(57)【要約】【課題】光信号の強度が大きいときでも、パルス応答出力に発生する遅延を防ぐことで、光信号の誤認を防止することができる受光回路を提供する。【解決手段】受信した光信号の強度に応じた電流を流すフォトダイオードＰＤと、フォトダイオードＰＤへ流れる電流に応じた電流信号が流れる入力段となるトランジスタＱ１、および電流信号に応じて増幅された電流信号が流れる増幅段となるトランジスタＱ２がカレントミラー回路として設けられた電流増幅回路２と、増幅された電流信号を電圧信号へ変換する帰還抵抗Ｒｆおよび演算増幅器ＯＰとを有するＩＶ変換回路３と、トランジスタＱ１およびトランジスタＱ２に流れる電流信号に定電流を補うように接続されることで、トランジスタＱ１の出力からグランドへの電流路を形成する第１定電流源４１および第２定電流源４２とを有する定電流回路４とを設けた受光回路である。【選択図】図１
2009194431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信した光信号の強度に応じた電流を流す受光素子と、
前記受光素子へ流れる電流に応じた電流信号が流れる入力段、および前記電流信号に応じて増幅された電流信号が流れる増幅段が設けられた電流増幅回路と、
前記増幅された電流信号を電圧信号へ変換するＩＶ変換回路と、
前記入力段および増幅段に流れる電流信号に定電流を補うように接続されることで、前記増幅段の出力からグランドへの電流路を形成する定電流回路と
を設けたことを特徴とする受光回路。
【請求項２】
前記電流増幅回路は、カレントミラー回路で形成され、
前記定電流回路は、前記カレントミラー回路のそれぞれのトランジスタに設けられ、前記カレントミラー回路が増幅する比率に応じた電流量を通電する定電流源であることを特徴とする請求項１記載の受光回路。
【請求項３】
前記受光素子は、前記カレントミラー回路を形成する一方のトランジスタを介在させて電源とグランドとの間のグランド側に、一方の定電流源と共に並列に設けられ、
前記カレントミラー回路を形成する他方のトランジスタとグランドとの間に、他方の定電流源が設けられていることを特徴とする請求項２記載の受光回路。
【請求項４】
前記受光素子は、前記カレントミラー回路を形成する一方のトランジスタを介在させて電源とグランドとの間の電源側に、一方の定電流源と共に並列に設けられ、
前記カレントミラー回路を形成する他方のトランジスタと電源との間にも、他方の定電流源が設けられていることを特徴とする請求項２記載の受光回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号を受信し、この光信号の強度に応じた電圧信号を出力する受光回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤ−Ｒ／ＲＷやＤＶＤ−Ｒ／ＲＷなどの記録型光ドライブ装置には、フロントモニタ素子が実装される。このフロントモニタ素子には、光信号であるレーザ光の強度に応じて電気信号を出力する受光回路が使用されている。従来の受光回路として、例えば、特許文献１から４に記載されたものがある。この従来の受光回路は、光信号を受信して電気信号に変換する受光素子と、この受光素子からの電気信号を増幅する増幅回路とを備えたものである。
【０００３】
従来の受光回路を、図３に基づいて説明する。図３に示すように、従来の受光回路１００は、フォトダイオードＰＤと、電流増幅回路１０１と、ＩＶ変換回路１０２とを備えている。電流増幅回路１０１は、トランジスタＱ１およびトランジスタＱ２とで１：Ｎの電流増幅を行うカレントミラー回路が構成されている。ＩＶ変換回路１０２は、演算増幅器ＯＰと、帰還抵抗Ｒｆとで、電流信号から電圧信号への変換を行っている。
【特許文献１】特開２００２−３４４２５２号公報
【特許文献２】特許第２６７４５４４号公報
【特許文献３】特許第３２３０５７４号公報
【特許文献４】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】
【０００４】
図３に示される従来の受光回路１００では、ＩＶ変換回路１０２の帰還抵抗Ｒｆの抵抗値を大きくせずに、電流増幅回路１０１のトランジスタＱ１およびトランジスタＱ２のトランジスタ数を調整したり、抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値を調整したりすることで、電流を増幅して、電流増幅回路１０１の増幅度を向上させることができる。この増幅度を向上させる方法では、帰還抵抗Ｒｆの抵抗値を増加させないため、周波数特性の低下を抑制することができ、信号電圧の立ち上がり時間および立ち下がり時間の増加を抑制できる。
【０００５】
しかし、電流増幅回路１０１を構成するカレントミラー回路は、トランジスタＱ２に流れる電流が増加するときには問題がないが、トランジスタＱ２に流れる電流が減少する電流信号の立ち下がり時にはトランジスタＱ２によっては電流が抜けないため、信号の遅延が発生する。特に、フォトダイオードＰＤが受信した光信号の強度が大きい場合には、立ち下がり時の信号遅延が大きくなることで、最悪の場合に、次のパルスと重なってしまい、光信号を誤認してしまうおそれがある。
【０００６】
そこで本発明は、光信号の強度が大きいときでも、パルス応答出力に発生する遅延を防ぐことで、光信号の誤認を防止することができる受光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】
【０００７】
本発明の受光回路は、受信した光信号の強度に応じた電流を流す受光素子と、前記受光素子へ流れる電流に応じた電流信号が流れる入力段、および前記電流信号に応じて増幅された電流信号が流れる増幅段が設けられた電流増幅回路と、前記増幅された電流信号を電圧信号へ変換するＩＶ変換回路と、前記入力段および増幅段に流れる電流信号に定電流を補うように接続されることで、前記増幅段の出力からグランドへの電流路を形成する定電流回路とを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の受光回路は、増幅段からの出力信号が減少するときには、グランドへ素早く電流を流すことができるので、信号の遅延が発生することなく受光素子が受信した光信号を、増幅して電圧信号として出力することができる。従って、光信号の強度が大きいときでも、応答速度の低下を抑制することができるので、光信号の誤認を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本願の第１の発明は、受信した光信号の強度に応じた電流を流す受光素子と、受光素子へ流れる電流に応じた電流信号が流れる入力段、および電流信号に応じて増幅された電流信号が流れる増幅段が設けられた電流増幅回路と、増幅された電流信号を電圧信号へ変換するＩＶ変換回路と、入力段および増幅段に流れる電流信号に定電流を補うように接続されることで、増幅段の出力からグランドへの電流路を形成する定電流回路とを設けたことを特徴としたものである。
【００１０】
本発明の受光回路は、受光素子が受信した光信号の強度に応じた電流信号を出力し、電流増幅回路がこの電流信号を増幅し、ＩＶ変換回路が電流増幅回路からの出力電流信号を電圧信号として出力することで、光信号が電気信号となって出力される。この電流増幅回路には、受光素子へ流れる電流に応じた電流信号が流れる入力段、および入力段に流れる電流信号に応じて増幅された電流信号が流れる増幅段が設けられている。定電流回路は、入力段および増幅段に流れる電流に定電流を補うように接続されていることで、増幅段の出力からグランドへの電流路が形成されるので、増幅段からの出力信号が減少するときには、グランドへ素早く電流が抜ける。従って、本発明の受光回路は、信号の遅延が発生することなく受光素子が受信した光信号を、増幅して電圧信号として出力することができるので、光信号の強度が大きいときでも、応答速度の低下を抑制することで、光信号の誤認を防止することができる。
【００１１】
本願の第２の発明は、電流増幅回路は、カレントミラー回路で形成され、定電流回路は、カレントミラー回路のそれぞれのトランジスタに設けられ、カレントミラー回路が増幅する比率に応じた電流量を通電する定電流源であることを特徴としたものである。
【００１２】
本願の第２の発明においては、電流増幅回路をカレントミラー回路で形成することができる。つまり、入力段をカレントミラー回路の一方のトランジスタで形成し、増幅段をこの一方のトランジスタに流れる電流を所定倍に増幅する他方のトランジスタで形成することで、電流増幅回路とすることができる。そして、定電流回路を、このカレントミラー回路が増幅する比率に応じた電流量を通電する電流源とすることができる。
【００１３】
本願の第３の発明は、受光素子は、入力段を形成する一方のトランジスタを介在させて電源とグランドとの間のグランド側に、一方の定電流源と共に並列に設けられ、カレントミラー回路を形成する他方のトランジスタとグランドとの間に、他方の定電流源が設けられていることを特徴としたものである。
【００１４】
本願の第３の発明においては、カレントミラー回路を形成する一方のトランジスタに流れる電流が、並列に接続された定電流源が流す電流と受光素子に流れる電流との和となる。そして、カレントミラー回路を形成する他方のトランジスタに流れる電流は、この一方のトランジスタに流れる電流の所定倍の電流が流れる。つまり、増幅段となる他方のトランジスタからの出力される電流信号は、受光素子に流れる電流に応じたものとなる。受光素子に流れる電流が減少したときには、定電流源によって電源から他方のトランジスタを介在させてグランドに向かって電流路が形成されているので、定電流源に向かって電流が抜けていく。従って、カレントミラー回路からの出力信号は、信号の遅延が発生しない。
【００１５】
本願の第４の発明は、受光素子は、カレントミラー回路を形成する一方のトランジスタを介在させて電源とグランドとの間の電源側に、一方の定電流源と共に並列に設けられ、カレントミラー回路を形成する他方のトランジスタと電源との間にも、他方の定電流源が設けられていることを特徴としたものである。
【００１６】
本願の第４の発明においては、カレントミラー回路を形成する一方のトランジスタに流れる電流が、並列に接続された定電流源が流す電流と受光素子に流れる電流との和となる。そして、カレントミラー回路を形成する他方のトランジスタに流れる電流は、この一方のトランジスタに流れる電流の所定倍の電流が流れる。つまり、増幅段となる他方のトランジスタからの出力される電流信号は、受光素子に流れる電流に応じたものとなる。受光素子に流れる電流が減少したときには、定電流源によって電源から他方のトランジスタを介在させてグランドに向かって電流路が形成されているので、他方のトランジスタに向かって電流が抜けていく。従って、カレントミラー回路からの出力信号は、信号の遅延が発生しない。
【００１７】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る受光回路を、図１に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る受光回路を示す回路図である。
【００１８】
図１に示すように、本実施の形態１に係る受光回路１は、フォトダイオードＰＤと、電流増幅回路２と、ＩＶ変換回路３と、定電流回路４とを備えている。
【００１９】
フォトダイオードＰＤは、受信した光信号の強度に応じた電流を流す受光素子である。フォトダイオードＰＤは、アノードがグランドＧＮＤに接続され、カソードが電流増幅回路２の入力段に接続されている。
【００２０】
電流増幅回路２は、トランジスタＱ１およびトランジスタＱ２と、抵抗Ｒ１，Ｒ２とを備えている。トランジスタＱ１は、電流増幅回路２の入力段となるｐｎｐ型のトランジスタであり、エミッタが抵抗Ｒ１を介在させて電源Ｖｃｃに接続され、コレクタが定電流回路４に接続されると共に並列にフォトダイオードＰＤに接続されている。トランジスタＱ１のベースは、コレクタに接続されると共に、トランジスタＱ２のベースに接続されている。トランジスタＱ２は、電流増幅回路２の増幅段となるｐｎｐ型のトランジスタであり、エミッタが抵抗Ｒ２を介在させて電源Ｖｃｃに接続され、コレクタが定電流回路４に接続されると共にＩＶ変換回路３に接続されている。このトランジスタＱ１とトランジスタＱ２とでカレントミラー回路が形成され、１：Ｎの電流増幅を行う。図１においては、増幅段として１個のトランジスタＱ２のみを図示しているが、増幅度に応じてトランジスタＱ１と同じトランジスタを多段にカレントミラー回路として接続することで１：Ｎの電流増幅を行うようにしてもよい。
【００２１】
ＩＶ変換回路３は、演算増幅器ＯＰと、帰還抵抗Ｒｆとを備えている。演算増幅器ＯＰの正入力端子には、電流増幅回路２の出力であるトランジスタＱ２のコレクタが接続され、負入力端子には基準電圧源Ｖrefが接続されている。帰還抵抗Ｒｆは、一端が演算増幅器ＯＰの正入力端子に、他端が出力端子Ｖoutに接続されている。
【００２２】
定電流回路４は、第１定電流源４１と第２定電流源４２とを備えている。第１定電流源４１は、フォトダイオードＰＤと並列接続されるようにトランジスタＱ１のコレクタに一端側が接続され、グランドＧＮＤに他端側が接続されている。また、第２定電流源４２は、トランジスタＱ２のコレクタに一端側が接続され、グランドＧＮＤに他端側が接続されている。この第１定電流源４１と第２定電流源４２とは、電流増幅回路２を形成するトランジスタＱ１とトランジスタＱ２との増幅度に応じて、その電流値が決定される。つまり、トランジスタＱ１とトランジスタＱ２とのそれぞれに流れる電流が１：Ｎである場合には、第１定電流源４１が流す電流を電流Ｉ1とすると、第２定電流源４２を電流Ｉ1×Ｎ倍を流す電流源とする。この第１定電流源４１と第２定電流源４２は、増幅度を１：Ｎとしたカレントミラー回路で構成することが可能である。
【００２３】
以上のように構成された本実施の形態１に係る受光回路１の動作について、図１に基づいて説明する。
【００２４】
電流増幅回路２を形成するカレントミラー回路であるトランジスタＱ１およびトランジスタＱ２には、第１定電流源４１および第２定電流源４２によって定常的に電流が流れる。つまり、第１定電流源４１が流す電流Ｉ1によってトランジスタＱ１には電流Ｉ1が抵抗Ｒ１を介して電源Ｖｃｃから流れ、トランジスタＱ２には、電流Ｉ1×Ｎ倍の電流が抵抗Ｒ２を介して電源Ｖｃｃから流れる。
【００２５】
フォトダイオードＰＤが光信号を受信すると、その光信号の強度に応じてフォトダイオードＰＤに流れる電流ＩPDがトランジスタＱ１からフォトダイオードＰＤに流れ始める。トランジスタＱ１には、第１定電流源４１によって電流Ｉ1が流れているので、フォトダイオードＰＤに流れる電流ＩPDが増加することで、電流Ｉ1と増加分である電流ＩPDとの和が流れる。従って、トランジスタＱ１と共にカレントミラー回路を形成するトランジスタＱ２には、電流Ｉ1×Ｎ倍の電流と電流ＩPD×Ｎ倍の電流との和が流れる。第２定電流源４２には、電流Ｉ1×Ｎ倍の電流が流れるので、電流増幅回路２からの電流信号として帰還抵抗Ｒｆに電流ＩPD×Ｎ倍の電流が流れることで、出力端子Ｖoutには（電流ＩPD×Ｎ倍の電流値）×（帰還抵抗Ｒｆの抵抗値）の電圧が電圧信号として出力される。
【００２６】
光信号の強度が低下すると、フォトダイオードＰＤに流れる電流ＩPDが減少する。この電流ＩPDの減少に応じてトランジスタＱ１に流れる電流のうち、定常的に流れる電流Ｉ1分以外のＩPD分が減少する。従って、トランジスタＱ２には、定常的に流れる電流Ｉ1×Ｎ倍の電流分以外の電流ＩPD×Ｎ倍の電流分が減少する。そして、フォトダイオードＰＤにほとんど電流ＩPDが流れなくなると、トランジスタＱ１には第１定電流源４１による電流Ｉ1が流れ、トランジスタＱ２には電流Ｉ1×Ｎ倍の電流が流れ、帰還抵抗Ｒｆには電流が流れなくなる。演算増幅器ＯＰの入力端子は高インピーダンスなので、ほとんど電流は流れない。
【００２７】
電流増幅回路２のパルス駆動時の動作においては、入力信号による電流が増加する場合（電圧立ち下がり時）の応答の速さは、トランジスタＱ２の電流供給能力で決定され、電流が減少する場合（電圧立ち上がり時）には、第２定電流源４２によって、電流の引き抜き（減少）が促進されるので、応答速度を速くすることができる。
【００２８】
電流増幅回路２のパルス応答性は、小信号時には影響が小さい。しかし、大信号時（電流が大きくなる場合）では、電流が抜けにくく、電圧の立ち上がりに時間を要することで、最悪の場合に、次のパルスと重なってしまい、光信号を誤認してしまうおそれがある。
【００２９】
定電流回路４が接続された電流増幅回路２は、光信号の強度が大きい場合に起こる信号応答の遅延を抑制することで、光信号の誤認を防止することができる。また、出力負荷が大きい場合にも有用である。
【００３０】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る受光回路を図２に基づいて説明する。図２は、本発明の実施の形態２に係る受光回路を示す回路図である。なお、図２においては、図１と同じ構成のものは同符号を付して説明を省略する。
【００３１】
図２に示すように、本実施の形態２に係る受光回路１０は、フォトダイオードＰＤと、電流増幅回路２ｘと、ＩＶ変換回路３と、定電流回路４ｘとを備えている。
【００３２】
フォトダイオードＰＤは、カソードが電源Ｖｃｃに接続され、アノードが電流増幅回路２の入力段に接続されている。
【００３３】
電流増幅回路２ｘは、トランジスタＱ１ｘおよびトランジスタＱ２ｘと、抵抗Ｒ１，Ｒ２とを備えている。トランジスタＱ１ｘは、電流増幅回路２の入力段となるｎｐｎ型のトランジスタであり、エミッタが抵抗Ｒ１を介在させてグランドＧＮＤに接続され、コレクタが定電流回路４に接続されると共に並列にフォトダイオードＰＤに接続されている。トランジスタＱ１ｘのベースは、コレクタに接続されると共に、トランジスタＱ２ｘのベースに接続されている。トランジスタＱ２ｘは、電流増幅回路２の増幅段となるｎｐｎ型のトランジスタであり、エミッタが抵抗Ｒ２を介在させてグランドＧＮＤに接続され、コレクタが定電流回路４ｘに接続されると共にＩＶ変換回路３に接続されている。このトランジスタＱ１ｘとトランジスタＱ２ｘとでカレントミラー回路が形成され、１：Ｎの電流増幅を行う。図２においては、増幅段として１個のトランジスタＱ２ｘのみを図示しているが、増幅度に応じてトランジスタＱ１ｘと同じトランジスタを多段にカレントミラー回路として接続することで１：Ｎの電流増幅を行うようにしてもよい。
【００３４】
ＩＶ変換回路３は、実施の形態１と同様に電流増幅回路２ｘからの出力信号を入力信号として電流増幅回路２ｘのトランジスタＱ２ｘのコレクタと第２定電流源４２に接続されている。
【００３５】
定電流回路４ｘは、第１定電流源４１がフォトダイオードＰＤと並列接続されるようにトランジスタＱ１ｘのコレクタに一端側が接続され、電源Ｖｃｃに他端側が接続されている。また、第２定電流源４２は、トランジスタＱ２ｘのコレクタに一端側が接続され、電源Ｖｃｃに他端側が接続されている。
【００３６】
以上のように構成された本実施の形態２に係る受光回路１０の動作を、図２に基づいて説明する。
【００３７】
電流増幅回路２ｘを形成するカレントミラー回路であるトランジスタＱ１ｘおよびトランジスタＱ２ｘには、第１定電流源４１および第２定電流源４２によって定常的に電流が流れる。つまり、第１定電流源４１が流す電流Ｉ1によってトランジスタＱ１ｘには電流Ｉ1が抵抗Ｒ１を介してグランドＧＮＤへ流れ、トランジスタＱ２ｘには、電流Ｉ1×Ｎ倍の電流が抵抗Ｒ２を介してグランドＧＮＤへ流れる。
【００３８】
フォトダイオードＰＤが光信号を受信すると、その光信号の強度に応じて電源ＶｃｃからフォトダイオードＰＤへ電流ＩPDが流れることで、トランジスタＱ１ｘに電流ＩPDが流れ始める。トランジスタＱ１ｘには、第１定電流源４１によって電流Ｉ1が流れているので、フォトダイオードＰＤに流れる電流ＩPDが増加することで、電流Ｉ1と増加分である電流ＩPDとの和が流れる。従って、トランジスタＱ１ｘと共にカレントミラー回路を形成するトランジスタＱ２ｘには、電流Ｉ1×Ｎ倍の電流と電流ＩPD×Ｎ倍の電流との和が流れる。第２定電流源４２には、電流Ｉ1×Ｎ倍の電流が流れるので、電流増幅回路２ｘからの電流信号として帰還抵抗Ｒｆに電流ＩPD×Ｎ倍の電流が流れることで、出力端子Ｖoutには（電流ＩPD×Ｎ倍の電流値）×（帰還抵抗Ｒｆの抵抗値）の電圧が電圧信号として出力される。
【００３９】
光信号の強度が低下すると、フォトダイオードＰＤに流れる電流ＩPDが減少する。この電流ＩPDの減少に応じてトランジスタＱ１ｘに流れる電流のうち、定常的に流れる電流Ｉ1分以外のＩPD分が減少する。従って、トランジスタＱ２ｘには、定常的に流れる電流Ｉ1×Ｎ倍の電流分以外の電流ＩPD×Ｎ倍の電流分が減少する。そして、フォトダイオードＰＤにほとんど電流ＩPDが流れなくなると、トランジスタＱ１ｘには第１定電流源４１による電流Ｉ1が流れ、トランジスタＱ２ｘには電流Ｉ1×Ｎ倍の電流が流れ、帰還抵抗Ｒｆには電流が流れなくなる。演算増幅器ＯＰの入力端子は高インピーダンスなので、ほとんど電流は流れない。
【００４０】
電流増幅回路２ｘのパルス駆動時の動作においては、入力信号による電流が増加する場合（電圧立ち上がり時）の応答の速さは、トランジスタＱ２ｘの電流供給能力で決定され、電流が減少する場合（電圧立ち下がり時）には、第２定電流源４２によって、電流の引き抜き（減少）が促進されるので、応答速度を速くすることができる。
【００４１】
電流増幅回路２ｘのパルス応答性は、小信号時には影響が小さい。しかし、大信号時（電流が大きくなる場合）では、電流が抜けにくく、電圧の立ち上がりに時間を要することで、最悪の場合に、次のパルスと重なってしまい、光信号を誤認してしまうおそれがある。
【００４２】
定電流回路４ｘが接続された電流増幅回路２ｘは、光信号の強度が大きい場合に起こる信号応答の遅延を抑制することで、光信号の誤認を防止することができる。また、出力負荷が大きい場合にも有用である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、光信号の強度が大きいときでも、パルス応答出力に発生する遅延を防ぐことで、光信号の誤認を防止することができるので、光信号を受信し、この光信号の強度に応じた電圧信号を出力する受光回路に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る受光回路を示す回路図
【図２】本発明の実施の形態２に係る受光回路を示す回路図
【図３】従来の受光回路を示す回路図
【符号の説明】
【００４５】
１，１０  受光回路
２，２ｘ  電流増幅回路
３  ＩＶ変換回路
４，４ｘ  定電流回路
４１  第１定電流源
４２  第２定電流源
ＰＤ  フォトダイオード
Ｑ１，Ｑ２  トランジスタ
Ｑ１ｘ，Ｑ２ｘ  トランジスタ
Ｒ１，Ｒ２  抵抗
Ｒｆ  帰還抵抗
ＯＰ  演算増幅器
ＧＮＤ  グランド
Ｖｃｃ  電源
【図１】
2009194431.tif 000003
【図２】
2009194431.tif 000004
【図３】
2009194431.tif 000005