JP2009534778A - 入力コモンモードフィードバックを用いた光学検出器におけるダミー検出器の排除 - Google Patents

Abstract

参照電圧は増幅器への入力において定電圧を印加する。その結果、増幅器の非アクティブな入力上のダミー検出器の必要性を排除する。

Description

本発明は一般に電気信号増幅回路に関する。より詳細には、光検出器を用いた電気信号増幅回路に関する。

優先権主張
２００６年３月１０日出願のＲｉｃｈａｒｄ Ｗ． ＲａｎｄｌｅｔｔによるＥＬＩＭＩＮＡＴＩＯＮ ＯＦ ＤＵＭＭＹ ＤＥＴＥＣＴＯＲ ＯＮ ＯＰＴＩＣＡＬ ＤＥＴＥＣＴＯＲＳ ＵＳＩＮＧ ＩＮＰＵＴ ＣＯＭＭＯＮ ＭＯＤＥ ＦＥＥＤＢＡＣＫと題された米国特許出願番号１１／３７２，７９３。

著作権情報
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フォトダイオードのような光検出器を用いた電気信号増幅回路は、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）のような多くの応用や、その他の応用に利用可能である。従来、増幅器のＡＣバランスを達成するために、ダミー検出器を用いることがある（両方の入力静電容量を等しくする）。ここで、等価である集中キャパシター（lumped capacitor）によるダミー検出器の電荷を蓄える性質の代用部は動作しない。しかしながら、ダミー検出器は、ダイ（die）のかなりの部分を占める。従って、増幅回路からダミー検出器を排除するためのメカニズムが求められている。

本発明の望ましい実施例は以下の図面に基づいて詳細に説明される。

図１は、出力コモンモードフィードバックが出力コモンモード電圧を設定するよう用いられている増幅回路１００を示す。増幅器１００は、フィードバックレジスターＲ１５０及びＲ１５２を備えることができる。動作中、光検出器１３０に刺激を与えることによって、入力信号電流Ｉsigが、増幅回路のアクティブ側に流入した場合、出力であるＶｏｕｔはバランス差動信号（balanced differential signal）Ｖｏｕｔａ及びＶｏｕｔｂとして現れる。この構造は、出力信号Ｖｏｕｔの最大振幅の１／２に等しい入力コモンモードの変化（shift）に依存する。従って、これは、等しい２つの時定数Ｔａｕ１及びＴａｕ２を構成することによって達成する。図１で示すように、時定数Ｔａｕ１は、レジスターＲ１５０及び容量ダイオードＣＤ１４０を備えるＲＣ回路の特性を示す。この電荷を蓄える性質（capacitance）は、光検出器１３０を備えるフォトダイオード内のものなので、容量ダイオードＣＤ１４０は、図１内に点線で示す。同様に、時定数Ｔａｕ２は、レジスターＲ１５２と、容量ダイオードＣＤ１４２によって形成されるＲＣ回路の特性を示す。その容量ダイオードＣＤ１４２は、光検出器１３２を備えるフォトダイオードから成る。

いくつかの問題と性能の限界は、図１内に示した構造に関連する。光検出器のトランスインピーダンス増幅器におけるオフセット及びオフセットドリフトを最小にするために、差動入力、差動出力増幅器の構成は通常、図１に示すように用いられる。従来、図１の光検出器１３２のようなダミー検出器は、増幅器のＡＣバランスを達成するために用いられている（両方の入力静電容量を等しくする）。ここで、等価である集中キャパシターによるダミー検出器の電荷を蓄える性質の代用部は動作しない。ある温度より高いキャパシター間で２％より多くが一致することを必要とする可能性がある。これは、光検出器及び集中キャパシターの実装におけるプロセスの違いに起因して、達成できない可能性がある。静電容量の不整合は、帯域幅における差異の不整合として影響し、そして、増幅器のパルス応答における「ロングテイル」の発生をもたらす。自動電源制御（ＡＰＣ）回路において、光検出器の面積は極めて大きく、ダミー検出器を含んでいる場合、例として、多くは全回路の面積の最大５０％までに相当する。ダミー検出器の排除は、図１の構造のダイ面積及び生じるコストを相当に低減する結果になると思われる。

図２に示した一つの実施例において、増幅器１００の入力において定電圧を印加するために、第２増幅器１０２は増幅器１００に接続される。第２増幅器１０２は、増幅器１００の入力において定電圧を印加するために、増幅器１００での入力コモンモード電圧を検出し、そして、増幅器１００の入力電圧と参照電圧Ｖｒｅｆｅｒｅｎｃｅから出力信号を決定し、さらに、増幅器１００へ出力信号を提供することによって、定電圧の印加を達成することができる。増幅器１０２の動作は、図２の増幅器１００における非アクティブ側のダミー検出器（すなわち、図１における光検出器１３２）の必要性を排除することができる。

実施例において、第１増幅器の出力には、レーザーを基礎とした装置を用いる。レーザーを基礎とした装置は、コンパクトディスク（ＣＤ）ドライブやデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）ドライブなどに限定しないが、それらを含むことができる。

本実施例に従うと、信号は、アクティブな回路上でシングルエンド型に見えるが、差動構成が示すオフセット及びオフセットドリフトに関するＤＣの安定性は維持される。そして、ダイ面積の約２５％が削減される。

本発明の上記説明は例示及び説明の目的のために提供する。本発明は、開示された正確な形態に尽きるものでなければ限定することも意図していない。多くの変更や変形は、当業者であれば明らかであるだろう。特に、図面の事実に基づく実用性に応じた順番付けを伴って、複数の画像を見つけて並べることの上記特徴が、これら開示を超えて、その他のタイプのソフトウェアアプリケーションに組み込まれることが可能であることは、明らかである。本実施例は、本発明の原理や実用的な応用を最も良く説明するために選択し、説明された。従って、当業者が、意図された特定の使用に適用している、さまざまな実施例のための本発明又は、多くの変更を伴う本発明を理解することを可能にする。本発明の範囲は以下の特許請求の範囲及びその均等物によって定義される。

増幅回路の例を示す。 一実施例の改良した増幅回路を示す。

Claims (9)

1. 電気信号を増幅する回路であって、該回路は、
   入力信号を提供する光検出器と、
   前記光検出器から入力信号を受信し、出力信号を形成するよう前記入力信号を増幅する第１増幅器であって、前記入力信号を受信するアクティブな入力を含み、さらに非アクティブな入力も含む複数の入力を具備する前記第１増幅器と、
   前記第１増幅器への前記複数の入力において定電圧を印加し、その結果、前記第１増幅器の前記非アクティブな入力上のダミー検出器の必要性を排除する第２増幅器と、
   を備える回路。
2. 前記第２増幅器は、おおよそ一定レベルで入力コモンモード電圧を維持することを特徴とする請求項１に記載の回路。
3. 前記光検出器はフォトダイオードを備えることを特徴とする請求項１に記載の回路。
4. 前記第２増幅器の非反転入力へ参照電圧を提供する参照電圧Ｖｒｅｆｅｒｅｎｃｅをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の回路。
5. 前記第２増幅器は、前記第１増幅器への前記複数の入力における入力電圧を検知し、前記第１増幅器への前記複数の入力において定電圧を印加するように出力信号を決定することを特徴とする請求項４に記載の回路。
6. 前記第１増幅器は、トランスインピーダンス増幅器であることを特徴とする請求項１に記載の回路。
7. 前記第１増幅器の前記出力にはレーザーを基礎とした装置を用いることを特徴とする請求項１に記載の回路。
8. 前記レーザーを基礎とした装置はコンパクトディスク（ＣＤ）ドライブであることを特徴とする請求項７に記載の回路。
9. 前記レーザーを基礎とした装置はデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）ドライブであることを特徴とする請求項７に記載の回路。

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