JP3765856B2

JP3765856B2 - Current-voltage conversion circuit and photoelectric conversion device

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Publication number: JP3765856B2
Application number: JP33155495A
Authority: JP
Inventors: 雄司吉田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1995-12-20
Filing date: 1995-12-20
Publication date: 2006-04-12
Anticipated expiration: 2015-12-20
Also published as: JPH09172329A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電流電圧変換回路及び光電変換装置に関するものであり、更に詳しく言えば光信号を電圧に変換する回路及びそれを応用した情報読み取り装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報処理装置は画像編集や情報伝送等の多機能化に伴い膨大な情報量を取扱うようになってきている。このため数百メガ以上の情報量が記憶可能な光磁気記憶装置が開発されている。光磁気記憶装置は情報の書込み（ライト）、読出し（リード）、消去（イレーズ）及び誤り検証（ベリファイ）等のモードを実行する。光磁気記憶装置では情報の読出しは情報読取り部が行い、この情報読取り部には光電変換装置が使用されている。
【０００３】
図８（Ａ）は、従来例に係る光磁気記憶装置の情報読取り部の構成図を示している。図８（Ａ）において、100 は光磁気記憶装置の光磁気記憶媒体である。200 は光磁気記憶媒体100 から情報を読み取る情報読み取り部である。情報読み取り部200 は、レーザ光を発生するレーザ光源201 と、このレーザ光を光磁気記憶媒体に導いたり、レーザ光を集光したり、光磁気記憶媒体からのレーザ反射光を受光系に導いたりする光学手段202 〜206 と、光磁気記憶媒体からのレーザ反射光を受光して電圧に変換する光電変換装置207 とを有している。202 ,206は偏光ビームスプリッタ、203 はミラー、204 はレンズ、205 は１／２波長板である。
【０００４】
光電変換装置207 は光磁気記憶媒体100 からのレーザ反射光を受光して光電流を発生するフォトダイオード１と、光磁気記憶媒体からの反射光を受光してダイオード１と逆相の光電流を発生するフォトダイオード３と、各フォトダイオード１，３の出力電流を電圧に変換する電流電圧変換回路２，４と、電流電圧変換回路２，４の出力電圧を増幅する差動増幅器５から成る。
【０００５】
電流電圧変換回路２や４は、本発明者らが先に特許出願（特開平７−２１２１４７号）した電流電圧変換回路を応用している。電流電圧変換回路２や４は図８（Ｂ）に示すように、光信号を増幅する電流電圧変換用のアンプ６と、アンプ６の出力を入力に帰還する帰還抵抗７と、アンプ６を非飽和にするクランプ用のダイオード８と、大きな光信号（電流）が入力したときにその電流を流入する電流吸収回路９と、電流吸収回路９を動作させるか否かを選択するスイッチ回路１０とを有している。
【０００６】
次に、光磁気記憶装置の情報読取り部のリード時の動作を説明する。まず、レーザ光源201 からレーザ光が発生されると、このレーザ光は偏光ビームスプリッタ202 、ミラー203 及びレンズ204 を介して光磁気記憶媒体100 に導かれる。光磁気記憶媒体100 からの読出し情報を含んだレーザ反射光はレンズ204 、ミラー203 、偏光ビームスプリッタ202 、１／２波長板205 及び偏光ビームスプリッタ206 を介して受光系に導かれる。偏光ビームスプリッタ206 に取り込まれたレーザ反射光は、フォトダイオード１及び３に入射する。フォトダイオード１はレーザ反射光を受光して光電流を発生し、フォトダイオード３は、レーザ反射光を受光してダイオード１と逆相の光電流を発生する。そして、電流電圧変換回路２，４は各フォトダイオード１，３の出力電流を電圧に変換し、差動増幅器５は電流電圧変換回路２，４の出力電圧を増幅する。これにより、情報読み取り部200 は光磁気記憶媒体100 から情報を読み取ることができる。
【０００７】
次に、情報読取り部のライト及びイレーズ時の動作を説明する。光磁気記憶装置では、光磁気記憶体100 に情報を書込んだり、光磁気記憶媒体100 の情報が消去されたりすると、その直後に、情報読取り部200 が光磁気記憶媒体100 から情報を読み取る動作を実行する。したがって、ライト及びイレーズ時には情報読取り部200 は情報を読み取らず、電流電圧変換回路２や４のアンプ６が飽和しないように、次のようなクランプ動作を行う。
【０００８】
例えば、電流電圧変換回路２について見ると、ライト及びイレーズ時には大きな光信号がフォトダイオード１から電流電圧変換回路２へ出力されている。そして、ライト及びイレーズ時にスイッチ回路１０をオンさせることによって電流吸収回路９が動作する。すると、大きな光信号（電流）は、電流吸収回路９に吸収される。そして、ダイオード８は帰還抵抗７の両端の電圧をクランプしてアンプ６を非飽和にする。これにより、アンプ６の入力トランジスタの飽和を防ぎ、アンプ６の出力電圧を一定にすることができる。そして、通常の信号電流（リード時）に戻った際に、スイッチ回路１０をオフすることで、早期にアンプ６を増幅動作に復帰させることができる。
【０００９】
したがって、従来の電流電圧変換回路を応用した光電変換装置では、ライト又はイレーズモードからリードモードへの切り替え時間が短縮できるので、光電変換装置のスピードアップを図ることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光磁気記憶装置の大容量化に伴い光磁気記憶媒体の記憶密度（単密で１２０Ｍバイト）が倍密（２４０Ｍバイト）、４倍密（６４０Ｍバイト）と高くなると、光電変換装置は更に動作スピードの高速化が要求されてくる。
例えば、４倍密の光磁気記憶媒体から情報を読み出す情報読出し部では、動作スピードの高速化を図るために電流電圧変換回路２及び４と差動増幅器５とが、コンデンサ結合によらずに、これら回路２及び４の出力を直接、差動増幅器５の入力に接続する方法が採られるようになる。いわゆる直結アンプ形式である。
【００１１】
これに対して、単密度の光磁気記憶媒体を備えた光磁気記憶装置の情報読出し部では、コンデンサ結合方式を採ることができるので、電流電圧変換回路２及び４の出力間に生じた出力オフセットはコンデンサによってカットすることができる。しかし、４倍密の光磁気記憶媒体から情報を読み出す情報読出し部では、動作スピードの高速化の妨げとなるコンデンサ結合が採用できないので、新たな方法によって電流電圧変換回路２及び４の出力間の出力オフセットを取り除かなければならない。だからと言って電流電圧変換回路２や４を飽和させるとアンプ６の動作の回復が遅くなり、高速読出し動作の妨げとなるという問題がある。
【００１２】
本発明は、かかる従来例の問題点に鑑み創作されたものであり、入力電流が大きくなった場合でも、電流電圧変換用のアンプを飽和させることなく、入力電流に無関係な回路を飽和させて一定の電圧を出力することが可能となる電流電圧変換回路及び光電変換装置の提供を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の電流電圧回路は、その一実施の形態を図１に示すように、入力電流を増幅する第１の増幅回路と、前記第１の増幅回路の入力と出力との間に接続された帰還抵抗と、前記帰還抵抗に並列に接続された整流素子と、前記第１の増幅回路の入力に接続され、該入力電流を吸収する電流吸収回路と、前記電流吸収回路を動作させるか否かを選択するスイッチ回路と、一端が第１の電源線に接続された第１の抵抗と、一端が前記第１の抵抗の他端及び出力部に接続され、制御端がバイアス源に接続され、かつ、他端が前記第１の増幅回路の出力に接続された出力トランジスタと、一端が前記出力トランジスタの他端に接続され、他端が第２の電源線に接続された第２の抵抗とを有する第２の増幅回路とを備え、前記入力電流が所定の値より大きい場合には、前記スイッチ回路は、前記電流吸収回路を動作させて、前記入力電流を吸収するとともに前記第１の増幅回路の入力を前記整流素子及び帰還抵抗によってクランプすることにより、前記第１の増幅回路を非飽和にするとともに前記出力トランジスタの動作を停止させ、それによって前記第２の増幅回路の出力電圧を所定の電圧値に固定し、前記入力電流が所定の値より小さい場合には、前記スイッチ回路は前記電流吸収回路の動作を停止させて前記出力トランジスタを動作させることにより、前記第２の増幅回路の出力電圧を前記第１の増幅回路の出力電圧に応じた電圧にすることを特徴とする。
【００１５】
本発明の電流電圧変換回路において、前記整流素子はｎ個のダイオードから成り、個数ｎは、前記第２の増幅回路の出力トランジスタの飽和電圧をＶsatとし、前記第１の電源線の電位をＶccとし、前記第１の抵抗の値をＲ１とし、前記第２の抵抗の値をＲ２とし、前記第２の増幅回路の入力電圧をＶＡとし、前記ダイオードの順方向の電圧降下をＶＦとすると、
Ｖsat≧〔Ｖcc−Ｒ１・(ＶＡ／Ｒ２)〕−ｎＶＦ
の関係式により決めることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第１の光電変換装置は、光を受けて電流を発生する第１の受光素子と、前記光の反射光を受けて前記電流と逆相の電流を発生する第２の受光素子と、前記第１の受光素子の出力電流を電圧に変換する第１の電流電圧変換回路と、前記第２の受光素子の出力電流を電圧に変換する第２の電流電圧変換回路と、前記第１及び第２の電流電圧変換回路の出力電圧を増幅する差動増幅器とを備え、前記第１及び第２の電流電圧変換回路が本発明のいずれかの電流電圧変換回路から成ることを特徴とする。
【００１７】
本発明の第２の光電変換装置は、光を受けて電流を発生する第１の受光素子と、前記光の反射光を受けて前記電流と逆相の電流を発生する第２の受光素子と、前記第１の受光素子の出力電流を電圧に変換する第１の電流電圧変換回路と、前記第２の受光素子の出力電流を電圧に変換する第２の電流電圧変換回路と、前記第１及び第２の電流電圧変換回路の出力の加算動作に必要な基準電圧を発生する基準電源と、前記基準電圧に基づいて前記第１及び第２の電流電圧変換回路の出力電圧を加算する加算器とを備え、前記第１、第２の電流電圧変換回路及び基準電源が本発明のいずれかの電流電圧変換回路から成ることを特徴とし、上記目的を達成する。
【００１８】
次に、電流電圧変換回路の動作を説明する。例えば、本発明の電流電圧変換回路を光磁気記憶装置の情報読出し部に適用した場合を例に説明する。光磁気記憶装置では、光磁気記憶媒体に情報を書込むライトモードやこの情報を消去するイレーズモード時に、第１の増幅回路が飽和するような大きな電流が入力される。しかも、光磁気記憶装置のライトモードやイレーズモードの直後にはリードが行われるため、第１の増幅回路の増幅動作の回復を早めなければならない。
【００１９】
したがって、ライトモードやイレーズモードでも第１の増幅回路の増幅動作を継続して置く必要がある。換言すれば、第１の増幅回路を非飽和にして置く必要がある。そこで、第１の増幅回路が飽和しないように、このような大きな電流を定電流源に流入する。このためには、ライトモードやイレーズモード時に、スイッチ回路をオンして定電流源を動作させる。スイッチ回路をオンすると、この大きな電流は定電流源に流入される。これと共に、帰還抵抗に並列に接続された整流素子に電流が流れる。整流素子に電流が流れることにより、第２の増幅回路の入力電圧が上昇する。
【００２０】
そして、この入力電圧が第２の増幅回路の動作基準電圧を越えると、第２の増幅回路は増幅動作を停止する。この結果、第１の増幅回路が飽和するような大きな電流が第１の増幅回路に入力されても、第２の増幅回路の出力は変化しない。したがって、光磁気記憶装置におけるライトモードやイレーズモード時に、大きな電流が第１の増幅回路に流入するような場合に第２の増幅回路の出力を固定することができる。
【００２１】
また、光磁気記憶媒体から情報を読み出すリードモードや情報を検証するベリファイモードでは、第１の増幅回路に入力する電流は、先のライトモードやイレーズモード時の電流に比べて数千分の１程度に低下する。そして、この微小電流ｉは帰還抵抗ＲＦに流入すると共に第１の増幅回路によって増幅される。第１の増幅回路の出力電圧ＶＡはｉ×ＲＦとなって、第２の増幅回路の入力電圧となる。なお、整流素子には逆バイアスが印加されるので、整流素子に電流が流れない。そして、ライトモードやイレーズモード時に比べてリードモードやベリファイモードでは、第２の増幅回路の入力電圧が低下する。
【００２２】
したがって、入力電圧が第２の増幅回路の動作基準電圧よりも低くなると、第２の増幅回路は増幅動作をするようになる。この結果、第２の増幅回路は第１の増幅回路の出力電圧ＶＡを増幅するので、光磁気記憶装置のリードモードやベリファイモード時には、第１の増幅回路の出力電圧ＶＡを増幅した電圧を第２の増幅回路から得ることがきる。
【００２３】
このように本発明の電流電圧変換回路では、第１の増幅回路への入力電流が大きくなる場合には、スイッチ回路をオンすることにより、定電流源に電流を流入するとともに、整流素子は第１の増幅回路を非飽和にしたまま、第２の増幅回路の入力電圧を上昇させる。このため、動作基準電圧を越える入力電圧によって、第２の増幅回路の増幅動作を停止できるので、第２の増幅回路の出力を固定することができる。
【００２４】
また、第１の増幅回路への入力電流が小さくなる場合には、スイッチ回路をオフすることにより、非飽和の第１の増幅回路を早期に増幅動作へ回復させることができる。第１の増幅回路が早期に増幅動作を回復することで、第２の増幅回路は第１の増幅回路の出力を増幅するようになる。
なお、本発明の電流電圧変換回路において、第２の増幅回路は第１及び第２の抵抗とベース接地のトランジスタとを有し、整流素子はｎ個のダイオードを有している。そして、ダイオードの個数ｎが、前述の関係式により決められているので、ｎ個のダイオードによって、第２の増幅回路のトランジスタの動作を停止することができる。第２の増幅回路のトランジスタの動作が停止することにより、第２の増幅回路の出力を固定することができる。
【００２５】
次に、本発明の第１の光電変換装置の動作を説明する。まず、第１の受光素子は光を受けて電流を発生し、第２の受光素子はこの光の反射光を受けて第１の受光素子の出力電流と逆相の電流を発生する。そして、本発明の電流電圧変換回路から成る第１の電流電圧変換回路は第１の受光素子の出力電流を電圧に変換する。この際に、第１の電流電圧変換回路は、第１の受光素子から第１の増幅回路への入力電流が大きくなる場合には、スイッチ回路をオンすることにより、定電流源を動作させて電流を流入するとともに、整流素子は第１の増幅回路を非飽和にし、第２の増幅回路の動作を停止させて、第２の増幅回路の出力を固定する。
【００２６】
同様に、本発明の電流電圧変換回路から成る第２の電流電圧変換回路は、第２の受光素子から第１の増幅回路への入力電流が大きくなる場合には、スイッチ回路をオンすることにより、定電流源を動作させて電流を流入するとともに、整流素子は第１の増幅回路を非飽和にし、第２の増幅回路の動作を停止して第２の増幅回路の出力を固定する。
【００２７】
また、第１及び第２の受光素子から各電流電圧変換回路の第１の増幅回路への入力電流が小さくなる場合には、各スイッチ回路をオフすることにより、各電流電圧変換回路の非飽和の第１の増幅回路は急激に増幅動作を回復するので、各電流電圧変換回路の第２の増幅回路は第１の増幅回路の出力に従った電圧を出力する。そして、差動増幅器は第１の電流電圧変換回路の出力電圧と、第２の電流電圧変換回路の逆相の出力電圧を増幅し、同位相の出力電圧を次段の増幅回路に出力する。
【００２８】
このように本発明の第１の光電変換装置では、第１及び第２の電流電圧変換回路を本発明の電流電圧変換回路から構成することにより、各電流電圧変換回路の第１の増幅回路の非飽和、ダイオードの接続個数及び第２の増幅回路の出力条件等が揃えられるので、第１及び第２の電流電圧変換回路間の出力オフセットを少なくすることができる。
【００２９】
次に、本発明の第２の光電変換装置の動作を説明する。まず、第１の受光素子は光を受けて電流を発生し、第２の受光素子はこの光の反射光を受けて第１の受光素子の出力電流と逆相の電流を発生する。そして、本発明の電流電圧変換回路から成る第１の電流電圧変換回路は第１の受光素子の出力電流を電圧に変換し、本発明の電流電圧変換回路から成る第２の電流電圧変換回路は第２の受光素子の出力電流を電圧に変換する。そして、本発明の電流電圧変換回路から成る基準電源は、加算器に基準電圧を出力する。すると、加算器は基準電圧に基づいて第１及び第２の電流電圧変換回路の出力電圧を加算する。
【００３０】
このように本発明の第２の光電変換装置では、第１、第２の電流電圧変換回路及び基準電源を本発明の電流電圧変換回路から構成することにより、各電流電圧変換回路の第１の増幅回路の非飽和、ダイオードの接続個数及び第２の増幅回路の出力条件等と、基準電源の第１の増幅回路の非飽和、ダイオードの接続個数及び第２の増幅回路の出力条件等とを揃えることができるので、使用環境が変化した場合でも第１、第２の電流電圧変換回路と同じ出力条件の基準電圧を基準電源から加算器に出力することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
次に図を参照しながら本発明の実施の形態について説明をする。図１〜７は本発明の実施の形態に係る電流電圧変換回路及び光電変換装置の説明図である。
（１）第１の実施の形態
図１は、本発明の各実施の形態に係る電流電圧変換回路の構成図を示している。電流電圧変換回路は光磁気記憶装置の情報読出し部に適用可能である。電流電圧変換回路を情報読出し部に適用する場合には、該電流電圧変換回路の入力に破線円内図に示すようなフォトダイオードを接続する。
【００３２】
また、電流電圧変換回路を情報読出し部の基準電源に適用する場合には、フォトダイオードは接続せずに使用する。これら電流電圧変換回路を応用した光電変換装置については図４（Ａ），（Ｂ）において説明する。
図１において、１１は、入力電流を増幅するトランスインピーダンスアンプであり、第１の増幅回路の一例である。トランスインピーダンスアンプ１１の回路例は図２において詳述する。
【００３３】
ＲＦはアンプ１１の出力電圧を入力に帰還する帰還抵抗であり、トランスインピーダンスとも呼ばれる。帰還抵抗はアンプ１１の入力と出力との間に接続されている。１２は帰還抵抗の両端にかかる電圧をクランプしてアンプを非飽和にするクランプ回路である。クランプ回路１２はｎ個のダイオードＤ１，Ｄ２…を有している。ダイオードの段数の決め方は後述する。ダイオードＤ１，Ｄ２…は整流素子の一例であり、帰還抵抗に並列に接続されている。整流素子は電界効果トランジスタをダイオード接続しても良い。
【００３４】
１３は入力電流が大きくなったときに該入力電流を流入する電流吸収回路である。電流吸収回路１３はアンプ１１の入力に接続されている。電流吸収回路１３は定電流源２０と、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタＱ21、Ｑ22から成るカレントミラー回路と、カレントミラー回路を動作させるｎｐｎ型のバイポーラトランジスタＱ23及びこのＱ23にベース電圧を供給する抵抗Ｒ21、Ｒ22から成る。
【００３５】
１４は電流吸収回路１３を動作させるか否かを選択するスイッチ回路である。スイッチ回路１４は外部制御信号によって動作する。スイッチ回路１４は入力電流が大きいときはオンさせる。スイッチ回路１４がオンすると電流吸収回路１３が動作するので、その電流は定電流源２０に流入される。入力電流が小さいときはオフさせる。スイッチ回路１４がオフすると電流吸収回路１３が非動作になるので、その電流はアンプ１１に入力される。
【００３６】
１５はスイッチ回路１４によって、クランプ回路１２及び電流吸収回路１３が動作されたときには飽和して一定の電圧を出力し、クランプ回路１２及び電流吸収回路１３が動作されないときは、アンプ１１の出力に従って電圧を出力する出力イネーブル回路である。出力イネーブル回路１５は第２の増幅回路の一例であり、抵抗Ｒ１、Ｒ２、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタＱ１、バイアス源（ＶREF ）から成る。
【００３７】
抵抗Ｒ１の一端は電源線（第１の電源線）ＶCCに接続され、その他端は出力ＯＵＴ及びトランジスタＱ１のコレクタに接続されている。トランジスタＱ１のベースはバイアス源に接続され、エミッタがアンプ１１の出力及び抵抗Ｒ２の一端に接続されている。抵抗Ｒ２の他端は接地線（第２の電源線）ＧNDに接続されている。
【００３８】
次に、クランプ用のダイオードの個数ｎの決め方を説明する。まず、トランジスタＱ１の飽和電圧をＶsat とし、電源線ＶCCの電位をＶＣＣとし、抵抗Ｒ１の値をＲ１、抵抗Ｒ２の値をＲ２、アンプ１１の入力電圧をＶＡとし、ダイオードの順方向の電圧降下をＶＦとすると、クランプ用のダイオードの個数ｎは、次式，すなわち、
Ｖsat ≧〔ＶＣＣ−Ｒ１・（ＶＡ／Ｒ２）〕−ｎＶＦ…（１）
によりを決める。この（１）式を用いて実際にダイオードの個数ｎを決めてみる。トランジスタＱ１の飽和電圧Ｖsat を０．３Ｖとし、ダイオードの順方向の電圧降下ＶＦを０．７Ｖとする。また、トランスインピーダンスアンプの性質によりアンプ１１の出力もほぼＶＡになる。また、抵抗Ｒ２に流れる電流は、（２）式、すなわち、
ＶＡ／Ｒ２…（２）
により与えられる。更に、トランジスタＱ１のコレクタ電圧ＶＣは、（３）式、すなわち、
ＶＣ＝〔ＶＣＣ−Ｒ１・（ＶＡ／Ｒ２）〕…（３）
である。ここで、スイッチ回路１４をオンしてダイオードＤ１，Ｄ２…を動作させると、Ｑ１のエミッタ電圧ＶＥは、（４）式、すなわち、
ＶＥ＝０．７×ｎ…（４）
となる。したがって、（３），（４）式からＱ１の飽和電圧Ｖsat の関係式は、
０．３≧〔ＶＣＣ−Ｒ１・（ＶＡ／Ｒ２）〕−ｎ×０．７…（５）
となる。（５）式を満足するダイオードの数を決めれば良い。電源線ＶCCの電位ＶＣＣを５Ｖ、Ｒ１＝６６Ω、抵抗Ｒ２の値をＲ２＝２８Ω、ＶＡを１．４Ｖとすると、ダイオードの数は２になる。本実施の形態ではダイオードが２個の場合を例にして説明することにする。
【００３９】
なお、図２は、トランスインピーダンスアンプの内部構成例を示している。図２において、トランスインピーダンスアンプ１１は負荷抵抗Ｒ11、Ｒ12と、エミッタ接地された入力トランジスタＱ11と、エミッタフォロア回路を構成する出力トランジスタＱ12から成る。ＲＦは帰還抵抗であり、Ｄ１，Ｄ２はクランプ用のダイオードである。トランジスタＱ11は、例えば、入力インピーダンスが１０Ω、入力電圧ＶＡが０．７Ｖで増幅動作をする。アンプ１１は大きな入力電流が入力された場合に、ダイオードＤ１，Ｄ２をオンすることによって、トランジスタＱ11の飽和を防いでいる。
【００４０】
次に、図３を参照しながら、電流電圧変換回路の動作を説明する。動作条件は、バイアス源ＶREF の電圧ＶＢが２Ｖ程度である。電源線ＶCCが５Ｖである。まず、アンプ１１への入力電流が、該アンプの入力トランジスタを飽和させてしまうような大きな電流の場合には、スイッチ回路１４をオンする。すると、定電流源２０が動作して大きな入力電流は定電流源２０に吸収される。そして、帰還抵抗ＲＦに並列に接続されたダイオードＤ１，Ｄ２は、該帰還抵抗ＲＦの両端にかかる電圧ＶＡ＝１．４Ｖをクランプしてアンプ１１を非飽和にする。この際に、ダイオードＤ１，Ｄ２が動作することによって出力イネーブル回路１５のトランジスタＱ１は飽和し、Ｑ１はカットオフになる。すなわち、Ｄ１，Ｄ２によって、トランジスタＱ１のエミッタ電圧が通常動作時の０．７Ｖに比べて約２倍の１．４Ｖに固定されるので、Ｑ１はカットオフする。これにより、Ｑ１にコレクタ電流が流れなくなるので、出力イネーブル回路１５の出力は、電源線ＶCCの電位がそのまま出力電圧ＶＯＵＴとして出力される。
【００４１】
次に、アンプ１１への入力電流が小さくなる場合には、スイッチ回路１４をオフする。すると、定電流源２０が動作しなくなるので、小さな入力電流はアンプ１１に入力される。そして、非飽和のアンプ１１は早期に増幅動作を回復するので、アンプ１１は入力電流を増幅し、トランジスタＱ１はアンプ１１の出力ＶＡ（例えば、０．７Ｖ）に従った電圧を出力する。ここで、トランジスタＱ１のエミッタ抵抗をｒｅとすれば、Ｑ１は、〔Ｒ１／（ｒｅ＋Ｒ２）〕×ＶＡの電圧を出力する。
【００４２】
このように本発明の各実施の形態に係る電流電圧変換回路では、アンプ１１への入力電流が大きくなる場合には、スイッチ回路１４をオンすることにより、定電流源２０を動作させて電流を流入するとともに、ダイオードＤ１，Ｄ２はアンプ１１を非飽和にし、入力電流に無関係なトランジスタＱ１の動作を停止させ、出力イネーブル回路１５の出力を固定する。また、アンプ１１への入力電流が小さくなる場合には、スイッチ回路１４をオフすることにより、非飽和のアンプ１１を急激に増幅動作へ回復させることができるので、トランジスタＱ１はアンプ１１の出力ＶＡに従った電圧〔Ｒ１／（ｒｅ＋Ｒ２）〕×ＶＡを出力するようになる。
【００４３】
なお、本発明の各実施の形態ににおいて、出力イネーブル回路１５は抵抗Ｒ１、Ｒ２とベース接地のトランジスタＱ１とを有し、クランプ回路は（１）式により決められた２個のダイオードＤ１，Ｄ２を有している。このため、ダイオードＤ１，Ｄ２に流れる電流によって生ずる電圧により、トランジスタＱ１の動作を停止させることができる。Ｑ１の動作を停止させることにより、出力イネーブル回路１５の出力を固定することができる。
【００４４】
次に、本発明の電流電圧変換回路を応用した光磁気記憶装置の情報読出し部の説明をする。図４（Ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る光磁気記憶装置の情報読出し部の構成図である。図５はその情報読出し部の動作説明図である。
情報読出し部は第１の光電変換装置の一例である。図４（Ａ）において、２１は光磁気記憶装置の光磁気記憶媒体からの光を受けて電流を発生するフォトダイオードであり、第１の受光素子の一例である。２２は、同様に光磁気記憶媒体からの光の反射光を受けてフォトダイオード２１の出力電流と逆相の電流を発生するフォトダイオードであり、第２の受光素子の一例である。２３はフォトダイオード２１の出力電流を電圧に変換する第１の電流電圧変換回路であり、本発明の電流電圧変換回路から成る。
【００４５】
２４はフォトダイオード２２の出力電流を電圧に変換する第２の電流電圧変換回路であり、本発明の電流電圧変換回路から成る。電流電圧変換回路２３及び２４は図１で説明したようなアンプ１１、帰還抵抗ＲＦ、クランプ回路１２、電流吸収回路１３、スイッチ回路１４及び出力イネーブル回路１５をそれぞれ有している。電流電圧変換回路２３及び２４のクランプ回路１２もダイオードＤ１，Ｄ２を有し、電流吸収回路１３は定電流源２０を有している。２５は電流電圧変換回路２３、２４の出力電流を増幅する差動増幅器である。
【００４６】
次に、光磁気記憶装置の光磁気記憶媒体について説明をする。図５（Ａ）は、光磁気記憶媒体のデータ構造を示すフォーマットである。図５（Ａ）において、ＩＤ（Ｎ）は光磁気記憶媒体の個体識別コードを設けた領域である。ＩＤ（Ｎ）はリード時に読み取られる。ＶＦＯは、光磁気記憶装置のＰＬＬ（位相ループ固定）回路を動作させる電圧発振コードを設けた領域である。電圧発振コードはリード時に読み取られる。ＭＤは情報（ＤＡＴＡ）を記憶する領域である。ＭＤ領域は、ライト時に情報が書き込まれ、リード時に情報が読み取られ、イレーズ時に情報が消去され、ベリファイ時に情報の検証が行われる。このライト又はイレーズ時に大きな電流がアンプ１１の方向に流れる。そして、ＩＤ（Ｎ）とＩＤ（Ｎ＋１）との間に空きスペースが設けてある。この期間に電流電圧変換回路は、クランプ状態のアンプ１１を増幅動作に復帰しなければならない。無信号時にも小さな電流がアンプ１１の方向に流れている。
【００４７】
次に、図５（Ｂ）を参照しながら、本発明の第１の実施の形態に係る光磁気記憶装置の情報読出し部の動作を説明する。まず、ライト又はイレーズ時の情報読出し部の動作を説明する。図５（Ｂ）において、ライト又はイレーズ時には、フォトダイオード２１から電流電圧変換回路２３のアンプ１１への入力電流が大きくなる。通常、ライト又はイレーズ時には、フォトダイオード２１は１０μＡ〜１００μＡの電流を発生する。従って、電流電圧変換回路２３のスイッチ回路１４をオンすることにより、定電流源２０を動作させてこの電流を流入する。これとともに、電流電圧変換回路２３のダイオードＤ１，Ｄ２はアンプ１１を非飽和にし、出力イネーブル回路１５の動作を停止させる。このときクランプ回路１２のダイオードＤ１，Ｄ２によって、トランジスタＱ１のエミッタ電圧が１．４Ｖに固定され、Ｑ１はカットオフになる。これにより、Ｑ１にコレクタ電流が流れなくなるので、電流電圧変換回路２３の出力イネーブル回路１５は、出力を電源電圧ＶＣＣに固定するようになる。
【００４８】
同様に、フォトダイオード２２から電流電圧変換回路２４のアンプ１１への入力電流も大きくなっている。従って、電流電圧変換回路２４のスイッチ回路１４をオンすることにより、定電流源２０を動作させて電流を流入する。これとともに、電流電圧変換回路２４のダイオードＤ１，Ｄ２はアンプ１１を非飽和にし、入力電流に無関係な出力イネーブル回路１５の動作を停止させる。これにより電流電圧変換回路２４の出力イネーブル回路１５の出力は固定される。
【００４９】
また、光磁気記憶装置では、図５（Ａ）のフォーマットで説明したようにライト又はイレーズ時に大きな電流がアンプ１１の方向に流れ、その直後にリードになる。従って、図５（Ｂ）において、空きスペースの期間を利用して電流電圧変換回路２３，２４の各アンプ１１の動作を回復する必要がある。このために電流電圧変換回路２３，２４の各スイッチ回路１４をオフする。これにより、電流電圧変換回路２３、２４の非飽和の各アンプ１１は急激に増幅動作を回復する。
【００５０】
図５（Ｂ）において、Ｔｄはスイッチ回路１４をオフにした時点からアンプ１１が増幅動作に回復するまでの遅延時間である。遅延時間Ｔｄは空きスペース期間内に収まっていなければならず、Ｔｄが短いほど空きスペースの期間を縮めることができるので、高速読み取り処理が可能となる。
なお、リード時には、フォトダイオード２１から電流電圧変換回路２３のアンプ１１への入力電流及びフォトダイオード２２から電流電圧変換回路２４のアンプ１１への入力電流が小さくなる。リード時の電流は、ライト又はイレーズ時の電流１０μＡ〜１００μＡに比べて数１００ｎＡ〜数μＡ程度と小さくなる。
【００５１】
そして、フォトダイオード２１は、例えば、光磁気記憶媒体のＩＤ領域からの光を受けて電流を発生し、フォトダイオード２２はこの光を図８（Ａ）で説明したような偏光ビームスプリッタを介して受光し、フォトダイオード２１の出力電流と逆相の電流を発生する。すると、電流電圧変換回路２３はフォトダイオード２１の出力電流を電圧に変換し、電流電圧変換回路２４はフォトダイオード２２の出力電流を電圧に変換する。
【００５２】
各電流電圧変換回路２３、２４の出力イネーブル回路１５はアンプ１１の出力に従った電圧を出力するようになる。そして、差動増幅器２５は電流電圧変換回路２３の出力電圧と、電流電圧変換回路２４の逆相の出力電圧を増幅し、同位相の出力電圧を次段アンプに出力する。
このようにして、本発明の第１の実施の形態に係る光電変換装置では、電流電圧変換回路２３、２４を本発明の電流電圧変換回路から構成することにより、各電流電圧変換回路２３、２４のアンプ１１の非飽和、クランプ回路１２のダイオードの接続個数及び出力イネーブル回路１５の出力条件等が揃えられるので、アンプ１１の動作切り換え時間の短縮を図りつつ、電流電圧変換回路２３、２４間の出力オフセットを少なくすることができる。
【００５３】
次に、クランプ用のダイオードの個数と出力オフセットの関係についてシミュレーションをした結果について説明する。図６及び図７は、本発明に係る電流電圧変換回路の出力電圧レベルを示す図である。図６及び図７において、縦軸は電流電圧変換回路の出力電圧であり、横軸は印加時間である。ＶＯＵＴ１ｘは電流電圧変換回路２３の出力電圧レベルであり、ＶＯＵＴ２ｘは電流電圧変換回路２４の出力電圧レベルである。ｘは１と２を採る。ｘ＝１は、クランプ用のダイオードが１個の場合であり、電流電圧変換回路２３の出力電圧レベルをＶＯＵＴ11と記述し、同様に、電流電圧変換回路２４の出力電圧レベルをＶＯＵＴ21と記述する。ｘ＝２は、クランプ用のダイオードが２個の場合であり、電流電圧変換回路２３の出力電圧レベルをＶＯＵＴ12と記述し、電流電圧変換回路２４の出力電圧レベルをＶＯＵＴ22と記述している。
【００５４】
シミュレーションの動作条件は、電流電圧変換回路２３及び２４の入力に共通の定電流源２６を接続し、定電流源２６から４００、２００、１００、５０μＡの電流を入力する。そして、クランプ用のダイオードが２個の場合と１個の場合について電流電圧変換回路２３及び２４の出力電圧ＶＯＵＴ12、ＶＯＵＴ22、ＶＯＵＴ11、ＶＯＵＴ21を求める。次に、出力電圧ＶＯＵＴ12、ＶＯＵＴ22から出力オフセットＶoff2を求め、ＶＯＵＴ11、ＶＯＵＴ21からＶoff1を求め、このＶoff1及びＶoff2を比較してダイオードの設置個数による効果を評価した。
【００５５】
図６において、クランプ用のダイオードが２個で、電流が４００、２００、１００、５０μＡの場合、平均してＶＯＵＴ12が２．８９５Ｖとなった。また、ＶＯＵＴ22が２．８２５Ｖとなった。そして、出力オフセットＶoff2が７０ｍＶを生じていた。
また、図７において、クランプ用のダイオードが１個で、電流が４００、２００、１００、５０μＡの場合、平均してＶＯＵＴ12が２．９３２Ｖとなった。また、ＶＯＵＴ22が２．７７８Ｖとなった。そして、出力オフセットＶoff1が１５４ｍＶを生じていた。
【００５６】
これら２つのシミュレーション結果からクランプ用のダイオードが１個の場合に比べて、ダイオードが２個の場合の方が出力オフセットを１／２に低減できることが明確になった。このように出力オフセットが少なくなると、信号の立ち上がりで動作する直結アンプの動作スピードが高速化できる。
（２）第２の実施の形態
図４（Ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係る光磁気記憶装置の情報読み取り部の構成図を示している。第２の実施の形態では第１の実施の形態と異なり、情報読み取り部に電流電流変換回路と同じ構成の基準電源を接続するものである。
【００５７】
すなわち、第２の実施の形態に係る情報読み取り部は、図４（Ｂ）において、光磁気記憶装置の光磁気記憶媒体からの光を受けて電流を発生するフォトダイオード３１と、同様に光磁気記憶媒体からの光の反射光を受けてフォトダイオード３１の出力電流と逆相の電流を発生するフォトダイオード３２と、フォトダイオード３１の出力電流を電圧に変換する第１の電流電圧変換回路３３と、フォトダイオード３２の出力電流を電圧に変換する第２の電流電圧変換回路３４と、電流電圧変換回路３３、３４の出力の加算動作に必要な基準電圧（ＶＲ）を発生する基準電源３５と、基準電圧に基づいて電流電圧変換回路３３、３４の出力電圧を加算する加算アンプ３６から成る。そして、電流電圧変換回路３３、３４及び基準電源３５が本発明の電流電圧変換回路から成る。
【００５８】
すなわち、電流電圧変換回路３３、３４及び基準電源３５は図１で説明したようなアンプ１１、帰還抵抗ＲＦ、クランプ回路１２、電流吸収回路１３、スイッチ回路１４及び出力イネーブル回路１５をそれぞれ有している。電流電圧変換回路３３、３４及び基準電源３５のクランプ回路１２もダイオードＤ１，Ｄ２を有し、電流吸収回路１３は定電流源２０を有している。その他の構成及び第１の実施の形態と同じ名称のものは、同じ機能を有するため、その説明を省略する。
【００５９】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る光磁気記憶装置の情報読出し部の動作を説明する。まず、フォトダイオード３１は光を受けて電流を発生し、フォトダイオード３２はこの光の反射光を受けてフォトダイオード３１の出力電流と逆相の電流を発生する。そして、電流電圧変換回路３３はフォトダイオード３１の出力電流を電圧に変換し、電流電圧変換回路３４はフォトダイオード３２の出力電流を電圧に変換する。そして、基準電源３５は、加算アンプ３６に基準電圧を出力する。すると、加算アンプ３６は基準電圧に基づいて電流電圧変換回路３３と３４の出力電圧を加算する。
【００６０】
このようにして本発明の第２の実施の形態に係る光電変換装置では、第１、第２の電流電圧変換回路３３、３４及び基準電源３５を本発明の電流電圧変換回路から構成することにより、各電流電圧変換回路３３、３４のアンプ１１の非飽和、クランプ回路１２のダイオードの接続個数及び出力イネーブル回路１５の出力条件等と、基準電源のアンプ１１の非飽和、クランプ回路１２のダイオードの接続個数及び出力イネーブル回路１５の出力条件等とを揃えることができるので、温度、入力電流の強弱等の使用環境が変化した場合でも、電流電圧変換回路３３、３４と同じ出力条件の基準電圧を基準電源３５から加算器３６に出力することができる。
【００６１】
これにより、使用環境の変化による加算器３６の加算動作を正確に行うことができる。従って、電流電圧変換回路３３、３４及び基準電源３５を応用した高精度で、高速読出し可能な情報読出し部が提供できる。この結果、記憶密度が倍密、４倍密になる光磁気記憶装置の情報読出し部に十分対処できる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電流電圧変換回路によれば、第１の増幅回路への入力電流が大きくなる場合には、スイッチ回路をオンすることにより、定電流源を動作させて電流を流入するとともに、整流素子は第１の増幅回路を非飽和にし、入力電流に無関係な第２の増幅回路の動作を停止させるようになる。また、第１の増幅回路への入力電流が小さくなる場合には、スイッチ回路をオフすることにより、非飽和の第１の増幅回路を急激に増幅動作へ回復させることができる。
【００６３】
本発明の光電変換装置では第１及び第２の電流電圧変換回路を本発明の電流電圧変換回路から構成することにより、各電流電圧変換回路の第１の増幅回路の非飽和、ダイオードの接続個数及び第２の増幅回路の出力条件等が揃えられるので、第１及び第２の電流電圧変換回路間の出力オフセットを少なくすることができる。
【００６４】
本発明の他の光電変換装置では、第１、第２の電流電圧変換回路及び基準電源を本発明の電流電圧変換回路から構成することにより、第１、第２の電流電圧変換回路及び基準電源の各々の第１の増幅回路の非飽和、ダイオードの接続個数及び第２の増幅回路の出力条件を揃えることができるので、使用環境が変化した場合でも第１、第２の電流電圧変換回路と同じ条件により発生した基準電圧を加算器に出力することができる。
【００６５】
このような電流電圧変換回路を応用した高速読出し可能な光電変換装置により、高密度化する光磁気記憶装置の情報読出し部を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の各実施の形態に係る電流電圧変換回路の構成図である。
【図２】本発明の各実施の形態に係るトランスインピーダンスアンプの内部構成図である。
【図３】本発明の各実施の形態に係る電流電圧変換回路の動作説明図である。
【図４】本発明の第１及び第２の実施の形態に係る光電変換装置の構成図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る情報読出し部の動作説明図である。
【図６】本発明の各実施の形態に係る光電変換装置の出力電圧（改善後）を比較する図である。
【図７】本発明の各実施の形態に係る光電変換装置の出力電圧（改善前）を比較する図である。
【図８】従来例に係る光電変換装置及びその電流電圧変換回路の構成図である。
【符号の説明】
１，６，１１…アンプ（第１の増幅回路）、１２…クランプ回路、９，１３…電流吸収回路、１０，１４…スイッチ回路、１５…出力イネーブル回路（第２の増幅回路）、１，３，２１，２２，３１，３２…フォトダイオード、２，４，２２，２３，３３，３４…電流電圧変換回路、５，２５…差動増幅器、３５…基準電源、３６…加算アンプ、８，Ｄ１，Ｄ２…ダイオード、７，ＲＦ…帰還抵抗、２０…定電流源、Ｑ１，Ｑ11，Ｑ12，Ｑ21，Ｑ22，Ｑ23…トランジスタ、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ11, Ｒ12, Ｒ21, Ｒ22…抵抗、100 …光磁気記憶媒体、200 …情報読み取り部、201 …レーザ光源、202 ，206 …偏光ビームスプリッタ、203 …ミラー、204 …レンズ、205 …１／２波長板、207 …光電変換装置。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a current-voltage conversion circuit and a photoelectric conversion device, and more particularly to a circuit for converting an optical signal into a voltage and an information reading device to which the circuit is applied.
[0002]
[Prior art]
In recent years, information processing apparatuses have come to handle an enormous amount of information as the functions of image editing and information transmission increase. For this reason, magneto-optical storage devices capable of storing information amounts of several hundred mega or more have been developed. The magneto-optical storage device executes modes such as information write (write), read (read), erase (erase), and error verification (verify). In the magneto-optical storage device, information is read out by an information reading unit, and a photoelectric conversion device is used for the information reading unit.
[0003]
FIG. 8A shows a configuration diagram of an information reading unit of a magneto-optical storage device according to a conventional example. In FIG. 8A, reference numeral 100 denotes a magneto-optical storage medium of the magneto-optical storage device. Reference numeral 200 denotes an information reading unit that reads information from the magneto-optical storage medium 100. The information reading unit 200 includes a laser light source 201 that generates laser light, and guides the laser light to a magneto-optical storage medium, condenses the laser light, and guides laser reflected light from the magneto-optical storage medium to a light receiving system. Optical means 202 to 206, and a photoelectric conversion device 207 that receives the laser reflected light from the magneto-optical storage medium and converts it into a voltage. 202 and 206 are polarization beam splitters, 203 is a mirror, 204 is a lens, and 205 is a half-wave plate.
[0004]
The photoelectric conversion device 207 receives the reflected laser light from the magneto-optical storage medium 100 and generates a photocurrent, and receives the reflected light from the magneto-optical storage medium and generates a photocurrent having a phase opposite to that of the diode 1. It comprises a photodiode 3 that is generated, current-voltage conversion circuits 2 and 4 that convert the output currents of the photodiodes 1 and 3 into voltages, and a differential amplifier 5 that amplifies the output voltages of the current-voltage conversion circuits 2 and 4.
[0005]
The current / voltage conversion circuits 2 and 4 apply the current / voltage conversion circuit previously filed by the present inventors (Japanese Patent Laid-Open No. 7-212147). As shown in FIG. 8B, the current-voltage conversion circuits 2 and 4 include a current-voltage conversion amplifier 6 that amplifies the optical signal, a feedback resistor 7 that feeds back the output of the amplifier 6 to the input, and an amplifier 6. A clamping diode 8 for saturation, a current absorption circuit 9 that flows in a current when a large optical signal (current) is input, and a switch circuit 10 that selects whether or not to operate the current absorption circuit 9 Have.
[0006]
Next, the operation at the time of reading of the information reading unit of the magneto-optical storage device will be described. First, when laser light is generated from the laser light source 201, the laser light is guided to the magneto-optical storage medium 100 through the polarization beam splitter 202, the mirror 203, and the lens 204. Laser reflected light including read information from the magneto-optical storage medium 100 is guided to a light receiving system through a lens 204, a mirror 203, a polarizing beam splitter 202, a half-wave plate 205, and a polarizing beam splitter 206. The laser reflected light taken into the polarization beam splitter 206 enters the photodiodes 1 and 3. The photodiode 1 receives the laser reflected light and generates a photocurrent, and the photodiode 3 receives the laser reflected light and generates a photocurrent having a phase opposite to that of the diode 1. The current / voltage conversion circuits 2 and 4 convert the output currents of the photodiodes 1 and 3 into voltages, and the differential amplifier 5 amplifies the output voltages of the current / voltage conversion circuits 2 and 4. Thus, the information reading unit 200 can read information from the magneto-optical storage medium 100.
[0007]
Next, the operation of the information reading unit during writing and erasing will be described. In the magneto-optical storage device, when information is written in the magneto-optical storage body 100 or information in the magneto-optical storage medium 100 is erased, the information reading unit 200 reads information from the magneto-optical storage medium 100 immediately after that. Execute. Therefore, during writing and erasing, the information reading unit 200 does not read information and performs the following clamping operation so that the amplifier 6 of the current-voltage conversion circuits 2 and 4 is not saturated.
[0008]
For example, regarding the current-voltage conversion circuit 2, a large optical signal is output from the photodiode 1 to the current-voltage conversion circuit 2 during writing and erasing. The current absorption circuit 9 operates by turning on the switch circuit 10 during writing and erasing. Then, a large optical signal (current) is absorbed by the current absorption circuit 9. The diode 8 clamps the voltage across the feedback resistor 7 to make the amplifier 6 non-saturated. Thereby, saturation of the input transistor of the amplifier 6 can be prevented, and the output voltage of the amplifier 6 can be made constant. When the normal signal current (at the time of reading) is restored, the amplifier circuit 6 can be quickly returned to the amplification operation by turning off the switch circuit 10.
[0009]
Therefore, in the photoelectric conversion device using the conventional current-voltage conversion circuit, the switching time from the write or erase mode to the read mode can be shortened, so that the speed of the photoelectric conversion device can be increased.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the storage density of the magneto-optical storage medium (single dense, 120 Mbytes) increases to double density (240 Mbytes) and quadruple density (640 Mbytes) as the capacity of the magnetooptical storage apparatus increases, the photoelectric conversion apparatus further increases. Increased operating speed is required.
For example, in an information reading unit that reads information from a quadruple-density magneto-optical storage medium, the current-voltage conversion circuits 2 and 4 and the differential amplifier 5 are not coupled by a capacitor in order to increase the operation speed. A method of connecting the outputs of these circuits 2 and 4 directly to the input of the differential amplifier 5 is adopted. This is a so-called direct-coupled amplifier type.
[0011]
On the other hand, since the information reading unit of the magneto-optical storage device including the single-density magneto-optical storage medium can adopt a capacitor coupling method, the output offset generated between the outputs of the current-voltage conversion circuits 2 and 4 Can be cut by a capacitor. However, in the information reading unit that reads information from the quadruple-density magneto-optical storage medium, it is impossible to employ capacitor coupling that hinders the increase in operation speed. Therefore, a new method can be used between the outputs of the current-voltage conversion circuits 2 and 4. The output offset must be removed. However, there is a problem that if the current-voltage conversion circuits 2 and 4 are saturated, the recovery of the operation of the amplifier 6 is delayed and the high-speed read operation is hindered.
[0012]
The present invention was created in view of the problems of the conventional example. Even when the input current becomes large, the circuit unrelated to the input current is saturated without saturating the current-voltage conversion amplifier. It is an object of the present invention to provide a current-voltage conversion circuit and a photoelectric conversion device that can output a constant voltage.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
As shown in FIG. 1, the current / voltage circuit of the present invention is connected between a first amplifier circuit for amplifying an input current and an input and an output of the first amplifier circuit. A feedback resistor, a rectifier connected in parallel to the feedback resistor, and an input of the first amplifier circuit; absorption Do Current absorption circuit And said Current absorption circuit A switch circuit for selecting whether or not to operate, One end connected to the first power supply line, one end connected to the other end of the first resistor and the output unit, a control end connected to the bias source, and the other end connected to the first power line An output transistor connected to the output of one amplifier circuit, and a second resistor having one end connected to the other end of the output transistor and the other end connected to a second power supply line. A second amplifier circuit When the input current is larger than a predetermined value, the switch circuit operates the current absorption circuit to absorb the input current and input the input of the first amplifier circuit to the rectifier element and the feedback resistor. And the first amplifier circuit is desaturated and the operation of the output transistor is stopped, whereby the output voltage of the second amplifier circuit is fixed to a predetermined voltage value, and the input current is Is smaller than a predetermined value, the switch circuit stops the operation of the current absorption circuit and operates the output transistor, whereby the output voltage of the second amplifier circuit is changed to that of the first amplifier circuit. Set the voltage according to the output voltage It is characterized by that.
[0015]
In the current-voltage conversion circuit according to the present invention, the rectifier element includes n diodes, and the number n is equal to that of the second amplifier circuit. output The saturation voltage of the transistor is Vsat, the potential of the first power supply line is Vcc, and the value of the first resistor is R1. age , The value of the second resistor is R2 age When the input voltage of the second amplifier circuit is VA and the voltage drop in the forward direction of the diode is VF,
Vsat ≧ [Vcc−R1 · (VA / R2)] − nVF
It is determined by the relational expression.
[0016]
The first photoelectric conversion device of the present invention includes a first light receiving element that receives light and generates a current, and a second light receiving element that receives a reflected light of the light and generates a current having a phase opposite to the current. A first current-voltage conversion circuit that converts an output current of the first light receiving element into a voltage, a second current-voltage conversion circuit that converts an output current of the second light receiving element into a voltage, and the first And the output of the second current-voltage conversion circuit Voltage And the first and second current-voltage conversion circuits are any of the current-voltage conversion circuits of the present invention.
[0017]
The second photoelectric conversion device of the present invention includes a first light receiving element that receives light and generates a current, and a second light receiving element that receives a reflected light of the light and generates a current having a phase opposite to the current. A first current-voltage conversion circuit that converts an output current of the first light receiving element into a voltage, a second current-voltage conversion circuit that converts an output current of the second light receiving element into a voltage, and the first And a reference power source for generating a reference voltage required for the addition operation of the outputs of the second current-voltage conversion circuit, and an adder for adding the output voltages of the first and second current-voltage conversion circuits based on the reference voltage And the first and second current / voltage conversion circuits and the reference power source are each formed of any one of the current / voltage conversion circuits according to the present invention.
[0018]
Next, the operation of the current-voltage conversion circuit will be described. For example, a case where the current-voltage conversion circuit of the present invention is applied to an information reading unit of a magneto-optical storage device will be described as an example. In the magneto-optical storage device, a large current that saturates the first amplifier circuit is input in a write mode for writing information to the magneto-optical storage medium or an erase mode for erasing this information. In addition, since reading is performed immediately after the write mode or erase mode of the magneto-optical storage device, recovery of the amplification operation of the first amplifier circuit must be accelerated.
[0019]
Therefore, it is necessary to continue the amplification operation of the first amplifier circuit even in the write mode and the erase mode. In other words, it is necessary to place the first amplifier circuit unsaturated. Therefore, such a large current flows into the constant current source so that the first amplifier circuit is not saturated. For this purpose, the switch circuit is turned on to operate the constant current source in the write mode or the erase mode. When the switch circuit is turned on, this large current flows into the constant current source. At the same time, a current flows through the rectifying element connected in parallel with the feedback resistor. When the current flows through the rectifying element, the input voltage of the second amplifier circuit increases.
[0020]
When the input voltage exceeds the operation reference voltage of the second amplifier circuit, the second amplifier circuit stops the amplification operation. As a result, even if a large current that saturates the first amplifier circuit is input to the first amplifier circuit, the output of the second amplifier circuit does not change. Therefore, the output of the second amplifier circuit can be fixed when a large current flows into the first amplifier circuit during the write mode or erase mode in the magneto-optical storage device.
[0021]
In the read mode for reading information from the magneto-optical storage medium and the verify mode for verifying information, the current input to the first amplifier circuit is several thousandths of the current in the previous write mode or erase mode. To a degree. The minute current i flows into the feedback resistor RF and is amplified by the first amplifier circuit. The output voltage VA of the first amplifier circuit is i × RF, and becomes the input voltage of the second amplifier circuit. Since a reverse bias is applied to the rectifying element, no current flows through the rectifying element. The input voltage of the second amplifier circuit is lower in the read mode and verify mode than in the write mode and erase mode.
[0022]
Therefore, when the input voltage becomes lower than the operation reference voltage of the second amplifier circuit, the second amplifier circuit performs an amplification operation. As a result, since the second amplifier circuit amplifies the output voltage VA of the first amplifier circuit, the voltage obtained by amplifying the output voltage VA of the first amplifier circuit is used in the read mode or verify mode of the magneto-optical storage device. It can be obtained from two amplifier circuits.
[0023]
As described above, in the current-voltage conversion circuit of the present invention, when the input current to the first amplifier circuit becomes large, the switch circuit is turned on to flow current into the constant current source, and the rectifying element is The input voltage of the second amplifier circuit is increased while the one amplifier circuit is not saturated. For this reason, since the amplification operation of the second amplifier circuit can be stopped by an input voltage exceeding the operation reference voltage, the output of the second amplifier circuit can be fixed.
[0024]
Further, when the input current to the first amplifier circuit is small, the non-saturated first amplifier circuit can be quickly restored to the amplification operation by turning off the switch circuit. As the first amplifier circuit recovers the amplification operation early, the second amplifier circuit amplifies the output of the first amplifier circuit.
In the current-voltage conversion circuit of the present invention, the second amplifier circuit has first and second resistors and a base-grounded transistor, and the rectifier element has n diodes. Since the number n of diodes is determined by the above relational expression, the operation of the transistors of the second amplifier circuit can be stopped by the n diodes. When the operation of the transistor of the second amplifier circuit is stopped, the output of the second amplifier circuit can be fixed.
[0025]
Next, the operation of the first photoelectric conversion device of the present invention will be described. First, the first light receiving element receives light and generates a current, and the second light receiving element receives the reflected light of the light and generates a current having a phase opposite to the output current of the first light receiving element. The first current-voltage conversion circuit comprising the current-voltage conversion circuit of the present invention converts the output current of the first light receiving element into a voltage. In this case, the first current-voltage conversion circuit operates the constant current source by turning on the switch circuit when the input current from the first light receiving element to the first amplifier circuit becomes large. While the current flows in, the rectifying element desaturates the first amplifier circuit, stops the operation of the second amplifier circuit, and fixes the output of the second amplifier circuit.
[0026]
Similarly, when the input current from the second light receiving element to the first amplifier circuit becomes large, the second current-voltage conversion circuit including the current-voltage conversion circuit of the present invention turns on the switch circuit. The constant current source is operated to flow current, and the rectifying element desaturates the first amplifier circuit, stops the operation of the second amplifier circuit, and fixes the output of the second amplifier circuit.
[0027]
In addition, when the input current from the first and second light receiving elements to the first amplifier circuit of each current-voltage conversion circuit becomes small, each switch circuit is turned off, so that each current-voltage conversion circuit is not saturated. Since the first amplifier circuit rapidly recovers the amplification operation, the second amplifier circuit of each current-voltage conversion circuit outputs a voltage according to the output of the first amplifier circuit. The differential amplifier amplifies the output voltage of the first current-voltage conversion circuit and the output voltage of the opposite phase of the second current-voltage conversion circuit, and outputs the output voltage of the same phase to the amplification circuit of the next stage.
[0028]
As described above, in the first photoelectric conversion device of the present invention, the first and second current-voltage conversion circuits are configured by the current-voltage conversion circuit of the present invention, so that the first amplifier circuit of each current-voltage conversion circuit is configured. Since the non-saturation, the number of connected diodes, the output condition of the second amplifier circuit, and the like are aligned, the output offset between the first and second current-voltage conversion circuits can be reduced.
[0029]
Next, the operation of the second photoelectric conversion device of the present invention will be described. First, the first light receiving element receives light and generates a current, and the second light receiving element receives the reflected light of the light and generates a current having a phase opposite to the output current of the first light receiving element. The first current-voltage conversion circuit comprising the current-voltage conversion circuit of the present invention converts the output current of the first light receiving element into a voltage, and the second current-voltage conversion circuit comprising the current-voltage conversion circuit of the present invention is The output current of the second light receiving element is converted into a voltage. The reference power supply comprising the current-voltage conversion circuit of the present invention outputs a reference voltage to the adder. Then, the adder adds the output voltages of the first and second current-voltage conversion circuits based on the reference voltage.
[0030]
As described above, in the second photoelectric conversion device of the present invention, the first and second current-voltage conversion circuits and the reference power supply are configured from the current-voltage conversion circuit of the present invention, so that the first The non-saturation of the amplifier circuit, the number of connected diodes and the output condition of the second amplifier circuit, and the non-saturation of the first amplifier circuit of the reference power supply, the number of connected diodes and the output condition of the second amplifier circuit, etc. Therefore, even when the usage environment changes, a reference voltage having the same output condition as that of the first and second current-voltage conversion circuits can be output from the reference power source to the adder.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 7 are explanatory diagrams of a current-voltage conversion circuit and a photoelectric conversion device according to an embodiment of the present invention.
(1) First embodiment
FIG. 1 shows a configuration diagram of a current-voltage conversion circuit according to each embodiment of the present invention. The current-voltage conversion circuit can be applied to an information reading unit of a magneto-optical storage device. When the current-voltage conversion circuit is applied to the information reading unit, a photodiode as shown in the broken-line circle diagram is connected to the input of the current-voltage conversion circuit.
[0032]
Further, when the current-voltage conversion circuit is applied to the reference power source of the information reading unit, the photodiode is used without being connected. A photoelectric conversion device using these current-voltage conversion circuits will be described with reference to FIGS.
In FIG. 1, 11 is a transimpedance amplifier that amplifies an input current, and is an example of a first amplifier circuit. A circuit example of the transimpedance amplifier 11 will be described in detail with reference to FIG.
[0033]
RF is a feedback resistor that feeds back the output voltage of the amplifier 11 to the input, and is also called transimpedance. The feedback resistor is connected between the input and output of the amplifier 11. A clamp circuit 12 clamps the voltage applied across the feedback resistor to make the amplifier non-saturated. The clamp circuit 12 has n diodes D1, D2,. How to determine the number of diode stages will be described later. The diodes D1, D2,... Are examples of rectifying elements, and are connected in parallel to the feedback resistor. The rectifying element may be a diode-connected field effect transistor.
[0034]
Reference numeral 13 denotes a current absorption circuit that flows in the input current when the input current increases. The current absorption circuit 13 is connected to the input of the amplifier 11. The current absorption circuit 13 includes a constant current source 20, a current mirror circuit composed of npn type bipolar transistors Q21 and Q22, an npn type bipolar transistor Q23 for operating the current mirror circuit, and a resistor R21 for supplying a base voltage to this Q23, R22.
[0035]
Reference numeral 14 denotes a switch circuit for selecting whether or not to operate the current absorption circuit 13. The switch circuit 14 is operated by an external control signal. The switch circuit 14 is turned on when the input current is large. Since the current absorption circuit 13 operates when the switch circuit 14 is turned on, the current flows into the constant current source 20. Turn off when input current is small. When the switch circuit 14 is turned off, the current absorption circuit 13 is deactivated, and the current is input to the amplifier 11.
[0036]
The switch circuit 14 saturates and outputs a constant voltage when the clamp circuit 12 and the current absorption circuit 13 are operated. When the clamp circuit 12 and the current absorption circuit 13 are not operated, the voltage 15 is output according to the output of the amplifier 11. Is an output enable circuit. The output enable circuit 15 is an example of a second amplifier circuit, and includes resistors R1 and R2, an npn-type bipolar transistor Q1, and a bias source (VREF).
[0037]
One end of the resistor R1 is connected to the power supply line (first power supply line) VCC, and the other end is connected to the output OUT and the collector of the transistor Q1. The base of the transistor Q1 is connected to the bias source, and the emitter is connected to the output of the amplifier 11 and one end of the resistor R2. The other end of the resistor R2 is connected to a ground line (second power supply line) GND.
[0038]
Next, how to determine the number n of clamping diodes will be described. First, the saturation voltage of the transistor Q1 is Vsat, the potential of the power supply line VCC is VCC, the value of the resistor R1 is R1, the value of the resistor R2 is R2, the input voltage of the amplifier 11 is VA, and the voltage drop in the forward direction of the diode Is VF, the number n of diodes for clamping is given by the following equation:
Vsat ≧ [VCC−R1 · (VA / R2)] − nVF (1)
Decide by. The number n of diodes is actually determined using this equation (1). The saturation voltage Vsat of the transistor Q1 is set to 0.3V, and the forward voltage drop VF of the diode is set to 0.7V. Further, the output of the amplifier 11 becomes almost VA due to the nature of the transimpedance amplifier. In addition, the current flowing through the resistor R2 is expressed by equation (2), that is,
VA / R2 (2)
Given by. Further, the collector voltage VC of the transistor Q1 is expressed by the following equation (3), that is,
VC = [VCC-R1 · (VA / R2)] (3)
It is. Here, when the switch circuit 14 is turned on to operate the diodes D1, D2,..., The emitter voltage VE of Q1 is expressed by the following equation (4):
VE = 0.7 × n (4)
It becomes. Therefore, the relational expression of the saturation voltage Vsat of Q1 from the expressions (3) and (4) is
0.3 ≧ [VCC-R1 · (VA / R2)] − n × 0.7 (5)
It becomes. What is necessary is just to determine the number of diodes which satisfy (5) Formula. When the potential VCC of the power supply line VCC is 5V, R1 = 66Ω, the resistance R2 is R2 = 28Ω, and VA is 1.4V, the number of diodes is two. In this embodiment, the case where there are two diodes will be described as an example.
[0039]
FIG. 2 shows an example of the internal configuration of the transimpedance amplifier. In FIG. 2, the transimpedance amplifier 11 includes load resistors R11 and R12, an input transistor Q11 whose emitter is grounded, and an output transistor Q12 that constitutes an emitter follower circuit. RF is a feedback resistor, and D1 and D2 are clamping diodes. The transistor Q11 performs an amplification operation with an input impedance of 10Ω and an input voltage VA of 0.7V, for example. The amplifier 11 prevents the transistor Q11 from being saturated by turning on the diodes D1 and D2 when a large input current is input.
[0040]
Next, the operation of the current-voltage conversion circuit will be described with reference to FIG. The operating condition is that the voltage VB of the bias source VREF is about 2V. The power supply line VCC is 5V. First, when the input current to the amplifier 11 is large enough to saturate the input transistor of the amplifier, the switch circuit 14 is turned on. Then, the constant current source 20 operates and a large input current is absorbed by the constant current source 20. The diodes D1 and D2 connected in parallel to the feedback resistor RF clamp the voltage VA = 1.4 V applied to both ends of the feedback resistor RF to make the amplifier 11 non-saturated. At this time, when the diodes D1 and D2 operate, the transistor Q1 of the output enable circuit 15 is saturated, and Q1 is cut off. In other words, D1 and D2 fix the emitter voltage of the transistor Q1 to 1.4 V, which is about twice as high as 0.7 V in normal operation, so that Q1 is cut off. As a result, the collector current does not flow through Q1, so that the output of the output enable circuit 15 outputs the potential of the power supply line VCC as it is as the output voltage VOUT.
[0041]
Next, when the input current to the amplifier 11 becomes small, the switch circuit 14 is turned off. Then, since the constant current source 20 does not operate, a small input current is input to the amplifier 11. Since the unsaturated amplifier 11 recovers the amplification operation at an early stage, the amplifier 11 amplifies the input current, and the transistor Q1 outputs a voltage according to the output VA (eg, 0.7 V) of the amplifier 11. Here, assuming that the emitter resistance of the transistor Q1 is re, Q1 outputs a voltage of [R1 / (re + R2)] × VA.
[0042]
As described above, in the current-voltage conversion circuit according to each embodiment of the present invention, when the input current to the amplifier 11 increases, the switch circuit 14 is turned on to operate the constant current source 20 to generate the current. In addition, the diodes D1 and D2 desaturate the amplifier 11, stop the operation of the transistor Q1 unrelated to the input current, and fix the output of the output enable circuit 15. Further, when the input current to the amplifier 11 becomes small, the non-saturated amplifier 11 can be suddenly restored to the amplification operation by turning off the switch circuit 14, so that the transistor Q1 has the output VA of the amplifier 11. Voltage [R1 / (re + R2)] × VA is output.
[0043]
In each embodiment of the present invention, the output enable circuit 15 includes resistors R1 and R2 and a base-grounded transistor Q1, and the clamp circuit includes two diodes D1 and D2 determined by the equation (1). have. Therefore, the operation of the transistor Q1 can be stopped by the voltage generated by the current flowing through the diodes D1 and D2. By stopping the operation of Q1, the output of the output enable circuit 15 can be fixed.
[0044]
Next, the information reading unit of the magneto-optical storage device to which the current-voltage conversion circuit of the present invention is applied will be described. FIG. 4A is a configuration diagram of the information reading unit of the magneto-optical storage device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the information reading unit.
The information reading unit is an example of a first photoelectric conversion device. In FIG. 4A, reference numeral 21 denotes a photodiode that generates current upon receiving light from the magneto-optical storage medium of the magneto-optical storage device, and is an example of a first light receiving element. Similarly, reference numeral 22 denotes a photodiode that receives reflected light from the magneto-optical storage medium and generates a current having a phase opposite to that of the output current of the photodiode 21, and is an example of a second light receiving element. Reference numeral 23 denotes a first current-voltage conversion circuit that converts the output current of the photodiode 21 into a voltage, and is composed of the current-voltage conversion circuit of the present invention.
[0045]
Reference numeral 24 denotes a second current-voltage conversion circuit for converting the output current of the photodiode 22 into a voltage, which comprises the current-voltage conversion circuit of the present invention. The current-voltage conversion circuits 23 and 24 each include the amplifier 11, the feedback resistor RF, the clamp circuit 12, the current absorption circuit 13, the switch circuit 14, and the output enable circuit 15 described with reference to FIG. The clamp circuit 12 of the current-voltage conversion circuits 23 and 24 also has diodes D1 and D2, and the current absorption circuit 13 has a constant current source 20. Reference numeral 25 denotes a differential amplifier that amplifies the output currents of the current-voltage conversion circuits 23 and 24.
[0046]
Next, the magneto-optical storage medium of the magneto-optical storage device will be described. FIG. 5A is a format showing the data structure of the magneto-optical storage medium. In FIG. 5A, ID (N) is an area provided with an individual identification code of the magneto-optical storage medium. ID (N) is read at the time of reading. The VFO is an area where a voltage oscillation code for operating a PLL (phase loop fixed) circuit of the magneto-optical storage device is provided. The voltage oscillation code is read at the time of reading. MD is an area for storing information (DATA). In the MD area, information is written during writing, information is read during reading, information is erased during erasing, and information is verified during verification. A large current flows in the direction of the amplifier 11 during this write or erase. An empty space is provided between ID (N) and ID (N + 1). During this period, the current-voltage conversion circuit must return the clamped amplifier 11 to the amplification operation. A small current flows in the direction of the amplifier 11 even when there is no signal.
[0047]
Next, the operation of the information reading unit of the magneto-optical storage device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. First, the operation of the information reading unit during writing or erasing will be described. In FIG. 5B, during writing or erasing, the input current from the photodiode 21 to the amplifier 11 of the current-voltage conversion circuit 23 increases. Usually, during writing or erasing, the photodiode 21 generates a current of 10 μA to 100 μA. Therefore, by turning on the switch circuit 14 of the current-voltage conversion circuit 23, the constant current source 20 is operated and this current flows. At the same time, the diodes D1 and D2 of the current-voltage conversion circuit 23 desaturate the amplifier 11 and stop the operation of the output enable circuit 15. At this time, the emitter voltage of the transistor Q1 is fixed at 1.4 V by the diodes D1 and D2 of the clamp circuit 12, and Q1 is cut off. As a result, no collector current flows through Q1, and the output enable circuit 15 of the current-voltage conversion circuit 23 fixes the output at the power supply voltage VCC.
[0048]
Similarly, the input current from the photodiode 22 to the amplifier 11 of the current-voltage conversion circuit 24 is also increased. Therefore, by turning on the switch circuit 14 of the current-voltage conversion circuit 24, the constant current source 20 is operated and current flows. At the same time, the diodes D1 and D2 of the current-voltage conversion circuit 24 desaturate the amplifier 11 and stop the operation of the output enable circuit 15 unrelated to the input current. As a result, the output of the output enable circuit 15 of the current-voltage conversion circuit 24 is fixed.
[0049]
In the magneto-optical storage device, as described in the format of FIG. 5A, a large current flows in the direction of the amplifier 11 at the time of writing or erasing, and reading is performed immediately after that. Therefore, in FIG. 5B, it is necessary to recover the operation of each amplifier 11 of the current-voltage conversion circuits 23 and 24 using the period of the empty space. For this purpose, the switch circuits 14 of the current-voltage conversion circuits 23 and 24 are turned off. As a result, each of the non-saturated amplifiers 11 of the current-voltage conversion circuits 23 and 24 rapidly recovers the amplification operation.
[0050]
In FIG. 5B, Td is a delay time from when the switch circuit 14 is turned off until the amplifier 11 recovers to the amplification operation. The delay time Td must be within the empty space period, and the shorter the Td, the shorter the empty space period can be achieved, thereby enabling high-speed reading processing.
At the time of reading, the input current from the photodiode 21 to the amplifier 11 of the current-voltage conversion circuit 23 and the input current from the photodiode 22 to the amplifier 11 of the current-voltage conversion circuit 24 are reduced. The current at the time of reading is as small as several hundred nA to several μA compared with the current of 10 μA to 100 μA at the time of writing or erasing.
[0051]
For example, the photodiode 21 receives light from the ID region of the magneto-optical storage medium and generates a current. The photodiode 22 passes this light through a polarization beam splitter as described with reference to FIG. Light is received, and a current having a phase opposite to that of the output current of the photodiode 21 is generated. Then, the current-voltage conversion circuit 23 converts the output current of the photodiode 21 into a voltage, and the current-voltage conversion circuit 24 converts the output current of the photodiode 22 into a voltage.
[0052]
The output enable circuit 15 of each of the current-voltage conversion circuits 23 and 24 outputs a voltage according to the output of the amplifier 11. The differential amplifier 25 amplifies the output voltage of the current-voltage conversion circuit 23 and the output voltage of the opposite phase of the current-voltage conversion circuit 24, and outputs the output voltage of the same phase to the next-stage amplifier.
Thus, in the photoelectric conversion apparatus according to the first embodiment of the present invention, each of the current-voltage conversion circuits 23, 24 is configured by configuring the current-voltage conversion circuits 23, 24 from the current-voltage conversion circuit of the present invention. Since the amplifier 11 is not saturated, the number of diodes connected to the clamp circuit 12, the output condition of the output enable circuit 15, and the like are uniformed, the operation switching time of the amplifier 11 is shortened and the current-voltage conversion circuits 23 and 24 are connected. The output offset can be reduced.
[0053]
Next, the result of simulation of the relationship between the number of clamping diodes and the output offset will be described. 6 and 7 are diagrams showing output voltage levels of the current-voltage conversion circuit according to the present invention. 6 and 7, the vertical axis represents the output voltage of the current-voltage conversion circuit, and the horizontal axis represents the application time. VOUT1x is the output voltage level of the current-voltage conversion circuit 23, and VOUT2x is the output voltage level of the current-voltage conversion circuit 24. x takes 1 and 2. x = 1 is the case where there is one clamping diode, and the output voltage level of the current-voltage conversion circuit 23 is described as VOUT11, and similarly, the output voltage level of the current-voltage conversion circuit 24 is described as VOUT21. x = 2 is the case where there are two clamping diodes, the output voltage level of the current-voltage conversion circuit 23 is described as VOUT12, and the output voltage level of the current-voltage conversion circuit 24 is described as VOUT22.
[0054]
The simulation operating condition is that a common constant current source 26 is connected to the inputs of the current-voltage conversion circuits 23 and 24, and currents of 400, 200, 100, and 50 μA are input from the constant current source 26. Then, the output voltages VOUT12, VOUT22, VOUT11, and VOUT21 of the current-voltage conversion circuits 23 and 24 are obtained when the number of clamping diodes is two and one. Next, an output offset Voff2 was obtained from the output voltages VOUT12 and VOUT22, Voff1 was obtained from VOUT11 and VOUT21, and the effect of the number of diodes installed was evaluated by comparing Voff1 and Voff2.
[0055]
In FIG. 6, when there are two clamping diodes and the currents are 400, 200, 100, and 50 μA, VOUT12 becomes 2.895V on average. Moreover, VOUT22 became 2.825V. The output offset Voff2 was 70 mV.
In FIG. 7, when there is one clamping diode and the current is 400, 200, 100, 50 μA, VOUT12 is 2.932 V on average. Moreover, VOUT22 became 2.778V. The output offset Voff1 was 154 mV.
[0056]
From these two simulation results, it has become clear that the output offset can be reduced to ½ when the number of diodes is two compared to when the number of diodes is one. When the output offset is reduced in this way, the operation speed of the direct connection amplifier that operates at the rising edge of the signal can be increased.
(2) Second embodiment
FIG. 4B is a configuration diagram of the information reading unit of the magneto-optical storage device according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, unlike the first embodiment, a reference power supply having the same configuration as that of the current-current conversion circuit is connected to the information reading unit.
[0057]
That is, the information reading unit according to the second embodiment is similar to the photodiode 31 that generates current upon receiving light from the magneto-optical storage medium of the magneto-optical storage device in FIG. A photodiode 32 that receives light reflected from the storage medium and generates a current having a phase opposite to that of the output current of the photodiode 31; a first current-voltage conversion circuit 33 that converts the output current of the photodiode 31 into a voltage; A second current-voltage conversion circuit 34 that converts the output current of the photodiode 32 into a voltage, a reference power source 35 that generates a reference voltage (VR) required for the addition operation of the outputs of the current-voltage conversion circuits 33 and 34, It comprises an addition amplifier 36 for adding the output voltages of the current-voltage conversion circuits 33 and 34 based on the reference voltage. The current / voltage conversion circuits 33 and 34 and the reference power source 35 are formed of the current / voltage conversion circuit of the present invention.
[0058]
That is, the current-voltage conversion circuits 33 and 34 and the reference power supply 35 have the amplifier 11, the feedback resistor RF, the clamp circuit 12, the current absorption circuit 13, the switch circuit 14, and the output enable circuit 15 as described in FIG. Yes. The current-voltage conversion circuits 33 and 34 and the clamp circuit 12 of the reference power supply 35 also have diodes D1 and D2, and the current absorption circuit 13 has a constant current source 20. Other configurations and components having the same names as those of the first embodiment have the same functions, and thus description thereof is omitted.
[0059]
Next, the operation of the information reading unit of the magneto-optical storage device according to the second embodiment of the present invention will be described. First, the photodiode 31 receives light and generates a current, and the photodiode 32 receives the reflected light of the light and generates a current having a phase opposite to the output current of the photodiode 31. The current-voltage conversion circuit 33 converts the output current of the photodiode 31 into a voltage, and the current-voltage conversion circuit 34 converts the output current of the photodiode 32 into a voltage. Then, the reference power source 35 outputs a reference voltage to the addition amplifier 36. Then, the addition amplifier 36 adds the output voltages of the current-voltage conversion circuits 33 and 34 based on the reference voltage.
[0060]
In this way, in the photoelectric conversion device according to the second embodiment of the present invention, the first and second current-voltage conversion circuits 33 and 34 and the reference power supply 35 are configured by the current-voltage conversion circuit of the present invention. The non-saturation of the amplifier 11 of each current-voltage conversion circuit 33, 34, the number of diodes connected to the clamp circuit 12, the output condition of the output enable circuit 15, etc., the non-saturation of the amplifier 11 of the reference power supply, Since the number of connections and the output conditions of the output enable circuit 15 can be made uniform, the reference voltage of the same output conditions as the current-voltage conversion circuits 33 and 34 can be set even when the usage environment such as temperature and input current strength changes. It can be output from the reference power source 35 to the adder 36.
[0061]
Thereby, the addition operation of the adder 36 due to the change in the use environment can be performed accurately. Therefore, it is possible to provide a high-accuracy and high-speed information reading unit using the current-voltage conversion circuits 33 and 34 and the reference power supply 35. As a result, the information reading unit of the magneto-optical storage device in which the storage density is double dense and quadruple dense can be sufficiently dealt with.
[0062]
【The invention's effect】
As described above, according to the current-voltage conversion circuit of the present invention, when the input current to the first amplifier circuit becomes large, the constant current source is operated by turning on the switch circuit to generate the current. At the same time, the rectifying element desaturates the first amplifier circuit and stops the operation of the second amplifier circuit regardless of the input current. In addition, when the input current to the first amplifier circuit is small, the non-saturated first amplifier circuit can be rapidly restored to the amplification operation by turning off the switch circuit.
[0063]
In the photoelectric conversion device of the present invention, the first and second current-voltage conversion circuits are constituted by the current-voltage conversion circuit of the present invention, so that the first amplifier circuit of each current-voltage conversion circuit is not saturated and the number of connected diodes. Since the output conditions of the second amplifier circuit and the like are made uniform, the output offset between the first and second current-voltage conversion circuits can be reduced.
[0064]
In another photoelectric conversion device of the present invention, the first and second current-voltage conversion circuits and the reference power supply are configured by configuring the first and second current-voltage conversion circuits and the reference power supply from the current-voltage conversion circuit of the present invention. Therefore, the first and second current-voltage conversion circuits can be matched even when the usage environment changes. The reference voltage generated under the same conditions can be output to the adder.
[0065]
An information reading unit of a magneto-optical storage device with a high density can be provided by a photoelectric conversion device capable of high-speed reading using such a current-voltage conversion circuit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a current-voltage conversion circuit according to each embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an internal configuration diagram of a transimpedance amplifier according to each embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an operation explanatory diagram of a current-voltage conversion circuit according to each embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram of a photoelectric conversion apparatus according to the first and second embodiments of the present invention.
FIG. 5 is an operation explanatory diagram of an information reading unit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram for comparing output voltages (after improvement) of the photoelectric conversion devices according to the embodiments of the present invention.
FIG. 7 is a diagram for comparing output voltages (before improvement) of photoelectric conversion devices according to respective embodiments of the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram of a photoelectric conversion device and a current-voltage conversion circuit according to a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 6, 11 ... Amplifier (1st amplifier circuit), 12 ... Clamp circuit, 9, 13 ... Current absorption circuit, 10, 14 ... Switch circuit, 15 ... Output enable circuit (2nd amplifier circuit), 1, 3, 21, 22, 31, 32 ... photodiodes, 2, 4, 22, 23, 33, 34 ... current-voltage conversion circuit, 5, 25 ... differential amplifier, 35 ... reference power supply, 36 ... summing amplifier, 8, D1, D2 ... Diode, 7, RF ... Feedback resistor, 20 ... Constant current source, Q1, Q11, Q12, Q21, Q22, Q23 ... Transistor, R1, R2, R11, R12, R21, R22 ... Resistor, 100 ... Light Magnetic storage medium, 200 ... information reading unit, 201 ... laser light source, 202, 206 ... polarization beam splitter, 203 ... mirror, 204 ... lens, 205 ... half-wave plate, 207 ... photoelectric conversion device.

Claims

入力電流を増幅する第１の増幅回路と、
前記第１の増幅回路の入力と出力との間に接続された帰還抵抗と、
前記帰還抵抗に並列に接続された整流素子と、
前記第１の増幅回路の入力に接続され、該入力電流を吸収する電流吸収回路と、
前記電流吸収回路を動作させるか否かを選択するスイッチ回路と、
一端が第１の電源線に接続された第１の抵抗と、一端が前記第１の抵抗の他端及び出力部に接続され、制御端がバイアス源に接続され、かつ、他端が前記第１の増幅回路の出力に接続された出力トランジスタと、一端が前記出力トランジスタの他端に接続され、他端が第２の電源線に接続された第２の抵抗とを有する第２の増幅回路とを備え、
前記入力電流が所定の値より大きい場合には、前記スイッチ回路は、前記電流吸収回路を動作させて、前記入力電流を吸収するとともに前記第１の増幅回路の入力を前記整流素子及び帰還抵抗によってクランプすることにより、前記第１の増幅回路を非飽和にするとともに前記出力トランジスタの動作を停止させ、それによって前記第２の増幅回路の出力電圧を所定の電圧値に固定し、
前記入力電流が所定の値より小さい場合には、前記スイッチ回路は前記電流吸収回路の動作を停止させて前記出力トランジスタを動作させることにより、前記第２の増幅回路の出力電圧を前記第１の増幅回路の出力電圧に応じた電圧にすることを特徴とする電流電圧変換回路。A first amplifier circuit for amplifying an input current;
A feedback resistor connected between an input and an output of the first amplifier circuit;
A rectifying element connected in parallel to the feedback resistor;
A current absorption circuit connected to the input of the first amplifier circuit and absorbing the input current ;
A switch circuit for selecting whether or not to operate the current absorption circuit ;
One end connected to the first power supply line, one end connected to the other end of the first resistor and the output unit, a control end connected to the bias source, and the other end connected to the first power line A second amplifier circuit having an output transistor connected to the output of the first amplifier circuit, and a second resistor having one end connected to the other end of the output transistor and the other end connected to a second power supply line. equipped with a door,
When the input current is larger than a predetermined value, the switch circuit operates the current absorption circuit to absorb the input current and input the first amplifier circuit by the rectifier element and the feedback resistor. By clamping, the first amplifier circuit is desaturated and the operation of the output transistor is stopped, thereby fixing the output voltage of the second amplifier circuit to a predetermined voltage value,
When the input current is smaller than a predetermined value, the switch circuit stops the operation of the current absorption circuit and operates the output transistor, whereby the output voltage of the second amplifier circuit is set to the first voltage. A current-voltage conversion circuit characterized by having a voltage corresponding to the output voltage of the amplifier circuit .

前記整流素子はｎ個のダイオードから成り、個数ｎは、
前記第２の増幅回路の出力トランジスタの飽和電圧をＶ sat とし、前記第１の電源線の電位をＶ cc とし、前記第１の抵抗の値をＲ１とし、前記第２の抵抗の値をＲ２とし、前記第２の増幅回路の入力電圧をＶＡとし、前記ダイオードの順方向の電圧降下をＶＦとすると、
Ｖ sat ≧〔Ｖ cc −Ｒ１・ ( ＶＡ／Ｒ２ ) 〕−ｎＶＦ
の関係式により決めることを特徴とする請求項１記載の電流電圧変換回路。 The rectifying element is composed of n diodes, and the number n is:
The saturation voltage of the output transistor of the second amplifier circuit is V sat , the potential of the first power supply line is V cc , the value of the first resistor is R1, and the value of the second resistor is R2 When the input voltage of the second amplifier circuit is VA and the voltage drop in the forward direction of the diode is VF,
V sat ≧ [V cc −R1 · ( VA / R2 ) ] − nVF
The current-voltage conversion circuit according to claim 1, wherein the current-voltage conversion circuit is determined by the relational expression:

前記入力電流が所定の値より大きい場合はライトモード又はイレーズモードであり、前記入力電流が所定の値より小さい場合はリードモード又はベリファイモードであることを特徴とする請求項１記載の電流電圧変換回路。2. The current-voltage conversion according to claim 1, wherein when the input current is larger than a predetermined value, a write mode or an erase mode is selected, and when the input current is smaller than a predetermined value, a read mode or a verify mode is selected. circuit.

光を受けて電流を発生する第１の受光素子と、前記光の反射光を受けて前記電流と逆相の電流を発生する第２の受光素子と、前記第１の受光素子の出力電流を電圧に変換する第１の電流電圧変換回路と、前記第２の受光素子の出力電流を電圧に変換する第２の電流電圧変換回路と、前記第１及び第２の電流電圧変換回路の出力電圧を増幅する差動増幅器とを備え、
前記第１及び第２の電流電圧変換回路が請求項１、請求項２又は請求項３記載のいずれかの電流電圧変換回路から成ることを特徴とする光電変換装置。A first light receiving element that receives light and generates a current; a second light receiving element that receives a reflected light of the light and generates a current having a phase opposite to the current; and an output current of the first light receiving element. a first current-voltage conversion circuit for converting the voltage, the second and the second current-voltage conversion circuit for converting the output current of the light receiving element into a voltage, said first and second current-voltage converting circuit of the output voltage And a differential amplifier for amplifying
4. A photoelectric conversion device, wherein the first and second current-voltage conversion circuits are each formed of the current-voltage conversion circuit according to claim 1, 2, or 3.

光を受けて電流を発生する第１の受光素子と、前記光の反射光を受けて前記電流と逆相の電流を発生する第２の受光素子と、前記第１の受光素子の出力電流を電圧に変換する第１の電流電圧変換回路と、前記第２の受光素子の出力電流を電圧に変換する第２の電流電圧変換回路と、前記第１及び第２の電流電圧変換回路の出力の加算動作に必要な基準電圧を発生する基準電源と、前記基準電源に基づいて前記第１及び第２の電流電圧変換回路の出力電圧を加算する加算器とを備え、
前記第１、第２の電流電圧変換回路及び基準電源が請求項１、請求項２又は請求項３記載のいずれかの電流電圧変換回路から成ることを特徴とする光電変換装置。A first light receiving element that receives light and generates a current; a second light receiving element that receives a reflected light of the light and generates a current having a phase opposite to the current; and an output current of the first light receiving element. A first current-voltage conversion circuit for converting the voltage into a voltage; a second current-voltage conversion circuit for converting the output current of the second light receiving element into a voltage; and outputs of the first and second current-voltage conversion circuits. A reference power source that generates a reference voltage required for the addition operation, and an adder that adds the output voltages of the first and second current-voltage conversion circuits based on the reference power source,
4. The photoelectric conversion apparatus according to claim 1, wherein the first and second current / voltage conversion circuits and the reference power source are each composed of the current / voltage conversion circuit according to claim 1, 2 or 3.