(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光素子としてのフォトダイオードで発生した光電流を増幅する光電流増幅回路において、
前記受光素子としてのフォトダイオードとは別に設けられた遮光されたフォトダイオードと、
前記遮光されたフォトダイオードに電流を供給する第１トランジスタと、
前記第１トランジスタとカレントミラー回路を構成し前記受光素子としてのフォトダイオードに電流を供給する第２トランジスタとを有し、
前記遮光されたフォトダイオードと前記受光素子としてのフォトダイオードの受光面積は同一で、前記第１トランジスタと前記第２トランジスタのエミッタ面積は同一であることを特徴とする光電流増幅回路。
【請求項２】
受光素子としてのフォトダイオードで発生した光電流を増幅する光電流増幅回路において、
前記受光素子としてのフォトダイオードとは別に設けられた遮光されたフォトダイオードと、
前記遮光されたフォトダイオードに電流を供給する第１トランジスタと、
前記第１トランジスタとカレントミラー回路を構成し前記受光素子としてのフォトダイオードに電流を供給する第２トランジスタとを有し、
前記遮光されたフォトダイオードと前記受光素子としてのフォトダイオードの受光面積は１：ｚ（ｚは１を越える実数）で、前記第１トランジスタと前記第２トランジスタのエミッタ面積は１：ｚであることを特徴とする光電流増幅回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光電流増幅回路に関し、フォトダイオードで発生した光電流を増幅する光電流増幅回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来の光電流増幅回路の一例の回路図を示す。同図中、フォトダイオードＰＤのカソードは電源Ｖｃｃに接続され、フォトダイオードＰＤのアノードはｎｐｎトランジスタＱ１のコレクタ及びベースに接続されている。トランジスタＱ１のベースはｎｐｎトランジスタＱ２のベースに接続されており、それぞれのエミッタは接地されている。カレントミラー回路を構成するトランジスタＱ１，Ｑ２は、エミッタ面積比が１：ｘとされ、トランジスタＱ２のコレクタ電流はフォトダイオードＰＤの出力電流のｘ倍に増幅される。
【０００３】
トランジスタＱ２のコレクタはｐｎｐトランジスタＱ３のコレクタ及びベースに接続されている。トランジスタＱ３のベースはｐｎｐトランジスタＱ４のベースに接続されており、それぞれのエミッタは電源Ｖｃｃに出力されている。カレントミラー回路を構成するトランジスタＱ３，Ｑ４は、エミッタ面積比が１：ｙとされ、トランジスタＱ４のコレクタからはフォトダイオードＰＤの出力電流がｘ・ｙ倍に増幅されて端子１０を介して出力される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
フォトダイオードＰＤには、無光時においても暗電流と呼ばれる電流が流れる。従来の光電流増幅回路では、この暗電流も増幅されて出力される。光電流増幅回路の出力電流特性としては、図４に実線で示すような受光量に比例した出力電流が得られることが理想であるが、従来の光電流増幅回路の特性は、暗電流のために破線で示すようにオフセットが発生するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、オフセットのない受光量に比例した出力電流を得ることができる光電流増幅回路を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、受光素子としてのフォトダイオード（ＰＤ）で発生した光電流を増幅する光電流増幅回路において、
前記受光素子としてのフォトダイオード（ＰＤ）とは別に設けられた遮光されたフォトダイオード（ｄｐ１，ｄｐ２）と、
前記遮光されたフォトダイオード（ｄｐ１，ｄｐ２）に電流を供給する第１トランジスタ（Ｑ６，Ｑ７）と、
前記第１トランジスタ（Ｑ６，Ｑ７）とカレントミラー回路を構成し前記受光素子としてのフォトダイオード（ＰＤ）に電流を供給する第２トランジスタ（Ｑ５）とを有し、
前記遮光されたフォトダイオード（ｄｐ１）と前記受光素子としてのフォトダイオード（ＰＤ）の受光面積は同一で、前記第１トランジスタ（Ｑ６）と前記第２トランジスタ（Ｑ５）のエミッタ面積は同一であることにより、
遮光されたフォトダイオード（ｄｐ１）の暗電流に応じた電流が第２トランジスタ（Ｑ５）に流れ、暗電流を除去した電流が電流増幅されて出力される。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記遮光されたフォトダイオード（ｄｐ２）と前記受光素子としてのフォトダイオード（ＰＤ）の受光面積は１：ｚ（ｚは１を越える実数）で、前記第１トランジスタ（Ｑ７）と前記第２トランジスタ（Ｑ５）のエミッタ面積は１：ｚであることにより、
遮光されたフォトダイオード（ｄｐ２）の暗電流に応じた電流が第２トランジスタ（Ｑ５）に流れ、暗電流を除去した電流が電流増幅されて出力されると共に、遮光されたフォトダイオード（ｄｐ２）を小型化することができる。
【０００８】
なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の光電流増幅回路の第１実施例の回路図を示す。同図中、図３と同一部分には同一符号を付す。
【００１０】
図１において、フォトダイオードＰＤのカソードは電源Ｖｃｃに接続され、フォトダイオードＰＤのアノードはｎｐｎトランジスタＱ１のコレクタ及びベースに接続されている。トランジスタＱ１のベースはｎｐｎトランジスタＱ２のベースに接続されており、それぞれのエミッタは接地されている。カレントミラー回路を構成するトランジスタＱ１，Ｑ２は、エミッタ面積比が１：ｘとされ、トランジスタＱ２のコレクタ電流はフォトダイオードＰＤの出力電流のｘ倍に増幅される。
【００１１】
トランジスタＱ２のコレクタはｐｎｐトランジスタＱ３のコレクタ及びベースに接続されている。トランジスタＱ３のベースはｐｎｐトランジスタＱ４のベースに接続されており、それぞれのエミッタは電源Ｖｃｃに出力されている。カレントミラー回路を構成するトランジスタＱ３，Ｑ４は、エミッタ面積比が１：ｙとされ、トランジスタＱ４のコレクタからはトランジスタＱ１のコレクタ電流がｘ・ｙ倍に増幅されて端子１０を介して出力される。
【００１２】
また、フォトダイオードＰＤのアノードにはｎｐｎトランジスタＱ５のコレクタが接続されている。トランジスタＱ５のベースはｎｐｎトランジスタＱ６のベース及びコレクタに接続されており、それぞれのエミッタは接地されている。カレントミラー回路を構成するトランジスタＱ５，Ｑ６は、エミッタ面積比が１：１とされている。
【００１３】
トランジスタＱ６のコレクタはフォトダイオードｄｐ１のアノードに接続され、フォトダイオードｄｐ１のカソードは電源Ｖｃｃに接続されている。フォトダイオードｄｐ１としてはフォトダイオードＰＤと同一特性かつ同一受光面積のものを用い、フォトダイオードｄｐ１は常時遮光して使用する。
【００１４】
ここで、フォトダイオードｄｐ１は遮光されているため、常時、暗電流だけを流す。従って、カレントミラー回路を構成するトランジスタＱ５，Ｑ６それぞれのコレクタ電流は暗電流だけとなり、トランジスタＱ１のコレクタ電流はフォトダイオードＰＤの出力電流から暗電流を除去した電流となる。このため、暗電流を除去したフォトダイオードＰＤの出力電流がｘ・ｙ倍に増幅されて端子１０より出力される。
【００１５】
図２は、本発明の光電流増幅回路の第２実施例の回路図を示す。同図中、図１と同一部分には同一符号を付す。
【００１６】
図２において、フォトダイオードＰＤのカソードは電源Ｖｃｃに接続され、フォトダイオードＰＤのアノードはｎｐｎトランジスタＱ１のコレクタ及びベースに接続されている。トランジスタＱ１のベースはｎｐｎトランジスタＱ２のベースに接続されており、それぞれのエミッタは接地されている。カレントミラー回路を構成するトランジスタＱ１，Ｑ２は、エミッタ面積比が１：ｘとされ、トランジスタＱ２のコレクタ電流はフォトダイオードＰＤの出力電流のｘ倍に増幅される。
【００１７】
トランジスタＱ２のコレクタはｐｎｐトランジスタＱ３のコレクタ及びベースに接続されている。トランジスタＱ３のベースはｐｎｐトランジスタＱ４のベースに接続されており、それぞれのエミッタは電源Ｖｃｃに出力されている。カレントミラー回路を構成するトランジスタＱ３，Ｑ４は、エミッタ面積比が１：ｙとされ、トランジスタＱ４のコレクタからはトランジスタＱ１のコレクタ電流がｘ・ｙ倍に増幅されて端子１０を介して出力される。
【００１８】
また、フォトダイオードＰＤのアノードにはｎｐｎトランジスタＱ５のコレクタが接続されている。トランジスタＱ５のベースはｎｐｎトランジスタＱ７のベース及びコレクタに接続されており、それぞれのエミッタは接地されている。カレントミラー回路を構成するトランジスタＱ７，Ｑ５は、エミッタ面積比が１：ｚ（ｚは例えば１０）とされている。
【００１９】
トランジスタＱ７のコレクタはフォトダイオードｄｐ２のアノードに接続され、フォトダイオードｄｐ２のカソードは電源Ｖｃｃに接続されている。フォトダイオードｄｐ２とフォトダイオードＰＤの受光面積は１：ｚとされている。なお、フォトダイオードｄｐ２とフォトダイオードＰＤは特性的には同一である。フォトダイオードｄｐ２は常時遮光して使用する。
【００２０】
ここで、フォトダイオードｄｐ２は遮光されているため、常時、暗電流ｉ１だけを流す。フォトダイオードＰＤは受光面積がフォトダイオードｄｐ２のｚ倍であるため、暗電流はｉ１・ｚとなる。カレントミラー回路を構成するトランジスタＱ７，Ｑ５のコレクタ電流は１：ｚであるため、トランジスタＱ７，Ｑ５それぞれのコレクタ電流はフォトダイオードｄｐ２，ＰＤそれぞれの暗電流だけとなり、トランジスタＱ１のコレクタ電流はフォトダイオードＰＤの出力電流から暗電流を除去した電流となる。
【００２１】
このため、暗電流を除去したフォトダイオードＰＤの出力電流がｘ・ｙ倍に増幅されて端子１０より出力される。この第２実施例においては、第１実施例に比べてフォトダイオードｄｐ２の面積を１／ｚに小型化することができる。
【００２２】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１に記載の発明は、受光素子としてのフォトダイオードとは別に設けられた遮光されたフォトダイオードと、遮光されたフォトダイオードに電流を供給する第１トランジスタと、第１トランジスタとカレントミラー回路を構成し前記受光素子としてのフォトダイオードに電流を供給する第２トランジスタとを有し、遮光されたフォトダイオードと受光素子としてのフォトダイオードの受光面積は同一で、第１トランジスタと第２トランジスタのエミッタ面積は同一であることにより、遮光されたフォトダイオードの暗電流に応じた電流が第２トランジスタに流れ、暗電流を除去した電流が電流増幅されて出力される。
【００２３】
また、請求項２に記載の発明は、遮光されたフォトダイオードと受光素子としてのフォトダイオードの受光面積は１：ｚ（ｚは１を越える実数）で、第１トランジスタと第２トランジスタのエミッタ面積は１：ｚであることにより、遮光されたフォトダイオードの暗電流に応じた電流が第２トランジスタに流れ、暗電流を除去した電流が電流増幅されて出力されると共に、遮光されたフォトダイオードを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光電流増幅回路の第１実施例の回路図である。
【図２】本発明の光電流増幅回路の第２実施例の回路図である。
【図３】従来の光電流増幅回路の一例の回路図である。
【図４】従来の光電流増幅回路の出力電流特性図である。
【符号の説明】
１０  端子
ＰＤ，ｄｐ１，ｄｐ２  フォトダイオード
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ５〜Ｑ７  ｎｐｎトランジスタ
Ｑ３，Ｑ４  ｐｎｐトランジスタ
【図１】
0004639509.tif 000002
【図２】
0004639509.tif 000003
【図３】
0004639509.tif 000004
【図４】
0004639509.tif 000005