CN1738194A - 光接收放大电路以及光拾取器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括差动放大电路的光接收放大电路，该差动放大电路具有差动晶体管对以及该差动晶体管对的有源负载，该差动放大电路输出对应于光接收元件的输出电流的电压。此外，该光接收放大电路还包括将基于上述差动晶体管对中流过的电流的差的校正电流提供给上述差动放大电路的校正电流生成电路。

Description

光接收放大电路以及光拾取器

技术领域

本发明涉及搭载在用于光盘再生/记录的光拾取器的电路内藏型光接收元件，尤其涉及可以被用作输出用于检测/控制激光功率的信号的前检测用元件的光接收放大电路以及光拾取器。

背景技术

对光盘进行再生/记录的光盘装置通常具备一边向光盘照射用于再生/记录的激光束，一边接收来自光盘的反射光的光拾取器(ピックァップ)。在光拾取器上设置有一边接收上述反射光，一边对从激光光源射出的激光束进行检则并将其转换成电信号的光接收元件，和对转换后的电信号进行放大的光接收放大电路。而且近年来，由于光拾取器的设计已经容易实现小型化，所以在光拾取器中通常采用将光接收元件和光接收放大电路集成在1块芯片中的IC。

图8表示的是包含有差动放大电路的现有的一种光接收放大电路。该光接收放大电路可以首先将用光电二极管PD21接收到的光转换成光电流。从光电二极管PD21输出的光电流，通过在差动放大电路上连接反馈电阻R22而成的反转放大器(电流-电压转换电路)转换成电压。由此，可以得到与光电流成比例的输出电压Vo。该光接收放大电路中的差动放大电路具有晶体管Q21～Q25，以及恒流源CS21、CS22。

NPN型的晶体管Q21、Q22构成差动晶体管对。PNP型的晶体管Q23、Q24构成电流镜像电路，并分别向晶体管Q21、Q22供给集电极电流。在晶体管Q21的基极(差动放大电路的非反转输入端子)上，经由输入电阻R21将输入电压Vin作为基准电压实施输入。光电二极管PD21的光电流，由晶体管Q25的发射极经由电阻R22供给。而且，恒流源CS21流过恒定电流，以使晶体管Q21、Q22的发射极电流之和为一定。作为输出晶体管的NPN型的晶体管Q25形成为射极跟随电路，并从晶体管Q24的集电极输出输出电压Vo。恒流源CS22向晶体管25供给恒定电流。

下面，对如上构成的差动放大电路的偏移电压进行说明。而且在下面的说明中，认为各个NPN晶体管的特性是相同的，各个PNP晶体管的特性也是相同的，所以没有考虑各个晶体管间的性能差异。

图8所示的差动放大电路中，没有输入时的输出电压Vo为：

Vo＝Vin-(Ibn1×Rf)-Vben1+Vben2+(Ibn2×Rf)

＝Vin-(Rf×Icn1/hFEn)-VT×ln(Icn1/Is)+VT×ln(Icn2/Is)+(Rf×Icn2/hFEn)

＝Vin+(Icn2-Icn1)×Rf/hFEn)+Vt×ln(Icn2/Icn1)       (1)

其中，上述公式中的各个参数依次如下所述。

hFEn：NPN晶体管的电流放大率

VT：用kT/q(k是波尔兹曼常数，T是绝对温度，q是电荷)表示的热电动势

Ibn1：晶体管Q21的基极电流

Ibn2：晶体管Q22的基极电流

Vben1：晶体管Q21的基极-发射极间电压

Vben2：晶体管Q22的基极-发射极间电压

Icn1：晶体管Q21的集电极电流

Icn2：晶体管Q22的集电极电流

Icp1：晶体管Q23的集电极电流

Icp2：晶体管Q24的集电极电流

Ibp1：晶体管Q23的基极电流

Ibp2：晶体管Q24的基极电流

Ibp3：晶体管Q25的基极电流

Is：晶体管的逆向饱和电流(由晶体管的构造等决定的常数)

Rf：电阻R21、R22的阻抗值

因此，输出电压Vo和基准电压Vin之间的差电压，即偏移电压Voff可以用下面的公式表示。

Voff＝Vo-Vin＝((Icn2-Icn1)×Rf/hFEn)+VT×ln(Icn2/Icn1)     (2)

根据该式可知，Icn1和Icn2之间的差成为偏移电压的原因。反过来说，如果Icn1＝Icn2的话，则Voff＝0，就不会产生偏移电压。

图9表示现有的另一种光接收放大电路。

该光接收放大电路是在图8所示的电路中，添加了NPN型的晶体管Q26、PNP型的晶体管Q27和恒流源CS23，CS24。在电源电压Vcc和地线之间，串联连接了晶体管Q26和恒流源CS23，同样还串联连接了晶体管Q27和恒流源CS24。晶体管Q26的基极与晶体管Q23的集电极连接，晶体管Q27的基极与晶体管Q24的集电极连接。

这样构成的图9的电路，可以用校正电流Ibp3＝Ibp1+Ibp2对有源负载的基极电流Ibp1+Ibp2进行校正，用校正电流Ibn4＝Ibn3对输出电路的基极电流Ibn3进行校正，由此可以通过使得Icn1＝Icn2来使得Voff＝0。在这里，如果考虑到构成差动对的晶体管Q21、Q22的早期(ァ-リ-)效应的话，仅仅对有源负载和输出电路的基极电流进行校正，尚无法从Icn1＝Icn2得到Vben1＝Vben2。即，如果晶体管Q21、Q22的集电极-发射极间的电压分别为Vcen1、Vcen2的话，则Vben1、Vben2可以用下面的式子表示。

Vben1＝VT×ln(Icn1/(Is×(1+(Vcen1/VA))))

Vben2＝VT×ln(Icn2/(Is×(1+(Vcen2/VA))))

这样，偏移电压Voff可以如下式那样的求出。

Voff＝Vo-Vin＝((Icn2-Icn1)×Rf/hFEn)+

VT×ln(Icn2×(1+(Vcen1/VA)))/(Icn1×(1+(Vcen2/VA))))       (3)

在公式(3)中，如果Icn1＝Icn2的话，则偏移电压Voff可以用下面的公式表示。

Voff＝VT×ln((VA+Vcen1)/(VA+Vcen2))                        (4)

然而，在公式(4)中，如果不满足Vcen1＝Vcen2的话，偏移电压就不能为0。

下面，对早期效应和偏移电压之间的关系进行说明。首先，从公式(1)的第1行求出下面的公式。

Voff＝Vo-Vin＝((Icn2-Icn1)×Rf/hFEn)+(Vben2-Vben1)      (A)

另一方面，对于Vben1来说，在无视晶体管的早期效应的情况下，和考虑到早期效应的情况下，可以分别得到公式(B)，公式(C)。对于Vben2来说也能够同样地得到类似公式。

Vben1＝VT×ln(Icn1/Is)         (B)

Vben1＝VT×ln(Icn1/(Is×(1+(Vcen1/VA)))       (C)

公式(2)可以将公式(B)用在公式(A)中来得到，公式(3)可以将公式(C)用在公式(A)中来得到。

在无视早期效应的情况下，图9的电路有Voff＝0。与此相对的是，在考虑了早期效应的情况下，将产生如公式(1)到公式(3)所述那样的偏移电压。

由于图9所示的光接收放大电路不能满足Vcen1＝Vcen2，所以现有技术中还采用能够满足Vcen1＝Vcen2的图10的光接收放大电路。

图10的光接收放大电路是在图9的光接收放大电路上，进一步添加了NPN型的晶体管Q28、Q29以及偏置(バィァス)电源E。晶体管Q28连接在晶体管Q21、Q23之间，晶体管Q29连接在晶体管Q22、Q24之间。偏置电源E连接在电源线和晶体管Q28、Q29的基极之间，并产生偏置电压VB。

在该光接收放大电路中，由于具备了晶体管Q28、Q29，所以可以与晶体管Q21、Q22的集电极电压VA一起设定为VA＝Vcc-VB-Vben。由此，能够实现Voff＝0。

而且如果举例来说，作为揭示了虽然与图9的电路结构不同，但是功能相同的电路的在先技术文献，可以包括下面的文献1(图1)和文献2。在文献1所揭示的差动放大电路中，进行基极电流校正的晶体管和输出晶体管是共用的晶体管。在文献2所揭示的电路中，由于构成电流镜像电路的晶体管和输出晶体管都是NPN型的晶体管，所以对基极电流的上述校正可以用1个NPN型的晶体管来进行。

而且如果举例来说，作为揭示了虽然与图10的电路结构不同，但是功能相同的电路的在先技术文献，可以包括下面的文献3至7。各文献3至7揭示了具有与用晶体管Q21、Q22构成的差动对等价的差动对，并且使得该差动对的集电极电压相等的技术方案。

文献1：日本特开2000-114888号公报(2000年4月21日公开)

文献2：日本特开平8-130421号公报(1996年5月21日公开)

文献3：日本特开平5-14075号公报(1993年1月22日公开)

文献4：日本特开平8-70221号公报(1996年3月12日公开)

文献5：日本特开平4-127703号公报(1992年4月28日公开)，对应的美国专利编号为US5144169A1

文献6：日本特开平4-119005号公报(1992年4月20日公开)

文献7：日本特开平4-129306号公报(1992年4月30日公开)

光拾取器中的前检测元件是一种能够接收激光束，并输出对应于其光量的检测电压的激光光量检测用的元件。激光驱动器能够基于前检测元件反馈的检测电压，控制激光光源的驱动电流，以使得激光束具有预定的激光功率值。

近来，随着光盘的记录速度的高速化，记录时的激光功率也增加了。可是，前检测元件的输出电压范围是受到限制的，例如在电源电压＝5V、基准电压＝2.5V的情况下，不能确保小于2.5V的输出电压范围。由此，如果随着激光功率的增大增加入射光量，而不能与此相应地降低前检测元件的敏感度的话，则不能输出与入射光相对应的输出电压。另一方面，由于再生时的激光功率不像记录时那样地增大也可以，所以如果按照与记录时的激光功率相配合的方式降低前检测元件的敏感度的话，就会使得再生时的输出信号变小。因此，尤其是为了在再生时能够正确地输出对应于激光功率的电压，需要减小输出电压的误差、即减少偏移电压和偏移电压温度特性。

在图10的光接收放大电路中，可以用Ibp3＝Ibp1+Ibp2、Ibn4＝Ibn3来满足Icn1＝Icn2，通过增加晶体管Q28、Q29来满足Vcen1＝Vcen2，进而满足Voff＝0。然而，该光接收放大电路在使输入电压Vin为VA+Vben1以上时，会因为Vcen1变成0而无法工作。即，该光接收放大电路由于设置了晶体管Q28、Q29，使得可以工作的输入电压范围受到限制而不能对大信号进行处理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种没有设置上述那样的晶体管Q28、Q29，而是具有可以对由Vcen1、Vcen2的差导致的偏移电压进行补偿的差动放大电路的光接收放大电路。

本发明的光接收放大电路为了能够实现上述目的，可以包括有具有差动晶体管对和该差动晶体管对的有源负载，并能够输出对应于光接收元件的输出电流的电压的差动放大电路，以及能够将基于流过上述差动晶体管对的电流的差的校正电流提供给上述差动放大电路的校正电流生成电路。

在上述的结构中，如后述的公式(5)所示，通过使在差动晶体管对上流过的电流产生差异的方式，可以使得偏移电压变成0。因此，如果用校正电流生成电路生成基于该电流差的校正电流，并提供给差动放大电路的话，就可以对差动放大电路中的偏移电压进行补偿。

本发明更进一步的其他的目的、特征以及优点，通过如下所述的记载将会更加清楚。此外，本发明的优点，通过参照附图进行的下面的说明将变得更加明白。

附图说明

图1是表示关于本发明的实施方式1的光接收放大电路的结构的电路图。

图2是详细表示上述光接收放大电路中的校正电流生成电路的结构的电路图。

图3是详细表示上述光接收放大电路中的上述校正电流生成电路的电流差生成电路的结构的电路图。

图4是详细表示上述光接收放大电路中的上述校正电流生成电路的电流差生成电路的另一结构的电路图。

图5是详细表示上述光接收放大电路中的上述校正电流生成电路的电压差生成电路的结构的电路图。

图6是表示上述光接收放大电路中的用于按照使得Iocn＝Icn以及ΔVoce＝Δvce成立的方式进行微调的结构的电路图。

图7是表示关于本发明的实施方式2的光拾取器的结构的图。

图8是表示现有的光接收放大电路的电路图。

图9是表示现有的另一种光接收放大电路的电路图。

图10是表示现有的又一种光接收放大电路的电路图。

具体实施方式

实施方式1

如下内容是基于图1到图7对本发明的一个实施方式进行的说明。

图1表示的是关于本实施方式的光接收放大电路1的结构。

光接收放大电路1具备差动放大器电路2、输入电阻R1、反馈电阻R2。而且，差动放大电路2具有晶体管Q1～Q7、恒流源CS1～CS4以及校正电流生成电路3。

NPN型的晶体管Q1、Q2构成差动放大电路2中的差动晶体管对，它们各自的发射极都与恒流源CS1连接。恒流源CS1是能够保特流过晶体管Q1上的电流Icn1和流过晶体管Q2上的电流Icn2之和的电流IEE为定值的电路。基准电压Vin被作为输入电压施加在基准电压输入端子T1上。输入电阻R1连接在基准电压输入端子T1和作为差动放大电路2的非反转输入端子的晶体管Q1的基极之间。

另一方面，作为差动放大电路2的反转输入端子的晶体管Q2的基极，与作为光接收元件的光电二极管PD1的阴极连接。光电二极管PD1的阳极与地线连接。此外，晶体管Q2的基极通过反馈电阻R2与光接收放大电路1的输出端子T2连接。

PNP型的晶体管Q3、Q4分别作为晶体管Q1、Q2的有源负载，构成电流镜像电路。晶体管Q3、Q4的发射极与施加电源电压Vcc的电源线连接。此外，晶体管Q3、Q4的基极相互连接，同时还与晶体管Q3的集电极连接。晶体管Q3的集电极在与晶体管Q1的集电极以及晶体管Q5的基极连接的同时，与校正电流生成电路3连接。

NPN型的晶体管Q5的集电极与上述的电源线连接。恒流源CS2连接在晶体管Q5的发射极和地线之间。晶体管Q4的集电极与晶体管Q6、Q7的基极连接。

NPN型的晶体管Q6的集电极与上述的电源线连接。恒流源CS3连接在晶体管Q6的发射极和地线之间。晶体管Q6构成包括射极跟随电路的输出电路，从发特极向输出端子T2输出输出电压Vo。恒流源CS4连接在PNP型的晶体管Q7和电源线之间。晶体管Q7的集电极与地线连接。

校正电流生成电路3是生成向晶体管Q3的集电极以及晶体管Q3、Q4的基极流出的校正电流Ioffset用的电路。校正电流Ioffset如后所述，是基于晶体管Q3、Q4的集电极电流Icn1、Icn2的差设定的。校正电流生成电路3使该校正电流Ioffset流向晶体管Q1的集电极。

差动放大电路2通过在输出端子T2和非反转输入端子(晶体管Q2的基极)之间连接反馈电阻R2的方式，构成作为电流-电压转换电路发挥作用的反转放大器。在如上构成的光接收放大电路1中，用光电二极管PD1接收到的光被转换成光电流，从光电二极管PD1输出的光电流被上述的反转放大器转换成电压，由此得到与光电流成比例的输出电压Vo。

下面，对在上述的光接收放大电路1中用校正电流生成电路3生成的校正电流Ioffset进行说明。

在下面的说明中使用的各个公式中的各个参数如下所示。

hFEn：NPN晶体管的电流放大率

hFEp：PNP晶体管的电流放大率

VT：用kT/q(k是波尔兹曼常数，T是绝对温度，q是电荷)表示的热电动势

VA：晶体管Q1、Q2的集电极电压

Vcen1：晶体管Q1的集电极-发射极间电压

Vcen2：晶体管Q2的集电极-发射极间电压

Icn1：晶体管Q1的集电极电流

Icn2：晶体管Q2的集电极电流

Ich3：晶体管Q5的集电极电流

Icn4：晶体管Q6的集电极电流

Icp1：晶体管Q3的集电极电流

Icp2：晶体管Q4的集电极电流

Ibp1：晶体管Q3的基极电流

Ibp2：晶体管Q4的基极电流

Ibp3：晶体管Q5的基极电流

IEE：恒流源CS1中流过的电流

Rf：电阻R1、R2的电阻值

首先，输出电压Vo和基准电压Vin间的差电压，即偏移电压Voff可以用下面的公式表示。

Voff＝Vo-Vin

＝((Icn2-Icn1)×Rf/hFEn)+

VT×ln(Icn2×(1+(Vcen1/VA)))/(Icn1×(1+(Vcen2/VA))))

由于上式中的第1项是表示差动对(差动晶体管对)的基极电流差的项，当其约等于0可以被忽略时，如果接下来的第2项为0，可以得到Voff＝0。

VT×ln((Icn2×(1+(Vcen1/VA)))/(Icn1×(1+(Vcen2/VA))))＝0

由此，作为Icn1、Icn2的差的ΔIcn可以通过如下的方式得到。

(Icn2×(1+(Vcen1/VA)))/(Icn1×(1+(Vcen2/VA)))＝1

ΔIcn＝Icn1-Icn2＝(Icn2×Vcen1-Icn1×Vcen2)/VA    (5)

因此，如果出现有差值而使得Icn1和Icn2的值不同的话，通过满足上式的方式，可以使得偏移电压Voff为0。即，通过使满足上式的校正电流Ioffset流过差动放大电路2中的晶体管Q1的集电极，可以得到Voff＝0。上式还可以进行如下的变形。

ΔIcn＝Icn1-Icn2＝(Icn2×Vcen1-Icn1×Vcen2)/VA

＝(Icn2/VA)×Vcen1-(Icn1/VA)×Vcen2

这里，通常认为Icn1和Icn2之间的差很小，所以当Icn2/VA＝Icn1/VA＝Icn/VA＝1/ro时(ro是晶体管Q1、Q2的集电极输出阻抗)，校正电流Ioffset可以用如下的公式表示。

Ioffset＝ΔIcn

＝(Icn/VA)×(Vcen1-Vcen2)

＝(Vcen1-Vcen2)/ro

＝ΔVce/ro                       (6)

由此，可以使作为Vcen1和Vcen2的差的、其值为ΔVce用ro去除的校正电流，作为最合适的电流流向差动放大电路2。

采用这种构成形式，光接收放大电路1可以用校正电流生成电路3生成基于在差动晶体管对上流过的电流Icn1、Icn2的差的校正电流Ioffset，并提供给差动放大电路2。由此，能够对差动放大电路2中的偏移电压Voff进行补偿。而且，由于本电路中无需设置会限制输入电压范围的偏移电压补偿用的晶体管，所以能够处理大的信号

此外，光接收放大电路1通过采用上述的结构，能够对背景技术中所述的早期效应导致的误差进行补偿。作为必须考虑早期效应的情况包括诸如不能忽视早期效应导致的偏移电压的需要更加严密的特性的情况，和在内藏在IC中的光接收放大电路1中使用了用于高速化的高速晶体管的场合等等。因此，光接收放大电路1由于对于这样的情况，能够对早期效应导致的偏移电压进行补偿，因此能够发挥出稳定的性能。

而且在一般情况下，晶体管的工作速度与早期电压存在折衷选择的关系。这也就是说，晶体管的动作越快则早期电压越低，早期效应也越大。

图2表示的是一种用于生成上述的ΔVce/ro的校正电流Ioffset的电路结构。在图2所示的光接收放大电路1中，校正电流生成电路3具有电流差生成电路4、电压差生成电路5、NPN型的晶体管Q8～Q10以及恒流源CS5。

恒流源CS5连接在晶体管Q8的集电极和电源线之间。晶体管Q8中的集电极与基极连接。晶体管Q8～Q10的基极共同连接。晶体管Q8～Q10的发射极共同与地线连接。由此，可以由晶体管Q8～Q10构成电流镜像电路6。

晶体管Q9、Q10的集电极都与电流差生成电路4以及电压差生成电路5连接。电流差生成电路4是在流过晶体管Q9的集电极电流Ioc1和流过晶体管Q10的集电极电流Ioc2之间形成差值的电路。电压差生成电路5是生成构成差动对的晶体管Q1、Q2的集电极电压差ΔVce的电路。

在如上构成的光接收放大电路1中，上述的两个集电极电流的差，如果将Vocen1、Vocen2分别取为晶体管Q9、Q10的集电极-发射极间的电压的话，可以用下面的公式表示。

Ioc1-Ioc2＝(Is(1+(Vocen1/VA))×exp(Vbe/VT))-(Is(1+(Vocen2/VA))×exp(Vbe/VT))

＝((Vocen1-Vocen2)/VA)×Is×exp(Vbe/VT)

这里，Is×exp(Vbe/VT)是忽略早期效应时的集电极电流，由于可以用Iocn来近似，所以上式可以通过下述公式表示。

Ioc1-Ioc2＝(Vocen1-Vocen2)×(Iocn/VA)＝ΔVoce×(Iocn/VA)    (7)

由于流入差动对的校正电流Ioffset是公式(6)所示那样的ΔVce/ro，所以如果Iocn＝Icn、ΔVoce＝ΔVce的话，就得到Ioffset＝Ioc1-Ioc2，由此可以得到所期望的校正电流值。Iocn＝Icn，是表示差动对的集电极输出阻抗(1/ro＝Icn/VA)和电流镜像电路6的集电极输出阻抗(1/ro＝Ioc/VA)是相同的一种等价的表示形式。

图3表示的是展示了电流差生成电路4的详细结构的光接收放大电路1。如图3所示，电流差生成电路4具有PNP型的晶体管Q11～Q13。

晶体管Q11、Q12的发射极都与电源线连接，晶体管Q11、Q12的基极相互连接，且与晶体管Q13的发射极连接。晶体管Q13的集电极与地线连接。晶体管Q11的集电极和晶体管Q13的基极都与晶体管Q9的集电极连接。晶体管Q12的集电极与晶体管Q10的集电极连接。该电流差生成电路4如上述那样构成电流镜像电路。

在图3中，通过将电流差生成电路4的电流镜像电路与电流镜像电路6连接，可以使得上述的集电极电流Ioc1与流过晶体管Q11的集电极电流Icp1以及流过晶体管Q12的集电极电流Icp2之间的关系，满足Ioc1＝Icp1＝Icp2。因此，可以利用电流差生成电路4，使得Icp2＝Ioc2+Ioffset。由此，可以得到下面所述的公式。

Ioffset＝Icp2-Ioc2＝Ioc1-Ioc2

电流差生成电路4的电流镜像电路还可以采用其它的结构，只要能够进一步降低电流镜像电路特有的基极电流误差，并通过良好的精度实现Icp1＝Icp2，从而可以用上述公式获得良好的精度即可。

图4表示的是展示了另外一种电流差生成电路4的详细结构的光接收放大电路1。如图4所示，电流差生成电路4具有与差动放大电路2的有源负载(晶体管Q3、Q4)、即电流镜像电路相同的结构。即，晶体管Q11的基极和集电极相互连接。由此，能够在生成校正电流Ioffset的同时校正有源负载的基极电流的误差。

在这里，图2中的Icn1、Icn2可以用下面的公式来表示。

Icn1＝Icp1+Ibp1+Ibp2-Ibn4-Ioffset

Icn2＝Icp2-Ibn3

由于由作为有源负载发挥作用的晶体管Q3、Q4构成的电流镜像电路的特性为Icp1＝Icp2，所以Icn1、Icn2之差可以用下面的公式来表示。

Icn1-Icn2＝Ibp1+Ibp2+Ibn3-Ibn4-Ioffsetbp    (8)

在这里，Ioffsetbp是有源负载的基极电流误差的校正电流。在上面的公式中，如果Ibp＝Ibp1＝Ibp2，Icn3＝Icn4的话，由于Ibn3＝Icn3/hFEn＝Icn4/hFEn＝Ibn4，所以如果按照IEE＝2×Icp＝Icp1+Icp2近似的话，公式(8)可以用下面的公式来表示。

Icn1-Icn2＝2×Ibp-Ioffsetbp

由此，为了使得Icn1和Icn2之差为0，需要使Ioffsetbp＝2×Ibp。因此，为了校正有源负载的基极电流误差，可以从晶体管Q3的集电极中抽出校正电流Ioffsetbp。

此外，在该光接收放大电路1中，可以通过如下的Ioc1、Ioc2、2Ibp以及Ioffset的关系，得到校正电流Ioffset。

Ioc1＝Icp1+2Ibp＝Icp2+2Ibp＝Ioc2+Ioffset+2Ibp

Ioffset＝(Ioc1-Ioc2)-2Ibp               (9)

在上面的公式中，(Ioc1-Ioc2)如上所述是与ΔVce相关的校正电流，-2Ibp是上述有源负载的基极电流误差的校正电流。由此，可以同时对有源负载的基极电流误差导致的偏移电压和ΔVce导致的偏移电压进行校正。

图5表示的是展示了电压差生成电路5的详细结构的光接收放大电路1。如图5所示，电压差生成电路5具有NPN型的晶体管Q13、Q14以及电压源E1、E2。

晶体管Q13的集电极与电流差生成电路4(晶体管Q11的集电极)连接。晶体管Q14的集电极与电流差生成电路4(晶体管Q12的集电极)连接。此外，晶体管Q13的发射极与晶体管Q9的集电极连接，晶体管Q14的发射极与晶体管Q10的集电极连接。晶体管Q13的基极与电压源E1的正极端子连接，晶体管Q14的基极与电压源E2的正极端子连接。电压源E1、E2的负极端子都与地线连接。

电压源E1、E2用于输出用来分别向晶体管Q13、Q14的基极施加的恒定电压(偏置电压)VB1、VB2，可以由诸如电源电路构成。然而，电压源E1、E2并不限于这样的结构，还可以采用对阻抗和电流源实施组合来构成，或是采用通过诸如二极管等来输出恒定电压的结构。

如果利用如上构成的电压差生成电路5的话，则ΔVoce可用如下方式来表示。

ΔVoce＝(VB1-Vbe1)-(VB2-Vbe2)＝VB1-VB2

在这里，晶体管Q13、Q14各自的基极-发射极间的电压Vbe1、Vbe2，具有Vbe1＝Vbe2的关系。

在形成实际的光接收放大电路1的IC芯片中，即使在设计阶段使Iocn＝Icn以及ΔVoce＝ΔVce成立，由于温度梯度、元件配置等原因，有时上式不成立。对于这种情况，可以如图6所示，优选具备能够进行下述微调的结构(a)到(c)。通过具有这样的各种结构，可根据实际的特性对校正电流Ioffset进行微调。

(a)对电流镜像电路6的输出电流Ioe1、Ioc2同时、或者单独进行微调的结构(例如在晶体管Q9、Q10的发射极和地线之间还分别设置可变电阻VR1、VR2的结构)

(b)对电压差生成电路5输出的电压差进行微调的结构(例如电压源E1、E2为可变输出型的电压源的结构)

(c)对电流差生成电路4的输出电流进行微调的结构(例如在晶体管Q12的集电极和晶体管Q3的集电极之间***调整用的电阻R11的结构)

实施方式2

如下的内容为基于附图7对本发明其他的实施方式进行的说明。而且在本实施方式中，对于与上述的实施方式1中的构成要素具有相同的功能的构成要素赋予同样的标记，并省略其说明。

图7表示的是关于本实施方式的光拾取器101的结构。

如图7所示，本光拾取器101具备激光二极管111、激光功率检测用光接收IC112、113、信号用光接收IC114、平行光管透镜115、聚光透镜116、分光器117、平行光管透镜118以及物镜119。

作为激光光源的激光二极管111可以发出CD用的780nm的激光束和DVD用的659nm的激光束这两种激光束。供给至激光二极管111的驱动电流，由未图示的激光驱动器产生。

激光功率检测用光接收IC112、113内藏有如上述实施方式1所述的光接收放大电路1，而且在光接收面上配备了光电二极管PD1。激光功率检测用光接收IC112、113可以是用来接收从激光二极管111射出的激光束的一部分，并将其转换成作为检测信号的电信号的IC，有其中的任何一个为即可。此外，激光功率检测用光接收IC的位置只要是在能够接收到检测激光束所需要的量的位置即可，并不限于图中所示的位置。

在具有如上所述结构的光拾取器101中，从激光二极管111射出的激光束，可以用平行光管透镜115转换成平行光束，并通过分光器117改变其方向。来自分光器117的激光束，进一步经过平行光管透镜118，然后用物镜119会聚到光盘120上。从光盘120反射的激光束，经过物镜119以及平行光管透镜118，并透射经过分光器117之后，用聚光透镜116会聚到信号用光接收IC114上。信号用光接收IC114可以将激光束转换成电信号，从该电信号中生成RF信号、寻轨错误(トラッキングェラ-)信号等。

另一方面，激光功率检测用光接收IC112、113接收从激光二极管111射出的激光束，通过内藏的光接收放大电路1，将激光束作为输出电压Vo(检测信号)来检测。该检测信号提供给未图示的激光驱动器。激光驱动器能够检测来自激光功率检测用光接收IC112，113的检测信号，控制激光二极管的驱动电流，以使得激光束的功率成为预定值。

这样，光拾取器101可以通过激光功率检测用光接收IC112、113所内藏的光接收放大电路1，不受晶体管等元件的特性差异和温度的影响，使差动放大电路2的偏移电压稳定为0。由此，即使为了与和记录时相比降低了的再生时的激光功率相配合，而降低激光功率检测用光接收IC112、113的敏感度，也能够不受偏移电压的影响，正确地检测出激光束(激光功率)。因此，能够高精度地进行激光功率的控制。

而且在本实施方式中，是对激光功率检测用光接收IC112、113内藏有光接收放大电路1的结构进行说明的，然而也可以采用在信号用光接收IC114中内藏光接收放大电路1的结构。在信号用光接收IC114中，不要求象激光功率检测用光接收IC112、113那样严格地降低偏移电压。然而，需要对构成差动放大电路2的NPN晶体管和PNP晶体管的特性进行差异大的工艺。由此，有偏移电压超过规格值的情况。与此相对应的是，利用光接收放大电路1可有效地将偏移电压降低到规格值。

实施方式的总结

本发明提供了一种具备差动放大电路的光接收放大电路，该差动放大电路具有差动晶体管对以及该差动晶体管对的有源负载，该差动放大电路输出对应于光接收元件的输出电流的电压，该光接收放大电路还包括将基于上述差动晶体管对中流过的电流的差的校正电流提供给上述差动放大电路的校正电流生成电路。

如上构成的光接收放大电路，通过校正电流生成电路生成基于差动晶体管对上流过的电流的差的校正电流，并提供给差动放大电路，能够对差动放大电路中的偏移电压进行补偿。由此，无需设置限制输入电压范围的偏移电压补偿用晶体管，所以能够对大信号进行处理。因此，如果将该光接收放大电路作为光拾取器的前检测元件使用的话，将能够在宽广的输入电压范围内正确地得到光量检测的输出。

在作为一种优选实施方式的上述光接收放大电路中，上述校正电流生成电路生成用构成上述差动晶体管对的2个晶体管的集电极输出阻抗去除上述差动晶体管对的集电极电压差获得的值的上述校正电流。如上述的公式(6)所示，上述的电流差可以用构成差动晶体管对的2个晶体管的集电极电压差除以上述集电极输出阻抗得到的值来表示。因此，校正电流生成电路能够通过上述的值得到所期望的校正电流值。

在作为一种优选实施方式的上述光接收放大电路中，上述校正电流生成电路可以具有第1电流镜像电路，其包括与构成上述差动晶体管对的上述晶体管具有同样的集电极输出阻抗的第1和第2晶体管；将与上述集电极电压差相同的电压差施加到该第1电流镜像电路的2个输出的电压差生成电路；以及生成上述第1电流镜像电路的输出电流的差的电流差生成电路。在这样的结构中，校正电流生成电路由于具备了第1电流镜像电路、电压差生成电路和电流差生成电路，所以能够将上述集电极电压差所反映的校正电流，如上述的公式(7)所示那样，作为第1电流镜像电路的第1和第2晶体管的集电极电流差取出。

在作为一种优选实施方式的上述光接收放大电路中，上述电流差生成电路可以具备第2电流镜像电路，该电路可以包括向上述第1晶体管流出电流的第3晶体管和向上述第2晶体管流出电流的第4晶体管。在这样的结构中，如上述的公式(9)所示的那样，第2电流镜像电路利用第3以及第4晶体管的集电极电流是相等的特性，能够将第1电流镜像电路的第1和第2晶体管的集电极电流作为校正电流取出。

在作为一种优选实施方式的上述光接收放大电路中，上述第2电流镜像电路可以具有与上述有源负载同样的结构。通过采用这样的结构，如上述的公式(9)所示那样，能够同时对差动晶体管对的集电极电压差导致的偏移电压和有源负载的基极电流误差导致的偏移电压进行校正。

在作为一种优选实施方式的上述光接收放大电路中，上述电压差生成电路可以具有形成在第1电流镜像电路和上述电流差生成电路之间的，分别配置在2个电流路径上的第5和第6晶体管；以及向上述第5和第6晶体管的基极上施加电压使得该第5和第6晶体管的集电极之间的电压差成为上述集电极电压差的电压施加电路。在这样的结构中，当第5和第6晶体管的基极上用电压施加电路施加了上述电压时，由于在第5和第6晶体管的集电极间所呈现的电压差为差动晶体管对的集电极电压差，所以能够将所期望的电压差施加到第1电流镜像电路的2个输出。

利用上述的结构，在理想的情况下能够生成与上述集电极电压差相等的电压差，但是由于实际上光接收放大电路所形成的IC芯片的温度梯度和有源负载与第2电流镜像电路之间的元件配置的差异，两个电压差是不相等的。

然而，可以进一步利用下面所述的各种调整电路来对两个电压差间的偏差进行补偿，由此生成适当的校正电流。

(a)在具有上述第1电流镜像电路的光接收放大电路中，对上述第1电流镜像电路的2个输出电流同时或者单独地进行调整的输出电流调整电路。

(b)在具有上述电压差生成电路的光接收放大电路中，调整上述电压差生成电路所产生的电压差的电压差调整电路。

(c)在具有上述电流差生成电路的光接收放大电路中，调整上述电流差生成电路的输出电流的电流差调整电路。

而且，光拾取器通过具备如上构成的各光接收放大电路，能够对光接收放大电路中的差动放大电路的偏移电压进行补偿。尤其是将光接收放大电路作为检测从激光光源射出的激光束的光量用的前检测元件的时候，光接收放大电路能够正确地输出用于进行光量检测的对应于激光功率的电压。

如上所述，光接收放大电路中，通过提供基于在差动放大电路上的上述一对晶体管上流过的集电极电流间的差的校正电流，对由构成差动放大电路的差动对的一对晶体管的集电极-发射极间的电压的差所导致的偏移电压进行校正。由此，由于在差动放大电路中无需设置偏移电压校正用的晶体管，所以能够避免由于该晶体管导致的输入电压范围的限制。因此，这种光接收放大电路能够适当地被用作在光拾取器中能够正确地输出对应于激光功率的电压的前检测元件。

在本发明的详细说明部分中给出的具体的实施方式或实施例只是用于使得本发明的技术内容更加容易被理解，这些具体例不应狭义地解释为对本申请内容的限定，它们还可以在本发明的精神和权利要求描述的范围内进行各种变更而实施。

Claims (41)

1、一种具备差动放大电路(2)的光接收放大电路(1)，该差动放大电路具有2个晶体管构成的差动晶体管对(Q1、Q2)以及该差动晶体管对(Q1、Q2)的有源负载(Q3、Q4)，并输出对应于光接收元件(PD1)的输出电流的电压，

该光接收放大电路(1)还包括生成基于上述2个晶体管(Q1、Q2)中流过的电流的差的校正电流(Ioffset)，并将该校正电流(Ioffset)提供给上述差动放大电路(2)的校正电流生成电路(3)。

2、如权利要求1所述的光接收放大电路(1)，其中，上述校正电流生成电路(3)生成用构成上述差动晶体管对(Q1、Q2)的2个晶体管(Q1、Q2)的集电极输出阻抗去除上述2个晶体管(Q1、Q2)的集电极电压差获得的值的上述校正电流(Ioffset)。

3、如权利要求1或者2所述的光接收放大电路(1)，其中，上述校正电流生成电路(3)具有：

包括具有与上述2个晶体管(Q1、Q2)相同的集电极输出阻抗的第1和第2晶体管(Q9、Q10)的第1电流镜像电路(6)；

对该第1电流镜像电路(6)的2个输出提供与上述集电极电压差相同的电压差的电压差生成电路(5)；以及

生成上述第1电流镜像电路(6)的2个输出电流的差的电流差生成电路(4)。

4、如权利要求3所述的光接收放大电路(1)，其中，上述电流差生成电路(4)具有第2电流镜像电路(Q11～Q13)，该第2电流镜像电路(Q11～Q13)包括使电流流过上述第1晶体管(Q9)的第3晶体管(Q11)，和使电流流过上述第2晶体管(Q10)的第4晶体管(Q12)。

5、如权利要求4所述的光接收放大电路(1)，其中，上述第2电流镜像电路(Q11～Q13)与上述有源负载(Q3、Q4)相同地构成。

6、如权利要求3所述的光接收放大电路(1)，其中，上述电压差生成电路(5)具有在形成于上述第1电流镜像电路(6)和上述电流差生成电路(4)之间的2个电流路径上分别配置的第5和第6晶体管(Q13、Q14)；以及在上述第5和第6晶体管(Q13、Q14)的基极上施加电压使得该第5和第6晶体管(Q13、Q14)的集电极间的电压差成为上述集电极电压差的电压施加电路(E1、E2)。

7、如权利要求4所述的光接收放大电路(1)，其中，上述电压差生成电路(5)具有在形成于上述第1电流镜像电路(6)和上述电流差生成电路(4)之间的2个电流路径上分别配置的第5和第6晶体管(Q13、Q14)；以及在上述第5和第6晶体管(Q13、Q14)的基极上施加电压使得该第5和第6晶体管(Q13、Q14)的集电极间的电压差成为上述集电极电压差的电压施加电路(E1、E2)。

8、如权利要求5所述的光接收放大电路(1)，其中，上述电压差生成电路(5)具有在形成于上述第1电流镜像电路(6)和上述电流差生成电路(4)之间的2个电流路径上分别配置的第5和第6晶体管(Q13、Q14)；以及在上述第5和第6晶体管(Q13、Q14)的基极上施加电压使得该第5和第6晶体管(Q13、Q14)的集电极间的电压差成为上述集电极电压差的电压施加电路(E1、E2)。

9、如权利要求3所述的光接收放大电路(1)，其中，上述第1电流镜像电路(6)具有对2个输出电流同时或者单独地进行调整的输出电流调整电路(VR1、VR2)。

10、如权利要求4所述的光接收放大电路(1)，其中，上述第1电流镜像电路(6)具有对2个输出电流同时或者单独地进行调整的输出电流调整电路(VR1、VR2)。

11、如权利要求5所述的光接收放大电路(1)，其中，上述第1电流镜像电路(6)具有对2个输出电流同时或者单独地进行调整的输出电流调整电路(VR1、VR2)。

12、如权利要求6所述的光接收放大电路(1)，其中，上述第1电流镜像电路(6)具有对2个输出电流同时或者单独地进行调整的输出电流调整电路(VR1、VR2)。

13、如权利要求3所述的光接收放大电路(1)，包括对上述电压差生成电路(5)产生的电压差进行调整的电压差调整电路(E1、E2)。

14、如权利要求4所述的光接收放大电路(1)，包括对上述电压差生成电路(5)产生的电压差进行调整的电压差调整电路(E1、E2)。

15、如权利要求5所述的光接收放大电路(1)，包括对上述电压差生成电路(5)产生的电压差进行调整的电压差调整电路(E1、E2)。

16、如权利要求6所述的光接收放大电路(1)，包括对上述电压差生成电路(5)产生的电压差进行调整的电压差调整电路(E1、E2)。

17、如权利要求3所述的光接收放大电路(1)，还包括调整上述电流差生成电路(4)的输出电流的电流差调整电路(R11)。

18、如权利要求4所述的光接收放大电路(1)，还包括调整上述电流差生成电路(4)的输出电流的电流差调整电路(R11)。

19、如权利要求5所述的光接收放大电路(1)，还包括调整上述电流差生成电路(4)的输出电流的电流差调整电路(R11)。

20、如权利要求6所述的光接收放大电路(1)，还包括调整上述电流差生成电路(4)的输出电流的电流差调整电路(R11)。

21、一种具备检测激光束的光量的光接收放大电路(1)的光拾取器(101)，其中

上述光接收放大电路(1)包括：

差动放大电路(2)，具有2个晶体管构成的差动晶体管对(Q1、Q2)以及该差动晶体管对(Q1、Q2)的有源负载(Q3、Q4)，输出对应于光接收元件(PD1)的输出电流的电压；以及

校正电流生成电路(3)，生成基于上述2个晶体管(Q1、Q2)中流过的电流的差的校正电流(Ioffset)，并将该校正电流(Ioffset)提供给上述差动放大电路(2)。

22、如权利要求21所述的光拾取器(101)，其中，上述校正电流生成电路(3)生成用构成上述差动晶体管对(Q1、Q2)的2个晶体管(Q1、Q2)的集电极输出阻抗去除上述2个晶体管(Q1、Q2)的集电极电压差获得的值的上述校正电流(Ioffset)。

23、如权利要求21或者22所述的光拾取器(101)，其中，上述校正电流生成电路(3)具有：

包括具有与上述2个晶体管(Q1、Q2)相同的集电极输出阻抗的第1和第2晶体管(Q9、Q10)的第1电流镜像电路(6)；

对该第1电流镜像电路(6)的2个输出提供与上述集电极电压差相同的电压差的电压差生成电路(5)；以及

生成上述第1电流镜像电路(6)的2个输出电流的差的电流差生成电路(4)。

24、如权利要求23所述的光拾取器(101)，其中，上述电流差生成电路(4)具有第2电流镜像电路(Q11～Q13)，该第2电流镜像电路(Q11～Q13)包括使电流流过上述第1晶体管(Q9)的第3晶体管(Q11)，和使电流流过上述第2晶体管(Q10)的第4晶体管(Q12)。

25、如权利要求24所述的光拾取器(101)，其中，上述第2电流镜像电路(Q11～Q13)与上述有源负载(Q3、Q4)相同地构成。

26、如权利要求23所述的光拾取器(101)，其中，上述电压差生成电路(5)具有在形成于上述第1电流镜像电路(6)和上述电流差生成电路(4)之间的2个电流路径上分别配置的第5和第6晶体管(Q13、Q14)；以及在上述第5和第6晶体管(Q13、Q14)的基极上施加电压使得该第5和第6晶体管(Q13、Q14)的集电极间的电压差成为上述集电极电压差的电压施加电路(E1、E2)。

27、如权利要求24所述的光拾取器(101)，其中，上述电压差生成电路(5)具有在形成于上述第1电流镜像电路(6)和上述电流差生成电路(4)之间的2个电流路径上分别配置的第5和第6晶体管(Q13、Q14)；以及在上述第5和第6晶体管(Q13、Q14)的基极上施加电压使得该第5和第6晶体管(Q13、Q14)的集电极间的电压差成为上述集电极电压差的电压施加电路(E1、E2)。

28、如权利要求25所述的光拾取器(101)，其中，上述电压差生成电路(5)具有在形成于上述第1电流镜像电路(6)和上述电流差生成电路(4)之间的2个电流路径上分别配置的第5和第6晶体管(Q13、Q14)；以及在上述第5和第6晶体管(Q13、Q14)的基极上施加电压使得该第5和第6晶体管(Q13、Q14)的集电极间的电压差成为上述集电极电压差的电压施加电路(E1、E2)。

29、如权利要求23所述的光拾取器(101)，其中，上述第1电流镜像电路(6)具有对2个输出电流同时或者单独地进行调整的输出电流调整电路(VR1、VR2)。

30、如权利要求24所述的光拾取器(101)，其中，上述第1电流镜像电路(6)具有对2个输出电流同时或者单独地进行调整的输出电流调整电路(VR1、VR2)。

31、如权利要求25所述的光拾取器(101)，其中，上述第1电流镜像电路(6)具有对2个输出电流同时或者单独地进行调整的输出电流调整电路(VR1、VR2)。

32、如权利要求26所述的光拾取器(101)，其中，上述第1电流镜像电路(6)具有对2个输出电流同时或者单独地进行调整的输出电流调整电路(VR1、VR2)。

33、如权利要求23所述的光拾取器(101)，包括对上述电压差生成电路(5)产生的电压差进行调整的电压差调整电路(E1、E2)。

34、如权利要求24所述的光拾取器(101)，包括对上述电压差生成电路(5)产生的电压差进行调整的电压差调整电路(E1、E2)。

35、如权利要求25所述的光拾取器(101)，包括对上述电压差生成电路(5)产生的电压差进行调整的电压差调整电路(E1、E2)。

36、如权利要求26所述的光拾取器(101)，包括对上述电压差生成电路(5)产生的电压差进行调整的电压差调整电路(E1、E2)。

37、如权利要求23所述的光拾取器(101)，还包括调整上述电流差生成电路(4)的输出电流的电流差调整电路(R11)。

38、如权利要求24所述的光拾取器(101)，还包括调整上述电流差生成电路(4)的输出电流的电流差调整电路(R11)。

39、如权利要求25所述的光拾取器(101)，还包括调整上述电流差生成电路(4)的输出电流的电流差调整电路(R11)。

40、如权利要求26所述的光拾取器(101)，还包括调整上述电流差生成电路(4)的输出电流的电流差调整电路(R11)。

41、如权利要求21或者22所述的光拾取器(101)，其中，上述光接收放大电路(1)用于检测从激光光源(111)射出的激光束的光量。

Images