CN1959821A - 光接收放大器电路和光拾取器装置 - Google Patents

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CN1959821A CNA2006101366256A CN200610136625A CN1959821A CN 1959821 A CN1959821 A CN 1959821A CN A2006101366256 A CNA2006101366256 A CN A2006101366256A CN 200610136625 A CN200610136625 A CN 200610136625A CN 1959821 A CN1959821 A CN 1959821A
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Abstract

一种光接收放大器电路，包括：连接光接收元件的第一前置放大器电路；与光接收元件分离而与第一前置放大器电路同类型的第二前置放大器电路；以及放大这些前置放大器电路的输出电压差的差动放大器电路，第一前置放大器电路具有：放大器；以及第一、第二反馈电阻，第一、第二反馈电阻的一端被共同地连接到放大器的输入端子，差动放大器电路的放大率小于1，在第一前置放大器电路中设置了输出电压扩展电路，该电路被耦合到第一前置放大器电路中的第一反馈电阻另一端和放大器的输出端子，从而扩展来自放大器的输出电压范围而提供给差动放大器电路。由此，可以降低热噪声从而防止输出信号的S/N比的恶化，不缩小光接收放大器电路的输出电压范围。

Description

光接收放大器电路和光拾取器装置
技术领域
本发明涉及对光盘进行再现和/或可记录的装置中所使用的光拾取器装置的光接收放大器电路和光拾取器装置。
背景技术
光盘作为记录声音、视频和文件数据等的介质被广泛使用，并在开发各种进行光盘的再现或记录的装置。在这样的装置中，以前端部分作为输入输出来自光盘的信号的主要结构元件的光拾取器装置被广泛使用(例如，参照日本公开专利公报的特开2003-187484号公报(2003年7月4日公开))。
图8表示以往技术，是表示光拾取器装置801的主要部分结构的方框图。光拾取器装置801具有作为光源的半导体激光器85，在从半导体激光器85至光盘81的光路中，配置着由棱镜84和聚光透镜83构成的光学系统82。进而，光拾取器装置801成为以下结构，即由光盘81反射的激光经由光学系统82被棱镜84反射，从而被入射到具有光接收元件(光电二极管)的光接收放大器电路91中。
激光从半导体激光器85输出，经由聚光透镜83照射到光盘81，反射的激光经由光学系统82由棱镜84反射而被输入光接收放大器电路91，在该光接收放大器电路91被光电变换而被作为电信号输出。
图9是表示一例以往的光接收放大器电路91的等效电路块的电路图。光接收放大器电路91具有前置放大电路92。前置放大电路92具有放大器A91。光接收元件PD的一端被耦合到放大器A91的输入端子，光接收元件PD的另一端被接地。对于放大器A91，相互并联地设有用于电流电压变换的反馈电阻RfH91、RfL91。反馈电阻RfH91、RfL91各自的一端共同被连接到放大器A91的输入端子。
在光接收放大器电路91中，设有NPN晶体管Q91、Q92。NPN晶体管Q91、Q92各自的栅极被共用连接到放大器A91的输出端子。NPN晶体管Q91、Q92各自的集电极被连接到提供电源电压Vcc的线路。NPN晶体管Q91的发射极被连接到恒流源IcH91的一端，恒流源IcH91的另一端被接地。NPN晶体管Q92的发射极被连接到恒流源IcL91的一端，恒流源IcL91的另一端被接地。
反馈电阻RfH91的另一端被连接到NPN晶体管Q91的集电极。反馈电阻RfL91的另一端被连接到NPN晶体管Q92的集电极。
光接收放大器电路91具有前置放大电路93。该前置放大电路93具有与前置放大电路92一样的结构。前置放大电路93具有放大器A92。放大器A92与光接收元件PD分离。
相对于放大器A92，相互并联地设有反馈电阻RfH92、RfL92。反馈电阻RfH92、RfL92各自的一端共同被连接到放大器A92的输入端子。
在光接收放大电路92中，设有NPN晶体管Q93、Q94。NPN晶体管Q93、Q94各自的栅极被共用连接到放大器A92的输出端子。NPN晶体管Q93、Q94各自的集电极被连接到提供电源电压Vcc的线路。NPN晶体管Q93的发射极被连接到恒流源IcH92的一端，恒流源IcH92的另一端被接地。NPN晶体管Q94的发射极被连接到恒流源IcL92的一端，恒流源IcL92的另一端被接地。
反馈电阻RfH92的另一端被连接到NPN晶体管Q93的集电极。反馈电阻RfL92的另一端被连接到NPN晶体管Q94的集电极。
在光接收放大器电路91中设有差动放大器电路98。差动放大器电路98具有差动放大器A93。差动放大器A93的一个输入端子经由电阻Rs91被连接到开关SW91。在差动放大器A93的一个输入端子和电阻Rs91之间的连接点经由电阻Rf93与被供给外部基准电压的端子耦合。差动放大器A93的另一个输入端子经由电阻Rs92与开关SW92连接。在差动放大器A93的另一个输入端子和输出端子之间设有反馈电阻Rf94。
开关SW91将差动放大器A93的一个输入端子切换到被连接到NPN晶体管Q91和反馈电阻RfH91之间的端子、以及被连接到NPN晶体管Q92和反馈电阻RfL91之间的端子的其中一个。开关SW92将差动放大器A93的另一个输入端子切换到被连接到NPN晶体管Q93和反馈电阻RfH92之间的端子、以及被连接到NPN晶体管Q94和反馈电阻RfL92之间的端子的其中一个。
激光信号通过光接收元件PD被变换为电流信号Isc，该电流信号Isc通过反馈电阻RfH91进行电流电压变换并被放大。图9所示的前置放大电路92的输出电路是由NPN晶体管Q91和恒流源IcH91构成的射极跟随器电路。
通过前置放大电路92而被电流电压变换的信号，通过后级的差动放大器电路98被增倍(Rf94/Rs92)并作为电信号Vo输出。这时，前置放大电路92的恒流源IcL91不动作，仅被连接到恒流源IcH91而由反馈电阻RfH91和NPN晶体管Q91和放大器A91构成的环路进行动作，被连接到恒流源IcL91而由反馈电阻RfL91和NPN晶体管Q92和放大器A91构成的环路不动作。
这里，表示设置了两个灵敏度(增益)的例子，但是只要增加由连接到恒流源的反馈电阻、晶体管和放大器A91构成的反馈环路，就可以构成三个以上的灵敏度(增益)。
用于记录再现的光拾取器装置在数据写入时照射200mW以上的激光而在光盘上形成坑，在数据再现时照射20mW左右的小的激光从而将光盘上的数据作为光反射率的变化来读出。这样，在数据写入时和数据再现时约有10倍左右的光功率的差。而且，在ROM盘、RAM盘、±R盘和±RW盘等各种介质中，光盘的反射率也存在1～8倍的差异。因此，入射到光拾取器装置的光接收放大器电路中的激光的光量在数据写入时和数据再现时，以及对应于光盘的种类较大地变动。
因此，在光接收放大器电路中，通过根据入射光量的变动幅度切换多个灵敏度(增益)，可以应对入射的激光的光量的变动。因为数据写入时激光的光量大，所以光接收放大器电路的灵敏度(增益)被切换为小的灵敏度(增益)。而且，因为在数据再现时激光的光量小，所以光接收放大器电路的灵敏度(增益)被切换为大的灵敏度(增益)。
图9所示的光接收放大器电路91的灵敏度(增益)通过前置放大电路92的反馈电阻RfH91被后级差动放大器电路98放大(Rf94/Rs92)倍而决定。在再现RAM盘等反射率小的光盘时，由于光接收放大器电路的灵敏度需要变得非常大，所以光接收放大器电路91的增益电阻(RfH91×Rf94/Rs92)也变大。
在电阻RfH91、Rf94的电阻值变大时，光接收放大器电路91自身的噪声也变大，所以光接收放大器电路91的输出信号Vo的S/N比变得非常差。光接收放大器电路91自身的噪声主要是热噪声起支配作用，光接收放大器电路91中的热噪声由下式表示：
{4k(RfH91)T(Δf)}1/2×Rf94/Rs92
为了降低这样的光接收放大器电路91的热噪声，需要减小前置放大电路92的反馈电阻RfH91，或者减小后级的差动放大器电路98的增益(Rf94/Rs92)。如上述式子所示，该前置放大电路92的反馈电阻RfH91以平方根(root)形式对热噪声产生贡献，而后级的差动放大器电路98的增益(Rf94/Rs92)将热噪声增加(Rf94/Rs92)倍。因此，为了降低热噪声，减小差动放大器电路98的增益(Rf94/Rs92)的方法有效。
在以往的光接收放大器电路91中，后级的差动放大器电路98的增益(Rf94/Rs92)被设定为1以上。在这种以往电路中，如果将差动放大器电路98的增益(Rf94/Rs92)减小为不足1，则这种光接收放大器电路的输出电压范围(动态范围)与1以上的情况相比，产生变小的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述的问题点而完成的，其目的是提供光接收放大器电路和光拾取器装置，可以降低热噪声而防止输出信号的S/N比的恶化而不缩小输出电压范围(动态范围)。
本发明的光接收放大器电路，用于解决上述课题，特征是包括：连接光接收元件的电压并联反馈型的第一前置放大器电路；与所述光接收元件分离而与所述第一前置放大器电路同一类型的第二前置放大器电路；以及将所述第一前置放大器电路和所述第二前置放大器电路的输出电压差放大的差动放大器电路，所述第一前置放大器电路和所述第二前置放大器电路分别具有：放大器；以及对于所述放大器被相互并联地设置的多个反馈电阻，所述多个反馈电阻的一端被共同地连接到所述放大器的输入端子，所述差动放大器电路的放大率小于1，在所述第一前置放大器电路中设置了输出电压扩展电路，该输出电压扩展电路被耦合到所述第一前置放大器电路中的所述多个反馈电阻的至少一个反馈电阻的另一端和所述放大器的输出端子，扩展来自所述放大器的输出电压范围而提供给所述差动放大器电路。
按照上述结构，由于在所述第一前置放大器电路中设置了输出电压扩展电路，该输出电压扩展电路被耦合到所述多个反馈电阻的至少一个反馈电阻的另一端和所述差动放大器的输出端子，扩展来自所述差动放大器的输出电压范围而提供给所述差动放大器电路，所以从第一前置差动放大器电路的放大器提供给差动放大器电路的输出电压的范围被扩展。因此，即使为了减小光接收放大器电路中的热噪声将差动放大器电路的放大率设为小于1，差动放大器电路的输出电压范围也不变窄。其结果，可以降低热噪声从而防止输出信号的S/N比的恶化，而不缩小光接收放大器电路的输出电压范围。
本发明的另一个光接收放大器电路，特征是包括：连接光接收元件的电压并联反馈型的前置差动放大器电路；以及将所述前置差动放大器电路的输出电压和第一基准电压之间的差放大的差动放大器电路，所述前置差动放大器电路分别具有：差动放大器；以及相对于所述差动放大器被相互并联地设置的多个反馈电阻，所述多个反馈电阻的一端被共同地连接到所述差动放大器的输入端子的其中一个，所述差动放大器电路的放大率小于1，所述光接收放大器电路设置了输出电压扩展电路，该输出电压扩展电路与所述多个反馈电阻的至少一个反馈电阻的另一端和所述差动放大器的输出端子耦合，扩展来自所述差动放大器的输出电压范围而供给所述差动放大器电路。
按照上述结构，由于设置了输出电压扩展电路，该输出电压扩展电路与所述多个反馈电阻的至少一个反馈电阻的另一端和所述差动放大器的输出端子耦合，扩展来自所述差动放大器的输出电压范围而供给所述差动放大器电路，所以从前置差动放大器电路的差动放大器提供给差动放大器电路的输出电压的范围被扩展。因此，即使为了减小光接收放大器电路中的热噪声，将差动放大器电路的放大率设为小于1，差动放大器电路的输出电压范围也不变窄。其结果，可以降低热噪声从而防止输出信号的S/N比的恶化，而不缩小光接收放大器电路的输出电压范围。
本发明的光拾取器装置，其特征在于，包括：射出激光的半导体激光元件；以及被设置用于对从所述半导体激光元件射出而由光盘反射的激光进行光电变换从而放大的本发明的光接收放大器电路。
按照上述结构，由于在光接收放大器电路中设置了输出电压扩展电路，该输出电压扩展电路被耦合到所述第一前置放大器电路中的所述多个反馈电阻的至少一个反馈电阻的另一端和所述放大器的输出端子，扩展来自所述放大器的输出电压范围而提供给所述差动放大器电路，所以从前置放大器电路的差动放大器提供给差动放大器电路的输出电压的范围被扩展。因此，即使为了减小光接收放大器电路中的热噪声将差动放大器电路的放大率设为小于1，差动放大器电路的输出电压范围也不变窄。其结果，可以降低热噪声从而防止输出信号的S/N比的恶化，而不缩小光接收放大器电路的输出电压范围。
本发明的其它目的、特征以及优点可以通过以下所示的记载充分了解。而且，本发明的好处可以通过参照附图的以下说明而明白。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的光接收放大器电路的结构的电路图。
图2是表示本发明的实施方式2的光接收放大器电路的结构的电路图。
图3是表示本发明的实施方式3的光接收放大器电路的结构的电路图。
图4是表示本发明的实施方式4的光接收放大器电路的结构的电路图。
图5是表示本发明的实施方式5的光接收放大器电路的结构的电路图。
图6是表示本发明的实施方式6的光接收放大器电路的结构的电路图。
图7是表示本发明的实施方式7的光接收放大器电路的结构的电路图。
图8表示现有技术，是表示光拾取器装置的要部结构的方框图。
图9表示现有技术的图，是表示光拾取器装置中设置的光接收放大器电路的结构的电路图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。
(实施方式1)
图1是表示实施方式1的光接收放大器电路1a的结构的电路图。光接收放大器电路1a具有前置放大器电路2。前置放大器电路2具有放大器A1。放大器A1的输入端子中耦合光接收元件PD的一端，光接收元件PD的另一端被接地。对于放大器A1，相互并联地设有用于电流电压变换的反馈电阻RfH1、RfL1。反馈电阻RfH1、RfL1各自的一端被共用连接到放大器A1的输入端子。
在前置放大器电路2中设有射极跟随器电路(输出电压扩展电路)4。射极跟随器电路4包含PNP晶体管Q1和恒流源IcH1。PNP晶体管Q1的栅极被耦合到放大器A1的输出端子。PNP晶体管Q1的集电极被耦合到反馈电阻RfH1的另一端和恒流源IcH1的一端。恒流源IcH1的另一端被耦合到提供电源电压Vcc的线路。PNP晶体管Q1的发射极被接地。
前置放大器电路2具有射极跟随器电路(输出电路)6。射极跟随器电路6包含NPN晶体管Q2和恒流源IcL1。NPN晶体管Q2的栅极被耦合到放大器A1的输出端子。NPN晶体管Q2的发射极被耦合到反馈电阻RfL1的另一端和恒流源IcL1的一端。恒流源IcL1的另一端被接地。
光接收放大器电路1a具有前置放大器电路3。该前置放大器电路3具有与前置放大器电路2相同的结构。前置放大器电路3具有放大器A2。放大器A2被与光接收元件PD分离。
相对于放大器A2相互并联地设有反馈电阻RfH2、RfL2。反馈电阻RfH2、RfL2各自的一端被共用连接到放大器A2的输入端子。
在前置放大器电路3中设有射极跟随器电路5。射极跟随器电路5包含PNP晶体管Q3和恒流源IcH2。PNP晶体管Q3的栅极被耦合到放大器A2的输出端子。PNP晶体管Q3的集电极被耦合到反馈电阻RfH2的另一端和恒流源IcH2的一端。恒流源IcH2的另一端被耦合到提供电源电压Vcc的线路。PNP晶体管Q3的发射极被接地。
前置放大器电路3具有射极跟随器电路7。射极跟随器电路7包含NPN晶体管Q4和恒流源IcL2。NPN晶体管Q4的栅极被耦合到放大器A2的输出端子。NPN晶体管Q4的发射极被耦合到反馈电阻RfL2的另一端和恒流源IcL2的一端。恒流源IcL2的另一端被接地。
在光接收放大器电路1a中设有差动放大器电路8a。差动放大器电路8a具有差动放大器(第一差动放大器)A3。差动放大器A3的一个输入端子经由电阻Rs1被连接到开关SW1。差动放大器A3的一个输入端子和电阻Rs1之间的连接点经由电阻Rf3被耦合到用于提供外部基准电压的端子。差动放大器A3的另一个输入端子经由电阻Rs2与开关SW2连接。差动放大器A3的另一个输入端子和输出端子之间设有反馈电阻Rf4。差动放大器电路8a的增益被缩小为不足1。
开关SW1将差动放大器A3的一个输入端子切换到被连接到PNP晶体管Q1和反馈电阻RfH1之间的端子、以及被连接到NPN晶体管Q2和反馈电阻RfL1之间的端子的其中一个。开关SW2将差动放大器A3的另一个输入端子切换到被连接到PNP晶体管Q3和反馈电阻RfH2之间的端子、以及被连接到NPN晶体管Q4和反馈电阻RfL2之间的端子的其中一个。
在RAM盘再现时等放大器的噪声成为问题的情况下，开关SW1将差动放大器A3的一个输入端子连接到被连接在PNP晶体管Q1和反馈电阻RfH1之间的端子，开关SW2将差动放大器A3的另一个输入端子连接到被连接在PNP晶体管Q3和反馈电阻RfH2之间的端子。在激光的光量非常大的数据写入中，开关SW1将差动放大器A3的一个输入端子连接到被连接在NPN晶体管Q2和反馈电阻RfL1之间的端子，开关SW2将差动放大器A3的另一个输入端子连接到被连接在NPN晶体管Q4和反馈电阻RfL2之间的端子。
这样，前置放大器电路2具有由PNP晶体管Q1构成的射极跟随器电路4，以及由NPN晶体管Q2构成的射极跟随器电路6这样形式不同的输出电路。
在图9所示的以往的光接收放大器电路91中，如前所述那样，如果为了降低热噪声而将后级的差动放大器电路98的增益减小为小于1，则与设定为1以上的情况相比，产生光接收放大器电路91的输出电压范围变窄的问题。图1所示的光接收放大器电路1a解决该问题。
光接收放大器电路1a的前置放大器电路2具有由NPN晶体管Q2构成的输出电路(射极跟随器电路6)和由PNP晶体管Q1构成的输出电路(射极跟随器电路4)。
在RAM盘再现时等放大器的噪声成为问题的情况下，通过开关SW1将差动放大器A3的一个输入端子连接到被连接在PNP晶体管Q1和反馈电阻RfH1之间的端子，通过开关SW2将差动放大器A3的另一个输入端子连接到被连接在PNP晶体管Q3和反馈电阻RfH2之间的端子，从而通过使用由反馈电阻RfH1、PNP晶体管Q1和放大器A1构成的环路，可以解决光接收放大器电路的输出电压范围变窄的问题。
具体来说，在图9所示的以往的光接收放大器电路91中，对于前置放大电路92的最大输出电压是
Vcc-((Q91晶体管的Vbe)+(放大器A91的最大输出电压))，图2所示的前置放大器电路2的反馈电阻RfH1的环路中的最大输出电压是
Vcc-(恒流源IcH1的饱和电压)。
恒流源IcH1由电流镜电路构成，恒流源IcH1的饱和电压为晶体管的饱和电压Vce。因此，由于Vbe＞Vce，所以，
((Q91的晶体管的Vbe)+(放大器A91的最大输出电压))＞(恒流源IcH1的饱和电压)。因此，图2所示的前置放大器电路2的反馈电阻RfH1的环路中的最大输出电压比图9所示的前置放大电路92的最大输出电压大，可以扩展光接收放大器电路的输出电压范围，可以解决输出电压范围变窄的问题。
而且，在数据写入时等激光的光量非常大的情况下，使用了前置放大器电路2中的反馈电阻RfL1的环路时，反馈电阻RfL1的电阻值被设定得非常小，所以流过大的电流。
在这种情况下，被连接到反馈电阻RfL1的输出电路如果是在反馈电阻RfH1中使用的由PNP晶体管Q1构成的射极跟随器电路4，则产生使恒流源IcH1的能力增大的需要，电路规模增大，产生成本增大的问题。本实施方式的光接收放大器电路1a通过将连接到反馈电阻RfL1的输出电路设为由NPN晶体管Q2构成的射极跟随器电路6，可以防止电路规模增大而成本增大。
而且，在本实施方式中，作为输出电压放大电路，表示了设置由PNP晶体管Q1构成的射极跟随器电路4的例子，但是本发明不限于此。只要是可以扩展来自放大器A1的输出电压范围的结构，都可以应用在本发明中。
(实施方式2)
图2是表示实施方式2的光接收放大器电路1b的结构的电路图。对于与前述的结构要素相同的结构要素附加相同的标号，省略其详细说明。在以后的实施方式中也一样。
光接收放大器电路1b具有差动放大器电路8b。在差动放大器电路8b中设有被相互并联地配置的两个差动放大器(第一差动放大器)A3和差动放大器(第二差动放大器)A4。差动放大器A3的一个输入端子经由电阻RsH1被耦合到前置放大器电路2的PNP晶体管Q1和恒流源IcH1之间的连接点。差动放大器A3另一个输入端子经由电阻RfH2被耦合到前置放大器电路3的PNP晶体管Q3和恒流源IcH2之间的连接点。外部基准电压经由电阻RfH3被提供给差动放大器A3的一个输入端子。在差动放大器A3的另一个输入端子和输出端子之间耦合反馈电阻RfH4。从恒流源IcH3对差动放大器A3提供恒流。恒流源IcH3和差动放大器A3之间设有开关SWH。
差动放大器A4的一个输入端子经由电阻RsL1被耦合到前置放大器电路2的NPN晶体管Q2和恒流源IcL1之间的连接点。差动放大器A4另一个输入端子经由电阻RfL2被耦合到前置放大器电路3的NPN晶体管Q4和恒流源IcL2之间的连接点。外部基准电压经由电阻RfL3被供给到差动放大器A4的一个输入端子。在差动放大器A4的另一个输入端子和输出端子之间耦合反馈电阻RfL4。从恒流源IcL3对差动放大器A4提供恒流。恒流源IcL3和差动放大器A4之间设有开关SWL。
通过将被连接到前置放大器电路2的反馈电阻RfL1的输出电路6设为由NPN晶体管6构成的射极跟随器电路6，光接收放大器电路的输出电压范围与以往电路一样变窄，但如图2所示那样，并联地设置多个后级的差动放大器电路8b的差动放大器，进而前置放大器电路2使用反馈电阻RfL1的环路的情况下，通过将后级的差动放大器电路8b中设置的差动放大器A4的增益设定为1以上，可以防止光接收放大器电路1b的输出电压范围变窄。
在数据写入时等激光光量大的情况下，由于放大器的信号也变大，所以噪声不成为问题，可以将后级的差动放大器电路8b的增益设为1以上。这样，在再现RAM盘等反射率小的光盘的情况下，通过将被连接到前置放大器电路2的最高的反馈电阻RfH1的输出电路设为由PNP晶体管Q1构成的射极跟随器电路4，将后级的差动放大器电路8b中设置的差动放大器A3的增益设定为小于1，可以减少放大器的噪声。另一方面，在数据写入时等激光光量大，需要电流能力的情况下，通过将前置放大器电路2的输出电路设为由NPN晶体管Q2构成的射极跟随器电路6，将后级的差动放大器电路8b的增益设定为1以上，可以防止光接收放大器电路1b的输出电压范围变窄。在实施方式2中，说明了在前置放大器电路2中设置了两个增益(环路)的例子，但是本发明不限于此。可以通过增加这些环路的种类，设定对应于光盘的种类、再现、写入等激光的光量的三个以上的增益。
(实施方式3)
图3是表示实施方式3的光接收放大器电路1c的结构的电路图。光接收放大器电路1c是前置放大器电路的放大器中使用了接地放大器的例子。
光接收放大器电路1c包括前置放大器电路2c，前置放大器电路2c具有NPN晶体管Q5。NPN晶体管Q5的基极被耦合到光接收元件PD和反馈电阻RfH1的一端和反馈电阻RfL1的一端。NPN晶体管Q5的集电极被耦合到PNP晶体管Q1的基极和NPN晶体管Q2的基极和恒流源Ic1的一端。恒流源Ic1的另一端被连接到提供电源电压Vcc的线路。NPN晶体管Q5的发射极被接地。
光接收放大器电路1c具有前置放大器电路3c。前置放大器电路3c具有NPN晶体管Q6。NPN晶体管Q6的基极被耦合到反馈电阻RfH2的一端和反馈电阻RfL2的一端。NPN晶体管Q6的集电极被耦合到PNP晶体管Q3的基极和NPN晶体管Q4的基极和恒流源Ic1的一端。恒流源Ic1的另一端被连接到提供电源电压Vcc的线路。NPN晶体管Q6的发射极被接地。NPN晶体管Q6的集电极被耦合电容器Cp的一端，电容器Cp的另一端被接地。
由光接收元件PD进行了光电变换的电流信号被输入到输入级的NPN晶体管Q5的基极而被电流放大，从NPN晶体管Q5的集电极输出。由前置放大器电路2c的PNP晶体管Q1和反馈电阻RfH1及NPN晶体管Q5形成第一环路，由NPN晶体管Q2和反馈电阻RfL1及NPN晶体管Q5形成第二环路。
前置放大器电路3c构成与前置放大器电路2c完全相同的电路，与光接收元件PD分离。在该前置放大器电路3c中也和前置放大器电路2c一样产生热噪声。通过在该前置放大器电路3c中设置的输入级的NPN晶体管Q6的集电极和地之间追加电容器Cp，可以降低高频侧的噪声。所谓高频侧，意思是前置放大器电路3c具有的频率特性的高频侧，根据由输入级的NPN晶体管Q6的输出阻抗和电容器Cp决定的响应频率特性降低高频侧的噪声。
(实施方式4)
图4是表示实施方式4的光接收放大器电路1d的结构的电路图。与实施方式3的图3的不同之处在于，在前置放大器电路3d的NPN晶体管Q6的集电极和基极之间设置电容器Cp1，取代电容器Cp这一点。由此，与图3的光接收放大器电路1c的电容器Cp相比，用电容量小的电容器Cp1得到与实施方式3相同的效果，所以可以缩小电路规模，可以减少成本。
(实施方式5)
图5是表示实施方式5的光接收放大器电路1e的结构的电路图。光接收放大器电路1e是在前置放大器中使用了差动放大器的例子。光接收放大器电路1e具有前置差动放大器电路9。
前置差动放大器电路9具有差动放大器A6。在差动放大器A6中设有NPN晶体管Q13、Q14。NPN晶体管Q13、Q14的发射极被共用连接到恒流源IcH1的一端，恒流源IcH1的另一端被接地。NPN晶体管Q14的基极被连接到反馈电阻RfH1的一端和反馈电阻RfL1的一端和光接收元件PD的一端。NPN晶体管Q14的集电极被连接到射极跟随器电路(输出电压扩展电路)4a的PNP晶体管Q17的基极、和射极跟随器电路(输出电路)6a的NPN晶体管Q18的基极、和PNP晶体管Q16的发射极。外部基准电压Ref2经由电阻RsH1被提供给NPN晶体管Q13的基极。NPN晶体管Q13的集电极被耦合到PNP晶体管Q15的集电极和基极。
前置差动放大器电路9具有差动放大器A5。在差动放大器A5中设有NPN晶体管Q11、Q12。NPN晶体管Q11、Q12的发射极被共用连接到恒流源IcL1的一端，恒流源IcL1的另一端被接地。NPN晶体管Q12的基极被连接到反馈电阻RfH1的一端和反馈电阻RfL1的一端和光接收元件PD的一端。NPN晶体管Q12的集电极被连接到射极跟随器电路4a的PNP晶体管Q17的基极、和射极跟随器电路6a的NPN晶体管Q18的基极、和PNP晶体管Q16的发射极。外部基准电压Ref2经由电阻RsL1被提供给NPN晶体管Q11的基极。NPN晶体管Q11的集电极被耦合到PNP晶体管Q15的集电极和基极。
PNP晶体管Q15的基极和集电极被相互耦合，PNP晶体管Q15、Q16的基极被相互连接。PNP晶体管Q15的发射极经由电阻R1被耦合到提供电源电压Vcc的线路。PNP晶体管Q16的集电极经由电阻R2被耦合到提供电源电压Vcc的线路。
电容器Cp1的一端被连接到NPN晶体管Q11的基极和电阻RsL1之间的连接点，电容器Cp1的另一端被接地。电容器Cp2的一端连接到NPN晶体管Q13的基极和电阻RsH1之间的连接点，电容器Cp2的另一端被接地。
射极跟随器电路4a的PNP晶体管Q17的集电极与恒流源IcH2的一端和反馈电阻RfH1的另一端耦合，恒流源IcH2的另一端被连接到电源电压Vcc的线路。PNP晶体管Q17的发射极被接地。射极跟随器电路6a的NPN晶体管Q18的发射极被连接到反馈电阻RfL1的另一端和恒流源IcL2的一端，恒流源IcL2的另一端被接地。
这样，作为差动放大器的第一输入端子的NPN晶体管Q14的基极连接光接收元件PD的一端，同时该光接收元件PD的另一端被接地，在差动放大器的输入端子和输出端子之间(NPN晶体管Q14的基极和集电极之间)连接作为用于将来自光接收元件PD的光电流变换为电压的作为第一电阻的反馈电阻RfH1。对于作为第一输入端子的NPN晶体管Q14的基极中流过的电流和由作为第一电阻的反馈电阻RfH1生成的偏移电压，经由与用于产生相同的电压的第一电阻相同的电阻值的作为第二电阻的RsH1，外部基准电压Ref2被提供给作为差动放大器的第二输入端子的NPN晶体管Q13的基极。
在具有用于取得差动放大器和外部基准电压Ref2的输出电压差的后级的差动放大器电路8b的光接收放大器电路1e中，将后级的差动放大器电路8b中的差动放大器A3的放大率设为小于1。
由此，参照图3和图4，可以通过比前述接地放大器结构更少的电路规模，减少热噪声而与接地放大器结构一样不缩小光接收放大器电路的输出电压范围。
而且，通过设置其一端被耦合到NPN晶体管Q13和电阻RsH1之间而另一端被接地的电容器Cp2，以及其一端被耦合到NPN晶体管Q11和电阻RsL1之间而另一端被接地的电容器Cp1，可以减少差动放大器A5、A6的高频侧的噪声。
(实施方式6)
图6是表示实施方式6的光接收放大器电路1f的结构的电路图。光接收放大器电路1f的光接收元件PD的另一端被耦合到提供电源电压的端子。
此前在实施方式1～5中说明的光接收放大器电路形成在P型半导体衬底时，光接收元件连接到接地电位(GND)和前置放大器电路的输入端子之间。这时，来自光接收放大器电路的输出信号对光入射信号正输出。
与此相反，图6所示的光接收放大器电路1f形成在N型半导体衬底上，光接收元件PD被连接到提供电源电压(Vcc)的端子和前置放大器电路的输入端子之间。这时，来自光接收放大器电路的输出信号相对于光入射信号负输出。而且，由于是负输出，所以光接收放大器电路1f进行与此前描述的正输出的动作完全对称的动作。
因此，如果以将图2所示的光接收放大器电路1b的光接收元件PD连接到提供电源电压(Vcc)的端子和前置放大器电路的输入端子之间的例子进行说明，则在数据再现时利用由连接到反馈电阻RfL1的NPN晶体管Q2构成的射极跟随器电路6，后级的差动放大器电路8a中设置的差动放大器A4的增益被设定为小于1。而且，在数据写入时，利用由连接到反馈电阻RfH1的PNP晶体管Q1构成的射极跟随器电路4，后级的差动放大器电路8b中设置的差动放大器A3的增益被设定为1以上。通过上述那样，可以降低噪声而不缩小光接收放大器电路的输出电压范围。
(实施方式7)
图7是表示实施方式7的光接收放大器电路1g的结构的电路图。光接收放大器电路1g具有前置放大器电路2g。前置放大器电路2g具有放大器A5。光接收元件PD被耦合到放大器A5的输入端子。放大器A5的一个输出端子和输入端子之间设有反馈电阻Rf1。放大器A5的另一个输出端子和输入端子之间设有反馈电阻Rf2。
光接收放大器电路1g具有前置放大器电路3g。前置放大器电路3g具有与前置放大器电路2g相同的结构，被与光接收元件PD分离。前置放大器电路3g具有放大器A6。放大器A6的一个输出端子和输入端子之间设有反馈电阻Rf3。放大器A6的另一个输出端子和输入端子之间设有反馈电阻Rf4。
开关SW1将差动放大器A3的一个输入端子连接到放大器A5的两个输出端子中的一个。开关SW2将差动放大器A3的另一个输入端子连接到放大器A6的两个输出端子中的一个。
如前所述，在再现RAM盘等反射率小的盘的情况下，由于光接收放大器电路的灵敏度需要变得非常大，因此，光接收放大器电路的增益电阻(Rf1×Rf4/Rs2)也必须增大。在电阻值变大时，由于光接收放大器电路自身的噪声也变大，所以光接收放大器电路的输出信号Vo的S/N比也变得非常差。光接收放大器电路的噪声主要是热噪声起支配作用，光接收放大器电路中的热噪声以
{4k(Rf1)T(Δf)}1/2×Rf4/Rs2
表示。为了降低光接收放大器电路的热噪声，需要减小前置放大器电路2g的反馈电阻Rf1，或者减小后级的差动放大器电路8a的增益(Rf4/Rs2)。前置放大器电路2g的反馈电阻Rf1以平方根(root)的形式对热噪声产生贡献，但是由于后级的差动放大器电路8a的增益(Rf4/Rs2)将热噪声增大(Rf4/Rs2)倍，所以将该增益(Rf4/Rs2)设定为小于1的方法有效。在本实施方式中，通过将后级的差动放大器电路8a的增益(Rf4/Rs2)设定为小于1，可以降低热噪声。
如上所述，本发明的光接收放大器电路包括：连接光接收元件的电压并联反馈型的第一前置放大器电路；与所述光接收元件分离而与所述第一前置放大器电路同一类型的第二前置放大器电路；以及将所述第一前置放大器电路和所述第二前置放大器电路的输出电压差放大的差动放大器电路，所述第一前置放大器电路和所述第二前置放大器电路分别具有：放大器；以及对于所述放大器被相互并联地设置的多个反馈电阻，所述多个反馈电阻的一端被共同地连接到所述放大器的输入端子，所述差动放大器电路的放大率小于1，在所述第一前置放大器电路中设置了输出电压扩展电路，该输出电压扩展电路被耦合到所述第一前置放大器电路中的所述多个反馈电阻的至少一个反馈电阻的另一端和所述放大器的输出端子，扩展来自所述放大器的输出电压范围而提供给所述差动放大器电路。
按照上述结构，由于在所述第一前置放大器电路中设置了输出电压扩展电路，该输出电压扩展电路被耦合到所述第一前置放大器电路中的所述多个反馈电阻的至少一个反馈电阻的另一端和所述放大器的输出端子，扩展来自所述放大器的输出电压范围而提供给所述差动放大器电路，所以从第一前置放大器电路的放大器提供给差动放大器电路的输出电压的范围被扩展。因此，即使为了减小光接收放大器电路中的热噪声将差动放大器电路的放大率设为小于1，差动放大器电路的输出电压范围也不变窄。其结果，可以降低热噪声从而防止输出信号的S/N比的恶化，而不缩小光接收放大器电路的输出电压范围。
在本发明的光接收放大器电路中，所述输出电压扩展电路也可以构成为包含由PNP晶体管构成的射极跟随器电路。
按照上述结构，可以通过简单的结构，扩展从第一前置放大器电路的放大器供给到差动放大器电路的输出电压的范围。
在本发明的光接收放大器电路中，也可以构成为在所述第一放大器电路中设置了输出电路，该输出电路被耦合到所述第一前置放大器电路中的所述多个反馈电阻中其余的反馈电阻的另一端和所述放大器的输出端子，从而将来自所述放大器的输出电压提供给所述差动放大器电路。
按照上述结构，在再现RAM盘等低反射盘中记录的信息时，将输出电压从输出电压扩展电路供给到差动放大器电路，而在进行通常的光盘的再现时以及对光盘的记录时，可以切换来自输出电压扩展电路的输出和来自输出电路的输出，以便从输出电路对差动放大器电路提供输出电压。因此，可以根据光盘的反射率和记录时还是再现时来切换第一前置放大器电路的增益。
在本发明的光接收放大器电路中，所述输出电路也可以构成为包含由NPN晶体管构成的射极跟随器电路。
按照上述结构，可以通过简单的结构，构成将来自放大器的输出电压提供给差动放大器电路的输出电路。
在本发明的光接收放大器电路中也可以构成为，在所述第二前置放大器电路中设置所述输出电压扩展电路和所述输出电路，所述差动放大器具有：第一差动放大器，被耦合到所述第一前置放大器电路中设置的输出电压扩展电路和所述第二前置放大器电路中设置的输出电压扩展电路；以及第二差动放大器，被耦合到所述第一前置放大器电路中设置的输出电路和所述第二前置放大器电路中设置的输出电路，所述第一差动放大器的放大率小于1，所述第二差动放大器的放大率为1以上。
按照上述结构，在对光盘进行数据写入时等激光的光量非常大的情况、以及来自光盘的再现时等激光的光量非常小的情况下，可以切换组合了第一前置放大器电路中设置的输出电路和第二差动放大器的路径，以及组合了输出电压扩展电路和第一差动放大器的路径。
在激光的光量非常大的情况下，由于在被耦合到输出电路的反馈电阻中流过大电流，所以在由NPN晶体管的射极跟随器电路构成输出电路，并要防止电路规模的增大时，第一前置放大器电路的输出电压范围变窄，但是通过将第二差动放大器的放大率增大到1以上，可以防止输出电压范围变窄。
在本发明的光接收放大器电路中，也可以构成为，所述第一前置放大器电路中的所述多个反馈电阻中的至少所述一个反馈电阻的电阻值，比所述多个反馈电阻的所述其余的反馈电阻的电阻值大。
按照上述结构，可以通过大的增益放大激光光量小的再现时等中的小电流。
在本发明的光接收放大器电路中，也可以构成为：所述第二前置放大器电路中设置的放大器由晶体管构成，在所述晶体管的集电极和地之间设置了电容器。
按照上述结构，可以降低高频侧的噪声。
在本发明的光接收放大器电路中，也可以构成为：所述第二前置放大器电路中设置的放大器由晶体管构成，所述晶体管的集电极和所述晶体管的基极之间设置了电容器。
按照上述结构，由于通过更小的电容器得到与设置在晶体管的集电极和地之间的电容器相同的效果，所以可以缩小电路规模，可以削减成本。
在本发明的光接收放大器电路中，也可以构成为：所述第一前置放大器电路、所述第二前置放大器电路和差动放大器电路被形成在同一P型半导体衬底上，所述光接收元件被连接到地和所述第一前置放大器电路，所述输出电压扩展电路包含由PNP晶体管构成的射极跟随器电路。
按照上述结构，可以得到对于光入射信号进行正输出的光接收放大器电路。
在本发明的光接收放大器电路中，也可以构成为：所述第一前置放大器电路、所述第二前置放大器电路和差动放大器电路被形成在同一N型半导体衬底上，所述光接收元件被连接到施加电源电压的端子和所述第一前置放大器电路，所述输出电压扩展电路包含由NPN晶体管构成的射极跟随器电路。
按照上述结构，可以得到相对于光入射信号负输出的光接收放大器电路。
本发明的另一个光接收放大器电路可以构成为，包括：连接光接收元件的电压并联反馈型的前置差动放大器电路；以及将所述前置差动放大器电路的输出电压和第一基准电压之间的差放大的差动放大器电路，所述前置差动放大器电路分别具有：差动放大器；以及相对于所述差动放大器被相互并联地设置的多个反馈电阻，所述多个反馈电阻的一端被共同地连接到所述差动放大器的输入端子的其中一个，所述差动放大器电路的放大率小于1，所述光接收放大器电路设置了输出电压扩展电路，该输出电压扩展电路与所述多个反馈电阻的至少一个反馈电阻的另一端和所述差动放大器的输出端子耦合，扩展来自所述差动放大器的输出电压范围而供给所述差动放大器电路。
按照上述结构，由于设置了输出电压扩展电路，该输出电压扩展电路与所述多个反馈电阻的至少一个反馈电阻的另一端和所述差动放大器的输出端子耦合，扩展来自所述差动放大器的输出电压范围而供给所述差动放大器电路，所以从前置差动放大器电路的差动放大器提供给差动放大器电路的输出电压的范围被扩展。因此，即使为了减小光接收放大器电路中的热噪声，将差动放大器电路的放大率设为小于1，差动放大器电路的输出电压范围也不变窄。其结果，可以降低热噪声从而防止输出信号的S/N比的恶化，而不缩小光接收放大器电路的输出电压范围。
在本发明的光接收放大器电路中，也可以构成为：所述差动放大器具有经由电阻获得第二基准电压的另一个输入端子，将电容器的一端连接到所述差动放大器的所述另一个输入端子和所述电阻之间的连接点，将所述电容器的另一端接地。
按照上述结构，可以通过电容器降低差动放大器的高频侧的噪声。
在本发明的光接收放大器电路中，也可以构成为：所述前置差动放大器电路和所述差动放大器电路被形成在同一P型半导体衬底上，所述光接收元件被连接到地和所述前置差动放大器电路，所述输出电压扩展电路包含由PNP晶体管构成的射极跟随器电路。
按照上述结构，可以得到对于光入射信号进行正输出的光接收放大器电路。
在本发明的光接收放大器电路中，也可以构成为：所述前置差动放大器电路和所述差动放大器电路被形成在同一N型半导体衬底上，所述光接收元件被连接到施加电源电压的端子和所述第一前置差动放大器电路，所述输出电压扩展电路包含由NPN晶体管构成的射极跟随器电路。
按照上述结构，可以得到相对于光入射信号负输出的光接收放大器电路。
本发明的光拾取器装置包括：射出激光的半导体激光元件；以及被设置用于对从所述半导体激光元件射出而由光盘反射的激光进行光电变换从而放大的本发明的光接收放大器电路。
按照上述结构，由于在光接收放大器电路中设置了输出电压扩展电路，该输出电压扩展电路被耦合到所述多个反馈电阻的至少一个反馈电阻的另一端和所述放大器的输出端子，扩展来自前置差动放大器电路的差动放大器的输出电压范围而提供给所述差动放大器电路，所以从前置放大器电路的差动放大器提供给差动放大器电路的输出电压的范围被扩展。因此，即使为了减小光接收放大器电路中的热噪声将差动放大器电路的放大率设为小于1，差动放大器电路的输出电压范围也不变窄。其结果，可以降低热噪声从而防止输出信号的S/N比的恶化，而不缩小光接收放大器电路的输出电压范围。
在本发明的光拾取器装置中，也可以构成为：所述光盘包含低反射型光盘，在对由所述低反射光盘反射的激光进行光电变换从而放大时，从被耦合到所述多个反馈电阻的至少所述一个反馈电阻的所述输出电压扩展电路输出的输出电压被提供给所述差动放大器电路。
按照上述结构，在将来自低反射型光盘的激光进行光电变换，增大反馈电阻的值从而以大的增益对其进行放大时，可以降低热噪声从而防止输出信号的S/N比的恶化，而不缩小光接收放大器电路的输出电压范围。
发明的详细的说明项目中形成的具体的实施方式或实施例也不过是使本发明的技术内容明白，而不应仅限定于这样的具体例而被狭义地解释，在本发明的精神和以下记载的权利要求的范围内，可以进行各种变更而实施。

Claims (16)

1、一种光接收放大器电路，包括：
连接光接收元件的电压并联反馈型的第一前置放大器电路；与所述光接收元件分离而与所述第一前置放大器电路同一类型的第二前置放大器电路；以及将所述第一前置放大器电路和所述第二前置放大器电路的输出电压差放大的差动放大器电路，所述第一前置放大器电路和所述第二前置放大器电路分别具有：放大器；以及对于所述放大器被相互并联地设置的多个反馈电阻，所述多个反馈电阻的一端被共同地连接到所述放大器的输入端子，
所述差动放大器电路的放大率小于1，
在所述第一前置放大器电路中设置了输出电压扩展电路，该输出电压扩展电路被耦合到所述第一前置放大器电路中的所述多个反馈电阻的至少一个反馈电阻的另一端和所述放大器的输出端子，扩展来自所述放大器的输出电压范围而提供给所述差动放大器电路。
2、如权利要求1所述的光接收放大器电路，其中
所述输出电压扩展电路包含由PNP晶体管构成的射极跟随器电路。
3、如权利要求1所述的光接收放大器电路，其中
在所述第一放大器电路中设置了输出电路，该输出电路被耦合到所述第一前置放大器电路中的所述多个反馈电阻中其余的反馈电阻的另一端和所述放大器的输出端子，从而将来自所述放大器的输出电压提供给所述差动放大器电路。
4、如权利要求3所述的光接收放大器电路，其中
所述输出电路包含由NPN晶体管构成的射极跟随器电路。
5、如权利要求3所述的光接收放大器电路，其中
在所述第二前置放大器电路中设置所述输出电压扩展电路和所述输出电路，
所述差动放大器具有：
第一差动放大器，被耦合到所述第一前置放大器电路中设置的输出电压扩展电路和所述第二前置放大器电路中设置的输出电压扩展电路；以及
第二差动放大器，被耦合到所述第一前置放大器电路中设置的输出电路和所述第二前置放大器电路中设置的输出电路，
所述第一差动放大器的放大率小于1，
所述第二差动放大器的放大率为1以上。
6、如权利要求3所述的光接收放大器电路，其中
所述第一前置放大器电路中的所述多个反馈电阻中的至少所述一个反馈电阻的电阻值，比所述多个反馈电阻的所述其余的反馈电阻的电阻值大。
7、如权利要求1所述的光接收放大器电路，其中
所述第二前置放大器电路中设置的放大器由晶体管构成，
在所述晶体管的集电极和地之间设置了电容器。
8、如权利要求1所述的光接收放大器电路，其中
所述第二前置放大器电路中设置的放大器由晶体管构成，
所述晶体管的集电极和所述晶体管的基极之间设置了电容器。
9、如权利要求1所述的光接收放大器电路，其中
所述第一前置放大器电路、所述第二前置放大器电路和差动放大器电路被形成在同一P型半导体衬底上，
所述光接收元件与地和所述第一前置放大器电路连接，
所述输出电压扩展电路包含由PNP晶体管构成的射极跟随器电路。
10、如权利要求1所述的光接收放大器电路，其中
所述第一前置放大器电路、所述第二前置放大器电路和差动放大器电路被形成在同一N型半导体衬底上，
所述光接收元件与被施加电源电压的端子和所述第一前置放大器电路连接，
所述输出电压扩展电路包含由NPN晶体管构成的射极跟随器电路。
11、一种光接收放大器电路，包括：
连接光接收元件的电压并联反馈型的前置差动放大器电路；以及将所述前置差动放大器电路的输出电压和第一基准电压之间的差放大的差动放大器电路，所述前置差动放大器电路分别具有：差动放大器；以及相对于所述差动放大器被相互并联地设置的多个反馈电阻，所述多个反馈电阻的一端被共同地连接到所述差动放大器的输入端子的其中一个，
所述差动放大器电路的放大率小于1，
所述光接收放大器电路设置了输出电压扩展电路，该输出电压扩展电路与所述多个反馈电阻的至少一个反馈电阻的另一端和所述差动放大器的输出端子耦合，扩展来自所述差动放大器的输出电压范围而提供给所述差动放大器电路。
12、如权利要求11所述的光接收放大器电路，其中
所述差动放大器具有通过电阻获得第二基准电压的另一个输入端子，
将电容器的一端连接到所述差动放大器的所述另一个输入端子和所述电阻之间的连接点，并将所述电容器的另一端接地。
13、如权利要求11所述的光接收放大器电路，其中
所述前置差动放大器电路和所述差动放大器电路被形成在同一P型半导体衬底上，
所述光接收元件与地和所述前置差动放大器电路连接，
所述输出电压扩展电路包含由PNP晶体管构成的射极跟随器电路。
14、如权利要求11所述的光接收放大器电路，其中
所述前置差动放大器电路和所述差动放大器电路被形成在同一N型半导体衬底上，
所述光接收元件与被施加电源电压的端子和所述第一前置差动放大器电路连接，
所述输出电压扩展电路包含由NPN晶体管构成的射极跟随器电路。
15、一种光拾取器装置，其特征在于，包括：
射出激光的半导体激光元件；以及
被设置用于对从所述半导体激光元件射出而由光盘反射的激光进行光电变换并放大的权利要求1所述的光接收放大器电路。
16、如权利要求15所述的光拾取器装置，
所述光盘包含低反射型光盘，
在对由所述低反射光盘反射的激光进行光电变换并放大时，对所述差动放大器电路供给从所述多个反馈电阻的至少所述一个被耦合的反馈电阻的所述输出电压扩展电路输出的输出电压。
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