JPH07297649A

JPH07297649A - 前置増幅装置

Info

Publication number: JPH07297649A
Application number: JP11043894A
Authority: JP
Inventors: Kyoko Suzuki; 京子鈴木
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-04-26
Filing date: 1994-04-26
Publication date: 1995-11-10

Abstract

(57)【要約】【目的】負帰還型の前置増幅器において、入力側容量
を低減することにより、入力側容量と負帰還抵抗との時
定数により定まる、高域のノイズを低減する。【構成】入出力間に負帰還用の抵抗器３２を接続した
反転増幅器３１を備え、電流−電圧変換用の抵抗器２５
からの信号を増幅する前置増幅装置である。直列接続の
コンデンサ３６と位相反転減衰器３７を負帰還抵抗器３
２に並列接続して、正帰還ループを形成することによ
り、反転増幅器３１の入力側に負性容量を生成して、入
力側の静電容量２６，３４を減殺する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、光ディスク
再生装置に好適な、広帯域の前置増幅装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光ディスク再生装置は、例えば、
図４に示すように構成される。図４において、１は光デ
ィスクであって、このディスク１には、例えば１．６μ
ｍのピッチでスパイラル状に記録トラックが形成され
る。ディスク１は、一定の線速度、例えば１．２〜１．
４ｍ／ｓで回転されて、ディスク１には、オーディオ情
報がデジタル信号とされて記録される。

【０００３】再生装置に装填されたディスク１は、ディ
スク駆動モータ１１により、所定の線速度で回転駆動さ
れる。そして、このディスク駆動モータ１１は、サーボ
制御回路１２により、線速度が一定となるように制御さ
れる。

【０００４】２０は光ピックアップであって、レンズ２
１に代表される光学系と、半導体レーザ２２と、このレ
ーザ２２から放射されて、ディスク１の目的トラックを
照射したレーザ光の反射光を検出する光検出器２３とを
主要部として構成される。光ピックアップ２０は送りモ
ータ１３によってディスク１の半径方向に駆動され、送
りモータ１３はサーボ制御回路１２によって制御され
る。

【０００５】再生時、光検出器２３から出力される、い
わゆるＲＦ信号は、前置増幅器３０を通じて、マトリク
ス回路４１に供給される。このマトリクス回路４１にお
いては、例えば、非点収差法によりフォーカスエラー信
号が形成されと共に、プッシュプル法によりトラッキン
グエラー信号が形成される。このため、光検出器２３が
複数に分割されると共に、これに対応して、前置増幅器
３０も複数チャンネルの増幅器として構成される。

【０００６】両エラー信号がサーボ制御回路１２を通じ
て供給されて、光ピックアップ２０のフォーカス・トラ
ッキングのエラーが補正され、光ピックアップ２０はデ
ィスク１上の目的トラックを正確にトレースすることが
できる。

【０００７】そして、光ピックアップ２０の光検出器２
３は、目的トラックからの反射光の強度の違いを検出
し、この検出出力に基づいて、マトリクス回路４１で
は、所望のデジタルオーディオ情報に対応する再生ＲＦ
信号が生成される。この再生ＲＦ信号が、等化回路４２
を通じて、復調回路４３とＰＬＬ回路４４に供給される
と共に、ＰＬＬ回路４４で形成された再生クロックが復
調回路４３に供給されて、再生ＲＦ信号が２値化され
る。この復調回路４３の出力は、復号回路４５において
所定のデコード処理を施され、所望のデータとして、出
力端子４６に導出される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のよう
な、光検出器２３および前置増幅器３０は、従来、例え
ば、図５に示すように構成される。即ち、光検出器２３
は、フォトダイオード２４のカソードが電源端子に接続
され、フォトダイオード２４のアノードとアースとの間
に、電流−電圧変換のための負荷抵抗器２５が接続され
て構成される。また、前置増幅器３０は、利得がＧの反
転増幅器３１の入・出力端子間に抵抗器３２が接続され
た負帰還増幅器として構成される。そして、フォトダイ
オード２４のアノードと反転増幅器３１の入力端子との
間に結合コンデンサ３３が接続される。

【０００９】ところが、図５に示すような負帰還増幅器
３０を、前述のような光検出器２３の出力の増幅器とし
て用いる場合には、それぞれ配線パターンや導出ピンの
浮遊容量を含む、光検出器２３の出力容量２６と、増幅
器３１の入力容量３４とに起因して、高周波数領域の雑
音特性が劣化するという問題があった。

【００１０】上述のような増幅器入力側の静電容量によ
る高周波数領域の雑音特性の劣化は、次のように説明さ
れる。図５に示すような光検出器２３と負帰還増幅器３
０とは、雑音に関して、等価的に、図６に示すように書
き換えられる。

【００１１】図６Ａにおいて、フォトダイオード２４
は、電流源２４ｉと内部抵抗２４ｒの並列接続として表
わされる。また、抵抗器２５，３２には、それぞれの熱
雑音に対応する電圧ノイズ源２５ｎ，３２ｎが直列に接
続される。そして、増幅器３１の入力側には、電圧ノイ
ズ源３１neが直列に接続されると共に、この電圧ノイズ
源３１neと負帰還抵抗器３２の接続中点とアースとの間
に、電流ノイズ源３１niが介挿される。

【００１２】電流ノイズ源３１niは、増幅器３１の初段
トランジスタ（図示は省略）のベース電流Ｉｂに起因す
るものであり、電圧ノイズ源３１neは、増幅器３１の初
段トランジスタのベース抵抗ｒbb´とコレクタ電流Ｉｃ
とに起因するものであって、ショット領域における電圧
ノイズＥｎ31と電流ノイズＩｎ31とは、Ｔを絶対温度と
して、それぞれＥｎ31² ≒４ｋＴｒbb´＋２ｑＡ² ／ＩｃＩｎ31² ≒２ｑＩｃ／ｈfe のように表される。ここに、ｋ＝１．３８×１０^-23：ボルツマン定数Ａ＝２．６ ×１０^-2 ｑ＝１．６６×１０^-19 である。

【００１３】そして、図６Ａにおいて、内部抵抗２４ｒ
の抵抗値Ｒ24は、抵抗器２５の抵抗値Ｒ25に比べて十分
に大きく、また、結合コンデンサ３３の容量Ｃ33は、光
検出器２３の出力容量２６の値Ｃ26や、増幅器３１の入
力容量３４の値Ｃ34とに比べて十分に大きいため、内部
抵抗２４ｒと結合コンデンサ３３とを無視することがで
きて、図６Ａの回路は、図６Ｂに示すように簡単化され
る。この図６Ｂにおいて、容量３５の値Ｃ35は、図６Ａ
の光検出器２３の出力容量２６と増幅器３１の入力容量
３４との値の和Ｃ26＋Ｃ34となる。

【００１４】一方、図６Ｂに示すような増幅回路では、
抵抗器２５，３２に対応する熱ノイズ源２５ｎ，３２ｎ
と、増幅器３１の電圧ノイズ源３１neおよび電流ノイズ
源３１niの伝達特性は、それぞれ、

【００１５】

【数１】

【００１６】

【数２】

【００１７】

【数３】

【００１８】

【数４】のように表わされる。

【００１９】ここに、ｓＣ35＝１／ｊωＣ35であり、
（Ｒ25‖ｓＣ35）はＲ25とＣ35との並列接続インピーダ
ンスを表わす。

【００２０】そして、Ｒ25＞＞ｓＣ35が成立するような
高周波領域においては、数式１の右辺のｓＣ35／（Ｒ25
‖ｓＣ35）がゼロとなり、数式２〜４の並列接続インピ
ーダンスは（Ｒ25‖ｓＣ35）がｓＣ35のみとなる。した
がって、上述の数式２〜４は、

【００２１】

【数５】

【００２２】

【数６】

【００２３】

【数７】のように書き換えられる。

【００２４】この数式５，７から判るように、抵抗器３
２による熱ノイズの出力レベルと、増幅器３１の電流ノ
イズ源３１niによるノイズの出力レベルとは、高周波数
域で２０ｄＢ／ｄｅｃ（６ｄＢ／オクターブ）の割合で
下降する。この場合、３ｄＢ下降する周波数ｆｃは、ｆｃ＝（１＋Ｇ）／２πＣ35・Ｒ32 となる。

【００２５】また、数式６から判るように、増幅器３１
の電圧ノイズ源３１neによるノイズの出力レベルは、高
周波数域では２０ｄＢ／ｄｅｃの割合で上昇し、増幅器
３１の裸利得（Ｇ）倍されたレベルで一定となる。この
場合、３ｄＢ上昇する周波数ｆc1と、一定値から３ｄＢ
手前の周波数ｆc2とは、ｆc1＝１／２πＣ35・Ｒ32 ｆc2＝（１＋Ｇ）／２πＣ35・Ｒ32 となる。

【００２６】具体的なデバイスを想定し、図６に示すよ
うな各種ノイズ源２５ｎ，３２ｎ；３１ne，３１niによ
る個々のノイズと総合ノイズとの周波数特性を求める
と、例えば、Ｒ25＝１ＭΩ Ｒ32＝２２ｋΩ Ｅｎ31＝１．８ｎＶＩｂ＝０．９ｐＡＣ35＝２２ｐＦとして、図７にそれぞれＬ25，Ｌ32；Ｌｅ，Ｌｉ；Ｌｔ
で示すようになる。

【００２７】上述から明かなように、図５に示すような
負帰還型の増幅器の高周波数領域での雑音特性の劣化
は、増幅器入力側の静電容量と負帰還抵抗器との時定数
と、増幅器の電圧ノイズ源とによって生ずる。

【００２８】このため、従来は、図５に示すような光検
出器２３と前置増幅器３０とを接続する配線パターンの
短縮により、増幅器入力側の静電容量の低減を図ると共
に、増幅器に使用する半導体デバイスの選定、動作点の
設定などにより、電圧ノイズ源の低レベル化を図ってい
た。

【００２９】しかしながら、半導体デバイスの内部の静
電容量のため、容量の低減には限界がある。また、前述
のように、増幅器の電圧ノイズＥｎと電流ノイズＩｎと
は、コレクタ電流Ｉｃについて、いわゆるトレードオフ
の関係にあり、動作周波数帯域を高周波数領域まで広げ
るためには、コレクタ電流Ｉｃを大きく必要がある。一
方、ベース抵抗ｒbb´はｎ個のトランジスタを並列接続
することにより、１／ｎにすることはできるが、入力容
量が大きくなるという矛盾が生ずる。

【００３０】かかる点に鑑み、この発明の目的は、負帰
還型増幅器の入力側の静電容量を低減することにより、
低雑音化された前置増幅装置を提供するところにある。

【００３１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、この発明による前置増幅装置は、後述の実施例の参
照符号を対応させると、入力および出力間に負帰還用の
抵抗器３２を接続した反転増幅器３１を備え、電流−電
圧変換手段２５の広周波数帯域の出力信号を増幅する前
置増幅装置において、反転増幅器３１と協動する負性容
量生成手段３６，３７を設け、入力側の静電容量２６，
３４を減殺して、高周波数領域のノイズレベルを低減す
るようにしたことを特徴とするものである。

【００３２】

【作用】かかる構成によれば、負性容量生成手段３６，
３７が反転増幅器３１と協動して生成した負性容量によ
り、入力側の静電容量２６，３４が減殺されて、高周波
数領域のノイズレベルが低減される。

【００３３】

【実施例】以下、図１〜図３を参照しながら、この発明
による前置増幅装置の一実施例について説明する。

【００３４】この発明の一実施例の構成を図１に示す。
この図１において、前出図５に対応する部分には同一の
符号を付して重複説明を省略する。

【００３５】図１において、３０Ｐは前置増幅器であっ
て、前出図５に示すようにな前置増幅器３０の反転増幅
器３１の出力端子および入力端子の間に、第２の反転増
幅器３６とコンデンサ３７とを直列に接続して、正帰還
ループを含む負帰還型に構成される。

【００３６】この実施例では、両反転増幅器３１，３６
の利得Ｇａ，Ｇｂが、Ｇａ＞＞１＞＞Ｇｂとなるように設定される。つまり、第２の反転増幅器３
６は、実質的には位相反転器および減衰器として機能す
る。また、コンデンサ３７の容量Ｃ37は、光検出器２３
の出力容量２６と、増幅器３１の入力容量３４との値の
和Ｃ26＋Ｃ34にほぼ等しく設定される。その余の構成は
前出図５と同様である。

【００３７】次に、図２をも参照しながら、この発明の
一実施例の動作について説明する。

【００３８】図１に示すような負帰還増幅器３０Ｐで
は、正帰還ループの反転増幅器３６とコンデンサ３７と
が、Ｚ38＝１／ｊωＣ37（１−Ｇａ・Ｇｂ）の関係を満足するような２端子インピーダンス３８と等
価となり、図２Ａに示すように書き換えられる。

【００３９】また、この図２Ａにおいて、容量３５の値
Ｃ35は、前出図６Ｂにおけると同様に、図１の光検出器
２３の出力容量２６と増幅器３１の入力容量３４との値
の和Ｃ26＋Ｃ34となる。

【００４０】図１の反転増幅器３１，３６の利得が、例
えば、Ｇａ＝１００，Ｇｂ＝０．０１８に設定されている場合、図２Ａのインピーダンス３８の
値Ｚ38は、Ｚ38＝１／ｊωＣ37×（−０．８）となって、等価的に、負性の容量となる。

【００４１】したがって、図２Ａの容量３５とインピー
ダンス３８との並列回路は、さらに、図２Ｂに示すよう
に、単一の合成容量３９に書き換えられる。

【００４２】ちなみに、正帰還による負性容量の生成
は、例えば、ＶＴＲにおいて、インダクタンス負荷とな
る記録増幅器の周波数帯域と信号レベルとを確保するた
めに利用されている技法である。

【００４３】図１の実施例において、例えば、光検出器
２３の出力容量２６と、増幅器３１の入力容量３４との
値の和がＣ26＋Ｃ34＝Ｃ35＝１０ｐＦであり、正帰還ループ内のコンデンサ３７の容量がＣ37＝１０ｐＦの場合には、図２Ｂの合成容量３９の値はＣ39＝２ｐＦとなり、上述のような出力容量２６と入力容量３４との
値の和に比べて、格段に低減される。

【００４４】これにより、高周波数領域でのノイズレベ
ルが格段に低減される。

【００４５】前述と同様に、具体的なデバイスを想定し
て、前出図６に示した各種ノイズ源２５ｎ，３２ｎ；３
１ne，３１niによる個々のノイズと総合ノイズとの周波
数特性を求めると、例えば、Ｃ39＝２ｐＦとし、他のパラメータは前出図７の場合と同じ値にし
て、図３にそれぞれＬ25，Ｌ32；Ｌｅ，Ｌｉ；Ｌｔで示
すようになる。

【００４６】この図３と前出図７とを比較して明らかな
ように、この実施例では、負性容量生成により、増幅器
入力側の静電容量が大幅に減殺されて、高周波数領域の
ノイズレベルが格段に低減される。

【００４７】これにより、光ディスクシステムとして
の、エラーレートが改善されマージンが確保される。

【００４８】上述の実施例では、この発明を光ディスク
再生装置に適用した場合について説明したが、この発明
は、一般の光伝送システムの受信側に適用して、そのＳ
／Ｎを改善することができる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、入力・出力間に負帰還用の抵抗器を接続した反転増
幅器を備え、電流−電圧変換用の抵抗器からの信号を増
幅する前置増幅装置において、直列接続のコンデンサと
位相反転減衰器を負帰還抵抗器に並列接続して、正帰還
ループを形成することにより、反転増幅器の入力側に負
性容量を生成して、入力側の静電容量を減殺するように
したので、入力側容量と負帰還抵抗との時定数により定
まる、高域のノイズを低減することができる前置増幅装
置が得られる。

【００５０】そして、光ディスクシステムに適用した場
合は、エラーレートが改善されてマージンが確保され
る。また、一般の光伝送システムの受信側に適用した場
合は、Ｓ／Ｎが改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による前置増幅装置の一実施例の構成
を示す回路図である。

【図２】この発明の一実施例の動作を説明するための等
価的回路図である。

【図３】この発明の一実施例の雑音特性を示す図であ
る。

【図４】この発明を説明するためのブロック図である。

【図５】従来の前置増幅装置の構成例を示す回路図であ
る。

【図６】従来例の動作を説明するための等価的回路図で
ある。

【図７】従来例の雑音特性を示す図である。

【符号の説明】

２０光ピックアップ２３光検出器２６出力容量３０，３０Ｐ前置増幅器３１反転増幅器３４入力容量３６反転減衰器３７コンデンサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力および出力間に負帰還用の抵抗器を接
続した反転増幅器を備え、電流−電圧変換手段の広周波
数帯域の出力信号を増幅する前置増幅装置において、上記反転増幅器と協動する負性容量生成手段を設け、上記入力側の静電容量を減殺して、高周波数領域のノイ
ズレベルを低減するようにしたことを特徴とする前置増
幅装置。
【請求項２】上記負性容量生成手段が直列に接続された
コンデンサと位相反転減衰器からなり、上記負帰還用の
抵抗器に並列に接続されて上記反転増幅器の正帰還ルー
プを形成する請求項１に記載の前置増幅装置。
【請求項３】上記位相反転減衰器の減衰度と上記反転増
幅器の利得との積が１よりも大きく設定される請求項２
に記載の前置増幅装置。