受光回路
【課題】従来の受光回路は、増幅率を変更すると回路の各種特性が変動する問題があった。
【解決手段】本発明にかかる受光回路は、制御電圧Ｖｃｏｎｔ１、Ｖｃｏｎｔ２を出力する電流コントロール電圧生成回路１０と、第１の基準電流Ｉａ１と入力電流Ｉｐｄとを加算した第１の入力電流Ｉｉ１を制御電圧Ｖｃｏｎｔ１、Ｖｃｏｎｔ２の電圧差に応じて調整して第１の出力電流Ｉｏ１を生成する第１の電流調整回路１１と、第２の基準電流Ｉａ２を第１の制御電圧Ｖｃｏｎｔ１、Ｖｃｏｎｔ２の電圧差に応じて調整した第２の出力電流Ｉｏ２を生成する第２の電流調整回路１２と、第１の出力電流Ｉｏ１を第１の抵抗Ｒｆ１に基づき電圧に変換して第１の出力電圧Ｖｏ１を生成し、第２の出力電流Ｉｏ２を第２の抵抗Ｒｆ２に基づき電圧に変換して第２の出力電圧Ｖｏ２を生成する電流電圧変換回路１３とを有するものである。
【解決手段】本発明にかかる受光回路は、制御電圧Ｖｃｏｎｔ１、Ｖｃｏｎｔ２を出力する電流コントロール電圧生成回路１０と、第１の基準電流Ｉａ１と入力電流Ｉｐｄとを加算した第１の入力電流Ｉｉ１を制御電圧Ｖｃｏｎｔ１、Ｖｃｏｎｔ２の電圧差に応じて調整して第１の出力電流Ｉｏ１を生成する第１の電流調整回路１１と、第２の基準電流Ｉａ２を第１の制御電圧Ｖｃｏｎｔ１、Ｖｃｏｎｔ２の電圧差に応じて調整した第２の出力電流Ｉｏ２を生成する第２の電流調整回路１２と、第１の出力電流Ｉｏ１を第１の抵抗Ｒｆ１に基づき電圧に変換して第１の出力電圧Ｖｏ１を生成し、第２の出力電流Ｉｏ２を第２の抵抗Ｒｆ２に基づき電圧に変換して第２の出力電圧Ｖｏ２を生成する電流電圧変換回路１３とを有するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は受光回路に関し、特に増幅率を変更可能な受光回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク媒体に対して、データの記録又はデータの再生を行う光ディスク装置が普及している。光ディスク装置では、レーザーダイオードから出力されたレーザー光を光ディスク媒体で反射させて、受光回路でこの反射光を制御信号に変換する。このとき、受光回路は、フォトダイオードで光を電流に変換し、電流電圧変換回路で電流を電圧に変換する。つまり、受光回路で変換された電圧が制御信号となり、この制御信号に基づいて、光ディスク装置は、データの記録及び再生を行う。
【０００３】
しかしながら、光ディスク装置では、レーザーダイオードの特性ばらつき、フォトダイオードの特性ばらつき、組み立て後の光学系の構造ばらつきがある。そのため、受光回路では、これらのばらつきを補正するために、電流電圧変換部において増幅率を連続的に変更できる機能が求められる。そこで、増幅率を変更可能な受光回路が提案されている。提案される従来の受光回路の一例（以下、この例を従来例１と称す）を示す回路図を図６に示す。
【０００４】
図６に示すように、受光回路１００は、電流−電圧変換回路１０１と、可変抵抗ＶＲと、電圧増幅回路１０４を有している。電流−電圧変換回路１０１では、フォトダイオードＰＤが受光量に応じて生成した電流を帰還抵抗Ｒｆ１０１によって電圧に変換する。そして、電圧増幅回路１０４は、可変抵抗ＶＲの抵抗値と帰還抵抗Ｒｆ１０４の抵抗値との比に応じて、電流−電圧変換回路１０１が出力する電圧値を増幅する。電圧増幅回路１０４が出力する電圧値は、制御信号として図示しない他の回路ブロックに送信される。
【０００５】
このように、従来例１では、可変抵抗ＶＲの抵抗値を変更することで、受光回路の増幅率を調整することが可能である。しかしながら、電流−電圧変換回路１０１と電圧増幅回路１０４とを接続する可変抵抗ＶＲは外付け部品であるため、これら２つの回路と可変抵抗ＶＲとの接続は配線及びフレームを介して行う必要がある。この配線及びフレームにおける寄生成分について概略図を図７に示す。図７に示す例では、寄生成分１０６としてインダクタＬＬ、抵抗ＲＬ、容量ＣＬがあり、寄生成分１０７としてインダクタＬＲ、抵抗ＲＲ、容量ＣＲがある。このような、寄生成分は、可変抵抗ＶＲの抵抗値にかかわらず一定の値を有している。そのため、可変抵抗ＶＲの抵抗値によって増幅率を調整した場合、可変抵抗ＶＲの抵抗値によっては伝達する信号にリンギングが発生する。また、信号の周波数特性においてピークが発生する。
【０００６】
さらに、可変抵抗ＶＲの抵抗値の違いによって、増幅率以外の電圧増幅回路の特性も変化してしまう問題がある。例えば、図８に示すように、可変抵抗ＶＲの抵抗値を小さくし、増幅率を大きくした場合、増幅率が大きくなるに従って、信号の増幅率を一定の増幅率に保った状態で伝達できる信号の周波数の上限が低くなる。また、図９に示すように、信号の立ち上がり時間あるいは立ち下がり時間が変化する。図１０に示すように、伝達する信号のカットオフ周波数が増幅率の増加とともに小さくなる。このような、電圧増幅回路１０４の特性の変化は、増幅回路ＡＭＰ１０２において帰還抵抗Ｒｆ１０４に並列に接続される帰還容量Ｃｆ１０４が一定にもかかわらず、可変抵抗ＶＲの抵抗値が変更されてしまうために、回路の周波数特性が変化することに起因するものである。さらに、受光回路１００では、増幅回路１０４の特性によって、電源電圧及び温度に従って出力オフセット電圧が変動する。この出力オフセットの変化の一例を図１１に示す。出力オフセットは、回路の構成によって、図１１に示す変動とは異なるの変化となる場合もある。
【０００７】
このような、受光回路の他の例として図１２に示す受光回路２００が提案されている（この受光回路を以下では従来例２と称す）。受光回路２００は、フォトダイオードＰＤとダミーフォトダイオードＤＰＤとを有している。そして、フォトダイオードＰＤとダミーフォトダイオードＤＰＤとで生成された電流をそれぞれ電流電圧変換回路２０１で第１の電圧と第２の電圧とに変換する。このときの電流電圧変換は、第１の電圧はＭＯＳトランジスタＭＲ１で形成される可変抵抗を介して行われ、第２の電圧はＭＯＳトランジスタＭＲ２を介して行われる。そして、電圧増幅器２０２で第１の電圧と第２の電圧との差分を増幅して最終的な信号を得る。
【０００８】
受光回路２００では、従来例１のような配線及びフレームの寄生成分に起因する問題は発生しない。しかしながら、受光回路２００では、ＭＯＳトランジスタＭＲ１、ＭＲ２のゲートに与える電圧をゲイン制御回路２０３で制御して、ＭＯＳトランジスタＭＲ１、ＭＲ２のソース・ドレイン間の導通状態の抵抗（以下、ＯＮ抵抗と称す）を変更することで、増幅率を変更する。これによって、従来例１のように電圧増幅器の増幅率に起因する問題は解決される。しかしながら、電流電圧変換２０１のＭＯＳトランジスタＭＲ１、ＭＲ２の抵抗値が変化しても、このＭＯＳトランジスタに並列に接続される帰還容量（あるいは寄生容量）は変化しない。そのため、従来例２においても、図８〜図１０に示すような周波数特性の変化が問題となる。
【０００９】
また、受光回路の例として特許文献１に受光回路３００が提案されている（以下、従来例３と称す）。受光回路３００は、切替手段３０１と電流源３０２、電流電圧変換回路３０３、切替制御回路３０４、フォトダイオードＰＤを有している。受光回路３００は、切替手段３０１の電流源Ｉｓ３０１と電流源３０２の電流源Ｉｓ３０２とを直列に接続し、２つの電流源が同じ電流量を出力するように設定する。これによって、切替手段３０１から出力される電流は、切替手段３０１の出力点に流入する電流と流出する電流との差分となる。つまり、他の電流が電流源Ｉｓ３０１と電流源Ｉｓ３０２との接続点に流れ込まなければ、切替手段３０１が出力する電流はゼロとなる。受光回路３００は、このような切替回路３０１において、電流源Ｉｓ３０１と電流源Ｉｓ３０２とが接続される配線にフォトダイオードＰＤを接続する。つまり、切替手段３０１は、フォトダイオードＰＤから出力される電流を出力する。さらに、受光回路３００は、切替手段３０１にスイッチＳＷ１を有し、電流源３０２にスイッチＳＷ２を有している。そして、スイッチＳＷ１を電源Ｖ２側に接続することで、トランジスタＱ３０１に流れる電流量を切り替える。また、スイッチＳＷ２をオンすることでフォトダイオードＰＤから出力される電流量を間引く。つまり、スイッチＳＷ１、ＳＷ２によって、フォトダイオードＰＤから出力される電流のうち、切替手段３０１から出力される電流量を切り替えることが可能である。
【００１０】
しかしながら、従来例３では、電流源Ｉｓ３０１が電源端子ＶＣＣに接続され、電流源Ｉｓ３０２が接地端子ＧＮＤ側に接続される。このような電流源を構成する場合、一般的に、電流源Ｉｓ３０１をＰＮＰトランジスタで構成し、電流源Ｉｓ３０２をＮＰＮトランジスタで構成する。このような構成とした場合、ＮＰＮトランジスタとＰＮＰトランジスタとは異なる半導体で形成されるため、異なるばらつきを示す。従って、電流源Ｉｓ３０１と電流源Ｉｓ３０２とが同じ電流量を出力するように設定したとしても、これらの電流源から出力される電流量は実質的に同じ値とならない。つまり、切替手段３０１から出力される電流のオフセットを解消することができず、電流電圧変換回路３０３から出力される出力電圧もオフセットを有することになる。また、従来例３では、切替手段によって、切替手段３０１から出力される電流量を切り替えているため、その切り替え幅を連続的なものとすることができない問題がある。
【特許文献１】特開２００２−２１７６４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記、従来例１〜３では、増幅率の切り替えに伴って増幅回路の特性が変化する問題があった。また、受光回路の出力電圧のオフセット量を低減することができない問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明にかかる受光回路は、第１、第２の制御電圧を出力する電流コントロール電圧生成回路と、第１の電流源を有し、前記第１の電流源が出力する電流とフォトダイオードから出力される入力電流とを加算した第１の入力電流を前記第１、第２の制御電圧の電圧差に応じて調整して第１の出力電流を生成する第１の電流調整回路と、第２の電流源を有し、前記第２の電流源が出力する第２の入力電流を前記第１、第２の制御電圧の電圧差に応じて調整した第２の出力電流を生成する第２の電流調整回路と、前記第１の出力電流を予め設定された第１の抵抗に基づき電圧に変換して第１の出力電圧を生成し、前記第２の出力電流を予め設定された第２の抵抗に基づき電圧に変換して第２の出力電圧を生成する電流電圧変換回路とを有するものである。
【００１３】
本発明にかかる受光回路によれば、第１、第２の電流源がともにフォトダイオードの出力電流によらず一定な電流成分を有する。この一定な電流成分に対して、第１の入力電流はフォトダイオードの出力電流成分を有する。つまり、電流電圧変換回路が出力する第１の出力電圧と第２の出力電圧とにおいて、オフセット電圧は一定な電流成分に起因して発生し、フォトダイオードが出力する電流成分に起因する電圧値は第１の出力電圧と第２の出力電圧との差電圧として出力される。従って、本発明にかかる受光回路は、設定によってオフセットをキャンセルすることが可能である。
【００１４】
また、本発明にかかる受光回路では、第１の電流調整回路と第２の電流調整回路において、第１の出力電流の電流量と第２の出力電流の電流量とを第１、第２の制御電圧に基づき調整することで増幅率を変更する。つまり、電流電圧変換回路の第１の抵抗と第２の抵抗とは増幅率によらず一定である。これによって、本発明にかかる受光回路の周波数特性は、増幅率によらず実質的に同じ周波数特性を実現可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかる受光回路によれば、出力オフセット電圧の低減と安定した周波数特性とを実現可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に実施の形態１にかかる受光回路１の回路図を示す。図１に示すように、受光回路１は、電流コントロール電圧生成回路１０、第１の電流調整回路１１、第２の電流調整回路１２、電流電圧変換回路１３、フォトダイオードＰＤを有している。
【００１７】
電流コントロール電圧生成回路１０は、外部端子１４に接続されており、外部端子１４の電圧値に基づいて第１、第２の制御電圧（例えば、電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ１、Ｖｃｏｎｔ２）の電圧値を設定する。本実施の形態では、外部端子１４と接地端子ＧＮＤとの間に可変抵抗ＶＲを接続して、可変抵抗ＶＲに電流を流すことで、外部端子１４に電圧を生成する。電流コントロール電圧生成回路１０の詳細については、後述する。
【００１８】
第１の電流調整回路１１は、ＮＰＮトランジスタＱ１、Ｑ２、第１の電流源Ｉｓ１を有している。ＮＰＮトランジスタＱ１、Ｑ２は、第１の差動対を構成する。ＮＰＮトランジスタＱ１、Ｑ２のエミッタ端子の共通接続点と接地端子ＧＮＤとの間に第１の電流源Ｉｓ１が接続される。そして、第１の電流源Ｉｓ１と第１の差動対の共通接続点の間の接点に、フォトダイオードＰＤのカソードが接続される。第１の電流源Ｉｓ１は、第１の基準電流Ｉａ１を出力し、この第１の基準電流Ｉａ１とフォトダイオードＰＤの出力電流Ｉｐｄとを加算した電流が第１の入力電流Ｉｉ１となる。そして、第１の差動対には、この第１の入力電流Ｉｉ１が供給される。ＮＰＮトランジスタＱ１のコレクタは電源端子ＶＣＣに接続される。ＮＰＮトランジスタＱ１のベースには電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ１が供給される。また、ＮＰＮトランジスタＱ２のコレクタは第１の電流調整回路１１の出力端子となっており、電流電圧変換回路１３に対して第１の出力電流Ｉｏ１を出力する。ＮＰＮトランジスタＱ２のベースには電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ２が供給される。
【００１９】
第２の電流調整回路１２は、ＮＰＮトランジスタＱ３、Ｑ４、第２の電流源Ｉｓ２を有している。ＮＰＮトランジスタＱ３、Ｑ４は、第２の差動対を構成する。ＮＰＮトランジスタＱ３、Ｑ４のエミッタ端子の共通接続点と接地端子ＧＮＤとの間に第２の電流源Ｉｓ２が接続される。第２の電流源Ｉｓ２は、第２の基準電流Ｉａ２を出力し、この第２の基準電流Ｉａ２が第２の入力電流Ｉｉ２となる。そして、第２の差動対には、この第２の入力電流Ｉｉ２が供給される。ＮＰＮトランジスタＱ３のコレクタは第１の電流調整回路１１の出力端子となっており、電流電圧変換回路１３に対して第２の出力電流Ｉｏ２を出力する。ＮＰＮトランジスタＱ３のベースには電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ２が供給される。また、ＮＰＮトランジスタＱ４のコレクタは電源端子ＶＣＣに接続される。ＮＰＮトランジスタＱ４のベースには電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ１が供給される。
【００２０】
電流電圧変換回路１３は、増幅回路ＡＭＰ、第１の抵抗Ｒｆ１、第２の抵抗Ｒｆ２、帰還容量Ｃｆ１、Ｃｆ２を有している。増幅回路ＡＭＰは、２入力２出力の増幅回路である。増幅回路ＡＭＰの反転入力端子には第１の出力電流Ｉｏ１が入力され、非反転入力端子には第２の出力電流Ｉｏ２が入力される。第１の抵抗Ｒｆ１は、反転入力端子と非反転出力端子との間に接続される。第２の抵抗Ｒｆ２は、非反転入力端子と反転出力端子との間に接続される。そして、増幅回路ＡＭＰは、反転入力端子と非反転入力端子とに入力される信号のうち差分となる信号成分を第１の抵抗Ｒｆ１と第２の抵抗Ｒｆ２とに基づき増幅する。これによって、増幅回路ＡＭＰの非反転出力端子から第１の出力電圧Ｖｏ１が出力され、反転出力端子から第２の出力電圧Ｖｏ２が出力される。また、帰還容量Ｃｆ１は第１の抵抗Ｒｆ１と並列に接続され、帰還容量Ｃｆ２は第２の抵抗Ｒｆ２と並列に接続される。なお、この帰還容量Ｃｆ１とＣｆ２は回路の寄生容量を含むものとして考えても良い。
【００２１】
ここで、電流コントロール電圧生成回路１０について詳細に説明する。電流コントロール電圧生成回路１０の回路図を図２に示す。図２に示すように、電流コントロール電圧生成回路１０は、第３の電流源Ｉｓ３〜第８の電流源Ｉｓ８、ダイオードＤ１〜Ｄ４、ＰＮＰトランジスタＱ５〜Ｑ８、抵抗Ｒ１、Ｒ２、ＲＥを有している。
【００２２】
第３の電流源Ｉｓ３は、一端が電源端子ＶＣＣに接続され、他端が外部端子１４に接続される。外部端子１４と接地端子ＧＮＤとの間には可変抵抗ＶＲが接続される。第４の電流源Ｉｓ４は、一端が電源端子ＶＣＣに接続され、他端がダイオードＤ１のアノードに接続される。ダイオードＤ１のカソードはＰＮＰトランジスタＱ５のエミッタに接続される。ＰＮＰトランジスタＱ５のコレクタは接地端子ＧＮＤに接続される。また、ＰＮＰトランジスタＱ５のベースは、外部端子１４に接続される。
【００２３】
第５の電流源Ｉｓ５は、一端が電源端子ＶＣＣに接続され、他端が抵抗Ｒ１の一端に接続される。抵抗Ｒ１の他端は接地端子ＧＮＤに接続される。第６の電流源Ｉｓ６は、一端が電源端子ＶＣＣに接続され、他端がダイオードＤ２のアノードに接続される。ダイオードＤ２のカソードはＰＮＰトランジスタＱ６のエミッタに接続される。ＰＮＰトランジスタＱ６のコレクタは接地端子ＧＮＤに接続される。また、ＰＮＰトランジスタＱ６のベースは、抵抗Ｒ１の一端に接続される。
【００２４】
第７の電流源Ｉｓ７は、一端が電源端子ＶＣＣに接続され、他端がＰＮＰトランジスタＱ７のエミッタに接続される。ＰＮＰトランジスタＱ７のコレクタはダイオードＤ３のアノードに接続される。ＰＮＰトランジスタＱ７のベースはダイオードＤ１のアノードに接続される。第８の電流源Ｉｓ８は、一端が電源端子ＶＣＣに接続され、他端がＰＮＰトランジスタＱ８のエミッタに接続される。ＰＮＰトランジスタＱ８のコレクタはダイオードＤ４のアノードに接続される。ＰＮＰトランジスタＱ８のベースはダイオードＤ２のアノードに接続される。そして、ダイオードＤ３、Ｄ４のカソードは共通に接続され、その共通接続点と接地端子ＧＮＤとの間に抵抗Ｒ２が接続される。また、抵抗ＲＥはＰＮＰトランジスタＱ７のエミッタとＰＮＰトランジスタＱ８のエミッタとを接続する。なお、ダイオードＤ３のアノードから電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ１が出力され、ダイオードＤ４のアノードから電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ２が出力される。
【００２５】
ここで、電流コントロール電圧生成回路１０において、第３の電流源Ｉｓ３〜第８の電流源Ｉｓ８の電流値の設定は、以下のようにすることが好ましい。第３の電流源Ｉｓ３と第５の電流源Ｉｓ５との電流値設定を実質的に同じにし、第４の電流源Ｉｓ４と第６の電流源Ｉｓ６との電流値設定を実質的に同じにし、第７の電流源Ｉｓ７と第８の電流源Ｉｓ８との電流値設定を実質的に同じにする。このような設定とし、抵抗Ｒ１と可変抵抗ＶＲの抵抗値が同じであった場合、ＰＮＰトランジスタＱ５のベース電圧とＰＮＰトランジスタＱ６のベース電圧とを同じになる。また、ＰＮＰトランジスタＱ７、Ｑ８のベース電圧も同じになるため、ダイオードＤ３、Ｄ４で発生する電圧値が同じになり、電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ１、Ｖｃｏｎｔ２が同じ電圧値となる。そして、電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ１、Ｖｃｏｎｔ２の電圧値を変更する場合、抵抗Ｒ１と可変抵抗ＶＲとの抵抗値の比に基づき、電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ１、Ｖｃｏｎｔ２の電圧値を設定することが容易になる。例えば、可変抵抗ＶＲの抵抗値を抵抗Ｒ１の抵抗値よりも大きくした場合、電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ１は電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ２よりも小さな電圧となる。一方、可変抵抗ＶＲの抵抗値を抵抗Ｒ１の抵抗値よりも小さくした場合、電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ１は電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ２よりも大きな電圧となる。
【００２６】
次に、本実施の形態にかかる受光回路１の動作について説明する。ここでの説明では、説明を簡単にするために、第１の基準電流Ｉａ１と第２の基準電流Ｉａ２は同じ電流量であり、第１の抵抗Ｒｆ１と第２の抵抗Ｒｆ２とは同じ抵抗値であるものとする。まず、第１の動作として、電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ１、Ｖｃｏｎｔ２が同電圧であった場合について説明する。この場合、ＮＰＮトランジスタＱ１、Ｑ２に流れる電流は、ともに第１の入力電流Ｉｉ１の１／２となる。よって、第１の出力電流Ｉｏ１は（１）式で表される。
Ｉｏ１＝（Ｉｉ１）／２＝（Ｉａ１＋Ｉｐｄ）／２・・・（１）
また、ＮＰＮトランジスタＱ３、Ｑ４に流れる電流は、ともに第２の入力電流Ｉｉ２の１／２となる。よって第２の出力電流Ｉｏ２は（２）式で表される。
Ｉｏ２＝（Ｉｉ２）／２＝（Ｉａ２）／２・・・（２）
【００２７】
この第１の出力電流Ｉｏ１と第２の出力電流Ｉｏ２とは、電流電圧変換回路１３にて第１の出力電圧Ｖｏ１と第２の出力電圧Ｖｏ２とに変換される。このとき、電流電圧変換回路１３は、第１の出力電流Ｉｏ１と第２の出力電流Ｉｏ２のうち同相成分をキャンセルする。つまり、同じ電流量となる第１の基準電流Ｉａ１と第２の基準電流Ｉａ２に起因する成分がキャンセルされる。従って、第１の出力電圧Ｖｏ１と第２の出力電圧Ｖｏ２とは、それぞれ（３）式及び（４）式にて表される。
Ｖｏ１＝＋｛Ｒｆ１×（Ｉｐｄ／２）｝／２・・・（３）
Ｖｏ２＝−｛Ｒｆ２×（Ｉｐｄ／２）｝／２・・・（４）
【００２８】
ここで、第１の抵抗Ｒｆ１と第２の抵抗Ｒｆ２とは同じ抵抗値であることから、（３）式及び（４）式は変形によって、（５）式及び（６）式で表される。
Ｖｏ１＝＋｛Ｒｆ１×（Ｉｐｄ／２）｝／２・・・（５）
Ｖｏ２＝−｛Ｒｆ１×（Ｉｐｄ／２）｝／２・・・（６）
【００２９】
本実施の形態にかかる受光回路１に対応する受信回路（不図示）は、第１の出力電圧Ｖｏ１及び第２の出力電圧Ｖｏ２を差動信号として受信するため、受信回路における入力電圧Ｖｉは、（７）式で表される。
Ｖｉ＝Ｖｏ１−Ｖｏ２
＝＋｛Ｒｆ１×（Ｉｐｄ／２）｝／２−［−｛Ｒｆ１×（Ｉｐｄ／２）｝／２］
＝Ｒｆ１×Ｉｐｄ／２・・・（７）
つまり、受信回路において受信される制御信号は、第１の基準電流Ｉａ１と第２の基準電流Ｉａ２とが同じ電流量であって、第１の抵抗Ｒｆ１と第２の抵抗Ｒｆ２とが同じ抵抗値であれば、第１の基準電流Ｉａ１と第２の基準電流Ｉａ２とに起因する電圧成分は互いにキャンセルされる。そして、受信回路は、フォトダイオードＰＤが出力する電流Ｉｐｄに起因する電圧成分（（７）式におけるＲｆ１×Ｉｐｄ／２）のみを制御信号として受信する。
【００３０】
次に、第２の動作として、電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ１が電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ２よりも小さな場合について説明する。この場合、ＮＰＮトランジスタＱ１に流れる電流は、ＮＰＮトランジスタＱ２に流れる電流よりも小さくなる。一例として、ＮＰＮトランジスタＱ１に流れる電流とＮＰＮトランジスタＱ２に流れる電流との比が１：３であった場合について説明する。このときの、第１の出力電流Ｉｏ１は（８）式で表される。
Ｉｏ１＝（Ｉｉ１）×３／４＝（Ｉａ１＋Ｉｐｄ）×３／４・・・（８）
また、ＮＰＮトランジスタＱ３に流れる電流は、ＮＰＮトランジスタＱ４に流れる電流よりも大きくなる。このとき、ＮＰＮトランジスタＱ３に流れる電流とＮＰＮトランジスタＱ４に流れる電流との比は３：１である。よって第２の出力電流Ｉｏ２は（９）式で表される。
Ｉｏ２＝（Ｉｉ２）×３／４＝（Ｉａ２）×３／４・・・（９）
【００３１】
この第１の出力電流Ｉｏ１と第２の出力電流Ｉｏ２とは、電流電圧変換回路１３にて第１の出力電圧Ｖｏ１と第２の出力電圧Ｖｏ２とに変換される。このとき、電流電圧変換回路１３は、第１の出力電流Ｉｏ１と第２の出力電流Ｉｏ２のうち同相成分をキャンセルする。つまり、同じ電流量となる第１の基準電流Ｉａ１と第２の基準電流Ｉａ２に起因する成分がキャンセルされる。従って、第１の出力電圧Ｖｏ１と第２の出力電圧Ｖｏ２とは、それぞれ（１０）式及び（１１）式にて表される。
Ｖｏ１＝＋｛Ｒｆ１×（３Ｉｐｄ／４）｝／２・・・（１０）
Ｖｏ２＝−｛Ｒｆ２×（３Ｉｐｄ／４）｝／２・・・（１１）
【００３２】
ここで、第１の抵抗Ｒｆ１と第２の抵抗Ｒｆ２とは同じ抵抗値であることから、（１０）式及び（１１）式は変形によって、（１２）式及び（１３）式で表される。
Ｖｏ１＝＋｛Ｒｆ１×（３Ｉｐｄ／４）｝／２・・・（１２）
Ｖｏ２＝−｛Ｒｆ１×（３Ｉｐｄ／４）｝／２・・・（１３）
【００３３】
これによって、受信回路における入力電圧Ｖｉは、（１４）式で表される。
Ｖｉ＝Ｖｏ１−Ｖｏ２
＝＋｛Ｒｆ１×（３Ｉｐｄ／４）｝／２−［−｛Ｒｆ１×（３Ｉｐｄ／４）｝／２］
＝Ｒｆ１×３Ｉｐｄ／４・・・（１４）
つまり、受信回路において受信される制御信号は、第１の基準電流Ｉａ１と第２の基準電流Ｉａ２とが同じ電流量であって、第１の抵抗Ｒｆ１と第２の抵抗Ｒｆ２とが同じ抵抗値であれば、第１の基準電流Ｉａ１と第２の基準電流Ｉａ２とに起因する電圧成分は互いにキャンセルされる。つまり、受光回路１は、出力電圧に関してオフセット電圧をキャンセルすることが可能である。また、受信回路は、フォトダイオードＰＤが出力する電流Ｉｐｄに起因する電圧成分（（１４）式におけるＲｆ１×Ｉｐｄ×３／４）のみを制御信号として受信する。ここで、（７）式の値と（１４）式の値とを比べると（１４）式の値の方が大きくなっていることが分かる。つまり、受光回路１は、電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ１が電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ２よりも小さい場合、回路の増幅率を大きくする。
【００３４】
続いて、第３の動作として、電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ１が電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ２よりも大きな場合について説明する。この場合、ＮＰＮトランジスタＱ１に流れる電流は、ＮＰＮトランジスタＱ２に流れる電流よりも大きくなる。一例として、ＮＰＮトランジスタＱ１に流れる電流とＮＰＮトランジスタＱ２に流れる電流との比が３：１であった場合について説明する。このときの、第１の出力電流Ｉｏ１は（１５）式で表される。
Ｉｏ１＝（Ｉｉ１）×１／４＝（Ｉａ１＋Ｉｐｄ）×１／４・・・（１５）
また、ＮＰＮトランジスタＱ３に流れる電流は、ＮＰＮトランジスタＱ４に流れる電流よりも小さくなる。このとき、ＮＰＮトランジスタＱ３に流れる電流とＮＰＮトランジスタＱ４に流れる電流との比は１：３である。よって第２の出力電流Ｉｏ２は（１６）式で表される。
Ｉｏ２＝（Ｉｉ２）×１／４＝（Ｉａ２）×１／４・・・（１６）
【００３５】
この第１の出力電流Ｉｏ１と第２の出力電流Ｉｏ２とは、電流電圧変換回路１３にて第１の出力電圧Ｖｏ１と第２の出力電圧Ｖｏ２とに変換される。このとき、電流電圧変換回路１３は、第１の出力電流Ｉｏ１と第２の出力電流Ｉｏ２のうち同相成分をキャンセルする。つまり、同じ電流量となる第１の基準電流Ｉａ１と第２の基準電流Ｉａ２に起因する成分がキャンセルされる。従って、第１の出力電圧Ｖｏ１と第２の出力電圧Ｖｏ２とは、それぞれ（１７）式及び（１８）式にて表される。
Ｖｏ１＝＋｛Ｒｆ１×（Ｉｐｄ／４）｝／２・・・（１７）
Ｖｏ２＝−｛Ｒｆ２×（Ｉｐｄ／４）｝／２・・・（１８）
【００３６】
ここで、第１の抵抗Ｒｆ１と第２の抵抗Ｒｆ２とは同じ抵抗値であることから、（１７）式及び（１８）式は変形によって、（１９）式及び（２０）式で表される。
Ｖｏ１＝＋｛Ｒｆ１×（Ｉｐｄ／４）｝／２・・・（１９）
Ｖｏ２＝−｛Ｒｆ１×（Ｉｐｄ／４）｝／２・・・（２０）
【００３７】
これによって、受信回路における入力電圧Ｖｉは、（２１）式で表される。
Ｖｉ＝Ｖｏ１−Ｖｏ２
＝＋｛Ｒｆ１×（Ｉｐｄ／４）｝／２−［−｛Ｒｆ１×（Ｉｐｄ／４）｝／２］
＝Ｒｆ１×Ｉｐｄ／４・・・（２１）
つまり、受信回路において受信される制御信号は、第１の基準電流Ｉａ１と第２の基準電流Ｉａ２とが同じ電流量であって、第１の抵抗Ｒｆ１と第２の抵抗Ｒｆ２とが同じ抵抗値であれば、第１の基準電流Ｉａ１と第２の基準電流Ｉａ２とに起因する電圧成分は互いにキャンセルされる。つまり、受光回路１は、出力電圧に関してオフセット電圧をキャンセルすることが可能である。また、受信回路は、フォトダイオードＰＤが出力する電流Ｉｐｄに起因する電圧成分（（２１）式におけるＲｆ１×Ｉｐｄ×１／４）のみを制御信号として受信する。ここで、（７）式の値と（２１）式の値とを比べると（２１）式の値の方が小さくなっていることが分かる。つまり、受光回路１は、電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ１が電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ２よりも大きい場合、回路の増幅率を小さくする。
【００３８】
ここで、本実施の形態１にかかる受光回路１における出力オフセット電圧Ｖｏｆｆｓｅｔの電源電圧依存変動及び温度依存変動について説明する。受光回路１の出力オフセット電圧Ｖｏｆｆｓｅｔの電源電圧依存及び温度依存を示すグラフを図３に示す。図３に示すように、受光回路１の出力オフセット電圧Ｖｏｆｆｓｅｔは電源電圧の変動に対して感度がない。また、温度変動に対しても感度がない。これは、第１の要因として、第１の電流源Ｉｓ１と第２の電流源Ｉｓ２とがともに同じ電圧（本実施の形態では接地電圧）に基づき動作し、同じ導電型のトランジスタで構成されており、さらに同じ電流を出力する構成となっているためである。また、第２の要因として、第１、第２の差動対を同じ回路構成とし、同じ制御電圧に基づき動作させているために、第１、第２の電流源の両端の電圧差が同電圧となるためである。第１の電流源Ｉｓ１と第２の電流源Ｉｓ２とをこのような構成とすることで、電源電圧あるいは温度が変動した場合であっても、第１の電流源Ｉｓ１と第２の電流源Ｉｓ２とは、これら変動要因に対して同じ変動で出力する電流が変動する。
【００３９】
上記説明より、本実施の形態にかかる受光回路１は、フォトダイオードＰＤからの電流がなければ、実質的に同じ電流を出力する第１の電流調整回路１１と第２の電流調整回路１２とを有する。そして、第１の電流調整回路１１と第２の電流調整回路１２からの出力電流を２入力２出力の増幅回路を用いて電流電圧変換することで、オフセットのない出力電圧を出力する。そして、第１の電流調整回路１１にフォトダイオードＰＤが受光量に応じて生成する電流を入力する。これによって、第１の出力電圧Ｖｏ１は、第２の出力電圧Ｖｏ２に対してフォトダイオードＰＤが生成する電流成分に相当する電圧信号が加算されることになる。受信回路では、第１の出力電圧Ｖｏ１と第２の出力電圧Ｖｏ２とを差動信号として受信することで、フォトダイオードＰＤが生成した電流に応じた制御信号を受信することが可能である。なお、受信回路は、受光回路１からの信号を差動信号として受信することで、受光回路１から受信回路に至る配線に混入するノイズをキャンセルすることが可能である。
【００４０】
また、第１の電流調整回路１１の第１の差動対と第２の電流調整回路１２の第２の差動対を実質的に同じ特性とし、これらの差動対を構成するトランジスタを電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ１、Ｖｃｏｎｔ２で制御することで、第１の出力電流Ｉｏ１と第２の出力電流Ｉｏ２とは、電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ１、Ｖｃｏｎｔ２の電圧差の変動に対して実質的に同じ変化率で変化する。つまり、受光回路１は、上記出力オフセット電圧Ｖｏｆｆｓｅｔをキャンセルしながら、第１の出力電圧Ｖｏ１側に加算されたフォトダイオードＰＤで生成された電流Ｉｐｄの成分に応じた制御信号の信号レベルを可変することが可能になる。従って、受光回路１は、電流電圧変換回路１３の第１の抵抗Ｒｆ１と第２の抵抗Ｒｆ２との抵抗値を変更することなく回路の増幅率を変更することが可能である。このことより、受光回路１は、第１の抵抗Ｒｆ１及び第２の抵抗Ｒｆ２と帰還容量Ｃｆ１、Ｃｆ２とによって決まる出力する信号の周波数特性が増幅率によって変化することがなく、安定した信号を出力することが可能になる。
【００４１】
さらに、受光回路１は、電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ１、Ｖｃｏｎｔ２を外付けの可変抵抗ＶＲの抵抗値に応じて連続的に変化させることが可能である。これによって、受光回路１は、回路の増幅率を連続的に変更することが可能である。
【００４２】
実施の形態２
実施の形態２にかかる受光回路２の回路図を図４に示す。図４に示すように、受光回路２は、実施の形態１にかかる受光回路１の第２の電流源Ｉｓ２に並列に接続されるダミー容量Ｃｄを付加した第２の電流調整回路１２ａを有する。このダミー容量Ｃｄは、フォトダイオードＰＤの接合容量Ｃｐと実質的に同じ容量を有するものである。
【００４３】
受光回路２において、ダミー容量Ｃｄを付加することで、第１の電流調整回路１１と第２の電流調整回路１２ａとは接合容量Ｃｐを含めた形態で対称な回路構成となる。つまり、接合容量Ｃｐに起因して発生したノイズをダミー容量Ｃｄに流れる電流でキャンセルすることが可能になる。これによって、受光回路２は、電流Ｉｐｄに応じた制御信号を受光回路１よりもノイズの少ない状態で出力することが可能である。
【００４４】
実施の形態３
実施の形態３にかかる受光回路３の回路図を図５に示す。図５に示すように、受光回路３は、実施の形態１にかかる受光回路１の第１の抵抗Ｒｆ１に並列に第３の抵抗Ｒｆ１ａを接続し、第２の抵抗Ｒｆ２に並列に第４の抵抗Ｒｆ２ａを接続した電流電圧変換回路１３ａを有する。そして、電流電圧変換回路１３ａは、第１の抵抗Ｒｆ１と第３の抵抗Ｒｆ１ａとのいずれか一方を選択する第１のスイッチＳＷ１と、第２の抵抗Ｒｆ２と第４の抵抗Ｒｆ２ａとのいずれか一方を選択する第２のスイッチＳＷ２を有している。第１のスイッチＳＷ１及び第２のスイッチＳＷ２は、スイッチ制御端子ＳＷｃｏｎｔから入力される制御信号に基づき選択する抵抗を切り替える。
【００４５】
受光回路３において、第３の抵抗Ｒｆ１ａ、第４の抵抗Ｒｆ２ａ、第１のスイッチＳＷ１、第２のスイッチＳＷ２を追加することで、第１の電流調整回路１１と第２の電流調整回路１２との調整能力の範囲外の増幅率も設定可能になる。例えば、第３の抵抗Ｒｆ１ａ、第４の抵抗Ｒｆ２ａの抵抗値を第１の抵抗Ｒｆ１、第２の抵抗Ｒｆ２よりも大きくした場合、第３の抵抗Ｒｆ１ａ、第４の抵抗Ｒｆ２ａを使用することで、第１の抵抗Ｒｆ１、第２の抵抗Ｒｆ２を使用した場合よりも振幅が大きな出力信号を得ることが可能である。つまり、受光回路３は受光回路１よりも増幅率を設定する場合の自由度を高くすることが可能である。このような自由度を持つことによって、例えば、ＣＤ用のレーザーダイオードとＤＶＤ用のレーザーダイオードとが異なるばらつきとなる場合であっても、２つの抵抗を２つのレーザーダイオードに対応させ、用途に応じてこれらを切り替えて使用することが可能である。
【００４６】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、回路を構成するトランジスタの導電型を変更しても上記回路構成は実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】実施の形態１にかかる受光回路の回路図である。
【図２】実施の形態１にかかる電流コントロール電圧生成回路の回路図である。
【図３】実施の形態１にかかる受光回路の出力オフセット電圧の特性を示すグラフである。
【図４】実施の形態２にかかる受光回路の回路図である。
【図５】実施の形態３にかかる受光回路の回路図である。
【図６】従来例１にかかる受光回路の回路図である。
【図７】従来例１にかかる受光回路において光−電圧変換回路と電圧増幅回路とを接続する配線に寄生する素子の等価回路図である。
【図８】従来例１にかかる受光回路の周波数特性の増幅率依存性を示すグラフである。
【図９】従来例１にかかる受光回路の信号の立ち上がり及び立ち下がり特性の増幅率依存性を示すグラフである。
【図１０】従来例１にかかる受光回路のカットオフ周波数の増幅率依存性を示すグラフである。
【図１１】従来例１にかかる受光回路における出力オフセット電圧の電源依存性及び温度依存性を示すグラフである。
【図１２】従来例２にかかる受光回路の回路図である。
【図１３】従来例３にかかる受光回路の回路図である。
【符号の説明】
【００４８】
１、２、３ 受光回路
１０ 電流コントロール電圧生成回路
１１、１２、１２ａ 電流調整回路
１３、１３ａ 電流電圧変換回路
１４ 外部端子
ＡＭＰ 増幅回路
Ｃｄ ダミー容量
Ｃｐ 接合容量
Ｄ１〜Ｄ４ ダイオード
Ｉａ１、Ｉａ２ 基準電流
Ｉｉ１、Ｉｉ１ 入力電流
Ｉｏ１、Ｉｏ２ 出力電流
Ｉｐｄ フォトダイオードの出力電流
Ｉｓ１〜Ｉｓ８ 電流源
ＰＤ フォトダイオード
Ｑ１〜Ｑ４ ＮＰＮトランジスタ
Ｑ５〜Ｑ８ ＰＮＰトランジスタ
Ｒ１、Ｒ２、ＲＥ、Ｒｆ１、Ｒｆ１ａ、Ｒｆ２、Ｒｆ２ａ 抵抗
ＳＷ１、ＳＷ２ スイッチ
ＳＷｃｏｎｔ スイッチ制御端子
ＶＣＣ 電源端子
Ｖｃｏｎｔ１ 電流コントロール電圧
Ｖｃｏｎｔ２ 電流コントロール電圧
Ｖｏ１、Ｖｏ２ 出力電圧
Ｖｏｆｆｓｅｔ 出力オフセット電圧
ＶＲ 可変抵抗
【技術分野】
【０００１】
本発明は受光回路に関し、特に増幅率を変更可能な受光回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク媒体に対して、データの記録又はデータの再生を行う光ディスク装置が普及している。光ディスク装置では、レーザーダイオードから出力されたレーザー光を光ディスク媒体で反射させて、受光回路でこの反射光を制御信号に変換する。このとき、受光回路は、フォトダイオードで光を電流に変換し、電流電圧変換回路で電流を電圧に変換する。つまり、受光回路で変換された電圧が制御信号となり、この制御信号に基づいて、光ディスク装置は、データの記録及び再生を行う。
【０００３】
しかしながら、光ディスク装置では、レーザーダイオードの特性ばらつき、フォトダイオードの特性ばらつき、組み立て後の光学系の構造ばらつきがある。そのため、受光回路では、これらのばらつきを補正するために、電流電圧変換部において増幅率を連続的に変更できる機能が求められる。そこで、増幅率を変更可能な受光回路が提案されている。提案される従来の受光回路の一例（以下、この例を従来例１と称す）を示す回路図を図６に示す。
【０００４】
図６に示すように、受光回路１００は、電流−電圧変換回路１０１と、可変抵抗ＶＲと、電圧増幅回路１０４を有している。電流−電圧変換回路１０１では、フォトダイオードＰＤが受光量に応じて生成した電流を帰還抵抗Ｒｆ１０１によって電圧に変換する。そして、電圧増幅回路１０４は、可変抵抗ＶＲの抵抗値と帰還抵抗Ｒｆ１０４の抵抗値との比に応じて、電流−電圧変換回路１０１が出力する電圧値を増幅する。電圧増幅回路１０４が出力する電圧値は、制御信号として図示しない他の回路ブロックに送信される。
【０００５】
このように、従来例１では、可変抵抗ＶＲの抵抗値を変更することで、受光回路の増幅率を調整することが可能である。しかしながら、電流−電圧変換回路１０１と電圧増幅回路１０４とを接続する可変抵抗ＶＲは外付け部品であるため、これら２つの回路と可変抵抗ＶＲとの接続は配線及びフレームを介して行う必要がある。この配線及びフレームにおける寄生成分について概略図を図７に示す。図７に示す例では、寄生成分１０６としてインダクタＬＬ、抵抗ＲＬ、容量ＣＬがあり、寄生成分１０７としてインダクタＬＲ、抵抗ＲＲ、容量ＣＲがある。このような、寄生成分は、可変抵抗ＶＲの抵抗値にかかわらず一定の値を有している。そのため、可変抵抗ＶＲの抵抗値によって増幅率を調整した場合、可変抵抗ＶＲの抵抗値によっては伝達する信号にリンギングが発生する。また、信号の周波数特性においてピークが発生する。
【０００６】
さらに、可変抵抗ＶＲの抵抗値の違いによって、増幅率以外の電圧増幅回路の特性も変化してしまう問題がある。例えば、図８に示すように、可変抵抗ＶＲの抵抗値を小さくし、増幅率を大きくした場合、増幅率が大きくなるに従って、信号の増幅率を一定の増幅率に保った状態で伝達できる信号の周波数の上限が低くなる。また、図９に示すように、信号の立ち上がり時間あるいは立ち下がり時間が変化する。図１０に示すように、伝達する信号のカットオフ周波数が増幅率の増加とともに小さくなる。このような、電圧増幅回路１０４の特性の変化は、増幅回路ＡＭＰ１０２において帰還抵抗Ｒｆ１０４に並列に接続される帰還容量Ｃｆ１０４が一定にもかかわらず、可変抵抗ＶＲの抵抗値が変更されてしまうために、回路の周波数特性が変化することに起因するものである。さらに、受光回路１００では、増幅回路１０４の特性によって、電源電圧及び温度に従って出力オフセット電圧が変動する。この出力オフセットの変化の一例を図１１に示す。出力オフセットは、回路の構成によって、図１１に示す変動とは異なるの変化となる場合もある。
【０００７】
このような、受光回路の他の例として図１２に示す受光回路２００が提案されている（この受光回路を以下では従来例２と称す）。受光回路２００は、フォトダイオードＰＤとダミーフォトダイオードＤＰＤとを有している。そして、フォトダイオードＰＤとダミーフォトダイオードＤＰＤとで生成された電流をそれぞれ電流電圧変換回路２０１で第１の電圧と第２の電圧とに変換する。このときの電流電圧変換は、第１の電圧はＭＯＳトランジスタＭＲ１で形成される可変抵抗を介して行われ、第２の電圧はＭＯＳトランジスタＭＲ２を介して行われる。そして、電圧増幅器２０２で第１の電圧と第２の電圧との差分を増幅して最終的な信号を得る。
【０００８】
受光回路２００では、従来例１のような配線及びフレームの寄生成分に起因する問題は発生しない。しかしながら、受光回路２００では、ＭＯＳトランジスタＭＲ１、ＭＲ２のゲートに与える電圧をゲイン制御回路２０３で制御して、ＭＯＳトランジスタＭＲ１、ＭＲ２のソース・ドレイン間の導通状態の抵抗（以下、ＯＮ抵抗と称す）を変更することで、増幅率を変更する。これによって、従来例１のように電圧増幅器の増幅率に起因する問題は解決される。しかしながら、電流電圧変換２０１のＭＯＳトランジスタＭＲ１、ＭＲ２の抵抗値が変化しても、このＭＯＳトランジスタに並列に接続される帰還容量（あるいは寄生容量）は変化しない。そのため、従来例２においても、図８〜図１０に示すような周波数特性の変化が問題となる。
【０００９】
また、受光回路の例として特許文献１に受光回路３００が提案されている（以下、従来例３と称す）。受光回路３００は、切替手段３０１と電流源３０２、電流電圧変換回路３０３、切替制御回路３０４、フォトダイオードＰＤを有している。受光回路３００は、切替手段３０１の電流源Ｉｓ３０１と電流源３０２の電流源Ｉｓ３０２とを直列に接続し、２つの電流源が同じ電流量を出力するように設定する。これによって、切替手段３０１から出力される電流は、切替手段３０１の出力点に流入する電流と流出する電流との差分となる。つまり、他の電流が電流源Ｉｓ３０１と電流源Ｉｓ３０２との接続点に流れ込まなければ、切替手段３０１が出力する電流はゼロとなる。受光回路３００は、このような切替回路３０１において、電流源Ｉｓ３０１と電流源Ｉｓ３０２とが接続される配線にフォトダイオードＰＤを接続する。つまり、切替手段３０１は、フォトダイオードＰＤから出力される電流を出力する。さらに、受光回路３００は、切替手段３０１にスイッチＳＷ１を有し、電流源３０２にスイッチＳＷ２を有している。そして、スイッチＳＷ１を電源Ｖ２側に接続することで、トランジスタＱ３０１に流れる電流量を切り替える。また、スイッチＳＷ２をオンすることでフォトダイオードＰＤから出力される電流量を間引く。つまり、スイッチＳＷ１、ＳＷ２によって、フォトダイオードＰＤから出力される電流のうち、切替手段３０１から出力される電流量を切り替えることが可能である。
【００１０】
しかしながら、従来例３では、電流源Ｉｓ３０１が電源端子ＶＣＣに接続され、電流源Ｉｓ３０２が接地端子ＧＮＤ側に接続される。このような電流源を構成する場合、一般的に、電流源Ｉｓ３０１をＰＮＰトランジスタで構成し、電流源Ｉｓ３０２をＮＰＮトランジスタで構成する。このような構成とした場合、ＮＰＮトランジスタとＰＮＰトランジスタとは異なる半導体で形成されるため、異なるばらつきを示す。従って、電流源Ｉｓ３０１と電流源Ｉｓ３０２とが同じ電流量を出力するように設定したとしても、これらの電流源から出力される電流量は実質的に同じ値とならない。つまり、切替手段３０１から出力される電流のオフセットを解消することができず、電流電圧変換回路３０３から出力される出力電圧もオフセットを有することになる。また、従来例３では、切替手段によって、切替手段３０１から出力される電流量を切り替えているため、その切り替え幅を連続的なものとすることができない問題がある。
【特許文献１】特開２００２−２１７６４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記、従来例１〜３では、増幅率の切り替えに伴って増幅回路の特性が変化する問題があった。また、受光回路の出力電圧のオフセット量を低減することができない問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明にかかる受光回路は、第１、第２の制御電圧を出力する電流コントロール電圧生成回路と、第１の電流源を有し、前記第１の電流源が出力する電流とフォトダイオードから出力される入力電流とを加算した第１の入力電流を前記第１、第２の制御電圧の電圧差に応じて調整して第１の出力電流を生成する第１の電流調整回路と、第２の電流源を有し、前記第２の電流源が出力する第２の入力電流を前記第１、第２の制御電圧の電圧差に応じて調整した第２の出力電流を生成する第２の電流調整回路と、前記第１の出力電流を予め設定された第１の抵抗に基づき電圧に変換して第１の出力電圧を生成し、前記第２の出力電流を予め設定された第２の抵抗に基づき電圧に変換して第２の出力電圧を生成する電流電圧変換回路とを有するものである。
【００１３】
本発明にかかる受光回路によれば、第１、第２の電流源がともにフォトダイオードの出力電流によらず一定な電流成分を有する。この一定な電流成分に対して、第１の入力電流はフォトダイオードの出力電流成分を有する。つまり、電流電圧変換回路が出力する第１の出力電圧と第２の出力電圧とにおいて、オフセット電圧は一定な電流成分に起因して発生し、フォトダイオードが出力する電流成分に起因する電圧値は第１の出力電圧と第２の出力電圧との差電圧として出力される。従って、本発明にかかる受光回路は、設定によってオフセットをキャンセルすることが可能である。
【００１４】
また、本発明にかかる受光回路では、第１の電流調整回路と第２の電流調整回路において、第１の出力電流の電流量と第２の出力電流の電流量とを第１、第２の制御電圧に基づき調整することで増幅率を変更する。つまり、電流電圧変換回路の第１の抵抗と第２の抵抗とは増幅率によらず一定である。これによって、本発明にかかる受光回路の周波数特性は、増幅率によらず実質的に同じ周波数特性を実現可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかる受光回路によれば、出力オフセット電圧の低減と安定した周波数特性とを実現可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に実施の形態１にかかる受光回路１の回路図を示す。図１に示すように、受光回路１は、電流コントロール電圧生成回路１０、第１の電流調整回路１１、第２の電流調整回路１２、電流電圧変換回路１３、フォトダイオードＰＤを有している。
【００１７】
電流コントロール電圧生成回路１０は、外部端子１４に接続されており、外部端子１４の電圧値に基づいて第１、第２の制御電圧（例えば、電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ１、Ｖｃｏｎｔ２）の電圧値を設定する。本実施の形態では、外部端子１４と接地端子ＧＮＤとの間に可変抵抗ＶＲを接続して、可変抵抗ＶＲに電流を流すことで、外部端子１４に電圧を生成する。電流コントロール電圧生成回路１０の詳細については、後述する。
【００１８】
第１の電流調整回路１１は、ＮＰＮトランジスタＱ１、Ｑ２、第１の電流源Ｉｓ１を有している。ＮＰＮトランジスタＱ１、Ｑ２は、第１の差動対を構成する。ＮＰＮトランジスタＱ１、Ｑ２のエミッタ端子の共通接続点と接地端子ＧＮＤとの間に第１の電流源Ｉｓ１が接続される。そして、第１の電流源Ｉｓ１と第１の差動対の共通接続点の間の接点に、フォトダイオードＰＤのカソードが接続される。第１の電流源Ｉｓ１は、第１の基準電流Ｉａ１を出力し、この第１の基準電流Ｉａ１とフォトダイオードＰＤの出力電流Ｉｐｄとを加算した電流が第１の入力電流Ｉｉ１となる。そして、第１の差動対には、この第１の入力電流Ｉｉ１が供給される。ＮＰＮトランジスタＱ１のコレクタは電源端子ＶＣＣに接続される。ＮＰＮトランジスタＱ１のベースには電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ１が供給される。また、ＮＰＮトランジスタＱ２のコレクタは第１の電流調整回路１１の出力端子となっており、電流電圧変換回路１３に対して第１の出力電流Ｉｏ１を出力する。ＮＰＮトランジスタＱ２のベースには電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ２が供給される。
【００１９】
第２の電流調整回路１２は、ＮＰＮトランジスタＱ３、Ｑ４、第２の電流源Ｉｓ２を有している。ＮＰＮトランジスタＱ３、Ｑ４は、第２の差動対を構成する。ＮＰＮトランジスタＱ３、Ｑ４のエミッタ端子の共通接続点と接地端子ＧＮＤとの間に第２の電流源Ｉｓ２が接続される。第２の電流源Ｉｓ２は、第２の基準電流Ｉａ２を出力し、この第２の基準電流Ｉａ２が第２の入力電流Ｉｉ２となる。そして、第２の差動対には、この第２の入力電流Ｉｉ２が供給される。ＮＰＮトランジスタＱ３のコレクタは第１の電流調整回路１１の出力端子となっており、電流電圧変換回路１３に対して第２の出力電流Ｉｏ２を出力する。ＮＰＮトランジスタＱ３のベースには電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ２が供給される。また、ＮＰＮトランジスタＱ４のコレクタは電源端子ＶＣＣに接続される。ＮＰＮトランジスタＱ４のベースには電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ１が供給される。
【００２０】
電流電圧変換回路１３は、増幅回路ＡＭＰ、第１の抵抗Ｒｆ１、第２の抵抗Ｒｆ２、帰還容量Ｃｆ１、Ｃｆ２を有している。増幅回路ＡＭＰは、２入力２出力の増幅回路である。増幅回路ＡＭＰの反転入力端子には第１の出力電流Ｉｏ１が入力され、非反転入力端子には第２の出力電流Ｉｏ２が入力される。第１の抵抗Ｒｆ１は、反転入力端子と非反転出力端子との間に接続される。第２の抵抗Ｒｆ２は、非反転入力端子と反転出力端子との間に接続される。そして、増幅回路ＡＭＰは、反転入力端子と非反転入力端子とに入力される信号のうち差分となる信号成分を第１の抵抗Ｒｆ１と第２の抵抗Ｒｆ２とに基づき増幅する。これによって、増幅回路ＡＭＰの非反転出力端子から第１の出力電圧Ｖｏ１が出力され、反転出力端子から第２の出力電圧Ｖｏ２が出力される。また、帰還容量Ｃｆ１は第１の抵抗Ｒｆ１と並列に接続され、帰還容量Ｃｆ２は第２の抵抗Ｒｆ２と並列に接続される。なお、この帰還容量Ｃｆ１とＣｆ２は回路の寄生容量を含むものとして考えても良い。
【００２１】
ここで、電流コントロール電圧生成回路１０について詳細に説明する。電流コントロール電圧生成回路１０の回路図を図２に示す。図２に示すように、電流コントロール電圧生成回路１０は、第３の電流源Ｉｓ３〜第８の電流源Ｉｓ８、ダイオードＤ１〜Ｄ４、ＰＮＰトランジスタＱ５〜Ｑ８、抵抗Ｒ１、Ｒ２、ＲＥを有している。
【００２２】
第３の電流源Ｉｓ３は、一端が電源端子ＶＣＣに接続され、他端が外部端子１４に接続される。外部端子１４と接地端子ＧＮＤとの間には可変抵抗ＶＲが接続される。第４の電流源Ｉｓ４は、一端が電源端子ＶＣＣに接続され、他端がダイオードＤ１のアノードに接続される。ダイオードＤ１のカソードはＰＮＰトランジスタＱ５のエミッタに接続される。ＰＮＰトランジスタＱ５のコレクタは接地端子ＧＮＤに接続される。また、ＰＮＰトランジスタＱ５のベースは、外部端子１４に接続される。
【００２３】
第５の電流源Ｉｓ５は、一端が電源端子ＶＣＣに接続され、他端が抵抗Ｒ１の一端に接続される。抵抗Ｒ１の他端は接地端子ＧＮＤに接続される。第６の電流源Ｉｓ６は、一端が電源端子ＶＣＣに接続され、他端がダイオードＤ２のアノードに接続される。ダイオードＤ２のカソードはＰＮＰトランジスタＱ６のエミッタに接続される。ＰＮＰトランジスタＱ６のコレクタは接地端子ＧＮＤに接続される。また、ＰＮＰトランジスタＱ６のベースは、抵抗Ｒ１の一端に接続される。
【００２４】
第７の電流源Ｉｓ７は、一端が電源端子ＶＣＣに接続され、他端がＰＮＰトランジスタＱ７のエミッタに接続される。ＰＮＰトランジスタＱ７のコレクタはダイオードＤ３のアノードに接続される。ＰＮＰトランジスタＱ７のベースはダイオードＤ１のアノードに接続される。第８の電流源Ｉｓ８は、一端が電源端子ＶＣＣに接続され、他端がＰＮＰトランジスタＱ８のエミッタに接続される。ＰＮＰトランジスタＱ８のコレクタはダイオードＤ４のアノードに接続される。ＰＮＰトランジスタＱ８のベースはダイオードＤ２のアノードに接続される。そして、ダイオードＤ３、Ｄ４のカソードは共通に接続され、その共通接続点と接地端子ＧＮＤとの間に抵抗Ｒ２が接続される。また、抵抗ＲＥはＰＮＰトランジスタＱ７のエミッタとＰＮＰトランジスタＱ８のエミッタとを接続する。なお、ダイオードＤ３のアノードから電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ１が出力され、ダイオードＤ４のアノードから電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ２が出力される。
【００２５】
ここで、電流コントロール電圧生成回路１０において、第３の電流源Ｉｓ３〜第８の電流源Ｉｓ８の電流値の設定は、以下のようにすることが好ましい。第３の電流源Ｉｓ３と第５の電流源Ｉｓ５との電流値設定を実質的に同じにし、第４の電流源Ｉｓ４と第６の電流源Ｉｓ６との電流値設定を実質的に同じにし、第７の電流源Ｉｓ７と第８の電流源Ｉｓ８との電流値設定を実質的に同じにする。このような設定とし、抵抗Ｒ１と可変抵抗ＶＲの抵抗値が同じであった場合、ＰＮＰトランジスタＱ５のベース電圧とＰＮＰトランジスタＱ６のベース電圧とを同じになる。また、ＰＮＰトランジスタＱ７、Ｑ８のベース電圧も同じになるため、ダイオードＤ３、Ｄ４で発生する電圧値が同じになり、電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ１、Ｖｃｏｎｔ２が同じ電圧値となる。そして、電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ１、Ｖｃｏｎｔ２の電圧値を変更する場合、抵抗Ｒ１と可変抵抗ＶＲとの抵抗値の比に基づき、電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ１、Ｖｃｏｎｔ２の電圧値を設定することが容易になる。例えば、可変抵抗ＶＲの抵抗値を抵抗Ｒ１の抵抗値よりも大きくした場合、電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ１は電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ２よりも小さな電圧となる。一方、可変抵抗ＶＲの抵抗値を抵抗Ｒ１の抵抗値よりも小さくした場合、電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ１は電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ２よりも大きな電圧となる。
【００２６】
次に、本実施の形態にかかる受光回路１の動作について説明する。ここでの説明では、説明を簡単にするために、第１の基準電流Ｉａ１と第２の基準電流Ｉａ２は同じ電流量であり、第１の抵抗Ｒｆ１と第２の抵抗Ｒｆ２とは同じ抵抗値であるものとする。まず、第１の動作として、電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ１、Ｖｃｏｎｔ２が同電圧であった場合について説明する。この場合、ＮＰＮトランジスタＱ１、Ｑ２に流れる電流は、ともに第１の入力電流Ｉｉ１の１／２となる。よって、第１の出力電流Ｉｏ１は（１）式で表される。
Ｉｏ１＝（Ｉｉ１）／２＝（Ｉａ１＋Ｉｐｄ）／２・・・（１）
また、ＮＰＮトランジスタＱ３、Ｑ４に流れる電流は、ともに第２の入力電流Ｉｉ２の１／２となる。よって第２の出力電流Ｉｏ２は（２）式で表される。
Ｉｏ２＝（Ｉｉ２）／２＝（Ｉａ２）／２・・・（２）
【００２７】
この第１の出力電流Ｉｏ１と第２の出力電流Ｉｏ２とは、電流電圧変換回路１３にて第１の出力電圧Ｖｏ１と第２の出力電圧Ｖｏ２とに変換される。このとき、電流電圧変換回路１３は、第１の出力電流Ｉｏ１と第２の出力電流Ｉｏ２のうち同相成分をキャンセルする。つまり、同じ電流量となる第１の基準電流Ｉａ１と第２の基準電流Ｉａ２に起因する成分がキャンセルされる。従って、第１の出力電圧Ｖｏ１と第２の出力電圧Ｖｏ２とは、それぞれ（３）式及び（４）式にて表される。
Ｖｏ１＝＋｛Ｒｆ１×（Ｉｐｄ／２）｝／２・・・（３）
Ｖｏ２＝−｛Ｒｆ２×（Ｉｐｄ／２）｝／２・・・（４）
【００２８】
ここで、第１の抵抗Ｒｆ１と第２の抵抗Ｒｆ２とは同じ抵抗値であることから、（３）式及び（４）式は変形によって、（５）式及び（６）式で表される。
Ｖｏ１＝＋｛Ｒｆ１×（Ｉｐｄ／２）｝／２・・・（５）
Ｖｏ２＝−｛Ｒｆ１×（Ｉｐｄ／２）｝／２・・・（６）
【００２９】
本実施の形態にかかる受光回路１に対応する受信回路（不図示）は、第１の出力電圧Ｖｏ１及び第２の出力電圧Ｖｏ２を差動信号として受信するため、受信回路における入力電圧Ｖｉは、（７）式で表される。
Ｖｉ＝Ｖｏ１−Ｖｏ２
＝＋｛Ｒｆ１×（Ｉｐｄ／２）｝／２−［−｛Ｒｆ１×（Ｉｐｄ／２）｝／２］
＝Ｒｆ１×Ｉｐｄ／２・・・（７）
つまり、受信回路において受信される制御信号は、第１の基準電流Ｉａ１と第２の基準電流Ｉａ２とが同じ電流量であって、第１の抵抗Ｒｆ１と第２の抵抗Ｒｆ２とが同じ抵抗値であれば、第１の基準電流Ｉａ１と第２の基準電流Ｉａ２とに起因する電圧成分は互いにキャンセルされる。そして、受信回路は、フォトダイオードＰＤが出力する電流Ｉｐｄに起因する電圧成分（（７）式におけるＲｆ１×Ｉｐｄ／２）のみを制御信号として受信する。
【００３０】
次に、第２の動作として、電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ１が電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ２よりも小さな場合について説明する。この場合、ＮＰＮトランジスタＱ１に流れる電流は、ＮＰＮトランジスタＱ２に流れる電流よりも小さくなる。一例として、ＮＰＮトランジスタＱ１に流れる電流とＮＰＮトランジスタＱ２に流れる電流との比が１：３であった場合について説明する。このときの、第１の出力電流Ｉｏ１は（８）式で表される。
Ｉｏ１＝（Ｉｉ１）×３／４＝（Ｉａ１＋Ｉｐｄ）×３／４・・・（８）
また、ＮＰＮトランジスタＱ３に流れる電流は、ＮＰＮトランジスタＱ４に流れる電流よりも大きくなる。このとき、ＮＰＮトランジスタＱ３に流れる電流とＮＰＮトランジスタＱ４に流れる電流との比は３：１である。よって第２の出力電流Ｉｏ２は（９）式で表される。
Ｉｏ２＝（Ｉｉ２）×３／４＝（Ｉａ２）×３／４・・・（９）
【００３１】
この第１の出力電流Ｉｏ１と第２の出力電流Ｉｏ２とは、電流電圧変換回路１３にて第１の出力電圧Ｖｏ１と第２の出力電圧Ｖｏ２とに変換される。このとき、電流電圧変換回路１３は、第１の出力電流Ｉｏ１と第２の出力電流Ｉｏ２のうち同相成分をキャンセルする。つまり、同じ電流量となる第１の基準電流Ｉａ１と第２の基準電流Ｉａ２に起因する成分がキャンセルされる。従って、第１の出力電圧Ｖｏ１と第２の出力電圧Ｖｏ２とは、それぞれ（１０）式及び（１１）式にて表される。
Ｖｏ１＝＋｛Ｒｆ１×（３Ｉｐｄ／４）｝／２・・・（１０）
Ｖｏ２＝−｛Ｒｆ２×（３Ｉｐｄ／４）｝／２・・・（１１）
【００３２】
ここで、第１の抵抗Ｒｆ１と第２の抵抗Ｒｆ２とは同じ抵抗値であることから、（１０）式及び（１１）式は変形によって、（１２）式及び（１３）式で表される。
Ｖｏ１＝＋｛Ｒｆ１×（３Ｉｐｄ／４）｝／２・・・（１２）
Ｖｏ２＝−｛Ｒｆ１×（３Ｉｐｄ／４）｝／２・・・（１３）
【００３３】
これによって、受信回路における入力電圧Ｖｉは、（１４）式で表される。
Ｖｉ＝Ｖｏ１−Ｖｏ２
＝＋｛Ｒｆ１×（３Ｉｐｄ／４）｝／２−［−｛Ｒｆ１×（３Ｉｐｄ／４）｝／２］
＝Ｒｆ１×３Ｉｐｄ／４・・・（１４）
つまり、受信回路において受信される制御信号は、第１の基準電流Ｉａ１と第２の基準電流Ｉａ２とが同じ電流量であって、第１の抵抗Ｒｆ１と第２の抵抗Ｒｆ２とが同じ抵抗値であれば、第１の基準電流Ｉａ１と第２の基準電流Ｉａ２とに起因する電圧成分は互いにキャンセルされる。つまり、受光回路１は、出力電圧に関してオフセット電圧をキャンセルすることが可能である。また、受信回路は、フォトダイオードＰＤが出力する電流Ｉｐｄに起因する電圧成分（（１４）式におけるＲｆ１×Ｉｐｄ×３／４）のみを制御信号として受信する。ここで、（７）式の値と（１４）式の値とを比べると（１４）式の値の方が大きくなっていることが分かる。つまり、受光回路１は、電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ１が電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ２よりも小さい場合、回路の増幅率を大きくする。
【００３４】
続いて、第３の動作として、電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ１が電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ２よりも大きな場合について説明する。この場合、ＮＰＮトランジスタＱ１に流れる電流は、ＮＰＮトランジスタＱ２に流れる電流よりも大きくなる。一例として、ＮＰＮトランジスタＱ１に流れる電流とＮＰＮトランジスタＱ２に流れる電流との比が３：１であった場合について説明する。このときの、第１の出力電流Ｉｏ１は（１５）式で表される。
Ｉｏ１＝（Ｉｉ１）×１／４＝（Ｉａ１＋Ｉｐｄ）×１／４・・・（１５）
また、ＮＰＮトランジスタＱ３に流れる電流は、ＮＰＮトランジスタＱ４に流れる電流よりも小さくなる。このとき、ＮＰＮトランジスタＱ３に流れる電流とＮＰＮトランジスタＱ４に流れる電流との比は１：３である。よって第２の出力電流Ｉｏ２は（１６）式で表される。
Ｉｏ２＝（Ｉｉ２）×１／４＝（Ｉａ２）×１／４・・・（１６）
【００３５】
この第１の出力電流Ｉｏ１と第２の出力電流Ｉｏ２とは、電流電圧変換回路１３にて第１の出力電圧Ｖｏ１と第２の出力電圧Ｖｏ２とに変換される。このとき、電流電圧変換回路１３は、第１の出力電流Ｉｏ１と第２の出力電流Ｉｏ２のうち同相成分をキャンセルする。つまり、同じ電流量となる第１の基準電流Ｉａ１と第２の基準電流Ｉａ２に起因する成分がキャンセルされる。従って、第１の出力電圧Ｖｏ１と第２の出力電圧Ｖｏ２とは、それぞれ（１７）式及び（１８）式にて表される。
Ｖｏ１＝＋｛Ｒｆ１×（Ｉｐｄ／４）｝／２・・・（１７）
Ｖｏ２＝−｛Ｒｆ２×（Ｉｐｄ／４）｝／２・・・（１８）
【００３６】
ここで、第１の抵抗Ｒｆ１と第２の抵抗Ｒｆ２とは同じ抵抗値であることから、（１７）式及び（１８）式は変形によって、（１９）式及び（２０）式で表される。
Ｖｏ１＝＋｛Ｒｆ１×（Ｉｐｄ／４）｝／２・・・（１９）
Ｖｏ２＝−｛Ｒｆ１×（Ｉｐｄ／４）｝／２・・・（２０）
【００３７】
これによって、受信回路における入力電圧Ｖｉは、（２１）式で表される。
Ｖｉ＝Ｖｏ１−Ｖｏ２
＝＋｛Ｒｆ１×（Ｉｐｄ／４）｝／２−［−｛Ｒｆ１×（Ｉｐｄ／４）｝／２］
＝Ｒｆ１×Ｉｐｄ／４・・・（２１）
つまり、受信回路において受信される制御信号は、第１の基準電流Ｉａ１と第２の基準電流Ｉａ２とが同じ電流量であって、第１の抵抗Ｒｆ１と第２の抵抗Ｒｆ２とが同じ抵抗値であれば、第１の基準電流Ｉａ１と第２の基準電流Ｉａ２とに起因する電圧成分は互いにキャンセルされる。つまり、受光回路１は、出力電圧に関してオフセット電圧をキャンセルすることが可能である。また、受信回路は、フォトダイオードＰＤが出力する電流Ｉｐｄに起因する電圧成分（（２１）式におけるＲｆ１×Ｉｐｄ×１／４）のみを制御信号として受信する。ここで、（７）式の値と（２１）式の値とを比べると（２１）式の値の方が小さくなっていることが分かる。つまり、受光回路１は、電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ１が電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ２よりも大きい場合、回路の増幅率を小さくする。
【００３８】
ここで、本実施の形態１にかかる受光回路１における出力オフセット電圧Ｖｏｆｆｓｅｔの電源電圧依存変動及び温度依存変動について説明する。受光回路１の出力オフセット電圧Ｖｏｆｆｓｅｔの電源電圧依存及び温度依存を示すグラフを図３に示す。図３に示すように、受光回路１の出力オフセット電圧Ｖｏｆｆｓｅｔは電源電圧の変動に対して感度がない。また、温度変動に対しても感度がない。これは、第１の要因として、第１の電流源Ｉｓ１と第２の電流源Ｉｓ２とがともに同じ電圧（本実施の形態では接地電圧）に基づき動作し、同じ導電型のトランジスタで構成されており、さらに同じ電流を出力する構成となっているためである。また、第２の要因として、第１、第２の差動対を同じ回路構成とし、同じ制御電圧に基づき動作させているために、第１、第２の電流源の両端の電圧差が同電圧となるためである。第１の電流源Ｉｓ１と第２の電流源Ｉｓ２とをこのような構成とすることで、電源電圧あるいは温度が変動した場合であっても、第１の電流源Ｉｓ１と第２の電流源Ｉｓ２とは、これら変動要因に対して同じ変動で出力する電流が変動する。
【００３９】
上記説明より、本実施の形態にかかる受光回路１は、フォトダイオードＰＤからの電流がなければ、実質的に同じ電流を出力する第１の電流調整回路１１と第２の電流調整回路１２とを有する。そして、第１の電流調整回路１１と第２の電流調整回路１２からの出力電流を２入力２出力の増幅回路を用いて電流電圧変換することで、オフセットのない出力電圧を出力する。そして、第１の電流調整回路１１にフォトダイオードＰＤが受光量に応じて生成する電流を入力する。これによって、第１の出力電圧Ｖｏ１は、第２の出力電圧Ｖｏ２に対してフォトダイオードＰＤが生成する電流成分に相当する電圧信号が加算されることになる。受信回路では、第１の出力電圧Ｖｏ１と第２の出力電圧Ｖｏ２とを差動信号として受信することで、フォトダイオードＰＤが生成した電流に応じた制御信号を受信することが可能である。なお、受信回路は、受光回路１からの信号を差動信号として受信することで、受光回路１から受信回路に至る配線に混入するノイズをキャンセルすることが可能である。
【００４０】
また、第１の電流調整回路１１の第１の差動対と第２の電流調整回路１２の第２の差動対を実質的に同じ特性とし、これらの差動対を構成するトランジスタを電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ１、Ｖｃｏｎｔ２で制御することで、第１の出力電流Ｉｏ１と第２の出力電流Ｉｏ２とは、電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ１、Ｖｃｏｎｔ２の電圧差の変動に対して実質的に同じ変化率で変化する。つまり、受光回路１は、上記出力オフセット電圧Ｖｏｆｆｓｅｔをキャンセルしながら、第１の出力電圧Ｖｏ１側に加算されたフォトダイオードＰＤで生成された電流Ｉｐｄの成分に応じた制御信号の信号レベルを可変することが可能になる。従って、受光回路１は、電流電圧変換回路１３の第１の抵抗Ｒｆ１と第２の抵抗Ｒｆ２との抵抗値を変更することなく回路の増幅率を変更することが可能である。このことより、受光回路１は、第１の抵抗Ｒｆ１及び第２の抵抗Ｒｆ２と帰還容量Ｃｆ１、Ｃｆ２とによって決まる出力する信号の周波数特性が増幅率によって変化することがなく、安定した信号を出力することが可能になる。
【００４１】
さらに、受光回路１は、電流コントロール電圧Ｖｃｏｎｔ１、Ｖｃｏｎｔ２を外付けの可変抵抗ＶＲの抵抗値に応じて連続的に変化させることが可能である。これによって、受光回路１は、回路の増幅率を連続的に変更することが可能である。
【００４２】
実施の形態２
実施の形態２にかかる受光回路２の回路図を図４に示す。図４に示すように、受光回路２は、実施の形態１にかかる受光回路１の第２の電流源Ｉｓ２に並列に接続されるダミー容量Ｃｄを付加した第２の電流調整回路１２ａを有する。このダミー容量Ｃｄは、フォトダイオードＰＤの接合容量Ｃｐと実質的に同じ容量を有するものである。
【００４３】
受光回路２において、ダミー容量Ｃｄを付加することで、第１の電流調整回路１１と第２の電流調整回路１２ａとは接合容量Ｃｐを含めた形態で対称な回路構成となる。つまり、接合容量Ｃｐに起因して発生したノイズをダミー容量Ｃｄに流れる電流でキャンセルすることが可能になる。これによって、受光回路２は、電流Ｉｐｄに応じた制御信号を受光回路１よりもノイズの少ない状態で出力することが可能である。
【００４４】
実施の形態３
実施の形態３にかかる受光回路３の回路図を図５に示す。図５に示すように、受光回路３は、実施の形態１にかかる受光回路１の第１の抵抗Ｒｆ１に並列に第３の抵抗Ｒｆ１ａを接続し、第２の抵抗Ｒｆ２に並列に第４の抵抗Ｒｆ２ａを接続した電流電圧変換回路１３ａを有する。そして、電流電圧変換回路１３ａは、第１の抵抗Ｒｆ１と第３の抵抗Ｒｆ１ａとのいずれか一方を選択する第１のスイッチＳＷ１と、第２の抵抗Ｒｆ２と第４の抵抗Ｒｆ２ａとのいずれか一方を選択する第２のスイッチＳＷ２を有している。第１のスイッチＳＷ１及び第２のスイッチＳＷ２は、スイッチ制御端子ＳＷｃｏｎｔから入力される制御信号に基づき選択する抵抗を切り替える。
【００４５】
受光回路３において、第３の抵抗Ｒｆ１ａ、第４の抵抗Ｒｆ２ａ、第１のスイッチＳＷ１、第２のスイッチＳＷ２を追加することで、第１の電流調整回路１１と第２の電流調整回路１２との調整能力の範囲外の増幅率も設定可能になる。例えば、第３の抵抗Ｒｆ１ａ、第４の抵抗Ｒｆ２ａの抵抗値を第１の抵抗Ｒｆ１、第２の抵抗Ｒｆ２よりも大きくした場合、第３の抵抗Ｒｆ１ａ、第４の抵抗Ｒｆ２ａを使用することで、第１の抵抗Ｒｆ１、第２の抵抗Ｒｆ２を使用した場合よりも振幅が大きな出力信号を得ることが可能である。つまり、受光回路３は受光回路１よりも増幅率を設定する場合の自由度を高くすることが可能である。このような自由度を持つことによって、例えば、ＣＤ用のレーザーダイオードとＤＶＤ用のレーザーダイオードとが異なるばらつきとなる場合であっても、２つの抵抗を２つのレーザーダイオードに対応させ、用途に応じてこれらを切り替えて使用することが可能である。
【００４６】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、回路を構成するトランジスタの導電型を変更しても上記回路構成は実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】実施の形態１にかかる受光回路の回路図である。
【図２】実施の形態１にかかる電流コントロール電圧生成回路の回路図である。
【図３】実施の形態１にかかる受光回路の出力オフセット電圧の特性を示すグラフである。
【図４】実施の形態２にかかる受光回路の回路図である。
【図５】実施の形態３にかかる受光回路の回路図である。
【図６】従来例１にかかる受光回路の回路図である。
【図７】従来例１にかかる受光回路において光−電圧変換回路と電圧増幅回路とを接続する配線に寄生する素子の等価回路図である。
【図８】従来例１にかかる受光回路の周波数特性の増幅率依存性を示すグラフである。
【図９】従来例１にかかる受光回路の信号の立ち上がり及び立ち下がり特性の増幅率依存性を示すグラフである。
【図１０】従来例１にかかる受光回路のカットオフ周波数の増幅率依存性を示すグラフである。
【図１１】従来例１にかかる受光回路における出力オフセット電圧の電源依存性及び温度依存性を示すグラフである。
【図１２】従来例２にかかる受光回路の回路図である。
【図１３】従来例３にかかる受光回路の回路図である。
【符号の説明】
【００４８】
１、２、３ 受光回路
１０ 電流コントロール電圧生成回路
１１、１２、１２ａ 電流調整回路
１３、１３ａ 電流電圧変換回路
１４ 外部端子
ＡＭＰ 増幅回路
Ｃｄ ダミー容量
Ｃｐ 接合容量
Ｄ１〜Ｄ４ ダイオード
Ｉａ１、Ｉａ２ 基準電流
Ｉｉ１、Ｉｉ１ 入力電流
Ｉｏ１、Ｉｏ２ 出力電流
Ｉｐｄ フォトダイオードの出力電流
Ｉｓ１〜Ｉｓ８ 電流源
ＰＤ フォトダイオード
Ｑ１〜Ｑ４ ＮＰＮトランジスタ
Ｑ５〜Ｑ８ ＰＮＰトランジスタ
Ｒ１、Ｒ２、ＲＥ、Ｒｆ１、Ｒｆ１ａ、Ｒｆ２、Ｒｆ２ａ 抵抗
ＳＷ１、ＳＷ２ スイッチ
ＳＷｃｏｎｔ スイッチ制御端子
ＶＣＣ 電源端子
Ｖｃｏｎｔ１ 電流コントロール電圧
Ｖｃｏｎｔ２ 電流コントロール電圧
Ｖｏ１、Ｖｏ２ 出力電圧
Ｖｏｆｆｓｅｔ 出力オフセット電圧
ＶＲ 可変抵抗
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１、第２の制御電圧を出力する電流コントロール電圧生成回路と、
第１の電流源を有し、前記第１の電流源が出力する電流とフォトダイオードから出力される入力電流とを加算した第１の入力電流を前記第１、第２の制御電圧の電圧差に応じて調整して第１の出力電流を生成する第１の電流調整回路と、
第２の電流源を有し、前記第２の電流源が出力する第２の入力電流を前記第１、第２の制御電圧の電圧差に応じて調整した第２の出力電流を生成する第２の電流調整回路と、
前記第１の出力電流を予め設定された第１の抵抗に基づき電圧に変換して第１の出力電圧を生成し、前記第２の出力電流を予め設定された第２の抵抗に基づき電圧に変換して第２の出力電圧を生成する電流電圧変換回路とを有する受光回路。
【請求項２】
前記第１の電流調整回路は、２つのトランジスタの共通接続点に前記第１の入力電流が入力される第１の差動対を有し、前記第２の電流調整回路は、２つのトランジスタの共通接続点に前記第２の入力電流が入力される第２の差動対を有する請求項１に記載の受光回路。
【請求項３】
前記第１の差動対を構成するトランジスタのうち前記第１の出力電流を出力するトランジスタと、前記第２の差動対を構成するトランジスタのうち前記第２の出力電流を出力するトランジスタとは、前記第２の制御電圧に基づき動作する請求項２に記載の受光回路。
【請求項４】
前記第１の電流源と前記第２の電流源とは、実質的に同じ値の電流を出力する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の受光回路。
【請求項５】
前記電流コントロール電圧生成回路は、外部端子に接続され、前記外部端子の電圧値に基づき前記第１、第２の制御電圧を設定する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の受光回路。
【請求項６】
前記電流コントロール電圧生成回路は、外部端子に接続され、前記外部端子に接続される可変抵抗の抵抗値に基づき前記第１、第２の制御電圧を設定する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の受光回路。
【請求項７】
前記第２の電流源は、前記フォトダイオードの接合容量と実質的に同じ容量値を有するコンデンサが並列に接続される請求項１乃至６のいずれか１項に記載の受光回路。
【請求項８】
前記第１の抵抗と前記第２の抵抗とは、実質的に同じ抵抗値である請求項１乃至７のいずれか１項に記載の受光回路。
【請求項９】
前記電流電圧変換回路は、前記第１の抵抗に並列に接続される第３の抵抗と、前記第２の抵抗に並列に接続される第４の抵抗と、前記第１の抵抗と前記第３の抵抗とのいずれか一方を選択する第１のスイッチと、前記第２の抵抗と前記第４の抵抗とのいずれか一方を選択する第２のスイッチとを有する請求項１乃至８のいずれか１項に記載の受光回路。
【請求項１】
第１、第２の制御電圧を出力する電流コントロール電圧生成回路と、
第１の電流源を有し、前記第１の電流源が出力する電流とフォトダイオードから出力される入力電流とを加算した第１の入力電流を前記第１、第２の制御電圧の電圧差に応じて調整して第１の出力電流を生成する第１の電流調整回路と、
第２の電流源を有し、前記第２の電流源が出力する第２の入力電流を前記第１、第２の制御電圧の電圧差に応じて調整した第２の出力電流を生成する第２の電流調整回路と、
前記第１の出力電流を予め設定された第１の抵抗に基づき電圧に変換して第１の出力電圧を生成し、前記第２の出力電流を予め設定された第２の抵抗に基づき電圧に変換して第２の出力電圧を生成する電流電圧変換回路とを有する受光回路。
【請求項２】
前記第１の電流調整回路は、２つのトランジスタの共通接続点に前記第１の入力電流が入力される第１の差動対を有し、前記第２の電流調整回路は、２つのトランジスタの共通接続点に前記第２の入力電流が入力される第２の差動対を有する請求項１に記載の受光回路。
【請求項３】
前記第１の差動対を構成するトランジスタのうち前記第１の出力電流を出力するトランジスタと、前記第２の差動対を構成するトランジスタのうち前記第２の出力電流を出力するトランジスタとは、前記第２の制御電圧に基づき動作する請求項２に記載の受光回路。
【請求項４】
前記第１の電流源と前記第２の電流源とは、実質的に同じ値の電流を出力する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の受光回路。
【請求項５】
前記電流コントロール電圧生成回路は、外部端子に接続され、前記外部端子の電圧値に基づき前記第１、第２の制御電圧を設定する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の受光回路。
【請求項６】
前記電流コントロール電圧生成回路は、外部端子に接続され、前記外部端子に接続される可変抵抗の抵抗値に基づき前記第１、第２の制御電圧を設定する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の受光回路。
【請求項７】
前記第２の電流源は、前記フォトダイオードの接合容量と実質的に同じ容量値を有するコンデンサが並列に接続される請求項１乃至６のいずれか１項に記載の受光回路。
【請求項８】
前記第１の抵抗と前記第２の抵抗とは、実質的に同じ抵抗値である請求項１乃至７のいずれか１項に記載の受光回路。
【請求項９】
前記電流電圧変換回路は、前記第１の抵抗に並列に接続される第３の抵抗と、前記第２の抵抗に並列に接続される第４の抵抗と、前記第１の抵抗と前記第３の抵抗とのいずれか一方を選択する第１のスイッチと、前記第２の抵抗と前記第４の抵抗とのいずれか一方を選択する第２のスイッチとを有する請求項１乃至８のいずれか１項に記載の受光回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−２０５６１４（Ｐ２００８−２０５６１４Ａ）
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３６７８２（Ｐ２００７−３６７８２）
【出願日】平成１９年２月１６日（２００７．２．１６）
【出願人】（３０２０６２９３１）ＮＥＣエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月１６日（２００７．２．１６）
【出願人】（３０２０６２９３１）ＮＥＣエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
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