(57)【要約】【課題】  回路規模が小さい出力電圧制限回路を備えたトランスインピーダンスアンプを提供する【解決手段】  光信号を受信して電流を発生させる光検出素子４と、反転入力端子に光検出素子の出力端子を、非反転入力端子１に参照電圧Ｖｒｅｆを、それぞれ接続した差動増幅器２と、差動増幅器２の出力端子に接続されたバッファ回路３と、差動増幅器２の出力電圧が所定の値を超過したとき、差動増幅器２の出力端子から差動増幅器２の反転入力端子へ制限電流を流す出力電圧制限回路と、バッファ回路３の出力端子と光検出素子４の出力端子との間に接続された抵抗５からなり、出力電圧制限回路は、差動増幅器２の出力端子にアノードを、差動増幅器２の反転入力端子にカソードを、それぞれ接続したダイオード７で構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を受信して電流を発生させる光検出素子と、
反転入力端子に前記光検出素子の出力端子を、非反転入力端子に参照電圧を、それぞれ接続した差動増幅器と、
前記差動増幅器の出力端子に接続されたバッファ回路と、
前記差動増幅器の出力電圧が所定の値を超過したとき、前記差動増幅器の出力端子から前記差動増幅器の反転入力端子へ制限電流を流す出力電圧制限回路と、
前記バッファ回路の出力端子と前記光検出素子の出力端子との間に接続された抵抗からなり、
前記出力電圧制限回路は、前記差動増幅器の出力端子にアノードを、前記差動増幅器の反転入力端子にカソードを、それぞれ接続したダイオードからなることを特徴とするトランスインピーダンスアンプ。
【請求項２】
前記出力電圧制限回路は、前記差動増幅器の出力端子にコレクタおよびベースを、前記差動増幅器の反転入力端子にエミッタを、それぞれ接続した第１のトランジスタと、該第１のトランジスタのベースにベースを、前記第１のトランジスタのエミッタと共に前記差動増幅器の反転入力端子にエミッタを、電源電圧にコレクタを、それぞれ接続した第２のトランジスタからなることを特徴とする請求項１に記載のトランスインピーダンスアンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学記録媒体にレーザー光線を照射して読み取った信号を処理するＰＤＩＣ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）において、出力電圧を所望の電圧に制限しアンプ内部の飽和を防ぐ機能を有したトランスインピーダンスアンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、光ディスクなどの光学記録媒体から情報を読み出す光ピックアップ装置では、レーザーダイオードから光を光学記録媒体表面に照射し、反射した光を検出して、これを電気信号に変換させる光検出素子を使用している。
【０００３】
一方、ＣＤ−ＲＷやＤＶＤ−Ｒなどの書き込み可能な光学記録媒体において、書き込み動作は、大きなエネルギーをもつレーザー光線を光ディスクの表面に照射し、光ディスクの表面にピットを形成することによって行われる。このような光ディスクの書き込み動作の際に、光検出素子に過大な反射光が加わり、光検出素子から大きな電流が出力される。これによりトランスインピーダンスアンプが飽和状態に陥り、この状態から回復するまで時間がかかるという問題があった。
【０００４】
トランスインピーダンスアンプの飽和を防止するために、特許文献１には、入力電流の一部を相殺させる制限電流を流すことにより出力電圧を一定のレベルに保持させる出力電圧制限回路が開示されている。
【０００５】
図３は特許文献１に開示された出力電圧制限回路を採用したトランスインピーダンスアンプである。図３において、１は非反転入力端子、２は差動増幅器、３はバッファ回路、４は光検出素子、５は抵抗、６は出力端子、１０はＰＮＰトランジスタである。
【０００６】
図３のトランスインピーダンスアンプは、光信号を受信して電流を発生させる光検出素子４と、反転入力端子に光検出素子の出力端子を、非反転入力端子１に参照電圧Ｖｒｅｆを、それぞれ接続した差動増幅器２と、差動増幅器２の出力端子に接続されたバッファ回路３と、差動増幅器２の出力電圧が所定の値を超過したとき、差動増幅器２の出力端子から差動増幅器２の反転入力端子へ制限電流を流す出力電圧制限回路と、バッファ回路３の出力端子と光検出素子４の出力端子との間に接続された抵抗５から構成されている。また、出力電圧制限回路は、差動増幅器２の出力端子にエミッタを、差動増幅器２の反転入力端子にコレクタを、基準電圧Ｖｌｍｔにベースを、それぞれ接続したＰＮＰトランジスタ１０で構成されている。
【０００７】
光検出素子４から入射光のエネルギーに応じて発生した電流は、差動増幅器２により電圧信号に変換され、バッファ回路３を介して出力端子６から出力される。通常動作時の差動増幅器２の出力電圧は、（基準電圧Ｖｌｍｔ＋ＰＮＰトランジスタ１０のしきい電圧）を越えない。このため、通常動作時にはＰＮＰトランジスタ１０のコレクタに電流が流れない。一方通常動作時には、バッファ回路３と差動増幅器２の反転入力端子との間に接続されている抵抗５に、差動増幅器２の反転入力端子に向かって電流が流れ、この電流と光検出素子４から出力される電流がほぼ同じとなっている。
【０００８】
光検出素子４から発生する電流が大きくなり、差動増幅器２の出力電圧が（基準電圧Ｖｌｍｔ＋ＰＮＰトランジスタ１０のしきい電圧）を越えると、ＰＮＰトランジスタ１０のコレクタに電流が流れる。この電流が制限電流となる。差動増幅器２の反転入力端子にこの制限電流が入力すると、抵抗５に流れている電流が低下し、その結果バッファ回路３の出力電圧が低下し、飽和状態になるのが防止される。 
【特許文献１】特開平１０−１８８３１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図３に示す従来の出力電圧制限回路では、ＰＮＰトランジスタ１０のベースに基準電圧Ｖｌｍｔを与える必要があり、基準電圧発生回路が必要となるため、回路規模の増大すなわちチップ面積の増大を招くという問題があった。
【００１０】
本発明はこのような問題点に鑑み、回路規模が小さい出力電圧制限回路を備えたトランスインピーダンスアンプ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に、本願請求項１にかかる発明は、光信号を受信して電流を発生させる光検出素子と、反転入力端子に前記光検出素子の出力端子を、非反転入力端子に参照電圧を、それぞれ接続した差動増幅器と、前記差動増幅器の出力端子に接続されたバッファ回路と、前記差動増幅器の出力電圧が所定の値を超過したとき、前記差動増幅器の出力端子から前記差動増幅器の反転入力端子へ制限電流を流す出力電圧制限回路と、前記バッファ回路の出力端子と前記光検出素子の出力端子との間に接続された抵抗からなり、前記出力電圧制限回路は、前記差動増幅器の出力端子にアノードを、前記差動増幅器の反転入力端子にカソードを、それぞれ接続したダイオードからなることを特徴とするものである。
【００１２】
本願請求項２にかかる発明は、本願請求項１にかかる発明において、前記出力電圧制限回路は、前記差動増幅器の出力端子にコレクタおよびベースを、前記差動増幅器の反転入力端子にエミッタを、それぞれ接続した第１のトランジスタと、該第１のトランジスタのベースにベースを、前記第１のトランジスタのエミッタと共に前記差動増幅器の反転入力端子にエミッタを、電源電圧にコレクタを、それぞれ接続した第２のトランジスタからなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、ダイオード１個またはトランジスタ２個からなる出力電圧制限回路を追加することによりトランスインピーダンスアンプの飽和を防止することを可能とするものである。従って、従来の出力電圧制限回路を採用したトランスインピーダンスアンプのように基準電圧発生回路を必要としないため小さな回路規模で実現でき、チップサイズの削減およびこれによるコストの削減が可能になるという利点がある。
【００１４】
さらに請求項２の発明は、差動増幅器の出力端子から供給する制限電流を小さくすることにより、出力電圧制限回路が差動増幅器へ与える影響を軽減したものである。従って、請求項１の発明に比べ、入力オフセット電圧を抑えることが可能となるという利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、ダイオード１個またはトランジスタ２個からなる出力電圧制限回路を追加することによりトランスインピーダンスアンプの飽和を防止することを可能とするものである。以下、実施例に基づき詳しく説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は本発明の第１の実施例のトランスインピーダンスアンプを示す図である。図１において、１は非反転入力端子、２は差動増幅器、３はバッファ回路、４は光検出素子、５は抵抗、６は出力端子、７はダイオードである。
【００１７】
図１に示すように、本実施例のトランスインピーダンスアンプは、光信号を受信して電流を発生させる光検出素子４の出力端子が差動増幅器２の反転入力端子に接続している。差動増幅器２の非反転入力端子１には参照電圧Ｖｒｅｆが接続し、差動増幅器２の出力端子はバッファ回路３に接続している。差動増幅器２の出力電圧が所定の値を超過したとき、差動増幅器２の出力端子にアノードを、差動増幅器２の反転入力端子にカソードを、それぞれ接続したダイオード７により、差動増幅器２の出力端子から差動増幅器２の反転入力端子へ制限電流が流れる。バッファ回路３の出力端子と光検出素子４の出力端子との間には接続された抵抗５が接続されている。
【００１８】
光検出素子４から入射光のエネルギーに応じて発生した電流は、差動増幅器２により電圧信号に変換され、バッファ回路３を介して出力端子６から出力される。通常動作時の差動増幅器２の出力電圧は、ダイオード７の順方向動作電圧を越えない。このため、通常動作時にはダイオード７のカソードに電流は流れない。一方、通常動作時には、バッファ回路３と差動増幅器２の反転入力端子との間に接続されている抵抗５に差動増幅器２の反転入力端子に向かって電流が流れ、この電流と光検出素子４から出力される電流がほぼ同じとなっている。
【００１９】
光検出素子４から発生する電流が大きくなり、差動増幅器２の出力電圧がダイオード７の順方向動作電圧を越えたとき、ダイオード７のカソードに電流が流れる。この電流が制限電流となる。ダイオード７から、差動増幅器２の反転入力端子に制限電流が入力すると、抵抗５に流れている電流が低下し、その結果バッファ回路３の出力電圧が低下し、飽和状態になるのが防止される。
【００２０】
このように本実施例では、従来必要であった基準電圧発生回路を必要としていない。そのため、小さな回路規模で出力電圧制限回路を実現でき、チップサイズの削減およびこれによるコストの削減が可能になる。
【００２１】
なお、ダイオード７はダイオード接続したトランジスタによって構成することも可能である事は言うまでもない。
【実施例２】
【００２２】
図２は本発明の第２の実施例のトランスインピーダンスアンプを示す図である。図２において、１は非反転入力端子、２は差動増幅器、３はバッファ回路、４は光検出素子、５は抵抗、６は出力端子、８は第１のトランジスタ、９は第２のトランジスタである。
【００２３】
図２に示すように、本実施例のトランスインピーダンスアンプは、光信号を受信して電流を発生させる光検出素子４の出力端子が差動増幅器２の反転入力端子に接続されている。差動増幅器２の非反転入力端子１には参照電圧Ｖｒｅｆが接続し、差動増幅器２の出力端子はバッファ回路３に接続している。差動増幅器２の出力電圧が所定の値を超過したとき、差動増幅器２の出力端子にコレクタおよびベースを、差動増幅器２の反転入力端子にエミッタを、それぞれ接続した第１のトランジスタ８と、第１のトランジスタ８のベースにベースを、第１のトランジスタのエミッタと共に差動増幅器２の反転入力端子にエミッタを、電源電圧Ｖｃｃにコレクタを、それぞれ接続した第２のトランジスタ９で構成する出力電圧制限回路により、差動増幅器２の出力端子から差動増幅器２の反転入力端子へ制限電流が流れる。バッファ回路３の出力端子と光検出素子４の出力端子との間には、抵抗５が接続している。
【００２４】
光検出素子４から入射光のエネルギーに応じて発生した電流は差動増幅器２により電圧信号に変換され、バッファ回路３を介して出力される。通常動作時の差動増幅器２の出力電圧は第１のトランジスタ８のしきい電圧を越えない。このため、通常動作時には第１のトランジスタ８のコレクタおよび第２のトランジスタ９のコレクタに電流は流れない。一方、通常動作時には、バッファ回路３と差動増幅器２の反転入力端子との間に接続されている抵抗５に差動増幅器２の反転入力端子に向かって電流が流れ、この電流と光検出素子４で発生した電流がほぼ同じとなっている。
【００２５】
光検出素子４から発生する電流が大きくなり、差動増幅器２の出力電圧が第１のトランジスタ８のベース−エミッタ間電圧を越えたとき、第１のトランジスタ８のコレクタと、これと連動して第２のトランジスタ９のコレクタに電流が流れる。この電流が制限電流となる。第１のトランジスタ８および第２のトランジスタ９から、差動増幅器２の反転入力端子に制限電流が入力すると、抵抗５に流れている電流が低下し、その結果バッファ回路３の出力電圧が低下し、飽和状態になるのが防止される。
【００２６】
このように本実施例でも、従来必要であった基準電圧発生回路を必要としていない。そのため、小さな回路規模で実現でき、チップサイズの削減およびこれによるコストの削減が可能になる。
【００２７】
加えて、本実施例では差動増幅器２の出力端子からだけではなく、第２のトランジスタ９のコレクタに接続する電源電圧Ｖｃｃからも制限電流を供給するため、差動増幅器２の出力端子、すなわち差動増幅器２を構成するトランジスタ対の一方のコレクタ側から出力電圧制限回路に供給される電流を小さくすることができる。そのため、差動増幅器２を構成するトランジスタ対のコレクタ電流の差が大きくならない。その結果、差動増幅器２の入力オフセット電圧の発生を抑えることが可能となる。
【００２８】
なお、本実施例の説明では第１のトランジスタ８と第２のトランジスタ９のエミッタサイズについては特に言及しなかったが、第２のトランジスタ９のエミッタサイズを第１のトランジスタ８のエミッタサイズのＸ倍（Ｘは正数）とすることは当然に可能である。この場合、Ｘを大きくすることにより差動増幅器２の出力端子から出力電圧制限回路に供給される電流を減らすことができ、それにより差動増幅器２の入力オフセット電圧の発生をさらに抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る第１の実施例の説明図である。
【図２】本発明に係る第２の実施例の説明図である。
【図３】従来の出力電圧制限回路を採用したトランスインピーダンスアンプの回路図である。
【符号の説明】
【００３０】
１：非反転入力端子、２：差動増幅器、３：バッファ回路、４：光検出素子、５：抵抗、６：出力端子、７：ダイオード、８：第１のトランジスタ、９：第２のトランジスタ、１０：ＰＮＰトランジスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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