JP2014107630A

JP2014107630A - 増幅器

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Publication number: JP2014107630A
Application number: JP2012257583A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Sugimoto; 良之杉本
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2014-06-09
Anticipated expiration: 2032-11-26
Also published as: US9035696B2; US20140145789A1; JP6011273B2

Abstract

【課題】差動出力信号間のオフセットを低減する。
【解決手段】増幅器１０は、入力端子１０ａ及び入力端子１０ｂと、ＴＩＡ２０と、補償回路６０と、を備え、ＴＩＡ２０は、第１トランジスタ２１と、第２トランジスタ２２と、入力端子１０ａ及びエミッタ端子２１ｅに接続された第１電流源２３と、入力端子１０ｂ及びエミッタ端子２２ｅに接続された第２電流源２４と、コレクタ端子２１ｃに接続された第１負荷抵抗器２５と、コレクタ端子２２ｃに接続された第２負荷抵抗器２６と、を備え、ベース端子２１ｂ及びベース端子２２ｂにはバイアス信号Ｖｂｉａｓが供給され、オフセット補償回路６０は、電圧信号Ｖｏｕｔｐ，Ｖｏｕｔｎに基づいて第１負荷電流ＩＬ１及び第２負荷電流ＩＬ２を調整し、ＴＩＡ２０は、コレクタ電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２に基づいて電圧信号Ｖｏｕｔｐ，Ｖｏｕｔｎを出力する。
【選択図】図２

Description

本発明は、増幅器に関する。

例えばＤＰ−ＱＰＳＫ（Dual Polarization Quadrature Phase Shift Keying）などの通信方式では、位相変調された信号光と局部発振光とをバイブリッドで干渉させて強度変調信号に変換する。このとき相補的な差動光信号が得られるので、光受信器は差動入力型とすることがＳＮ比向上のために望ましい。このような光受信器として、並列に設けられた２つのフォトダイオードと、増幅器とを備えるものがある。また、ベース接地型の増幅器がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１０２３１号公報

このような光受信器では、２つのフォトダイオードの受光感度の違いなどに起因して、各フォトダイオードから出力される受光電流間にオフセットが生じる場合がある。このため、ベース接地型の増幅器を用い、並列に設けられた２つのフォトダイオードから出力される一対の受光電流を差動入力信号として入力し、差動出力信号を出力する場合、差動出力信号間にオフセットが生じるおそれがある。

そこで本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、差動出力信号間のオフセットを低減可能な構造を有する増幅器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る増幅器は、一対の差動電流信号を入力し、一対の差動電圧信号を出力する増幅器である。この増幅器は、（ａ）前記差動電流信号を入力して前記差動電圧信号に変換する一対のトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ：Trans-Impedance Amplifier）と、（ｂ）前記差動電圧信号のオフセットを補償する補償回路と、を備える。前記一対のトランスインピーダンスアンプのそれぞれは、電源と接地との間で直列接続された抵抗器、トランジスタ及びベース接地電流源で構成されるベース接地回路を含み、前記差動電流信号の一方が前記ベース接地電流源を流れることにより、前記抵抗器を流れる電流が相対的に減少することにより変化する電圧を前記差動電圧信号の一方として出力し、前記補償回路は、前記差動電圧信号の一方を入力し、前記一方の差動電圧信号に係る前記抵抗器に流れる電流を前記差動電流信号の一方とは逆位相で増減する。

このような増幅器では、差動電流信号間にオフセットが生じた場合、一対のトランスインピーダンスアンプの抵抗器に流れる電流間にもオフセットが生じ、差動電圧信号にもオフセットが生じる。この増幅器では、補償回路が、差動電圧信号の一方を入力し、一方の差動電圧信号に係る抵抗器に流れる電流を差動電流信号の一方とは逆位相で増減することによって、抵抗器に流れる電流のオフセットを低減でき、差動電圧信号間のオフセットを低減することが可能となる。

前記補償回路は、前記差動電圧信号の低周波数成分のみを負帰還してもよい。

前記補償回路は、一対のトランジスタと、前記一対のトランジスタに共通に接続される補償電流源と、を有する差動回路を備えてもよく、前記差動回路は、前記トランスインピーダンスアンプのそれぞれに含まれる抵抗器を負荷抵抗器としてもよく、前記一対のトランジスタは前記差動電圧信号を入力し、前記補償電流源に係る補償電流を前記差動電圧信号とは逆位相で前記負荷抵抗器に流してもよい。

前記ベース接地電流源は可変電流源であってもよく、前記補償回路は前記差動電圧信号に基づいて前記ベース接地電流源に係る電流を前記差動電圧信号と同位相で前記負荷抵抗器に流してもよい。

前記ベース接地回路は、前記電流源に代えて他の抵抗器を有してもよく、前記補償回路は、前記差動電圧信号を前記ベース接地回路のトランジスタの制御端子に帰還してもよい。

前記ベース接地回路のそれぞれは、前記電流源に係る電流を前記直列回路からバイパスする他のトランジスタを備えてもよい。前記増幅器は、前記差動電圧信号の一方のピーク値を検出し保持する第１ピークホールド回路と、前記差動電圧信号の他方のピーク値を検出し保持する第２ピークホールド回路と、前記差動電圧信号の一方と前記差動電圧信号の他方との平均値を検出する平均値検出器と、前記一方のピーク値と前記平均値の差、及び前記他方のピーク値と前記平均値との差に基づきそれぞれの前記他のトランジスタに流れる電流を調整し、それぞれの前記直列回路を流れる電流をバイパスする、振幅調整回路と、をさらに備えてもよい。

前記振幅調整回路は、前記一方のピーク値と前記平均値との差、及び前記他方のピーク値と前記平均値との差を所定の基準値と比較して、前記それぞれの他のトランジスタに流れる電流を調整してもよい。

本発明によれば、差動出力信号間のオフセットを低減できる。

第１実施形態に係る光受信器を示す概略構成図である。図１の増幅器の回路図である。（ａ）は図１の増幅器の入力電流及び出力電圧の時間波形を示す図、（ｂ）は図１の増幅器の入力電位の時間波形を示す図である。第２実施形態に係る増幅器の回路図である。第３実施形態に係る増幅器の回路図である。第４実施形態に係る増幅器の回路図である。第５実施形態に係る増幅器の回路図である。第６実施形態に係る増幅器の回路図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る光受信器の概略構成図である。図１に示されるように、光受信器１は、ＤＱＰＳＫ（Differential Quadrature Phase Shift Keying）及びＤＰ−ＱＰＳＫなどの通信方式において使用される差動型の光受信器であって、第１ＰＤ２と、第２ＰＤ３と、増幅器１０と、を備えている。この光受信器１は、正相信号の光信号Ｐｉｎｐ及び逆相信号の光信号Ｐｉｎｎから構成される一対の相補信号を受信する。第１ＰＤ２は、光信号Ｐｉｎｐを入力し、光信号Ｐｉｎｐを受光電流Ｉｉｎｐに変換する。この第１ＰＤ２のアノード端子は増幅器１０の入力端子１０ａに接続され、第１ＰＤ２のカソード端子は電源電圧Ｖｐｄに接続されている。また、第２ＰＤ３は、光信号Ｐｉｎｎを入力し、光信号Ｐｉｎｎを受光電流Ｉｉｎｎに変換する。この第２ＰＤ３のアノード端子は増幅器１０の入力端子１０ｂに接続され、第２ＰＤ３のカソード端子は電源電圧Ｖｐｄに接続されている。

増幅器１０は、入力された一対の差動電流（差動電流信号）を一対の差動電圧（差動電圧信号）に変換し、変換した一対の差動電圧を出力する。増幅器１０は、入力端子１０ａ（差動入力端子の一方）と、入力端子１０ｂ（差動入力端子の他方）と、出力端子１０ｃと、出力端子１０ｄと、を備えている。この増幅器１０では、第１ＰＤ２から出力された受光電流Ｉｉｎｐが入力電流として入力端子１０ａに入力し、第２ＰＤ３から出力された受光電流Ｉｉｎｎが入力電流として入力端子１０ｂに入力する。そして、増幅器１０は、電圧信号Ｖｏｕｔｐを出力電圧として出力端子１０ｃから出力し、電圧信号Ｖｏｕｔｎを出力電圧として出力端子１０ｄから出力する。

図２は、増幅器１０の回路図である。図２に示されるように、増幅器１０は、ＴＩＡ２０と、エミッタフォロア回路３０と、アンプ４０と、補償回路６０と、を備えている。ＴＩＡ２０は、入力された電流を電圧に変換して、変換した電圧を出力信号として出力するトランスインピーダンスアンプであって、第１トランジスタ２１と、第２トランジスタ２２と、第１電流源２３（ベース接地電流源）と、第２電流源２４（ベース接地電流源）と、第１負荷抵抗器２５と、第２負荷抵抗器２６と、を備えている。

第１トランジスタ２１は、例えばＮＰＮ型トランジスタである。この第１トランジスタ２１のベース端子２１ｂ（第１制御端子）には、所定のバイアス電圧を有するバイアス信号Ｖｂｉａｓが供給されている。第１トランジスタ２１のエミッタ端子２１ｅ（一対の第１電流端子の一方）は、入力端子１０ａ及び第１電流源２３の一端に接続されている。第１トランジスタ２１のコレクタ端子２１ｃ（一対の第１電流端子の他方）は、第１負荷抵抗器２５を介して電源電圧Ｖｃｃに接続されている。第１電流源２３は、定電流源であって、トランジスタまたは抵抗器によって構成されている。第１電流源２３の他端は接地電位ＧＮＤに接続されている。第１負荷抵抗器２５は、例えば５００Ω程度の抵抗値を有している。このように、第１トランジスタ２１、第１電流源２３及び第１負荷抵抗器２５は、ベース接地増幅器（ベース接地回路）を成しており、第１ＴＩＡとして動作する。なお、入力端子１０ａの入力電位Ｖｉｎは、バイアス信号Ｖｂｉａｓによって設定される。すなわち、入力電位Ｖｉｎは、バイアス信号Ｖｂｉａｓの電圧から第１トランジスタ２１のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅ１を差し引いた電圧であって、例えば１Ｖ程度である。

第２トランジスタ２２は、例えばＮＰＮ型トランジスタである。この第２トランジスタ２２のベース端子２２ｂ（第２制御端子）には、バイアス信号Ｖｂｉａｓが供給されている。第２トランジスタ２２のエミッタ端子２２ｅ（一対の第２電流端子の一方）は、入力端子１０ｂ及び第２電流源２４の一端に接続されている。第２トランジスタ２２のコレクタ端子２２ｃ（一対の第２電流端子の他方）は、第２負荷抵抗器２６を介して電源電圧Ｖｃｃに接続されている。第２電流源２４は、定電流源であって、トランジスタまたは抵抗器によって構成されている。第２電流源２４の他端は接地電位ＧＮＤに接続されている。第２負荷抵抗器２６は、例えば５００Ω程度の抵抗値を有している。このように、第２トランジスタ２２、第２電流源２４及び第２負荷抵抗器２６は、ベース接地増幅器（ベース接地回路）を成しており、第２ＴＩＡとして動作する。なお、入力端子１０ｂの入力電位Ｖｉｎは、バイアス信号Ｖｂｉａｓによって設定される。すなわち、入力電位Ｖｉｎは、バイアス信号Ｖｂｉａｓの電圧から第２トランジスタ２２のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅ２を差し引いた電圧であって、例えば１Ｖ程度である。

エミッタフォロア回路３０は、入力電圧の電圧レベルをシフトするための回路であって、トランジスタ３１と、トランジスタ３２と、電流源３３と、電流源３４と、を備えている。トランジスタ３１は、例えばＮＰＮ型トランジスタである。このトランジスタ３１のベース端子３１ｂは、第１トランジスタ２１のコレクタ端子２１ｃに接続されている。トランジスタ３１のコレクタ端子３１ｃは、電源電圧Ｖｃｃに接続されている。トランジスタ３１のエミッタ端子３１ｅは、電流源３３の一端に接続されている。この電流源３３は、定電流源であって、その他端は接地電位ＧＮＤに接続されている。このように、トランジスタ３１及び電流源３３は、エミッタファロア回路として動作する。

トランジスタ３２は、例えばＮＰＮ型トランジスタである。このトランジスタ３２のベース端子３２ｂは、第２トランジスタ２２のコレクタ端子２２ｃに接続されている。トランジスタ３２のコレクタ端子３２ｃは、電源電圧Ｖｃｃに接続されている。トランジスタ３２のエミッタ端子３２ｅは、電流源３４の一端に接続されている。この電流源３４は、定電流源であって、その他端は接地電位ＧＮＤに接続されている。このように、トランジスタ３２及び電流源３４は、エミッタファロア回路として動作する。

アンプ４０は、エミッタフォロア回路３０を介してＴＩＡ２０から出力された電圧信号を増幅する差動増幅器である。アンプ４０の入力端子４０ａはトランジスタ３１のエミッタ端子３１ｅに接続されている。アンプ４０の入力端子４０ｂはトランジスタ３２のエミッタ端子３２ｅに接続されている。アンプ４０の出力端子４０ｃは、出力端子１０ｃに接続されている。アンプ４０の出力端子４０ｄは、出力端子１０ｄに接続されている。アンプ４０は、例えばリミットアンプまたはＡＧＣ（Automatic Gain Control）アンプであって、必要な利得及び線形性によって組み合わせて構成することが可能である。なお、エミッタフォロア回路３０及びアンプ４０は、必要に応じて設けられる。

補償回路６０は、電圧信号Ｖｏｕｔｐと電圧信号Ｖｏｕｔｎとのオフセットを補償するための回路であって、アンプ６１と、抵抗器６２と、抵抗器６３と、コンデンサ６４と、コンデンサ６５と、第３トランジスタ６６と、第４トランジスタ６７と、第３電流源６８（補償電流源）と、を備えている。アンプ６１は、電圧信号Ｖｏｕｔｐと電圧信号Ｖｏｕｔｎとを増幅する差動増幅器である。アンプ６１の入力端子６１ａは、出力端子１０ｃに接続されている。アンプ６１の入力端子６１ｂは、出力端子１０ｄに接続されている。アンプ６１の出力端子６１ｃは、抵抗器６２及びコンデンサ６４から構成されるローパスフィルタを介して第３トランジスタ６６のベース端子６６ｂ（第３制御端子）に接続されている。アンプ６１の出力端子６１ｄは、抵抗器６３及びコンデンサ６５から構成されるローパスフィルタを介して第４トランジスタ６７のベース端子６７ｂ（第４制御端子）に接続されている。

抵抗器６２の一端はアンプ６１の出力端子６１ｃに接続されており、抵抗器６２の他端はコンデンサ６４の一端及び第３トランジスタ６６のベース端子６６ｂに接続されている。この抵抗器６２は、例えば１０ＫΩ程度の抵抗値を有している。抵抗器６３の一端はアンプ６１の出力端子６１ｄに接続されており、抵抗器６３の他端はコンデンサ６５の一端及び第４トランジスタ６７のベース端子６７ｂに接続されている。この抵抗器６３は、例えば１０ＫΩ程度の抵抗値を有している。コンデンサ６４の他端は接地電位ＧＮＤに接続されている。このコンデンサ６４は、例えば１０ｐＦ程度の容量値を有している。コンデンサ６５の他端は接地電位ＧＮＤに接続されている。このコンデンサ６５は、例えば１０ｐＦ程度の容量値を有している。

第３トランジスタ６６は、例えばＮＰＮ型トランジスタである。この第３トランジスタ６６のベース端子６６ｂは、抵抗器６２の他端及びコンデンサ６４の一端に接続されている。第３トランジスタ６６のエミッタ端子６６ｅ（一対の第３電流端子の一方）は、第３電流源６８の一端に接続されている。第３トランジスタ６６のコレクタ端子６６ｃ（一対の第３電流端子の他方）は、第１トランジスタ２１のコレクタ端子２１ｃ及びトランジスタ３１のベース端子３１ｂに接続されている。第４トランジスタ６７は、例えばＮＰＮ型トランジスタである。この第４トランジスタ６７のベース端子６７ｂは、抵抗器６３の他端及びコンデンサ６５の一端に接続されている。第４トランジスタ６７のエミッタ端子６７ｅ（第４電流端子の一方）は、第３電流源６８の一端に接続されている。第４トランジスタ６７のコレクタ端子６７ｃ（第４電流端子の他方）は、第２トランジスタ２２のコレクタ端子２２ｃ及びトランジスタ３２のベース端子３２ｂに接続されている。第３電流源６８は、定電流源であって、その一端は第３トランジスタ６６のエミッタ端子６６ｅと第４トランジスタ６７のエミッタ端子６７ｅとに接続され、他端は接地電位ＧＮＤに接続されている。このように、第３トランジスタ６６、第４トランジスタ６７及び第３電流源６８は、差動増幅回路（差動回路）を成しており、第１負荷電流ＩＬ１及び第２負荷電流ＩＬ２を分流するための分流回路として動作する。

換言すると、増幅器１０は、一対の差動電流信号を入力し、一対の差動電圧信号を出力する増幅器であって、ＴＩＡ２０と、補償回路６０と、を備えている。ＴＩＡ２０は、差動電流信号を入力して差動電圧信号に変換する一対のトランスインピーダンスアンプを含む。補償回路６０は、差動電圧信号のオフセットを補償する。一対のトランスインピーダンスアンプのそれぞれは、抵抗器、トランジスタ及びベース接地電流源で構成されるベース接地回路を含む。抵抗器、トランジスタ及びベース接地電流源は、電源電圧Ｖｃｃと接地電位ＧＮＤとの間で直列接続されている。差動電流信号の一方がベース接地電流源を流れることにより、抵抗器を流れる電流が相対的に減少することにより変化する電圧を差動電圧信号の一方として出力し、補償回路は、差動電圧信号の一方を入力し、一方の差動電圧信号に係る抵抗器に流れる電流を差動電流信号の一方とは逆位相で増減する。また、補償回路６０は、差動電圧信号の低周波数成分のみを負帰還する。

補償回路６０は、一対のトランジスタ（第３トランジスタ６６及び第４トランジスタ６７）と、一対のトランジスタに共通に接続される第３電流源６８と、を有する差動回路を備える。差動回路は、トランスインピーダンスアンプのそれぞれに含まれる抵抗器を負荷抵抗器とし、一対のトランジスタは差動電圧信号を入力し、第３電流源６８に係る補償電流を差動電圧信号とは逆位相で負荷抵抗器に流す。

次に、増幅器１０の動作を説明する。第１ＰＤ２は、受光した光信号Ｐｉｎｐの光量に応じた電流値の受光電流Ｉｉｎｐを増幅器１０の入力端子１０ａに出力する。同様に、第２ＰＤ３は、受光した光信号Ｐｉｎｎの光量に応じた電流値の受光電流Ｉｉｎｎを増幅器１０の入力端子１０ｂに出力する。ＴＩＡ２０では、入力端子１０ａに入力された受光電流Ｉｉｎｐの電流値と第１トランジスタ２１のコレクタ電流Ｉｃ１の電流値との和が一定になるので、受光電流Ｉｉｎｐの電流値が大きくなるに従い、コレクタ電流Ｉｃ１の電流値が減少する。このとき、トランジスタ３１及び電流源３３から構成されるエミッタフォロア回路の入力インピーダンスは高いので、第１トランジスタ２１のコレクタ電流Ｉｃ１の電流値と第３トランジスタ６６のコレクタ電流Ｉｃ３の電流値との和は第１負荷抵抗器２５を流れる第１負荷電流ＩＬ１の電流値と略等しくなる。そして、第１負荷抵抗器２５によって第１負荷電流ＩＬ１の電流値に応じた電圧降下が生じ、第１トランジスタ２１のコレクタ電圧Ｖｃ１（第１電圧）の電圧値は電源電圧Ｖｃｃから電圧降下分を差し引いた電圧値となる。すなわち、受光電流Ｉｉｎｐの電流値が大きくなるに従いコレクタ電圧Ｖｃ１の電圧値は大きくなり、受光電流Ｉｉｎｐの電流値が小さくなるに従いコレクタ電圧Ｖｃ１の電圧値は小さくなる。このように、第１トランジスタ２１、第１電流源２３及び第１負荷抵抗器２５から構成される第１ＴＩＡによって、受光電流Ｉｉｎｐはコレクタ電圧Ｖｃ１に変換される。同様に、第２トランジスタ２２、第２電流源２４及び第２負荷抵抗器２６から構成される第２ＴＩＡによって、受光電流Ｉｉｎｎは第２トランジスタ２２のコレクタ電圧Ｖｃ２（第２電圧）に変換される。

エミッタフォロア回路３０では、トランジスタ３１のベース端子３１ｂにコレクタ電圧Ｖｃ１が入力されると、コレクタ電圧Ｖｃ１の電圧値からトランジスタ３１のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅの電圧値を差し引いた電圧値を有する電圧信号Ｖｏｐが、トランジスタ３１のエミッタ端子３１ｅから出力される。同様に、コレクタ電圧Ｖｃ２の電圧値からトランジスタ３２のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅの電圧値を差し引いた電圧値を有する電圧信号Ｖｏｎがトランジスタ３２のエミッタ端子３２ｅから出力される。そして、電圧信号Ｖｏｐ及び電圧信号Ｖｏｎはアンプ４０によって差動信号として増幅され、出力端子１０ｃから電圧信号Ｖｏｕｔｐとして出力され、出力端子１０ｄから電圧信号Ｖｏｕｔｎとして出力される。このとき、電圧信号Ｖｏｐ及び電圧信号Ｖｏｎの同相雑音は、アンプ４０の同相除去比によって除去される。

ところで、第１ＰＤ２及び第２ＰＤ３の受光感度の違いなどに起因して、受光電流Ｉｉｎｐと受光電流Ｉｉｎｎとの間にオフセットが生じる場合がある。このオフセットは、光信号Ｐｉｎｐ及び光信号Ｐｉｎｎのパワーに比例して大きくなることが知られている。そして、オフセットを有する受光電流Ｉｉｎｐ及び受光電流Ｉｉｎｎが入力された場合、電圧信号Ｖｏｕｔｐと電圧信号Ｖｏｕｔｎとの間にオフセットが生じる。そこで、補償回路６０は、ＴＩＡ２０の第１負荷電流ＩＬ１の電流値と、第２負荷電流ＩＬ２の電流値と、を調整することにより、電圧信号Ｖｏｕｔｐと電圧信号Ｖｏｕｔｎとの間のオフセットの補償を行う。

具体的に説明すると、アンプ６１は、電圧信号Ｖｏｕｔｐ及び電圧信号Ｖｏｕｔｎを差動信号として増幅する。そして、アンプ６１によって増幅された差動信号の一方は、抵抗器６２及びコンデンサ６４を介して低周波数成分の第１オフセット制御信号Ｖｃｎｔｐとして出力され、増幅された差動信号の他方は、抵抗器６３及びコンデンサ６５を介して低周波数成分の第２オフセット制御信号Ｖｃｎｔｎとして出力される。第１オフセット制御信号Ｖｃｎｔｐは、差動増幅器の一方の第３トランジスタ６６のベース端子６６ｂに入力される。また、第２オフセット制御信号Ｖｃｎｔｎは、差動増幅器の他方の第４トランジスタ６７のベース端子６７ｂに入力される。これにより、第３トランジスタ６６のコレクタ電流Ｉｃ３の電流値及び第４トランジスタ６７のコレクタ電流Ｉｃ４の電流値が制御され、第１負荷電流ＩＬ１の電流値及び第２負荷電流ＩＬ２の電流値が調整される。

例えば、受光電流Ｉｉｎｐの電流値が、受光電流Ｉｉｎｐの電流値と受光電流Ｉｉｎｎの電流値の平均電流値Ｉａｖｅよりも所定のオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ大きく、受光電流Ｉｉｎｎの電流値が平均電流値Ｉａｖｅよりもオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ小さい場合、オフセットがない状態と比較してコレクタ電流Ｉｃ１の電流値はオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ減少し、コレクタ電流Ｉｃ２の電流値はオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ増加する。そして、第１負荷電流ＩＬ１の電流値はオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ減少し、第２負荷電流ＩＬ２の電流値はオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ増加する。その結果、電圧信号Ｖｏｕｔｐの電圧値が電圧信号Ｖｏｕｔｎの電圧値よりも大きくなる。

このとき、第１オフセット制御信号Ｖｃｎｔｐの電圧値は第２オフセット制御信号Ｖｃｎｔｎの電圧値よりも大きくなる。この第１オフセット制御信号Ｖｃｎｔｐを第３トランジスタ６６のベース端子６６ｂに供給し、第２オフセット制御信号Ｖｃｎｔｎを第４トランジスタ６７のベース端子６７ｂに供給することによって、コレクタ電流Ｉｃ３の電流値がオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ増加し、コレクタ電流Ｉｃ４の電流値がオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ減少する。ここで、第１負荷電流ＩＬ１の電流値は、第１トランジスタ２１のコレクタ電流Ｉｃ１の電流値と第３トランジスタ６６のコレクタ電流Ｉｃ３の電流値との和である。また、第２負荷電流ＩＬ２の電流値は、第２トランジスタ２２のコレクタ電流Ｉｃ２の電流値と第４トランジスタ６７のコレクタ電流Ｉｃ４の電流値との和である。したがって、コレクタ電流Ｉｃ３の電流値がオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ増加すると、第１負荷電流ＩＬ１の電流値もオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ増加する。また、コレクタ電流Ｉｃ４の電流値がオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ減少すると、第２負荷電流ＩＬ２の電流値もオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ減少する。

このため、第１負荷抵抗器２５による電圧降下が大きくなり、第１トランジスタ２１のコレクタ電圧Ｖｃ１の電圧値が小さくなる。また、第２負荷抵抗器２６による電圧降下が小さくなり、第２トランジスタ２２のコレクタ電圧Ｖｃ２の電圧値が大きくなる。以上のように、受光電流Ｉｉｎｐと受光電流Ｉｉｎｎとの間のオフセットにより生じた第１負荷電流ＩＬ１の電流値の変化分及び第２負荷電流ＩＬ２の電流値の変化分が、補償回路６０によってキャンセルされる。その結果、電圧信号Ｖｏｕｔｐの電圧値と電圧信号Ｖｏｕｔｎの電圧値との差が小さくなり、電圧信号Ｖｏｕｔｐと電圧信号Ｖｏｕｔｎとの間のオフセットが低減される。

一方、受光電流Ｉｉｎｐの電流値が、平均電流値Ｉａｖｅよりもオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ小さく、受光電流Ｉｉｎｎの電流値が平均電流値Ｉａｖｅよりもオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ大きい場合、オフセットがない状態と比較してコレクタ電流Ｉｃ１の電流値はオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ増加し、コレクタ電流Ｉｃ２の電流値はオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ減少する。そして、第１負荷電流ＩＬ１の電流値はオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ増加し、第２負荷電流ＩＬ２の電流値はオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ減少する。その結果、電圧信号Ｖｏｕｔｐの電圧値が電圧信号Ｖｏｕｔｎの電圧値よりも小さくなる。

このとき、第１オフセット制御信号Ｖｃｎｔｐの電圧値は第２オフセット制御信号Ｖｃｎｔｎの電圧値よりも小さくなる。この第１オフセット制御信号Ｖｃｎｔｐを第３トランジスタ６６のベース端子６６ｂに供給し、第２オフセット制御信号Ｖｃｎｔｎを第４トランジスタ６７のベース端子６７ｂに供給することによって、コレクタ電流Ｉｃ３の電流値がオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ減少し、コレクタ電流Ｉｃ４の電流値がオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ増加する。そして、コレクタ電流Ｉｃ３の電流値がオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ減少すると、第１負荷電流ＩＬ１の電流値もオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ減少する。また、コレクタ電流Ｉｃ４の電流値がオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ増加すると、第２負荷電流ＩＬ２の電流値もオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ増加する。

このため、第１負荷抵抗器２５による電圧降下が小さくなり、第１トランジスタ２１のコレクタ電圧Ｖｃ１の電圧値が大きくなる。また、第２負荷抵抗器２６による電圧降下が大きくなり、第２トランジスタ２２のコレクタ電圧Ｖｃ２の電圧値が小さくなる。以上のように、受光電流Ｉｉｎｐと受光電流Ｉｉｎｎとの間にオフセットにより生じた第１負荷電流ＩＬ１の電流値の変化分及び第２負荷電流ＩＬ２の電流値の変化分が、補償回路６０によってキャンセルされる。その結果、電圧信号Ｖｏｕｔｐの電圧値と電圧信号Ｖｏｕｔｎの電圧値との差が小さくなり、電圧信号Ｖｏｕｔｐと電圧信号Ｖｏｕｔｎとの間のオフセットが低減される。

図３の（ａ）は増幅器１０の入力電流及び出力電圧の時間波形を示す図、（ｂ）は増幅器１０の入力電位の時間波形を示す図である。図３の（ａ）において、横軸は時間［ｎｓｅｃ］を示し、縦軸は、波形Ａについては、入力電流Ｉｉｎｐの電流値から入力電流Ｉｉｎｎの電流値を差し引いた電流値［ｍＡ］を示し、波形Ｂについては、出力電圧Ｖｏｕｔｐの電圧値から出力電圧Ｖｏｕｔｎの電圧値［ｍＶ］を差し引いた電圧値を示している。図３の（ｂ）において、横軸は時間［ｎｓｅｃ］を示し、縦軸は入力電位Ｖｉｎの電圧値［Ｖ］を示している。

図３の（ａ）に示されるように、増幅器１０では、入力電流Ｉｉｎｐと入力電流Ｉｉｎｎとの間にオフセットを有する差動入力電流が入力されたとしても、出力電圧Ｖｏｕｔｐと出力電圧Ｖｏｕｔｎとの間にオフセットがほとんど生じていないことが分かる。また、図３の（ｂ）に示されるように、増幅器１０は、１Ｖ程度の入力電位Ｖｉｎによって動作していることが分かる。

以上のように、増幅器１０では、補償回路６０は、電圧信号Ｖｏｕｔｐと電圧信号Ｖｏｕｔｎとに基づいて、第１オフセット制御信号Ｖｃｎｔｐ及び第２オフセット制御信号Ｖｃｎｔｎを出力する。そして、第１オフセット制御信号Ｖｃｎｔｐが、差動増幅回路を構成する第３トランジスタ６６のベース端子６６ｂに入力され、第２オフセット制御信号Ｖｃｎｔｎが、差動増幅回路を構成する第４トランジスタ６７のベース端子６７ｂに入力されている。このため、コレクタ電流Ｉｃ３の電流値及びコレクタ電流Ｉｃ４の電流値を調整することができる。コレクタ電流Ｉｃ３は第１負荷電流ＩＬ１から分流され、コレクタ電流Ｉｃ４は第２負荷電流ＩＬ２から分流されているので、コレクタ電流Ｉｃ３及びコレクタ電流Ｉｃ４の電流値を調整することによって、第１負荷電流ＩＬ１及び第２負荷電流ＩＬ２の電流値を調整することができ、電圧信号Ｖｏｕｔｐと電圧信号Ｖｏｕｔｎとの間のオフセットの補償が可能となる。また、第１トランジスタ２１及び第２トランジスタ２２の電流増幅率は、１程度であるので、コレクタ電流Ｉｃ３及びコレクタ電流Ｉｃ４の電流値の変化量は、受光電流Ｉｉｎｐと受光電流Ｉｉｎｎとの間のオフセット相当分に対応すればよく、電力消費が節約される。

また、第１ＰＤ２及び第２ＰＤ３に印加される電圧は、電源電圧Ｖｐｄから増幅器１０の入力電位Ｖｉｎを差し引いた値となるが、増幅器１０の入力電位Ｖｉｎは１Ｖ程度と低いので、第１ＰＤ２及び第２ＰＤ３のバイアス電圧を十分に確保できる。

［第２実施形態］
図４は、第２実施形態に係る増幅器の回路図である。図４に示されるように、第２実施形態の増幅器１０は、第１電流源２３及び第２電流源２４の電流値を制御することによってオフセット補償を行う構成であって、ＴＩＡ２０及び補償回路６０において、上述した第１実施形態の増幅器１０と相違している。

すなわち、第２実施形態の補償回路６０では、アンプ６１の出力端子６１ｃは、抵抗器６２及びコンデンサ６４から構成されるローパスフィルタを介して第１電流源２３に接続されている。アンプ６１の出力端子６１ｄは、抵抗器６３及びコンデンサ６５から構成されるローパスフィルタを介して第２電流源２４に接続されている。このように、補償回路６０は、第３トランジスタ６６、第４トランジスタ６７及び第３電流源６８から構成される差動増幅回路を有していない。

また、第２実施形態のＴＩＡ２０では、第１電流源２３及び第２電流源２４は定電流源ではなく電圧制御型の可変電流源である。この第１電流源２３は、第１オフセット制御信号Ｖｃｎｔｐの電圧値に応じた電流値の電流Ｉｓ１を出力するように制御する。同様に、第２電流源２４は、第２オフセット制御信号Ｖｃｎｔｎの電圧値に応じた電流値の電流Ｉｓ２を出力するように制御する。第１電流源２３及び第２電流源２４は、例えばエミッタ接地のトランジスタによって構成され、そのベース端子に補償回路６０から出力されたオフセット制御信号を入力する。

換言すると、補償回路６０は、差動電圧信号に基づいて第１電流源２３及び第２電流源２４に係る電流を差動電圧信号と同位相で第１負荷抵抗器２５及び第２負荷抵抗器２６に流す。

次に、第２実施形態の増幅器１０の動作を説明する。ここでは、オフセット補償動作を説明し、その他の動作の説明は第１実施形態の増幅器１０と同様であるので省略する。第１実施形態と同様に、アンプ４０から出力された電圧信号Ｖｏｕｔｐ及び電圧信号Ｖｏｕｔｎは、アンプ６１によって差動信号として増幅される。そして、アンプ６１によって増幅された差動信号の一方は、抵抗器６２及びコンデンサ６４を介して低周波数の第１オフセット制御信号Ｖｃｎｔｐとして出力され、増幅された差動信号の他方は、抵抗器６３及びコンデンサ６５を介して低周波数の第２オフセット制御信号Ｖｃｎｔｎとして出力される。第２実施形態では、第１オフセット制御信号Ｖｃｎｔｐは、第１電流源２３の制御端子に入力される。また、第２オフセット制御信号Ｖｃｎｔｎは、第２電流源２４の制御端子に入力される。これにより、第１電流源２３の電流Ｉｓ１の電流値及び第２電流源２４の電流Ｉｓ２の電流値が制御され、第１負荷電流ＩＬ１の電流値及び第２負荷電流ＩＬ２の電流値が調整される。

例えば、受光電流Ｉｉｎｐの電流値が、受光電流Ｉｉｎｐの電流値と受光電流Ｉｉｎｎの電流値の平均電流値Ｉａｖｅよりも所定のオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ大きく、受光電流Ｉｉｎｎの電流値が平均電流値Ｉａｖｅよりもオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ小さい場合、オフセットがない状態と比較してコレクタ電流Ｉｃ１の電流値はオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ減少し、コレクタ電流Ｉｃ２の電流値はオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ増加する。ここで、コレクタ電流Ｉｃ１の電流値は第１負荷電流ＩＬ１の電流値と略等しく、コレクタ電流Ｉｃ２の電流値は第２負荷電流ＩＬ２の電流値と略等しい。このため、第１負荷電流ＩＬ１の電流値はオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ減少し、第２負荷電流ＩＬ２の電流値はオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ増加する。その結果、電圧信号Ｖｏｕｔｐの電圧値が電圧信号Ｖｏｕｔｎの電圧値よりも大きくなる。

このとき、第１オフセット制御信号Ｖｃｎｔｐの電圧値は第２オフセット制御信号Ｖｃｎｔｎの電圧値よりも大きくなる。この第１オフセット制御信号Ｖｃｎｔｐを第１電流源２３に供給し、第２オフセット制御信号Ｖｃｎｔｎを第２電流源２４に供給することによって、電流Ｉｓ１の電流値はオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ増加し、電流Ｉｓ２の電流値はオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ減少する。ここで、電流Ｉｓ１の電流値は、受光電流Ｉｉｎｐの電流値と第１負荷電流ＩＬ１の電流値との和と略等しい。したがって、電流Ｉｓ１の電流値がオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ増加すると、第１負荷電流ＩＬ１の電流値もオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ増加する。同様に、電流Ｉｓ２の電流値は、受光電流Ｉｉｎｎの電流値と第２トランジスタ２２の第２負荷電流ＩＬ２の電流値との和と略等しい。したがって、電流Ｉｓ２の電流値がオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ減少すると、第２負荷電流ＩＬ２の電流値もオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ減少する。

このとき、第１オフセット制御信号Ｖｃｎｔｐの電圧値は第２オフセット制御信号Ｖｃｎｔｎの電圧値よりも小さくなる。この第１オフセット制御信号Ｖｃｎｔｐを第１電流源２３に供給し、第２オフセット制御信号Ｖｃｎｔｎを第２電流源２４に供給することによって、電流Ｉｓ１の電流値がオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ減少し、電流Ｉｓ２の電流値がオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ増加する。そして、第１負荷電流ＩＬ１の電流値がオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ減少し、第２負荷電流ＩＬ２の電流値がオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ増加する。このため、第１負荷抵抗器２５による電圧降下が小さくなり、第１トランジスタ２１のコレクタ電圧Ｖｃ１の電圧値が大きくなる。また、第２負荷抵抗器２６による電圧降下が大きくなり、第２トランジスタ２２のコレクタ電圧Ｖｃ２の電圧値が小さくなる。以上のように、受光電流Ｉｉｎｐと受光電流Ｉｉｎｎとの間のオフセットにより生じた第１負荷電流ＩＬ１の電流値の変化分及び第２負荷電流ＩＬ２の電流値の変化分が、補償回路６０によってキャンセルされる。その結果、電圧信号Ｖｏｕｔｐの電圧値と電圧信号Ｖｏｕｔｎの電圧値との差が小さくなり、電圧信号Ｖｏｕｔｐと電圧信号Ｖｏｕｔｎとの間のオフセットが低減される。

以上の第２実施形態の増幅器１０によっても、上述した第１実施形態の増幅器１０と同様の効果が奏される。また、第２実施形態の増幅器１０では、第１電流源２３及び第２電流源２４が可変電流源であり、第１電流源２３に第１オフセット制御信号Ｖｃｎｔｐが入力され、第２電流源２４に第２オフセット制御信号Ｖｃｎｔｎが入力されている。このように、第１電流源２３の電流Ｉｓ１の電流値及び第２電流源２４の電流Ｉｓ２の電流値を制御することによって、第１負荷電流ＩＬ１及び第２負荷電流ＩＬ２の電流値を制御することができ、電圧信号Ｖｏｕｔｐと電圧信号Ｖｏｕｔｎとの間のオフセットの補償が可能となる。

［第３実施形態］
図５は、第３実施形態に係る増幅器の回路図である。図５に示されるように、第３実施形態の増幅器１０は、第１トランジスタ２１及び第２トランジスタ２２のベース電位を制御することによってオフセット補償を行う構成であって、ＴＩＡ２０及び補償回路６０において、上述した第１実施形態の増幅器１０と相違している。

すなわち、第３実施形態の補償回路６０では、アンプ６１の出力端子６１ｃは、抵抗器６２及びコンデンサ６４から構成されるローパスフィルタを介して第１トランジスタ２１のベース端子２１ｂに接続されている。アンプ６１の出力端子６１ｄは、抵抗器６３及びコンデンサ６５から構成されるローパスフィルタを介して第２トランジスタ２２のベース端子２２ｂに接続されている。このように、補償回路６０は、第３トランジスタ６６、第４トランジスタ６７及び第３電流源６８から構成される差動増幅回路を有していない。

また、第３実施形態のＴＩＡ２０では、第１電流源２３及び第２電流源２４は抵抗器である。この抵抗器の抵抗値は、例えば５００Ω程度である。

換言すると、補償回路６０は、差動電圧信号をベース接地回路の第１トランジスタ２１のベース端子２１ｂ及び第２トランジスタ２２のベース端子２２ｂに帰還する。

次に、第３実施形態の増幅器１０の動作を説明する。ここでは、オフセット補償動作を説明し、その他の動作の説明は第１実施形態の増幅器１０と同様であるので省略する。第１実施形態と同様に、アンプ４０から出力された電圧信号Ｖｏｕｔｐ及び電圧信号Ｖｏｕｔｎは、アンプ６１によって差動信号として増幅される。そして、アンプ６１によって増幅された差動信号の一方は、抵抗器６２及びコンデンサ６４を介して低周波数の第１オフセット制御信号Ｖｃｎｔｐとして出力され、増幅された差動信号の他方は、抵抗器６３及びコンデンサ６５を介して低周波数の第２オフセット制御信号Ｖｃｎｔｎとして出力される。第３実施形態では、第１オフセット制御信号Ｖｃｎｔｐは、第１バイアス信号Ｖｂｉａｓとして第１トランジスタ２１のベース端子２１ｂに入力される。また、第２オフセット制御信号Ｖｃｎｔｎは、第２バイアス信号Ｖｂｉａｓとして第２トランジスタ２２のベース端子２２ｂに入力される。これにより、第１トランジスタ２１のコレクタ電流Ｉｃ１の電流値及び第２トランジスタ２２のコレクタ電流Ｉｃ２の電流値が制御され、第１負荷電流ＩＬ１の電流値及び第２負荷電流ＩＬ２の電流値が調整される。

例えば、受光電流Ｉｉｎｐの電流値が、受光電流Ｉｉｎｐの電流値と受光電流Ｉｉｎｎの電流値の平均電流値Ｉａｖｅよりも所定のオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ大きく、受光電流Ｉｉｎｎの電流値が平均電流値Ｉａｖｅよりもオフセット電流値Ｉｏｆｆだけ小さい場合、第１トランジスタ２１のエミッタ電位は上昇し、第２トランジスタ２２のエミッタ電位は降下する。すなわち、第１トランジスタ２１のベース−エミッタ間のバイアス電圧が減少し第１トランジスタ２１の等価抵抗値が大きくなる。一方、第２トランジスタ２２のベース−エミッタ間のバイアス電圧が上昇し第２トランジスタ２２の等価抵抗値は小さくなる。

このとき、第１トランジスタ２１の等価抵抗値が上昇することにより、第１負荷抵抗器２５と第１トランジスタ２１の等価抵抗とで形成される抵抗分割回路の中間ノードの電位Ｖｃ１は上昇する。一方、第２負荷抵抗器２６と第２トランジスタ２２の等価抵抗とで形成される抵抗分割回路の中間ノードの電位Ｖｃ２は降下する。補償回路６０はこの二つのノードの電位Ｖｃ１，Ｖｃ２の上昇及び降下を増幅し、同位相で第１トランジスタ２１のベース端子２１ｂに制御信号Ｖｃｎｔｐとして帰還し、第２トランジスタ２２のベース端子２２ｂにＶｃｎｔｎとして帰還する。すなわち、電位Ｖｃ１の上昇は制御信号Ｖｃｎｔｐの上昇に現れ、電位Ｖｃ２の降下は制御信号Ｖｃｎｔｎの降下に現れる。

第１トランジスタ２１への制御信号Ｖｃｎｔｐが上昇すると、この第１トランジスタ２１のベース−エミッタ間のバイアス電圧が上昇し、第１トランジスタ２１の等価抵抗値を減少させる方向に作用する。逆に、第２トランジスタ２２の制御信号Ｖｃｎｔｎが降下すると、この第２トランジスタ２２のベース−エミッタ間のバイアス電圧が降下し、第２トランジスタ２２の等価抵抗値を増加させる方向に作用する。その結果、電位Ｖｃ１が降下し、電位Ｖｃ２は逆に上昇する。すなわち、補償回路６０による帰還作用により、ノードＶｃ１，Ｖｃ２の間に生じたオフセット電圧を補償することができる。

［第４実施形態］
図６は、第４実施形態に係る増幅器の回路図である。図６に示されるように、第４実施形態の増幅器１０は、上述した第１実施形態の増幅器１０に振幅調整を行う構成が追加された増幅器であって、振幅調整回路７０をさらに備える点、及び、ＴＩＡ２０が第５トランジスタ２７及び第６トランジスタ２８をさらに備える点において、上述した第１実施形態の増幅器１０と相違している。

振幅調整回路７０は、電圧信号Ｖｏｕｔｐの振幅及び電圧信号Ｖｏｕｔｎの振幅を調整するための回路であって、第１ピークホールド回路７１と、第２ピークホールド回路７２と、平均値検出器７３と、差動アンプ７４（第１差動アンプ）と、差動アンプ７５（第３差動アンプ）と、を備えている。第１ピークホールド回路７１及び第２ピークホールド回路７２は、入力信号のピーク値を検出し、これを保持する回路である。第１ピークホールド回路７１の入力端子はトランジスタ３１のエミッタ端子３１ｅに接続され、出力端子は差動アンプ７４の非反転入力端子に接続されている。第２ピークホールド回路７２の入力端子はトランジスタ３２のエミッタ端子３２ｅに接続され、出力端子は差動アンプ７５の非反転入力端子に接続されている。平均値検出器７３は、２つの入力信号の平均電圧値を検出する回路であって、一方の入力端子はトランジスタ３１のエミッタ端子３１ｅに接続され、他方の入力端子はトランジスタ３２のエミッタ端子３２ｅに接続され、出力端子は差動アンプ７４の反転入力端子及び差動アンプ７５の反転入力端子に接続されている。

第５トランジスタ２７は、例えばＮＰＮ型トランジスタである。この第５トランジスタ２７のベース端子２７ｂ（第５制御端子）は、差動アンプ７４の出力端子に接続されている。第５トランジスタ２７のコレクタ端子２７ｃ（一対の第５電流端子の他方）は、電源電圧Ｖｃｃに接続されている。第５トランジスタ２７のエミッタ端子２７ｅ（一対の第５電流端子の一方）は、第１トランジスタ２１のエミッタ端子２１ｅとともに、入力端子１０ａ及び第１電流源２３の一端に接続されている。第６トランジスタ２８は、例えばＮＰＮ型トランジスタである。この第６トランジスタ２８のベース端子２８ｂ（第６制御端子）は、差動アンプ７５の出力端子に接続されている。第６トランジスタ２８のコレクタ端子２８ｃ（一対の第６電流端子の他方）は、電源電圧Ｖｃｃに接続されている。第６トランジスタ２８のエミッタ端子２８ｅ（一対の第６電流端子の一方）は、第２トランジスタ２２のエミッタ端子２２ｅとともに、入力端子１０ｂ及び第２電流源２４の一端に接続されている。

換言すると、ベース接地回路のそれぞれは、電流源に係る電流を前記直列回路からバイパスする他のトランジスタを備える。増幅器１０は、差動電圧信号の一方のピーク値を検出し保持する第１ピークホールド回路７１と、差動電圧信号の他方のピーク値を検出し保持する第２ピークホールド回路７２と、差動電圧信号の一方と差動電圧信号の他方との平均値を検出する平均値検出器７３と、一方のピーク値と平均値の差、及び他方のピーク値と平均値との差に基づきそれぞれの他のトランジスタに流れる電流を調整し、それぞれの直列回路を流れる電流をバイパスする振幅調整回路と、をさらに備える。

次に、第４実施形態の増幅器１０の動作を説明する。ここでは、振幅調整動作を説明し、その他の動作の説明は第１実施形態の増幅器１０と同様であるので省略する。トランジスタ３１のエミッタ端子３１ｅから出力された電圧信号Ｖｏｐは、第１ピークホールド回路７１に入力され、電圧信号Ｖｏｐのピーク値である第１振幅Ｖｏｐａが検出され、保持される。トランジスタ３２のエミッタ端子３２ｅから出力された電圧信号Ｖｏｎは、第２ピークホールド回路７２に入力され、電圧信号Ｖｏｎのピーク値である第２振幅Ｖｏｎａが検出され、保持される。また、電圧信号Ｖｏｐ及び電圧信号Ｖｏｎは、平均値検出器７３に入力され、電圧信号Ｖｏｐの第１振幅Ｖｏｐａ及び電圧信号Ｖｏｎの第２振幅Ｖｏｎａの平均値Ｖａｖｅが検出される。

そして、差動アンプ７４において、第１振幅Ｖｏｐａと平均値Ｖａｖｅとの差、すなわち電圧信号Ｖｏｐの振幅が検出される。また、差動アンプ７５において、第２振幅Ｖｏｎａと平均値Ｖａｖｅとの差、すなわち電圧信号Ｖｏｎの振幅が検出される。そして、差動アンプ７４によって検出された信号は、第１振幅調整信号Ｖａｄｊｐとして第５トランジスタ２７のベース端子２７ｂに出力され、差動アンプ７５によって検出された信号は、第２振幅調整信号Ｖａｄｊｎとして第６トランジスタ２８のベース端子２８ｂに出力される。すなわち、差動アンプ７４は、第１振幅調整信号出力回路として動作し、差動アンプ７５は、第２振幅調整信号出力回路として動作する。

電圧信号Ｖｏｐのピーク値を包絡した信号、すなわち、電圧信号Ｖｏｐを整流した信号Ｖｏｐａは電圧信号ＶｏｐのＤＣ成分及びＡＣ成分のいずれをも含んでいる。このＡＣ成分のみを取り出すために、差動アンプ７４において、信号Ｖｏｐａと平均値検出器７３の出力Ｖａｖｅとの差が演算され、差動アンプ７４の出力である第１振幅調整信号Ｖａｄｊｐは、電圧信号Ｖｏｐの振幅に対応したものとなる。同様に差動アンプ７５の出力である第２振幅調整信号Ｖａｄｊｎは、電圧信号Ｖｏｎの振幅に対応したものとなる。例えば、電圧信号Ｖｏｐの出力が大きくなり第１振幅調整信号Ｖａｄｊｐが上昇すると、第５トランジスタ２７のベース電位が上昇し、この第５トランジスタ２７に流れる電流が増加する。そうすると、第１トランジスタ２１に流れる電流が相対的に減少し、第１負荷抵抗器２５における電位降下が減少する。

すなわち、電圧信号Ｖｏｐの電位が上昇すると同時にそのＡＣ信号の振幅も減少する。ここで、電圧信号Ｖｏｐの電位上昇は、補償回路６０により相殺されるので、そのＡＣ信号の振幅だけが減少することになる。したがって、出力振幅の調整が実現される。他方の電圧信号Ｖｏｎについても、その第２振幅調整信号Ｖａｄｊｎが第６トランジスタ２８のベース端子２８ｂに帰還されるので、その振幅を補償することが可能となる。差動信号である電圧信号Ｖｏｐ及び電圧信号Ｖｏｎにおいてその振幅の調整は二つの信号の平均値を基準とするので、その結果、電圧信号Ｖｏｐの振幅及び電圧信号Ｖｏｎの振幅は一致する。

以上の第４実施形態の増幅器１０によっても、上述した第１実施形態の増幅器１０と同様の効果が奏される。また、第４実施形態の増幅器１０は、振幅調整回路７０を備えている。このため、受光電流Ｉｉｎｐ及び受光電流Ｉｉｎｎがアンバランスであったとしても、振幅調整回路７０によって電圧信号Ｖｏｐの第１振幅Ｖｏｐａ及び電圧信号Ｖｏｎの第２振幅Ｖｏｎａが調整され、電圧信号Ｖｏｕｔｐの振幅及び電圧信号Ｖｏｕｔｎの振幅の差を低減することが可能となる。

［第５実施形態］
図７は、第５実施形態に係る増幅器の回路図である。図７に示されるように、第５実施形態の増幅器１０は、上述した第２実施形態の増幅器１０に振幅調整を行う構成が追加された増幅器であって、振幅調整回路７０Ａをさらに備える点、及び、ＴＩＡ２０が第５トランジスタ２７及び第６トランジスタ２８をさらに備える点において、上述した第２実施形態の増幅器１０と相違している。

さらに、第５実施形態に係る振幅調整回路７０Ａは、二つの差動増幅器７６，７７を備えている。差動増幅器７６は差動増幅器７４の出力を受け、この出力と参照信号Ｖｒｅｆとの差を第１振幅調整信号Ｖａｄｊｐとして第５トランジスタ２７のベース端子２７ｂに提供する。差動増幅器７７は差動増幅器７５の出力を受け、この出力と参照信号Ｖｒｅｆとの差を第２振幅調整信号Ｖａｄｊｎとして第６トランジスタ２８のベース端子２８ｂに提供する。振幅調整回路７０Ａにおいては、差動増幅器７４，７５の出力、すなわち、電圧信号Ｖｏｐ，Ｖｏｎの振幅を、参照信号Ｖｒｅｆを基準として調整する。電圧信号Ｖｏｐ、Ｖｏｎの振幅を、参照信号Ｖｒｅｆに対応する振幅に維持するようにこの振幅調整回路７０Ａは動作する。

［第６実施形態］
図８は、第６実施形態に係る増幅器の回路図である。図８に示されるように、第６実施形態の増幅器１０は、上述した第３実施形態の増幅器１０に振幅調整を行う構成が追加された増幅器であって、振幅調整回路７０をさらに備える点、及び、ＴＩＡ２０が第５トランジスタ２７及び第６トランジスタ２８をさらに備える点において、上述した第３実施形態の増幅器１０と相違している。なお、第６実施形態の増幅器１０の動作は、第３実施形態の増幅器１０の動作に、第４実施形態の増幅器１０の振幅調整動作を追加したものであるので、その説明を省略する。

以上の第６実施形態の増幅器１０によっても、上述した第３実施形態の増幅器１０と同様の効果が奏される。さらに、第６実施形態の増幅器１０は、第４実施形態の増幅器１０と同様に、振幅調整回路７０を備えている。このため、第６実施形態の増幅器１０においても、上述した第４実施形態の振幅調整回路７０と同様の効果が奏される。

なお、本発明に係る増幅器は上記実施形態に記載したものに限定されない。例えば、第１トランジスタ２１、第２トランジスタ２２、トランジスタ３１、トランジスタ３２、第３トランジスタ６６、第４トランジスタ６７、第５トランジスタ２７及び第６トランジスタ２８は、バイポーラトランジスタの他、ＭＯＳトランジスタなどを用いてもよい。

また、第１実施形態、第２実施形態、第４実施形態及び第５実施形態において、第１トランジスタ２１のベース端子２１ｂ及び第２トランジスタ２２のベース端子２２ｂに、バイアス信号Ｖｂｉａｓが供給されているが、第１トランジスタ２１のベース端子２１ｂに第１バイアス信号が供給され、第２トランジスタ２２のベース端子２２ｂに第２バイアス信号が供給されてもよい。

１０…増幅器、１０ａ，１０ｂ…入力端子（差動入力端子）、２０…ＴＩＡ、２１…第１トランジスタ、２１ｂ…ベース端子（第１制御端子）、２１ｃ…コレクタ端子（第１電流端子の他方）、２１ｅ…エミッタ端子（第１電流端子の一方）、２２…第２トランジスタ、２２ｂ…ベース端子（第２制御端子）、２２ｃ…コレクタ端子（第２電流端子の他方）、２２ｅ…エミッタ端子（第２電流端子の一方）、２３…第１電流源（ベース接地電流源）、２４…第２電流源（ベース接地電流源）、２５…第１負荷抵抗器、２６…第２負荷抵抗器、２７…第５トランジスタ、２７ｂ…ベース端子（第５制御端子）、２７ｃ…コレクタ端子（第５電流端子の他方）、２７ｅ…エミッタ端子（第５電流端子の一方）、２８…第６トランジスタ、２８ｂ…ベース端子（第６制御端子）、２８ｃ…コレクタ端子（第６電流端子の他方）、２８ｅ…エミッタ端子（第６電流端子の一方）、３０…エミッタフォロア回路、６０…補償回路、６１…アンプ、６６…第３トランジスタ、６６ｂ…ベース端子（第３制御端子）、６６ｃ…コレクタ端子（第３電流端子の他方）、６６ｅ…エミッタ端子（第３電流端子の一方）、６７…第４トランジスタ、６７ｂ…ベース端子（第４制御端子）、６７ｃ…コレクタ端子（第４電流端子の他方）、６７ｅ…エミッタ端子（第４電流端子の一方）、６８…第３電流源（補償電流源）、７０…振幅調整回路、７１…第１ピークホールド回路、７２…第２ピークホールド回路、７３…平均値検出器、７４…差動アンプ（第１差動アンプ）、７５…差動アンプ（第３差動アンプ）、７６…差動アンプ（第２差動アンプ）、７７…差動アンプ（第４差動アンプ）、Ｉｉｎｎ，Ｉｉｎｐ…受光電流（差動電流信号）、ＩＬ１…第１負荷電流、ＩＬ２…第２負荷電流、Ｖａｄｊｎ…第１振幅調整信号、Ｖａｄｊｐ…第２振幅調整信号、Ｖａｖｅ…平均値、Ｖｂｉａｓ…バイアス信号、Ｖｃ１…コレクタ電圧（第１電圧）、Ｖｃ２…コレクタ電圧（第２電圧）、Ｖｃｎｔｎ…第２オフセット制御信号、Ｖｃｎｔｐ…第１オフセット制御信号、Ｖｏｎａ…第２振幅、Ｖｏｐａ…第１振幅、Ｖｏｕｔｎ，Ｖｏｕｔｐ…電圧信号（差動電圧信号）、Ｖｒｅｆ…基準電圧。

Claims

一対の差動電流信号を入力し、一対の差動電圧信号を出力する増幅器であって、
前記差動電流信号を入力して前記差動電圧信号に変換する一対のトランスインピーダンスアンプと、
前記差動電圧信号のオフセットを補償する補償回路と、
を備え、
前記一対のトランスインピーダンスアンプのそれぞれは、電源と接地との間で直列接続された抵抗器、トランジスタ及びベース接地電流源で構成されるベース接地回路を含み、
前記差動電流信号の一方が前記ベース接地電流源を流れることにより、前記抵抗器を流れる電流が相対的に減少することにより変化する電圧を前記差動電圧信号の一方として出力し、
前記補償回路は、前記差動電圧信号の一方を入力し、前記一方の差動電圧信号に係る前記抵抗器に流れる電流を前記差動電流信号の一方とは逆位相で増減することを特徴とする増幅器。
前記補償回路は、前記差動電圧信号の低周波数成分のみを負帰還する、
請求項１に記載の増幅器。
前記補償回路は、一対のトランジスタと、前記一対のトランジスタに共通に接続される補償電流源と、を有する差動回路を備え、
前記差動回路は、前記トランスインピーダンスアンプのそれぞれに含まれる抵抗器を負荷抵抗器とし、
前記一対のトランジスタは前記差動電圧信号を入力し、前記補償電流源に係る補償電流を前記差動電圧信号とは逆位相で前記負荷抵抗器に流す、
請求項１または請求項２に記載の増幅器。
前記ベース接地電流源は可変電流源であり、
前記補償回路は前記差動電圧信号に基づいて前記ベース接地電流源に係る電流を前記差動電圧信号と同位相で前記負荷抵抗器に流す、
請求項１または請求項２に記載の増幅器。
前記ベース接地回路は、前記電流源に代えて他の抵抗器を有しており、
前記補償回路は、前記差動電圧信号を前記ベース接地回路のトランジスタの制御端子に帰還する、
請求項１または請求項２に記載の増幅器。
前記ベース接地回路のそれぞれは、前記電流源に係る電流を前記直列回路からバイパスする他のトランジスタを備え、
前記増幅器は、
前記差動電圧信号の一方のピーク値を検出し保持する第１ピークホールド回路と、
前記差動電圧信号の他方のピーク値を検出し保持する第２ピークホールド回路と、
前記差動電圧信号の一方と前記差動電圧信号の他方との平均値を検出する平均値検出器と、
前記一方のピーク値と前記平均値の差、及び前記他方のピーク値と前記平均値との差に基づきそれぞれの前記他のトランジスタに流れる電流を調整し、それぞれの前記直列回路を流れる電流をバイパスする振幅調整回路と、
をさらに備える、
請求項３〜請求項５のいずれか一項に記載の増幅器。
前記振幅調整回路は、前記一方のピーク値と前記平均値との差、及び前記他方のピーク値と前記平均値との差を所定の基準値と比較して、前記それぞれの他のトランジスタに流れる電流を調整する、
請求項６に記載の増幅器。