JP2006345481A - 増幅装置、および光ディスクドライブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｂｉ−ＣＭＯＳプロセスを必要とせず、バイポーラトランジスタのみで実現できるのでプロセスコストを比較的安くできる増幅装置を提供する。
【解決手段】増幅装置内のバッファの入力部（トランジスタＱ５のベース）に、直列接続した抵抗とコンデンサからなる位相補償回路を複数パターン設ける。そして、位相補償回路の容量を形成するコンデンサＣ２と正の電源ラインの間にバイポーラトランジスタＱ６を挿入し、スイッチ信号となるベース電流（Ｉｓｗ）が増幅装置に影響を及ぼさないようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ディスクドライブ装置用の光電気変換ＩＣなどに用いられる増幅装置、および光ディスクドライブ装置に関する。

近年、ＣＤ−Ｒドライブ装置やＤＶＤ−Ｒドライブ装置に代表される光ディスクドライブ装置のデータ読み出し時におけるディスク回転速度の高速化や、光ディスクに対するデータ書き込みへの対応に伴って、データ読み出し時における高周波信号と、データ書き込み時におけるパルス状信号の双方を正確に増幅することが可能な光電気変換ＩＣが要望されている。一方、光ディスクの規格の違いに対応できる光電気変換ＩＣも要望されている。

このような光電気変換ＩＣは、受光素子からの電流を電圧へ変換する電流電圧変換部において、周波数特性やゲイン（増幅率）を切り換えることにより実現することができる。図１８は従来の光電気変換ＩＣ内蔵の電流電圧変換部の一例を示す回路図である。

この電流電圧変換部は、受光素子ＰＤｉからの電流信号を電圧信号に変換するアンプＡＰｉ、アンプＡＰｉの帰還抵抗Ｒｆと帰還コンデンサＣｆ、アンプＡＰｉのゲインと帰還容量を切り換えるアナログスイッチ回路（接合型ＦＥＴ）１４を有してなる。

受光素子ＰＤｉのカソードはアンプＡｐｉの反転入力端子に接続する。一方、アノードは接地する。アンプＡｐｉは、反転入力端子に受光素子ＰＤｉからの受光電流信号を入力し、非反転入力端子に基準電圧Ｖｃｃの中間電位Ｖｓ（１／２Ｖｃｃ）を入力する。

アンプＡｐｉは、受光素子ＰＤｉからの受光電流信号を電圧信号に変換する電流−電圧変換用差動増幅回路１１と、この電流−電圧変換用差動増幅回路１１からの信号に対して選択された位相補償を施す位相補償部１２と、この位相補償部１２により位相補償が施された信号をプッシュプル方式で増幅する出力回路１３と、を備える。位相補償部１２はアナログスイッチ回路（接合型ＦＥＴ）１４を有しており、ゲイン（帰還抵抗）と帰還容量が切り換わるのと同時に位相補償部の抵抗値と容量値が切り換わる構成となっている。

この電流電圧変換部は、制御信号Ｖｍによりアナログスイッチ回路（接合型ＦＥＴ）１４をオン・オフして、ゲインを変更すると同時に帰還容量並びに位相補償部の抵抗値と容量値を切り換えて周波数特性を調整する。

以上のように構成された電流電圧変換部を有する従来の光電気変換ＩＣは、光ディスクの規格の違いや書き込み／読み込みの違いにより光ディスクから反射されて受光素子ＰＤｉに入射する光のパワーが異なっても、ゲインを変更して一定の出力電圧を得ることができるとともに、帰還容量並びに位相補償部の抵抗値と容量値を変更して光ディスクの規格の違いや書き込み／読み込みに合わせて周波数特性を調整できる（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、現在ＤＶＤ±Ｒ、±ＲＷ、ＲＡＭといった多種類の光ディスクの規格の違いがあり、またそれぞれの規格において記録速度の違いがある。これらに対して、１つの光電気変換ＩＣで対応しようとすると、アンプＡＰｉのゲインの切り替え段数が例えば１０段と多くなる。その際最大ゲインと最小ゲインの比が例えば４０倍と大きくなり、帰還容量並びに位相補償部の抵抗値と容量値を同時に最適に切り換えないと全てのゲインモードで周波数特性を最適にできない。例えば高いゲイン時に合わせて周波数特性を最適化した場合、低いゲインではアンプの開ループゲインを十分に下げることが困難になり、リンギング発生などの過渡特性悪化を招き、さらにはアンプが発振する可能性もある。

図１８に示す電流電圧変換部を有する従来の光電気変換ＩＣは、アンプＡＰｉ（増幅装置）内の位相補償部の抵抗値と容量値を切り換えるアナログスイッチ素子として接合型ＦＥＴ（ＭＯＳ−ＦＥＴやＪ−ＦＥＴ）を有することにより上記問題に対応できるが、Ｂｉ−ＣＭＯＳプロセスで製造することになるのでプロセスコストが高くなるという問題があった。
特開平１０−１０７５６３号公報

本発明は、上記問題点に鑑み、位相補償部の抵抗値ないし容量値を切り換えるスイッチ素子にバイポーラトランジスタを用いることにより、Ｂｉ−ＣＭＯＳプロセスを必要とせず、バイポーラトランジスタのみで実現できるのでプロセスコストを比較的安くできる増幅装置を提供することを目的とする。

また、上記した増幅装置を用いて光ディスクドライブ装置用の光電気変換ＩＣ（光電気変換器）を構成することにより、例えばゲインの切り替え段数が多く最大ゲインと最小ゲインの比が大きくなる光電気変換ＩＣや、多種類の記録速度／読み込み／書き込みに対応できる光電気変換ＩＣを備える光ディスクドライブ装置において、ゲインの切り換えや、記録速度の切り換え、読み込み動作と書き込み動作の切り換え等に応じて光電気変換ＩＣ内の増幅装置の周波数特性を容易に調整できる光ディスクドライブ装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１記載の増幅装置は、入力信号を入力する差動入力部と、前記差動入力部からの信号に位相補償を施す位相補償部と、前記位相補償部が位相補償を施した信号を入力する出力部と、前記出力部の出力を前記差動入力部へ帰還する帰還抵抗部と、を備え、前記入力信号を前記帰還抵抗部の抵抗値で決まる所定の増幅率で増幅した信号を前記出力部から出力する増幅装置であって、スイッチ動作して前記位相補償部の抵抗値ないし容量値を切り換えるバイポーラトランジスタを具備することを特徴とする。

また、本発明の請求項２記載の増幅装置は、入力信号を入力する差動入力部と、電源ラインと、前記差動入力部からの信号を送信する信号ラインと、前記電源ラインと前記信号ラインとの間に設けられた複数の位相補償回路を有し前記差動入力部からの信号に位相補償を施す位相補償部と、前記信号ラインに接続し前記位相補償部が位相補償を施した信号を入力する出力部と、前記出力部の出力を前記差動入力部へ帰還する帰還抵抗部と、を備え、前記入力信号を前記帰還抵抗部の抵抗値で決まる所定の増幅率で増幅した信号を前記出力部から出力する増幅装置であって、前記位相補償回路の容量値を形成するコンデンサと前記電源ラインとの間に設けられスイッチ動作して前記位相補償部の抵抗値ないし容量値を切り換えるバイポーラトランジスタを具備することを特徴とする。

また、本発明の請求項３記載の増幅装置は、入力信号を入力する差動入力部と、電源ラインと、前記差動入力部からの信号を送信する信号ラインと、前記電源ラインと前記信号ラインとの間に設けられた複数の位相補償回路を有し前記差動入力部からの信号に位相補償を施す位相補償部と、前記信号ラインに接続し前記位相補償部が位相補償を施した信号を入力する出力部と、前記出力部の出力を前記差動入力部へ帰還する帰還抵抗部と、を備え、前記入力信号を前記帰還抵抗部の抵抗値で決まる所定の増幅率で増幅した信号を前記出力部から出力する増幅装置であって、前記位相補償回路の容量値を形成するコンデンサと前記信号ラインとの間に設けられスイッチ動作して前記位相補償部の抵抗値ないし容量値を切り換えるバイポーラトランジスタと、前記バイポーラトランジスタに接続し前記バイポーラトランジスタのスイッチ動作に連動して動作して前記信号ラインに前記バイポーラトランジスタのベース電流成分が含まれないようにする電流源と、を具備することを特徴とする。

また、本発明の請求項４記載の増幅装置は、請求項２記載の増幅装置において、前記バイポーラトランジスタと前記コンデンサとの間に接続し前記バイポーラトランジスタのスイッチ動作に連動して動作して前記バイポーラトランジスタのオン時に前記バイポーラトランジスタを能動領域で動作させる電流源をさらに具備することを特徴とする。

また、本発明の請求項５記載の増幅装置は、請求項１ないし４のいずれかに記載の増幅装置において、前記電源ラインが正の電源ラインないし接地電源ラインであり、前記位相補償回路が前記信号ラインと前記正の電源ラインないし接地電源ラインとの間に設けられることを特徴とする。

また、本発明の請求項６記載の増幅装置は、請求項１ないし４のいずれかに記載の増幅装置において、前記電源ラインが正の電源ラインおよび接地電源ラインであり、前記位相補償回路を前記信号ラインと前記正の電源ラインの間および前記信号ラインと前記接地電源ラインの間それぞれに設け、且つ前記各位相補償回路すべてに対して前記バイポーラトランジスタを設けて、前記正の電源ラインに接続する位相補償回路と前記接地電源ラインに接続する位相補償回路を前記バイポーラトランジスタにより選択可能にしたことを特徴とする。

また、本発明の請求項７記載の増幅装置は、請求項１ないし６のいずれかに記載の増幅装置において、前記バイポーラトランジスタのベースにローパスフィルタをさらに設けたことを特徴とする。

また、本発明の請求項８記載の光ディスクドライブ装置は、複数のメディアタイプの光ディスクに対応できる光ディスクドライブ装置において、装着された光ディスクからの反射光量に応じた電流信号を生成する複数の受光素子と、前記各受光素子からの電流信号をそれぞれ電圧信号に変換する複数の電流電圧変換部と、前記各電流電圧変換部からの電圧信号を用いて演算を行う演算部と、を有してなる光電気変換器内の前記電流電圧変換部もしくは前記演算部を、請求項１ないし７のいずれかに記載の増幅装置を用いて構成したことを特徴とする。

また、本発明の請求項９記載の光ディスクドライブ装置は、請求項８記載の光ディスクドライブ装置において、前記増幅装置の帰還抵抗部を抵抗値の切り換えが可能な回路にするとともに、装着された光ディスクのメディアタイプを判別する機構と、メディアタイプの判別結果を基に、反射率の高い光ディスクである場合には前記帰還抵抗部の抵抗値を小さくし、反射率の低い光ディスクである場合には前記帰還抵抗部の抵抗値を大きくする機構と、をさらに設けたことを特徴とする。

また、本発明の請求項１０記載の光ディスクドライブ装置は、請求項９記載の光ディスクドライブ装置において、装着された光ディスクのメディアタイプの判別結果を基に、前記増幅装置の差動入力部内蔵の入力信号を入力するトランジスタのバイアス電流値を調整する機構をさらに設けたことを特徴とする。

また、本発明の請求項１１記載の光ディスクドライブ装置は、請求項８ないし１０のいずれかに記載の光ディスクドライブ装置において、前記増幅装置の位相補償部の抵抗値ないし容量値を切り換えるバイポーラトランジスタを温度の変動に連動してスイッチ動作させる機構をさらに設けたことを特徴とする。

また、本発明の請求項１２記載の光ディスクドライブ装置は、請求項８ないし１１のいずれかに記載の光ディスクドライブ装置において、前記増幅装置の位相補償部の容量値ないし抵抗値を切り換えることにより、光ディスクへのデータ書き込み時には、光ディスクからのデータ読み込み時よりも前記増幅装置の出力信号の群遅延偏差を小さくし、光ディスクからのデータ読み込み時には、光ディスクへのデータ書き込み時よりも前記増幅装置の出力信号のカットオフ周波数を高くすることを特徴とする。

本発明によれば、位相補償部の容量値ないし抵抗値を切り換えることができるので、増幅装置の周波数特性を容易に調整することができる。さらに、位相補償部の抵抗値ないし容量値を切り換えるスイッチ素子にバイポーラトランジスタを用いるのでＢｉ−ＣＭＯＳプロセスを必要とせず、バイポーラトランジスタのみで実現できるのでプロセスコストを比較的安くできる。

また、例えばゲインの切り替え段数が多く最大ゲインと最小ゲインの比が大きくなる光電気変換器や、多種類の記録速度／読み込み／書き込みに対応できる光電気変換器を備える光ディスクドライブ装置において、ゲインの切り換えや、記録速度の切り換え、読み込み動作と書き込み動作の切り換え等に応じて光電気変換器の周波数特性を容易に調整できるようになる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１に本実施の形態１における増幅装置の構成の一例を示す。

この図１に示す増幅装置は、バイポーラトランジスタＱ１〜Ｑ６、抵抗Ｒｇ＿ａ、Ｒｇ＿ｂ、Ｒｒｅｆ＿ａ、Ｒ１、Ｒ２、コンデンサＣ＿ａ、Ｃ１、Ｃ２、定電流源Ｉ１、Ｉ２からなり、トランジスタＱ１〜Ｑ６、抵抗Ｒ１、Ｒ２、コンデンサＣ１、Ｃ２はアンプを構成している。また、この増幅装置は、アンプの反転入力端子へ信号を入力する第１の入力端子Ｖｉｎ、アンプの非反転入力端子へ信号を入力する第２の入力端子Ｖｃｃ２、アンプの出力端子からの信号を出力する出力端子Ｖｏ、アンプの正の電源ラインに接続する電源端子Ｖｃｃ１、アンプの接地電源ラインに接続する接地電源端子Ｖｅｅの５端子を含む。

図１において、トランジスタＱ１、Ｑ２は差動増幅回路（差動入力部）を形成する。この差動増幅回路の出力信号はバッファ（出力部）となるトランジスタＱ５のベースに接続する。

トランジスタＱ５はエミッタフォロワで動作するので、トランジスタＱ５の電圧増幅率は１となる。また、トランジスタＱ１とトランジスタＱ２のベースがそれぞれアンプの反転入力端子と非反転入力端子になり、トランジスタＱ５のエミッタがアンプの出力端子となる。

電源端子Ｖｃｃ１に接続する正の電源ラインと差動増幅回路の出力信号をトランジスタＱ５へ送信する信号ラインとの間には、差動増幅回路の出力信号に位相補償を施す位相補償部が接続する。したがって、トランジスタＱ５は、位相補償部が位相補償を施した信号を入力する。

アンプの出力端子と反転入力端子の間には、アンプの出力を反転入力端子へ帰還する帰還抵抗Ｒｇ＿ａ（帰還抵抗部）が接続しており、この増幅装置は、第２の入力端子Ｖｃｃ２からの信号を基準に、第１の入力端子Ｖｉｎからの入力信号を増幅する反転増幅回路の構成となる。

つまり、この増幅装置は、第１の入力端子Ｖｉｎからの入力信号を帰還抵抗Ｒｇ＿ａの抵抗値で決まる所定の増幅率（ゲイン）で増幅した信号を出力する。そのゲインは、帰還抵抗Ｒｇ＿ａの抵抗値をＲｇ＿ａ、反転入力端子に接続する抵抗Ｒｇ＿ｂの抵抗値をＲｇ＿ｂとすると、−Ｒｇ＿ａ／Ｒｇ＿ｂとなる。

また、反転入力端子に接続する入力抵抗Ｒｇ＿ｂと非反転入力端子に接続する入力抵抗Ｒｒｅｆ＿ａは、それぞれ反転入力端子と非反転入力端子のインピーダンスを決め、帰還抵抗Ｒｇ＿ａに並列に接続する帰還コンデンサＣ＿ａは、帰還容量を決める。

位相補償部は、直列に接続する位相補償用のコンデンサＣ１と抵抗Ｒ１からなる第１の位相補償回路と、直列に接続する位相補償用のコンデンサＣ２と抵抗Ｒ２からなる第２の位相補償回路と、を有してなり、第２の位相補償回路の容量値を形成するコンデンサＣ２と正の電源ラインとの間には、位相補償部の抵抗値と容量値を切り換えるスイッチ用のＰＮＰバイポーラトランジスタＱ６が接続する。

つまり、位相補償部は、ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ６のスイッチ動作（オン・オフ）により、オフの場合には第１の位相補償回路となってコンデンサＣ１と抵抗Ｒ１で決まる容量値と抵抗値で位相補償を施す。一方、オンの場合には、上記第１と第２の位相補償回路を並列接続した回路となってコンデンサＣ１、Ｃ２と抵抗Ｒ１、Ｒ２で決まる容量値と抵抗値で位相補償を施す。

この増幅装置によれば、位相補償部の容量値と抵抗値を切り換えることができるので、増幅装置の周波数特性を容易に調整することができる。さらに、位相補償部の抵抗値と容量値を切り換えるスイッチ素子にバイポーラトランジスタを用いるのでＢｉ−ＣＭＯＳプロセスを必要とせず、バイポーラトランジスタのみで実現できるのでプロセスコストを比較的安くできる。

なお、各位相補償回路においてコンデンサと抵抗の接続を入れ替えても上記と同等の効果が得られる。また、例えば図２に示すように、位相補償部の抵抗値のみを切り換え可能にしても、周波数特性を調整できる。また、例えば図３に示すように、接地電源端子Ｖｅｅに接続する接地電源ラインと信号ラインとの間に位相補償部を設けてもよく、この場合は、第２の位相補償回路のコンデンサＣ２と接地電源ラインとの間に、位相補償部の抵抗値と容量値を切り換えるスイッチ用のＮＰＮバイポーラトランジスタＱ６を設ける。

このように、位相補償回路の容量値を形成するコンデンサと電源ラインとの間に、位相補償部の抵抗値ないし容量値を切り換えるスイッチ用のバイポーラトランジスタを設けることで、そのスイッチ動作により周波数特性を容易に調整できるようになる。

したがって、上記した増幅装置を用いて、例えばゲインの切り換え段数が多く最大ゲインと最小ゲインの比が大きくなる光ディスクドライブ装置の光電気変換ＩＣ（光電気変換器）や、多種類の記録速度／読み込み／書き込みに対応できる光ディスクドライブ装置の光電気変換ＩＣを構成すれば、ゲインの切り換えや、記録速度の切り換え、読み込み動作と書き込み動作の切り換え等に応じて光電気変換ＩＣの周波数特性を容易に調整できるようになるとともに、光電気変換ＩＣのプロセスコストを比較的安くできる。

一方、例えば図４に示すように、トランジスタＱ６とコンデンサＣ２の接続を入れ替えた場合、不具合を生ずる。すなわち、この場合には、ベース電流Ｉｓｗを流してトランジスタＱ６を飽和領域でスイッチ・オンするために、トランジスタＱ６としてＮＰＮバイポーラトランジスタを用いるので、ＮＰＮバイポーラトランジスタＱ６をオンするとベース電流ＩｓｗがトランジスタＱ５のベースとトランジスタＱ２のコレクタに流れ込み、トランジスタＱ５とトランジスタＱ２の直流動作点がずれ、周波数特性変動やオフセット電圧発生といった不具合が起こる。

これに対して、例えば図１と図２に示すように構成した場合には、位相補償部の抵抗値ないし容量値を切り換えるスイッチ用のバイポーラトランジスタＱ６としてＰＮＰバイポーラトランジスタを用いるので、ベース電流ＩｓｗはＰＮＰバイポーラトランジスタＱ６のエミッタを介して電源端子Ｖｃｃ１（正の電源ライン）から供給される。よって、上記不具合は起きない。

また、例えば図３に示すように構成した場合には、ベース電流ＩｓｗはＮＰＮバイポーラトランジスタＱ６のエミッタを介して接地電源端子Ｖｅｅ（接地電源ライン）へ流れるので、上記不具合は起きない。

トランジスタＱ６とコンデンサＣ２の接続を入れ替える場合には、例えば図５に示すように、ＮＰＮバイポーラトランジスタＱ６のエミッタに、トランジスタＱ６のベース電流を流す定電流源Ｉ４の動作（つまり、トランジスタＱ６のスイッチ動作）に連動して動作する定電流源Ｉ３を接続して、信号ラインにトランジスタＱ６のベース電流成分が含まれないようにトランジスタＱ６のエミッタから流れ出るベース電流成分を接地電源ラインへ流す。

または、例えば図６に示すように、ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ６のエミッタに、トランジスタＱ６のベース電流を流す定電流源Ｉ４の動作に連動して動作する定電流源Ｉ３を接続して、信号ラインにトランジスタＱ６のベース電流成分が含まれないようにトランジスタＱ６のエミッタからベースへ流れるベース電流成分を正の電源ラインから供給する。

このような構成にすれば、ベース電流ＩｓｗがトランジスタＱ５のベースやトランジスタＱ２のコレクタに入らないようにすることができ、周波数特性変動やオフセット電圧発生といった不具合は起きない。

以上の説明では、信号ラインと正の電源ラインの間もしくは信号ラインと接地電源ラインの間のいずれか一方に位相補償回路を設ける場合について説明したが、例えば図７に示すように、信号ラインと正の電源ラインの間および信号ラインと接地電源ラインの間それぞれに位相補償回路を設けるようにしてもよい。

また、一般に、アンプの開ループゲインを上げて周波数特性を上げるため、バッファ（出力部）となるトランジスタＱ５をエミッタ接地動作させる構成とする場合がある。この場合は、図８に示すように、信号ラインとトランジスタＱ５のエミッタの間に位相補償回路を設ける。また、この場合は、位相補償部の容量値ないし抵抗値を切り換えるスイッチ用のＮＰＮバイポーラトランジスタＱ６を位相補償用のコンデンサＣ２とトランジスタＱ５のエミッタの間に設けることが望ましい。そうすることでベース電流ＩｓｗはトランジスタＱ６のエミッタを介して定電流源Ｉ２に流れ込むが、一般にベース電流Ｉｓｗよりも定電流源Ｉ２の供給電流の方が非常に大きいのでこの影響は無視できる。なお、図８では、抵抗器を有しない位相補償回路を示しているが、無論、抵抗器を設けてもよい。

なお、トランジスタＱ６をコンデンサＣ２と信号ラインとの間に設けると、ベース電流ＩｓｗがトランジスタＱ６のエミッタを介してコンデンサＱ２のコレクタに流れ込み、トランジスタＱ１とトランジスタＱ２のコレクタ電流に差ができ、オフセット電圧が発生するという不具合が起こる。さらにオフセット電圧の温度ドリフトも悪化する。

一方、増幅装置をＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）で構成した場合、位相補償部の抵抗値ないし容量値を切り換えるスイッチ用のトランジスタＱ６の種類によっては不具合を生じることがある。例えば図７や図８に示す増幅装置では、トランジスタＱ６はＮＰＮバイポーラトランジスタであるが、ＩＣで用いるＮＰＮバイポーラトランジスタはバーティカル型が主流になっているため、ＮＰＮバイポーラトランジスタＱ６が飽和したときに（スイッチ・オン）、図９に示すようなベース−コレクタ−基盤間の寄生ＰＮＰトランジスタがオンし、ＮＰＮバイポーラトランジスタＱ６のベース電流Ｉｓｗが基盤へ抜けてしまい、オンしているトランジスタＱ６がオフしてしまうおそれがある。

これに対して、バーティカル型ＰＮＰバイポーラトランジスタならば飽和領域で使用しても寄生トランジスタが働く不具合は起きないので、寄生トランジスタによる不具合が起こるおそれがある場合には、例えば図１や図２に示す増幅装置のように、ＰＮＰバイポーラトランジスタによって位相補償部の抵抗値ないし容量値の切り換えを行う構成にすればよい。

また、例えば図１０に示すように、ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ６のコレクタに、ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ６のスイッチ動作に連動して動作する定電流源Ｉ５を接続し、ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ６をオンさせるベース電流が定電流源Ｉ４により生成されると、定電流源Ｉ５によりＰＮＰバイポーラトランジスタＱ６のエミッタ−コレクタ間電流を増加させて、ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ６を能動領域で動作させるようにしてもよい。

例えば図１１に示すように構成すれば、トランジスタＱ７が定電流源Ｉ５として動作して、ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ６をオンさせるベース電流が生成されると、トランジスタＱ７によりＰＮＰバイポーラトランジスタＱ６のエミッタ−コレクタ間電流が増加され、ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ６は能動領域で動作する。このようにすれば、トランジスタＱ６が能動領域で動作するため、高周波特性に優れ、より高い周波数でアンプを動作させる場合に好適となる。

また、例えば図１２に示すように信号ラインと正の電源ラインの間および信号ラインと接地電源ラインの間それぞれに位相補償回路を接続するとともに、各位相補償回路に対してスイッチ用のバイポーラトランジスタＱ８、Ｑ９を設けて、ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ８とＮＰＮバイポーラトランジスタＱ９が交互にオン・オフする構成とすることにより、いずれの電源ラインに信号を逃がすか選択できるようにしてもよい。これにより、例えば使用条件によって、より安定な電源ラインとの間の位相補償回路のみを有効にすることができ、外部からのノイズ混入、信号の回り込みを抑えることができる。

なお、上記説明した位相補償回路は、差動増幅回路の出力（トランジスタＱ２のコレクタ）とバッファの入力（トランジスタＱ５のベース）の間の信号ラインに接続するため、スイッチとして用いるトランジスタＱ６、Ｑ８、Ｑ９のベースからノイズが入るとそのまま出力に現れ、Ｓ／Ｎ比の悪化を招く。またトランジスタＱ６、Ｑ８、Ｑ９のオン・オフ誤動作にもつながる。

そこで、例えば図１３に示すように、スイッチ用のトランジスタＱ６のベースに抵抗Ｒ３とコンデンサＣ３からなるローパスフィルタを接続し、トランジスタＱ６のベースに入るノイズを減衰してＳ／Ｎ比を向上させる。このベースラインは直流しか扱わないため、ローパスフィルタ挿入による弊害はない。

なお、本実施の形態１では、位相補償部を２つの形態の間で切り換える場合について説明したが、無論、３つ以上の形態の間で切り換えるように構成した場合にも適用することができる。

（実施の形態２）
以下、本実施の形態２における光ディスクドライブ装置について説明する。
本実施の形態２における光ディスクドライブ装置は、装着された光ディスクからの反射光量に応じた電流信号を生成する複数の受光素子ＰＤと、各受光素子ＰＤからの電流信号をそれぞれ電圧信号に変換する複数の電流電圧変換部と、各電流電圧変換部からの電圧信号を用いて演算を行う演算部と、を有する光ディスクドライブ装置用光電気変換ＩＣの電流電圧変換部もしくは演算部のいずれかを実施の形態１で説明した増幅装置を用いて構成する点に特徴がある。

図１４に本実施の形態２における光ディスクドライブ装置用光電気変換ＩＣに含まれる電流電圧変換部の構成例を示す。この電流電圧変換部は、図１に示す増幅装置を用いた構成となっており、アンプの反転入力端子（トランジスタＱ１のベース）へ入力する受光素子ＰＤからの受光電流信号を電圧信号に変換する。すなわち、受光素子ＰＤに光が照射されて発生する電流と帰還抵抗Ｒｇ＿ａの積が、この電流電圧変換部の出力電圧となる。

装着された光ディスクの種類（メディアタイプ）によって周波数帯域を変更する場合、光ディスクへのデータ書き込み時には、図１５に示すように、広い周波数帯域よりも、パルス応答でのリンギング発生に関わる群遅延偏差の平坦さが求められる。そこで、データ書き込み時には、位相補償部の抵抗値と容量値を切り換えるためのトランジスタＱ６をオンにして、位相補償部の持つ極を低周波側に移動させ、光ディスクからのデータ読み込み時よりも電流電圧変換部の出力信号（増幅装置の出力信号）の群遅延偏差を小さくして、群遅延偏差を平坦にする。

一方、データ読み込み時には広い周波数帯域が求められるので、トランジスタＱ６をオフにして、位相補償部の持つ極を周波数特性が落ち始めるところに移動させ、光ディスクへのデータ書き込み時よりも電流電圧変換部の出力信号のカットオフ周波数を高くして、図１５に示すように、ピーキングを持たせた広い周波数特性にする。

なお、ここでは図１に示す増幅装置を適用した場合について説明したが、無論、実施の形態１で説明した他の増幅装置を適用することもでき、またそれは、図示した増幅装置に限定されるものではない。

また、ここでは電流電圧変換部において位相補償部の抵抗値ないし容量値を切り換える場合について説明したが、複数の電流電圧変換部からの出力を用いて演算を行う演算部に実施の形態１で説明した増幅装置を適用し、演算部において位相補償部の抵抗値ないし容量値の切り換えを行っても同等の効果が得られる。

（実施の形態３）
図１６に本実施の形態３における光ディスクドライブ装置用光電気変換ＩＣに含まれる電流電圧変換部の構成例を示す。この電流電圧変換部は、図１４に示す電流電圧変換部に対して、装着された光ディスクの種類（メディアタイプ）によってゲインの切り換えが可能となっており、反射率の異なるディスクに対して同等の出力電圧レベルを得ることができる。

すなわち、図１４に示す電流電圧変換部に対して、帰還抵抗部を抵抗値の切り換えが可能な回路構成とする。具体的には、例えば図１６に示すように、ゲイン切り換え用のスイッチＳＷのスイッチ動作により帰還抵抗が帰還抵抗Ｒｇ＿ａと帰還抵抗Ｒｇ＿ｃの間で切り換わる構成にする。また、帰還抵抗Ｒｇ＿ｃに帰還コンデンサＣ＿ｃを並列に接続して、ゲインとともに帰還容量も切り換わる構成にする。

このように構成すれば、光ディスクドライブ装置の図示しないメディアタイプ判別機構により判別された光ディスクの種類を基に、ゲイン切り換え用スイッチＳＷのオン・オフを切り換えて、反射率の高い光ディスクが装着されている場合には帰還抵抗部の抵抗値を小さくし、反射率の低い光ディスクが装着されている場合には帰還抵抗部の抵抗値を大きくすることができ、反射率の異なるディスクに対して同等の出力電圧レベルを得ることができる。

また、このゲイン切り換え用スイッチＳＷのオン・オフと連動して、位相補償部の抵抗値ないし容量値を切り換えるスイッチ用のトランジスタＱ６のベース電流Ｉｓｗがオン・オフする構成とすることにより、ゲインの切り換えと連動して、帰還容量並びに位相補償部の抵抗値ないし容量値を切り換えることができるので、各ゲインモードで最適な周波数特性を得ることができる。

さらに、本実施の形態３においては、図示しないメディアタイプ判別機構により判別された光ディスクの種類を基に、差動増幅回路の入力部であるトランジスタＱ１、Ｑ２のバイアス電流値を調整する機構を設けた。

つまり、例えば図１６に示すように、定電流源Ｉ６を設けて、ゲインの切り換えと連動してトランジスタＱ１、Ｑ２のバイアス電流値も切り換わるように構成する。このような構成にすれば、ノイズ低減、消費電流削減も合わせて行うことができる。

また、最近の光ディスクドライブ装置は高倍速で動作し、かつそれに合わせて光ディスクに照射するレーザパワーが大きくなっているため、光ディスクドライブ装置用の光電気変換ＩＣの動作環境温度は高くなっている。動作環境温度が高くなると、容量値や抵抗値が変動し、周波数特性が変化して、発振するという不具合が起こるおそれがある。

そこで、位相補償部の抵抗値ないし容量値を切り換えるバイポーラランジスタを温度の変動に連動してスイッチ動作させる機構を設けてもよい。具体的には、例えば図１７に示すように、サーミスタＴ＿ＳＷを設けて、所定の温度以上においてトランジスタＱ６をオフして位相補償部の持つ極を低周波領域に移動させることにより、周波数特性の変動を抑え、発振を防止する。ここではサーミスタを用いたが、これに限らずサーミスタのように温度依存性が大きい素子を使って実現すればよい。

なお、ここでは図１に示す増幅装置を適用した場合について説明したが、無論、実施の形態１で説明した他の増幅装置を適用することもでき、またそれは、図面に示した増幅装置に限定されるものではない。

また、ここでは電流電圧変換部において位相補償部の抵抗値ないし容量値を切り換える場合について説明したが、複数の電流電圧変換部からの出力を用いて演算を行う演算部に実施の形態１で説明した増幅装置を適用し、演算部において位相補償部の抵抗値ないし容量値の切り換えを行っても同等の効果が得られる。

本発明にかかる増幅装置によれば増幅回路を有するＩＣのプロセスコストを抑えることができ、光ディスク用の光ピックアップなどに有用である。また、本発明にかかる光ディスクドライブ装置によれば、ゲインの切り換えや、記録速度の切り換え、読み込み動作と書き込み動作の切り換え等に応じた周波数特性を容易に得ることができ、多種の光ディスクや、多種の記録速度、読み込み／書き込みなどに対応できる光ディスクドライブ装置に有用である。

本発明の実施の形態１における増幅装置の構成の一例を示す図 本発明の実施の形態１における増幅装置の構成の一例を示す図 本発明の実施の形態１における増幅装置の構成の一例を示す図 スイッチ素子の位置により回路に不具合が起こることを説明するための図 本発明の実施の形態１における増幅装置の構成の一例を示す図 本発明の実施の形態１における増幅装置の構成の一例を示す図 本発明の実施の形態１における増幅装置の構成の一例を示す図 本発明の実施の形態１における増幅装置の構成の一例を示す図 バーティカル型ＮＰＮトランジスタの断面図 本発明の実施の形態１における増幅装置の構成の一例を示す図 本発明の実施の形態１における増幅装置の構成の一例を示す図 本発明の実施の形態１における増幅装置の構成の一例を示す図 本発明の実施の形態１における増幅装置の構成の一例を示す図 本発明の実施の形態２における光ディスクドライブ装置用の光電気変換ＩＣに含まれる電流電圧変換部の構成例を示す図 光ディスクドライブ装置用の光電気変換ＩＣに求められる周波数特性と群遅延偏差の一例を示す図 本発明の実施の形態２における光ディスクドライブ装置用の光電気変換ＩＣに含まれる電流電圧変換部の構成例を示す図 本発明の実施の形態２における光ディスクドライブ装置用の光電気変換ＩＣに含まれる電流電圧変換部の構成例を示す図 従来の光電気変換ＩＣ内蔵の電流電圧変換部の一例を示す回路図

符号の説明

Ｑ１〜Ｑ９ バイポーラトランジスタ
Ｒｇ＿ａ〜Ｒｇ＿ｃ、Ｒｒｅｆ＿ａ、Ｒ１〜Ｒ３、Ｒｆ 抵抗
Ｃ＿ａ、Ｃ＿ｃ、Ｃ１〜Ｃ３、Ｃｆ コンデンサ
Ｉ１〜Ｉ６ 定電流源
ＰＤ、ＰＤｉ 受光素子
Ｔ−ｓｗ サーミスタ
Ａｐｉ アンプ
１１ 電流−電圧変換用差動増幅回路
１２ 位相補償部
１３ 出力回路
１４ アナログスイッチ回路

Claims (12)

1. 入力信号を入力する差動入力部と、前記差動入力部からの信号に位相補償を施す位相補償部と、前記位相補償部が位相補償を施した信号を入力する出力部と、前記出力部の出力を前記差動入力部へ帰還する帰還抵抗部と、を備え、前記入力信号を前記帰還抵抗部の抵抗値で決まる所定の増幅率で増幅した信号を前記出力部から出力する増幅装置であって、
   スイッチ動作して前記位相補償部の抵抗値ないし容量値を切り換えるバイポーラトランジスタを具備する
   ことを特徴とする増幅装置。
2. 入力信号を入力する差動入力部と、電源ラインと、前記差動入力部からの信号を送信する信号ラインと、前記電源ラインと前記信号ラインとの間に設けられた複数の位相補償回路を有し前記差動入力部からの信号に位相補償を施す位相補償部と、前記信号ラインに接続し前記位相補償部が位相補償を施した信号を入力する出力部と、前記出力部の出力を前記差動入力部へ帰還する帰還抵抗部と、を備え、前記入力信号を前記帰還抵抗部の抵抗値で決まる所定の増幅率で増幅した信号を前記出力部から出力する増幅装置であって、
   前記位相補償回路の容量値を形成するコンデンサと前記電源ラインとの間に設けられスイッチ動作して前記位相補償部の抵抗値ないし容量値を切り換えるバイポーラトランジスタを具備する
   ことを特徴とする増幅装置。
3. 入力信号を入力する差動入力部と、電源ラインと、前記差動入力部からの信号を送信する信号ラインと、前記電源ラインと前記信号ラインとの間に設けられた複数の位相補償回路を有し前記差動入力部からの信号に位相補償を施す位相補償部と、前記信号ラインに接続し前記位相補償部が位相補償を施した信号を入力する出力部と、前記出力部の出力を前記差動入力部へ帰還する帰還抵抗部と、を備え、前記入力信号を前記帰還抵抗部の抵抗値で決まる所定の増幅率で増幅した信号を前記出力部から出力する増幅装置であって、
   前記位相補償回路の容量値を形成するコンデンサと前記信号ラインとの間に設けられスイッチ動作して前記位相補償部の抵抗値ないし容量値を切り換えるバイポーラトランジスタと、
   前記バイポーラトランジスタに接続し前記バイポーラトランジスタのスイッチ動作に連動して動作して前記信号ラインに前記バイポーラトランジスタのベース電流成分が含まれないようにする電流源と、
   を具備することを特徴とする増幅装置。
4. 請求項２記載の増幅装置において、
   前記バイポーラトランジスタと前記コンデンサとの間に接続し前記バイポーラトランジスタのスイッチ動作に連動して動作して前記バイポーラトランジスタのオン時に前記バイポーラトランジスタを能動領域で動作させる電流源をさらに具備する
   ことを特徴とする増幅装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の増幅装置において、
   前記電源ラインは正の電源ラインないし接地電源ラインであり、
   前記位相補償回路は前記信号ラインと前記正の電源ラインないし接地電源ラインとの間に設けられる
   ことを特徴とする増幅装置。
6. 請求項１ないし４のいずれかに記載の増幅装置において、
   前記電源ラインは正の電源ラインおよび接地電源ラインであり、
   前記位相補償回路を前記信号ラインと前記正の電源ラインの間および前記信号ラインと前記接地電源ラインの間それぞれに設け、且つ前記各位相補償回路すべてに対して前記バイポーラトランジスタを設けて、
   前記正の電源ラインに接続する位相補償回路と前記接地電源ラインに接続する位相補償回路を前記バイポーラトランジスタにより選択可能にした
   ことを特徴とする増幅装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の増幅装置において、前記バイポーラトランジスタのベースにローパスフィルタをさらに設けたことを特徴とする増幅装置。
8. 複数のメディアタイプの光ディスクに対応できる光ディスクドライブ装置において、
   装着された光ディスクからの反射光量に応じた電流信号を生成する複数の受光素子と、前記各受光素子からの電流信号をそれぞれ電圧信号に変換する複数の電流電圧変換部と、前記各電流電圧変換部からの電圧信号を用いて演算を行う演算部と、を有してなる光電気変換器内の前記電流電圧変換部もしくは前記演算部を、請求項１ないし７のいずれかに記載の増幅装置を用いて構成したことを特徴とする光ディスクドライブ装置。
9. 請求項８記載の光ディスクドライブ装置において、
   前記増幅装置の帰還抵抗部を抵抗値の切り換えが可能な回路にするとともに、
   装着された光ディスクのメディアタイプを判別する機構と、メディアタイプの判別結果を基に、反射率の高い光ディスクである場合には前記帰還抵抗部の抵抗値を小さくし、反射率の低い光ディスクである場合には前記帰還抵抗部の抵抗値を大きくする機構と、をさらに設けた
   ことを特徴とする光ディスクドライブ装置。
10. 請求項９記載の光ディスクドライブ装置において、
    装着された光ディスクのメディアタイプの判別結果を基に、前記増幅装置の差動入力部内蔵の入力信号を入力するトランジスタのバイアス電流値を調整する機構をさらに設けた
    ことを特徴とする光ディスクドライブ装置。
11. 請求項８ないし１０のいずれかに記載の光ディスクドライブ装置において、
    前記増幅装置の位相補償部の抵抗値ないし容量値を切り換えるバイポーラトランジスタを温度の変動に連動してスイッチ動作させる機構をさらに設けた
    ことを特徴とする光ディスクドライブ装置。
12. 請求項８ないし１１のいずれかに記載の光ディスクドライブ装置において、
    前記増幅装置の位相補償部の容量値ないし抵抗値を切り換えることにより、光ディスクへのデータ書き込み時には、光ディスクからのデータ読み込み時よりも前記増幅装置の出力信号の群遅延偏差を小さくし、光ディスクからのデータ読み込み時には、光ディスクへのデータ書き込み時よりも前記増幅装置の出力信号のカットオフ周波数を高くする
    ことを特徴とする光ディスクドライブ装置。
    

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