JP3173429B2 - I−v変換増幅器 - Google Patents

I−v変換増幅器

Info

Publication number
JP3173429B2
JP3173429B2 JP18952697A JP18952697A JP3173429B2 JP 3173429 B2 JP3173429 B2 JP 3173429B2 JP 18952697 A JP18952697 A JP 18952697A JP 18952697 A JP18952697 A JP 18952697A JP 3173429 B2 JP3173429 B2 JP 3173429B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
amplifier
circuit
conversion
stage
resistance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP18952697A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH1141036A (ja
Inventor
洋 竹内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP18952697A priority Critical patent/JP3173429B2/ja
Publication of JPH1141036A publication Critical patent/JPH1141036A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3173429B2 publication Critical patent/JP3173429B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、I−V変換増幅
器、特に光学式記録再生装置のI−V変換増幅器に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の光ディスク装置等の光学式記録再
生装置114を図6に示す。図6に示すように、半導体
レーザ101から出射された光はレンズ105により集
光され、記録媒体としてのディスク110に当たり、そ
こで反射された光は光受信素子106に照射され、電気
信号へ変換された後に制御回路112に入力される。1
02はグレーティングプレート、103はハーフプリズ
ム、104はコリメートレンズである。
【0003】光受信素子106はフォーカス及びトラッ
キングサーボを制御できるように複数のフォトダイオー
ドを備え、さらにそれぞれのフォトダイオードに対し
て、光電流を電圧信号に変換するI−V変換増幅器が接
続されている。107はシリンドリカルレンズ、108
はフォーカスアクチュエータ、109はトラッキングア
クチュエータ、113はサーボコントロールである。
【0004】近年、装置の小型化、記録媒体(ディス
ク)110の高速回転化にともない、光受信素子106
は、フォトダイオードとI−V変換増幅器とを同一チッ
プ上に形成するものが主流となってきている。そして電
気的特性については、広帯域化の要求が高まってきてい
る。
【0005】このような要求に対応するI−V変換増幅
器としては、図5に示すようにアンプ21、フォトダイ
オード20、帰還抵抗23を備えており、しかも帰還抵
抗23を寄生容量の小さいポリシリコン抵抗で形成した
ものがある(特開平5−259498号参照)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、出力電
圧は帰還抵抗(ポリシリコン抵抗)に比例し、ポリシリ
コン抵抗はポリシリコン間の結合のネットワークが柔軟
なため、イオン注入により抵抗ρsを制御しにくく、製
造ばらつきが大きいため、出力電圧に関して、プロセス
の製造ばらつきが大きいという課題があった。
【0007】さらに、ポリシリコン抵抗の温度係数が大
きいため、出力電圧に関して温度依存性が大きいという
課題があった。
【0008】さらに、出力電圧を高くするためには、帰
還抵抗の値を大きくしなければならないが、帰還抵抗を
大きくすると、フォトダイオードの接合容量と帰還抵抗
の時定数が大きくなり、帯域が拡大されないため、高出
力電圧を得ようとしたとき、I−V変換増幅器の広帯域
化を実現できないという課題があった。
【0009】本発明の目的は、出力電圧のプロセス製造
ばらつきの低減、出力電圧の電圧依存性の低減、広帯域
化を実現したI−V変換回路を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るI−V変換増幅器は、I−V変換回路
と電圧増幅回路とによる二段増幅器として構成され、1
段目のI−V変換回路は、インピーダンス変換の機能を
もつものであり、2段目の電圧増幅回路は、前記I−V
変換回路からの出力を入力とし、利得を得るもので
り、 前記I−V変換回路及び前記電圧増幅回路は、それ
ぞれ帰還抵抗を有し、かつ前記電圧増幅回路は、前記I
−V変換回路からの出力が入力抵抗を通して入力するも
のであり、 前記電圧増幅回路の有する帰還抵抗は、寄生
容量の少ない抵抗と製造ばらつきの小さい抵抗の組合わ
せから構成されたものである
【0011】また前記寄生容量の少ない抵抗と製造ばら
つきの小さい抵抗の組合わせは、前記ポリシリ抵抗とベ
ース抵抗との組合わせである
【0012】また前記ポリシリ抵抗とベース抵抗の構成
比は、n:(1−n)(n≦1)に設定したものであ
【0013】また本発明に係るI−V変換増幅器は、I
−V変換回路と電圧増幅回路とによる二段増幅器として
構成され、 1段目のI−V変換回路は、インピーダンス
変換の機能をもつものであり、 2段目の電圧増幅回路
は、前記I−V変換回路からの出力を入力とし、利得を
得るものであり、 前記I−V変換回路及び前記電圧増幅
回路は、それぞれ帰還抵抗を有し、かつ前記電圧増幅回
路は、前記I−V変換回路からの出力が入力抵抗を通し
て入力するものであり、 前記電圧増幅回路の有する帰還
抵抗は、寄生容量の少ない抵抗と製造ばらつきの小さい
抵抗の組合わせであって、直列接続した少なくとも2以
上の抵抗からなるものである
【0014】
【0015】
【0016】
【0017】
【0018】
【作用】本発明によれば、2段増幅器構成とし、初段の
帰還抵抗と2段目の入力抵抗とをN-ポリシリ抵抗で構
成している。このため、出力電圧の製造ばらつきには、
2段目の帰還抵抗の製造ばらつきが反映され、2段目の
帰還抵抗を製造ばらつきの少ないP-ベース抵抗で構成
することにより、出力電圧の製造ばらつきを低減するこ
とが可能となる。
【0019】また2段目の帰還抵抗をN-ポリシリとP-
ベース抵抗との組合わせで構成すれば、温度係数は、そ
れぞれ−3000ppn、−1400ppnであるた
め、組み合わせの比を温度係数の小さくなるような値に
設定できる。
【0020】2段構成の増幅器のうち1段目は、インピ
ーダンス変換の機能をもつため、2段目の増幅器で利得
を得ることにより、高出力で広帯域を実現することが可
能となる。
【0021】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
図面を参照して詳細に説明する。
【0022】(実施形態)図1において、本発明の実施
形態に係るI−V変換増幅器は、フォトダイオード2の
光電流を電圧に変換する2段増幅器、すなわち、増幅器
(I−V変換回路)3と増幅器(電圧増幅回路)4とに
よる二段増幅器として構成したものである。そして、1
段目の増幅器(I−V変換回路)3には、インピーダン
ス変換の機能をもたせ、2段目の増幅器(電圧増幅回
路)4は、1段目の増幅器3からの出力を入力とし、利
得を得るようにしたものである。
【0023】1段目の増幅器3の帰還抵抗7は、寄生容
量の少ない抵抗で形成する。2段目の入力抵抗8は、1
段目の増幅器3の帰還抵抗7と同種類の抵抗で形成し、
2段目の増幅器4の帰還抵抗は、入力抵抗8と同種類の
抵抗9と、製造ばらつきの小さい抵抗10とで形成され
ている。抵抗9と抵抗10の比は、要求される出力温度
係数に応じて任意に設定できる。
【0024】具体的には、抵抗7、抵抗8、抵抗9は、
-ポリシリ抵抗又はN+ポリシリ抵抗、抵抗10はP-
ベース抵抗又はP+ベース抵抗により形成することがが
望ましい。
【0025】また、1段目及び2段目の増幅器3、4
は、差動入力型の増幅器又はオペアンプであることが望
ましい。さらに、フォトダイオード2は、光電流Ipが
図1の矢印の方向に流れるものが望ましい。
【0026】図2は、図1に示す実施形態において、光
入力信号に対する各部の波形を示している。
【0027】図2(a)はレーザ光パワー、図2(b)
はフォトダイオード2で発生する光電流を示す。
【0028】図2(c)は、図(b)の光電流が1段目
の増幅器3でI−V変換されたときのV01の電圧を示し
ている。基準電圧Vcに対して負側に信号は振れてい
る。
【0029】図2(d)は、2段目の増幅器4からの出
力電圧を示している。ここでは、V01に対して4倍の利
得を設定している。信号は、基準電圧Vcに対して正に
振れている。
【0030】(実施例1)次に本発明の実施形態の具体
例を実施例として説明する。図1に示す実施例1におい
て、ベースエピ形フォトダイオード2のエピ側の端子1
は通常電源Vccに接続され、他端は2段構成のI−V変
換増幅器に接続される。
【0031】1段目の増幅器3は、オペアンプと、N-
ポリシリ抵抗で形成された帰還抵抗7とから構成されて
おり、フォトダイオード2に発生した光電流を電圧出力
に変換するようになっている。
【0032】2段目の増幅器4は、オペアンプと、N-
ポリシリ抵抗の入力抵抗8とを含み、帰還抵抗9、10
はそれぞれN-ポリシリ抵抗、P-ベース抵抗で構成され
ている。帰還抵抗9、10の抵抗値R3、R4の抵抗比
は、n:(1−n)(n≦1)に設定している。この構
成により、出力電圧V0は、 V0=Ip×R1(N-)×(R3(N-)+R4(P-))/
2(N-) で表わされるから、出力電圧の製造バラツキ、温度係数
は、R3(N-)+R4(P-)の項で決定される。
【0033】今、N-ポリシリ抵抗の製造バラツキ|2
0%|、P-ベース抵抗の製造バラツキを|15%|と
すると、出力電圧の製造バラツキは、 ΔV0(%)=20×n+15(1−n)となる。
【0034】また、出力電圧の温度係数ΔTは、 ΔT(ppm)=−3000×n+1400×(1−
n) (ただし、N-ポリシリ抵抗温度係数を−3000pp
m、P-ベース抵抗温度係数を−1400ppmとす
る)となる。
【0035】また、本実施例は、2段構成であるため、
高出力を得るために、1段の増幅器のときのように、フ
ォトダイオードに直結する帰還抵抗を必要以上に大きく
することなく、2段目の増幅器の電圧利得を上げること
で対処できるため、容易に広帯域化できる。
【0036】次に、本発明の実施例1により得られる効
果を図4に示す。抵抗9と10の抵抗値R3とR4の比n
を変えることにより、出力電圧の温度係数を任意に調整
できることがわかる。また、N-ポリシリ抵抗のみで回
路を構成したとき(n=1のとき)より、製造バラツキ
が低減されることが分かる。
【0037】(実施例2)図3は、本発明の実施例2を
示す図である。図1に示した実施例1では、増幅器への
入力を差動入力としたものであるが、図3に示した実施
例2では、2段構成の増幅器13,14に片側入力させ
るようにしたことを特徴とするものである。
【0038】実施例2によっても、実施例1と同等の効
果を得ることができる。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、2
段構成のI−V変換回路で初段の帰還抵抗と2段目の入
力抵抗を寄生容量の少ない抵抗で形成することにより、
製造ばらつきの影響を低減することができるとともに、
出力電圧の温度係数を小さくすることができる。
【0040】さらに、増幅器を2段構成にし、初段をイ
ンピーダンス変換回路にし、利得を2段目で設定するた
め、高出力電圧に設定してもI−V変換増幅器の広帯域
化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1を示す回路図である。
【図2】本発明の実施例1の各部の波形を示す特性図で
ある。
【図3】本発明の実施例2を示す回路図である。
【図4】本発明の実施例1における出力電圧の温度係数
と製造ばらつきとの関係を示す特性図である。
【図5】従来例を示す回路図である。
【図6】光学式記録再生装置を示す構成図である。
【符号の説明】
2 フォトダイオード 3,13 増幅器 4,14 増幅器 7 N-ポリシリ抵抗(帰還抵抗) 8 N-ポリシリ抵抗(入力抵抗) 9 N-ポリシリ抵抗(帰還抵抗) 10 P-ベース抵抗(帰還抵抗)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03F 3/00 - 3/45

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 I−V変換回路と電圧増幅回路とによる
    二段増幅器として構成され、 1段目のI−V変換回路は、インピーダンス変換の機能
    をもつものであり、 2段目の電圧増幅回路は、前記I−V変換回路からの出
    力を入力とし、利得を得るものであり、 前記I−V変換回路及び前記電圧増幅回路は、それぞれ
    帰還抵抗を有し、かつ前記電圧増幅回路は、前記I−V
    変換回路からの出力が入力抵抗を通して入力するもので
    あり、 前記電圧増幅回路の有する帰還抵抗は、寄生容量の少な
    い抵抗と製造ばらつきの小さい抵抗の組合わせから構成
    されたものである ことを特徴とするI−V変換増幅器。
  2. 【請求項2】 前記寄生容量の少ない抵抗と製造ばらつ
    きの小さい抵抗の組合わせは、前記ポリシリ抵抗とベー
    ス抵抗との組合わせであることを特徴とする請求項
    記載のI−V変換増幅器。
  3. 【請求項3】 前記ポリシリ抵抗とベース抵抗の構成比
    は、n:(1−n)(n≦1)に設定したものであるこ
    とを特徴とする請求項に記載のI−V変換増幅器。
  4. 【請求項4】 I−V変換回路と電圧増幅回路とによる
    二段増幅器として構成され、 1段目のI−V変換回路は、インピーダンス変換の機能
    をもつものであり、 2段目の電圧増幅回路は、前記I−V変換回路からの出
    力を入力とし、利得を得るものであり、 前記I−V変換回路及び前記電圧増幅回路は、それぞれ
    帰還抵抗を有し、かつ前記電圧増幅回路は、前記I−V
    変換回路からの出力が入力抵抗を通して入力するもので
    あり、 前記電圧増幅回路の有する帰還抵抗は、寄生容量の少な
    い抵抗と製造ばらつきの小さい抵抗の組合わせであっ
    て、直列接続した少なくとも2以上の抵抗からなるもの
    である ことを特徴とするI−V変換増幅器。
JP18952697A 1997-07-15 1997-07-15 I−v変換増幅器 Expired - Fee Related JP3173429B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18952697A JP3173429B2 (ja) 1997-07-15 1997-07-15 I−v変換増幅器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18952697A JP3173429B2 (ja) 1997-07-15 1997-07-15 I−v変換増幅器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH1141036A JPH1141036A (ja) 1999-02-12
JP3173429B2 true JP3173429B2 (ja) 2001-06-04

Family

ID=16242774

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP18952697A Expired - Fee Related JP3173429B2 (ja) 1997-07-15 1997-07-15 I−v変換増幅器

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3173429B2 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4555725B2 (ja) 2005-04-13 2010-10-06 パナソニック株式会社 受光回路、半導体レーザ装置および光ピックアップ装置
US7800439B2 (en) * 2006-10-27 2010-09-21 Ut-Battelle, Llc High speed preamplifier circuit, detection electronics, and radiation detection systems therefrom
JP5231118B2 (ja) 2008-07-24 2013-07-10 ルネサスエレクトロニクス株式会社 受光アンプ回路
JP6986857B2 (ja) * 2017-05-17 2021-12-22 アズビル株式会社 光電センサ

Also Published As

Publication number Publication date
JPH1141036A (ja) 1999-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7304536B1 (en) Nested transimpendance amplifier
JP3827542B2 (ja) 光増幅器及びこれを用いた光ピックアップ装置
JP2001202646A (ja) 光検出器切り替え回路
JPS60105320A (ja) レベル変換回路
JP3173429B2 (ja) I−v変換増幅器
US6762644B1 (en) Apparatus and method for a nested transimpedance amplifier
US6657487B2 (en) Photodetector preamplifier circuit having a rotating input stage
JPS6193708A (ja) 光受信装置
JPH11205247A (ja) 光電変換回路
US6396351B1 (en) Preamplifier circuit for a photodetector
JP2008060271A (ja) 光半導体装置、及び光ピックアップ装置
JP2813875B2 (ja) 電流増幅器
JPH088458B2 (ja) 演算増幅回路
JP3142214B2 (ja) 受光増幅装置
EP0441362B1 (en) Optical disk recording/reproducing apparatus and a photoelectric conversion amplifier therefor
JP4807369B2 (ja) 光電流・電圧変換回路
WO2002017402A2 (en) Wideband differential amplifier and summing circuit including such wideband differential amplifier
JP2003163544A (ja) 帰還増幅回路及びそれを用いた受信装置
JP3647773B2 (ja) 広帯域増幅回路
JP2000353925A (ja) 電流電圧変換装置及びこの装置を有する受光増幅装置
JP4107067B2 (ja) 光受信器
TWI235546B (en) Improved transimpedance amplifier circuit
Hohenbild et al. Advanced photodiodes and circuits for OPTO-ASICs
JPH1079625A (ja) 光受信回路
JPH04225611A (ja) 広ダイナミックレンジ受光回路

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080330

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090330

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100330

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees