JP4315104B2 - Signal processing circuit and optical disc recording / reproducing apparatus - Google Patents
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本発明は、利得制御アンプ(GCA:Gain Control Amplifier)、シングル−差動変換回路、およびオフセットキャンセル回路に関し、特に光ディスク記録メディアからの再生信号処理において、フォトダイオード(PD)からの再生信号をデータビット再生系、トラッキングエラー(TE)信号生成系、フォーカスエラー(FE)信号再生系、ウォブル信号再生系などに送るまでの、利得制御アンプ(GCA回路)、シングル−差動変換回路、およびオフセットキャンセル回路の構成に関する。 The present invention relates to a gain control amplifier (GCA), a single-to-differential conversion circuit, and an offset cancellation circuit, and particularly to a reproduction signal from a photodiode (PD) in processing of a reproduction signal from an optical disc recording medium. Gain control amplifier (GCA circuit), single-to-differential conversion circuit, and offset cancellation until sending to bit reproduction system, tracking error (TE) signal generation system, focus error (FE) signal reproduction system, wobble signal reproduction system, etc. The configuration of the circuit.
コンパクトディスク(CD)からDVD、Blu−rayに至る光ディスクにおいては、記録原理が再生専用型はレーザーカッティング、スタンピングによる物理的な凸凹ピットであり、追記型は例えば有機色素を記録レーザーで溶融分解することによるピット生成であり、書き換え型はパルス光によって記録膜結晶構造を相転位させることで反射率の異なる記録マーク列を生成するなど,それぞれの記録原理は異なっている。
しかしながら、光ディスクの再生系としてはレーザーダイオード(LD)からディスク盤面に光スポットを当て、その反射光の強度をフォトダイオード(PD)で検出することによって記録データビットを再生するという点で、ディスクメディアによらず同じ原理でデータビットを再生している。
したがって、再生装置の小型化・低コスト化の観点からは、再生信号処理系はメディアの種類によらず共通回路で構成するのが望ましい。このとき問題となるのが、反射光強度が再生専用型ディスク、追記型ディスク、書き換え型ディスクで大きく異なる点である。
すなわち、PDからの光電流、あるいはそれを電流−電圧変換(I−V変換)したピックアップ信号レベルはディスクメディアの反射率の違いに強く依存する。このため、レーザー光強度の経年変化による再生信号レベルの変動補償などと合わせて、再生信号処理前段ではGCA回路が約20dBの信号レベル差を吸収する必要がある。さもないと、後段の処理回路全体が広いダイナミックレンジを持たなければならず、設計が非常に困難になる。言い換えれば、消費電流の増大や、バンド幅などの他の性能を犠牲にする結果となるからである。
In optical discs ranging from compact discs (CDs) to DVDs and Blu-rays, the read-only type is physical uneven pits by laser cutting and stamping, and the write-once type melts and decomposes organic dyes with a recording laser, for example. The rewritable type has different recording principles, such as the generation of recording mark rows having different reflectivities by phase transition of the crystal structure of the recording film with pulsed light.
However, as a reproduction system of an optical disk, a disk medium is used in that a recorded data bit is reproduced by applying a light spot from a laser diode (LD) to the disk surface and detecting the intensity of the reflected light by a photodiode (PD). Regardless, the data bits are reproduced on the same principle.
Therefore, from the viewpoint of reducing the size and cost of the playback apparatus, it is desirable that the playback signal processing system is configured with a common circuit regardless of the type of media. At this time, the problem is that the reflected light intensity differs greatly between the read-only disc, the write once disc, and the rewritable disc.
That is, the photocurrent from the PD or the pick-up signal level obtained by current-voltage conversion (IV conversion) is strongly dependent on the difference in reflectivity of the disk media. For this reason, it is necessary for the GCA circuit to absorb a signal level difference of about 20 dB in the previous stage of the reproduction signal processing, together with compensation for fluctuations in the reproduction signal level due to aging of the laser light intensity. Otherwise, the entire processing circuit in the subsequent stage must have a wide dynamic range, which makes designing very difficult. In other words, it results in sacrificing other performance such as increased current consumption and bandwidth.
また、再生信号からはデータビット列だけでなく、トラッキングエラー(TE)情報、フォーカスエラー(FE)情報などのサーボ系信号、或いは、追記、書き換えメディアにおいては、アドレス情報、あるいは書き込みクロック生成のリファレンスとなるウォブル信号を抽出する必要がある。このためPDは通常、単一フォトダイオードではなく、4分割或いは8分割フォトダイオードといった、多分割のフォトダイオードで構成されており、各フォトダイオードからの信号を適宜加減算等することで、TE情報、FE情報を得て、これを元にレーザースポットのトラッキングサーボ、フォーカスサーボをかけている。
例えば、図6に示した光ピックアップはトラッキングサーボにDPP(Differential Push-Pull)法を用い、フォーカスサーボに非点収差(アスティグマ)法を用いる場合のフォトダイオード配列および各フォトダイオードからの信号レベルを用いてTE情報、FE情報などを得るため従来より用いられている構成法である。ここでPDの分割数には多少の変形例もあるが,いずれも多分割のPD、信号経路で構成され,例えば,特開2003-257034号公報や、特開2004-192729号公報に開示されている。
In addition, from the reproduction signal, not only the data bit string but also servo system signals such as tracking error (TE) information and focus error (FE) information, or in the additional recording and rewriting media, address information or a reference for writing clock generation It is necessary to extract the wobble signal. For this reason, PDs are usually composed of multi-division photodiodes, such as 4-division or 8-division photodiodes, instead of single photodiodes. By appropriately adding and subtracting signals from each photodiode, the TE information, FE information is obtained, and laser spot tracking servo and focus servo are applied based on this information.
For example, the optical pickup shown in FIG. 6 uses the DPP (Differential Push-Pull) method for tracking servo and the astigmatism (astigma) method for focus servo, and the signal level from each photodiode. This is a configuration method conventionally used for obtaining TE information, FE information, and the like by using. Here, although there are some variations in the number of divisions of PD, each is composed of multi-division PDs and signal paths, which are disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 2003-257034 and 2004-192729. ing.
図6において、光ピックアップは、8分割構成のフォトダイオード(PD)とたとえばオペアンプなどを用いた加算、減算回路で構成されるRF回路、トラッキングエラー(TE)回路、フォーカスエラー(FE)回路で構成されている。
RF信号について、フォトダイオードA,B,C,Dで検出した光信号をオペアンプ201でC+D、オペアンプ206でA+Bを加算して、さらにこれらの出力をオペアンプ212で加算してA+B+C+DのRF信号が得られる。
フォーカスエラー(FE)において、オペアンプ204でA+Cの加算信号を得、またオペアンプ205でB+Dの加算信号を得る。そしてオペアンプ210でオペアンプ204の出力信号とオペアンプ205の出力信号の差を演算処理して、(A+C)−(B+D)のフォーカスエラー信号が得られる。
トラッキングエラー(TE)について、フォトディテクタE,Fで検出した光信号をオペアンプ202でその差信号(E−F)を得、またフォトディテクタG,Hで検出した光信号をオペアンプ203でその差信号(G―F)を得た後、オペアンプ207で両信号を加算して、(E−F+G−H)の信号を得る。
一方オペアンプ208でオペアンプ206からの出力信号A+Bとオペアンプ210からの出力信号C+Dの差信号(A+B)−(C+D)を得る。オペアンプ211でオペアンプ207からの出力信号とオペアンプ208からの出力信号の差をとると、(A+B)−(C+D)―(E−F+G−H)のトラッキングエラー信号が得られる。
In FIG. 6, the optical pickup is composed of an 8-division photodiode (PD) and an RF circuit composed of an addition / subtraction circuit using, for example, an operational amplifier, a tracking error (TE) circuit, and a focus error (FE) circuit. Has been.
As for the RF signal, the optical signals detected by the photodiodes A, B, C, and D are added by C + D by the
In the focus error (FE), the
Regarding the tracking error (TE), the optical signal detected by the photodetectors E and F is obtained by the
On the other hand, the
図7に一般的な光ディスク再生装置のフロントエンド信号処理回路250のブロック図を示す。フォトディテクタ251の出力がI−V(電流−電圧)変換回路255に接続され、フォトディテクタA(E)の光検出信号を電圧としてGCA259に出力する。フォトディテクタ252,253,254も同様にI−V変換回路256,257,258で光検出信号(電流)を電圧に変換してB(F),C(G),D(H)の出力信号をGCA260,261,262にそれぞれ供給する。
GCA259,260,261,262から出力されたフォトディテクタから出力された出力信号は演算回路263で加算、減算処理されて、上述した、RF信号、トラッキング信号、フォーカス信号が出力される。
演算回路263の出力方式はシングルエンド出力であるので、次段のシングル−差動変換回路254に接続されて差動出力に変換する。シングル−差動変換回路254の出力にVGA255が接続され、振幅検知信号で利得を調整し出力レベルを一定にする。このVGA255にはオフセットが存在するので、オフセットキャンセル回路・ハイパス(HP)回路256を構成するカップリングキャパシタを介してフィルタなどの次段回路258に接続される。
FIG. 7 shows a block diagram of a front end
Output signals output from the photodetectors output from the
Since the output method of the
このように、図7において、4系統のPDからの受光レベル信号を扱う例であるが、先ず、PDからの出力はシングルエンド信号であるため、後段の回路構成に合わせるため差動信号に変換する必要がある。差動化する必要性については,S/N向上、電源、基板等の外来ノイズ耐性向上など良く知られている通りである。 In this way, FIG. 7 shows an example in which the light reception level signals from four systems of PDs are handled. First, since the output from the PD is a single-ended signal, it is converted into a differential signal to match the circuit configuration of the subsequent stage. There is a need to. The necessity of making the differential is well known, such as improvement of S / N, improvement of external noise resistance of power supply, substrate and the like.
次に,自動利得調整回路AGC(Automatic Gain Control)を構成するためのVGA(Variable Gain Amplifiers)255が置かれる。GCA(259,260,261,262)が主にメディアに起因するレベル差を段階的に調整するのに対し、AGCループでは再生信号処理の最中に後段回路での信号振幅を検出し、これを所望の振幅にすべくフィードバックがVGA255に対してかかる。これによって再生中の信号レベルは信号振幅検出ポイントに於いて常に一定に保たれる。また、このAGCループは、ディスク表面のキズ、ごみ等が原因で部分的に信号レベルが大きく変動したときに、VGA255によるゲイン設定が不必要に敏感に変化しないように最適なループ定数に設定され、トータルプレイアビリティを向上することにも貢献する。
Next, VGA (Variable Gain Amplifiers) 255 for configuring an automatic gain adjustment circuit AGC (Automatic Gain Control) is placed. While the GCA (259, 260, 261, 262) adjusts the level difference mainly caused by the media in stages, the AGC loop detects the signal amplitude in the subsequent circuit during playback signal processing, Feedback is applied to the
フロントエンド信号処理回路250では更にこれらに加え、オフセットキャンセル回路が設置される。これは、ゲインステージで増幅されるDCオフセットを除去し、後段回路での必要ダイナミックレンジを緩和するためで、図7に模式的に示したように容量結合としてDC成分を除去したり、あるいは出力部のDC成分をゲインステージの入力段に負帰還(結果としてハイパス回路を構成)することにより出力部でのDCオフセットを圧縮するといったことが行われる。
以上述べたように、PDからの光電変換信号を扱うフロントエンド信号処理回路の構成要素としては、PD分割数分のGCA、加算回路、シングル−差動変換回路、VGA、オフセットキャンセル回路の5つの回路ブロックが必要で、これらは、トラッキングサーボ系、フォーカスサーボ系、RF信号系など、それぞれの用途において必要となる。
したがって、これらの構成を単純に従属接続する従来の方法では、総回路規模の増大、あるいは消費電力の増大を招いており、上記の5つの機能をコンパクトに実現できる回路構成法が望まれていた。
As described above, the front-end signal processing circuit that handles the photoelectric conversion signal from the PD includes five components, that is, the GCA for the number of PD divisions, the addition circuit, the single-differential conversion circuit, the VGA, and the offset cancellation circuit. Circuit blocks are necessary, and these are necessary for each application such as a tracking servo system, a focus servo system, and an RF signal system.
Therefore, the conventional method for simply cascade-connecting these configurations increases the total circuit scale or power consumption, and a circuit configuration method that can realize the above five functions in a compact manner is desired. .
本発明の信号処理回路は、1つ以上のシングルエンド信号入力端子と、前記シングルエンド信号入力端子の一端が抵抗の一端に接続された複数の入力抵抗と、前記複数の入力抵抗の他端を共通接続したノードに一端が接続された第1の帰還抵抗と、前記複数の入力抵抗の共通接続ノードと前記第1の帰還抵抗の他端がそれぞれ低インピーダンス入力端子および高インピーダンス出力端子に接続されたカレントフォロアと、前記第1の帰還抵抗と前記カレントフォロアの高インピーダンス出力端子の接続ノードが一方の入力端子に接続され、前記複数の入力抵抗と第1の帰還抵抗とカレントフォロアの低インピーダンス入力端子の接続ノードが他方の入力端子に接続されたシングル−差動変換回路と、前記シングル−差動変換回路の出力が接続された可変利得増幅器と、前記可変利得増幅器の出力と前記シングル−差動変換回路間に接続されて差動オフセットを検出し、検出した前記差動オフセットに応じて差動オフセットキャンセル電流を前記第1の帰還抵抗と前記カレントフォロアの高インピーダンス出力端子の接続ノードと、前記複数の入力抵抗と第1の帰還抵抗とカレントフォロアの低インピーダンス入力端子の接続ノードとの間に流すようにした差動オぺレーショナル・トランスコンダクタンス増幅器とを有する。 The signal processing circuit of the present invention includes one or more single-ended signal input terminals, a plurality of input resistors in which one end of the single-ended signal input terminal is connected to one end of a resistor, and the other ends of the plurality of input resistors. A first feedback resistor having one end connected to a commonly connected node, a common connection node of the plurality of input resistors, and the other end of the first feedback resistor are connected to a low impedance input terminal and a high impedance output terminal, respectively. A connection node of the current follower, the first feedback resistor and the high impedance output terminal of the current follower is connected to one input terminal, and the plurality of input resistors, the first feedback resistor, and the low impedance input of the current follower A single-to-differential converter circuit in which a terminal connection node is connected to the other input terminal and an output of the single-to-differential converter circuit are connected A variable offset amplifier connected between the output of the variable gain amplifier and the single-to-differential converter circuit to detect a differential offset, and a differential offset canceling current is detected according to the detected differential offset. And a differential node configured to flow between a connection node of one feedback resistor and a high impedance output terminal of the current follower, and a connection node of the plurality of input resistors, the first feedback resistor and a low impedance input terminal of the current follower. And an operational transconductance amplifier.
本発明の光ディスク記録再生装置は、光ピックアップの複数個のフォトディテクでディスクから反射した光量を検出し、検出された光電流信号を電圧に変換した後、信号処理回路において電圧に変換された光信号が演算されこの演算された信号を差動信号に変換して増幅した後振幅レベルを一定にして出力し、前記信号処理回路から出力された信号を用いて前記ディスクに記録された信号を再生する光ディスク記録再生装置であって、前記信号処理回路は、1つ以上のシングルエンド信号入力端子と、前記シングルエンド信号入力端子の一端が接続された複数の入力抵抗と、前記複数の入力抵抗の他端を共通接続したノードに一端が接続された帰還抵抗と、前記複数の入力抵抗の共通接続ノードと前記帰還抵抗の他端がそれぞれ低インピーダンス入力端子および高インピーダンス出力端子に接続されたカレントフォロアと、前記帰還抵抗と前記カレントフォロアの高インピーダンス出力端子の接続ノードが一方の入力端子に接続され、前記複数の入力抵抗と帰還抵抗とカレントフォロアの低インピーダンス入力端子の接続ノードが他方の入力端子に接続されたシングル−差動変換回路と、前記シングル−差動変換回路の出力が接続された可変利得増幅器と、前記可変利得増幅器の出力と前記シングル−差動変換回路間に接続されて差動オフセットを検出し、検出した前記差動オフセットに応じて差動オフセットキャンセル電流を前記帰還抵抗と前記カレントフォロアの高インピーダンス出力端子の接続ノードと、前記複数の入力抵抗と帰還抵抗とカレントフォロアの低インピーダンス入力端子の接続ノードとの間に流すようにした差動オぺレーショナル・トランスコンダクタンス増幅器とを有する。 The optical disk recording / reproducing apparatus of the present invention detects the amount of light reflected from a disk by a plurality of photo detectors of an optical pickup, converts the detected photocurrent signal into a voltage, and then converts the detected light into a voltage in a signal processing circuit. The signal is calculated, the converted signal is converted into a differential signal, amplified, and output with a constant amplitude level, and the signal recorded on the disk is reproduced using the signal output from the signal processing circuit. An optical disk recording / reproducing apparatus, wherein the signal processing circuit includes one or more single-ended signal input terminals, a plurality of input resistors connected to one end of the single-ended signal input terminals, and the plurality of input resistors. A feedback resistor having one end connected to a node commonly connected to the other end, a common connection node of the plurality of input resistors, and the other end of the feedback resistor each having a low impedance A current follower connected to the input terminal and the high impedance output terminal, and a connection node between the feedback resistor and the high impedance output terminal of the current follower are connected to one input terminal, and the plurality of input resistors, feedback resistors and current A single-to-differential conversion circuit in which a connection node of a low-impedance input terminal of the follower is connected to the other input terminal, a variable gain amplifier to which an output of the single-to-differential conversion circuit is connected, and an output of the variable gain amplifier Is connected between the single-differential conversion circuit and a differential offset is detected, and a differential offset canceling current is connected to the feedback resistor and a high impedance output terminal of the current follower according to the detected differential offset And a plurality of input resistors, feedback resistors and a low impedance of a current follower. And a differential Oh Bae relational transconductance amplifier to flow between a connection node of the input terminal.
光ディスク記録再生装置の再生系フロントエンド信号処理に不可欠な、利得制御アンプ(GCA回路)、加算回路、シングル−差動変換回路、自動利得調整回路(AGC)、オフセットキャンセル回路の5つの回路機能ブロックを一般的、汎用的な回路構成要素の有機的な組み合わせで実現でき、コモンモード電圧の設計自由度が高く、オフセットキャンセル時にもバイアス状態が変化せず、その結果、設計マージンのとりやすい構成が得られる。 Five circuit functional blocks, which are indispensable for the playback system front-end signal processing of an optical disk recording / playback apparatus, are a gain control amplifier (GCA circuit), an adder circuit, a single-to-differential converter circuit, an automatic gain adjustment circuit (AGC), and an offset cancel circuit. Can be realized with an organic combination of general and general-purpose circuit components, has a high degree of design freedom for common-mode voltage, and the bias state does not change even during offset cancellation. can get.
図1に本発明の光ディスク記録再生装置に使用される信号処理回路(フロントエンド信号処理回路)50の実施形態例を示す。
ここで、Ain〜DinはPDからの光電流をI−V変換して得られる受光(レベル)信号を示す。またここでは4入力の一例を示したが、明らかにこれに限定されるべきものではない。
図1に信号処理回路(フロントエンド信号処理回路)50の回路構成につて述べる。フォトディテクタ(PD)Aで検出された受光信号Ainが供給される端子がキャパシタC1の一方の端子に接続され、他方の端子は可変抵抗R1の一方の端子に接続される。可変抵抗R1の他方の端子は可変抵抗R5の一方の端子とカレントフォロア(回路)の低入力インピーダンスを有する入力端子に接続される。
図1の例において、可変抵抗R1,R2,R3,R4で構成される入力抵抗群(複数の入力抵抗)および帰還抵抗R5は切り換え手段によって抵抗値が可変され、前記入力抵抗群と前記帰還抵抗と前記カレントフォロアを加算器と利得制御アンプとして機能する。
また、フォトディテクタ(PD)Bの受光信号Binが供給される端子がキャパシタC2の一方の端子に接続され、他方の端子は可変抵抗R2の一方の端子に接続される。可変抵抗R2の他方の端子は可変抵抗R5の一方の端子とカレントフォロアの入力端子に接続される。
フォトディテクタ(PD)Cの受光信号Cinが供給される端子がキャパシタC3の一方の端子に接続され、他方の端子は可変抵抗R3の一方の端子に接続される。可変抵抗R3の他方の端子は可変抵抗R5の一方の端子とカレントフォロアの入力端子に接続される。
さらに、フォトディテクタ(PD)Dの受光信号Dinが供給される端子がキャパシタC4の一方の端子に接続され、他方の端子は可変抵抗R4の一方の端子に接続される。可変抵抗R4の他方の端子は可変抵抗R5の一方の端子とカレントフォロアの入力端子に接続される。
カレントフォロアの入力端子はまた(入力)抵抗R12の一方の端子に接続され、他方の端子はオペアンプ31の反転入力端子に接続される。
FIG. 1 shows an embodiment of a signal processing circuit (front end signal processing circuit) 50 used in the optical disc recording / reproducing apparatus of the present invention.
Here, Ain to Din indicate received light (level) signals obtained by IV conversion of the photocurrent from the PD. Although an example of four inputs is shown here, it should be clearly not limited to this.
A circuit configuration of a signal processing circuit (front end signal processing circuit) 50 will be described with reference to FIG. A terminal to which a light reception signal Ain detected by the photodetector (PD) A is supplied is connected to one terminal of the capacitor C1, and the other terminal is connected to one terminal of the variable resistor R1. The other terminal of the variable resistor R1 is connected to one terminal of the variable resistor R5 and an input terminal having a low input impedance of the current follower (circuit).
In the example of FIG. 1, the resistance values of the input resistance group (plurality of input resistances) and the feedback resistance R5 composed of the variable resistances R1, R2, R3, and R4 are variable by switching means, and the input resistance group and the feedback resistance The current follower functions as an adder and a gain control amplifier.
Further, the terminal to which the light reception signal Bin of the photodetector (PD) B is supplied is connected to one terminal of the capacitor C2, and the other terminal is connected to one terminal of the variable resistor R2. The other terminal of the variable resistor R2 is connected to one terminal of the variable resistor R5 and the input terminal of the current follower.
A terminal to which the light reception signal Cin of the photodetector (PD) C is supplied is connected to one terminal of the capacitor C3, and the other terminal is connected to one terminal of the variable resistor R3. The other terminal of the variable resistor R3 is connected to one terminal of the variable resistor R5 and the input terminal of the current follower.
Further, the terminal to which the light receiving signal Din of the photodetector (PD) D is supplied is connected to one terminal of the capacitor C4, and the other terminal is connected to one terminal of the variable resistor R4. The other terminal of the variable resistor R4 is connected to one terminal of the variable resistor R5 and the input terminal of the current follower.
The input terminal of the current follower is also connected to one terminal of the (input) resistor R12, and the other terminal is connected to the inverting input terminal of the
可変抵抗R5の他方の端子はカレントフォロアの出力端子に接続されると共に、シングル−差動変換回路のオペアンプ31の(入力)抵抗R10の一方の端子に接続される。この入力抵抗R10の他方の端子はオペアンプ31の非反転入力端子に接続される。
オペアンプ31の非反転出力端子は帰還抵抗R11の一方の端子に接続され、この帰還抵抗R11の他方の端子はオペアンプ31の反転入力端子に接続される。また、オペアンプ31の反転出力端子は帰還抵抗R13一方の端子に接続され、この帰還抵抗R13の他方の端子はオペアンプ31の非反転入力端子に接続される。
The other terminal of the variable resistor R5 is connected to the output terminal of the current follower and also connected to one terminal of the (input) resistor R10 of the
The non-inverting output terminal of the
オペアンプ31の非反転出力と反転出力はVGA41に接続され、またこのVGA41の出力はOTA33の入力に接続される。このVGA41には振幅検知信号の制御信号が供給され、出力信号のレベルが一定になるようにしている。
OTA33の2出力(差動出力)は両出力間にキャパシタ35が接続され、帯域制限のフィルタとして機能している。そしてこの出力は次段の(差動)トランスコンダクタンス32に接続されそこで入力電圧に応じた電流に変換される。トランスコンダクタンス32の一方の出力端子は入力抵抗R12の一方の端子とカレントフォロアの入力端子、また可変抵抗R5の一方の端子に接続されている。
トランスコンダクタンス32の他方の出力端子は入力抵抗R10の一方の端子と、可変抵抗R5の他方の端子とカレントフォロアの出力端子に接続されている。
The non-inverting output and the inverting output of the
A
The other output terminal of the
つぎに信号処理回路50の動作について、図2、図3を用いて説明する。
入力信号はカレントフォロアとその入力およびフィードバック抵抗で構成されるボルテージアンプに入力される。ボルテージアンプはよく知られている通り、入力抵抗(R1,R2,R3,R4)とフィードバック抵抗(R5)の比によってゲインが設定できるので、各抵抗値をMOSスイッチ等で切り換えることによってGCA(利得制御アンプ)20が構成でき、同時にAin〜Dinの入力電圧(信号)はカレントフォロアの低インピーダンス入力ノード(節点)への流入電流として加算されるため、GCA(回路)20は加算回路としての機能を併せ持つ。GCA20によるゲインコントールおよび加算後の信号は続くシングル−差動変換回路に入力される。
Next, the operation of the
The input signal is input to a voltage amplifier composed of a current follower, its input, and a feedback resistor. As is well known, the gain of the voltage amplifier can be set by the ratio of the input resistance (R1, R2, R3, R4) and the feedback resistance (R5). Therefore, by switching each resistance value with a MOS switch or the like, the GCA (gain (Control amplifier) 20 can be configured, and at the same time, the input voltage (signal) of Ain to Din is added as an inflow current to the low impedance input node (node) of the current follower, so that the GCA (circuit) 20 functions as an adder circuit. Have both. The signal after gain control and addition by the
各フォトディテクタ(PD)から出力された受光電流がI−V変換された後、キャパシタC1〜C4と可変抵抗R1〜R4で電流に変換されて加算された電流は、カレントフォロアの入力端子と出力端子に分流され、それぞれ同量の入力電流Iinとして供給されるので、帰還抵抗である可変抵抗R5の両端子間にR15*Iinの電圧が発生し、この可変抵抗R15に発生する電圧が差電圧として差動回路を構成するシングル−差動変換回路のオペアンプ31の入力抵抗(R10,R12)に入力される。即ち、帰還抵抗R15とカレントフォロアの入出力端子に流れる電流Iinを用いて、シングルエンド信号を差動信号に変換している。
シングル−差動変換回路で増幅された差動出力信号は、後段のVGA41でAGC制御されて一定の振幅を有する差動信号となり、さらに後処理の信号処理回路に転送される。
After the light-receiving current output from each photodetector (PD) is IV-converted, the current converted by the capacitors C1 to C4 and the variable resistors R1 to R4 is added to the input and output terminals of the current follower. Are respectively supplied as the same amount of input current Iin, so that a voltage of R15 * Iin is generated between both terminals of the variable resistor R5 as a feedback resistor, and the voltage generated in the variable resistor R15 is used as a differential voltage. It is input to the input resistors (R10, R12) of the
The differential output signal amplified by the single-to-differential conversion circuit is subjected to AGC control by the
本発明においてはシングル−差動変換回路の構成は、具体的にはシンプルな差動構成の差動抵抗フィードバックアンプ(オペアンプ31,R10,R11,R12,R13)で実現される。
上述したように、上記シングルエンドGCA20の出力端子はシングル−差動変換回路を構成する差動抵抗フィードバックアンプの一方の入力端子に接続され、差動抵抗フィードバックアンプの他方の入力端子は前記GCA20を構成するカレントフォロアの低インピーダンス入力端子に接続される。
この構成を採ることで差動抵抗フィードバックアンプの入力コモンモード電圧はカレントフォロアの入力DCで決まり、出力コモンモード電圧はそれとは別に、オペアンプの出力段に設けたコモンモードフィードバック回路などによって自由度を持って設定できる。
即ち、差動抵抗フィードバックアンプの入出力コモンモード電圧差に起因するDC電流はフィードバック抵抗および入力抵抗を介してカレントフォロアの入出力端子にDC電流成分として流れる。
In the present invention, the configuration of the single-differential conversion circuit is specifically realized by a differential resistance feedback amplifier (
As described above, the output terminal of the single-ended
By adopting this configuration, the input common-mode voltage of the differential resistance feedback amplifier is determined by the input DC of the current follower, and the output common-mode voltage has a degree of freedom by a common-mode feedback circuit provided at the output stage of the operational amplifier. You can set it.
That is, the DC current resulting from the input / output common mode voltage difference of the differential resistance feedback amplifier flows as a DC current component to the input / output terminal of the current follower via the feedback resistance and the input resistance.
差動抵抗フィードバックアンプの(差動)入力抵抗(R10,R12)、(差動)フィードバック(帰還)抵抗(R11,R13)は数10KΩと大きめに設定できるので、入出力コモンモード電位差によるDC電流値は小さく、ほとんど消費電力の増大をもたらすことなく、使用するカレントフォロア(回路)に最適な入力DCと、オペアンプ31出力或いは次段のVGA41の入力に最適なコモンモード電位との差を差動抵抗フィードバックアンプで吸収することができる。
なおこの時、図2に示すように、オペアンプ31の一方の出力端子から出力されたコモンモード電流a(Icm/2)は(差動)帰還抵抗R11、(差動)入力抵抗R12を介してカレントフォロアの入力端子に流れる。またオペアンプ31の他方の出力端子から出力されたコモンモード電流b(Icm/2)は(差動)帰還抵抗R13と(差動)入力抵抗R10を介してカレントフォロアの出力端子に流れる。
Since the (differential) input resistors (R10, R12) and (differential) feedback (feedback) resistors (R11, R13) of the differential resistance feedback amplifier can be set as large as several tens of KΩ, the DC current due to the input / output common mode potential difference The difference between the input DC that is optimal for the current follower (circuit) to be used and the common mode potential that is optimal for the output of the
At this time, as shown in FIG. 2, the common mode current a (Icm / 2) output from one output terminal of the
このように、コモンモード電流(Icm)はカレントフォロアの入出力端子それぞれに等量ずつ流入し、GCA20のフィードバック抵抗R5には流れない(図2参照)。このため、コモンモード電流による2次的オフセットの誘発などの問題は起こらず、また、このようなコモンモード電位差に起因する定常電流は回路設計時点で正確に見積もることが出来るので、それに応じてカレントフォロア(回路)内部のDCバイアス設計をすればよく、設計余裕等を見積もりやすい回路設計が可能となる。 In this way, the common mode current (Icm) flows equally into the input / output terminals of the current follower and does not flow into the feedback resistor R5 of the GCA 20 (see FIG. 2). For this reason, problems such as induction of secondary offset due to the common mode current do not occur, and the steady current caused by such a common mode potential difference can be accurately estimated at the time of circuit design. It is only necessary to design the DC bias in the follower (circuit), and it is possible to design a circuit that allows easy estimation of design margin and the like.
また、前述の通り、シングル−差動変換回路はシンプルな差動構成の差動抵抗フィードバックアンプで実現されているので、ここで使用するオペアンプ等の具体回路はごく一般的な差動オペアンプ等を使うことが出来、当該設計環境で信頼性のある既存ライブラリの回路構成などをそのまま流用することが出来るので設計リスクを最小限に抑えられる。 In addition, as described above, the single-to-differential converter circuit is realized by a differential resistance feedback amplifier having a simple differential configuration. Therefore, a specific circuit such as an operational amplifier used here is a general differential operational amplifier. The design risk can be minimized because the circuit configuration of the existing library that can be used and is reliable in the design environment can be used as it is.
つぎに、シングル−差動変換回路以後の信号の流れと動作について説明する。
シングル−差動変換回路で差動化された出力信号は差動構成のVGA41に入力される。このVGA41は後段の振幅検知回路と共にAGCループを構成する。VGA41の出力段ではオフセットキャンセルが必要だが、本発明においては、先ず、VGA41出力での差動DCオフセットをOTA(Operational Transconductance Amplifier;オペレーショナル・トランスコンダクタンス増幅器)33で検出・増幅し、OTA33の後段に接続されている差動トランスコンダクタンス32でオフセット補償電流に変換する。
ここでOTA33、またそれに続く差動トランスコンダクタンス32も一般的な差動構成のものを利用できる。ここで本発明の特徴として、上述したように、差動トランスコンダクタンス32の一方の出力端子は上記カレントフォロアの入力端子に、また、差動トランスコンダクタンス32の他方の出力端子は上記カレントフォロアの出力端子に、それぞれ接続されている。この構成を採ることで、差動トランスコンダクタンス32の差動出力電流はVGA41出力端子でのオフセットをキャンセルする方向に働く。
このとき、上記差動トランスコンダクタンス32から出力されるオフセットキャンセル電流d(Ios)は全てGCA20のフィードバック(帰還)抵抗R5に流れ、カレントフォロア(回路)には流入しない(図3参照)。
このため、オフセットキャンセル電流によってカレントフォロアのDCバイアスが変動するといったことがなく、やはり設計余裕等を見積もりやすい回路設計が可能となる。
さらに、上記差動トランスコンダクタンス32はカレントフォロアの低インピーダンスノードに直接、あるいはフィードバック抵抗R5を介して接続されているため、その出力コモンモード電位が自ずと決まり、出力部にコモンモードフィードバック回路等を付加する必要が無い。これは本来の信号経路に付加される寄生素子数を抑えることなり、信号帯域を損なわずにオフセットキャンセルが実現できる。
Next, the signal flow and operation after the single-to-differential conversion circuit will be described.
The output signal differentiated by the single-to-differential conversion circuit is input to the
Here, the
At this time, all of the offset cancellation current d (Ios) output from the
For this reason, the DC bias of the current follower does not fluctuate due to the offset cancellation current, and it becomes possible to design a circuit that can easily estimate the design margin and the like.
Further, since the
また、オフセットキャンセルループは本質的にハイパスフィルタであるので、本線信号帯域を損なわないようにフィードバックループの帯域は出来るだけ落としておくことが望ましい。本方式に於いてはOTA33の出力インピーダンスが容易に上げられるので、比較的小さい帯域制限容量との組み合わせでも極めて狭帯域のフィードバックループが実現できる。
Since the offset cancellation loop is essentially a high-pass filter, it is desirable to reduce the bandwidth of the feedback loop as much as possible so as not to impair the main line signal bandwidth. In this method, since the output impedance of the
図4にカレントフォロア(回路)の一例を含む本発明の実施態様例の信号処理回路(フロントエンド信号処理回路)100の回路図を示す。図4の信号処理回路100の構成について述べる。GCA20を構成するカレントフォロア以外は図1のブロック構成は同じであるからその詳細な説明は省略する。なお同じ回路ブロック、回路素子などの番号は図1と同一とする。
FIG. 4 shows a circuit diagram of a signal processing circuit (front-end signal processing circuit) 100 according to an embodiment of the present invention including an example of a current follower (circuit). The configuration of the
フォトダイオードA,B,C,Dで光電流が検出されてI−V変換された受光レベル信号Ain,Bin,Cin,Dinが発生する。この受光レベル信号が供給される入力端子がキャパシタC1,C2,C3,C4を介して可変抵抗R1,R2,R3,R4に接続され、これら可変抵抗R1,R2,R3,R4の出力端子が共通接続され、可変抵抗R5、オペアンプ31の入力抵抗R12の一方の端子、さらにカレントフォロアの入力端子であるPMOSトランジスタM1のドレイン(またはNMOSトランジスタM2のソース)に接続される。また可変抵抗R5の出力端子はオペアンプ31の入力抵抗R10の一方の端子とカレントフォロアを構成するPMOSトランジスタM3のドレインの出力端子に接続される。
Photocurrents are detected by the photodiodes A, B, C, and D, and light-receiving level signals Ain, Bin, Cin, and Din that have undergone IV conversion are generated. An input terminal to which the light receiving level signal is supplied is connected to variable resistors R1, R2, R3, and R4 via capacitors C1, C2, C3, and C4, and output terminals of these variable resistors R1, R2, R3, and R4 are common. Connected to the variable resistor R5, one terminal of the input resistor R12 of the
カレントフォロアにおいて、電源Vccに定電流源I14の一方の端子が接続され、他方の端子はNMOSトランジスタM2のドレインに接続される。このNMOSトランジスタM2のゲートにはバイアス電位VBが接続され、ソースは定電流源I11とI12を介してグランドに接続される。
PMOSトランジスタM1のソースは電源Vccに接続され、ゲートはNMOSトランジスタM2のドレインに接続され、またドレインはNMOSトランジスタM2のソース、入力端子で可変抵抗R5の入力側の端子と定電流源I11とI12に接続されている。
PMOSトランジスタM3のソースは電源Vccに接続され、ゲートはNMOSトランジスタM1のゲートに接続され、またドレインは、出力端子で可変抵抗R5の出力側の端子、トランスコンダクタンス32の出力端子と定電流源I13に接続されている。
In the current follower, one terminal of the constant current source I14 is connected to the power supply Vcc, and the other terminal is connected to the drain of the NMOS transistor M2. The bias potential V B is connected to the gate of the NMOS transistors M2, and the source is connected to the ground via a constant current source I11 and I12.
The source of the PMOS transistor M1 is connected to the power supply Vcc, the gate is connected to the drain of the NMOS transistor M2, the drain is the source of the NMOS transistor M2, the input terminal of the variable resistor R5 and the constant current sources I11 and I12. It is connected to the.
The source of the PMOS transistor M3 is connected to the power supply Vcc, the gate is connected to the gate of the NMOS transistor M1, the drain is an output terminal, the output side terminal of the variable resistor R5, the output terminal of the
これ以降は図1で述べたように、シングル−差動変換回路で差動化された信号は差動構成のVGA41に入力され,このVGA41は後段の振幅検知回路と共にAGCループを構成する。VGA41の出力段ではオフセットキャンセルが必要であるが、本発明においては、先ず、VGA41出力での差動DCオフセットをOTA33で検出・増幅し、OTA33後段の差動トランスコンダクタンス32でオフセット補償電流に変換する。
差動トランスコンダクタンス32の一方の出力端子は上記カレントフォロアの入力端子に、また、差動トランスコンダクタンス32の他方の出力端子は上記カレントフォロアの出力端子に、それぞれ接続されている。この構成を採ることで、上述したように差動トランスコンダクタンス32の差動出力電流はVGA41出力端子でのオフセットをキャンセルする方向に働く。
Thereafter, as described with reference to FIG. 1, the signal differentiated by the single-to-differential conversion circuit is input to the
One output terminal of the
つぎに、図4に示す信号処理回路(フロントエンド信号処理回路)100の動作について説明する。ただし、全体の動作は図1で説明したものと同じであるので詳細な説明は省略し、ここでは主にGCA20の一部を構成するカレントフォロアの動作について説明する。
図4において、可変抵抗R1,R2,R3,R4から出力された電流が加算されて、入力端子であるPMOSトランジスタM1のドレインと定電流源I11とI12の共通接続端子に供給される。定電流源I11とI12の電流は一定であるので、入力電流Iinが入力されとNMOSトランジスタM2のソースに流れる電流は小さくなり、ゲート−ソース間の電圧Vgsが小さくなる。その結果、ドレイン電流が小さくなるので、定電流源I14から流れる電流は一定であるため、定電流源I14から流れる電流からNMOSトランジスタM2のドレインに流れる電流の差がPMOSトランジスタM1とPMOSトランジスタM3のそれぞれのゲートに流れる(充電する)。
Next, the operation of the signal processing circuit (front end signal processing circuit) 100 shown in FIG. 4 will be described. However, the overall operation is the same as that described with reference to FIG. 1, and detailed description thereof will be omitted. Here, the operation of the current follower that mainly constitutes a part of the
In FIG. 4, the currents output from the variable resistors R1, R2, R3, and R4 are added and supplied to the drain of the PMOS transistor M1 that is the input terminal and the common connection terminal of the constant current sources I11 and I12. Since the currents of the constant current sources I11 and I12 are constant, when the input current Iin is input, the current flowing through the source of the NMOS transistor M2 decreases, and the gate-source voltage Vgs decreases. As a result, since the drain current becomes small, the current flowing from the constant current source I14 is constant. Therefore, the difference between the current flowing from the constant current source I14 and the current flowing to the drain of the NMOS transistor M2 is different between the PMOS transistor M1 and the PMOS transistor M3. It flows (charges) at each gate.
すると、PMOSトランジスタM1とPMOSトランジスタM3のゲート電位は上昇し、PMOSトランジスタM1(とM3)のVgsは小さくなり、PMOSトランジスタM1(とM3)のドレイン電流は減少する。その結果、定電流源I11とI12に流れる電流は補償され一定になる。すなわち、カレントフォロア回路は、入力端子に供給された入力電流Iinの増加分(または減少分)の逆方向に電流を増減し電流源I11とI12に供給する電流を一定にするよう補償している。 Then, the gate potentials of the PMOS transistor M1 and the PMOS transistor M3 rise, the Vgs of the PMOS transistor M1 (and M3) decreases, and the drain current of the PMOS transistor M1 (and M3) decreases. As a result, the currents flowing through the constant current sources I11 and I12 are compensated and become constant. That is, the current follower circuit compensates so that the current supplied to the current sources I11 and I12 is made constant by increasing / decreasing the current in the direction opposite to the increase (or decrease) of the input current Iin supplied to the input terminal. .
一方、PMOSトランジスタM1とPMOSトランジスタM3はカレントミラー構成となっているので、PMOSトランジスタM1の出力に流れるドレイン電流とPMOSトランジスタM3に流れるドレイン電流は両者のトランジスタサイズが同一の場合同じであり、入力端子に流れる(入力)電流Iinと同じ電流が出力端子にも流入することになる。 On the other hand, since the PMOS transistor M1 and the PMOS transistor M3 have a current mirror configuration, the drain current flowing to the output of the PMOS transistor M1 and the drain current flowing to the PMOS transistor M3 are the same when both transistor sizes are the same. The same current as the (input) current Iin flowing in the terminal flows into the output terminal.
GCA20の出力信号がシングル−差動変換回路に構成された(差動)入力抵抗R10,R12を介してオペアンプ31の非反転入力端子と反転入力端子にそれぞれ供給され、非反転出力と反転出力端子から差動信号が出力される。またこの出力信号は、オペンプ31の入力に(差動)帰還抵抗(R11,R13)を用いてネガティブ・フィードバックされる。
The output signal of the
オペアンプ31の差動出力信号は後段のVGA41に出力され、ここで振幅検知信号により利得制御(AGC)されて、出力信号の振幅を一定にしている。
またこのVGA41の出力信号は、OTA33、フィルタを構成するキャパシタ35と差動トランスコンダクタンス32を介してシングル−差動変換回路の入力に帰還され、VGA41に関するオフセット電流をキャンセルするようにしている。
The differential output signal of the
The output signal of the
すなわち、上述したカレントフォロアはゲート接地NMOSトランジスタM2のソースが入力端子となっており、入力端子での電位変化はM2,M1のトランスコンダクタンスで打ち消される方向にフィードバックが掛かり、低入力インピーダンスとなると同時に、入力端子への流入電流IinはM1,M3のカレントミラーで出力端子へとミラーリング(任意倍)されている。 That is, in the current follower described above, the source of the common-gate NMOS transistor M2 serves as an input terminal, and the potential change at the input terminal is fed back in the direction canceled by the transconductances of M2 and M1, resulting in a low input impedance. The inflow current Iin to the input terminal is mirrored (arbitrarily multiplied) to the output terminal by M1 and M3 current mirrors.
図4の信号処理回路50においても、図2で示したように、シングル−差動変換回路の出力端子のコモンモード電流は帰還抵抗R11,R13、入力抵抗R10,R12を介してカレントフォロアの入力端子と出力端子に同じ電流量が流れ、他には全く流れないので、その分I11とI13を同じ量だけ増やすとキャンセルできる。したがって、上述したコモンモードの電流の流れる経路とするとカレントフォロアの動作には影響しなくなる。
このように、カレントフォロアの回路バランスを崩さずにI11とI12を加算した電流とI13をマッチングさせて、コモンモード電流で変化する分を補償するバイアス設定すると、コモンモード電流とオフセット電流が回路に悪影響を及ぼさない形でシングル−差動変換回路の入力、出力電圧を最適な電圧に設定することができる。
また図4において、カレントフォロアの低インピーダンス入力端子の電圧は固定される。この固定された電圧で、シングル−差動変換回路を構成する差動オペアンプ31の入力同相電圧の設定は決定され、また上述したことから、シングル−差動変換回路の出力同相電圧はVGA41の入力電圧として適した値に決めることができ、設計の自由度を増すことができる。
Also in the
In this way, when the current setting obtained by matching I13 with the current obtained by adding I11 and I12 without compromising the circuit balance of the current follower and compensating for the change due to the common mode current, the common mode current and the offset current are applied to the circuit. The input and output voltages of the single-to-differential conversion circuit can be set to optimum voltages without adversely affecting them.
In FIG. 4, the voltage at the low impedance input terminal of the current follower is fixed. With this fixed voltage, the setting of the input common-mode voltage of the differential
図4においてカレントフォロアはMOSトランジスタで構成されているが、PMOSトランジスタとNMOSトランジスタを入れ替えた回路構成でも勿論構わない。 In FIG. 4, the current follower is configured by a MOS transistor, but a circuit configuration in which a PMOS transistor and an NMOS transistor are interchanged may of course be used.
つぎに、図5に上述した上記カレントフォロア(回路)の等価入力インピーダンス回路を示す。ここで、例えばgo,M1はMOSトランジスタM1のドレインコンダクタンス、go,M1はMOSトランジスタM1のトランスコンダクタンスを示し、go,I1、go,I2、go,I3、go,I4はそれぞれ電流源I11、I12、I13、I14のコンダクタンスを示す。
カレントフォロア回路の入力端子即ちPMOSトランジスタM1のドレインとNMOSトランジスタM2のソースを見たときのインピーダンスZiは、3つの抵抗RA,RB,RCが並列接続された構成と等価と見ることができる。ここでRA,RB,RCについての式は図5に示してある。
図5から解るとおり、この入力インピーダンスZiは主にこの3つの抵抗(RA,RB,RC)のうち一番小さい抵抗でほぼ決まり、図5に示した例においては、抵抗RAが一番小さく、カレントフォロアの入力インピーダンスはドレインコンダクタンスをトランスコンダクタンスの二乗で割った程度にまで小さくできる。その結果入力インピーダンスZiは数Ωとなる。
したがって、図4の具体回路構成において、カレントフォロアの入力インピーダンスZiは非常に低いことが解る。
FIG. 5 shows an equivalent input impedance circuit of the current follower (circuit) described above. Here, for example , go, M1 indicate the drain conductance of the MOS transistor M1, go , M1 indicate the transconductance of the MOS transistor M1, and go , I1 , go , I2 , go , I3 , go , I4 are The conductances of the current sources I11, I12, I13, and I14 are shown, respectively.
The impedance Zi when viewing the input terminal of the current follower circuit, that is, the drain of the PMOS transistor M1 and the source of the NMOS transistor M2, can be regarded as equivalent to a configuration in which three resistors RA, RB, RC are connected in parallel. Here, equations for RA, RB, and RC are shown in FIG.
As can be seen from FIG. 5, the input impedance Zi is mainly determined by the smallest resistance among the three resistances (RA, RB, RC). In the example shown in FIG. The input impedance of the current follower can be made as small as the drain conductance divided by the square of the transconductance. As a result, the input impedance Zi is several Ω.
Therefore, it can be seen that the input impedance Zi of the current follower is very low in the specific circuit configuration of FIG.
以上の信号処理回路(フロントエンド信号処理回路)はCD,CD−R,CD−RW,DVD−R,DVD−RW,DVD−RAM装置などのデータ読み取り用として用いることができ、設計自由度を増した高性能な装置を実現することができる。 The above signal processing circuit (front-end signal processing circuit) can be used for data reading of a CD, CD-R, CD-RW, DVD-R, DVD-RW, DVD-RAM device, etc. Increased high performance devices can be realized.
以上述べたように、光ディスク記録再生装置の再生系の光信号処理(フロントエンド信号処理)に不可欠な、利得制御アンプ(GCA)、加算回路、シングル−差動変換回路、自動利得調整回路(AGC)、オフセットキャンセル回路の5つの回路機能ブロックを一般的、汎用的な回路構成要素の有機的な組み合わせで実現でき、コモンモード電圧の設計自由度が高く、オフセットキャンセル時にもバイアス状態が変化せず、その結果、設計マージンのとりやすい構成を実現することができる。 As described above, the gain control amplifier (GCA), the addition circuit, the single-differential conversion circuit, the automatic gain adjustment circuit (AGC), which are indispensable for the optical signal processing (front-end signal processing) of the reproduction system of the optical disk recording / reproducing apparatus. ), 5 circuit functional blocks of the offset cancel circuit can be realized by organic combination of general and general circuit components, and the design freedom of common mode voltage is high, and the bias state does not change even during offset cancel. As a result, it is possible to realize a configuration in which a design margin can be easily taken.
20,259〜262…GCA(Gain Control Amplifier;利得制御アンプ)、30…オフセットキャンセル回路、31,201〜212…オペアンプ、32…差動トランスコンダクタンス、33…OTA(Operational Transcondctance Amplifier)、35,256,257,C1〜C4…キャパシタ、40…AGC(Automatic Gain Control)回路、41,255…VGA(Variable Gain Amplifier)、50,100…信号処理回路(フロントエンド信号処理回路)、200…光ピックアップ回路、251〜254…フォトディテクタ、255〜258…I−V(電流−電圧)変換回路、263…加算・減算回路、254…シングル−差動変換回路、258…次段回路、R1〜R5…可変抵抗、R10〜R13,RA,RB,RC,RD…抵抗、M1,M3…PMOSトランジスタ、M2…NMOSトランジスタ、I1,I11〜I14…定電流源、Zi…入力インピーダンス。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20,259-262 ... GCA (Gain Control Amplifier; Gain control amplifier), 30 ... Offset cancellation circuit, 31,201-212 ... Operational amplifier, 32 ... Differential transconductance, 33 ... OTA (Operational Transformance Amplifier), 35,256 , 257, C1 to C4, capacitors, 40, AGC (Automatic Gain Control) circuit, 41, 255, VGA (Variable Gain Amplifier), 50, 100, signal processing circuit (front-end signal processing circuit), 200,
Claims (12)
前記シングルエンド信号入力端子の一端が抵抗の一端に接続された複数の入力抵抗と、
前記複数の入力抵抗の他端を共通接続したノードに一端が接続された第1の帰還抵抗と、
前記複数の入力抵抗の共通接続ノードと前記第1の帰還抵抗の他端がそれぞれ低インピーダンス入力端子および高インピーダンス出力端子に接続されたカレントフォロアと、
前記第1の帰還抵抗と前記カレントフォロアの高インピーダンス出力端子の接続ノードが一方の入力端子に接続され、前記複数の入力抵抗と第1の帰還抵抗とカレントフォロアの低インピーダンス入力端子の接続ノードが他方の入力端子に接続されたシングル−差動変換回路と、
前記シングル−差動変換回路の出力が接続された可変利得増幅器と、
前記可変利得増幅器の出力と前記シングル−差動変換回路間に接続されて差動オフセットを検出し、検出した前記差動オフセットに応じて差動オフセットキャンセル電流を前記第1の帰還抵抗と前記カレントフォロアの高インピーダンス出力端子の接続ノードと、前記複数の入力抵抗と第1の帰還抵抗とカレントフォロアの低インピーダンス入力端子の接続ノードとの間に流すようにした差動オぺレーショナル・トランスコンダクタンス増幅器と
を有する信号処理回路。 One or more single-ended signal input terminals;
A plurality of input resistors in which one end of the single-ended signal input terminal is connected to one end of the resistor;
A first feedback resistor having one end connected to a node commonly connected to the other ends of the plurality of input resistors;
A current follower in which a common connection node of the plurality of input resistors and the other end of the first feedback resistor are respectively connected to a low impedance input terminal and a high impedance output terminal;
A connection node of the first feedback resistor and the high impedance output terminal of the current follower is connected to one input terminal, and a connection node of the plurality of input resistors, the first feedback resistor and the low impedance input terminal of the current follower is A single-to-differential conversion circuit connected to the other input terminal;
A variable gain amplifier to which an output of the single-to-differential conversion circuit is connected;
A differential offset is detected by being connected between the output of the variable gain amplifier and the single-to-differential conversion circuit, and a differential offset cancellation current is applied to the first feedback resistor and the current according to the detected differential offset. A differential operational transconductance amplifier configured to flow between a connection node of a high impedance output terminal of a follower and a connection node of the plurality of input resistors, the first feedback resistor, and a low impedance input terminal of a current follower And a signal processing circuit.
請求項1記載の信号処理回路。 The resistance values of the plurality of input resistors and the first feedback resistor are varied by switching means, and the plurality of input resistors, the first feedback resistor, and the current follower have functions of an adder and a gain control amplifier. 1. The signal processing circuit according to 1.
請求項1記載の信号処理回路。 The single-to-differential conversion circuit includes first and second input resistors, second and third feedback resistors, and a differential operational amplifier, and the differential input of the single-to-differential conversion circuit The terminal is connected to the first and second input resistors, and the other end of the resistor is connected to the differential input terminal of the differential operational amplifier, and the second and third feedback resistors are The signal processing circuit according to claim 1, further comprising a negative feedback circuit connected between the differential output terminal and the differential input terminal of a differential operational amplifier.
請求項1記載の信号処理回路。 The signal processing circuit according to claim 1, wherein the signal processing circuit further includes a filter circuit that limits a signal band of a differential offset cancellation path together with an output impedance between differential outputs of the differential operational transconductance amplifier. .
請求項4記載の信号処理回路。 The signal processing circuit further includes a differential transconductor circuit at an output of the operational transconductance amplifier, and the differential offset canceling current is connected to a connection node between the first feedback resistor and an output terminal of a current follower. 5. The signal processing circuit according to claim 4, wherein the signal processing circuit is caused to flow between the plurality of input resistors, the first feedback resistor, and a connection node of an input terminal of the current follower.
請求項1記載の信号処理回路。 The current follower has the low impedance input terminal connected to the drain terminal of the first field effect transistor, the first and second constant current sources, and the source terminal of the second field effect transistor, and the second field effect transistor. The drain terminal of the first and third field effect transistors is connected to the fourth constant current source, and the current follower has the high impedance output terminal connected to the third field effect transistor. A drain terminal and a third constant current source are connected, source terminals of the first and third field effect transistors are connected to a power supply line, and an arbitrary bias potential is applied to a gate terminal of the second field effect transistor. And the low impedance input terminal is connected to the second and first field effect transistors. And a current mirror having the first and third field effect transistors allows an inflow current to the low impedance input terminal to be arbitrarily multiplied by the high impedance output terminal. Item 2. A signal processing circuit according to Item 1.
前記信号処理回路は、
1つ以上のシングルエンド信号入力端子と、
前記シングルエンド信号入力端子の一端が抵抗の一端に接続された複数の入力抵抗と、
前記複数の入力抵抗の他端を共通接続したノードに一端が接続された第1の帰還抵抗と、
前記複数の入力抵抗の共通接続ノードと前記第1の帰還抵抗の他端がそれぞれ低インピーダンス入力端子および高インピーダンス出力端子に接続されたカレントフォロアと、
前記第1の帰還抵抗と前記カレントフォロアの高インピーダンス出力端子の接続ノードが一方の入力端子に接続され、前記複数の入力抵抗と第1の帰還抵抗とカレントフォロアの低インピーダンス入力端子の接続ノードが他方の入力端子に接続されたシングル−差動変換回路と、
前記シングル−差動変換回路の出力が接続された可変利得増幅器と、
前記可変利得増幅器の出力と前記シングル−差動変換回路間に接続されて差動オフセットを検出し、検出した前記差動オフセットに応じて差動オフセットキャンセル電流を前記第1の帰還抵抗と前記カレントフォロアの高インピーダンス出力端子の接続ノードと、前記複数の入力抵抗と第1の帰還抵抗とカレントフォロアの低インピーダンス入力端子の接続ノードとの間に流すようにした差動オぺレーショナル・トランスコンダクタンス増幅器と
を有する光ディスク記録再生装置。 After detecting the amount of light reflected from the disk by a plurality of photodetectors of the optical pickup and converting the detected photocurrent signal into voltage, the signal processing circuit calculates the optical signal converted into voltage, and the calculated signal is An optical disk recording / reproducing apparatus that reproduces a signal recorded on the disk using a signal output from the signal processing circuit, outputting the signal with a constant amplitude level after being converted into a differential signal and amplified,
The signal processing circuit includes:
One or more single-ended signal input terminals;
A plurality of input resistors in which one end of the single-ended signal input terminal is connected to one end of the resistor;
A first feedback resistor having one end connected to a node commonly connected to the other ends of the plurality of input resistors;
A current follower in which a common connection node of the plurality of input resistors and the other end of the first feedback resistor are respectively connected to a low impedance input terminal and a high impedance output terminal;
A connection node of the first feedback resistor and the high impedance output terminal of the current follower is connected to one input terminal, and a connection node of the plurality of input resistors, the first feedback resistor and the low impedance input terminal of the current follower is A single-to-differential conversion circuit connected to the other input terminal;
A variable gain amplifier to which an output of the single-to-differential conversion circuit is connected;
A differential offset is detected by being connected between the output of the variable gain amplifier and the single-to-differential conversion circuit, and a differential offset cancellation current is applied to the first feedback resistor and the current according to the detected differential offset. A differential operational transconductance amplifier configured to flow between a connection node of a high impedance output terminal of a follower and a connection node of the plurality of input resistors, the first feedback resistor, and a low impedance input terminal of a current follower An optical disc recording / reproducing apparatus comprising:
請求項7記載の光ディスク記録再生装置。 8. The optical disk recording / reproducing apparatus according to claim 7, wherein resistance values of the plurality of input resistors and feedback resistors are varied by switching means, and the input resistor group, the first feedback resistor, and the current follower are used as an adder and a gain control amplifier. apparatus.
請求項7記載の光ディスク記録再生装置。 The single-to-differential conversion circuit includes first and second input resistors, second and third feedback resistors, and a differential operational amplifier, and the differential input of the single-to-differential conversion circuit The terminal is connected to the first and second input resistors, and the other end of the resistor is connected to the differential input terminal of the differential operational amplifier, and the second and third feedback resistors are The optical disk recording / reproducing apparatus according to claim 7, further comprising a negative feedback circuit connected between the differential output terminal and the differential input terminal of a differential operational amplifier.
請求項7記載の光ディスク記録再生装置。 8. The optical disk recording / reproducing apparatus according to claim 7, wherein the signal processing circuit further includes a filter circuit for limiting a signal band of a differential offset cancellation path together with an output impedance between differential outputs of the differential operational transconductance amplifier. apparatus.
請求項10記載の光ディスク記録再生装置。 The signal processing circuit further includes a differential transconductor circuit at an output of the operational transconductance amplifier, and the differential offset canceling current is connected to a connection node between the first feedback resistor and an output terminal of a current follower. The optical disk recording / reproducing apparatus according to claim 10, wherein a current flows between the plurality of input resistors, the first feedback resistor, and a connection node of an input terminal of a current follower.
請求項7記載の光ディスク記録再生装置。
The current follower has the low impedance input terminal connected to the drain terminal of the first field effect transistor, the first and second constant current sources, and the source terminal of the second field effect transistor, and the second field effect transistor. A drain terminal of the first field effect transistor and a gate terminal of the third field effect transistor are connected to a fourth constant current source, and the current follower has the high impedance output terminal connected to the third constant current source. The drain terminal of the field effect transistor and a third constant current source are connected, the source terminal of the first and third field effect transistors is connected to a power supply line, and the gate terminal of the second field effect transistor is Arbitrary bias potential is supplied, and the low impedance input terminal is the second and The impedance is reduced by a negative feedback loop through one field effect transistor, and current flowing into the low impedance input terminal is arbitrarily applied to the high impedance output terminal by a current mirror having the first and third field effect transistors. The optical disk recording / reproducing apparatus according to claim 7.
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