JPH10290127A - 電流/電圧変換ic及び光電気変換ic - Google Patents

電流/電圧変換ic及び光電気変換ic

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JPH10290127A
JPH10290127A JP9099985A JP9998597A JPH10290127A JP H10290127 A JPH10290127 A JP H10290127A JP 9099985 A JP9099985 A JP 9099985A JP 9998597 A JP9998597 A JP 9998597A JP H10290127 A JPH10290127 A JP H10290127A
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JP
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current
voltage
conversion
amplifier
analog switch
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Hiroyuki Funabashi
裕之 船橋
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Rohm Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 変換ゲインを上昇させても、周波数帯域が悪
化しない電流/電圧変換IC及び光電気変換ICを提供
する。 【解決手段】 抵抗3、4、5、6からなる負帰還抵抗
が接続された増幅器1を有し、増幅器1の入力端子IN
に光電変換素子であるフォトダイオードPDを接続し
て、フォトダイオードPDの出力電流を負帰還抵抗によ
って電圧に変換する電流/電圧変換ICにおいて、負帰
還抵抗の抵抗値と増幅器1の位相補償要素である容量の
容量値とを端子CONTから入力する外部の信号によっ
て連動して変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、MD、C
D−R、CD−RW、DVD−RAMなどのプレーヤに
搭載されるピックアップを構成する、光電変換素子であ
るフォトダイオードの出力電流を電圧に変換する電流/
電圧変換IC(フォトダイオードは別体)及び光電気変
換IC、いわゆる、OEIC(フォトダイオードも内
蔵)に関するものである。
【0002】
【従来の技術】第1従来例の電流/電圧変換ICの回路
ブロック図を図5に示す。同図において、1は差動型ア
ンプ(演算増幅器)、2はアナログスイッチ、51、5
2は抵抗であって、差動型アンプ1の非反転入力端子
(+)には基準電圧Vrefが印加されており、一方、反
転入力端子(−)には、当該電流/電圧変換ICの出力
端子OUTが接続されている差動型アンプ1の出力が、
抵抗51を介して接続されているとともに、直列に接続
された抵抗52とアナログスイッチ2を介して差動型ア
ンプ1の出力が接続されており、また、当該電流/電圧
変換ICの入力端子INが接続されている。尚、アナロ
グスイッチ2は端子CONTから入力する外部の信号に
よりON/OFF制御されるようになっている。
【0003】以上の構成により、入力端子INに接続さ
れた光電変換素子であるフォトダイオードPDに光が照
射されていない場合は、帰還抵抗(アナログスイッチ2
がOFFであるときは抵抗51、一方、アナログスイッ
チ2がONであるときは並列接続された抵抗51、5
2)に電流は流れず、出力端子OUTから出力される電
圧はVrefであるが、フォトダイオードPDに光が照射
されると、その光量に応じた電流Iが発生し、この電流
Iは差動型アンプ1の出力側から帰還抵抗を通して流
れ、出力端子OUTから出力される電圧はI×RF(RF
は帰還抵抗の抵抗値)だけ上昇する。このようにして、
フォトダイオードPDの出力電流Iが電圧に変換され
る。
【0004】そして、この第1従来例の電流/電圧変換
ICでは、変換ゲイン=変換電圧/入力電流=I×RF
/I=RFであるが、抵抗51、52の抵抗値をそれぞ
れR、R’とすると、帰還抵抗の抵抗値RFは、アナロ
グスイッチ2がONであるときはRF=R×R’/(R
+R’)となり、一方、アナログスイッチ2がOFFで
あるときはRF=Rとなるので、アナログスイッチ2を
ONからOFFに切り換えることによって、変換ゲイン
を上昇させることができる。
【0005】しかしながら、上記第1従来例の電流/電
圧変換ICでは、以下に述べるような不具合があった。
それは、差動型アンプ1単体の極(以下、「ファースト
ポール」と呼ぶ)に続いて、フォトダイオードPDや帰
還抵抗の寄生容量に起因して、帰還ループの極(以下、
「セカンドポール」と呼ぶ)が発生するわけであるが、
所定の変換ゲインを得るためには、帰還抵抗の値RF
所定の大きさに設定しなければならないので、セカンド
ポールのポール周波数=1/2πCRF(Cは寄生容量
の容量値)が低く、周波数帯域が狭いという問題があっ
た。また、変換ゲインを上昇させるためには帰還抵抗の
値RFを大きくしなければならないので、変換ゲインを
上昇させると、セカンドポールが低域へシフトして、周
波数帯域が悪化してしまう(図6参照)。
【0006】このような問題の対策として考え出され
た、第2従来例の電流/電圧変換ICの回路ブロック図
を図7に示す。同図において、3、4、5、6は抵抗で
あって、抵抗4、5、6は差動型アンプ1の出力と基準
電位Vrefとの間に抵抗6、5、4の順に差動型アンプ
1の出力側から直列に接続されており、抵抗4と抵抗5
との接続点が抵抗3を介して差動型アンプ1の反転入力
端子(−)に接続されている。また、抵抗6の両端には
アナログスイッチ2が接続されている。尚、第1従来技
術と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【0007】以上の構成により、入力端子INに接続さ
れたフォトダイオードPDに光が照射されると、その光
量に応じた電流Iが帰還抵抗を通して流れ、出力端子O
UTから出力される電圧は、アナログスイッチ2がON
であるときはI×(R1×R2+R2×R3+R3×R1)/
2だけ上昇し、一方、アナログスイッチ2がOFFで
あるときはI×{R1×R2+R2×(R3+RT)+(R3
+RT)×R1}/R2だけ上昇する。但し、抵抗3、
4、5、6の値をそれぞれR1、R2、R3、RTとしてい
る。
【0008】したがって、第1従来例の電流/電圧変換
ICと同一の変換ゲインを得るためには、アナログスイ
ッチ2が接続されている抵抗がないものとして考える
と、(R1×R2+R2×R3+R3×R1)/R2=Rを満
足するように各抵抗の値を設定すればよいわけである。
【0009】一方、第2従来例の電流/電圧変換ICの
帰還抵抗の値RFを求めると、RF=(R1×R2+R2×
3+R3×R1)/(R2+R3)<(R1×R2+R2×R
3+R3×R1)/R2=Rとなり、同一の変換ゲインを得
るにあたって、第1従来例の電流/電圧変換ICよりも
帰還抵抗の抵抗値が小さくて済むことがわかる。具体的
な抵抗値の例を挙げてみてみると、R=12kΩとした
場合、R1=R3=2kΩ、R2=500Ωとすることで
同一の変換ゲインとなるが、このときの帰還抵抗の抵抗
値RFはRF=2.4kΩとなり、1/5の抵抗値とな
る。
【0010】これにより、同一の変換ゲインとした場
合、第2従来例の電流/電圧変換ICでは、セカンドポ
ール周波数(1/2πCRF)がより高域へシフトする
ので、周波数帯域を広域化することができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ここで、第2従来例の
電流/電圧変換ICでは、アナログスイッチ2がONか
らOFFに切り換わることにより、変換ゲインが上昇す
るわけであるが、その際には、帰還抵抗のうちの差動型
アンプ1の出力側、すなわち、ローインピーダンス側に
接続された抵抗の抵抗値を調整することになるので、ル
ープゲインが小さくなりすぎて周波数帯域が余りにも狭
くならない程度内において、抵抗4の抵抗値R2を十分
小さくしておけば、セカンドポールに対する影響は無視
できる、つまり、セカンドポールの周波数は変わらな
い。
【0012】しかしながら、アナログスイッチ2をON
からOFFに切り換えると、帰還量がR2/R2+R3
らR2/R2+R3+RTになって、ループゲイン(帰還ル
ープのゲイン)が低下するので、変換ゲインを上昇させ
ると、第1従来例の電流/電圧変換ICと同じく、周波
数帯域が悪化してしまう(図8参照)。
【0013】そして、CDプレーヤではCD−ROMと
CD−Rとでの反射率の違いにより、また、DVDプレ
ーヤではディスクの1層と2層とでの信号レベルの違い
により、それぞれ変換ゲインを変化させるようになって
いるが、以上のように、従来の電流/電圧変換ICでは
変換ゲインが上昇することにより周波数帯域が悪化する
ため、特に、20倍速以上のCDプレーヤ、3倍速のD
VDプレーヤなどにおいてはRF信号が30〜50MH
zと非常に高域であることから、CDプレーヤにおいて
はCD−ROMとCD−Rとで、DVDプレーヤにおい
てはディスクの1層と2層とで、それぞれ再生品質が異
なるという問題を招いている。
【0014】そこで、本発明は、変換ゲインを上昇させ
ても、周波数帯域が悪化しない電流/電圧変換IC及び
光電気変換ICを提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の電流/電圧変換ICでは、負帰還抵抗が接
続された増幅器を有し、該増幅器の入力端子に光電変換
素子であるフォトダイオードを接続して、該フォトダイ
オードの出力電流を前記負帰還抵抗によって電圧に変換
する電流/電圧変換ICにおいて、前記負帰還抵抗の抵
抗値と前記増幅器の位相補償要素である容量の容量値と
を外部からの信号により連動して変化させる手段を有し
ている。
【0016】また、本発明の光電気変換ICでは、光電
変換素子であるフォトダイオードと、負帰還抵抗が接続
された増幅器とを有し、前記フォトダイオードの出力電
流を前記負帰還抵抗によって電圧に変換する光電気変換
ICにおいて、前記負帰還抵抗の抵抗値と前記増幅器の
位相補償要素である容量の容量値とを外部からの信号に
より連動して変化させる手段を有している。
【0017】ここで、ある回路内における電圧増幅度の
最も大きなポイントに存在する容量値は回路内のポール
周波数を支配しており(いわゆる、ミラー効果)、その
容量値が小さいほどポール周波数は高域に存在すること
になる。このことを利用して、増幅器においては、位相
補償を行うために、電圧増幅度の最も大きなポイントに
容量素子を挿入している。
【0018】そして、以上の構成によれば、負帰還抵抗
の抵抗値が大きくなる(これによって、変換ゲインが上
昇する)ときには、上記した増幅器の位相補償要素であ
る容量の容量値が小さくなる(これにより増幅器単体の
ポール周波数が高域へシフトする)ようにするととも
に、そのときの抵抗値の変化率と容量値の変化率との関
係を適切に設定することによって、変換ゲインを上昇さ
せても周波数帯域が悪化することはない。
【0019】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態を図面
を参照しながら説明する。図1は本発明の一実施形態で
ある電流/電圧変換ICの回路ブロック図であって、第
2従来例の電流/電圧変換ICにおいて、端子CONT
から入力する外部の信号により、帰還抵抗の抵抗値と差
動型アンプ1内部の位相補償要素である容量の容量値と
を同時に変化させることによって、出力ゲインを上昇さ
せても周波数帯域が悪化しないようにしたものである。
尚、従来技術と同一部分には同一符号を付して説明を省
略する。
【0020】上記内容を差動型アンプ1の具体例を示し
て説明する。図2は図1の差動型アンプ1の具体例を示
したものであって、Q1、Q2、Q6はNPN型トランジ
スタ、Q3、Q4、Q5、Q7はPNP型トランジスタ、C
1、CC2は定電流回路、D1、D2はダイオード、
1、C2はコンデンサ、SWはアナログスイッチであ
る。
【0021】トランジスタQ1、Q2は差動対を形成して
おり、トランジスタQ1、Q2のベースがそれぞれ非反転
入力端子(+)、反転入力端子(−)となっており、ト
ランジスタQ1、Q2のコレクタは、カレントミラー回路
CMを形成する出力側のトランジスタQ4のコレクタ、
入力側のトランジスタQ3のコレクタにそれぞれ接続さ
れており、トランジスタQ1、Q2のエミッタは一端が電
圧が−VCCの電源ラインに接続された定電流回路CC1
の他端に共通に接続されている。
【0022】トランジスタQ5のベースはトランジスタ
1のコレクタとトランジスタQ4のコレクタとの接続点
に接続されており、トランジスタQ5のコレクタは、2
つの直列接続されたダイオードD1、D2を介して、一端
が電圧が−VCCの電源ラインに接続された定電流回路C
2の他端に接続されており、トランジスタQ5のエミッ
タは電圧がVCCの電源ラインに接続されている。
【0023】トランジスタQ6のベースはトランジスタ
5のコレクタとダイオードD1との接続点に接続されて
おり、トランジスタQ6のコレクタは電圧がVCCの電源
ラインに接続されている。トランジスタQ7のベースは
ダイオードD2と定電流回路CC2との接続点に接続され
ており、トランジスタQ7のコレクタは電圧が−VCC
電源ラインに接続されている。トランジスタQ6とトラ
ンジスタQ7のエミッタ同士が接続されており、この接
続点が出力点となっている。
【0024】そして、トランジスタQ5のベース−コレ
クタ間に、コンデンサC1及び直列に接続されたコンデ
ンサC2とアナログスイッチSWが並列に接続されてい
る。尚、アナログスイッチSWは端子CONTから入力
する外部の信号によりON/OFF制御されるようにな
っており、また、アナログスイッチ2も端子CONTか
ら入力する外部の信号によりON/OFF制御される
が、アナログスイッチ2がONのときはアナログスイッ
チSWもON、アナログスイッチ2がOFFのときはア
ナログスイッチSWもOFFとなるようになっている。
【0025】以上の構成により、トランジスタQ1、Q2
のベース電位が等しくなるように帰還制御が働き、入力
端子INに接続されたフォトダイオードPDに光が照射
されない状態では、出力端子OUTから出力される電圧
はVrefとなっており、帰還抵抗に電流は流れていな
い。一方、フォトダイオードPDに光が照射されている
状態では、その光量に応じた電流Iが電源電圧VCCライ
ン→トランジスタQ6→抵抗RTまたはアナログスイッチ
2→抵抗R3→抵抗R1→フォトダイオードPDの経路で
流れ、出力端子OUTから出力される電圧は、アナログ
スイッチ2がONのときはVref+I×(R1×R2+R2
×R3+R3×R1)/R2、アナログスイッチ2がOFF
のときはVref+I×{R1×R2+R2×(R3+RT)+
(R3+RT)×R1}/R2となる。
【0026】ここで、ある回路内における電圧増幅度の
最も大きなポイントに存在する容量値が回路のポール周
波数を支配している(いわゆる、ミラー効果)ことか
ら、増幅器においては、位相補償を行うために、電圧増
幅度の最も大きなポイントにコンデンサを設けており、
本実施形態の電流/電圧変換ICにおける差動型アンプ
1ではトランジスタQ5のベース−コレクタ間に接続さ
れているコンデンサC1、C2が位相補償要素に相当し、
トランジスタQ5のベース−コレクタ間の容量値が小さ
いほど差動型アンプ1単体のポール周波数は高域に存在
することになる。
【0027】したがって、本実施形態の電流/電圧変換
ICでは、アナログスイッチSWがONからOFFに切
り換わると、トランジスタQ5のベース−コレクタ間の
容量の値は小さくなって、ファーストポール周波数は高
域へシフトすることになり、周波数帯域は向上する。
【0028】そして、アナログスイッチ2とアナログス
イッチSWとは、端子CONTから入力される信号によ
りON/OFF制御され、アナログスイッチ2がONの
ときはアナログスイッチSWもON、アナログスイッチ
2がOFFのときはアナログスイッチSWもOFFとな
るように連動して切り換わることから、アナログスイッ
チ2がONからOFFに切り換わって変換ゲインが大き
くなると、帰還量が減少してループゲインが低下する
が、そのときにはアナログスイッチSWもONからOF
Fに切り換わってファーストポール周波数が高域へシフ
トするので、周波数帯域が悪化することはない(図3参
照)。
【0029】尚、アナログスイッチ2がONからOFF
に切り換わったときのループゲインの低下による周波数
帯域の悪化と、アナログスイッチSWがONからOFF
に切り換わったときのファーストポール周波数の高域へ
のシフトによる周波数帯域の向上とが相殺するように、
必要な変換ゲインによって決定する抵抗RTの抵抗値に
応じてコンデンサC2の容量値が設定されている。
【0030】以上のように、本実施形態の電流/電圧変
換ICでは、変換ゲインを上昇させても周波数帯域が悪
化することはないので、RF信号が30〜50MHzと
非常に高域となる、20倍速以上のCDプレーヤ、3倍
速のDVDプレーヤなどにおいても、常に安定した再生
品質を得ることができるようになる。
【0031】尚、上記実施形態においては、帰還抵抗に
はスイッチング素子が並列に接続された抵抗(RT)が
1つ設けられており、変換ゲインの切り換えが2段階で
あって、これに伴い、差動型アンプ1内の位相補償要素
である容量にはスイッチング素子が直列に接続されたコ
ンデンサ(C2)が1つ設けられており、ファーストポ
ールの切り換えも2段階であるが、この他には、帰還抵
抗にスイッチング素子が並列に接続された抵抗を2つ以
上設けるとともに、差動型アンプ1内の位相補償要素で
ある容量にはスイッチング素子が直列に接続されたコン
デンサを2つ以上設ける、あるいは、外部からの電気信
号によって抵抗値が可変の抵抗、同じく容量値が可変の
コンデンサを、それぞれ、抵抗R3、RT、及び、アナロ
グスイッチ2の代わりに、コンデンサC1、C2、及び、
アナログスイッチSWの代わりに設けるなどすることに
よって、所定の周波数帯域を維持しつつ出力ゲインをよ
りきめ細かく切り換えることができるようにしてもよ
い。
【0032】また、本発明の実施形態としては、第2従
来例の電流/電圧変換ICにおいて、変換ゲインの切り
換えとファーストポールのシフトとを同時に行うものを
示したが、第1従来例の電流/電圧変換ICにおいて、
これを行うようにしたものであってもよく、同一の変換
ゲインを想定した場合、上記実施形態よりも周波数帯域
としては劣るが、変換ゲインを切り換えても周波数帯域
が悪化することはない(図4参照)。
【0033】また、本発明の実施形態として、フォトダ
イオードが別体である電流/電圧変換ICを示したが、
フォトダイオードを内蔵した光電気変換IC、いわゆ
る、OEICであってもよい。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電流/電
圧変換ICあるいは光電気変換ICによれば、変換ゲイ
ンを上昇させても周波数帯域が悪化することはなくな
る。これにより、例えば、20倍速以上のCDプレー
ヤ、3倍速のDVDプレーヤなどにおいても、常に安定
した再生品質が得ることができるようになるというよう
に、電流/電圧変換ICあるいは光電気変換ICが組み
込まれる機器の性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態である電流/電圧変換I
Cの回路ブロック図である。
【図2】 図1において差動型アンプ1の具体例を示し
た図である。
【図3】 図1に示す電流/電圧変換ICの周波数特性
図である。
【図4】 他の実施形態である電流/電圧変換ICの周
波数特性図である。
【図5】 第1従来例の電流/電圧変換ICの回路ブロ
ック図である。
【図6】 第1従来例の電流/電圧変換ICの周波数特
性図である。
【図7】 第2従来例の電流/電圧変換ICの回路ブロ
ック図である。
【図8】 第2従来例の電流/電圧変換ICの周波数特
性図である。
【符号の説明】
1 差動型アンプ(演算増幅器) 2 アナログスイッチ 3、4、5、6、51、52 抵抗 Q1、Q2、Q6 NPN型トランジスタ Q3、Q4、Q5、Q7 PNP型トランジスタ CC1、CC2 定電流回路 D1、D2 ダイオード C1、C2 コンデンサ SW アナログスイッチ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 負帰還抵抗が接続された増幅器を有し、
    該増幅器の入力端子に光電変換素子であるフォトダイオ
    ードを接続して、該フォトダイオードの出力電流を前記
    負帰還抵抗によって電圧に変換する電流/電圧変換IC
    において、 前記負帰還抵抗の抵抗値と前記増幅器の位相補償要素で
    ある容量の容量値とを外部からの信号により連動して変
    化させる手段を有することを特徴とする電流/電圧変換
    IC。
  2. 【請求項2】 光電変換素子であるフォトダイオード
    と、負帰還抵抗が接続された増幅器とを有し、前記フォ
    トダイオードの出力電流を前記負帰還抵抗によって電圧
    に変換する光電気変換ICにおいて、 前記負帰還抵抗の抵抗値と前記増幅器の位相補償要素で
    ある容量の容量値とを外部からの信号により連動して変
    化させる手段を有することを特徴とする光電気変換I
    C。
JP9099985A 1997-04-17 1997-04-17 電流/電圧変換ic及び光電気変換ic Pending JPH10290127A (ja)

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US09/061,068 US6114686A (en) 1997-04-17 1998-04-16 Current-to-voltage conversion IC and a photoelectric conversion IC
KR1019980013780A KR19980081512A (ko) 1997-04-17 1998-04-17 전류-전압변환ic 및 광-전기변환ic 및 이것을 이용한 광판독장치

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