专利名称：受光放大电路及使用该电路的光传感器装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及到被用于CD-R，DVD-R等光碟用传感器的受光放大电路及使用该电路的光传感器装置。
背景技术：
图1表示的是专利文献1中所示的被用于CD-R，DVD-R等光碟用传感器的受光放大电路的一例。在这种构成中，使光信号变换为电信号的光电二极管21的阴极连接到电源电压端子22、阳极连接运算放大器23的反转输入端子，运算放大器23的反转输入端子与输出之间连接了变换电阻24，PNP晶体管25的发射极连接到运算放大器23的反转输入端子、基极连接到输出、集电极连接到GND。
在这种构成中，当光信号被输入到光电二极管21时，与光的强度成比例的光电流被输入到运算放大器23，这个电流被变换电阻24变换为电压信号，由光电流Iph与变换电阻24的电阻值Rfd的积所决定的电压Vo被输出。
当光的输入变大，光电流Iph与电阻值Rfd的积比PNP晶体管25的基极与发射极之间的电压VBE大时，PNP晶体管25开始动作，输出电压被VBE限定。另外，当光电流进一步变大，光电二极管21产生的剩余电流被放出到GND来防止饱和。
专利文献1专利第3123708号公报以前的受光放大电路如以上所述的那样构成，只要晶体管连接到二极管就可以对输出电压限幅，由于即使大振幅的脉冲输入也不会使放大电路饱和，所以可以使应答特性高速化。
但是，在这种构成中进行限幅时，由于二极管与变换电阻并列连接所以电阻值会明显的下降，电路会有产生振荡的情况。
以下，关于这一点进行详细的说明。
图2所示的是图1中所示的运算放大器的频率特性。图2中，实线表示晶体管25截止(off)的情况下运算放大器23的电路开环路增益，虚线表示晶体管25导通(on)的情况下运算放大器23的开环电路增益。另外，图2中的双点划线表示的是输出信号的相移。
晶体管25截止的情况下，运算放大器23的电路开环路增益由变换电阻的电阻值Rfd规定。这时，运算放大器23的电路开环路增益表现出图2中实线所表示的特性。
另一方面，当晶体管25导通时，运算放大器23的电路开环路增益由电阻值Rfd与晶体管25的导通电阻的并列和来规定。这时，运算放大器23的增益与晶体管25截止时的情况相比较，向高频率方面转移。晶体管25由截止向导通变化时，运算放大器23的电路开环路增益在0dB时的相位容许失真从Moff到Mon大幅减少。结果，反馈电路的动作变的不安定，运算放大器23产生振荡。
另外，限幅后还有更大的光输入的情况下产生的电流是由电路的输出电流提供的，但是如果这个输出电流不保持十分大，电路动作就会变的不安定，输出的波形中产生阻尼振荡。另外，虽然可以由PNP晶体管25的VBE来决定限幅电压，但对于放大电路的基准电压，会产生只能用被固定在大约0.7V的VBE或者是它的整数倍的电压来设定限幅电压等问题。
发明内容
于是，本发明为了解决上述问题，提供一种可以防止将输出电压限幅时变换电阻值的下降以及用于向光电二极管提供电流的输出电流的增加，可以自由设定限幅电压的受光放大电路及使用该电路的光传感器装置。
为了解决上述问题的本发明的受光放大电路，其特征在于具备使光信号变换为电流信号的光电二极管；使上述电流信号变换为电压信号并放大后输出的运算放大器电路；当上述运算放大器电路的输出电压达到规定值时，通过限幅上述运算放大器电路的输出放大级的输入电压，使上述运算放大器电路的输出电压限幅在上述规定值的限幅电路，上述电流信号通过上述运算放大器电路的输出端子与上述运算放大器电路的反转输入端子之间连接的变换电阻被变换成电压信号。
上述限幅电路优选至少具备检测上述运算放大器电路的输出电压的变化的开关元件和电压源，上述开关元件导通时，与上述电压源的电压对应的电压给予上述运算放大器电路的输出放大级的输入。
上述电压源优选为可变电压源。
优选还具备供给上述光电二极管产生的电流的电流供给电路。
上述电流供给电路优选对应上述限幅电路的电压限幅动作来进行动作。
具体来说，上述开关元件是第1双极性晶体管，上述电流供给电路包含第2双极性晶体管，上述运算放大器电路中的与上述光电二极管连接的输入端子被连接到上述第2双极性晶体管的发射极，上述第2双极性晶体管的基极与上述第1双极性晶体管的集电极连接，上述第1双极性晶体管的基极与上述电压源连接。
优选具备多个变换电阻，使各个上述变换电阻有选择的连接到上述运算放大器电路的输出端子的变换电阻开关电路。
优选对应上述变换电阻开关电路的切换，上述限幅电路使上述输出放大级的输入电压限幅在不同的电压。
优选上述限幅电路中具备多个电压源及有选择的被连接到各个上述电压源的限幅电压开关电路，对应上述限幅电压开关电路的切换，从上述多个电压源中选择一个电压源，对应被选择的电压限幅上述输出放大级的输入电压。
本发明的光传感器装置，输出与来自光碟媒介的反射光的强度相对应的电压，具备所述的受光放大电路。
上述光传感器装置中，优选上述受光放大电路具备多个变换电阻，将各个上述变换电阻有选择的连接到上述运算放大器电路的输出端子的变换电阻开关电路，上述限幅电路对应上述变换电阻开关电路的切换使上述输出放大级的输入电压限幅在不同的电压，当光碟媒介播放动作时，上述变换电阻开关电路使上述多个变换电阻中的一个连接到上述运算放大器电路的输出端子，并且上述限幅电路使上述输出放大级的输入电压限幅在上述运算放大器电路不饱和程度的高电压，当光碟媒介记录动作时，上述变换电阻开关电路使上述多个变换电阻中与上述播放动作时被连接的变换电阻相比电阻值小的一个与上述运算放大器电路的输出端子连接，并且上述限幅电路使上述输出放大级的输入电压限幅在上述运算放大器电路正常动作程度的低电压。
因此，上述限幅电路中优选具备多个电压源及有选择的与各个上述电压源连接的限幅电压开关电路，对应上述限幅电压开关电路的切换，从上述多个电压源中选择一个电压源，对应被选择的电压限幅上述输出放大级的输入电压。
发明的效果根据本发明，由于可以使受光放大电路中的输出电压的限幅动作的安定，并且根据用途可以自由的设定限幅电压，所以能对应光传感器装置的记录/播放各自不同的用途实现最佳的动作。
图1以前的受光放大电路的构成2图1中表示的受光放大电路的频率特性3本发明的实施形态中受光放大电路的构成4本发明的实施形态中受光放大电路的变形例示图具体实施方式
以下，利用图面来说明本发明的实施形式。
图3表示本发明的实施形式中受光放大电路的构成。
光电二极管1的阳极与GND，阴极与作为运算放大器20的反转输入端子的NPN晶体管2的基极相连。
运算放大器20由以下元件构成一对NPN晶体管2、3及电流源4组成的差动输入级、PNP晶体管6、7构成的有源(active)负荷、NPN晶体管9、电流源10、变换电阻11。
NPN晶体管2、3各自的发射极通过电流源4与GND连接，NPN晶体管3的基极与基准电压源5连接成为基准电压端子。
PNP晶体管6的基极与PNP晶体管7的基极、集电极以及NPN晶体管3的集电极连接，PNP晶体管6的发射极与电压源8连接，PNP晶体管6的集电极与NPN晶体管2的集电极及NPN晶体管9的基极连接。
本实施形式中电压限幅电路的构成如下所述。
PNP晶体管12的发射极与NPN晶体管9的基极连接，PNP晶体管12的基极与电压源14连接，PNP晶体管12的集电极与NPN晶体管13的基极并通过电阻15与NPN晶体管2的基极连接。
NPN晶体管13的集电极与电压源8连接，NPN晶体管13的发射极与光电二极管1的阴极连接。
下面对这个电路的动作进行详细的说明。
CD-R、RW，DVD-R、RW等记录型光碟在记录时使放大器瞬间饱和的脉冲波形被输入到光电变换装置的光电二极管。
这个限幅电路是利用在放大器的输出电压到达饱和电压之前进行限制来改善应答特性。
向光电二极管1输入光信号时，在输出端子OUT产生由光电流Iph与变换电阻11的电阻值Rfd的积所决定的电压。当输入到光电二极管1的光信号变的大时，NPN晶体管9的发射极电位及其基极电位也上升。
当NPN晶体管9的基极电位达到比电压源14的电位高出电位PNP晶体管12的VBE时，PNP晶体管12导通，晶体管12的发射极电位被固定在电压源14的电压与PNP晶体管12的VBE的和。
结果，晶体管9的基极被电压源14的电压和PNP晶体管12的VBE固定。PNP晶体管12的VBE与NPN晶体管9的VBE几乎相等时，放大器的输出电压被电压源14的电位限幅。
PNP晶体管12导通时电阻15中有电流流过，当电阻15两端发生的电位变得比NPN晶体管13的VBE大时，这次NPN晶体管13导通，可以通过NPN晶体管13从电压源8向光电二极管1提供产生的剩余电流。
根据本实施形式，当光电流Iph与变换电阻11的电阻值Rfd的积达到限幅电路的PNP晶体管12的VBE时，限幅电路动作，输出电压对应这个VBE被限幅。并且，即使限幅电路动作，决定增益的电阻值只由变换电阻11决定，由于与限幅电路不动作时相同，可以防止电路振荡。另外，由于电压限幅动作后不用从运算放大器20向光电二极管1供给产生的剩余电流就可以，所以可以使运算放大器20安定动作。并且，因为电压源14使用了可变电压源，可以根据用途、目的来设定最适合的限幅电压。
图4表示的是本实施形式的变形例。
与图3所示的构成有以下不同点电阻值相互不同的变换电阻16和变换电阻11被并列的插入到NPN晶体管2的基极与NPN晶体管9的发射极之间，通过NPN晶体管9的发射极侧的开关18的切换可以选择变换电阻11或变换电阻16中的某一个；PNP晶体管12的基极连接了开关19，通过开关19的切换可以选择连接在PNP晶体管12的基极上电压相互不同的电压源14或电压源17中的某一个。
在上述电路构成的基础上，因为可以通过开关18与开关19的联动进行切换，按照不同的增益来变更限幅电压，所以可以选择对记录时、播放时各自动作最适合的条件等，可以根据系统实现最佳的动作。
例如，光碟播放时，因为从光电二极管1输出的光电流很微弱，有必要使由开关18选择的变换电阻值变大，使输出电压变为适合，但如果由开关19的切换来使限幅电压变高，那么就可以取得大的输出动态范围。另外，这时有必要设定限幅电压以使运算放大器20的输出不饱和。
光碟记录时，因为从光电二极管1输出的光电流很大，有必要在使由开关18选择的变换电阻值变小以使运算放大器20不饱和，并使输出电压变为适合，但如果通过开关19的切换来使限幅电压变低，可以缩短输出的应答时间。另外，这时有必要在使运算放大器正常动作的程度下设定限幅电压。
另外，本变形例中，为了改变限幅电压使用了多个电压源14、17并用开关19进行切换，也可以只使用14作为电压源，并使其为可变电压源。
开关18、19也可以由双极性晶体管、MOS晶体管构成。
另外，本实施形态中的光电二极管的阳极也可以采用连接到运算放大器20的反转输入端子的构成，这种情况下，需要使差动输入级设置在PNP晶体管等，使构成运算放大器其他部分的晶体管的极性相反。
当使本实施形态的受光放大电路用于光传感器装置时，如上所述，对应记录/播放各自的动作改变运算放大器的输出应答，可以实现最佳的动作，并且特别是在记录时，因为对光输入信号的高速应答成为可能，所以能够容易的实现高倍速记录。
本发明涉及到的受光放大电路，对于光电二极管中发生的大振幅的光输入，不会使运算放大器饱和，能使应答速度高速化，在应用于对CD-R、RW，DVD-R、RW及Blue-ray等媒介进行记录播放的光传感器上是有用的。
符号的说明1 光电二极管2 NPN晶体管3 NPN晶体管4 电流源5 基准电压源6 PNP晶体管7 PNP晶体管8 电压源9 NPN晶体管10 电流源11 变换电阻12 PNP晶体管13 NPN晶体管14 电压源15 电阻16 变换电阻17 电压源18 开关19 开关20 运算放大器
21 光电二极管22 电源电压端子23 运算放大器24 变换电阻25 PNP晶体管
权利要求
1.一种受光放大电路，其特征在于具备使光信号变换为电流信号的光电二极管；使上述电流信号变换为电压信号并放大后输出的运算放大器电路；当上述运算放大器电路的输出电压达到规定值时，通过限幅上述运算放大器电路的输出放大级的输入电压，使上述运算放大器电路的输出电压限幅在上述规定值的限幅电路，上述电流信号通过上述运算放大器电路的输出端子与上述运算放大器电路的反转输入端子之间连接的变换电阻被变换成电压信号。
2.权利要求1所述的受光放大电路，其特征在于上述限幅电路至少具备检测上述运算放大器电路的输出电压的变化的开关元件和电压源，上述开关元件导通时，将与上述电压源的电压对应的电压给予上述运算放大器电路的输出放大级的输入。
3.权利要求2所述的受光放大电路，其特征在于上述电压源为可变电压源。
4.权利要求2所述的受光放大电路，其特征在于还具备电路供给上述光电二极管产生的电流的电流供给电路。
5.权利要求4所述的受光放大电路，其特征在于上述电流供给电路对应上述限幅电路的电压限幅动作来进行电路动作。
6.权利要求5所述的受光放大电路，其特征在于上述开关元件是第1双极性晶体管，上述电流供给电路包含第2双极性晶体管，上述运算放大器电路中的与上述光电二极管连接的输入端子被连接到上述第2双极性晶体管的发射极，上述第2双极性晶体管的基极与上述第1双极性晶体管的集电极连接，上述第1双极性晶体管的基极与上述电压源连接。
7.权利要求2所述的受光放大电路，其特征在于具备多个变换电阻，使各个上述变换电阻有选择地连接到上述运算放大器电路的输出端子的变换电阻开关电路。
8.权利要求7所述的受光放大电路，其特征在于对应上述变换电阻开关电路的切换，上述限幅电路使上述输出放大级的输入电压限幅在不同的电压。
9.权利要求8所述的受光放大电路，其特征在于上述限幅电路中具备多个电压源及有选择地被连接到各个上述电压源的限幅电压开关电路，对应上述限幅电压开关电路的切换，从上述多个电压源中选择一个电压源，对应被选择的电压限幅上述输出放大级的输入电压。
10.一种光传感器装置，其特征在于输出与来自光碟媒介的反射光的强度相对应的电压，具备权利要求1所述的受光放大电路。
11.权利要求10所述的光传感器装置，其特征在于上述光传感器装置中，上述受光放大电路具备多个变换电阻，将各个上述变换电阻有选择地连接到上述运算放大器电路的输出端子的变换电阻开关电路，上述限幅电路对应上述变换电阻开关电路的切换使上述输出放大级的输入电压限幅在不同的电压，当光碟媒介播放动作时，上述变换电阻开关电路使上述多个变换电阻中的一个连接到上述运算放大器电路的输出端子，并且上述限幅电路使上述输出放大级的输入电压限幅在上述运算放大器电路不饱和程度的高电压，当光碟媒介记录动作时，上述变换电阻开关电路使上述多个变换电阻中与上述播放动作时被连接的变换电阻相比电阻值小的一个与上述运算放大器电路的输出端子连接，并且上述限幅电路使上述输出放大级的输入电压限幅在上述运算放大器电路正常动作程度的低电压。
12.权利要求11所述的光传感器装置，其特征在于上述限幅电路中具备多个电压源及有选择的与各个上述电压源连接的限幅电压开关电路，对应上述限幅电压开关电路的切换，从上述多个电压源中选择一个电压源，对应被选择的电压限幅上述输出放大级的输入电压。
全文摘要
提供一种受光放大电路，能防止在具备限幅电路的受光放大电路中限幅动作时的振荡，并且能自由设定限幅电压。本发明的受光放大电路具备光电二极管(1)、运算放大器(20)、运算放大器(20)的输出端子与反转输入端子之间连接的变换电阻(11)、使运算放大器(20)的输出电压限幅在规定值的限幅电路。限幅电路具备检测运算放大器的输出电压变化的PNP晶体管(12)及与其基极相连接的电压源(14)，随着构成运算放大器(20)的输出增幅级的NPN晶体管(9)的发射极电位的上升，当PNP晶体管(12)导通，电压源(14)的电压通过PNP晶体管(12)供给NPN晶体管(9)的基极。
文档编号H01L27/14GK1901363SQ20061010611
公开日2007年1月24日 申请日期2006年7月20日 优先权日2005年7月20日
发明者茶藤哲夫, 山口博史 申请人:松下电器产业株式会社