KR20050004063A - 저 노이즈화한 레이저 구동 회로 및 이 회로를 이용가능한광 픽업 회로 - Google Patents

저 노이즈화한 레이저 구동 회로 및 이 회로를 이용가능한광 픽업 회로 Download PDF

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Abstract

EMI 노이즈의 영향을 저감시키기 위해서 구동 전류의 경로에 페라이트 비드나 콘덴서를 설치하면 광 픽업의 사이즈가 증대되는 문제를 해결하기 위한 레이저 구동 회로를 갖는 광 픽업 회로를 제공한다.
광 디스크 장치(60)에 있어서, 광 픽업 회로(62)에 포함되는 레이저 발광 소자(LD)의 레이저 광을 광 검출 소자(PD)가 검출하여 검출 신호를 메인 기판(61)으로 전송한다. 메인 기판(61)의 APC 회로(65)는 광 검출 소자(PD)로부터의 검출 신호에 따라서 레이저 발광 소자(LD)의 레이저 광 출력을 일정하게 제어하기 위한 제어 신호를 출력한다. 광 픽업 회로(62)에 포함되는 레이저 구동 회로(63)는 트랜지스터(Tr)와 고주파 중첩 회로(64)를 내장한다. 트랜지스터(Tr)는 APC 회로(65)로부터의 제어 신호에 따라서 구동 전류를 생기하고, 고주파 중첩 회로(64)는 그 구동 전류에 고주파 전류를 중첩한다. 레이저 발광 소자(LD)는 고주파 전류가 중첩된 구동 전류에 의해 구동된다.

Description

저 노이즈화한 레이저 구동 회로 및 이 회로를 이용가능한 광 픽업 회로{LASER DRIVER CIRCUIT WITH REDUCED NOISE AND OPTICAL PICKUP CIRCUIT FOR USE WITH THE SAME}
본 발명은 증폭 회로에 관한 것이다. 본 발명은 특히, 차동 증폭 회로의 주파수 특성을 개선하는 기술에 관한 것이다.
종래, CD 구동 장치나 DVD 구동 장치 등의 광 픽업에서 발생하는 반사 광 노이즈를 저감시키기 위해서, 고주파 중첩 모듈을 이용하는 방법이 알려져 있다(예컨대, 특허 문헌1 참조.). 일반적으로, CD나 DVD 등의 광 디스크로부터 정보를 판독하기 위해서 광 픽업용 레이저 발광 소자가 사용되고 있고, 광 디스크로부터의 반사광에 의해 발생하는 반사 광 노이즈는 광 픽업의 재생 신호에 악영향을 미칠 우려가 있다. 그러므로, 고주파 중첩 모듈은 레이저 발광 소자의 구동 전류에 고주파 전류를 중첩하여 레이저 출력을 안정시킨다.
(특허 문헌1)
일본국 특개평 5-48184호 공보
여기서, 고주파 중첩 모듈에 의해 레이저 발광 소자의 구동 전류에 고주파 전류를 중첩하면, EMI(Electromagnetic Interference:전자 방해) 노이즈가 발생하기 쉽다. 종래, 메인 기판에 대한 EMI 노이즈의 영향을 저감시키기 위해서, 구동 전류의 경로에 페라이트 비드나 콘덴서를 설치할 필요가 있었다. 그러나, 페라이트 비드나 콘덴서를 설치하는 것은 광 픽업의 사이즈 증대의 원인이 되고 있다.
본 발명자는 이상의 인식에 근거하여 본 발명을 이룬 것으로서, 그 목적은레이저 구동 회로에서의 EMI 노이즈의 저감과 소형화를 양립하는 것에 있다.
본 발명의 형태는 레이저 구동 회로이다. 이 레이저 구동 회로는 레이저 발광 소자를 구동하는 구동 소자와, 구동 소자에 의해 생기(生起)된 구동 전류에 고주파 전류를 중첩하는 고주파 중첩 회로를 동일 패키지에 내장한다.
본 형태에서는, 광 픽업 회로에 포함되는 고주파 중첩 회로를 1칩으로 구성하는 동시에 레이저 발광 소자를 구동하는 구동 소자를 그 고주파 중첩 회로와 동일한 칩에 내장시켜 레이저 구동 회로로서 구성한다. 이 경우, 구동 전류의 라인이 메인 기판까지 미치지 못하므로, EMI 노이즈가 메인 기판까지 달하지 않고, 페라이트 비드나 콘덴서를 구동 전류의 라인에 설치할 필요가 없다. 따라서, EMI 노이즈의 저감과 회로의 소형화를 양립할 수 있다.
본 발명의 다른 형태도 또한, 레이저 구동 회로이다. 이 레이저 구동 회로는 광 검출 소자에 의한 검출 결과에 의거하여 레이저 발광 소자의 레이저 광 출력을 일정하게 제어하는 외부의 자동 출력 제어 회로로부터 제어 신호를 입력하는 입력 단자와, 제어 신호에 의거하여 외부의 레이저 발광 소자를 구동하는 구동 소자와, 구동 소자에 의해 생기된 구동 전류를 레이저 발광 소자로 출력하는 출력 단자와, 레이저 발광 소자로 출력되는 구동 전류에 고주파 전류를 중첩하는 고주파 중첩 회로를 갖는다.
본 형태에서는, 메인 기판 등에 설치되는 자동 출력 제어 회로(이하, 「APC 회로」라고 표기한다)에 의해 구동 소자의 동작이 제어되지만, 구동 소자가 레이저 구동 회로 내에 설치되므로, 고주파 전류의 중첩에 의해서 발생하는 EMI 노이즈가자동 출력 제어 회로를 포함하는 메인 기판까지 도달하지 않는다. 따라서, 자동 출력 제어 회로와 구동 소자간에 페라이트 비드나 콘덴서를 설치할 필요가 없이, EMI 노이즈의 저감과 회로의 소형화를 양립할 수 있다.
본 발명의 또 다른 형태도 또한, 레이저 구동 회로이다. 이 레이저 구동 회로는 광 검출 소자에 의한 검출 결과에 의거하여 레이저 발광 소자의 레이저 광 출력을 일정하게 제어하는 외부의 자동 출력 제어 회로로부터, 파장이 상이한 다수의 레이저 발광 소자에 대한 제어 신호를 각각 입력하는 다수의 입력 단자와, 제어 신호에 의거하여 다수의 레이저 발광 소자를 각각 구동하는 다수의 구동 소자와, 다수의 구동 소자에 의해 생기된 각각의 구동 전류를 다수의 레이저 발광 소자로 각각 출력하는 다수의 출력 단자와, 다수의 레이저 발광 소자로 출력되는 각각의 구동 전류에 고주파 전류를 중첩하는 고주파 중첩 회로를 갖는다.
본 형태에 의하면, CD용의 레이저 발광 소자와 DVD용의 레이저 발광 소자를 개별적으로 구동 및 제어할 수 있고, 각각에 관해서 고주파 전류의 중첩에 의해 발생하는 EMI 노이즈가 메인 기판까지 도달하지 않는다. 따라서, CD 및 DVD의 쌍방에 대응한 레이저 구동 회로에서도 EMI 노이즈의 저감과 회로의 소형화를 양립할 수 있다.
본 발명의 또 다른 형태는 광 픽업 회로이다. 이 광 픽업 회로는 레이저 구동 회로와, 레이저 구동 회로의 외부에 접속되어 고주파 전류가 중첩된 구동 전류에 의해 구동되는 레이저 발광 소자를 구비한다.
본 형태에 의하면, 상기 다른 형태와 같이 레이저 발광 소자의 구동 전류에고주파 전류를 중첩하는 것에 의한 EMI 노이즈가 메인 기판에 도달하지 않는다. 따라서, EMI 노이즈의 저감과 소형화를 양립할 수 있는 광 픽업 회로를 실현할 수 있다.
또한, 이상의 구성 요소의 임의의 조합이나, 본 발명의 구성 요소나 표현을 방법, 장치, 회로 등의 사이에서 상호로 치환한 것도 또한, 본 발명의 형태로서 유효하다.
도 1은 실시 형태3에 관한 고주파 발진 회로를 도시하는 도면이다.
도 2는 가변 전류원의 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 도 1의 고주파 발진 회로와 특성을 비교하기 위한 고주파 발진 회로의 구성을 도시하는 도면이다.
도 4의 (a)-(b)는, 실험 결과에 따른 도 1의 고주파 발진 회로 및 도 3의 고주파 발진 회로의 출력 파형을 각각 도시하는 도면이다.
도 5는 실시 형태4에 관한 고주파 발진 회로의 구성을 도시하는 도면이다.
도 6은 실시 형태5에 관한 고주파 발진 회로의 적용예 중, 광 픽업의 구성을 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태1에 관한 광 디스크 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태2에 관한 광 디스크 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
(실시 형태 1)
본 발명의 실시 형태1에서는, 한 쌍의 레이저 발광 소자 및 광 검출 소자를 구비한 광 디스크 장치를 제공한다. 이 한 쌍의 레이저 발광 소자 및 광 검출 소자는 광 픽업 회로 내에 설치되는 동시에, 레이저 발광 소자를 구동하는 구동 소자는 광 픽업 회로 내에 탑재해야 할 레이저 구동 회로에 내장시킨다.
도 7은 본 발명의 실시 형태1에 관한 광 디스크 장치의 구성을 도시한다. 광 디스크 장치(60)는 메인 기판(61)과 광 픽업 회로(62)를 구비한다. 메인 기판(61)은 APC 회로(65)를 주로 갖는다. 광 픽업 회로(62)는 레이저 발광 소자(LD), 광 검출 소자(PD) 및 레이저 구동 회로(63)를 주로 갖는다. 레이저 발광 소자(LD)는 전류를 부가하면 발광하는 반도체 레이저 다이오드이다. 레이저 발광 소자(LD)는 레이저 구동 회로(63)의 출력 단자(68)에 접속되고, 레이저 구동 회로(63)에 의해 구동되어 레이저 광을 출력한다. 광 검출 소자(PD)는 수광하면 광을 전기 신호로 변환하는 포토 다이오드이다. 광 검출 소자(PD)는 레이저 발광 소자(LD)로부터 출력된 레이저 광의 일부를 검출하여 광 검출 신호를 제1 단자(69)로부터 출력한다. 제1 단자(69)로부터 출력된 광 검출 신호는 제1 커넥터(73)를 통해 메인 기판(61)의 제2 단자(70)에 입력된다. APC 회로(65)는 광 검출 소자(PD)에 의한 레이저 광의 검출 결과에 따라서, 레이저 발광 소자(LD)의 레이저 광 출력을 일정하게 제어하기 위한 피드백 제어를 하는 회로이다. APC 회로(65)는 제2 단자(70)로부터 입력된 광 검출 신호와 참조 전압과의 전위차를 증폭하고, 그 출력인 제어 신호를 제3 단자(71)로부터 출력한다. 제3 단자(71)로부터 출력된 제어 신호는 제2 커넥터(74)를 통해 광 픽업 회로(62)의 제4 단자(72)에 입력된다.
광 픽업 회로(62)의 제4 단자(72)로부터 입력된 제어 신호는 레이저 구동 회로(63)에 입력 단자(67)를 통해 입력된다. 레이저 구동 회로(63)는 레이저 발광 소자(LD)를 구동하는 구동 소자로서의 트랜지스터(Tr)와, 트랜지스터(Tr)에 의해 생기된 구동 전류에 고주파 전류를 중첩하는 고주파 중첩 회로(64)가 동일 패키지에 내장된 회로이다. 트랜지스터(Tr)는 예컨대 p채널 MOS트랜지스터이고, 그 게이트가 입력 단자(67)에 접속되고, 소스가 전원 단자(66)에 접속되며 드레인이 출력 단자(68)에 접속된다. 전원 단자(66)는 전압원(VDD)에 접속된다. 입력 단자(67)로부터 입력된 제어 신호의 전압은 트랜지스터(Tr)의 게이트에 인가되고, 트랜지스터(Tr)는 인가된 전압에 따라서 소스-드레인 간에 구동 전류를 생기한다. 트랜지스터(Tr)에 의해 생기된 구동 전류는 고주파 중첩 회로(64)에 의해 고주파 전류가 중첩되면, 출력 단자(68)로부터 레이저 발광 소자(LD)에 출력된다. 이에따라, APC 회로(65)에 의한 레이저 발광 소자(LD)로의 피드백 제어가 실현된다.
여기서, 레이저 발광 소자(LD)를 구동하는 트랜지스터(Tr)가 레이저 구동 회로(63)가 아닌 메인 기판(61)에 내장되는 것을 상정하면, 구동 전류의 라인은 메인 기판(61)으로부터 커넥터를 통해 광 픽업 회로(62) 내의 레이저 발광 소자(LD)에 걸쳐 형성되게 된다. 이 경우, 고주파 중첩 회로(64)에 의해 고주파 전류가 구동 전류에 중첩되는 결과, 발생하는 EMI 노이즈는 구동 전류의 라인을 통해 메인 기판(61)까지 파급될 우려가 있다. 따라서, 구동 전류의 라인에 페라이트 비드나 콘덴서를 설치하여 EMI 노이즈를 저감시킬 필요가 있게 된다.
한편, 본 실시 형태에서는 트랜지스터(Tr)를 레이저 구동 회로(63)에 내장시킴으로써 메인 기판(61)으로의 EMI 노이즈의 파급을 차단할 수 있다. 따라서, 구동 전류의 라인에 페라이트 비드나 콘덴서를 설치할 필요도 없고, 광 픽업 회로(62)의 소형화를 실현할 수 있다.
(실시 형태2)
본 실시 형태에서의 광 디스크 장치는 레이저 발광 소자, 광 검출 소자, APC 회로 및 구동 소자로서의 트랜지스터를 각각 다수 갖는 점에서 본 발명의 실시 형태1과 상이하다. 본 실시 형태에서는 특히 레이저 발광 소자 등의 각 소자 또는 각 회로를 CD용과 DVD용으로 2개씩 갖는다. 이하, 본 발명의 실시 형태1과의 상위점을 중심으로 설명한다.
도 8은 본 발명의 실시 형태2에 관한 광 디스크 장치의 구성을 도시한다. 메인 기판(61)은 제1 APC 회로(75) 및 제2 APC 회로(76)를 주로 갖는다. 광 픽업회로(62)는 제1 레이저 발광 소자(LD1), 제2 레이저 발광 소자(LD2), 제1 광 검출 소자(PD1), 제2 광 검출 소자(PD2) 및 레이저 구동 회로(63)를 주로 갖는다. 제1 레이저 발광 소자(LD1) 및 제2 레이저 발광 소자(LD2)는 서로 파장이 상이한 반도체 레이저 다이오드이다. 제1 레이저 발광 소자(LD1)는 레이저 구동 회로(63)의 제1 출력 단자(79)에 접속된다. 제1 광 검출 소자(PD1)는 제1 레이저 발광 소자(LD1)로부터 출력된 레이저 광의 일부를 검출하여 광 검출 신호를 제1 단자(81)로부터 출력한다. 제1 단자(81)로부터 출력된 광 검출 신호는 제2 커넥터(86)를 통해 메인 기판(61)의 제2 단자(82)에 입력된다. 제1 APC 회로(75)는 제2 단자(82)로부터 입력된 광 검출 신호와 참조 전압과의 전위차를 증폭하고, 그 출력인 제어 신호를 제3 단자(83)로부터 출력한다. 제3 단자(83)로부터 출력된 제어 신호는 제1 커넥터(85)를 통해 광 픽업 회로(62)의 제4 단자(84)에 입력된다.
광 픽업 회로(62)의 제4 단자(84)로부터 입력된 제어 신호는 레이저 구동 회로(63)로 제1 입력 단자(77)를 통해 입력된다. 레이저 구동 회로(63)는 제1 레이저 발광 소자(LD1)를 구동하는 제1 트랜지스터(Tr1)와, 제2 레이저 발광 소자(LD2)를 구동하는 제2 트랜지스터(Tr2)와, 고주파 중첩 회로(64)가 동일 패키지에 내장된 회로이다. 제1 트랜지스터(Tr1)는 그 게이트가 제1 입력 단자(77)에 접속되고, 소스가 전원 단자(66)에 접속되며, 드레인이 제1 출력 단자(79)에 접속된다. 제1 입력 단자(77)로부터 입력된 제어 신호의 전압은 제1 트랜지스터(Tr1)의 게이트에 인가되고, 제1 트랜지스터(Tr1)는 인가된 전압에 따라서 소스-드레인 간에 구동 전류를 생기한다. 제1 트랜지스터(Tr1)에 의해 생기된 구동 전류는 고주파 중첩 회로(64)에 의해 고주파 전류가 중첩되면, 제1 출력 단자(79)로부터 제1 레이저 발광 소자(LD1)로 출력된다. 이에 따라, 제1 APC 회로(75)에 의한 제1 레이저 발광 소자(LD1)에 대한 피드백 제어가 실현된다.
제2 레이저 발광 소자(LD2)는 레이저 구동 회로(63)의 제2 출력 단자(80)에 접속된다. 제2 광 검출 소자(PD2)는 제2 레이저 발광 소자(LD2)로부터 출력된 레이저 광의 일부를 검출하여 광 검출 신호를 제5 단자(87)로부터 출력한다. 제5 단자(87)로부터 출력된 광 검출 신호는 제4 커넥터(92)를 통해 메인 기판(61)의 제6 단자(88)에 입력된다. 제2 APC 회로(76)는 제6 단자(88)로부터 입력된 광 검출 신호와 참조 전압과의 전위차를 증폭하여 그 출력인 제어 신호를 제7 단자(89)로부터 출력한다. 제7 단자(89)로부터 출력된 제어 신호는 제3 커넥터(91)를 통해 광 픽업 회로(62)의 제8 단자(90)에 입력된다.
광 픽업 회로(62)의 제8 단자(90)로부터 입력된 제어 신호는 레이저 구동 회로(63)로 제2 입력 단자(78)를 통해 입력된다. 제2 트랜지스터(Tr2)는 그 게이트가 제2 입력 단자(78)에 접속되고, 소스가 전원 단자(66)에 접속되며, 드레인이 제2 출력 단자(80)에 접속된다. 제2 입력 단자(78)로부터 입력된 제어 신호의 전압은 제2 트랜지스터(Tr2)의 게이트에 인가되고, 제2 트랜지스터(Tr2)는 인가된 전압에 따라서 소스-드레인 간에 구동 전류를 생기한다. 제2 트랜지스터(Tr2)에 의해 생기된 구동 전류는 고주파 중첩 회로(64)에 의해 고주파 전류가 중첩되면, 제2 출력 단자(80)로부터 제2 레이저 발광 소자(LD2)로 출력된다. 고주파 중첩 회로(64)가 고주파 전류를 중첩하는 대상이 되는 구동 전류는 제1 트랜지스터(Tr1)에 의해 생기된 구동 전류와, 제2 트랜지스터(Tr2)에 의해 생기된 구동 전류 중의 어느 하나가 스위치(SW)의 전환에 의해서 선택된다.
본 실시 형태에서도, 본 발명의 실시 형태1과 마찬가지로, 제1 트랜지스터(Tr1) 및 제2 트랜지스터(Tr2)를 레이저 구동 회로(63)에 내장시킨다. 이에 따라, EMI 노이즈의 메인 기판(61)으로의 파급을 차단할 수 있고, 페라이트 비드나 콘덴서의 설치가 불필요하게 되어 광 픽업 회로(62)의 소형화를 실현할 수 있다.
(실시 형태3∼5)
본 발명의 실시 형태1, 2에서의 고주파 중첩 회로(64) 및 광 픽업 회로(62)는 이하의 실시 형태3∼5와 같이 실시하여도 된다.
(실시 형태3∼5의 전제)
종래의 전압 제어형의 발진 회로는 예컨대, 광 픽업이나 PLL(Phase Locked Loop)에 사용되고, 일반적으로 인가되는 제어 전압에 따라서 발진 주파수를 변화시켜 설정하며, 해당 발진 주파수의 신호를 발진 출력한다. 종래 기술에서의 전압 제어 발진기의 일례로는 반전 앰프, 제1 충방전 회로, 제2 충방전 회로를 일순하도록 접속되어 있다. 이 구성에서 반전 앰프로부터의 반전 전압 신호의 위상은 제1 충방전 회로와 제2 충방전 회로에서 단계적으로 지연되고, 또한, 제2 충방전 회로의 출력이 다시 반전 앰프에 입력된다. 일순한 반전 전압 신호의 위상은 당초의 위상과 다시 동일하게 되므로, 전압 제어 발진기는 이상의 처리의 반복에 의해서 계속해서 발진 가능하게 된다. 또, 전압 제어 발진기의 발진 주파수는 주로 제1충방전 회로와 제2 충방전 회로에서의 충방전 전류의 크기에 따라서 결정되고, 또한 충방전 전류의 크기는 충방전 전류보다도 큰 전류치 레벨이며 또한 제어가 용이한 제어 전류에 의해서 제어된다.
종래의 기술에서는 충방전 전류가 상당히 작아도 제어는 제어 전류에 의해서 이루어지므로, 제어를 위한 전류치 레벨의 안정화에 의해 낮은 발진 주파수에서도 안정적으로 발진 가능하다. 한편, 일반적으로 높은 발진 주파수를 발진하기 위해서는 또한 이하의 과제 검토가 필요하다. 높은 발진 주파수의 발진 신호를 발진하고, 또한 해당 발진 신호를 전계 효과 트랜지스터(FET:Field effect transistor)에 의해서 전류 신호로 변환할(이하, 해당 FET를「변환용 FET」라고 한다) 경우, 일반적으로 변환에 의한 발진 신호의 왜곡이 발생하기 쉽다. 또, 이 왜곡에 의해서, 고조파 성분이 고차까지 미치는 경우, 전자 방해(EMI:Electromagnetic Interference) 특성이 악화하는 경향이 있다. 또, 최종적으로 발진 회로로부터 출력되는 발진 신호의 발진 주파수를 높게, 또한 해당 발진 신호의 진폭을 크게 할 경우에는 일반적으로 소비 전력이 높아진다. 배터리 구동의 장치 등에 발진 회로를 장착하는 경우 소비 전력은 낮은 것이 바람직하지만, 소비 전력을 낮추기 위해서는 전압 신호로부터 전류 신호로의 변환 효율을 개선해야 할 필요가 있다.
한편, 발진 회로를 LSI(Large-Scale Integrated circuit) 등에 내장하여 제공하는 LSI 벤더로서는 양산 효과를 얻기 위해 해당 LSI는 범용적으로 사용할 수 있는 것이 바람직하다. 또, LSI를 장치 등에 장착하는 세트 메이커는 장치에서의 요구 조건에 따라서 출력 신호의 진폭의 크기를 가변적으로 설정할 수 있고, 낮은소비 전력으로 동작할 수 있는 발진 회로를 원한다. 그러므로 발진 회로는 출력되는 신호의 진폭, 소비 전력 등에 대하여 적정한 특성이 요구된다. 또한, 세트 메이커가 발진 회로를 소정의 장치 내에 적용하고 출력 신호의 진폭을 크게하도록 설정하는 경우, 파형의 왜곡 또는 EMI 특성이 소정의 요건을 만족할 필요도 있다.
본 발명의 실시 형태3∼5의 목적은 발진 신호의 진폭을 가변적으로 출력할 수 있고, 또한 파형의 왜곡 특성을 개선한 발진 회로를 제공하는 것이다.
실시 형태3∼5에서의 과제를 해결하기 위한 수단으로서 소정 형태는 발진 회로이다. 이 발진 회로는 발진 신호를 차동 신호로서 출력하는 발진 신호 생성 회로와, 발진 신호 생성 회로로부터 출력된 차동 신호를 증폭하는 차동 증폭기와, 차동 증폭기에 의해서 증폭된 차동 신호를 전압 신호에서 전류 신호로 변환하는 변환 회로와, 외부로부터 입력한 설정 신호에 따른 크기로 변환 회로를 동작시키는 구동 전류를 가변적으로 출력하는 구동 회로를 포함한다.
「차동 증폭기」에서의 증폭률은 회로에 따라서 적절하게 설정되면 되고, 예컨대, 증폭률이 「1」보다 큰 경우, 증폭률이 「1」일 경우, 증폭률이 「1」보다 작은 경우도 포함하는 것으로 한다.
구동 회로에 입력한 설정 신호에 의해서 구동 전류를 크게 한 경우, 변환 회로는 변환한 전류 신호의 진폭을 크게 하도록 구성되어도 된다.
이상의 발진 회로에 의해, 차동 신호를 처리 대상으로 하고 있으므로 신호에 포함된 왜곡 성분이 상쇄되어 신호 파형의 왜곡 성분을 저감할 수 있다. 또 최종적으로, 전압 신호에서 전류 신호로 변환하기 위한 구동 전류의 크기를 가변으로하여, 변환한 전류 신호의 진폭의 크기를 조절하므로 변환 효율이 향상하고, 소비 전력을 낮출 수 있다.
실시 형태3∼5에서의 과제를 해결하기 위한 수단으로서 다른 형태도 발진 회로이다. 이 발진 회로는 발진 신호를 차동 신호로서 출력하는 발진 신호 생성 회로와, 발진 신호 생성 회로로부터 출력된 차동 신호를 증폭하는 차동 증폭기와, 차동 증폭기에 의해서 증폭된 차동 신호를 전압 신호에서 전류 신호로 변환하는 변환 회로와, 외부로부터 입력한 설정 신호에 따른 크기로 차동 증폭기를 동작시키는 구동 전류를 가변으로 출력하는 구동 회로를 포함한다.
구동 회로에 입력한 설정 신호에 의해서 구동 전류를 크게 한 경우 차동 증폭기는 동작 속도를 높이도록 구성되어도 된다.
이상의 발진 회로에 의해, 변환한 전류 신호의 진폭의 크기에 대한 요구에 따라서 차동 증폭기에 흐르게 하는 구동 전류의 크기를 조절함으로써, 불필요하게 흐르는 전류를 줄일 수 있으므로 변환 효율을 높일 수 있다. 또, 요구된 전류 신호의 진폭이 작을 경우, 구동 전류의 조절에 의해서 차동 증폭기로부터 출력되는 차동 신호의 진폭을 줄일 수 있으므로, 차동 증폭기의 전원과 그라운드 간에 발생하고, 또한 차동 신호에 부가되는 잡음이 작아져, 잡음의 영향이 작은 전류 신호를 출력할 수 있다.
(실시 형태3)
실시 형태3은, LSI 벤더가 범용성을 목적으로 발진 신호의 진폭의 크기를 가변적으로 발진될 수 있도록 제조하고, 또 세트 메이커가 소정의 진폭의 크기를 설정하여 소정의 장치에 장착하는 것을 전제로 한 고주파 발진 회로에 관한 것이다. 본 실시 형태에서의 고주파 발진 회로는 인가된 제어 전압에 따른 발진 주파수의 발진 신호를 발진한다. 또, 발진 신호의 전압의 진폭은 FET에 의해서, 후단의 변환용 FET를 스위칭 할 수 있는 정도까지 증폭되고(이하, 증폭시키기 위한 FET를「증폭용 FET」라고 한다), 또한 증폭된 발진 신호는 변환용 FET에 의해서 전압 신호에서 전류 신호로 변환된다. 특히 본 실시 형태에서는, 발진 신호의 발진과 증폭이 차동 신호에 의거하므로 신호의 왜곡을 상쇄하고, 신호 파형의 왜곡 성분을 저감할 수 있다. 또한, 전류로 변환한 발진 신호의 진폭 조절에, 변환용 FET에 흐르게 하는 구동 전류의 크기를 직접 조절하므로 변환 효율이 개선되고, 소비 전력을 저감할 수 있다.
도 1은 실시 형태3에 관한 고주파 발진 회로(100)를 도시한다. 고주파 발진 회로(100)는 발진 신호 생성 회로(10), 차동 증폭기(12), 변환 회로(14), 구동 회로(16)를 포함한다. 또, 발진 신호 생성 회로(10)는, 가변 전류원(20), 제1 인버터(22), 제2 인버터(24), 제3 인버터(26), 제4 인버터(28), 트랜지스터(Tr1) 내지 트랜지스터(Tr13)를 포함하고, 차동 증폭기(12)는 정전류원(30), 트랜지스터(Tr14) 내지 트랜지스터(Tr19)를 포함하고, 변환 회로(14)는 트랜지스터(Tr20) 내지 트랜지스터(Tr27)를 포함하며, 구동 회로(16)는 가변 전류원(32)을 포함한다. 또 신호로서 발진기 구동 전류(200), 제1 생성 발진 신호(202), 제2 생성 발진 신호(204), 제1 증폭 발진 신호(206), 제2 증폭 발진 신호(208), 제1 전류 발진 신호(210), 제2 전류 발진 신호(212), 출력 전류 발진 신호(214), 증폭기 구동 전류(216), 변환용 구동 전류(218)를 포함한다.
발진 신호 생성 회로(10)는 발진 신호로서, 차동 신호인 제1 생성 발진 신호(202)와 제2 생성 발진 신호(204)를 생성한다. 가변 전류원(20)은 인가된 제어 전압에 따라서 크기가 변화하는 전류를 흐르게 한다. 트랜지스터(Tr1)와 트랜지스터(Tr2)는 커런트 미러 회로를 구성하고 있으므로 가변 전류원(20)으로부터 출력된 전류의 크기에 비례한 발진기 구동 전류(200)가 흐른다.
트랜지스터(Tr3) 내지 트랜지스터(Tr8)는 커런트 미러 회로를 구성하고 있고, 또한 트랜지스터(Tr9) 내지 트랜지스터(Tr13)도 커런트 미러 회로를 구성하고 있다. 이들의 커런트 미러 회로로부터, 발진기 구동 전류(200)에 비례한 전류가 각각 제1 인버터(22), 제2 인버터(24), 제3 인버터(26), 제4 인버터(28)로 구성된 차동 출력형의 링 발진기로 흐르게 된다. 요컨대, 발진기 구동 전류(200)가 커지면 차동 출력형의 링 발진기에 흐르게 되는 전류가 커지므로, 차동 출력형의 링 발진기로부터 출력되는 제1 생성 발진 신호(202)와 제2 생성 발진 신호(204)의 발진 주파수가 높아진다. 여기서, 제1 생성 발진 신호(202)나 제2 생성 발진 신호(204)는 예컨대, 정현파와 같이 최대치와 최소치를 일정 기간으로 반복하여 출현시키지만, 이들은 서로 차동 신호를 구성한다. 또한, 차동 신호는 「밸런스 신호」라고도 하고, 한편, 그라운드 등의 정전위를 기준으로 한 통상의 신호는 「언밸런스 신호」라고 하는 경우도 있다.
차동 증폭기(12)는 제1 생성 발진 신호(202)와 제2 생성 발진 신호(204)를 각각 차동 증폭하고, 제1 증폭 발진 신호(206)와 제2 증폭 발진 신호(208)를 출력한다. 또한, 차동 증폭은 후술하는 트랜지스터(Tr20)나 트랜지스터(Tr21)에서의 드라이브 능력의 향상을 목적으로 실행된다. 차동 증폭기(12)를 구성하는 트랜지스터(Tr14) 내지 트랜지스터(Tr19)는 정전류원(30)으로부터의 증폭기 구동 전류(216)에 의해서 구동되고, 제1 생성 발진 신호(202)와 제2 생성 발진 신호(204)가 트랜지스터(Tr18)와 트랜지스터(Tr19)의 게이트 단자에 각각 인가되어 차동 증폭되고, 제1 생성 발진 신호(202)나 제2 생성 발진 신호(204)와 같은 파형을 갖고 있는 차동 신호의 제1 증폭 발진 신호(206)나 제2 증폭 발진 신호(208)를 출력한다. 또한, 트랜지스터(Tr14) 내지 트랜지스터(Tr19)가 상술의 증폭용 FET에 상당한다.
가변 전류원(32)은 제1 증폭 발진 신호(206)와 제2 증폭 발진 신호(208)의 전압을 전류로 변환하기 위해서, 후술의 트랜지스터(Tr20)와 트랜지스터(Tr21)를 구동하기 위한 변환용 구동 전류(218)를 흐르게 한다. 또, 상세한 것은 후술하지만, 외부로부터 가변 전류원(32)에 포함된 가변 저항의 값을 조절하여 변환용 구동 전류(218)의 크기를 조절할 수 있다.
변환 회로(14)는 제1 증폭 발진 신호(206)와 제2 증폭 발진 신호(208)를 싱크 전류와 소스 전류가 교대로 전환된 형태의 출력 전류 발진 신호(214)로 변환한다. 이후, 출력 전류 발진 신호(214)는, 「싱크 전류」와「소스 전류」를 포함하는 것으로 한다. 트랜지스터(Tr20)는 게이트 단자에 인가되는 제1 증폭 발진 신호(206)를 제1 전류 발진 신호(210)로 변환한다. 여기서, 트랜지스터(Tr20)는 n채널형이므로, 제1 증폭 발진 신호(206) 값이 커지면, 제1 전류 발진 신호(210)의 값은 변환용 구동 전류(218)의 값에 가까워진다. 트랜지스터(Tr21)는트랜지스터(Tr20)와 동일한 동작을 하여 제2 증폭 발진 신호(208)를 제2 전류 발진 신호(212)로 변환한다.
트랜지스터(Tr22)와 트랜지스터(Tr23)는 커런트 미러 회로를 구성하고 있고, 제1 전류 발진 신호(210)와 비례 관계를 갖는 제1 출력 전류 신호로 변환한다. 또, 트랜지스터(Tr24)와 트랜지스터(Tr25) 및 트랜지스터(Tr26)와 트랜지스터(Tr27)도 각각 커런트 미러 회로를 구성하고 있으므로, 제2 전류 발진 신호(212)와 비례 관계를 갖는 제2 출력 전류 신호로 변환한다. 또한, 제1 출력 전류 신호와 제2 출력 전류 신호는 트랜지스터(Tr20)와 트랜지스터(Tr21)의 전환에 의해서, 상술의 싱크 전류와 소스 전류가 전환된 출력 전류 발진 신호(214)가 된다.
도 2는 가변 전류원(32)의 구성을 도시한다. 가변 전류원(32)은 참조 전압원(40), 연산 증폭기(42), 가변 저항(44), 트랜지스터(Tr28) 내지 트랜지스터(Tr30)를 포함한다. 또, 신호로서 설정 신호(220)를 포함한다.
가변 저항(44)은 소정의 정전압을 전류로 변환하기 위한 저항이고, 그 값은 외부로부터 입력된 설정 신호(220)에 따라서 조절된다.
참조 전압원(40), 연산 증폭기(42), 트랜지스터(Tr28)는 가변 저항(44)으로 변환된 전류의 값을 안정화시킨다. 여기서, 연산 증폭기(42)에 의해서 트랜지스터(Tr28)의 게이트 전압이 증폭되므로, 트랜지스터(Tr28)는 드레인 전류 특성의 포화 영역에서 사용된다.
트랜지스터(Tr29)와 트랜지스터(Tr30)는 커런트 미러 회로를 구성하고 있고변환용 구동 전류(218)를 출력한다. 즉, 가변 저항(44)의 값을 변경하면, 변환용 구동 전류(218)의 값도 변경된다.
이상의 구성에 의한 고주파 발진 회로(100)의 동작은 이하와 같다. 제어 전압을 크게하면, 가변 전류원(20)이 흐르게 하는 발진기 구동 전류(200)도 커진다. 제1 인버터(22) 내지 제4 인버터(28)에 의해서 구성되는 차동 출력형의 링 발진기는 발진기 구동 전류(200)가 커지면, 보다 높은 발진 주파수의 제1 생성 발진 신호(202)와 제2 생성 발진 신호(204)를 출력한다. 차동 증폭기(12)는 제1 생성 발진 신호(202)와 제2 생성 발진 신호(204)를 충분히 큰 진폭의 제1 증폭 발진 신호(206)와 제2 증폭 발진 신호(208)로 각각 증폭한다.
트랜지스터(Tr20)와 트랜지스터(Tr21)는 제1 증폭 발진 신호(206)와 제2 증폭 발진 신호(208)를 제1 전류 발진 신호(210)와 제2 전류 발진 신호(212)로 각각 변환한다. 가변 전류원(32)은 트랜지스터(Tr20)와 트랜지스터(Tr21)에, 외부로부터 설정된 변환용 구동 전류(218)를 흐르게 한다. 트랜지스터(Tr22) 내지 트랜지스터(Tr27)는 제1 전류 발진 신호(210)와 제2 전류 발진 신호(212)의 값을 각각 변환하고, 또한 트랜지스터(Tr20)와 트랜지스터(Tr21)의 전환에 의해서 출력 전류 발진 신호(214)가 된다.
도 3은 도 1의 고주파 발진 회로(100)와 특성을 비교하기 위한 고주파 발진 회로(150)의 구성을 도시한다. 고주파 발진 회로(150)는 발진 신호 생성 회로(110), 버퍼(112), 변환 회로(114)를 포함하고, 발진 신호 생성 회로(110)는 가변 전류원(120), 제1 인버터(122), 제2 인버터(124), 제3 인버터(126), 트랜지스터(Tr50) 내지 트랜지스터(Tr66)를 포함하고, 버퍼(112)는 제4 인버터(128), 제5 인버터(130), 제1 저항(132), 제2 저항(134), 제3 저항(136), 제4 저항(138), 트랜지스터(Tr68) 내지 트랜지스터(Tr74)를 포함하며, 변환 회로(114)는 가변 전류원(140), 가변 전류원(142), 트랜지스터(Tr76), 트랜지스터(Tr78)를 포함한다.
발진 신호 생성 회로(110)는 고주파 발진 회로(100)의 발진 신호 생성 회로(10)에 대응하고, 가변 전류원(120)은 인가된 제어 전압에 따라서 변화하는 전류를 흐르게 한다. 트랜지스터(Tr50) 내지 트랜지스터(Tr58)는 커런트 미러 회로를 구성하고 있고, 또한 트랜지스터(Tr60) 내지 트랜지스터(Tr66)도 커런트 미러 회로를 구성하고 있다. 이들의 커런트 미러 회로에 의해서 가변 전류원(120)의 출력 전류에 비례한 전류가 각각 제1 인버터(122), 제2 인버터(124), 제3 인버터(126)에 의해 구성된 링 발진기에 흐르게 되며, 흘려진 전류의 크기에 따른 발진 주파수의 발진 신호가 출력된다. 또한, 발진 신호 생성 회로(10)의 제1 생성 발진 신호(202)나 제2 생성 발진 신호(204)와 달리 발진 신호는 차동 신호가 아니다.
버퍼(112)는 고주파 발진 회로(100)의 차동 증폭기(12)에 대응하고, 발진 신호 생성 회로(110)로부터 출력된 발진 신호가 제4 인버터(128) 및 제1 저항(132), 트랜지스터(Tr68), 트랜지스터(Tr70), 제2 저항(134)에 의해서 적어도 후술의 트랜지스터(Tr76)에 대한 드라이브 능력을 높이는 정도까지 증폭된다. 또, 제5 인버터(130) 및 제3 저항(136), 트랜지스터(Tr72), 트랜지스터(Tr74), 제4저항(138)도 동일한 동작을 한다.
변환 회로(114)는 고주파 발진 회로(100)의 변환 회로(14)에 대응하고, 버퍼(112)로 증폭된 발진 신호를 전압 신호에서 전류 신호로 변환한다. 여기서, 트랜지스터(Tr76)는 p채널형이고, 트랜지스터(Tr78)는 n채널형이므로, 이들은 게이트에 입력되는 발진 신호에 의해서 교대로 온(on) 되고, 그 결과 싱크 전류와 소스 전류가 전환되는 발진 신호가 최종적으로 출력된다.
도 4(a)-(b)는 실험 결과에 의거한 도 1의 고주파 발진 회로(100) 및 도 3의 고주파 발진 회로(150)의 출력 파형을 각각 도시하는 도면이다. 도 4(a)는 도 1의 고주파 발진 회로(100)의 출력 전류 발진 신호(214)이고, 발진 주파수 344.98MHz, 진폭 42.2mA이며, 신호의 왜곡 성분이 적은 파형으로 되어있다. 한편, 도 4(b)는 도 2의 고주파 발진 회로(150)의 출력이고, 발진 주파수 283.02MHz, 진폭 40.0mA인 도 4(a)와 동등한 값으로 되어 있지만, 도 4(a)와 비교하면 왜곡 성분을 많이 포함한 파형으로 되어있다. 이 파형의 왜곡은 트랜지스터(Tr76), 트랜지스터(Tr78)의 전환 타이밍의 오차가 영향을 미치기 때문이거나, 고주파 발진 회로(150)에 포함된 링 발진기의 발진 신호가 구형파에 가까워져 발진 신호에 많은 고주파 성분이 포함되므로 발생한다. 같은 정도의 발진 주파수의 도 4(a)와 (b)를 비교하면 도 4(b)의 신호 파형에는 왜곡 성분이 많이 포함되고, 신호의 고조파 성분이 많이 포함되는 경향이 있다. 그러므로, 고주파 발진 회로(150)의 EMI 특성은 고주파 발진 회로(100)보다도 저하한다. 한편, 도 1의 고주파 발진 회로(100)에서 전송하고 있는 차동 신호간에는 신호의 왜곡 성분이 상쇄되므로, 신호에 포함된 왜곡 성분도 저하한다.
본 실시 형태에 의하면, 발진 신호의 생성 및 증폭이 차동 신호에 의거하므로 출력되는 전류 신호에 포함된 왜곡 성분을 작게 할 수 있다. 또, 신호의 왜곡이 작아지면 고주파 발진 회로를 장착한 장치를 안정적으로 동작할 수 있다. 또, 최종적으로 전압 신호에서 전류 신호로 변환되는 단계에 흐르게 되는 구동 전류의 크기를 조절하고, 출력되는 전류 신호의 진폭을 조절하므로 회로의 동작 효율이 높아져 소비 전력이 작아진다.
(실시 형태4)
실시 형태4는 실시 형태3과 동일한 구성을 구비한 고주파 발진 회로에 관한 것으로서, 실시 형태3에서는 변환용 FET에 흐르게 하는 구동 전류의 크기가 외부로부터의 설정 신호에 의해서 가변적으로 조절되어 있었지만, 실시 형태4에서는 증폭용 FET에 흐르게 하는 구동 전류의 크기가 외부로부터의 설정 신호에 의해서 가변적으로 조절된다. 본 실시 형태에 관한 고주파 발진 회로는 차동 증폭기에 포함된 증폭용 FET에 흐르게 하는 구동 전류의 크기의 조절에 의해 교환용 FET를 스위칭하기 위한 전압 신호의 진폭을 변화시켜 최종적으로 출력하는 전류 신호의 진폭을 변화시킨다. 또, 구동 전류를 작게하면 차동 증폭기로부터 출력되는 차동 신호의 진폭이 작아지므로, 차동 증폭기의 전원과 그라운드간에 발생하고, 또한 차동 신호에 부가되는 잡음이 작아진다.
도 5는 실시 형태4에 관한 고주파 발진 회로(100)의 구성을 도시한다. 도 5의 고주파 발진 회로(100)에 포함된 차동 증폭기(50), 구동 회로(52), 변환회로(54)는 도 1의 고주파 발진 회로(100)에 포함된 차동 증폭기(12), 변환 회로(14), 구동 회로(16)와 상이하다. 차동 증폭기(50)는 차동 증폭기(12)로부터 정전류원(30)이 제외되어 있고, 변환 회로(54)는 변환 회로(14)에 정전류원(58)이 부가되어 있으며 새로 추가된 구동 회로(52)는 가변 전류원(56)을 포함한다.
가변 전류원(56)은 도 1의 정전류원(30)과 같이 차동 증폭기(50)에 증폭기 구동 전류(216)를 흐르게 한다. 여기서 가변 전류원(56)은 도 2의 가변 전류원(32)과 같은 구성을 갖고, 내부에 포함된 도시하지 않는 가변 저항(44)의 값을 외부로부터의 도시하지 않는 설정 신호(220)에 의해서 조절하여 증폭기 구동 전류(216)의 크기를 조절할 수 있다.
변환 회로(54)는 제1 증폭 발진 신호(206)와 제2 증폭 발진 신호(208)를 싱크 전류와 소스 전류가 전환된 출력 전류 발진 신호(214)로 변환하지만, 전압 신호로부터 전류 신호로의 변환에 사용한 트랜지스터(Tr20)와 트랜지스터(Tr21)에 흐르게 한 변환용 구동 전류(218)의 크기는 정전류원(58)에 의거함으로써 고정된다.
도 5에서는 출력 전류 발진 신호(214)의 진폭의 크기를 조절하기 위해서, 트랜지스터(Tr20)와 트랜지스터(Tr21)에 흐르게 해야 하는 변환용 구동 전류(218)의 크기를 직접 조정하지 않고, 차동 증폭기(50)에 흐르게 해야 하는 증폭기 구동 전류(216)의 크기를 외부로부터의 설정 신호에 의거하여 조절하고, 출력 전류 발진 신호(214)의 진폭의 크기를 조절한다. 이상의 구성에 의해서, 증폭기 구동 전류(216)의 크기를 필요한 정도까지 작게 할 수 있으므로 차동 증폭기(50)와 구동 회로(52)의 전원과 그라운드간에 발생하고, 또한 제1 증폭 발진 신호(206)와 제2증폭 발진 신호(208)에 부가되는 잡음을 저감할 수 있으며, 잡음의 영향이 작은 출력 전류 발진 신호(214)를 출력할 수 있다.
이상의 구성에 의한 고주파 발진 회로(100)의 동작은 이하와 같다. 제어 전압을 크게 하면, 가변 전류원(20)이 흐르게 하는 발진기 구동 전류(200)도 커진다. 제1 인버터(22) 내지 제4 인버터(28)에 의해서 구성되는 차동 출력형의 링 발진기는 발진기 구동 전류(200)가 커지면, 보다 높은 발진 주파수의 제1 생성 발진 신호(202)와 제2 생성 발진 신호(204)를 출력한다. 차동 증폭기(50)는 제1 생성 발진 신호(202)와 제2 생성 발진 신호(204)를 충분히 큰 진폭의 제1 증폭 발진 신호(206)와 제2 증폭 발진 신호(208)로 각각 증폭한다.
가변 전류원(56)은 트랜지스터(Tr18)와 트랜지스터(Tr19)에 요구되는 차동 증폭기(50)의 동작 속도를 만족하도록, 외부 설정에 따른 증폭기 구동 전류(216)를 흐르게 한다. 트랜지스터(Tr20)와 트랜지스터(Tr21)는 제1 증폭 발진 신호(206)와 제2 증폭 발진 신호(208)를 각각 제1 전류 발진 신호(210)와 제2 전류 발진 신호(212)로 변환한다. 정전류원(58)은 트랜지스터(Tr20)와 트랜지스터(Tr21)에 변환용 구동 전류(218)를 흐르게 한다. 트랜지스터(Tr22) 내지 트랜지스터(Tr27)는 제1 전류 발진 신호(210)와 제2 전류 발진 신호(212)의 값을 각각 변환하고, 또한 트랜지스터(Tr20)와 트랜지스터(Tr21)의 전환에 의해서 출력 전류 발진 신호(214)가 된다.
본 실시 형태에 의하면, 발진 신호의 생성 및 증폭이 차동 신호에 의거하므로 신호의 왜곡 성분을 저감할 수 있다. 또, 차동 증폭기에 흐르게 하는 구동 전류를 작게하면 잡음의 영향이 작은 전류 신호를 출력할 수 있다.
(실시 형태5)
실시 형태5는 실시 형태3이나 4에서의 고주파 발진 회로를 적용한 장치 혹은 LSI의 구성에 관해서 설명한다.
도 6(a)는 실시 형태5에 관한 고주파 발진 회로(100)의 적용예 중, 광 픽업(300)의 구성을 도시한다. 광 픽업(300)은 고주파 발진 회로(100), 반도체 레이저 칩(302), 모니터용 포토 다이오드(304), 수광용 포토 다이오드(308)를 포함한다. 광 픽업(300)은 광 디스크 장치 혹은 광 자기 디스크 장치 등의 정보 기록 재생 장치에서 기록 매체인 디스크에 대하여 신호의 독출 혹은 기입을 행한다.
반도체 레이저 칩(302)은 후술하는 고주파 발진 회로(100)로부터 공급되는 전류에 따라서 레이저 빔을 출사한다. 고주파 발진 회로(100)는 후술하는 APC(Automatic Power Control) 회로(306)로부터의 전압으로 나타내어진 제어 신호에 의거하여 반도체 레이저 칩(302)에 전류 신호를 공급한다.
광학계(310)는 반도체 레이저 칩(302)으로부터 출사되는 레이저 빔을 도시하지 않는 기록 매체의 디스크에 광 스폿으로서 조사하고, 또, 디스크로부터의 반사광이 후술하는 수광용 포토 다이오드(308)에 이른다.
수광용 포토 다이오드(308)는 반사광을 전류 신호로 변환한다. 또한 해당 전류 신호는 전압 신호로 변환된다. 모니터용 포토 다이오드(304)는 반도체 레이저 칩(302)으로부터 출사되는 레이저 빔의 일부를 전류 신호로 변환한다. 또한, 여기서 레이저 빔의 일부란, 반도체 레이저 칩(302)의 광학계(310)가 존재하지 않는 측에서 출사되는 레이저 빔을 말한다.
APC 회로(306)는 모니터용 포토 다이오드(304)가 출력하는 전류 신호에 의거하여, 반도체 레이저 칩(302)으로부터 레이저 빔이 항상 일정한 파워로 출력되도록 고주파 발진 회로(100)에 제어 신호를 출력하고, 즉, 반도체 레이저 칩(302)의 피드백 제어를 행한다. 여기서, APC 회로(306)는 이하의 이유 때문에 구비된다. 광 픽업(300)이 출력하는 전압 신호 레벨을 소정의 레벨로 유지할 필요가 있지만, 반도체 레이저 칩(302)이 출력하는 레이저 빔의 파워는 개체 차가 있는 동시에 온도 변화에 대하여 민감하게 반응하므로, 반도체 레이저 칩(302)에 대하여 동일한 제어를 행하는 것만으로는 레이저 빔의 파워가 일정하게 되지 않고, 따라서, 전압 신호의 출력 레벨을 일정하게 유지할 수 없다.
한편, 고주파 발진 회로(100)는 실시 형태3이나 4에 기재한 바와 같이, 출력 전류 발진 신호(214)의 진폭을 크게 할 수 있으므로, 반도체 레이저 칩(302)은 안정적으로 레이저 빔을 출사 가능하다. 또한, 본 실시 형태에서의 각 구성은 각각 실시 형태1, 2에서의 이하의 각 구성에 상당한다. 즉, 광 픽업(300)은 광 픽업 회로(62)에 상당하고, 반도체 레이저 칩(302)는 레이저 발광 소자(LD), 제1 레이저 발광 소자(LD1), 제2 레이저 발광 소자(LD2)에 상당하며, 모니터용 포토 다이오드(304)는 광 검출 소자(PD), 제1 광 검출 소자(PD1), 제2 광 검출 소자(PD2)에 상당한다. 마찬가지로, APC 회로(306)는 APC 회로(65), 제1 APC 회로(75), 제2 APC 회로(76)에 상당하고, 고주파 발진 회로(100)는 고주파 중첩 회로(64)에 상당한다.
도 6(b)는 실시 형태5에 관한 고주파 발진 회로(100)의 적용예 중, 주파수 변환 회로(330)의 구성을 도시한다. 주파수 변환 회로(330)는 고주파 발진 회로(100), 승산 회로(322), BPF(Bandpass Filter)(324), 증폭기(326)를 포함한다. 주파수 변환 회로(330)는 통신 장치에서, 송신해야 할 신호를 전송하기 위한 신호로 변환한다. 보다 구체적으로는 무선 송신 장치에서, 송신해야 할 베이스 밴드 신호 또는 해당 베이스 밴드 신호를 주파수 변환한 중간 주파수 신호를 무선 주파수 신호로 주파수 변환한다.
신호 생성부(320)는 송신해야 할 신호를 베이스 밴드 신호로서 생성하고, 해당 베이스 밴드 신호를 중간 주파수로 주파수 변환한다.
고주파 발진 회로(100)는 송신에 사용하는 무선 주파수에 따른 전압을 입력하고, 무선 주파수의 신호를 출력한다.
승산 회로(322)는 중간 주파수의 신호를 무선 주파수의 신호에 의해 주파수 변환한다. 또한, BPF(324)는 주파수 변환에 의해서 발생한 고조파의 영향을 저감한다.
증폭기(326)는 BPF(324)의 출력 신호를 무선 전파로에서 송신하기 위해서 소정의 전력까지 증폭한다.
여기서, 고주파 발진 회로(100)는 실시 형태3이나 4에 기재한 바와 같이, 높은 발진 주파수에 대해서도 설정에 따라서 큰 값의 전류 신호를 출력 가능하므로, 주파수 변환 회로(330)는 무선 주파수의 신호를 안정적으로 출력 가능하다.
도 6(c)는 실시 형태5에 관한 고주파 발진 회로(100)의 적용예 중 PLL(340)의 구성을 도시한다. PLL(340)은 고주파 발진 회로(100), 위상 비교기(350), 루프 필터(352), 분주기(354)를 포함한다.
위상 비교기(350)는 외부로부터 입력되는 기준 클록 신호와 분주기(354)로부터 입력되는 참조 클록 신호와의 위상 및 주파수를 비교하여 그 차에 비례한 직류 신호를 출력한다. 루프 필터(352)는 입력되는 신호의 고주파 성분을 제거하여 제어 전압을 출력한다. 고주파 발진 회로(100)는 입력되는 제어 전압에 따른 주파수의 클록 신호를 출력한다. 여기서는, 기준 클록 신호의 주파수의 N배의 주파수를 갖는 클록 신호를 출력한다. 출력된 클록 신호는 분주기(354)에서 1/N로 분조되어 참조 클록 신호로서 위상 비교기(350)에 입력된다.
본 실시 형태에 의하면, 출력하는 전류 신호의 진폭을 조절할 수 있고, 신호의 왜곡 성분을 저감할 수 있는 고주파 발진 회로를 여러가지의 장치나 LSI에서 적용 가능하다.
실시 형태3 및 4에서, 차동 증폭기(12)와 차동 증폭기(50)는 하나의 차동 증폭기에 의해서 각각 구성되어 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 예컨대 다수의 차동 증폭기에 의해서 구성되어도 된다. 이 변형예에 의하면, 제1 증폭 발진 신호(206)와 제2 증폭 발진 신호(208)의 진폭을 더욱 크게 할 수 있다. 요컨대, 차동 증폭기(12) 또는 차동 증폭기(50)로부터 출력되는 제1 증폭 발진 신호(206)와 제2 증폭 발진 신호(208)에 요구되는 값에 따른 수의 차동 증폭기가 설치되면 좋다.
실시 형태3에서는 구동 회로(16)가 외부로부터의 설정 신호(220)에 따라서변환 회로(14)에 흐르게 해야 하는 변환용 구동 전류(218)의 크기를 가변적으로 출력하고, 실시 형태4에서는 구동 회로(52)가 외부로부터의 설정 신호(220)에 따라서 차동 증폭기(50)에 흐르게 해야 하는 증폭기 구동 전류(216)의 크기를 가변적으로 출력하고 있다. 그러나 이에 한정되지 않고 예컨대, 양자를 조합한 형태라도 된다. 이 경우, 구동 회로(16)가 외부로부터의 설정 신호(220)에 따라서 변환 회로(14)에 흐르게 해야 하는 변환용 구동 전류(218)의 크기를 가변적으로 출력하면서, 구동 회로(52)가 외부로부터의 설정 신호(220)에 따라서 차동 증폭기(50)에 흐르게 해야 하는 증폭기 구동 전류(216)의 크기를 가변적으로 출력하고 있다. 본 변형예에 의하면, 더욱 상세한 설정이 가능하게 된다. 요컨대, 고주파 발진 회로(100)가 요구되는 출력 전류 발진 신호(214)의 진폭의 크기, 왜곡 성분, 소비 전력을 만족하도록 설정하면 된다.
(실시 형태3∼5의 효과)
실시 형태3∼5에 의하면, 발진 신호의 진폭을 가변적으로 출력할 수 있고, 또한 파형의 왜곡 특성을 개선할 수 있다.
이상, 본 발명을 실시 형태를 바탕으로 설명하였다. 각 실시 형태는 예시이고, 각 구성 요소나 각 처리 공정의 조합으로 여러가지의 변형이 가능하다는 것, 또 그렇게 한 변형예도 본 발명의 범위에 있는 것은 당업자에게 이해되는 바이다. 이하, 변형예를 열거한다.
본 발명의 실시 형태1, 2에서는 광 검출 소자(PD), 제1 광 검출 소자 (PD1), 제2 광 검출 소자(PD2)를 광 픽업 회로(62)에 내장시켰다. 변형예에서는, 이들 각광 검출 소자를 광 픽업 회로(62)가 아닌 메인 기판(61)에 설치하여도 된다. 또, 본 발명의 실시 형태1, 2에서는, APC 회로(65), 제1 APC 회로(75), 제2 APC 회로(76)를 메인 기판(61)에 설치하였다. 변형예에서는 이들 각 APC 회로를 광 픽업 회로(62)에 내장시켜도 된다.
실시 형태3∼5를 특허 청구의 범위의 형식으로 이하 기재한다.
(1)발진 신호를 차동 신호로서 출력하는 발진 신호 생성 회로와,
상기 발진 신호 생성 회로로부터 출력된 차동 신호를 증폭하는 차동 증폭기와,
상기 차동 증폭기에 의해서 증폭된 차동 신호를 전압 신호에서 전류 신호로 변환하는 변환 회로와,
외부로부터 입력한 설정 신호에 따른 크기로, 상기 변환 회로를 동작시키는 구동 전류를 가변적으로 출력하는 구동 회로
를 포함하는 것을 특징으로 하는 발진 회로.
(2)상기 구동 회로에 입력한 설정 신호에 의해서, 상기 구동 전류를 크게 한 경우, 상기 변환 회로는 상기 변환한 전류 신호의 진폭을 크게 하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 (1)에 기재의 발진 회로.
(3)발진 신호를 차동 신호로서 출력하는 발진 신호 생성 회로와,
상기 발진 신호 생성 회로로부터 출력된 차동 신호를 증폭하는 차동 증폭기와,
상기 차동 증폭기에 의해서 증폭된 차동 신호를 전압 신호에서 전류 신호로변환하는 변환 회로와,
외부로부터 입력한 설정 신호에 따른 크기로, 상기 차동 증폭기를 동작시키는 구동 전류를 가변적으로 출력하는 구동 회로
를 포함하는 것을 특징으로 하는 발진 회로.
(4)상기 구동 회로에 입력한 설정 신호에 의해서, 상기 구동 전류를 크게 한 경우, 상기 차동 증폭기는 동작 속도를 높이도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항(3)에 기재의 발진 회로.
본 발명에 의하면 광 픽업 회로를 포함하는 장치에서, EMI 노이즈의 저감과 회로의 소형화를 실현할 수 있다.

Claims (9)

  1. 레이저 발광 소자를 구동하는 구동 소자와,
    상기 구동 소자에 의해 생기된 구동 전류에 고주파 전류를 중첩하는 고주파 중첩 회로를 동일 패키지에 내장하는 것을 특징으로 하는 레이저 구동 회로.
  2. 광 검출 소자에 의한 검출 결과에 의거하여 레이저 발광 소자의 레이저 광 출력을 일정하게 제어하는 외부의 자동 출력 제어 회로로부터 제어 신호를 입력하는 입력 단자와,
    상기 제어 신호에 의거하여 외부의 상기 레이저 발광 소자를 구동하는 구동 소자와,
    상기 구동 소자에 의해 생기된 구동 전류를 상기 레이저 발광 소자로 출력하는 출력 단자와,
    상기 레이저 발광 소자로 출력되는 구동 전류에 고주파 전류를 중첩하는 고주파 중첩 회로를 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 구동 회로.
  3. 광 검출 소자에 의한 검출 결과에 의거하여 레이저 발광 소자의 레이저 광 출력을 일정하게 제어하는 외부의 자동 출력 제어 회로로부터, 파장이 상이한 다수의 레이저 발광 소자에 대한 제어 신호를 각각 입력하는 다수의 입력 단자와,
    상기 제어 신호에 의거하여 상기 다수의 레이저 발광 소자를 각각 구동하는다수의 구동 소자와,
    상기 다수의 구동 소자에 의해 생기된 각각의 구동 전류를 상기 다수의 레이저 발광 소자로 각각 출력하는 다수의 출력 단자와,
    상기 다수의 레이저 발광 소자로 출력되는 각각의 구동 전류에 고주파 전류를 중첩하는 고주파 중첩 회로를 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 구동 회로.
  4. 제1항에 기재된 레이저 구동 회로와,
    상기 레이저 구동 회로의 외부에 접속되어 상기 고주파 전류가 중첩된 구동 전류에 의해 구동되는 레이저 발광 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 회로.
  5. 제2항에 기재된 레이저 구동 회로와,
    상기 레이저 구동 회로의 외부에 접속되어 상기 고주파 전류가 중첩된 구동 전류에 의해 구동되는 레이저 발광 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 회로.
  6. 제3항에 기재된 레이저 구동 회로와,
    상기 레이저 구동 회로의 외부에 접속되어 상기 고주파 전류가 중첩된 구동 전류에 의해 구동되는 레이저 발광 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 픽업 회로.
  7. 제4항에 기재된 광 픽업 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 디스크 장치.
  8. 제5항에 기재된 광 픽업 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 디스크 장치.
  9. 제6항에 기재된 광 픽업 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 디스크 장치.
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