(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの入射光を電流信号に変換する受光素子と、該受光素子からの電流信号を電圧信号に変換して出力する第１アンプ回路と、該第１アンプ回路と同様の回路構成であるとともに第１アンプ回路のオフセット電圧を電圧信号として出力する第２アンプ回路と、前記第１、第２アンプ回路から出力される電圧信号を差動増幅する差動増幅回路とを有する受光増幅装置において、
前記第１のアンプ回路のみに受光素子を有し、前記第１アンプ回路と前記第２アンプ回路のそれぞれを構成する各能動素子の直流動作状態が同じになるように、それぞれの能動素子に与えるバイアス電圧を等しくして、
前記受光素子に光が入射されないときに前記第１アンプ回路より出力されるオフセット電圧と、前記第２アンプ回路が出力する電圧信号の電圧との差を低減することを特徴とする受光増幅装置。
【請求項２】
外部からの入射光を電流信号に変換する受光素子と、該受光素子からの電流信号を電圧信号に変換して出力する第１アンプ回路と、該第１アンプ回路と同様の回路構成であるとともに第１アンプ回路のオフセット電圧を電圧信号として出力する第２アンプ回路と、前記第１、第２アンプ回路から出力される電圧信号を差動増幅する差動増幅回路とを有する受光増幅装置において、
前記第１のアンプ回路のみに受光素子を有し、前記第１アンプ回路と前記第２アンプ回路のそれぞれを構成する各能動素子の直流動作状態が同じになるように、それぞれの能動素子を流れる電流を等しくして、
前記受光素子に光が入射されないときに前記第１アンプ回路より出力されるオフセット電圧と、前記第２アンプ回路が出力する電圧信号の電圧との差を低減することを特徴とする受光増幅装置。
【請求項３】
一方の電極に直流電圧が印加された受光素子と、
該受光素子の他方の電極に制御電極が接続されるとともに第１電極に直流電圧が印加された第１トランジスタと、該第１トランジスタの第２電極に制御電極が接続されるとともに第２電極に直流電圧が印加された第２トランジスタと、前記第１トランジスタの制御電極と前記第２トランジスタの第１電極との間に接続された抵抗とを有する第１アンプ回路と、
第１電極に直流電圧が印加された第３トランジスタと、該第３トランジスタの第２電極に制御電極が接続されるとともに第２電極に直流電圧が印加された第４トランジスタと、前記第３トランジスタの制御電極と前記第４トランジスタの第１電極との間に接続された抵抗とを有する第２アンプ回路と、
前記第２トランジスタの第１電極より出力される第１アンプ回路の電圧信号と、前記第４トランジスタの第１電極より出力される第２アンプ回路の電圧信号とが入力され、差動増幅を行う差動増幅回路と、を有する受光増幅装置において、
前記第１トランジスタ及び前記第３トランジスタの第１電極に与える直流電圧を等しくするとともに、前記第１、第２、第３、第４トランジスタそれぞれの第１、第２電極間の電圧が略等しくなるように、前記第１トランジスタ及び前記第３トランジスタの第１電極に与える直流電圧の値を決定することを特徴とする受光増幅装置。
【請求項４】
前記１トランジスタ及び前記第３トランジスタの第１電極に与える直流電圧の値が、前記第１トランジスタの制御電極と第２電極間の電圧に、前記第２トランジスタの制御電極と第２電極間の電圧の２倍の値の電圧を加えた値に略等しいことを特徴とする請求項３に記載の受光増幅装置。
【請求項５】
一方の電極に直流電圧が印加された受光素子と、
該受光素子の他方の電極に制御電極が接続されるとともに第１電極に直流電圧が印加された第１トランジスタと、該第１トランジスタの第２電極に制御電極が接続されるとともに第２電極に直流電圧が印加された第２トランジスタと、前記第１トランジスタの制御電極と前記第２トランジスタの第１電極との間に接続された抵抗とを有する第１アンプ回路と、
第１電極に直流電圧が印加された第３トランジスタと、該第３トランジスタの第２電極に制御電極が接続されるとともに第２電極に直流電圧が印加された第４トランジスタと、前記第３トランジスタの制御電極と前記第４トランジスタの第１電極との間に接続された抵抗とを有する第２アンプ回路と、
前記第２トランジスタの第１電極より出力される第１アンプ回路の電圧信号と、前記第４トランジスタの第１電極より出力される第２アンプ回路の電圧信号とが入力され、差動増幅を行う差動増幅回路と、を有する受光増幅装置において、
前記第１アンプ回路に、
前記第１トランジスタの第２電極に接続された第１定電流源と、
前記第２トランジスタの第１電極に接続された第２定電流源と、を設けるとともに、
前記第２アンプ回路に、
前記第３トランジスタの第２電極に接続された第３定電流源と、
前記第４トランジスタの第１電極に接続された第４定電流源と、を設け、
前記第１、第２、第３、第４定電流源を流れる電流が等しいことを特徴とする受光増幅装置。
【請求項６】
前記第１アンプ回路に、
前記第１トランジスタの第２電極に接続された第１定電流源と、
前記第２トランジスタの第１電極に接続された第２定電流源と、を設けるとともに、
前記第２アンプ回路に、
前記第３トランジスタの第２電極に接続された第３定電流源と、
前記第４トランジスタの第１電極に接続された第４定電流源と、を設け、
前記第１、第２、第３、第４定電流源を流れる電流が等しいことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の受光増幅装置。
【請求項７】
前記第１、第３定電流源、及び第２、第４定電流源が、それぞれ、カレントミラー回路によって構成されることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の受光増幅装置。
【請求項８】
前記第１、第２、第３、第４トランジスタを、集積回路上に配置したとき、
前記第１、第３トランジスタ、及び前記第２、第４トランジスタが、それぞれ、第１方向で隣接するとともに、前記第１、第４トランジスタ、及び前記第２、第３トランジスタが、それぞれ第２方向で隣接した隣接クロスレイアウト状に配置されることを特徴とする請求項３〜請求項７に記載の受光増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクドライブ装置や光磁気ディスクドライブ装置などにおける光ピックアップ装置に使用される受光増幅装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６に、従来より使用されている受光増幅装置を示す。従来の受光増幅装置は、アノードが接地されるとともに入射光を電流信号に変換するフォトダイオードＰＤと、フォトダイオードＰＤの電流信号を電圧信号に増幅変換するアンプ回路８と、アンプ回路８のリファレンス回路であるアンプ回路９と、アンプ回路８とアンプ回路９の電圧信号を差動増幅する差動増幅回路３とを有する。又、アンプ回路８と差動増幅回路３の正相入力端子との間に抵抗Ｒ１が、アンプ回路９と差動増幅回路３の逆相入力端子との間に抵抗Ｒ２が接続される。そして、差動増幅回路３の正相入力端子と抵抗Ｒ１との接続ノードに、一端に基準電圧 Ｖｓが印加された抵抗Ｒ３の他端が接続され、差動増幅回路３の逆相入力端子と出力端子との間に抵抗Ｒ４が接続される。
【０００３】
更に、アンプ回路８は、フォトダイオードＰＤのカソードにベースが接続されるとともにコレクタに直流電圧Ｖccが印加されたｎｐｎトランジスタＴｒ１と、トランジスタＴｒ１のエミッタにベースが接続されるとともにエミッタが接地されたｎｐｎトランジスタＴｒ２と、一端が接地されるとともに他端がトランジスタＴｒ１のエミッタに接続された抵抗Ｒ１ａと、一端がトランジスタＴｒ１のベースに接続されるとともに他端がトランジスタＴｒ２のコレクタに接続された抵抗Ｒ１ｂと、一端に直流電圧Ｖccが印加されるとともに他端がトランジスタＴｒ２のコレクタに接続された負荷Ｚ１と、から構成される。
【０００４】
このアンプ回路８において、トランジスタＴｒ１がエミッタフォロア型のトランジスタとなり、又、トランジスタＴｒ２がエミッタ接地型のトランジスタとなる。そして、トランジスタＴｒ２のコレクタにかかる電圧を電圧信号として出力するため、トランジスタＴｒ２のコレクタが抵抗Ｒ１に接続される。このようにして、フォトダイオードＰＤに光が入射されたとき、このフォトダイオードＰＤによって光電変換された電流信号を、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２で電圧増幅して電圧信号として出力する。
【０００５】
又、アンプ回路９は、コレクタに直流電圧Ｖccが印加されたｎｐｎトランジスタＴｒ３と、トランジスタＴｒ３のエミッタにベースが接続されるとともにエミッタが接地されたｎｐｎトランジスタＴｒ４と、一端が接地されるとともに他端がトランジスタＴｒ３のエミッタに接続された抵抗Ｒ２ａと、一端がトランジスタＴｒ３のベースに接続されるとともに他端がトランジスタＴｒ４のコレクタに接続された抵抗Ｒ２ｂと、一端に直流電圧Ｖccが印加されるとともに他端がトランジスタＴｒ４のコレクタに接続された負荷Ｚ２と、から構成される。
【０００６】
このアンプ回路９において、トランジスタＴｒ３がエミッタフォロア型のトランジスタとなり、又、トランジスタＴｒ４がエミッタ接地型のトランジスタとなる。そして、トランジスタＴｒ４のコレクタにかかる電圧を電圧信号として出力するため、トランジスタＴｒ４のコレクタが抵抗Ｒ２に接続される。このようにして、アンプ回路９の構成をアンプ回路８と同様の構成とすることによって、アンプ回路８のオフセット電圧に略等しい電圧信号を出力するリファレンス回路として構成することができる。
【０００７】
このように構成された受光増幅装置は、差動増幅回路３において、アンプ回路８から出力される電圧信号よりアンプ回路９から出力される電圧信号を引いた電圧を増幅し、この増幅された電圧を基準電圧Ｖｓに加えた電圧を出力電圧として出力する。このようにすることによって、フォトダイオードＰＤに信号となる光の入射されない状態において、アンプ回路８のオフセット電圧となる直流電圧成分を、アンプ回路８より出力される電圧信号から除去することができる。又、この受光増幅装置より出力される信号は、光ディスクなどのデータを表すだけでなく、様々なサーボ制御用の誤差信号としても使用される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、シリコンウェハ上にトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４を形成したとき、シリコンウェハ内に設けた拡散層の拡散密度のずれによって、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４の特性にずれが生じる。例えば、今、シリコンウェハ上に、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４を、図７のように配置したとする。即ち、ｘ方向にトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３及びトランジスタＴｒ２，Ｔｒ４を隣接させ、ｙ方向にトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２及びトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４を隣接させる。更にこのとき、ｘ，ｙ方向の双方向において、拡散密度のずれが生じているとする。
【０００９】
このとき、光の入射されない状態、即ちオフセット時のアンプ回路８の電圧信号の値Ｖsigが、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のベース・エミッタ間電圧の和となるとともに、アンプ回路９の電圧信号の値Ｖrefが、トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４のベース・エミッタ間電圧の和となる。今、ｘ，ｙ方向において拡散密度のずれが生じているため、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４のベース・エミッタ間電圧Ｖbe１〜Ｖbe４が、Ｖbe３＞Ｖbe１≧Ｖbe４＞Ｖbe２であるとすると、オフセット時のアンプ回路８の電圧信号の値Ｖsigがアンプ回路９の電圧信号の値Ｖrefよりも小さくなる。このように、オフセット時のアンプ回路８の電圧信号とアンプ回路９の電圧信号に差異が生じるため、差動増幅回路３によって出力信号を出力したとき、この電圧信号の差がオフセット電圧として出力信号に表れる。
【００１０】
上記のような問題を鑑みて、本発明は、前段の２つのアンプ回路より出力される電圧信号におけるオフセット電圧の差を小さくすることによって、この２つのアンプ回路から出力される電圧信号が入力される差動増幅回路からの出力信号に表れるオフセット電圧を低減させた受光増幅装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の受光増幅装置は、外部からの入射光を電流信号に変換する受光素子と、該受光素子からの電流信号を電圧信号に変換して出力する第１アンプ回路と、該第１アンプ回路と同様の回路構成であるとともに第１アンプ回路のオフセット電圧を電圧信号として出力する第２アンプ回路と、前記第１、第２アンプ回路から出力される電圧信号を差動増幅する差動増幅回路とを有する受光増幅装置において、前記第１のアンプ回路のみに受光素子を有し、前記第１アンプ回路と前記第２アンプ回路のそれぞれを構成する各能動素子の直流動作状態が同じになるように、それぞれの能動素子に与えるバイアス電圧を等しくして、前記受光素子に光が入射されないときに前記第１アンプ回路より出力されるオフセット電圧と、前記第２アンプ回路が出力する電圧信号の電圧との差を低減することを特徴とする。
【００１２】
このような受光増幅装置において、第１アンプ回路が、受光素子の他方の電極に制御電極が接続されるとともに第１電極に直流電圧が印加された第１トランジスタと、該第１トランジスタの第２電極に制御電極が接続されるとともに第２電極に直流電圧が印加された第２トランジスタと、前記第１トランジスタの制御電極と前記第２トランジスタの第１電極との間に接続された抵抗とを有し、第２アンプ回路が、第１電極に直流電圧が印加された第３トランジスタと、該第３トランジスタの第２電極に制御電極が接続されるとともに第２電極に直流電圧が印加された第４トランジスタと、前記第３トランジスタの制御電極と前記第４トランジスタの第１電極との間に接続された抵抗とを有するとき、前記第１トランジスタ及び前記第３トランジスタの第１電極に与える直流電圧を略等しくするとともに、前記第１、第２、第３、第４トランジスタそれぞれの第１、第２電極間の電圧が略等しくなるように、前記第１トランジスタ及び前記第３トランジスタの第１電極に与える直流電圧の値を決定することによって、前記第１アンプ回路のオフセット時の電圧信号と前記第２アンプ回路の電圧信号を略等しくする。このように、前記第１アンプ回路のオフセット時の電圧信号と前記第２アンプ回路の電圧信号を略等しくして、差動増幅回路より出力される出力信号のオフセット電圧を低減させる。
【００１３】
このとき、前記１トランジスタ及び前記第３トランジスタの第１電極に与える直流電圧の値を、前記第１トランジスタの制御電極と第２電極間の電圧に、前記第２トランジスタの制御電極と第２電極間の電圧の２倍の値の電圧を加えた値に略等しい電圧にする。このように前記１トランジスタ及び前記第３トランジスタの第１電極に与える直流電圧の値を決定することによって、前記第１、第２、第３、第４トランジスタの直流動作状態を強制的にほぼ同じ状態にすることができる。よって、前記第１、第２、第３、第４トランジスタそれぞれの第１、第２電極間の電圧が略等しくなり、前記第１アンプ回路のオフセット時の電圧信号と前記第２アンプ回路の電圧信号を略等しくすることができる。
【００１４】
又、本発明の受光増幅装置は、外部からの入射光を電流信号に変換する受光素子と、該受光素子からの電流信号を電圧信号に変換して出力する第１アンプ回路と、該第１アンプ回路と同様の回路構成であるとともに第１アンプ回路のオフセット電圧を電圧信号として出力する第２アンプ回路と、前記第１、第２アンプ回路から出力される電圧信号を差動増幅する差動増幅回路とを有する受光増幅装置において、前記第１のアンプ回路のみに受光素子を有し、前記第１アンプ回路と前記第２アンプ回路のそれぞれを構成する各能動素子の直流動作状態が同じになるように、それぞれの能動素子を流れる電流を等しくして、前記受光素子に光が入射されないときに前記第１アンプ回路より出力されるオフセット電圧と、前記第２アンプ回路が出力する電圧信号の電圧との差を低減することを特徴とする。
【００１５】
このような受光増幅装置において、第１アンプ回路が、受光素子の他方の電極に制御電極が接続されるとともに第１電極に直流電圧が印加された第１トランジスタと、該第１トランジスタの第２電極に制御電極が接続されるとともに第２電極に直流電圧が印加された第２トランジスタと、前記第１トランジスタの制御電極と前記第２トランジスタの第１電極との間に接続された抵抗とを有し、第２アンプ回路が、第１電極に直流電圧が印加された第３トランジスタと、該第３トランジスタの第２電極に制御電極が接続されるとともに第２電極に直流電圧が印加された第４トランジスタと、前記第３トランジスタの制御電極と前記第４トランジスタの第１電極との間に接続された抵抗とを有するとき、前記第１アンプ回路に、前記第１トランジスタの第２電極に接続された第１定電流源と、前記第２トランジスタの第１電極に接続された第２定電流源と、を設けるとともに、前記第２アンプ回路に、前記第３トランジスタの第２電極に接続された第３定電流源と、前記第４トランジスタの第１電極に接続された第４定電流源と、を設け、前記第１、第２、第３、第４定電流源を流れる電流が等しくすることによって、前記第１アンプ回路のオフセット時の電圧信号と前記第２アンプ回路の電圧信号を略等しくする。このように、前記第１アンプ回路のオフセット時の電圧信号と前記第２アンプ回路の電圧信号を略等しくして、差動増幅回路より出力される出力信号のオフセット電圧を低減させる。
【００１６】
上記のような受光増幅装置において、前記第１、第２、第３、第４トランジスタを、集積回路上に配置したとき、前記第１、第３トランジスタ、及び前記第２、第４トランジスタが、それぞれ、第１方向で隣接するとともに、前記第１、第４トランジスタ、及び前記第２、第３トランジスタが、それぞれ第２方向で隣接した隣接クロスレイアウト状に配置することによって、シリコンウェハなどの半導体基板内に設けられた拡散層の拡散密度のずれによる影響を低減させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の受光増幅装置の内部構成を示す回路図である。尚、図６に示す受光増幅装置の素子と同一の目的で使用する素子については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００１８】
図１に示す受光増幅装置は、アノードが接地されるとともに入射光を電流信号に変換するフォトダイオードＰＤと、フォトダイオードＰＤの電流信号を電圧信号に増幅変換するアンプ回路１と、アンプ回路１のリファレンス回路であるアンプ回路２と、アンプ回路１とアンプ回路２の電圧信号を差動増幅する差動増幅回路３とを有する。又、アンプ回路１と差動増幅回路３の正相入力端子との間に抵抗Ｒ１が、アンプ回路２と差動増幅回路３の逆相入力端子との間に抵抗Ｒ２が接続される。そして、差動増幅回路３の正相入力端子と抵抗Ｒ１との接続ノードに、一端に基準電圧 Ｖｓが印加された抵抗Ｒ３の他端が接続され、差動増幅回路３の逆相入力端子と出力端子との間に抵抗Ｒ４が接続される。
【００１９】
この受光増幅装置において、アンプ回路１は、図６のアンプ回路８と同様、ｎｐｎトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２、抵抗Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ、及び負荷Ｚ１を有し、又、アンプ回路２は、図６のアンプ回路９と同様、ｎｐｎトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４、抵抗Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ、及び負荷Ｚ２を有している。尚、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ３のコレクタには、直流電圧Ｖccでなく、直流電圧Ｖ１が印加される。この直流電圧Ｖ１は、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のベース・エミッタ間電圧を、それぞれＶbe１、Ｖbe２とすると、Ｖbe１＋２×Ｖbe２で表される電圧である。
【００２０】
今、光が入射されないオフセット状態において、このような直流電圧Ｖ１が、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ３に与えられたとき、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のコレクタ・エミッタ間電圧が、共にＶbe１＋Ｖbe２に略等しい電圧となる。これは、トランジスタＴｒ１のコレクタ・エミッタ間電圧が、コレクタに印加された直流電圧Ｖbe１＋２×Ｖbe２からトランジスタＴｒ１のエミッタにかかるトランジスタＴｒ２のベース電圧Ｖbe２を減算した値に等しくなるとともに、トランジスタＴｒ２のコレクタ・エミッタ間電圧が、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のベース・エミッタ間電圧Ｖbe１、Ｖbe２を加算した値に等しくなるためである。
【００２１】
又、今、トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４のベース・エミッタ間電圧が、それぞれ、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のベース・エミッタ間電圧と略等しいとすると、トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４のコレクタ・エミッタ間電圧も同様に、共にＶbe１＋Ｖbe２に略等しい電圧となる。このように、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４において、そのコレクタ・エミッタ間電圧が略等しくなるため、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４の直流動作状態がほぼ等しい状態となるので、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４のベース・エミッタ間電圧Ｖbe１〜Ｖbe４が略等しくなる。よって、オフセット時のアンプ回路１の電圧信号の値Ｖsig（＝Ｖbe１＋Ｖbe２）と、アンプ回路２の電圧信号の値Ｖref（＝Ｖbe３＋Ｖbe４）が略等しくなるため、差動増幅回路３からのオフセットを低減させることができる。
【００２２】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図面を参照して説明する。図２は、本実施形態の受光増幅装置の内部構成を示す回路図である。尚、図１に示す受光増幅装置の素子と同一の目的で使用する素子については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２３】
図２に示す受光増幅装置は、アノードが接地されるとともに入射光を電流信号に変換するフォトダイオードＰＤと、フォトダイオードＰＤの電流信号を電圧信号に増幅変換するアンプ回路４と、アンプ回路４のリファレンス回路であるアンプ回路５と、アンプ回路４とアンプ回路５の電圧信号を差動増幅する差動増幅回路３とを有する。又、アンプ回路４と差動増幅回路３の正相入力端子との間に抵抗Ｒ１が、アンプ回路５と差動増幅回路３の逆相入力端子との間に抵抗Ｒ２が接続される。そして、差動増幅回路３の正相入力端子と抵抗Ｒ１との接続ノードに、一端に基準電圧 Ｖｓが印加された抵抗Ｒ３の他端が接続され、差動増幅回路３の逆相入力端子と出力端子との間に抵抗Ｒ４が接続される。
【００２４】
この受光増幅装置において、アンプ回路４は、図１のアンプ回路１と同様にｎｐｎトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２、及び抵抗Ｒ１ｂを有するとともに、抵抗Ｒ１ａ及び負荷Ｚ１の代わりに定電流源１１，１２が設けられ、又、アンプ回路５は、図１のアンプ回路２と同様にｎｐｎトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４、及び抵抗Ｒ２ｂを有するとともに、抵抗Ｒ２ａ及び負荷Ｚ２の代わりに定電流源１３，１４が設けられている。尚、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ３のコレクタには、図６と同様に、直流電圧Ｖccが印加され、又、定電流源１１〜１４を流れる電流は全て等しい。
【００２５】
このように、定電流源１１〜１４を流れる電流が等しいため、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ３のエミッタ電流が略等しくなるとともに、トランジスタＴｒ２，Ｔｒ４のコレクタ電流が略等しくなる。よって、今、光が入射されないオフセット状態において、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ３のベース・エミッタ間電圧Ｖbe１，Ｖbe３が定電流源１１，１３を流れる電流によってそれぞれ決定され、その直流動作状態がほぼ等しい状態になるため、この電圧Ｖbe１，Ｖbe３が略等しい値になる。又、トランジスタＴｒ２，Ｔｒ４のベース・エミッタ間電圧Ｖbe２，Ｖbe４が定電流源１２，１４を流れる電流によってそれぞれ決定され、その直流動作状態がほぼ等しい状態になるため、この電圧Ｖbe２，Ｖbe４が略等しい値になる。
【００２６】
よって、オフセット時のアンプ回路４の電圧信号の値Ｖsig（＝Ｖbe１＋Ｖbe２）と、アンプ回路５の電圧信号の値Ｖref（＝Ｖbe３＋Ｖbe４）が略等しくなるため、差動増幅回路３からのオフセットを低減させることができる。
【００２７】
＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態について、図面を参照して説明する。図３は、本実施形態の受光増幅装置の内部構成を示す回路図である。尚、図２に示す受光増幅装置の素子と同一の目的で使用する素子については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２８】
図３に示す受光増幅装置は、アノードが接地されるとともに入射光を電流信号に変換するフォトダイオードＰＤと、フォトダイオードＰＤの電流信号を電圧信号に増幅変換するアンプ回路６と、アンプ回路６のリファレンス回路であるアンプ回路７と、アンプ回路６とアンプ回路７の電圧信号を差動増幅する差動増幅回路３とを有する。又、アンプ回路６と差動増幅回路３の正相入力端子との間に抵抗Ｒ１が、アンプ回路７と差動増幅回路３の逆相入力端子との間に抵抗Ｒ２が接続される。そして、差動増幅回路３の正相入力端子と抵抗Ｒ１との接続ノードに、一端に基準電圧 Ｖｓが印加された抵抗Ｒ３の他端が接続され、差動増幅回路３の逆相入力端子と出力端子との間に抵抗Ｒ４が接続される。
【００２９】
この受光増幅装置において、アンプ回路６は、図２のアンプ回路４と同様、ｎｐｎトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２、抵抗Ｒ１ｂ、及び定電流源１１，１２を有し、又、アンプ回路７は、図２のアンプ回路５と同様、ｎｐｎトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４、抵抗Ｒ２ｂ、及び定電流源１３，１４を有している。尚、第１の実施形態（図１）と同様、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ３のコレクタには、直流電圧Ｖccでなく、直流電圧Ｖ１が印加される。この直流電圧Ｖ１は、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のベース・エミッタ間電圧を、それぞれＶbe１、Ｖbe２とすると、Ｖbe１＋２×Ｖbe２で表される電圧である。
【００３０】
このように、本実施形態の受光増幅装置は、第１及び第２の実施形態の受光増幅装置を組み合わせた構成の受光増幅装置となる。よって、第１及び第２の受光増幅装置で説明したように、フォトダイオードＰＤに光の入射されないオフセット状態において、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４の直流状態が、第１及び第２の実施形態に比べて更に等しい状態となるので、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４のベース・エミッタ間電圧Ｖbe１〜Ｖbe４の値が更に近い値となる。よって、オフセット時のアンプ回路６の電圧信号の値Ｖsig（＝Ｖbe１＋Ｖbe２）と、アンプ回路７の電圧信号の値Ｖref（＝Ｖbe３＋Ｖbe４）が更に近づくため、差動増幅回路３からのオフセットを、第１及び第２の実施形態よりも低減させることができる。
【００３１】
尚、第２及び第３の実施形態において、定電流源１１〜１４をカレントミラー回路で構成しても構わない。この定電流源１１〜１４をカレントミラー回路で構成したときの受光増幅装置のアンプ回路を、図４に示す。尚、図４は、第３の実施形態を例にしたときのアンプ回路６，７の構成を示す回路図である。
【００３２】
図４に示すように、トランジスタＴｒ１のエミッタにコレクタが接続されたｎｐｎトランジスタＴｒａと、トランジスタＴｒａのエミッタに一端が接続されるとともに他端が接地された抵抗Ｒ１ｃと、トランジスタＴｒ２のコレクタにコレクタが接続されたｐｎｐトランジスタＴｒｂと、トランジスタＴｒｂのエミッタに一端が接続されるとともに他端に直流電圧Ｖccが印加された抵抗Ｒ１ｄとをアンプ回路６に設ける。
【００３３】
又、トランジスタＴｒ３のエミッタにコレクタが接続されたｎｐｎトランジスタＴｒｃと、トランジスタＴｒｃのエミッタに一端が接続されるとともに他端が接地された抵抗Ｒ２ｃと、トランジスタＴｒ４のコレクタにコレクタが接続されたｐｎｐトランジスタＴｒｄと、トランジスタＴｒｄのエミッタに一端が接続されるとともに他端に直流電圧Ｖccが印加された抵抗Ｒ２ｄとをアンプ回路７に設ける。
【００３４】
更に、トランジスタＴｒａ，Ｔｒｃのベースにベース及びコレクタが接続されたｎｐｎトランジスタＴｒｅと、トランジスタＴｒｂ，ＴｒｄのベースとトランジスタＴｒｅのベース及びコレクタにベース及びコレクタが接続されたｐｎｐトランジスタＴｒｆと、トランジスタＴｒｅのエミッタに一端が接続されるとともに他端が接地された抵抗Ｒ５と、トランジスタＴｒｆのエミッタに一端が接続されるとともに他端に直流電圧Ｖccが印加された抵抗Ｒ６とが、設けられる。尚、トランジスタＴｒａ，Ｔｒｃ，Ｔｒｅによってカレントミラー回路が構成されるとともに、トランジスタＴｒｂ，Ｔｒｄ，Ｔｒｆによってもカレントミラー回路が構成される。よって、トランジスタＴｒａ〜Ｔｒｆを流れるエミッタ電流を等しくなる。尚、抵抗Ｒ１ｃ，Ｒ２ｃ，Ｒ５の抵抗値をそれぞれ等しい値とするとともに、抵抗Ｒ１ｄ，Ｒ２ｄ，Ｒ６の抵抗値をそれぞれ等しい値とする。
【００３５】
更に、第１〜第３の実施形態において、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４をシリコンウェハ上に配置する際、図５のように、トランジスタＴｒ１とトランジスタＴｒ３、及びトランジスタＴｒ４とトランジスタＴｒ２を、それぞれ、ｘ方向に隣接させるとともに、トランジスタＴｒ４とトランジスタＴｒ１、及びトランジスタＴｒ２とトランジスタＴｒ３を、それぞれ、ｙ方向に隣接させるようなクロスレイアウトにする。今、ｘ、ｙ方向において、それぞれ拡散濃度のバラツキがあり、ｘ，ｙの双方向において、矢印の方向に配置されたトランジスタのベース・エミッタ電圧が大きくなるとする。
【００３６】
このとき、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４のベース・エミッタ間電圧Ｖbe１〜Ｖbe４が、Ｖbe３＞Ｖbe１≧Ｖbe２＞Ｖbe４のようになる。よって、図７のようにトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４を配置したときに比べて、オフセット時のフォトダイオードＰＤから電流信号が入力されるアンプ回路の電圧信号の値Ｖsig（＝Ｖbe１＋Ｖbe２）と、このアンプ回路のリファレンス回路となるアンプ回路の電圧信号の値Ｖref（＝Ｖbe３＋Ｖbe４）との差が小さくなるため、差動増幅回路３からのオフセットを、図７にように配置したときに比べて低減させることができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によると、２つのアンプ回路で増幅した電圧信号を差動増幅回路で差動増幅する２段構成の受光増幅装置において、受光素子に接続された第１アンプ回路とこの第１アンプ回路のリファレンス回路となる第２アンプ回路のそれぞれに設けられたトランジスタなどの能動素子に与えるバイアス電圧又はこれらの能動素子に流す電流量を略等しくして、これらの能動素子の直流動作状態をほぼ同等にすることができる。よって、アンプ回路１のオフセット時の電圧信号の値とアンプ回路２の電圧信号の値をほぼ等しくすることができるので、これら２つの電圧信号が入力される差動増幅回路の出力に表れるオフセットを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の受光増幅装置の構成を示す回路図。
【図２】第２の実施形態の受光増幅装置の構成を示す回路図。
【図３】第３の実施形態の受光増幅装置の構成を示す回路図。
【図４】第３の実施形態の受光増幅装置の構成を示す回路図。
【図５】シリコンウェハ上に配置するトランジスタのレイアウト図。
【図６】従来の受光増幅装置の構成を示す回路図。
【図７】シリコンウェハ上に配置するトランジスタのレイアウト図。
【符号の説明】
１，２、４〜９    アンプ回路
３    差動増幅回路
１１〜１４    定電流源
Ｔｒ１〜Ｔｒ４，Ｔｒａ〜Ｔｒｆ    トランジスタ
Ｒ１〜Ｒ６，Ｒ１ａ〜Ｒ１ｄ，Ｒ２ａ〜Ｒ２ｄ    抵抗
Ｚ１，Ｚ２    負荷
ＰＤ    フォトダイオード
【図１】
0003982964.tif 000002
【図２】
0003982964.tif 000003
【図３】
0003982964.tif 000004
【図４】
0003982964.tif 000005
【図５】
0003982964.tif 000006
【図６】
0003982964.tif 000007
【図７】
0003982964.tif 000008