(57)【要約】【課題】ＡＧＣの応答特性の内、アタックタイム側とディケイタイム側を個別に調整することができるＡＧＣ回路を提供する。【解決手段】可変ゲインアンプの出力電圧を所定の基準電圧と比較してゲインコントロール電圧を生成し、ゲインコントロール電圧からの帰還により可変ゲインアンプのゲインを調整するＡＧＣ回路であって、ゲインコントロール電圧生成のための容量素子への電流値をモニターするモニター手段としての電流モニター用トランジスタ４、５と、モニター手段の測定結果を基に容量素子に対して補助的に電流の吐出しと吸込みを行う補助トランジスタ６、７とを備えた。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変ゲインアンプの出力電圧を所定の基準電圧と比較してゲインコントロール電圧を生成し、ゲインコントロール電圧からの帰還により可変ゲインアンプのゲインを調整するＡＧＣ回路であって、ゲインコントロール電圧生成のための容量素子への電流値をモニターするモニター手段と、モニター手段の測定結果を基に容量素子に対して補助的に電流の吐出しと吸込みを行う補助トランジスタとを備えたことを特徴とするＡＧＣ回路。
【請求項２】
モニター手段としてゲートとドレインを短絡させた２つの電流モニター用トランジスタを有し、２つの電流モニター用トランジスタと２つの補助トランジスタとをカレントミラーで接続することを特徴とする請求項１記載のＡＧＣ回路。
【請求項３】
電流モニター用トランジスタ、補助トランジスタのいずれか一方あるいは双方のトランジスタサイズが可変であることを特徴とする請求項２記載のＡＧＣ回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＡＧＣ（オートゲインコントロール）回路に関するものであり、容量を用いてゲインコントロール電圧を発生する構成の回路を前提に、ゲインコントロールの応答特性の制御を行う回路に関するものである。本発明は例えば、光ディスクの記録再生に関わる信号処理において、サーボ信号、ウォブル信号やＲＦ信号などに対して信号を所定の振幅に増幅する回路などに適用できる。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＡＧＣ回路で応答特性を調整するには、ゲインコントロール電圧を発生する容量の大きさを変更することで対応している。また外付けの容量を使用する場合は、容量に接続する端子を複数設け、どの容量を使用するか、またはどのように組み合わせて使用するかを選択することで、応答特性を切替えるのが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
光ディスク装置の制御信号を取り扱う場合、基準となる信号でＡＧＣ回路を動作させて、各信号のレベルを調整し信号処理を行なう必要がある。しかし、信号の強弱は常に変化しており、ＡＧＣ回路はその変化に追従する必要がある。ＡＧＣ回路の応答速度は容量素子の大きさに比例しており、アタックタイムとディケイタイムのバランスはトランジスタの特性によって左右される。
容量素子を大きくするとアタックタイムとディケイタイムは同様に大きくなる。必ずしも設計値通りの応答特性が実製品と一致するとは限らず、アタックタイムとディケイタイムのバランスが崩れる場合もあり、従来はアタックタイムとディケイタイムの最適化を行なうにあたって、どちらか一方にあわせ込むなどしていた。
また、応答速度をアプリケーションの途中で変更したい場合、複数個の容量を切替えて使用することにより実現しており、例えば容量がＬＳＩの外部にある場合は、容量の数だけの端子が必要になっている。また、光ディスクの読み出し・書き込み速度が高倍速化するにあたり、低倍速から高倍速までＡＧＣ回路の応答速度を細かく調整できるようにする必要がある。
本発明は、ＡＧＣの応答特性の内、アタックタイム側とディケイタイム側を個別に調整することができるＡＧＣ回路を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、可変ゲインアンプの出力電圧を所定の基準電圧と比較してゲインコントロール電圧を生成し、ゲインコントロール電圧からの帰還により可変ゲインアンプのゲインを調整するＡＧＣ回路であって、ゲインコントロール電圧生成のための容量素子への電流値をモニターするモニター手段と、モニター手段の測定結果を基に容量素子に対して補助的に電流の吐出しと吸込みを行う補助トランジスタとを備えたＡＧＣ回路を最も主要な特徴とする。
したがって、請求項１記載の発明によれば、電流吐き出し側の補助トランジスタと電流吸い込み側のトランジスタのサイズをそれぞれの切替え信号で選択することにより、吐き出し側の補助の電流と吸い込み側の補助の電流を制御することができ、アタックタイムとディケイタイムを個別に調整することが出来る。
請求項２記載の発明は、モニタ手段としてゲートとドレインを短絡させた２つの電流モニター用トランジスタを有し、２つの電流モニター用トランジスタと２つの補助トランジスタとをカレントミラーで接続する請求項１記載のＡＧＣ回路を主要な特徴とする。
【０００５】
請求項３記載の発明は、電流モニター用トランジスタ、補助トランジスタのいずれか一方あるいは双方のトランジスタサイズが可変である請求項２記載のＡＧＣ回路を主要な特徴とする。
したがって、請求項２、３記載の発明によれば、モニター手段としてゲートとドレインを短絡させた２つの電流モニター用トランジスタを有し、２つの電流モニター用トランジスタと２つの補助トランジスタとをカレントミラーで接続すると共に、電流モニター用トランジスタ、補助トランジスタのいずれか一方あるいは双方のトランジスタサイズを可変としたので、電流モニター用とトランジスタと補助トランジスタのトランジスタサイズの比により、補助トランジスタを流れる電流値が明確になるため、切替えによる応答速度の変化を予想でき、正確な調整が可能となる。
また、電流モニター用のトランジスタのドレイン電圧をコントロールすることができ、出力電圧発生装置の出力段における動作電圧範囲に合わせ込むことができる。またゲート電圧（ドレイン電圧と同電位）においては、ゲート・ソース間の電圧ＶＧＳを調整することができる。
さらに、両トランジスタの切替え信号の組み合わせにより、多数のトランジスタサイズ比を選択することが可能になり、より極め細やかな応答速度の選択が可能になる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は基本的なＡＧＣ回路の構成図である。入力信号はゲインアンプ１で増幅され出力信号となり、出力信号は出力電圧比較回路２に入力される。出力電圧比較回路２において出力信号と基準電圧とを比較するが、扱う信号がＡＣ波形であればピークホールド回路などでＤＣ信号化した後に基準電圧と比較する。つまり、出力電圧比較回路２は出力信号の振幅またはＤＣ電圧が所定の電圧になっているかを検出する。出力電圧比較回路２において検出された出力信号の基準電圧に対する大小関係は容量Ｃｘへの電流の入出力（吐き出しまたは吸い込み）に変換される。
容量Ｃｘでは出力電圧比較回路２からの電流制御によって電圧が決められ、その電圧を基にゲインコントロール回路３においてゲインアンプ１のゲインをコントロールする帰還信号を生成する。最終的には出力波形と基準電圧が一致するようにゲインアンプ１のゲインが掛けられる。ＡＧＣ回路の応答速度は、出力電圧比較回路２が入出力する電流値と容量Ｃｘの関係で決まる。また、容量Ｃｘの電圧はＡＧＣ回路のゲインコントロール状態を表すことになる。
【０００７】
ＡＧＣの応答特性の例を図２〜図５に示す。図２（１）、（２）は入力信号の例で、急激に大きくなった場合と急激に小さくなった場合の動作を表している。図３（１）、（２）は出力信号の例で、（１）（アタックタイム側）では大きくなった振幅がゲインが小さくなるように制御され一定の振幅に収束する。（２）（ディケイタイム側）では小さくなった振幅にゲインが大きくなるように制御され一定の振幅に収束する。
図４（１）、（２）は出力電圧比較回路２が容量Ｃｘへ入出力する電流値の例で、（１）では入力信号が大きくなった時点で基準電圧より大きな信号と判断し容量Ｃｘへ最大限の電流を流し込む（吐き出し）。（２）では電流がＣｘから出力電圧比較回路２へ向かって流れるため、マイナス方向のグラフとなる（吸い込み）。図５（１）、（２）は容量Ｃｘの電圧値の例であり、（１）ではＣｘへ流し込まれる電流により電圧が高くなり、ゲインアンプのゲインが低く抑えられるのに対して、（２）ではＣｘから電流を吸い取るため電圧が低くなり、ゲインアンプ１のゲインが高くなるよう制御される。
【０００８】
図６は本発明の実施の形態に係るＡＧＣ回路の構成図である。この実施形態ではＣ−ＭＯＳプロセスを前提にしている。図１に示す基本回路では出力電圧比較回路２から直接容量Ｃｘが接続されていたのに対して、本実施形態では出力電圧比較回路２が流す電流の大きさをモニターするための電流モニター用トランジスタとしてのＮｃｈ（Ｎチャネル）トランジスタ４とＰｃｈ（Ｐチャネル）トランジスタ５を容量Ｃｘとの間に並列に配置する。
２つの電流モニター用トランジスタ４、５はそれぞれソース側を容量Ｃｘに接続し、ドレイン側に出力電圧比較回路２を接続している。また２つの電流モニター用トランジスタ４、５のゲートはそれぞれのドレインと接続されている。つまり２つの電流モニター用トランジスタ４、５のゲート電圧は同一である。トランジスタに流れる電流はゲートとソースとの間の電位差ＶＧＳによって一意的に決まるものであり、逆に前記の回路構成により電流値からＶＧＳを発生させることができる。
ゲインを小さく制御する時は出力電圧比較回路２からの電流が容量Ｃｘに向かう方向に吐き出すと（正の方向とする）、トランジスタのドレイン電圧およびゲート電圧が高くなりＮｃｈトランジスタ４がオン状態となる。ＶＧＳは（ドレイン電圧−容量Ｃｘの電圧）でプラスの電圧となる。
その逆にゲインを大きく制御する時は出力電圧比較回路２に向かって容量Ｃｘから電流を吸い込むと（負の方向とする）、トランジスタのドレイン電圧およびゲート電圧が低くなりＰｃｈトランジスタ５がオン状態となる。ＶＧＳは（ドレイン電圧−容量Ｃｘの電圧）でマイナスの電圧となる。電流の入出力（正または負）の方向によってＮｃｈトランジスタ４とＰｃｈトランジスタ５を使い分けていることになる。
【０００９】
実施形態では上記２つの電流モニター用トランジスタ４、５で発生したゲート電圧を使って、補助トランジスタを駆動する。補助トランジスタもＮｃｈとＰｃｈの２つのトランジスタ６、７からなり、ソース側は電流モニター用トランジスタ４、５に接続されている（つまり、容量Ｃｘに接続されている）。
電流が正の方向の時は電流モニター用トランジスタのうちのＮｃｈトランジスタ４がオンすると同時に、補助トランジスタのうちのＮｃｈトランジスタ６も同様にオンする。電流モニター用トランジスタ４、５と補助トランジスタ６、７のソース電圧が同じであるため、トランジスタサイズに比例した電流が補助トランジスタ６、７から供給される。これにより容量Ｃｘの電圧は補助トランジスタ６、７に流れる電流の分だけ早く高い電圧に変化することになり、応答速度（この場合アタックタイム）を早くすることができる。
また、電流が負の方向の時は電流モニター用トランジスタのうちのＰｃｈトランジスタ５がオンすると同時に、補助トランジスタのうちのＰｃｈトランジスタ７もオンする。電流モニター用トランジスタ４、５と補助トランジスタ６、７のソース電圧が同じであるので、トランジスタサイズに比例した電流が補助トランジスタ６、７に流される。これにより容量Ｃｘの電圧は補助トランジスタ６、７に流れる電流の分だけ早く低い電圧に変化することになり、応答速度（この場合ディケイタイム）を早くすることができる。
つまり、アタックタイムを短くする場合は補助のＮｃｈトランジスタ６のサイズを大きく、ディケイタイムを短くする場合は補助のＰｃｈトランジスタ７のサイズを小さくする。前記トランジスタのサイズとはチャネルのＷ／Ｌを差し、サイズを大きくするとはＷ／Ｌを大きくするという意味である。
【００１０】
図７は補助トランジスタの第１の接続例を示す図、図８は補助トランジスタの第２の接続例を示す図である。図７は３個の補助トランジスタ（Ｎｃｈトランジスタ）６（６−１〜６−３）を平行に並べ、ゲートは電流モニター用トランジスタ（Ｎｃｈトランジスタ）４のゲートに接続する。トランジスタのサイズ比は電流モニター用トランジスタ４を１とした場合に、１：２：４のサイズ比の補助トランジスタ６としている。補助トランジスタ６のドレインは電流の供給源となるためソースより高い電位が必要であり、この例ではＶＣＣに接続している。またソース側にはそれぞれにスイッチ１１（１１−１〜１１−３）を設け、個別にオンオフできるようにする。
これにより全てのスイッチ１１がオフしている状態では補助トランジスタ６は作用せず、容量Ｃｘへの電流は電流モニター用トランジスタ４からのみ供給されるのでＡＧＣの応答速度は遅くアタックタイムは長い。補助トランジスタ６−１のスイッチ１１−１のみがオンした場合、補助トランジスタ６−１のドレイン・ソース間に流れる電流は電流モニター用トランジスタ４のドレイン・ソース間に流れる電流と同じであり、合計すると２倍の電流が容量Ｃｘに流れ込むことになり応答速度は２倍早くなる。
さらに、補助トランジスタ６−２のスイッチ１１−２のみがオンした場合は応答速度は３倍、補助トランジスタ６−１と補助トランジスタ６−２のスイッチ１１−１、１１−２が同時にオンした場合は４倍、というように応答速度を選択することが可能である。このように容量Ｃｘへ流れ込む電流を１倍から最大９倍まで９段階で選択することができることになり、アタックタイムを細かく調整することができる。
【００１１】
図８は図７と違いソース側は電流モニター用トランジスタ４のソースと直結しているが、ゲートに切替えスイッチ（セレクタ）１２（１２−１〜１２−３）を設けてゲートの電圧を切替えることで、補助トランジスタ６の動作・非動作を制御している。切替えスイッチ１２がＬ側に倒れている時は補助トランジスタ６のゲート電圧はＧＮＤに落とされ、ソース電圧はＧＮＤより高いのでＶＧＳはマイナス電圧となり補助トランジスタ６はオンしない。
これにより補助トランジスタ６のドレイン・ソース間には電流は流れない。切替えスイッチ１２がＨ側に倒れている場合、補助トランジスタ６のゲート電圧は電流モニター用トランジスタ４のゲート電圧と同じになり、補助トランジスタ６の動作は有効となる。従って、図７の動作と同様に、スイッチ１２を切替えることにより容量Ｃｘへ流れ込む電流を１倍から最大９倍まで９段階で選択することができることになり、アタックタイムを細かく調整することができる。
【００１２】
図９はトランジスタの電流と遷移時間の関係を示す図、図１０は容量Ｃｘの電圧と遷移時間の関係を示す図である。ここでは、入力信号が急激に大きくなった場合（アタックタイム側）の動作例である。この時電流の方向は出力電圧比較回路２から容量Ｃｘへ出力する方向であり、電流モニター用トランジスタ４のドレイン電圧とゲート電圧がソース電圧より高くなる。Ｐｃｈトランジスタ５、７はオフするので電流は流れない。
この例では補助トランジスタ６と電流モニター用トランジスタ４のサイズ比は２：１であり、補助トランジスタ６のドレイン・ソース間には元の電流の２倍の電流が流れる。合計すると元の電流の３倍の電流が流されることになり、図１０に示すように容量Ｃｘの電圧は早く収束するようになる。これによりアタックタイムが早くなる。
【００１３】
図１１は電流モニター用トランジスタ４の接続例を示す図である。この例では３つのサイズの異なる電流モニター用トランジスタ（Ｎｃｈトランジスタ）４（４−１〜４−３）を用意し、その内２つはゲートに切替えスイッチ（セレクタ）１２（１２−１、１２−２）を接続している。電流モニター用トランジスタ４−２および４−３の切替えスイッチ１２−１、１２−２がＨで補助トランジスタ６のゲートの切替えスイッチ１２−３がＨの時、電流モニター用トランジスタ４−２および４−３のゲート電圧はＧＮＤになり、ソース電圧より低くなるのでトランジスタは動作しない。
この時の電流モニター用トランジスタ４−１と補助トランジスタ６のトランジスタサイズ比は１：４となり、補助トランジスタ６には５倍の電流が流され、合計８倍に増幅された電流が容量Ｃｘへ流される。また、３つの切替えスイッチ１２が共にＬの時、電流モニター用トランジスタ４−２および４−３が有効になり、補助トランジスタ６は逆に動作しないので、電流モニター用トランジスタ４と補助トランジスタ６の比は４：０となり、補助トランジスタ６には電流が流れないので、電流は増幅されずに容量Ｃｘへ流される。
なお、本実施の形態では、ゲインコントロール電圧生成のための容量素子への電流値をモニターするモニター手段として、ゲートとドレインを短絡させた２つの電流モニター用トランジスタ４、５を用いたが、モニター手段が抵抗素子であってもよい。その場合回路構成が簡素化されると同時に、モニター手段としての動作可能な電圧範囲が広くなる。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、電流吐き出し側の補助トランジスタと電流吸い込み側の補助トランジスタのサイズをそれぞれの切替え信号で選択することにより、吐き出し側の補助の電流と吸い込み側の補助の電流を制御するとができ、アタックタイムとディケイタイムを個別に調整することができる。
請求項２、３記載の発明によれば、モニター手段としてゲートとドレインを短絡させた２つの電流モニター用トランジスタを有し、２つの電流モニター用トランジスタと２つの補助トランジスタとをカレントミラーで接続すると共に、電流モニター用トランジスタ、補助トランジスタのいずれか一方あるいは双方のトランジスタサイズを可変としたので、電流モニター用トランジスタと補助トランジスタのトランジスタサイズの比により、補助トランジスタを流れる電流値が明確になるため、切替えによる応答速度の変化を予想でき、正確な調整が可能となる。
また、電流モニター用トランジスタのドレイン電圧をコントロールすることができ、出力電圧発生装置の出力段における動作電圧範囲に合わせ込むことができる。またゲート電圧（ドレイン電圧と同電位）においては、ゲート・ソース間の電圧ＶＧＳを調整することができる。
さらに、両トランジスタサイズの切替え信号の組み合わせにより、多数のトランジスタサイズ比を選択することが可能になり、より極め細やかな応答速度の選択が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】基本的なＡＧＣ回路の構成図である。
【図２】入力信号例を示す図である。
【図３】出力信号例を示す図である。
【図４】出力電圧比較回路から容量Ｃｘへ入出力する電流を示す図である。
【図５】容量Ｃｘにおけるゲインコントロール電圧を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るＡＧＣ回路の構成図である。
【図７】補助トランジスタの第１の接続例を示す図である。
【図８】補助トランジスタの第２の接続例を示す図である。
【図９】トランジスタの電流と遷移時間の関係を示す図である。
【図１０】容量Ｃｘの電圧と遷移時間の関係を示す図である。
【図１１】電流モニター用トランジスタの接続例を示す図である。
【符号の説明】
１  ゲインアンプ
２  出力電圧比較回路
３  ゲインコントロール回路
４、５  電流モニター用トランジスタ
６、７  補助トランジスタ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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