Blu-ray Disc:ＢＤ)での高速読み出し／書き込みが困難であるという問題がある。例えば、ＤＶＤでは読み出し速度が１６倍速の場合に、増幅回路は約８０ＭＨｚの周波数に応答できればよい。ところが、ＢＤでは例えば１２倍速の読み出し速度の場合に約１８０ＭＨｚの周波数に応答できることが必要とされる。
【０００６】
図８は、従来技術における増幅回路の利得−周波数特性を示す。同図における一点鎖線は開ループ時の特性を示し、実線は帰還抵抗１２０の抵抗値Ｒ１０により定まる閉ループ特性を示している。実線で示す閉ループ特性および一点鎖線で示す開ループ特性は、帰還抵抗１２０の抵抗値Ｒ１０および寄生容量１４０の容量値Ｃｓに起因するポール周波数ｆｐ１で周波数特性が劣化する。ポール周波数ｆｐ１は単純には
【数１】
2008306673.tif 000003
によって定まる。
【０００７】
そのため、ＢＤにおけるフォトダイオード１００の感度の低さを補うために単に帰還抵抗１２０の抵抗値Ｒ１０を大きくして演算増幅器１１０の利得を上げようとすれば、ポール周波数ｆｐ１が低域側にシフトし、閉ループ特性の周波数特性が劣化する（利用可能な周波数の帯域が狭くなる）ことから、利得向上と周波数特性の向上とを両立させることが困難である。
【０００８】
また、利得を下げずに周波数特性を向上させる手法として帰還抵抗１２０の抵抗値Ｒ１０を小さくし、その分、次段のアンプで増幅し見かけ上トータルの増幅率を同じにする手法が一般的である。この手法は帰還抵抗１２０の抵抗値Ｒ１０を小さく出来るため周波数特性を向上させることが可能であるが、ノイズ特性に不利になる。例えば、帰還抵抗１２０のみで利得を稼ぐ場合のノイズは帰還抵抗１２０の熱雑音の大きさとして、
【数２】
2008306673.tif 000004
で表される。ここでｋ：ボルツマン定数、Ｔ：絶対温度、Δｆ：帯域幅である。この熱雑音が図７の回路のノイズ理論限界となる。但し、抵抗１３０の熱雑音は考慮していない。これに対し帰還抵抗１２０の抵抗値Ｒ１０を１／２倍とし、次段のアンプで２倍の増幅をした場合の熱雑音は、
【数３】
2008306673.tif 000005
となり、
【数４】
2008306673.tif 000006
熱雑音が大きくなる。
【０００９】
ＢＤにとってＳ／Ｎ比（信号（Ｓ）対雑音（Ｎ）比）が悪くなることは信号品質の劣化に繋がる。
【００１０】
上記課題に鑑み本発明は、ノイズ特性を悪化させず、かつ利得を下げることなく周波数特性を高周波まで広げることが可能な増幅回路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】
【００１１】
上記課題を解決するため本発明の増幅回路は、エミッタが接地され、ベースがフォトダイオードに接続され、コレクタが第１の定電流源に接続されている第１のトランジスタと、エミッタが第２の定電流源に接続され、ベースが前記第１のトランジスタのコレクタと前記第１の定電流源との間に接続されている第２のトランジスタと、一端が前記第１のトランジスタのベースと前記フォトダイオードとの間に接続され、他端が前記第２のトランジスタのエミッタと前記第２の定電流源との間に接続されている第１の抵抗と、ベースが前記第２のトランジスタのエミッタと前記第２の定電流源との間に接続され、コレクタが出力端子に接続されている第３のトランジスタと、一端が前記第３のトランジスタのエミッタに接続され、他端が接地されている第２の抵抗とを具備することを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、第１の抵抗および第２の抵抗の抵抗比により電流増幅率が定まり、第１の抵抗により周波数特性におけるポール周波数が定まるので、電流増幅率と周波数特性におけるポール周波数とを任意に定めることができる。その結果、ノイズ特性を悪化させることなく、かつ利得を下げることなくポール周波数を高周波化し、周波数特性を高周波まで広げる（利用可能な周波数を高周波側まで広げる）ことができる。
【００１３】
ここで、前記増幅回路は、さらに、前記出力端子と前記第３のトランジスタのコレクタとの間に挿入されている演算増幅器であって、負入力端子が前記第３のトランジスタのコレクタに接続され、該演算増幅器の出力端子である演算出力端子が前記出力端子に接続されている前記演算増幅器と、前記負入力端子と前記演算出力端子との間に挿入されている第３の抵抗とを具備してもよい。
【００１４】
この構成によれば、演算増幅器は、第１の抵抗と第２の抵抗とによって電流増幅された信号を電圧に変換し、変換された電圧を増幅するので、周波数特性を広帯域化するために第１の抵抗の抵抗値を小さくしても電流増幅率が低下しない。その結果、利得を下げることなく周波数特性を高周波まで広げることができる。
【００１５】
また、前記増幅回路は、さらに、前記第１のトランジスタのエミッタに接続されている第１の電圧源と、前記第２の抵抗の他端に接続されている第２の電圧源とを具備し、前記第１のトランジスタのエミッタは、前記第１の電圧源を介して接地され、前記第２の抵抗の他端は、前記第２の電圧源を介して接地されていてもよい。
【００１６】
この構成によれば、電圧源の電圧分だけフォトダイオードの逆バイアス電圧が印加され、フォトダイオードの寄生容量を減らすことができるので、ポール周波数を高周波化し、周波数特性をさらに高周波まで広げることができる。
【００１７】
また、前記第１の抵抗は、並列に接続された第１の抵抗素子および第２の抵抗素子から構成され、前記増幅回路は、さらに、スイッチ動作により前記第１のトランジスタのベースと前記第２のトランジスタのエミッタとの間に前記第１の抵抗素子および第２の抵抗素子のいずれを挿入するかを選択するスイッチを具備してもよい。
【００１８】
この構成によれば、スイッチにより第１の抵抗素子および第２の抵抗素子のいずれかを選択し、第１の抵抗と第２の抵抗により定まる電流増幅率を切り替え、異なる反射率をもつメディア、例えばＢＤ−ＲＯＭ、ＢＤ−Ｒに対応させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の増幅回路によれば、抵抗の熱雑音で発生するノイズ特性を悪化させることなく周波数特性を高周波まで広げることができる。また、周波数特性を高周波まで広げることができ且つ利得を落とさないという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態における増幅回路について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る増幅回路の回路図である。この増幅回路は、図１に示すように、第１のＮＰＮトランジスタ１０と、第２のＮＰＮトランジスタ１１と、第３のＮＰＮトランジスタ１２と、フォトダイオード１３と、抵抗値Ｒ１の第１の抵抗１４と、抵抗値Ｒ２の第２の抵抗１５と、第１の定電流源１６と、第２の定電流源１７とを備える。
【００２２】
フォトダイオード１３では、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。フォトダイオード１３は、光ディスクに反射されたレーザ光を受けて入力端子Ｉｉｎから電流ｉ１を引き抜く。第１のＮＰＮトランジスタ１０のベースは入力端子Ｉｉｎに接続され、エミッタは接地電位に接続され、コレクタは第２のＮＰＮトランジスタ１１のベースと第１の定電流源１６とに接続されている。第１の定電流源１６は、電源電圧Ｖｄｄを供給する電源ライン１９に接続されており、第１のＮＰＮトランジスタ１０を駆動するための電流源として作用する。また、第２のＮＰＮトランジスタ１１のコレクタは電源電圧Ｖｄｄを供給する電源ライン１９に接続されている。第２のＮＰＮトランジスタ１１のエミッタは第２の定電流源１７と第３のＮＰＮトランジスタ１２のベースとに接続されている。第１の抵抗１４は、入力端子Ｉｉｎと第２のＮＰＮトランジスタ１１のエミッタとの間に挿入される。第２の抵抗１５は、第３のＮＰＮトランジスタ１２のエミッタと接地電位との間に挿入される。第１のＮＰＮトランジスタ１０と第２のＮＰＮトランジスタ１１で増幅回路が構成されている。第１の抵抗１４は該増幅回路の帰還抵抗として作用する。また、フォトダイオード１３のカソードと入力端子Ｉｉｎと第１の抵抗１４の一端と第１のＮＰＮトランジスタ１０のベースとを接続する配線には、容量値Ｃｓの寄生容量１８が存在する。容量値Ｃｓは例えば０.１ｐＦ〜０．５ｐＦ程度である。
【００２３】
本実施形態の増幅回路では、入力端子Ｉｉｎには帰還抵抗としての第１の抵抗１４が接続され、さらに出力端子Ｉｏｕｔには第３のＮＰＮトランジスタ１２と第２の抵抗１５とが接続される。これにより、第１の抵抗１４及び第２の抵抗１５の抵抗値の比により電流増幅率が定まる。その結果、第１の抵抗１４の抵抗値と寄生容量１８の容量値Ｃｓとにより定まる周波数特性におけるポール周波数を任意に定めることができるので、電流増幅率を下げることなく、ポール周波数を高周波化することができる。また、第１の抵抗１４の抵抗値Ｒ１と、第２の抵抗１５の抵抗値Ｒ２との２つの抵抗値の比を適切に選択することで熱雑音を低く抑えることが可能となる。
【００２４】
上記構成を有する増幅回路において、フォトダイオード１３上に光が照射された場合、フォトダイオード１３から電流ｉ１が発生する。電流ｉ１は、第１の抵抗１４に流れ第２のＮＰＮトランジスタ１１のエミッタには、
【数５】
2008306673.tif 000007
の電圧が発生する。第２のＮＰＮトランジスタ１１のエミッタは、第３のＮＰＮトランジスタ１２のベースと接続されているので、第３のＮＰＮトランジスタ１２のベースもΔＶだけ上昇する。第３のＮＰＮトランジスタ１２は動作しているのでΔＶの変化分だけ、第３のＮＰＮトランジスタ１２のエミッタ電圧を変化させる。つまり、ΔＶ分だけ第３のＮＰＮトランジスタ１２のエミッタの電圧を上昇させる。第３のＮＰＮトランジスタ１２のエミッタの電圧上昇分は、第２の抵抗１５によって電流に変換され出力端子Ｉｏｕｔに電流を発生させる。この出力端子Ｉｏｕｔに発生する電流ｉ２は、
【数６】
2008306673.tif 000008
となる。よって、出力端子Ｉｏｕｔに発生する電流ｉ２は、
【数７】
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となる。第１の抵抗１４を流れる電流ｉ１は、フォトダイオード１３の受光量を示す受光信号の電流とみなせるので、電流増幅率は（Ｒ１／Ｒ２）である。例えばＲ１＝６０ｋΩ、Ｒ２＝２ｋΩの場合、
【数８】
2008306673.tif 000010
となる。
【００２５】
第１のＮＰＮトランジスタ１０と第２のＮＰＮトランジスタ１１で構成される増幅器の周波数特性について考える。寄生容量１８の容量値Ｃｓと第１の抵抗１４の抵抗値Ｒ１とで定まるポール周波数は、第１の抵抗１４の抵抗値Ｒ１によって一意に定めることができる。また、上記の電流増幅率も第１の抵抗１４の抵抗値Ｒ１と第２の抵抗１５の抵抗値Ｒ２との比によって一意に定めることができる。それゆえ、第１の抵抗１４の抵抗値Ｒ１を従来よりも小さい値に定めれば周波数特性を広帯域化することができる。例えば、従来第１の抵抗１４の抵抗値Ｒ１は、６０ｋΩとしていたが、本実施形態の増幅回路では、第１の抵抗１４の抵抗値Ｒ１を３０ｋΩ、第２の抵抗１５の抵抗値Ｒ２を５００Ωとすることができる。つまり、寄生容量１８の容量値Ｃｓと第１の抵抗１４の抵抗値Ｒ１とで定まるポール周波数を高域に２倍にする事が可能である。
【００２６】
そして、第１の抵抗１４の抵抗値Ｒ１を第２の抵抗１５の抵抗値Ｒ２より十分に大きくし、電流増幅率（Ｒ１／Ｒ２）を大きくできる。電流増幅率を大きくすれば、電流出力端子Ｉｏｕｔから出る電流の熱雑音は、ほぼＲ１の熱雑音で決定され、その大きさは、
【数９】
2008306673.tif 000011
で表される。ここでｋ：ボルツマン定数、Ｔ：絶対温度、Ｒ１：Ｒ１の抵抗値、Δｆ：帯域幅である。従って、第１の抵抗１４の抵抗値Ｒ１を従来よりも小さい値に定めれば、熱雑音の低減と周波数特性の広帯域化の両立が可能となる。
【００２７】
図２は、増幅回路の利得−周波数特性を示す図である。同図において、破線は従来の増幅回路における開ループ時の特性を示し、一点鎖線は本実施形態の増幅回路における開ループ時の特性を示し、実線は第１の抵抗１４の抵抗値Ｒ１により定まる本実施形態の増幅回路における閉ループ特性を示している。ここで、開ループ特性と閉ループ特性について関係を説明する。図２に示すように実線で示される増幅回路の閉ループの周波数特性は、一点鎖線で示される増幅回路の開ループの周波数特性で決定される。つまり、一点鎖線の開ループ特性に対して、実線の閉ループ特性の利得が決定されれば、その利得の周波数特性をフラットに広域にのばしたとき、一点鎖線の開ループ特性と交差する。この交差の周波数以降、開ループの周波数と閉ループの周波数は同時に減衰していく。つまり、閉ループ特性の利得が同じであれば、開ループ特性のポール周波数をのばすことによって閉ループ特性のポール周波数も同時にのばすことが可能である。一点鎖線で示す開ループ特性は、第１の抵抗１４の抵抗値Ｒ１および寄生容量１８の容量値Ｃｓに起因するポール周波数ｆ２で周波数特性が劣化する。なお、図中のポール周波数ｆ１は、従来技術における増幅回路のポール周波数であり、従来技術における増幅回路と対比するために記してある。従来技術における増幅回路は、受光部の青色レーザによる感度の低さを補うため、帰還抵抗１２０の抵抗値Ｒ１０を大きくすれば、寄生容量１４０の容量値Ｃｓと帰還抵抗１２０の抵抗値Ｒ１０とで定まるポール周波数ｆ１が低域し、よって閉ループのポール周波数を高域に延ばすことができない。しかし、本実施形態の増幅回路は、同図に示すように、第１の抵抗１４の抵抗値Ｒ１を従来よりも小さい値に定めて周波数特性を広帯域化し、従来技術と比較して周波数特性を向上させることができる。また、利得（電流増幅率）は、第１の抵抗１４の抵抗値Ｒ１と第２の抵抗１５の抵抗値Ｒ２との比により定めることができ、抵抗値Ｒ２を調整することで第１の抵抗１４の抵抗値Ｒ１を小さくしても利得は下がらないようにできる。
【００２８】
例えば、従来の増幅回路において帰還抵抗の抵抗値は６０ｋΩであり、寄生容量の容量値が０．１ｐＦであることを考慮すると、開ループ特性のポール周波数ｆ１は、１／（２×π×０．１ｐＦ×６０ｋΩ）となり、約２７ＭＨｚとなる。一方、本実施形態の増幅回路において帰還抵抗の抵抗値は３０ｋΩであり、寄生容量の容量値が０．１ｐＦであることを考慮すると、ポール周波数ｆ２は、１／（２×π×０．１ｐＦ×３０ｋΩ）となり、約５４ＭＨｚとなる。
【００２９】
このように本実施形態における増幅回路によれば、第１の抵抗１４の抵抗値Ｒ１と寄生容量１８の容量値Ｃｓとで決まる周波数特性を高周波まで広げることができる。実際、本実施形態の増幅回路によれば、開ループ特性のポール周波数を５４ＭＨｚと従来の増幅回路よりも２倍向上させることができた。この開ループ特性に対応し閉ループ特性を求めると、従来技術の増幅回路においては１３０ＭＨｚであり、１２倍速ＢＤに適用できないのに対し、本実施形態の増幅回路においては２８０ＭＨｚ以上となり、１２倍速ＢＤに適用できる。
【００３０】
また、Ｒ１とＲ２の抵抗値と２つの抵抗値の比を適切に選択することで周波数特性を高周波まで広げることができるとともに、熱雑音を低く抑えることができる。
【００３１】
なお、本実施形態の増幅回路においては、Ｒ１を３０ｋΩ、Ｒ２を５００Ωとしたが、これらの値に限定されることはなく、Ｒ１の値として１０ｋΩ〜６０ｋΩ、Ｒ２の値として１００Ω〜１０００Ωの範囲であれば、熱雑音の低減と周波数特性の広帯域化の両立が可能となる。
【００３２】
また、従来技術の増幅回路において帰還抵抗１２０の抵抗値Ｒ１０は、メディアの反射率と光学的な透過率及び、フォトダイオードの感度を考慮し、高い抵抗値が望まれるが、帰還抵抗１２０の抵抗値Ｒ１０を高くすることは周波数特性の低下につながる。つまり、フォトダイオードの感度特性と周波数特性との両特性を満足させるために帰還抵抗１２０の抵抗値Ｒ１０を６０ｋΩとしているのである。すなわち、従来技術の増幅回路においては、増幅回路に対し与えられた特性を出すためには、帰還抵抗１２０の抵抗値Ｒ１０の値として６０ｋΩよりも小さな値を用いることも、逆に６０ｋΩよりも大きくすることもできないのである。一方、本実施形態の増幅回路においては、帰還抵抗の抵抗値Ｒ１を低くすることで、増幅回路における感度特性と周波数特性との両特性を満足させることができる。
【００３３】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態では、周波数特性を広帯域化すると同時に利得を大きくすることが可能な増幅回路について説明する。第１の実施形態の増幅回路では、電流増幅率は、Ｒ１／Ｒ２であるため、Ｒ１を小さくすると電流増幅率が低下する。この低下を解消するため、本実施形態の増幅回路は、後段に電流を電圧に変換し、変換された電圧を増幅する演算増幅器を備えることを特徴とする。
【００３４】
図３は、第２の実施形態に係る増幅回路の回路図である。この増幅回路は、図１と比較して、出力端子と第３のＮＰＮトランジスタ１２のコレクタとの間に挿入された演算増幅器２０、演算増幅器２０の負入力端子と演算出力端子との間に挿入された抵抗値Ｒ３の第３の抵抗２１、および抵抗値Ｒ４の第４の抵抗２２が追加されているという点で第１の実施形態の増幅回路と異なる。図１と同じ構成要素には同じ符号を付してその説明を省略し、以下異なる点を中心に説明する。
【００３５】
演算増幅器２０の負入力端子と出力端子との間には帰還抵抗としての第３の抵抗２１が接続され、正入力端子と基準電位Ｖｒｅｆとの間には第４の抵抗２２が接続される。また、演算増幅器２０の負入力端子は第３のＮＰＮトランジスタ１２のコレクタと接続され、演算増幅器２０の出力端子は出力端子Ｖｏｕｔと接続される。これにより演算増幅器２０は、前段の増幅器からの電流を電圧に変換し、変換された電圧を増幅する。
【００３６】
このように本実施形態における増幅回路によれば、演算増幅器２０は前段の増幅器によって電流増幅された信号を電圧に変換に変換し、変換された電圧を増幅する。従って、本実施形態における増幅回路は、周波数特性を高周波まで広げることができ且つ利得を落とさないという効果がある。
【００３７】
図４は、本実施形態の増幅回路のシミュレーション結果を示す図である。破線が従来技術における増幅回路の周波数特性を示し、実線が本実施形態の増幅回路の周波数特性を示す。両増幅回路の利得（ゲイン）を同一にした場合、従来技術における増幅回路の周波数特性は、ｆ（−１ｄＢ）＝１３０ＭＨｚ程度であり、本実施形態の増幅回路の周波数特性はｆ（−１ｄＢ）＝２８０ＭＨｚ程度となり約１５０ＭＨｚ周波数特性をのばす効果を確認した。ここで、ｆ（−１ｄＢ）とは、利得が−１ｄＢとなった周波数を示す。
【００３８】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態では、さらにノイズ特性および周波数特性を向上させることが可能な増幅回路について説明する。第１の実施形態の増幅回路では、フォトダイオード１３のバイアスは第１のＮＰＮトランジスタ１０のＶｂｅなので０．７〜０．８Ｖ程度と小さい。従って、フォトダイオード１３の両端にかかる逆バイアス電圧が小さくなり、寄生容量１８の容量値Ｃｓが大きくなる。その結果、１／（２π×Ｃｓ×Ｒ１）で決定されるポール周波数ｆ２が低域になり、ノイズ特性、周波数特性が悪化する。この悪化を解消するため、本実施形態の増幅回路では、フォトダイオード１３のバイアス電圧を大きく設定することを特徴とする。フォトダイオード１３の逆バイアス電圧を大きくすると、フォトダイオード１３の寄生容量１８の容量値が小さくなり、１／（２π×Ｃｓ×Ｒ１）で決定されるポール周波数ｆ２を高域にシフトさせることが出来、周波数特性を高周波まで延ばすことが出来る。また、ノイズ特性は、一般に１／（２π×Ｃｓ×Ｒ１）で決定されるポール周波数ｆ２よりノイズレベルが上昇する特性があり、周波数特性同様、ポール周波数ｆ２を高域にシフトする事でノイズが上昇する周波数を広域にでき、結果ノイズ低減が可能となる。
【００３９】
図５は、第３の実施形態に係る増幅回路の回路図である。この増幅回路は、図１と比較して、電圧Ｖ１の電源電圧源３１及び３２が追加されているという点で第１の実施形態の増幅回路と異なる。図１と同じ構成要素には同じ符号を付してその説明を省略し、以下異なる点を中心に説明する。
【００４０】
電源電圧源３１は第１のＮＰＮトランジスタ１０のエミッタに接続され、電源電圧源３２は第２の抵抗１５を介して第３のＮＰＮトランジスタ１２のエミッタに接続される。第１のＮＰＮトランジスタ１０のエミッタは、電源電圧源３１を介して接地され、第２の抵抗１５は、電源電圧源３２を介して接地される。これにより、第１のＮＰＮトランジスタ１０および第３のＮＰＮトランジスタ１２のエミッタの電位を電源電圧源３１及び３２により任意に設定することが可能となり、それによりフォトダイオード１３の逆バイアス電圧もＶ１＋Ｖｂｅに設定される。電源電圧源３１及び３２は、例えば定電流源と抵抗とで構成されるバイアス回路を使用して構成すれば任意の電圧に設定が可能である。
【００４１】
このように本実施形態における増幅回路によれば、フォトダイオード１３の逆バイアス電圧を任意に設定できる。従って、フォトダイオード１３の逆バイアス電圧を大きくして寄生容量１８の容量値Ｃｓを小さくし、寄生容量１８の容量値Ｃｓと帰還抵抗（第１の抵抗１４）の抵抗値Ｒ１とで決定されるポール周波数ｆ２を高域にすることで、ノイズ特性及び周波数特性を向上させることができる。
【００４２】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態では、さらに電流増幅率を切り換えることが可能な増幅回路について説明する。第１の実施形態の増幅回路では、増幅回路の電流増幅率は（Ｒ１／Ｒ２）で定まる固定値であったが、本実施形態の増幅回路は、電流増幅率を切り換え可能な構成を有する。
【００４３】
図６は、第４の実施形態に係る増幅回路の回路図である。この増幅回路は、図１と比較して、第１の抵抗１４の代わりに、並列に接続された複数の抵抗素子４２ａ、・・・４２ｎとスイッチ回路４１とを有する点で第１の実施形態の増幅回路と異なる。図１と同じ構成要素には同じ符号を付しその説明を省略し、以下異なる点を中心に説明する。
【００４４】
複数の抵抗素子４２ａ、・・・４２ｎは、それぞれＲ１ａ、・・・Ｒ１ｎの互いに異なる抵抗値を有する。スイッチ回路４１は、第１のＮＰＮトランジスタ１０のベースと第２のＮＰＮトランジスタ１１のエミッタとの間に挿入すべき抵抗素子を選択的に切り換える。具体的には、抵抗素子４２ａ、・・・４２ｎのいずれを第１のＮＰＮトランジスタ１０のベースと第２のＮＰＮトランジスタ１１のエミッタとの間に挿入するか選択する。ここでは、スイッチ回路４１は、複数の抵抗素子４２ａ、・・・４２ｎのうち任意の１つを選択するものとする。
【００４５】
本実施形態における増幅回路によれば、増幅回路の電流増幅率は、スイッチ回路４１により選択された抵抗素子の抵抗値と第２の抵抗１５の抵抗値Ｒ２との比により定まる。それゆえ、スイッチ回路４１は、電流増幅率を切り換えることができる。電流増幅率の切り換えは、例えば、本増幅回路が装備される光ディスクドライブにおける読み出し速度や書き込み速度（つまり、１倍速、２倍速、・・・１６倍速など）に応じて切り換えることができる。また、同じ速度でも読み出し動作時と書き込み動作時とで切り換えるようにしてもよい。さらに、異なる反射率をもつメディア、例えばＢＤ−ＲＯＭとＢＤ−ＲＥとに対応して切り換えるようにしてもよい。
【００４６】
例えば、本実施形態の増幅回路において、抵抗値２０ｋΩの抵抗素子４２ａと抵抗値６０ｋΩの抵抗素子４２ｂの２つの抵抗素子が採用された場合、表１に示すように、反射率の高いＢＤ−ＲＯＭ（読み出し専用ＢＤ）に対しては、帰還抵抗として抵抗素子４２ａが選択され、反射率の低いＢＤ−ＲＥ（書き込み型ＢＤ）に対しては、帰還抵抗として抵抗素子４２ｂが選択され、それぞれのディスクに応じた帰還抵抗が選択される。ＢＤ−ＲＥは、ＢＤ−ＲＯＭと比べ反射率が低い為、選択する抵抗素子としては抵抗値の大きいものが選択される。
【００４７】
【表１】
2008306673.tif 000012
【００４８】
なお、スイッチ回路４１は、複数の抵抗素子４２ａ、・・・４２ｎのうち任意の組み合わせを選択するようにしてもよい。例えば、ＤＶＤを含めて再生または記録できるようにするために抵抗素子として抵抗値２０ｋΩの抵抗素子４２ａと、抵抗値６０ｋΩの抵抗素子４２ｂと、抵抗値１０ｋΩの抵抗素子４２ｃと、抵抗値４０ｋΩの抵抗素子４２ｄの４つの抵抗素子が採用された場合、表２に示すように、ＤＶＤ−ＲＯＭに対しては帰還抵抗として抵抗素子４２ｃが採用され、ＤＶＤ−ＲＡＭに対しては帰還抵抗として抵抗素子４２ｄが採用され、各メディアにあった帰還抵抗が選択される。
【００４９】
【表２】
2008306673.tif 000013
【００５０】
また、本実施形態の増幅回路は、ＢＤやＤＶＤ以外に、ＣＤ−ＲＯＭ等の他の異なる光ディスクについても抵抗素子の個数や抵抗値を適宜選択することにより読み出しまたは書き込みに対応できる。
【００５１】
以上、本発明の増幅回路について、実施形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当業者が思いつく各種変形を施したものも本発明の範囲内に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、フォトダイオードからの受光信号を増幅する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】
【００５３】
【図１】本発明の第１の実施形態における増幅回路の回路図である。
【図２】同実施形態における増幅回路の利得−周波数特性を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態における増幅回路の回路図である。
【図４】同実施形態における増幅回路の周波数特性を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施形態における増幅回路の回路図である。
【図６】本発明の第４の実施形態における増幅回路の回路図である。
【図７】従来技術における増幅回路の構成を示す図である。
【図８】従来技術における増幅回路の利得−周波数特性を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０    第１のＮＰＮトランジスタ
１１    第２のＮＰＮトランジスタ
１２    第３のＮＰＮトランジスタ
１３、１００    フォトダイオード
１４    第１の抵抗
１５    第２の抵抗
１６    第１の定電流源
１７    第２の定電流源
１８、１４０    寄生容量
１９    電源ライン
２０、１１０    演算増幅器
２１    第３の抵抗
２２    第４の抵抗
３１、３２    電源電圧源
４１    スイッチ回路
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｎ    抵抗素子
１２０    帰還抵抗
１３０    抵抗
【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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【図８】
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