CN1518210A - 光接收放大器电路和配有它的光拾取单元 - Google Patents

Abstract

一种光接收放大器电路，包括第1差动放大器和第2差动放大器，使用其中一个输出对应于2个波长。第1差动放大器具有2个输入电阻、输入分压电阻和反馈电阻，使光电二极管温度特性的灵敏度在波长650nm时为0；第2差动放大器具有2个输入电阻、输入分压电阻和反馈电阻，使温度特性在波长780nm时为0。由此，通过光接收放大器电路的温度特性来消除波长变化引起的光电二极管灵敏度的温度特性变化，可使光拾取单元整体的温度特性为0。在光接收放大器电路中，如CD－R/RW盘的780nm和DVD±R/RW盘的650nm那样，多种波长的光信号入射光电二极管，但没有因波长变化而改变光电二极管灵敏度的温度特性。

Description

光接收放大器电路和配有它的光拾取单元

技术领域

本发明涉及光拾取单元的光接收放大器电路和光拾取单元，用于可对所谓的CD-R/RW和DVD±R/RW那样的不同光波长的两种盘进行重放和/或记录的装置，特别涉及具有监控激光强度的功能的用于光接收元件的光接收放大器电路，以便以所定功率来控制激光强度。

背景技术

例如，随着记录媒体和光源的进步，正在依次制定不同光波长的光盘规格，如上述的CD-R/RW盘为780nm，上述DVD±R/RW盘为650nm。作为微型计算机的外围装置，广泛使用可对这样的多种类的光盘进行重放和/或记录装置。而且，在这种装置中，为了稳定进行重放和记录，一般要检测出照射在光盘上的一部分激光束，监控该检出信号，同时合适地控制激光强度。

另一方面，对于上述不同的波长，为了光拾取单元的小型化和低成本化，即使分别设置光源，也共用光电二极管等光接收单元。该光接收单元灵敏度的温度特性随波长变化而改变。

补偿上述温度特性的一般方法是，在激光功率监控器的光接收放大器电路中使用温度特性相互不同的电阻来控制光接收放大器电路的灵敏度的温度特性，用该光接收放大器电路的温度特性消除光接收单元的温度特性。而且，在光盘的记录/重放时，通过经常用激光功率监控器的光接收单元检测出激光强度，将对应其变化的光接收单元的输出反馈给作为发光单元的激光二极管，可将激光强度维持在合适的强度内。

但是，在上述的那种方法中，如上述那样，因光接收单元的温度特性随波长变化而改变，不能检测出正确的激光强度，所以成为特别是在记录时引起差错的一个主要原因。

这里，例如在特开2001-23218号公报(公开日：平成13年1月26日)中公开了下述内容：由于光波长根据发光单元的温度而变化，通过监控激光强度并对其进行合适地控制，可补偿发光单元的温度特性。另外，在特开2001-52368号公报(公开日：平成13年2月23日)中公开了下述内容：激光强度因写入和读取而变化时，通过由前置监控器(front monitor)监控激光强度，可正确地监控所述激光强度。

但是，上述现有技术不能实现对波长变化的光接收单元的温度特性的补偿。

发明内容

本发明目的在于提供光接收放大器电路和配有它的光拾取单元，即使光接收单元灵敏度的温度特性因波长变化而改变，其也能够补偿它。

为了实现上述目的，本发明光接收放大器电路放大输出来自光接收单元的信号，多种波长的光信号入射该光接收单元，该电路包括：输入了来自上述光接收单元的信号的前级放大器，放大上述前级放大器的输出的后级放大器；所述前级放大器中的反馈电阻和所述后级放大器中决定灵敏度的至少一部分电阻由具有相互不同温度特性的电阻元件(resistive element)形成，所述电阻元件根据所述光信号波长的种类而不同。

根据上述结构，例如如所述CD-R/RW盘的780nm和所述DVD±R/RW盘的650nm的那样，在放大输出来自被入射多种波长光信号的光接收单元的信号的光接收放大器电路中，在输入了来自光接收单元的信号的前级放大器中尽可能按所述波长种类设置反馈电阻(增益电阻)，以及在下一级以后，尽可能按所述波长种类设置包括输入电阻和反馈电阻等决定灵敏度的电阻的放大器，所述前级放大器的反馈电阻和下一级以后的放大器中决定灵敏度的电阻的至少一部分电阻元件以具有相互不同温度特性的方式形成，根据所述光信号波长的种类，切换使用的反馈电阻和放大器等，可切换所述电阻元件。

因此，即使光接收单元灵敏度的温度特性因波长变化而改变，在反馈电阻和决定灵敏度的电阻中，通过使用具有对应于各个波长温度特性的温度特性的电阻元件，也能够用光接收放大器电路的温度特性来消除所述光接收单元的温度特性。

本发明光拾取单元使用上述光接收放大器电路。因此，即使光接收单元灵敏度的温度特性因波长变化而改变，也能够用光接收放大器电路灵敏度的温度特性来消除它，并实现不受灵敏度温度特性影响的光拾取单元。

本发明其它目的、特征和优点通过下面的记载将变得清楚。本发明的优点通过参照下面附图的说明将变得更清楚。

附图说明

图1是表示装有本发明第一实施方式的拾取单元的记录/重放装置的光学系统的示意图。

图2是表示在用作为图1记录/重放装置的光拾取单元的本发明第一实施例的光拾取单元中的光接收放大器电路的电构成示意图。

图3是表示图2光拾取单元(光接收放大器电路)中的差动放大器的具体结构的电路图。

图4是表示本发明其它实施例的光拾取单元(光接收放大器电路)的电结构示意图。

图5是表示图4光拾取单元(光接收放大器电路)中的差动放大器的具体结构的电路图。

图6是表示本发明另一实施例的光拾取单元(光接收放大器电路)的电结构方框图。

具体实施方式

以下根据图1至图3来说明本发明第一实施方式。

图1是用于说明安装有本发明第一实施方式的光接收放大器电路的记录/重放装置1的光学系统的示意图。该记录/重放装置1是可以对所谓CD-R/RW和DVD±R/RW的光波长不同的两种光盘2上进行记录/重放的装置。发光单元即激光二极管3在上述CD-R/RW盘时发出780nm的激光，而在上述DVD±R/RW盘时发出650nm的激光。该激光在准直透镜4中变换为平行光，在束分离器5中其光路被弯曲90°的后，经准直透镜6和物镜7照射到上述光盘2上。

来自光盘2的反射光从物镜7和准直透镜6通过束分离器5，由点透镜(spot lens)聚焦后，入射到光接收单元9。光接收单元9根据入射的光信号，在重放信息信号的同时，生成跟踪和聚焦伺服信号，并输出到图中未示出的信号处理电路和控制电路等中。在记录时，激光二极管的出射光根据要写入数据来调制。

在这样构成的光学系统中，包括有：在激光二极管3附近位置设置的光拾取单元10，和/或在通过束分离器5的相反侧位置上设置的光拾取单元11。通过该光拾取单元10、11，监控激光二极管3的一部分出射光，通过将该监控输出反馈到激光二极管3，由此将激光强度调整到最合适的强度。

图2是表示在用作为光拾取单元10，11的本发明第一实施方式的光拾取单元21中的光接收放大器电路的电结构方框图。该光拾取单元21大致包括：光电二极管PD、放大器A1，A2、差动放大器A3，A4。光电二极管PD是共用于780nm和650nm激光的光接收单元。前级放大器即放大器A1是将来自光电二极管PD的电流信号变换成电压信号的第一级放大器。前级放大器即放大器A2是被设置用于基准的另一个第一级放大器。差动放大器A3、A4是第二级放大器，其输入来自放大器A1、A2的输出，并求出它们的差分。

放大器A1包括：放大器部分OP1；反馈电阻(增益电阻)Rf1，其将来自光电二极管PD的电流信号进行电流-电压变换。基准放大器即放大器A2不连接光电二极管PD，其与放大器A1相同，包括放大器部分OP2和反馈电阻Rf2。

另一方面，650nm的DVD用的后级放大器即差动放大器A3包括：放大器部分OP3；输入电阻Rs31、Rs32；输入分压电阻Rf31；以及反馈电阻Rf32。放大器A1的输出通过输入电阻Rs31和输入分压电阻Rf31，在基准电压Vs之间进行分压，并输入到放大器部分OP3的正输入端。放大器A2的基准电压经输入电阻Rs32输入到放大器部分OP3的负输入端。在该负输入端上还经反馈电阻Rf32反馈放大器部分OP3的输出。因此，从该差动放大器A3得到对应于放大器A1的光输入的输出电压和放大器A2的没有光输入的基准电压间的差分输出，将光电二极管PD上的因光输入导致的电压变化部分放大输出。

同样，780nm的CD系使用的后级放大器即差动放大器A4包括：放大器部分OP4；输入电阻Rs41、Rs42；输入分压电阻Rf41，以及反馈电阻Rf42。放大器A1的输出通过输入电阻Rs41和输入分压电阻Rf41在基准电压Vs间进行分压并输入到放大器部分OP4的正输入端。放大器A2的基准电压经输入电阻Rs42输入到放大器部分OP4的负输入端。在该负输入端上还通过反馈电阻Rf42反馈放大器部分OP4的输出。

在如上述构成的光拾取单元21中，前级放大器即放大器A1的反馈电阻Rf1和基准放大器即放大器A2的反馈电阻Rf2例如通过扩散电阻(体电阻)等形成为相同的温度特性(片(sheet)电阻值)和相同电阻值。后级放大器即差动放大器A3、A4分别具有电阻Rf31、Rf32、Rf41、Rf42。

这里，设Rf31＝Rf32＝Rf3，Rf41＝Rf42＝Rf4，Rs31＝Rs32＝Rs3，Rs41＝Rs42＝Rs4，如果光电二极管PD的变换效率为η【A/W】，则光接收放大器电路的灵敏度S[V/W]用下式给出：

$S=\mathrm{\η}\×\mathrm{Rf}1\×\frac{\mathrm{Rf}3\left(4\right)}{\mathrm{Rs}3\left(4\right)}$

但是，下标3(4)分别是差动放大器A3、A4的输出情况。

所述灵敏度S[V/W]对温度T[℃]的偏微分由下式表示。

$\frac{\∂S}{\∂T}=\frac{\∂\mathrm{\η}}{\∂T}\×\mathrm{Rf}1\×\frac{\mathrm{Rf}3\left(4\right)}{\mathrm{Rs}3\left(4\right)}+\mathrm{\η}\×\frac{\∂\mathrm{Rf}1}{\∂T}\×\frac{\mathrm{Rf}3\left(4\right)}{\mathrm{Rs}3\left(4\right)}$

$+\mathrm{\η}\×\mathrm{Rf}1\×(\frac{\∂\mathrm{Rf}3\left(4\right)}{\∂T}\×\frac{1}{\mathrm{Rs}3\left(4\right)}-\frac{\mathrm{Rf}3\left(4\right)}{\mathrm{Rs}3{\left(4\right)}^2}\×\frac{\∂\mathrm{Rf}3\left(4\right)}{\∂T})$

灵敏度的微分温度系数(S/T)/S由下式表示。

$\frac{\∂S}{\∂T}/S=\frac{\∂\mathrm{\η}/\∂T}{\mathrm{\η}}+\frac{\∂\mathrm{Rf}1/\∂T}{\mathrm{Rf}1}+\frac{\∂\mathrm{Rf}3\left(4\right)/\∂T}{\mathrm{Rf}3\left(4\right)}-\frac{\∂\mathrm{Rs}3\left(4\right)/\∂T}{\mathrm{Rs}3\left(4\right)}$

因此，灵敏度S的温度系数变为：

(S的温度系数)[ppm/℃]＝(η的温度系数)+(Rf1的温度系数)+(Rf3(4)的温度系数)-(Rs3(4)的温度系数)。

即，电阻Rf1、Rf2、Rf31、Rf32、Rf41、Rf42成为以与光电二极管PD相同极性作用的温度特性，输入电阻Rs31、Rs32、Rs41、Rs42成为以与光电二极管PD相反极性作用的温度特性。光电二极管PD的变换效率η的温度系数尽管也依赖于工艺(process)，但是，例如，对650nm波长的入射光为200[ppm/℃]，对780nm波长的入射光为2000[ppm/℃]。

因此，例如，反馈电阻Rf1由温度系数为500[ppm/℃]的扩散电阻形成，电阻Rf3、Rs3由温度系数分别为500[ppm/℃]、1200[ppm/℃]的扩散电阻形成。由此，波长为650nm的DVD输出所用的差动放大器A3的输出能够如下式所示使灵敏度的温度特性为0。

(S的温度系数)[ppm/℃]＝200+500+500-1200＝0

电阻Rf4、Rs4的温度系数例如预先被分别设定为500[ppm/℃]和3000[ppm/℃]。由此，波长为780nm的CD输出所用的差动放大器A4的输出如下式所示，也能够使灵敏度的温度特性为0。

(S的温度系数)[ppm/℃]＝2000+500+500-3000＝0

这样，不依赖于入射光的波长，光接收放大器电路输出的温度特性可为0。

另一方面，多晶硅(polysilicon)电阻其自身具有负的温度特性，即使多晶硅电阻和扩散电阻结合，也能够实现不依赖于波长、灵敏度的温度系数为0的光接收放大器电路。

例如，对于650nm的波长，由温度系数为500[ppm/℃]的扩散电阻形成反馈电阻Rf1，由温度系数为-350[ppm/℃]的多晶硅电阻形成反馈电阻Rf3，由温度系数为350[ppm/℃]的扩散电阻形成输入电阻Rs3。由此，如下式所示，可得到灵敏度的温度特性为0。

(S的温度系数)[ppm/℃]＝200+500+(-350)-350＝0

另外，对于780nm的波长，例如，由温度系数为-2000[ppm/℃]的多晶硅电阻形成电阻Rf4，由温度系数为500[ppm/℃]的扩散电阻形成输入电阻Rs4。由此，如下式所示，可得到灵敏度的温度特性为0。

(S的温度系数)[ppm/℃]＝2000+500+(-2000)-500＝0

另外，不使用扩散电阻，即使只用温度系数不同的多晶硅电阻构成电路，也能够实现温度特性为0的光接收放大器电路。

例如，对于650nm的波长，由温度系数为-500[ppm/℃]的多晶硅电阻形成电阻Rf1、Rf3，由温度系数为-800[ppm/℃]的多晶硅电阻形成输入电阻Rs3。由此，如下式所示，可得到灵敏度的温度特性为0。

(S的温度系数)[ppm/℃]＝200+(-500)+(-500)-(-800)＝0

对于780nm的波长，例如，由温度系数为-2000[ppm/℃]的多晶硅电阻形成电阻Rf4，输入电阻Rs4由温度系数为-500[ppm/℃]的多晶硅电阻形成。由此，如下式所示，可得到灵敏度的温度特性为0。

(S的温度系数)[ppm/℃]＝2000+(-500)+(-2000)-(-500)＝0

如上述，即使入射光波长变化，灵敏度的温度系数也能够为0。因此，始终能够检测出正确的激光强度，并可稳定地进行通过多个激光波长进行的光盘2的记录/重放。

通过将这种激光功率监视用光接收单元的输出的温度特性能够不依赖于波长而始终为0的光接收放大器电路应用于上述光拾取单元10、11，可用一个芯片正确实现相对于2个波长的激光功率监视器。

在第一级中设置光电二极管PD的用于基准的另一个放大器A2，在第二级的各个差动放大器A3、A4中输入来自光电二极管PD的信号被输入的前级放大器A1的输出和放大器A2的输出，并求出其差分。由此，可仅放大取出由光电二极管PD的光输入引起的电压变化部分。

图3是上述光拾取单元21中的光接收放大器电路的电路图，表示差动放大器A3、A4的具体构成。图3中，对应于上述图2的部分给出了相同的参照符号，省略其说明。应注意的是，在该光拾取单元21中，将2个差动放大器A3，A4的输出集中为一个。具体地说，差动放大器A3包括由NPN型晶体管Q31、Q32构成的差动对。其发射极连接在一起，通过恒流源F3接地。

晶体管Q31的基极成为图2所示差动放大器A3的正输入端子，通过输入电阻Rs31与前级放大器A1的输出端子连接，同时通过输入分压电阻Rf31被施加基准电压Vs。晶体管Q32的基极成为图2所示差动放大器A3的负输入端子，通过输入电阻Rs32与基准放大器A2的输出端子连接，同时将输出Vout通过反馈电阻Rf32进行反馈。

同样，差动放大器A4包括由NPN型晶体管Q41，Q42构成的差动对。其发射极连接在一起，且通过恒流源F4接地。晶体管Q41的基极成为图2所示差动放大器A4的正输入端子，通过输入电阻Rs41与前级放大器A1的输出端子连接，同时通过输入分压电阻Rf41被施加基准电压Vs。晶体管Q42的基极成为图2所示差动放大器A4的负输入端子，通过输入电阻Rs42与基准放大器A2的输出端子连接，同时将输出Vout通过反馈电阻Rf42进行反馈。

另一方面，晶体管Q31的集电极通过作为主动负载的PNP型晶体管Q33而施加电源电压Vcc。同样，晶体管Q42的集电极通过作为主动负载的PNP型晶体管Q43而施加电源电压Vcc。这些晶体管Q33、Q43构成电流镜像电路，通过晶体管Q33的基极连接到晶体管Q31的集电极而成为二极管结构。晶体管Q33的集电极连接到对应于正输入的上述晶体管Q31和Q41的集电极。晶体管Q43的集电极连接到负输入侧的上述晶体管Q32和Q42的集电极。

而且，晶体管Q32、Q42、Q43的各个集电极连接到NPN型晶体管Q5的基极，在晶体管Q5的集电极上施加电源电压Vcc，发射极通过恒流源F5接地。这些晶体管Q5和恒流源F5构成射极跟随器电路，成为输出端的晶体管Q5的发射极与输出端子连接，同时分别通过反馈电阻Rf32、Rf42连接到如上述的负输入侧的晶体管Q32和Q42的基极。

对应于波长的变换，通过由电开关择一地对恒流电路F3、F4赋予电力，即使共用输出端子，也能够变换所使用的差动放大器A3和A4，以及合适地补偿如上述的光电二极管PD的温度特性。如此，通过将后级差动放大器A3，A4的输出端子归为一个，在光拾取单元10，11的芯片大小缩小的同时，也能够降低成本。不仅这个，而且对多个激光波长从一个输出端子可得到来自激光功率监控用光接收单元的输出信号。由此，使在驱动激光二极管3的后级集成电路上的信号处理变得容易，还可降低成本。

在上述说明中，设Rf31＝Rf32＝Rf3，Rf41＝Rf42＝Rf4，Rs31＝Rs32＝Rs3，Rs41＝Rs42＝Rs4，尽管这些电阻的电阻值和温度特性一致，但也可以使用个别值。但是，如上所述，通过使电阻值与温度特性一致，灵敏度的式子变得如上述的数1那样简单。而且，由第2级差动放大器A3、A4的输入电流(流入差动对Q31、Q32、Q41、Q42的基级电流，参照图3)在各个电阻Rf3、Rf4、Rs3、Rs4上产生的电压一致而不依赖于温度，能够补偿偏置(offset)电压。

下面根据图4和图5来说明本发明其它实施方式。

图4是表示用作为光拾取单元10、11的本发明其它实施例的光拾取单元31中的光接收放大器电路的电结构方框图。该光拾取单元31类似于上述光拾取单元21，对应部分附以相同的参照标号，省略其说明。

在该光拾取单元31中，第一级由包括放大器部分OP1a、输入电阻Rf10、反馈电阻(增益电阻)Rf11构成的差动放大器A1a形成。放大器部分OP1a的正输入端子通过输入电阻Rf10而输入基准电压Vref，负输入端子输入来自上述光电二极管PD的电流信号，同时通过进行电流-电压变换的反馈电阻Rf11将放大器部分OP1a的输出进行反馈。用于偏置电压校正的输入电阻Rf10与反馈电阻Rf11相等地形成。

另一方面，650nm的DVD用的后级放大器即差动放大器A3a包括放大器部分OP3、用于偏置电压补正的输入电阻R311、R321、输出分压电阻R312、R322。前级放大器即差动放大器A1a的输出通过相互并联连接的输入电阻R311、R321输入到放大器部分OP3的正输入端子。在该放大器部分OP3的负输入端子上，通过输出分压电阻R322、R312，将放大器部分OP3的输出在基准电压Vs间进行分压。

同样，780nm的CD用的后级放大器即差动放大器A4a包括放大器部分OP4、用于偏置电压补正的输入电阻R411、R421、输出分压电阻R412、R422。前级放大器即差动放大器A1a的输出通过相互并联连接的输入电阻R411、R421输入到放大器部分OP4的正输入端子。在该放大器部分OP4的负输入端子上，通过输出分压电阻R422，R412，将放大器部分OP4的输出在高电平的基准电压Vs间进行分压。

在如上述构成的光接收放大器电路中，设R311＝R312＝R31，R321＝R322＝R32，R411＝R412＝R41，R421＝R422＝R42，如果光电二极管PD的变换效率为η[A/W]，则该电路的灵敏度S[V/W]用下式给出。下标31，32(41，42)分别是差动放大器A3、A4的输出情况。

$S=\mathrm{\η}\×\mathrm{Rf}11\×(1+\frac{R32\left(42\right)}{R31\left(41\right)})$

因此，灵敏度的微分温度系数(S/T)/S变为下式。

$\frac{\∂S}{\∂T}/S=\frac{\∂\mathrm{\η}/\∂T}{\mathrm{\η}}+\frac{\∂\mathrm{Rf}11/\∂T}{\mathrm{Rf}11}+\frac{R32\left(42\right)}{R31\left(41\right)+R32\left(42\right)}\×(\frac{\∂R32\left(42\right)/\∂T}{R32\left(42\right)}-\frac{\∂R31\left(41\right)/\∂T}{R31\left(41\right)})$

因此，灵敏度S的温度系数变为：

(S的温度系数)[ppm/℃]＝(η的温度系数)+(Rf11的温度系数)+{(R32(42)的温度系数)-(R31(41)的温度系数)}×R32(42)/{R31(41)+R32(42)}。

因此，通过将电阻R31、R32、R41、R42的温度系数分别设定成适合于光电二极管PD的变换效率η的温度系数，在650nm和780nm的两个波长中，能够使灵敏度S的温度系数都为0。

例如，与光接收放大器电路同样，当光电二极管PD的变换效率η的温度系数对650nm波长为200[ppm/℃]、对780nm波长为2000[ppm/℃]的值时，由温度系数为500[ppm/℃]的扩散电阻形成反馈电阻Rf11和电阻R32，由温度系数为1900[ppm/℃]的扩散电阻形成电阻R31，以及设定电阻R31、R32的电阻值相互相等。由此，波长为650nm的DVD所用输出的差动放大器A3a的输出由下式中表示，其灵敏度的温度特性为0。

(S的温度系数)[ppm/℃]＝200+500+R32/(R31+R32)×(500-1900)＝0

对于780nm波长，例如，反馈电阻Rf11和电阻R42由温度系数为500[ppm/℃]的扩散电阻形成，电阻R41由温度系数为3500[ppm/℃]的扩散电阻形成，以及设定电阻R41、R42的电阻值分别为1(kΩ)，5(kΩ)。由此，波长为780nm的CD所用输出的差动放大器A4a的输出由下式表示，其灵敏度的温度特性为0。

(S的温度系数)[ppm/℃]＝2000+500+5/(1+5)×(500-3500)＝0

即使多晶硅电阻和扩散电阻结合，也能够实现不依赖于波长、灵敏度的温度系数为0的光接收放大器电路。例如，对于650nm波长，反馈电阻Rf11由温度系数为-1000[ppm/℃]的多晶硅电阻形成，电阻R31由温度系数为-800[ppm/℃]的多晶硅电阻形成，电阻R32由温度系数为800[ppm/℃]的扩散电阻形成，以及将电阻R31、R32的电阻值设定为相互相等。由此，波长为650nm的DVD所用输出的差动放大器A3a的输出由于如下式中表示，其灵敏度的温度特性为0。

(S的温度系数)[ppm/℃]＝200+(-1000)+R32/(R31+R32)×{800-(-800)}＝0

对于780nm波长，例如，反馈电阻Rf11设定为-1000[ppm/℃]的多晶硅电阻，电阻R41设定为温度系数为500[ppm/℃]的扩散电阻，电阻R42设定为温度系数为-1500[ppm/℃]的多晶硅电阻，以及电阻R41、R42的电阻值设定为相互相等。由此，波长为780nm的CD所用输出的差动放大器A4a的输出由于如下式中表示，其灵敏度的温度特性为0。

(S的温度系数)[ppm/℃]＝2000+(-1000)+R42/(R41+R42)×{(-1500)-500}＝0

而且，即使通过不使用上述扩散电阻，只由温度系数不同的多晶硅电阻构成的电路，也能够实现温度特性为0的光接收放大器电路。

例如，对于650nm的波长，反馈电阻Rf11设定为温度系数为-1000[ppm/℃]的多晶硅电阻，电阻R31，R32分别设定为温度系数为-2100[ppm/℃]和-500[ppm/℃]的多晶硅电阻，以及将电阻R31，R32的电阻值设定为相互相等。由此，波长为650nm的DVD所用输出的差动放大器A3a的输出由下式表示，其灵敏度的温度特性为0。

(S的温度系数)[ppm/℃]＝200+(-1000)+R32/(R31+R32)×{-500-(-2100)}＝0

对于780nm的波长，例如，反馈电阻Rf11设定为温度系数为-1000[ppm/℃]的多晶硅电阻，电阻R41，R42分别设定为温度系数为-500[ppm/℃]和-2000[ppm/℃]的多晶硅电阻，以及电阻R41、R42的电阻值分别设定为1(kΩ)、2(kΩ)。由此，波长为780nm的CD所用输出的差动放大器A4a的输出由下式表示，所以其灵敏度的温度特性为0。

(S的温度系数)[ppm/℃]＝2000+(-1000)+2/(1+2)×{-2000-(-500)}＝0

图5是光拾取单元31中光接收放大器电路的电路图，表示了差动放大器A3a、A4a的具体结构。图5中，与上述图3对应的部分附以相同的参照标号，省略其说明。在该光拾取单元31中，2个差动放大器A3a、A4a中的放大器部分OP3、OP4与上述差动放大器A3，A4相同地构成，其输出被集中为1个。

差动放大器A3a的晶体管Q31的基极成为图4所示差动放大器A3a的正输入端子，通过用于偏置电压校正的输入电阻R311、R321而与前级差动放大器A1a的输出端子连接。另一方面，晶体管Q32的基极成为图4所示差动放大器A3a的负输入端子，通过输出分压电阻R312提供基准电压Vs，同时将输出Vout通过输出分压电阻R322进行反馈。

同样，差动放大器A4a中晶体管Q41的基极成为图4所示差动放大器A4a的正输入端子，通过用于偏置电压补正的输入电阻R411，R421与前级差动放大器A1a的输出端子连接。另一方面，晶体管Q42的基极成为图4所示差动放大器A4a的负输入端子，在通过输出分压电阻R412提供基准电压Vs，同时将输出Vout通过输出分压电阻R422进行反馈。

对应于波长的变换，通过电开关择一地在恒流电路F3、F4上赋予电力。由此，即使共用输出端子，也能够变换所使用的差动放大器A3a和A4a，合适地补偿上述的光电二极管PD的温度特性。如此，可将后级差动放大器A3a，A4a的输出端子集中为一个。

决定差动放大器A3a、A4a的温度特性的是分压电阻R312、R322、R412、R422，输入电阻R311、R321、R411、R421不涉及上述温度特性，其温度特性为什么值都可以。但是，如上述那样，设R311＝R312＝R31，R321＝R322＝R32，R411＝R412＝R41，R421＝R422＝R42，则电阻值和温度特性一致。由此，与差动放大器A3、A4相同，由差动放大器A3a、A4a输入电流在各个电阻R31、R32、R41、R42上产生的电压一致而不依赖于温度，并且可补偿偏置电压。

下面根据图6说明本发明另外的实施方式。

图6是表示用作为光拾取单元10、11的本发明另一实施方式的光拾取单元41中光接收放大器电路的电结构方框图。该光拾取单元41与上述光拾取单元21类似，对应部分附以相同的参照标记，省略其说明。应注意的是，在该光拾取单元41中，第1级是由将来自光电二极管PD的电流信号变换成电压信号的放大器A1b和用于基准的另一个第1级的放大器A2b构成，第2级由一个差动放大器A5构成，它输入这些放大器A1b、A2b的输出并求出其差分。

放大器A1b由包括放大器部分OP1、2个反馈电阻(增益电阻)Rf11、Rf12、用于将这些反馈电阻Rf11、Rf12择一使用来进行反馈的开关单元SW1构成。同样，放大器A2b由包括放大器部分OP2、2个反馈电阻Rf21、Rf22、用于将这些反馈电阻Rf21、Rf22择一使用来进行反馈的开关单元SW2构成。

差动放大器A5是由包括放大器部分OP5、2个输入电阻Rs51、Rs52、输入分压电阻Rf51和反馈电阻Rf52构成。放大器部分OP5的正输入端子通过输入电阻Rs51和输入分压电阻Rf51，将放大器A1b的输出在基准电压Vs间进行分压。放大器部分OP5的负输入端子通过输入电阻Rs52输入放大器A2b的输出，同时通过反馈电阻Rf52，将该放大器部分OP5的输出进行反馈。

在上述构成的光拾取单元41中，反馈电阻Rf11、Rf12和反馈电阻Rf21、Rf22例如由扩散电阻等形成具有相同的温度特性(片电阻值)和相同的电阻值。设Rf51＝Rf52＝Rf5，Rs51＝Rs52＝Rs5，如果光电二极管PD的变换效率为η[A/W]，则该光接收放大器电路41的灵敏度S[V/W]用下式给出。

$S=\mathrm{\η}\×\left(\mathrm{Rf}11\mathrm{orRf}12\right)\×\frac{\mathrm{Rf}5}{\mathrm{Rs}5}$

其中，Rf11或者Rf12表示使用开关单元SW1、SW2中的一个。

因此，灵敏度的温度系数(S/T)/S如下式表示。

$\frac{\∂S}{\∂T}/S=\frac{\∂\mathrm{\η}/\∂T}{\mathrm{\η}}+\left(\frac{\∂\mathrm{Rf}11/\∂T}{\mathrm{Rf}11}\mathrm{or}\frac{\∂\mathrm{Rf}12/\∂T}{\mathrm{Rf}12}\right)+\frac{\∂\mathrm{Rf}5/\∂T}{\mathrm{Rf}5}-\frac{\∂\mathrm{Rs}5/\∂T}{\mathrm{Rs}5}$

因此，灵敏度S的温度系数表示为下式：

(S的温度系数)[ppm/℃]＝(η的温度系数)+(Rf11或者Rf12的温度系数)+(Rf5的温度系数)-(Rs5的温度系数)。

因此，反馈电阻Rf11、Rf12和反馈电阻Rf5变成与光电二极管PD相同极性作用的温度特性，输入电阻Rs5变成与光电二极管PD相反极性作用的温度特性。

因此，例如当假设光电二极管PD变换效率η的温度系数在上述入射光波长为650nm下为200[ppm/℃]，780nm下为2000[ppm/℃]时，电阻Rf5，Rs5例如通过温度系数为500[ppm/℃]、3000[ppm/℃]的扩散电阻分别形成，反馈电阻Rf11通过温度系数为2300[ppm/℃]的扩散电阻形成，反馈电阻Rf12通过温度系数为500[ppm/℃]的扩散电阻形成。如果是波长为650nm的DVD所用的输出而选择反馈电阻Rf11，则如下式，灵敏度的温度特性为0。

(S的温度系数)[ppm/℃]＝200+2300+500-3000＝0

如果是波长为780nm的CD所用的输出而选择反馈电阻Rf12，则如下式，灵敏度的温度特性为0。

(S的温度系数)[ppm/℃]＝2000+500+500-3000＝0

如此，通过根据入射光波长切换反馈电阻Rf11和Rf12，能够不依赖于上述波长，使光接收放大器电路41输出的温度特性为0。

如上述，即使将具有负温度系数的多晶硅电阻和扩散电阻结合，也可以使光拾取单元的整体温度特性为0。例如，对于650nm波长，用温度系数分别为500[ppm/℃]、1000[ppm/℃]的扩散电阻形成电阻Rf51和Rs51，用温度系数为300[ppm/℃]的扩散电阻形成反馈电阻Rf11。由此，如下式，灵敏度的温度特性为0。

(S的温度系数)[ppm/℃]＝200+300+500-1000＝0

对780nm波长，用温度系数为-1500[ppm/℃]的多晶硅电阻形成反馈电阻Rf12。由此，如下式，灵敏度的温度特性能够为0。

(S的温度系数)[ppm/℃]＝2000+(-1500)+500-1000＝0

另外，不使用扩散电阻，即使只用温度系数不同的多晶硅电阻构成电路，也能够实现温度特性为0的光接收放大器电路。例如，对于650nm波长，用温度系数分别为-500[ppm/℃]、-1000[ppm/℃]的多晶硅电阻形成电阻Rf51，Rs51，用温度系数为-700[ppm/℃]的多晶硅电阻形成反馈电阻Rf11。由此，如下式，灵敏度的温度特性可为0。

(S的温度系数)[ppm/℃]＝200+(-700)+(-500)-(-1000)＝0

对于780nm的波长，用温度系数为-2500[ppm/℃]的多晶硅电阻形成反馈电阻Rf12。由此，如下式，灵敏度的温度特性可为0。

(S的温度系数)[ppm/℃]＝2000+(-2500)+(-500)-(-1000)＝0

根据上述说明，是第一级的放大器A1、A2、A1a、A1b、A2b和第2级的差动放大器A3、A4、A3a、A4a、A5的2级结构。但是，为了得到希望的灵敏度，或者为了得到希望的极性输出(入射到光电二极管PD的光量越多，越选择输出电压高的正输出和低的负输出)，可以使用3级以上的放大器。

如上述，在放大输出入射了多种波长光信号的光接收单元的信号的光接收放大器电路中，本实施例的光接收放大器电路由具有不同温度特性的电阻形成输入了上述光接收单元的信号的前级放大器中的反馈电阻和下一级以后的放大器中决定灵敏度的至少一部分电阻，根据上述光信号的波长种类来切换上述电阻元件。

具体地说，例如在将入射了780nm和650nm多种波长光信号的光接收单元的信号放大输出的光接收放大器电路中，尽可能按上述波长种类设置输入了光接收单元的信号的前级放大器中的反馈电阻(增益电阻)，在下一级以后，尽可能按上述波长种类设置放大器，该放大器包括决定输入电阻和反馈电阻等的灵敏度的电阻。以具有相互不同温度特性形成上述前级放大器的反馈电阻和决定次一级以后放大器灵敏度的至少一部分电阻的电阻元件，根据上述光信号波长种类，可通过在所使用反馈电阻和放大器上进行切换等来切换上述电阻元件。

因此，即使光接收单元灵敏度的温度特性因波长变化而改变，但通过使用具有对应于各波长温度特性的温度特性的电阻元件，从而可通过光接收放大器电路的温度特性来消除上述光接收单元的温度特性。

在本实施例的光接收放大器电路中，在第2级中，对应于上述多种波长来设置差动放大器，作为决定上述灵敏度的电阻，在各差动放大器间进行设定，以使输入电阻和反馈电阻的温度特性相互不同，上述前级放大器的输出同时输入到其多个第2级的差动放大器，通过切换输出用的第2级的差动放大器切换上述电阻元件。

根据上述结构，通过切换用于输出的第2级的差动放大器，可具体地实现上述温度特性不同的电阻元件的切换。

而且，在本实施方式的光接收放大器电路中，也可以在上述前级中，配有不连接上述光接收单元，而且与上述前级放大器相同结构的用于基准的另一个放大器，在第2级的各个差动放大器中输入上述前级放大器的输出和上述另一个放大器的输出，并求出它们的差分。

根据上述结构，可仅取出对光接收单元的光输入产生的信号分量。

在本实施方式的光接收放大器电路中，也可以在第2级中，对应于上述多种波长来设置差动放大器，在各差动放大器间进行设定，作为决定上述灵敏度的电阻，以使在预先确定输出的基准电压间进行分压反馈的分压电阻的温度特性相互不同，上述前级放大器的输出共用地输入到该多个第2级差动放大器，通过切换用于输出的第2级的差动放大器，可实现上述电阻元件的切换。

根据按上述结构，通过切换输出用的第2级的差动放大器，可具体地实现上述温度特性不同的电阻元件的切换。

而且，在本实施方式的光接收放大器电路中，上述光信号的波长可为2种，将上述第2级差动放大器设置为2组，其结构包括各个差动对的一对晶体管和向该差动对提供电流的恒流源，输出侧的晶体管共用地连接到输出端，对应于上述波长的切换，将对应侧差动放大器的恒流源有源化，而另一个差动放大器的恒流源不有源化。

根据上述结构，第2级的差动放大器连接到一个输出端，对应于波长的切换，通过仅进行恒流源的开/关而切换使用的差动放大器，可以适当地补偿上述光接收单元的温度特性。而且，可以在一个芯片上，正确地实现共有输出端、且监视相对于2个波长的光信号强度的监控器。

在本实施方式的光接收放大器电路中，也可以在上述前级中，包括不连接上述光接收单元、并且与上述前级放大器相同结构的用于基准的另一个放大器，上述前级的2个放大器中分别设置对应于上述多种波长的温度特性相互不同的反馈电阻，在第二级的各个差动放大器中输入上述前级放大器的输出和上述另一个放大器的输出，并且求出它们的差分，通过切换所述第1级的各个放大器的反馈电阻，可实现上述电阻元件的切换。

根据上述结构，通过切换第1级的各个放大器的反馈电阻，能够具体地实现上述温度特性不同的电阻元件的切换。而且，通过设置用于基准的放大器，能够仅取出对光接收单元的光输入产生的信号分量。

而且，本实施方式的光接收放大器电路可以用温度特性相互不同的2种扩散电阻形成上述反馈电阻和决定灵敏度的电阻。

本实施方式的光接收放大器电路可以用温度特性相互不同的扩散电阻和多晶硅电阻形成上述反馈电阻和决定灵敏度的电阻。

而且，本实施方式的光接收放大器电路可以用温度特性相互不同的多晶硅电阻形成上述反馈电阻和决定灵敏度的电阻。

本实施例的光拾取单元用于上述光接收放大器电路。

根据上述结构，即使光接收单元灵敏度的温度特性因波长变化而改变，也可通过光接收放大器电路灵敏度的温度特性消除这种改变，实现灵敏度的温度特性不变化的光拾取单元。

本发明详细说明中实现的具体实施方式或实施例只是用于使本发明的技术内容更清楚，而不应当狭义地将本发明解释为仅仅局限于这些具体例子。在本发明精神和权利要求书记载的范围内，可以进行各种变更实施。

Claims (21)

1.一种光接收放大器电路，可放大输出光接收单元(PD)的信号，多种波长的光信号入射所述光接收单元(PD)，所述光接收放大器电路包含：

前级放大器(A1，A1a，A1b)，输入来自所述光接收单元(PD)的信号；和

后级放大器(A3，A4，A3a，A4a，A5)，放大所述前级放大器(A1，A1a，A1b)的输出；

所述前级放大器(A1，A1a，A1b)中的反馈电阻(Rf1，Rf11，Rf12)和所述后级放大器(A3，A4，A3a，A4a，A5)中决定灵敏度的电阻(Rf31，Rf32，Rs31，Rs32，Rf41，Rf42，Rs41，Rs42，R311，R321，R312，R322，R411，R421，R412，R422，Rf51，Rf52，Rs51，Rs52)的至少一部分由相互不同温度特性的电阻元件形成，

所述后级放大器(A3，A4，A3a，A4a，A5)中的所述电阻元件或所述前级放大器(A1，A1a，A1b)中的电阻元件根据所述光信号波长的种类而不同。

2.根据权利要求1所述的光接收放大器电路，其中，所述后级放大器(A3，A4)是多个差动放大器(A3，A4)，对应于所述多种波长的各波长被设置在第2级，共同输入所述前级放大器(A1)的输出，同时将其输出用作光接收放大器电路的输出，

在各差动放大器(A3，A4)间进行设定，以使作为决定所述灵敏度的输入电阻(Rs31，Rs32，Rf41，Rf42)、输入分压电阻(Rf31，Rf41)和反馈电阻(Rf32，Rf42)的温度特性相互不同，通过切换所述差动放大器(A3，A4)来切换所述电阻元件。

3.根据权利要求2所述的光接收放大器电路，其中，还包括用于基准的另一个前级放大器(A2)，设置在与连接所述光接收单元(PD)的所述前级放大器(A1)相同的级中，不连接所述光接收单元(PD)，并且与所述前级放大器(A1)同样地构成，

各差动放大器求出所述前级放大器(A1)的输出和所述另一个前级放大器(A2)的输出间的差分。

4.根据权利要求1所述的光接收放大器电路，其中，所述后级放大器(A3a，A4a)是多个差动放大器(A3a，A4a)，对应于所述多种波长的各波长设置在第2级，共同输入所述前级放大器(A1a)的输出，同时将其输出用作光接收放大器电路的输出，

在各差动放大器(A3a，A4a)间进行设定，以使作为决定所述灵敏度的电阻的、将其输出在与预定了输出的基准电压(Vs)的间分压反馈的分压电阻(R312，R322，R412，R422)的温度特性相互不同，通过切换所述差动放大器(A3a，A4a)来切换所述电阻元件。

5.根据权利要求2至4任何一项所述的光接收放大器电路，其中，

所述光信号的波长为2种，

所述差动放大器(A3，A4，A3a，A4a)包括：被设置为2组、分别构成差动对的一对晶体管(Q31，Q32，Q41，Q42)；向该差动对提供电流的恒流源(F3，F4)；以及在差动放大器(A3，A4，A3a，A4a)间共用设置的输出侧的晶体管(Q5)，

对应于所述波长的切换，将对应侧的差动放大器(A3，A4，A3a，A4a)的恒流源(F3，F4)有源化，其它的差动放大器(A3，A4，A3a，A4a)的恒流源(F3，F4)无源化。

6.根据权利要求1所述的光接收放大器电路，其中，还包括用于基准的另一个前级放大器(A2b)，设置在与连接所述光接收单元(PD)的所述前级放大器(A1b)相同的级中，不连接所述光接收单元(PD)，并且与所述前级放大器(A1b)同样地构成，

所述前级放大器(A1b)和所述另一个前级放大器(A2b)有对应于上述多种波长的各波长的温度特性相互不同的反馈电阻(Rf11，Rf12，Rf21，Rf22)，

所述后级放大器(A5)是差动放大器(A5)，被设置在第2级，输入来自所述前级放大器(A1b)的输出，同时将其输出用作光接收放大器电路的输出，所述后级放大器求出所述前级放大器(A1b)的输出和所述另一个前级放大器(A2b)的输出间的差分，通过切换所述前级放大器(A1b)和所述另一个前级放大器(A2b)的反馈电阻(Rf11，Rf12，Rf21，Rf22)的开关(SW1，SW2)来切换所述电阻元件。

7.根据权利要求1、2、3、4或6所述的光接收放大器电路，其中，所述反馈电阻(Rf1，Rf2，Rf11，Rf12，Rf21，Rf22)和决定灵敏度的电阻(Rf31，Rf32，Rs31，Rs32，Rf41，Rf42，Rs41，Rs42，Rf51，Rf52，Rs51，Rs52，R311，R321，R312，R322，R411，R421，R412，R422)由温度特性相互不同的2种扩散电阻形成。

8.根据权利要求5所述的光接收放大器电路，其中，所述反馈电阻(Rf1，Rf2，Rf11，Rf12，Rf21，Rf22)和决定灵敏度的电阻(Rf31，Rf32，Rs31，Rs32，Rf41，Rf42，Rs41，Rs42，Rf51，Rf52，Rs51，Rs52，R311，R321，R312，R322，R411，R421，R412，R422)由温度特性相互不同的2种扩散电阻形成。

9.根据权利要求1、2、3、4或6所述的光接收放大器电路，其中，所述反馈电阻(Rf1，Rf2，Rf11，Rf12，Rf21，Rf22)和决定灵敏度的电阻(Rf31，Rf32，Rs31，Rs32，Rf41，Rf42，Rs41，Rs42，Rf51，Rf52，Rs51，Rs52，R311，R321，R312，R322，R411，R421，R412，R422)由温度特性相互不同的扩散电阻和多晶硅电阻形成。

10.根据权利要求5所述的光接收放大器电路，其中，所述反馈电阻(Rf1，Rf2，Rf11，Rf12，Rf21，Rf22)和决定灵敏度的电阻(Rf31，Rf32，Rs31，Rs32，Rf41，Rf42，Rs41，Rs42，Rf51，Rf52，Rs51，Rs52，R311，R321，R312，R322，R411，R421，R412，R422)由温度特性相互不同的扩散电阻和多晶硅电阻形成。

11.根据权利要求1、2、3、4或6所述的光接收放大器电路，其中，所述反馈电阻(Rf1，Rf2，Rf11，Rf12，Rf21，Rf22)和决定灵敏度的电阻(Rf31，Rf32，Rs31，Rs32，Rf41，Rf42，Rs41，Rs42，Rf51，Rf52，Rs51，Rs52，R311，R321，R312，R322，R411，R421，R412，R422)由温度特性相互不同的多晶硅电阻形成。

12.根据权利要求5所述的光接收放大器电路，其中，所述反馈电阻(Rf1，Rf2，Rf11，Rf12，Rf21，Rf22)和决定灵敏度的电阻(Rf31，Rf32，Rs31，Rs32，Rf41，Rf42，Rs41，Rs42，Rf51，Rf52，Rs51，Rs52，R311，R321，R312，R322，R411，R421，R412，R422)由温度特性相互不同的多晶硅电阻形成。

13.一种光拾取单元，使用上述权利要求1、2、3、4或者6的光接收放大器电路。

14.一种光拾取单元，使用上述权利要求5的光接收放大器电路。

15.一种光拾取单元，使用上述权利要求6的光接收放大器电路。

16.一种光拾取单元，使用上述权利要求7的光接收放大器电路。

17.一种光拾取单元，使用上述权利要求8的光接收放大器电路。

18.一种光拾取单元，使用上述权利要求9的光接收放大器电路。

19.一种光拾取单元，使用上述权利要求10的光接收放大器电路。

20.一种光拾取单元，使用上述权利要求11的光接收放大器电路。

21.一种光拾取单元，使用上述权利要求12的光接收放大器电路。

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