JP3782008B2

JP3782008B2 - Receiver amplifier circuit

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Publication number: JP3782008B2
Application number: JP2001394724A
Authority: JP
Inventors: 勇一郎串松; 芳廣大塚
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2006-06-07
Anticipated expiration: 2021-12-26
Also published as: JP2003198268A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学式記録再生装置のレーザパワーを制御するために用いられる受光アンプ回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータ用の機器として主に使用される書換え可能なＣＤ−Ｒ／ＲＷ，ＤＶＤ−ＲＷ，ＤＶＤ−ＲＡＭドライブなどの前記光学式記録再生装置の市場においては、書込み／書換え時間を短縮するために高速化競争が進んでいる。ドライブの高速化に伴い、高速で回転するディスク上に安定した書込み／書換えを行うためには、前記受光アンプ回路は、レーザパワーを精度良く、時間遅れなくモニタする必要がある。一方、高速で回転するモータ駆動部からの放熱およびＣＰＵからの放熱等によって、周囲温度はますます上昇する傾向にある。このようなことから、前記受光アンプ回路には、周囲温度に依存することなく、一定したレーザパワーのモニタリングが必要となる。
【０００３】
そこで、温度特性を無くすように対策が施された典型的な従来技術のレーザパワー制御用の受光アンプ回路１，１１を、図６および図７にそれぞれ示す。図６の受光アンプ回路１は、Ｉ−Ｖ変換アンプ２、前記Ｉ−Ｖ変換アンプ２の帰還抵抗ｒｆｌおよび入力抵抗ｒｓ１、差動アンプ（反転アンプ）３、ならびに前記差動アンプ３の帰還抵抗ｒｆ２および入力抵抗ｒｓ２，ｒｓ３を備えて構成されている。
【０００４】
一方、図７の受光アンプ回路１１は、Ｉ−Ｖ変換アンプ２、前記Ｉ−Ｖ変換アンプ２の帰還抵抗ｒｆｌおよび入力抵抗ｒｓ１、差動アンプ３、ならびに前記差動アンプ３の帰還抵抗ｒｆ２ａおよび入力抵抗ｒｓ２ａ，ｒｓ３を備えて構成されている。
【０００５】
これらの受光アンプ回路１，１１において、前記帰還抵抗ｒｆ２，ｒｓ２ａは後述する感度調整用の外付けの可変抵抗であり、それ以外の帰還抵抗ｒｆｌ，ｒｆ２ａおよび入力抵抗ｒｓ１〜ｒｓ３は、チップ上に拡散抵抗で形成されたものである。
【０００６】
上述のように構成される受光アンプ回路１，１１において、フォトダイオードｄで光信号が電流信号に変換され、その光電流ＩｓｃがＩ−Ｖ変換アンプ２の反転端子に入力されて電流−電圧変換されるとともに、入力抵抗ｒｓ１を介して該Ｉ−Ｖ変換アンプ２の非反転端子に入力される基準電圧ＶＲＥＦと比較増幅される。Ｉ−Ｖ変換アンプ２からの出力は、入力抵抗ｒｓ２，ｒｓ２ａを介して差動アンプ３の反転端子に入力され、入力抵抗ｒｓ３を介して該差動アンプ３の非反転端子に入力される前記基準電圧ＶＲＥＦと比較増幅されて出力される。前記フォトダイオードｄの光電流Ｉｓｃは回路より流れ出る（回路→ＧＮＤ）ので、基準電圧ＶＲＥＦに対する前段のＩ−Ｖ変換アンプ２の出力は正の出力であり、これが後段の反転の差動アンプ３に入力されて、最終の回路出力は負の出力となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように構成される受光アンプ回路１，１１では、該受光アンプ回路１，１１が設置される場所によってレーザ光の入射光量が異なるので、使用する側で感度を調整可能なように、前記帰還抵抗ｒｆ２，ｒｓ２ａを外付けの可変抵抗として、アンプのゲインを調整することで該受光アンプ回路１，１１の感度を調整するようになっている。すなわち、受光アンプ回路１の回路全体のゲイン抵抗は、ｒｆ１×（ｒｆ２／ｒｓ２）であり、受光アンプ回路１１の回路全体のゲイン抵抗は、ｒｆ１×（ｒｆ２ａ／ｒｓ２ａ）である。
【０００８】
しかしながら、温度特性について検証してみると、前記受光アンプ回路１では、前述のように抵抗ｒｆ１，ｒｓ２は同一種類の拡散抵抗で形成されるので、感度調整用の帰還抵抗ｒｆ２が温度特性を持たない場合、全体のゲイン抵抗ｒｆｌ×（ｒｆ２／ｒｓ２）の内、ｒｆ１／ｒｓ２の温度係数が相殺され、該受光アンプ回路１の温度特性を無くすことができる。ところが、差動アンプ３の帰還回路内の図示しないコンデンサの容量値が固定であるのに対して、帰還抵抗ｒｆ２を可変することは、ＣＲ定数を可変することであり、応答特性が悪化するので、望ましくない。この対策として、前記コンデンサも外付けとする方法があるけれども、部品点数が増加するので、小型化やコストダウンには不向きである。
【０００９】
これに対して、前記受光アンプ回路１１では、感度調整用の可変抵抗を入力抵抗ｒｓ２ａにしているので、前記帰還回路のＣＲ定数は変動せず、応答特性の悪化を無くすことができる。しかしながら、全体のゲイン抵抗ｒｆ１×（ｒｆ２ａ／ｒｓ２ａ）から、前記入力抵抗ｒｓ２ａが温度特性を持たない場合、温度係数はｒｆｌ×ｒｆ２ａとなり、拡散抵抗の温度係数の約２倍の温度特性を持ってしまうことになる。
【００１０】
ここで、前記受光アンプ回路１，１１からの出力電圧の温度特性は、フォトダイオードｄの出力の温度特性と、該受光アンプ回路１，１１の出力の温度特性との和で表されることになる。そして、チップ内の拡散抵抗は正の温度係数を持つので、前記受光アンプ回路１１は正の温度係数を持ち、これにフォトダイオードｄの正の温度係数が加算されるので、該受光アンプ回路１１からの出力電圧の温度特性は上述のように正に大きな値を持ってしまい、該温度特性を低減することが困難である。
【００１１】
本発明の目的は、応答特性の悪化を招くことなく、温度特性を改善することができる受光アンプ回路を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の受光アンプ回路は、フォトダイオードによって光電変換された信号を増幅して出力する受光アンプ回路において、増幅ゲインを決定する帰還抵抗をポリシリコン抵抗で形成し、前記フォトダイオードのエピタキシャル層の厚さと、前記ポリシリコン抵抗のシート抵抗値との調整によって、前記フォトダイオードの正の温度係数を前記ポリシリコン抵抗の負の温度係数で補償することを特徴とする。
【００１３】
上記の構成によれば、光信号がフォトダイオードで光電変換された電流を電圧に変換するＩ−Ｖ変換アンプや、その出力電圧振幅を増幅する差動アンプなどを備えて構成される受光アンプ回路において、フォトダイオードが有する正の温度係数を補償するにあたって、前記差動アンプの帰還抵抗などの増幅ゲインを決定する帰還抵抗をポリシリコン抵抗で形成することで、該帰還抵抗に負の温度係数を持たせる。そして、前記フォトダイオードの温度係数はエピ層の厚さに依存し、該エピ厚を厚くする程、温度係数の絶対値は低減する。また、ポリシリコン抵抗の温度係数はシート抵抗値に依存し、該シート抵抗値を下げる程、温度係数の絶対値は低減する。
【００１４】
したがって、フォトダイオードの前記エピ厚と、ポリシリコン抵抗のシート抵抗値とを調整して、正負の温度係数値を合せ込み、該受光アンプ回路からの出力電圧の温度係数を相殺することができる。こうして、フォトダイオードの正の温度係数を帰還抵抗の負の温度係数で補償し、かつアンプ入力抵抗を外付けとして感度調整を行うことで、前記帰還抵抗に並列の帰還容量との時定数も変化せず、応答特性の悪化を招くこともない。
【００１５】
また、本発明の受光アンプ回路は、反転出力のＩ−Ｖ変換アンプおよび非反転出力の差動アンプの２段のアンプがＮ型基板に形成されて成り、前記Ｉ−Ｖ変換アンプおよび差動アンプの前記帰還抵抗とともに、前記差動アンプの入力抵抗が前記ポリシリコン抵抗で形成され、前記フォトダイオードはＮ型基板／Ｎ型エピ構造であることを特徴とする。
【００１６】
上記の構成によれば、フォトダイオードによって受光されるレーザ光の発振波長が７８０ｎｍの場合、フォトダイオードの温度係数を約＋４００ｐｐｍ／℃、受光アンプ回路の温度係数を約−４００ｐｐｍ／℃に調整することで、該受光アンプ回路の出力電圧の温度係数を相殺することができる。
【００１７】
また、フォトダイオードによって受光されるレーザ光の発振波長が６５０ｎｍの場合、フォトダイオードの温度係数を約＋１００ｐｐｍ／℃、受光アンプ回路の温度係数を約−１００ｐｐｍ／℃に調整することで、該受光アンプ回路の出力電圧の温度係数を相殺することができる。
【００１８】
さらにまた、本発明の受光アンプ回路は、反転出力のＩ−Ｖ変換アンプおよび非反転出力の差動アンプの２段のアンプと、フォトダイオードとがＮ型基板に形成されて成り、前記Ｉ−Ｖ変換アンプおよび差動アンプの前記帰還抵抗とともに、前記差動アンプの入力抵抗が前記ポリシリコン抵抗で形成され、前記フォトダイオードはＮ型基板／Ｎ型エピ構造であることを特徴とする。
【００１９】
上記の構成によれば、フォトダイオードによって受光されるレーザ光の発振波長が７８０ｎｍの場合、フォトダイオードの温度係数を約＋１０００ｐｐｍ／℃、受光アンプ回路の温度係数を約−１０００ｐｐｍ／℃に調整することで、該受光アンプ回路の出力電圧の温度係数を相殺することができる。
【００２０】
また、フォトダイオードによって受光されるレーザ光の発振波長が６５０ｎｍの場合、フォトダイオードの温度係数を約＋１００ｐｐｍ／℃、受光アンプ回路の温度係数を約−１００ｐｐｍ／℃に調整することで、該受光アンプ回路の出力電圧の温度係数を相殺することができる。
【００２１】
また、本発明の受光アンプ回路は、非反転出力のＩ−Ｖ変換アンプおよび反転出力の差動アンプの２段のアンプがＰ型基板に形成されて成り、前記Ｉ−Ｖ変換アンプおよび差動アンプの前記帰還抵抗とともに、前記差動アンプの入力抵抗が前記ポリシリコン抵抗で形成され、前記フォトダイオードはＰ型基板／Ｐ型エピ構造であることを特徴とする。
【００２２】
上記の構成によれば、フォトダイオードによって受光されるレーザ光の発振波長が７８０ｎｍの場合、フォトダイオードの温度係数を約＋４００ｐｐｍ／℃、受光アンプ回路の温度係数を約−４００ｐｐｍ／℃に調整することで、該受光アンプ回路の出力電圧の温度係数を相殺することができる。
【００２３】
また、フォトダイオードによって受光されるレーザ光の発振波長が６５０ｎｍの場合、フォトダイオードの温度係数を約＋１００ｐｐｍ／℃、受光アンプ回路の温度係数を約−１００ｐｐｍ／℃に調整することで、該受光アンプ回路の出力電圧の温度係数を相殺することができる。
【００２４】
さらにまた、本発明の受光アンプ回路は、非反転出力のＩ−Ｖ変換アンプおよび反転出力の差動アンプの２段のアンプと、フォトダイオードとがＰ型基板に形成されて成り、前記Ｉ−Ｖ変換アンプおよび差動アンプの前記帰還抵抗とともに、前記差動アンプの入力抵抗が前記ポリシリコン抵抗で形成され、前記フォトダイオードはＰ型基板／Ｐ型エピ構造であることを特徴とする。
【００２５】
上記の構成によれば、フォトダイオードによって受光されるレーザ光の発振波長が７８０ｎｍの場合、フォトダイオードの温度係数を約＋１０００ｐｐｍ／℃、受光アンプ回路の温度係数を約−１０００ｐｐｍ／℃に調整することで、該受光アンプ回路の出力電圧の温度係数を相殺することができる。
【００２６】
また、フォトダイオードによって受光されるレーザ光の発振波長が６５０ｎｍの場合、フォトダイオードの温度係数を約＋１００ｐｐｍ／℃、受光アンプ回路の温度係数を約−１００ｐｐｍ／℃に調整することで、該受光アンプ回路の出力電圧の温度係数を相殺することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について、図１〜図４に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００２８】
図１は、本発明の基礎的な構成であるレーザパワー制御用の受光アンプ回路２１のブロック図である。この受光アンプ回路２１は、Ｉ−Ｖ変換アンプ２２と、前記Ｉ−Ｖ変換アンプ２２の帰還抵抗Ｒｆｌｐおよび入力抵抗Ｒｓ１とを備えて構成されている。フォトダイオードＤで光信号が電流信号に変換され、その光電流ＩｓｃがＩ−Ｖ変換アンプ２２の反転端子に入力されて電流−電圧変換されるとともに、入力抵抗Ｒｓ１を介して該Ｉ−Ｖ変換アンプ２２の非反転端子に入力される基準電圧ＶＲＥＦと比較増幅されて出力される。Ｉ−Ｖ変換アンプ２２の入出力間には、帰還抵抗Ｒｆ１が介在されている。前記フォトダイオードＤの光電流Ｉｓｃは回路に流れ込む（Ｖｃｃ→回路）ので、基準電圧ＶＲＥＦに対する該Ｉ−Ｖ変換アンプ２２の出力は負の出力となっている。
【００２９】
注目すべきは、この受光アンプ回路２１では、前記フォトダイオードＤはＮ型基板／Ｎ型エピ構造であり、前記帰還抵抗Ｒｆ１ｐはポリシリコン抵抗から成ることである。
【００３０】
前記フォトダイオードＤは、たとえば数十Ωの比抵抗で、数百μｍの基板上に、数百〜数千Ωの高比抵抗で、数十μｍのエピ構造となっており、前記比抵抗およびエピ厚は、それぞれのプロセスによって最適化されている。
【００３１】
こうして、フォトダイオードＤは正の温度係数を有し、その温度係数はエピ層の厚さに依存する。その依存特性を図２に示す。この図２から理解されるように、エピ厚が厚くなる程、温度係数は低減する。なお、前記エピ層の不純物が、超高濃度（コンマ数Ω）や超低濃度（数万Ω）の状態であれば、前記温度係数にその濃度による依存性も現れるけれども、通常のフォトダイオードを形成する濃度（約１０００Ω程度）であれば、濃度による依存性はない。また、該エピ厚が厚くなる程、応答特性が悪化するので、あまり厚くすることは望ましくなく、前記応答特性を満足する範囲で該エピ厚が規定される。
【００３２】
一方、ポリシリコン抵抗から成る帰還抵抗Ｒｆｌｐは、負の温度係数を有し、その温度係数はポリシリコン抵抗のシート抵抗値に依存する。その依存特性を図３に示す。ポリシリコン抵抗を採用するのは、温度係数が負の値を持つためである。また、拡散抵抗の温度係数よりも絶対値が小さいことも望ましい。したがって、受光アンプ回路２１のゲイン抵抗はＲｆ１ｐであるので、アンプ出力の温度係数はポリシリコン抵抗である該帰還抵抗Ｒｆｌｐの温度係数となる。
【００３３】
そして、この帰還抵抗Ｒｆｌｐの温度係数の絶対値がフォトダイオードＤの温度係数の絶対値と同じになるように帰還抵抗Ｒｆｌｐのシート抵抗値を合せ込むことで、該受光アンプ回路２１からの出力電圧の温度特性をゼロにすることができる。
【００３４】
たとえば、フォトダイオードＤによって受光されるレーザ光の発振波長が、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ等のＣＤの書込みに用いられる７８０ｎｍで、上述の受光アンプ回路２１をＮ型基板に形成した場合、フォトダイオードＤの温度係数を約＋４００ｐｐｍ／℃、受光アンプ回路２１の温度係数を約−４００ｐｐｍ／℃に調整することで、該受光アンプ回路２１の出力電圧の温度係数を相殺することができる。
【００３５】
また、レーザ光の発振波長が前記７８０ｎｍで、それを受光アンプ回路２１のＮ型基板にモノリシック形成した場合、フォトダイオードＤの温度係数を約＋１０００ｐｐｍ／℃、受光アンプ回路２１の温度係数を約−１０００ｐｐｍ／℃に調整することで、該受光アンプ回路２１の出力電圧の温度係数を相殺することができる。
【００３６】
一方、レーザ光の発振波長が、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ等のＤＶＤの書込みに用いられる６５０ｎｍで、上述の受光アンプ回路２１をＮ型基板に形成した場合、フォトダイオードＤの温度係数を約＋１００ｐｐｍ／℃、受光アンプ回路２１の温度係数を約−１００ｐｐｍ／℃に調整することで、該受光アンプ回路２１の出力電圧の温度係数を相殺することができる。
【００３７】
また、レーザ光の発振波長が前記６５０ｎｍで、それを受光アンプ回路２１のＮ型基板にモノリシック形成した場合も、フォトダイオードＤの温度係数を約＋１００ｐｐｍ／℃、受光アンプ回路２１の温度係数を約−１００ｐｐｍ／℃に調整することで、該受光アンプ回路２１の出力電圧の温度係数を相殺することができる。
【００３８】
図４は、本発明の実施の一形態のレーザパワー制御用の受光アンプ回路３１のブロック図である。この受光アンプ回路３１において、前述の受光アンプ回路２１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。この受光アンプ回路３１は、Ｉ−Ｖ変換アンプ３２と差動アンプ３３とを備える２段アンプ構成であり、前記Ｉ−Ｖ変換アンプ３２の帰還抵抗Ｒｆｌｐおよび入力抵抗Ｒｓ１と、前記差動アンプ３３の帰還抵抗Ｒｆ２ｐおよび入力抵抗Ｒｓ２ｐ，Ｒｓ３と、可変抵抗Ｒｅｘｔとをさらに備えている。
【００３９】
前記Ｉ−Ｖ変換アンプ３２には、前記Ｉ−Ｖ変換アンプ２２と同様に、その反転端子にフォトダイオードＤからの光電流Ｉｓｃが入力されて電流−電圧変換が行われるともに、入力抵抗Ｒｓ１を介して該Ｉ−Ｖ変換アンプ３２の非反転端子に入力される基準電圧ＶＲＥＦと比較増幅が行われて出力される。Ｉ−Ｖ変換アンプ３２の入出力間には、帰還抵抗Ｒｆ１ｐが介在されている。前記Ｉ−Ｖ変換アンプ３２の出力は、入力抵抗Ｒｓ３を介して差動アンプ３３の非反転端子に入力され、可変抵抗Ｒｅｘｔおよび入力抵抗Ｒｓ２ｐを介して該差動アンプ３３の反転端子に入力される前記基準電圧ＶＲＥＦと比較増幅されて出力される。
【００４０】
そして、前記フォトダイオードＤの光電流Ｉｓｃは、前記Ｉ−Ｖ変換アンプ２２と同様に、回路に流れ込む（Ｖｃｃ→回路）ので、基準電圧ＶＲＥＦに対する該Ｉ−Ｖ変換アンプ３２の出力は負の出力であり、これが非反転の差動アンプ３３に入力されて、最終の回路出力は負の出力となっている。
【００４１】
注目すべきは、この受光アンプ回路３１では、前記フォトダイオードＤはＮ型基板／Ｎ型エピ構造であり、前記帰還抵抗Ｒｆｌｐ，Ｒｆ２ｐおよび入力抵抗Ｒｓ２ｐは前記ポリシリコン抵抗から成ることである。前記入力抵抗Ｒｓ１，Ｒｓ３は、チップ上に拡散抵抗で形成される。また、前記可変抵抗Ｒｅｘｔは、感度調整用の外付けの可変抵抗である。
【００４２】
このように構成される受光アンプ回路３１では、全体のゲイン抵抗は、Ｒｆ１ｐ×（１＋（Ｒｆ２ｐ／（Ｒｓ２ｐ＋Ｒｅｘｔ）））となる。外付けの可変抵抗Ｒｅｘｔには一般的な可変抵抗を用いるが、通常、この可変抵抗は温度係数が殆どんど無いものである。また、該可変抵抗Ｒｅｘｔの温度係数は無視できるので、２段で構成される該受光アンプ回路３１の全体出力の温度係数は、前段の帰還抵抗Ｒｆ１ｐの温度係数と、後段の帰還抵抗Ｒｆ２ｐおよび入力抵抗Ｒｓ２ｐの分圧抵抗１＋（Ｒｆ２ｐ／Ｒｓ２ｐ）の温度係数との和となる。その温度係数の和の絶対値がフォトダイオードＤの温度係数の絶対値と同じになるように、ポリシリコン抵抗から成る前記帰還抵抗Ｒｆｌｐ，Ｒｆ２ｐおよび入力抵抗Ｒｓ２ｐのシート抵抗値が調整される。このようにして正負の温度係数値を合せ込むことによって、出力電圧の温度特性をゼロにすることができる。
【００４３】
たとえば、レーザ光の発振波長が７８０ｎｍで、上述の受光アンプ回路３１をＮ型基板に形成した場合、フォトダイオードＤの温度係数を約＋４００ｐｐｍ／℃、受光アンプ回路３１の温度係数を約−４００ｐｐｍ／℃に調整することで、該受光アンプ回路３１の出力電圧の温度係数を相殺することができる。
【００４４】
また、レーザ光の発振波長が前記７８０ｎｍで、それを受光アンプ回路３１のＮ型基板にモノリシック形成した場合、フォトダイオードＤの温度係数を約＋１０００ｐｐｍ／℃、受光アンプ回路３１の温度係数を約−１０００ｐｐｍ／℃に調整することで、該受光アンプ回路３１の出力電圧の温度係数を相殺することができる。
【００４５】
一方、レーザ光の発振波長が６５０ｎｍで、上述の受光アンプ回路３１をＮ型基板に形成した場合、フォトダイオードＤの温度係数を約＋１００ｐｐｍ／℃、受光アンプ回路３１の温度係数を約−１００ｐｐｍ／℃に調整することで、該受光アンプ回路３１の出力電圧の温度係数を相殺することができる。
【００４６】
また、レーザ光の発振波長が前記６５０ｎｍで、それを受光アンプ回路３１のＮ型基板にモノリシック形成した場合も、フォトダイオードＤの温度係数を約＋１００ｐｐｍ／℃、受光アンプ回路３１の温度係数を約−１００ｐｐｍ／℃に調整することで、該受光アンプ回路３１の出力電圧の温度係数を相殺することができる。
【００４７】
本発明の実施の他の形態について、図５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００４８】
図５は、本発明の実施の他の形態のレーザパワー制御用の受光アンプ回路４１のブロック図である。この受光アンプ回路４１において、前述の受光アンプ回路２１，３１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。この受光アンプ回路４１は、Ｉ−Ｖ変換アンプ４２と差動アンプ４３とを備える２段アンプ構成であり、前記Ｉ−Ｖ変換アンプ４２の帰還抵抗Ｒｆｌｐおよび入力抵抗Ｒｓ１と、前記差動アンプ４３の帰還抵抗Ｒｆ２ｐおよび入力抵抗Ｒｓ２ｐ，Ｒｓ３と、可変抵抗Ｒｅｘｔとをさらに備えている。
【００４９】
前記Ｉ−Ｖ変換アンプ４２には、その反転端子にフォトダイオードＤからの光電流Ｉｓｃが入力されて電流−電圧変換が行われるともに、入力抵抗Ｒｓ１を介して該Ｉ−Ｖ変換アンプ４２の非反転端子に入力される基準電圧ＶＲＥＦと比較増幅が行われて出力される。Ｉ−Ｖ変換アンプ４２の入出力間には、帰還抵抗Ｒｆ１ｐが介在されている。前記Ｉ−Ｖ変換アンプ４２の出力は、可変抵抗Ｒｅｘｔおよび入力抵抗Ｒｓ２ｐを介して差動アンプ４３の反転端子に入力され、入力抵抗Ｒｓ３を介して該差動アンプ４３の非反転端子に入力される前記基準電圧ＶＲＥＦと比較増幅されて出力される。
【００５０】
そして、前記フォトダイオードＤの光電流Ｉｓｃは、回路から流れ出す（回路→ＧＮＤ）ので、基準電圧ＶＲＥＦに対する該Ｉ−Ｖ変換アンプ４２の出力は正の出力であり、これが反転の差動アンプ４３に入力されて、最終の回路出力は負の出力となっている。
【００５１】
注目すべきは、この受光アンプ回路４１では、前記フォトダイオードＤはＰ型基板／Ｐ型エピ構造であり、前記帰還抵抗Ｒｆｌｐ，Ｒｆ２ｐおよび入力抵抗Ｒｓ２ｐは前記ポリシリコン抵抗から成ることである。前記入力抵抗Ｒｓ１，Ｒｓ３は、チップ上に拡散抵抗で形成される。また、前記可変抵抗Ｒｅｘｔは、感度調整用の外付けの可変抵抗である。
【００５２】
このように構成される受光アンプ回路４１では、全体のゲイン抵抗は、Ｒｆ１ｐ×（（Ｒｆ２ｐ／（Ｒｓ２ｐ＋Ｒｅｘｔ））となる。前記可変抵抗Ｒｅｘｔの温度係数は無視できるので、２段で構成される該受光アンプ回路４１の全体出力の温度係数は、前段の帰還抵抗Ｒｆ１ｐの温度係数と、後段の帰還抵抗Ｒｆ２ｐおよび入力抵抗Ｒｓ２ｐの分圧抵抗（Ｒｆ２ｐ／Ｒｓ２ｐ）の温度係数との和となる。その温度係数の和の絶対値がフォトダイオードＤの温度係数の絶対値と同じになるように、ポリシリコン抵抗から成る前記帰還抵抗Ｒｆｌｐ，Ｒｆ２ｐおよび入力抵抗Ｒｓ２ｐのシート抵抗値が調整される。このようにして正負の温度係数値を合せ込むことによって、出力電圧の温度特性をゼロにすることができる。
【００５３】
たとえば、レーザ光の発振波長が７８０ｎｍで、上述の受光アンプ回路４１をＰ型基板に形成した場合、フォトダイオードＤの温度係数を約＋４００ｐｐｍ／℃、受光アンプ回路４１の温度係数を約−４００ｐｐｍ／℃に調整することで、該受光アンプ回路４１の出力電圧の温度係数を相殺することができる。
【００５４】
また、レーザ光の発振波長が前記７８０ｎｍで、それを受光アンプ回路４１のＰ型基板にモノリシック形成した場合、フォトダイオードＤの温度係数を約＋１０００ｐｐｍ／℃、受光アンプ回路４１の温度係数を約−１０００ｐｐｍ／℃に調整することで、該受光アンプ回路４１の出力電圧の温度係数を相殺することができる。
【００５５】
一方、レーザ光の発振波長が６５０ｎｍで、上述の受光アンプ回路４１をＰ型基板に形成した場合、フォトダイオードＤの温度係数を約＋１００ｐｐｍ／℃、受光アンプ回路４１の温度係数を約−１００ｐｐｍ／℃に調整することで、該受光アンプ回路４１の出力電圧の温度係数を相殺することができる。
【００５６】
また、レーザ光の発振波長が前記６５０ｎｍで、それを受光アンプ回路４１のＮ型基板にモノリシック形成した場合も、フォトダイオードＤの温度係数を約＋１００ｐｐｍ／℃、受光アンプ回路４１の温度係数を約−１００ｐｐｍ／℃に調整することで、該受光アンプ回路４１の出力電圧の温度係数を相殺することができる。
【００５７】
なお、特許第３１７３４２９号公報には、Ｉ−Ｖ変換アンプと電圧増幅アンプとの２段構成とし、２段目のアンプの帰還抵抗を、ポリシリコン抵抗（−３０００ｐｐｍ／℃で固定）と、ベース抵抗（−１４００ｐｐｍ／℃で固定）とで構成し、その構成比をｎ：（１−ｎ）として、それらの組合わせによって出力電圧の温度特性を低減することが記載されている。しかしながら、本発明は、フォトダイオードの正の温度係数を前記ポリシリコン抵抗の負の温度係数と組合わせてこれらをキャンセルするものであり、全く異なるものである。
【００５８】
【発明の効果】
本発明の受光アンプ回路は、以上のように、フォトダイオードによって光電変換された信号を増幅して出力する受光アンプ回路において、フォトダイオードが有する正の温度係数を補償するにあたって、差動アンプの帰還抵抗などの増幅ゲインを決定する帰還抵抗をポリシリコン抵抗で形成することで該帰還抵抗に負の温度係数を持たせ、前記フォトダイオードのエピ層の厚さと前記ポリシリコン抵抗のシート抵抗値とを調整して正負の温度係数値を合せ込む。
【００５９】
それゆえ、アンプ入力抵抗を外付けとして感度調整を行うことで、応答特性の悪化を招くことなく、前記フォトダイオードの温度係数を補償することができる。
【００６０】
また、本発明の受光アンプ回路は、以上のように、反転出力のＩ−Ｖ変換アンプおよび非反転出力の差動アンプの２段のアンプをＮ型基板に形成して成り、前記Ｉ−Ｖ変換アンプおよび差動アンプの前記帰還抵抗とともに、前記差動アンプの入力抵抗を前記ポリシリコン抵抗で形成し、かつ前記フォトダイオードをＮ型基板／Ｎ型エピ構造とする。
【００６１】
それゆえ、フォトダイオードによって受光されるレーザ光の発振波長が７８０ｎｍの場合、フォトダイオードの温度係数を約＋４００ｐｐｍ／℃、受光アンプ回路の温度係数を約−４００ｐｐｍ／℃に調整することで、該受光アンプ回路の出力電圧の温度係数を相殺することができる。
【００６２】
また、フォトダイオードによって受光されるレーザ光の発振波長が６５０ｎｍの場合、フォトダイオードの温度係数を約＋１００ｐｐｍ／℃、受光アンプ回路の温度係数を約−１００ｐｐｍ／℃に調整することで、該受光アンプ回路の出力電圧の温度係数を相殺することができる。
【００６３】
さらにまた、本発明の受光アンプ回路は、以上のように、反転出力のＩ−Ｖ変換アンプおよび非反転出力の差動アンプの２段のアンプと、フォトダイオードとをＮ型基板に形成して成り、前記Ｉ−Ｖ変換アンプおよび差動アンプの前記帰還抵抗とともに、前記差動アンプの入力抵抗を前記ポリシリコン抵抗で形成し、かつ前記フォトダイオードをＮ型基板／Ｎ型エピ構造とする。
【００６４】
それゆえ、フォトダイオードによって受光されるレーザ光の発振波長が７８０ｎｍの場合、フォトダイオードの温度係数を約＋１０００ｐｐｍ／℃、受光アンプ回路の温度係数を約−１０００ｐｐｍ／℃に調整することで、該受光アンプ回路の出力電圧の温度係数を相殺することができる。
【００６５】
また、フォトダイオードによって受光されるレーザ光の発振波長が６５０ｎｍの場合、フォトダイオードの温度係数を約＋１００ｐｐｍ／℃、受光アンプ回路の温度係数を約−１００ｐｐｍ／℃に調整することで、該受光アンプ回路の出力電圧の温度係数を相殺することができる。
【００６６】
また、本発明の受光アンプ回路は、以上のように、非反転出力のＩ−Ｖ変換アンプおよび反転出力の差動アンプの２段のアンプをＰ型基板に形成して成り、前記Ｉ−Ｖ変換アンプおよび差動アンプの前記帰還抵抗とともに、前記差動アンプの入力抵抗を前記ポリシリコン抵抗で形成し、かつ前記フォトダイオードをＰ型基板／Ｐ型エピ構造とする。
【００６７】
それゆえ、フォトダイオードによって受光されるレーザ光の発振波長が７８０ｎｍの場合、フォトダイオードの温度係数を約＋４００ｐｐｍ／℃、受光アンプ回路の温度係数を約−４００ｐｐｍ／℃に調整することで、該受光アンプ回路の出力電圧の温度係数を相殺することができる。
【００６８】
また、フォトダイオードによって受光されるレーザ光の発振波長が６５０ｎｍの場合、フォトダイオードの温度係数を約＋１００ｐｐｍ／℃、受光アンプ回路の温度係数を約−１００ｐｐｍ／℃に調整することで、該受光アンプ回路の出力電圧の温度係数を相殺することができる。
【００６９】
さらにまた、本発明の受光アンプ回路は、以上のように、非反転出力のＩ−Ｖ変換アンプおよび反転出力の差動アンプの２段のアンプと、フォトダイオードとをＰ型基板に形成して成り、前記Ｉ−Ｖ変換アンプおよび差動アンプの前記帰還抵抗とともに、前記差動アンプの入力抵抗を前記ポリシリコン抵抗で形成し、かつ前記フォトダイオードをＰ型基板／Ｐ型エピ構造とする。
【００７０】
それゆえ、フォトダイオードによって受光されるレーザ光の発振波長が７８０ｎｍの場合、フォトダイオードの温度係数を約＋１０００ｐｐｍ／℃、受光アンプ回路の温度係数を約−１０００ｐｐｍ／℃に調整することで、該受光アンプ回路の出力電圧の温度係数を相殺することができる。
【００７１】
また、フォトダイオードによって受光されるレーザ光の発振波長が６５０ｎｍの場合、フォトダイオードの温度係数を約＋１００ｐｐｍ／℃、受光アンプ回路の温度係数を約−１００ｐｐｍ／℃に調整することで、該受光アンプ回路の出力電圧の温度係数を相殺することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基礎的な構成であるレーザパワー制御用の受光アンプ回路のブロック図である。
【図２】フォトダイオードの温度係数のエピ層厚に対する依存特性を示すグラフである。
【図３】ポリシリコン抵抗の温度係数のシート抵抗値に対する依存特性を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の一形態のレーザパワー制御用の受光アンプ回路のブロック図である。
【図５】本発明の実施の他の形態のレーザパワー制御用の受光アンプ回路のブロック図である。
【図６】典型的な従来技術のレーザパワー制御用の受光アンプ回路のブロック図である。
【図７】他の従来技術のレーザパワー制御用の受光アンプ回路のブロック図である。
【符号の説明】
２１，３１，４１受光アンプ回路
２２，３２，４２Ｉ−Ｖ変換アンプ
３３，４３差動アンプ
Ｄフォトダイオード
Ｒｆｌｐ，Ｒｆ２ｐ帰還抵抗（ポリシリコン抵抗）
Ｒｓ１，Ｒｓ３入力抵抗
Ｒｓ２ｐ入力抵抗（ポリシリコン抵抗）
Ｒｅｘｔ可変抵抗[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light receiving amplifier circuit used for controlling the laser power of an optical recording / reproducing apparatus.
[0002]
[Prior art]
In the market of optical recording / reproducing devices such as rewritable CD-R / RW, DVD-RW, DVD-RAM drive and the like mainly used as equipment for personal computers, in order to shorten the writing / rewriting time. High-speed competition is progressing. As the drive speeds up, in order to perform stable writing / rewriting on a disk that rotates at high speed, it is necessary for the light receiving amplifier circuit to monitor the laser power accurately and without time delay. On the other hand, the ambient temperature tends to increase further due to heat radiation from the motor drive section rotating at high speed and heat radiation from the CPU. For this reason, the light receiving amplifier circuit requires constant laser power monitoring without depending on the ambient temperature.
[0003]
Therefore, typical prior art light receiving amplifier circuits 1 and 11 for laser power control in which measures are taken to eliminate temperature characteristics are shown in FIGS. 6 and 7, respectively. 6 includes an IV conversion amplifier 2, a feedback resistance rfl and an input resistance rs1 of the IV conversion amplifier 2, a differential amplifier (inverting amplifier) 3, and a feedback resistance of the differential amplifier 3. rf2 and input resistors rs2 and rs3 are provided.
[0004]
On the other hand, the light receiving amplifier circuit 11 of FIG. 7 includes an IV conversion amplifier 2, a feedback resistor rfl and an input resistor rs1 of the IV conversion amplifier 2, a differential amplifier 3, and a feedback resistor rf2a of the differential amplifier 3. Input resistors rs2a and rs3 are provided.
[0005]
In these light receiving amplifier circuits 1 and 11, the feedback resistors rf2 and rs2a are external variable resistors for sensitivity adjustment described later, and the other feedback resistors rfl and rf2a and the input resistors rs1 to rs3 are provided on the chip. It is formed by diffusion resistance.
[0006]
In the light receiving amplifier circuits 1 and 11 configured as described above, an optical signal is converted into a current signal by the photodiode d, and the photocurrent Isc is input to the inverting terminal of the IV conversion amplifier 2 to be converted into a current-voltage conversion. At the same time, it is amplified by comparison with a reference voltage VREF input to the non-inverting terminal of the IV conversion amplifier 2 via the input resistor rs1. The output from the IV conversion amplifier 2 is input to the inverting terminal of the differential amplifier 3 via the input resistors rs2 and rs2a, and is input to the non-inverting terminal of the differential amplifier 3 via the input resistor rs3. It is amplified after being compared with the reference voltage VREF. Since the photocurrent Isc of the photodiode d flows out of the circuit (circuit → GND), the output of the IV conversion amplifier 2 in the previous stage with respect to the reference voltage VREF is a positive output, and this is applied to the inverting differential amplifier 3 in the subsequent stage. As a result, the final circuit output is a negative output.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the light receiving amplifier circuits 1 and 11 configured as described above, the incident light amount of the laser light differs depending on the place where the light receiving amplifier circuits 1 and 11 are installed. Therefore, the sensitivity can be adjusted on the use side. Using the feedback resistors rf2 and rs2a as external variable resistors, the sensitivity of the light receiving amplifier circuits 1 and 11 is adjusted by adjusting the gain of the amplifier. That is, the gain resistance of the entire circuit of the light receiving amplifier circuit 1 is rf1 × (rf2 / rs2), and the gain resistance of the entire circuit of the light receiving amplifier circuit 11 is rf1 × (rf2a / rs2a).
[0008]
However, when the temperature characteristics are verified, in the light receiving amplifier circuit 1, the resistors rf1 and rs2 are formed of the same type of diffused resistors as described above, and therefore the feedback resistor rf2 for sensitivity adjustment has temperature characteristics. If not, the temperature coefficient of rf1 / rs2 is canceled out of the overall gain resistance rfl × (rf2 / rs2), and the temperature characteristics of the light receiving amplifier circuit 1 can be eliminated. However, while the capacitance value of a capacitor (not shown) in the feedback circuit of the differential amplifier 3 is fixed, changing the feedback resistor rf2 is changing the CR constant and deteriorating the response characteristics. Is not desirable. As a countermeasure, there is a method in which the capacitor is also provided externally, but the number of parts increases, so it is not suitable for downsizing and cost reduction.
[0009]
On the other hand, in the light receiving amplifier circuit 11, since the variable resistor for sensitivity adjustment is the input resistor rs2a, the CR constant of the feedback circuit does not fluctuate and the deterioration of the response characteristic can be eliminated. However, if the input resistance rs2a does not have temperature characteristics from the overall gain resistance rf1 × (rf2a / rs2a), the temperature coefficient is rfl × rf2a, which has a temperature characteristic approximately twice that of the diffusion resistance. Will end up.
[0010]
Here, the temperature characteristic of the output voltage from the light receiving amplifier circuits 1 and 11 is expressed by the sum of the temperature characteristic of the output of the photodiode d and the temperature characteristic of the output of the light receiving amplifier circuits 1 and 11. Become. Since the diffused resistor in the chip has a positive temperature coefficient, the light receiving amplifier circuit 11 has a positive temperature coefficient, and the positive temperature coefficient of the photodiode d is added to the light receiving amplifier circuit 11. As described above, the temperature characteristic of the output voltage from the output voltage has a large value, and it is difficult to reduce the temperature characteristic.
[0011]
An object of the present invention is to provide a light receiving amplifier circuit capable of improving temperature characteristics without causing deterioration of response characteristics.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The light receiving amplifier circuit of the present invention is a light receiving amplifier circuit that amplifies and outputs a signal photoelectrically converted by a photodiode, a feedback resistor that determines an amplification gain is formed of a polysilicon resistor, and a thickness of an epitaxial layer of the photodiode The positive temperature coefficient of the photodiode is compensated with the negative temperature coefficient of the polysilicon resistance by adjusting the sheet resistance value of the polysilicon resistance.
[0013]
According to the above configuration, a light receiving amplifier circuit including an IV conversion amplifier that converts a current obtained by photoelectrically converting an optical signal into a voltage into a voltage, a differential amplifier that amplifies the output voltage amplitude, and the like. In order to compensate for the positive temperature coefficient of the photodiode, a feedback resistor that determines an amplification gain such as a feedback resistor of the differential amplifier is formed of a polysilicon resistor, so that the feedback resistor has a negative temperature coefficient. Give it. The temperature coefficient of the photodiode depends on the thickness of the epi layer, and the absolute value of the temperature coefficient decreases as the epi thickness increases. Further, the temperature coefficient of the polysilicon resistance depends on the sheet resistance value, and the absolute value of the temperature coefficient decreases as the sheet resistance value decreases.
[0014]
Therefore, by adjusting the epitaxial thickness of the photodiode and the sheet resistance value of the polysilicon resistor, the positive and negative temperature coefficient values can be adjusted to cancel the temperature coefficient of the output voltage from the light receiving amplifier circuit. In this way, by compensating the positive temperature coefficient of the photodiode with the negative temperature coefficient of the feedback resistor and adjusting the sensitivity with the amplifier input resistor externally attached, the time constant of the feedback capacitor in parallel with the feedback resistor also changes. Without damaging the response characteristics.
[0015]
The light-receiving amplifier circuit according to the present invention is formed by forming two stages of amplifiers of an inverted output IV conversion amplifier and a non-inverted output differential amplifier on an N-type substrate. The input resistance of the differential amplifier is formed by the polysilicon resistance together with the feedback resistance of the amplifier, and the photodiode has an N-type substrate / N-type epi structure.
[0016]
According to the above configuration, when the oscillation wavelength of the laser light received by the photodiode is 780 nm, the temperature coefficient of the photodiode is adjusted to about +400 ppm / ° C., and the temperature coefficient of the light receiving amplifier circuit is adjusted to about −400 ppm / ° C. Thus, the temperature coefficient of the output voltage of the light receiving amplifier circuit can be canceled out.
[0017]
When the oscillation wavelength of the laser beam received by the photodiode is 650 nm, the light receiving amplifier is adjusted by adjusting the temperature coefficient of the photodiode to about +100 ppm / ° C. and the temperature coefficient of the light receiving amplifier circuit to about −100 ppm / ° C. The temperature coefficient of the output voltage of the circuit can be canceled out.
[0018]
Furthermore, the light-receiving amplifier circuit of the present invention comprises a two-stage amplifier of an inverted output IV conversion amplifier and a non-inverted output differential amplifier, and a photodiode formed on an N-type substrate. The input resistance of the differential amplifier is formed by the polysilicon resistance together with the feedback resistance of the V conversion amplifier and the differential amplifier, and the photodiode has an N-type substrate / N-type epi structure.
[0019]
According to the above configuration, when the oscillation wavelength of the laser light received by the photodiode is 780 nm, the temperature coefficient of the photodiode is adjusted to about +1000 ppm / ° C., and the temperature coefficient of the light receiving amplifier circuit is adjusted to about −1000 ppm / ° C. Thus, the temperature coefficient of the output voltage of the light receiving amplifier circuit can be canceled out.
[0020]
When the oscillation wavelength of the laser beam received by the photodiode is 650 nm, the light receiving amplifier is adjusted by adjusting the temperature coefficient of the photodiode to about +100 ppm / ° C. and the temperature coefficient of the light receiving amplifier circuit to about −100 ppm / ° C. The temperature coefficient of the output voltage of the circuit can be canceled out.
[0021]
The light-receiving amplifier circuit according to the present invention includes a two-stage amplifier including a non-inverting output IV conversion amplifier and an inverting output differential amplifier formed on a P-type substrate. The input resistance of the differential amplifier is formed by the polysilicon resistance together with the feedback resistance of the amplifier, and the photodiode has a P-type substrate / P-type epi structure.
[0022]
According to the above configuration, when the oscillation wavelength of the laser light received by the photodiode is 780 nm, the temperature coefficient of the photodiode is adjusted to about +400 ppm / ° C., and the temperature coefficient of the light receiving amplifier circuit is adjusted to about −400 ppm / ° C. Thus, the temperature coefficient of the output voltage of the light receiving amplifier circuit can be canceled out.
[0023]
When the oscillation wavelength of the laser beam received by the photodiode is 650 nm, the light receiving amplifier is adjusted by adjusting the temperature coefficient of the photodiode to about +100 ppm / ° C. and the temperature coefficient of the light receiving amplifier circuit to about −100 ppm / ° C. The temperature coefficient of the output voltage of the circuit can be canceled out.
[0024]
Furthermore, the light receiving amplifier circuit of the present invention comprises a two-stage amplifier of a non-inverted output IV conversion amplifier and an inverted output differential amplifier, and a photodiode formed on a P-type substrate. In addition to the feedback resistance of the V conversion amplifier and the differential amplifier, the input resistance of the differential amplifier is formed by the polysilicon resistance, and the photodiode has a P-type substrate / P-type epi structure.
[0025]
According to the above configuration, when the oscillation wavelength of the laser light received by the photodiode is 780 nm, the temperature coefficient of the photodiode is adjusted to about +1000 ppm / ° C., and the temperature coefficient of the light receiving amplifier circuit is adjusted to about −1000 ppm / ° C. Thus, the temperature coefficient of the output voltage of the light receiving amplifier circuit can be canceled out.
[0026]
When the oscillation wavelength of the laser beam received by the photodiode is 650 nm, the light receiving amplifier is adjusted by adjusting the temperature coefficient of the photodiode to about +100 ppm / ° C. and the temperature coefficient of the light receiving amplifier circuit to about −100 ppm / ° C. The temperature coefficient of the output voltage of the circuit can be canceled out.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The following describes one embodiment of the present invention with reference to FIGS.
[0028]
FIG. 1 is a block diagram of a light receiving amplifier circuit 21 for laser power control, which is a basic configuration of the present invention. The light receiving amplifier circuit 21 includes an IV conversion amplifier 22, a feedback resistor Rflp and an input resistor Rs1 of the IV conversion amplifier 22. An optical signal is converted into a current signal by the photodiode D, and the photocurrent Isc is input to the inverting terminal of the IV conversion amplifier 22 for current-voltage conversion, and the IV conversion is performed via the input resistor Rs1. It is amplified by comparison with the reference voltage VREF input to the non-inverting terminal of the amplifier 22 and output. A feedback resistor Rf1 is interposed between the input and output of the IV conversion amplifier 22. Since the photocurrent Isc of the photodiode D flows into the circuit (Vcc → circuit), the output of the IV conversion amplifier 22 with respect to the reference voltage VREF is a negative output.
[0029]
It should be noted that in the light receiving amplifier circuit 21, the photodiode D has an N-type substrate / N-type epi structure, and the feedback resistor Rf1p is made of a polysilicon resistor.
[0030]
The photodiode D has, for example, a specific resistance of several tens of Ω, and has an epi structure of several tens of μm with a high specific resistance of several hundreds to several thousand Ω on a substrate of several hundreds μm. Epi thickness is optimized by each process.
[0031]
Thus, the photodiode D has a positive temperature coefficient, which depends on the thickness of the epi layer. The dependence characteristic is shown in FIG. As understood from FIG. 2, the temperature coefficient decreases as the epi thickness increases. If the impurities in the epi layer are in a very high concentration (comma number Ω) or very low concentration (tens of thousands Ω), the temperature coefficient depends on the concentration, but a normal photodiode is used. As long as the concentration is about 1000Ω, there is no dependence on concentration. Further, since the response characteristic deteriorates as the epi thickness increases, it is not desirable to make the thickness too large, and the epi thickness is defined within a range that satisfies the response characteristic.
[0032]
On the other hand, the feedback resistor Rflp made of a polysilicon resistor has a negative temperature coefficient, and the temperature coefficient depends on the sheet resistance value of the polysilicon resistor. The dependence characteristic is shown in FIG. The polysilicon resistor is used because the temperature coefficient has a negative value. It is also desirable that the absolute value is smaller than the temperature coefficient of the diffusion resistance. Therefore, since the gain resistance of the light receiving amplifier circuit 21 is Rf1p, the temperature coefficient of the amplifier output is the temperature coefficient of the feedback resistor Rflp which is a polysilicon resistance.
[0033]
Then, by adjusting the sheet resistance value of the feedback resistor Rflp so that the absolute value of the temperature coefficient of the feedback resistor Rflp is the same as the absolute value of the temperature coefficient of the photodiode D, the output voltage from the light receiving amplifier circuit 21 is adjusted. The temperature characteristic of can be made zero.
[0034]
For example, when the oscillation wavelength of the laser light received by the photodiode D is 780 nm used for writing a CD such as a CD-R / RW and the above-described light receiving amplifier circuit 21 is formed on an N-type substrate, the photodiode D Is adjusted to about +400 ppm / ° C., and the temperature coefficient of the light receiving amplifier circuit 21 is adjusted to about −400 ppm / ° C., the temperature coefficient of the output voltage of the light receiving amplifier circuit 21 can be offset.
[0035]
When the oscillation wavelength of the laser beam is 780 nm and it is monolithically formed on the N-type substrate of the light receiving amplifier circuit 21, the temperature coefficient of the photodiode D is about +1000 ppm / ° C., and the temperature coefficient of the light receiving amplifier circuit 21 is about − By adjusting to 1000 ppm / ° C., the temperature coefficient of the output voltage of the light receiving amplifier circuit 21 can be offset.
[0036]
On the other hand, when the oscillation wavelength of the laser beam is 650 nm used for writing DVD such as DVD-R / RW and the above-described light receiving amplifier circuit 21 is formed on an N-type substrate, the temperature coefficient of the photodiode D is about +100 ppm / The temperature coefficient of the output voltage of the light receiving amplifier circuit 21 can be offset by adjusting the temperature coefficient of the light receiving amplifier circuit 21 to about -100 ppm / ° C.
[0037]
Further, when the oscillation wavelength of the laser beam is 650 nm and it is monolithically formed on the N-type substrate of the light receiving amplifier circuit 21, the temperature coefficient of the photodiode D is about +100 ppm / ° C., and the temperature coefficient of the light receiving amplifier circuit 21 is about By adjusting to −100 ppm / ° C., the temperature coefficient of the output voltage of the light receiving amplifier circuit 21 can be offset.
[0038]
FIG. 4 is a block diagram of the light receiving amplifier circuit 31 for laser power control according to the embodiment of the present invention. The light receiving amplifier circuit 31 is similar to the light receiving amplifier circuit 21 described above, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. The light receiving amplifier circuit 31 has a two-stage amplifier configuration including an IV conversion amplifier 32 and a differential amplifier 33. The feedback resistor Rflp and the input resistor Rs1 of the IV conversion amplifier 32 and the differential amplifier 33 are provided. Feedback resistor Rf2p, input resistors Rs2p and Rs3, and a variable resistor Rext.
[0039]
Similarly to the I-V conversion amplifier 22, the I-V conversion amplifier 32 receives the photocurrent Isc from the photodiode D at the inverting terminal thereof for current-voltage conversion, and has an input resistor Rs1. The reference voltage VREF input to the non-inverting terminal of the IV conversion amplifier 32 is compared and amplified and output. A feedback resistor Rf1p is interposed between the input and output of the IV conversion amplifier 32. The output of the IV conversion amplifier 32 is input to the non-inverting terminal of the differential amplifier 33 via the input resistor Rs3, and input to the inverting terminal of the differential amplifier 33 via the variable resistor Rext and the input resistor Rs2p. The reference voltage VREF is compared and amplified and output.
[0040]
Since the photocurrent Isc of the photodiode D flows into the circuit (Vcc → circuit) in the same manner as the IV conversion amplifier 22, the output of the IV conversion amplifier 32 with respect to the reference voltage VREF is a negative output. This is input to the non-inverting differential amplifier 33, and the final circuit output is a negative output.
[0041]
It should be noted that in the light receiving amplifier circuit 31, the photodiode D has an N-type substrate / N-type epi structure, and the feedback resistors Rflp and Rf2p and the input resistor Rs2p are made of the polysilicon resistor. The input resistors Rs1 and Rs3 are formed as diffusion resistors on the chip. The variable resistor Rext is an external variable resistor for sensitivity adjustment.
[0042]
In the light receiving amplifier circuit 31 configured as described above, the overall gain resistance is Rf1p × (1+ (Rf2p / (Rs2p + Rext))). A general variable resistor is used as the external variable resistor Rext. However, this variable resistor usually has almost no temperature coefficient. Since the temperature coefficient of the variable resistor Rext is negligible, the temperature coefficient of the overall output of the light receiving amplifier circuit 31 composed of two stages is the temperature coefficient of the feedback resistor Rf1p in the previous stage, the feedback resistor Rf2p in the subsequent stage, and the input. It is the sum of the temperature coefficient of the voltage dividing resistor 1+ (Rf2p / Rs2p) of the resistor Rs2p. The sheet resistance values of the feedback resistors Rflp, Rf2p and the input resistor Rs2p made of polysilicon resistors are adjusted so that the absolute value of the sum of the temperature coefficients becomes the same as the absolute value of the temperature coefficient of the photodiode D. By combining positive and negative temperature coefficient values in this way, the temperature characteristic of the output voltage can be made zero.
[0043]
For example, when the oscillation wavelength of the laser beam is 780 nm and the above-described light receiving amplifier circuit 31 is formed on an N-type substrate, the temperature coefficient of the photodiode D is about +400 ppm / ° C., and the temperature coefficient of the light receiving amplifier circuit 31 is about −400 ppm / By adjusting to 0 ° C., the temperature coefficient of the output voltage of the light receiving amplifier circuit 31 can be canceled.
[0044]
When the oscillation wavelength of the laser beam is 780 nm and it is monolithically formed on the N-type substrate of the light receiving amplifier circuit 31, the temperature coefficient of the photodiode D is about +1000 ppm / ° C., and the temperature coefficient of the light receiving amplifier circuit 31 is about − By adjusting to 1000 ppm / ° C., the temperature coefficient of the output voltage of the light receiving amplifier circuit 31 can be offset.
[0045]
On the other hand, when the oscillation wavelength of the laser beam is 650 nm and the above-described light receiving amplifier circuit 31 is formed on an N-type substrate, the temperature coefficient of the photodiode D is about +100 ppm / ° C., and the temperature coefficient of the light receiving amplifier circuit 31 is about −100 ppm / By adjusting to 0 ° C., the temperature coefficient of the output voltage of the light receiving amplifier circuit 31 can be canceled.
[0046]
Also, when the oscillation wavelength of the laser beam is 650 nm and it is monolithically formed on the N-type substrate of the light receiving amplifier circuit 31, the temperature coefficient of the photodiode D is about +100 ppm / ° C., and the temperature coefficient of the light receiving amplifier circuit 31 is about By adjusting to −100 ppm / ° C., the temperature coefficient of the output voltage of the light receiving amplifier circuit 31 can be offset.
[0047]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIG.
[0048]
FIG. 5 is a block diagram of a light receiving amplifier circuit 41 for laser power control according to another embodiment of the present invention. The light receiving amplifier circuit 41 is similar to the above-described light receiving amplifier circuits 21 and 31, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. The light receiving amplifier circuit 41 has a two-stage amplifier configuration including an IV conversion amplifier 42 and a differential amplifier 43. The feedback resistor Rflp and the input resistor Rs1 of the IV conversion amplifier 42 and the differential amplifier 43 are provided. Feedback resistor Rf2p, input resistors Rs2p and Rs3, and a variable resistor Rext.
[0049]
The IV conversion amplifier 42 is supplied with the photocurrent Isc from the photodiode D at its inverting terminal for current-voltage conversion, and the I-V conversion amplifier 42 is not connected via the input resistor Rs1. Comparison amplification with the reference voltage VREF input to the inverting terminal is performed and output. A feedback resistor Rf1p is interposed between the input and output of the IV conversion amplifier 42. The output of the IV conversion amplifier 42 is input to the inverting terminal of the differential amplifier 43 via the variable resistor Rext and the input resistor Rs2p, and is input to the non-inverting terminal of the differential amplifier 43 via the input resistor Rs3. The reference voltage VREF is compared and amplified and output.
[0050]
Since the photocurrent Isc of the photodiode D flows out of the circuit (circuit → GND), the output of the IV conversion amplifier 42 with respect to the reference voltage VREF is a positive output, and this is applied to the inverting differential amplifier 43. As a result, the final circuit output is a negative output.
[0051]
It should be noted that in the light receiving amplifier circuit 41, the photodiode D has a P-type substrate / P-type epi structure, and the feedback resistors Rflp, Rf2p and the input resistor Rs2p are made of the polysilicon resistor. The input resistors Rs1 and Rs3 are formed as diffusion resistors on the chip. The variable resistor Rext is an external variable resistor for sensitivity adjustment.
[0052]
In the light receiving amplifier circuit 41 configured as described above, the overall gain resistance is Rf1p × ((Rf2p / (Rs2p + Rext)). Since the temperature coefficient of the variable resistor Rext is negligible, the gain resistor is configured in two stages. The temperature coefficient of the overall output of the light receiving amplifier circuit 41 is the sum of the temperature coefficient of the feedback resistor Rf1p in the previous stage and the temperature coefficient of the voltage dividing resistor (Rf2p / Rs2p) of the feedback resistor Rf2p in the subsequent stage and the input resistor Rs2p. The sheet resistance values of the feedback resistors Rflp, Rf2p and the input resistor Rs2p made of polysilicon resistors are adjusted so that the absolute value of the sum of the temperature coefficients becomes the same as the absolute value of the temperature coefficient of the photodiode D. By combining the positive and negative temperature coefficient values, the temperature characteristic of the output voltage can be made zero.
[0053]
For example, when the oscillation wavelength of the laser beam is 780 nm and the light receiving amplifier circuit 41 is formed on a P-type substrate, the temperature coefficient of the photodiode D is about +400 ppm / ° C., and the temperature coefficient of the light receiving amplifier circuit 41 is about −400 ppm / By adjusting to 0 ° C., the temperature coefficient of the output voltage of the light receiving amplifier circuit 41 can be canceled.
[0054]
When the oscillation wavelength of the laser light is 780 nm and it is monolithically formed on the P-type substrate of the light receiving amplifier circuit 41, the temperature coefficient of the photodiode D is about +1000 ppm / ° C., and the temperature coefficient of the light receiving amplifier circuit 41 is about − By adjusting to 1000 ppm / ° C., the temperature coefficient of the output voltage of the light receiving amplifier circuit 41 can be offset.
[0055]
On the other hand, when the oscillation wavelength of the laser beam is 650 nm and the above-described light receiving amplifier circuit 41 is formed on a P-type substrate, the temperature coefficient of the photodiode D is about +100 ppm / ° C., and the temperature coefficient of the light receiving amplifier circuit 41 is about −100 ppm / By adjusting to 0 ° C., the temperature coefficient of the output voltage of the light receiving amplifier circuit 41 can be canceled.
[0056]
Also, when the oscillation wavelength of the laser beam is 650 nm and it is monolithically formed on the N-type substrate of the light receiving amplifier circuit 41, the temperature coefficient of the photodiode D is about +100 ppm / ° C., and the temperature coefficient of the light receiving amplifier circuit 41 is about By adjusting to −100 ppm / ° C., the temperature coefficient of the output voltage of the light receiving amplifier circuit 41 can be offset.
[0057]
In Japanese Patent No. 3173429, a two-stage configuration of an IV conversion amplifier and a voltage amplification amplifier is used, and the feedback resistance of the second stage amplifier is a polysilicon resistance (fixed at −3000 ppm / ° C.), a base It is described that the temperature characteristic of the output voltage is reduced by combining them with a resistance (fixed at −1400 ppm / ° C.), the composition ratio being n: (1-n). However, in the present invention, the positive temperature coefficient of the photodiode is combined with the negative temperature coefficient of the polysilicon resistor to cancel them, which is completely different.
[0058]
【The invention's effect】
As described above, the light receiving amplifier circuit of the present invention provides feedback of the differential amplifier in compensating for the positive temperature coefficient of the photodiode in the light receiving amplifier circuit that amplifies and outputs the signal photoelectrically converted by the photodiode. A feedback resistor that determines an amplification gain such as a resistor is formed of a polysilicon resistor so that the feedback resistor has a negative temperature coefficient, and the thickness of the epitaxial layer of the photodiode and the sheet resistance value of the polysilicon resistor are obtained. Adjust to match the positive and negative temperature coefficient values.
[0059]
Therefore, by performing sensitivity adjustment with an amplifier input resistor as an external device, the temperature coefficient of the photodiode can be compensated without causing deterioration of response characteristics.
[0060]
Further, as described above, the light receiving amplifier circuit of the present invention is formed by forming, on an N-type substrate, two-stage amplifiers of an inverted output IV conversion amplifier and a non-inverted output differential amplifier. The input resistance of the differential amplifier is formed by the polysilicon resistance together with the feedback resistance of the conversion amplifier and the differential amplifier, and the photodiode has an N-type substrate / N-type epi structure.
[0061]
Therefore, when the oscillation wavelength of the laser beam received by the photodiode is 780 nm, the temperature coefficient of the photodiode is adjusted to about +400 ppm / ° C., and the temperature coefficient of the light receiving amplifier circuit is adjusted to about −400 ppm / ° C. The temperature coefficient of the output voltage of the amplifier circuit can be canceled out.
[0062]
When the oscillation wavelength of the laser beam received by the photodiode is 650 nm, the light receiving amplifier is adjusted by adjusting the temperature coefficient of the photodiode to about +100 ppm / ° C. and the temperature coefficient of the light receiving amplifier circuit to about −100 ppm / ° C. The temperature coefficient of the output voltage of the circuit can be canceled out.
[0063]
Furthermore, in the light receiving amplifier circuit of the present invention, as described above, a two-stage amplifier of an inverted output IV conversion amplifier and a non-inverted output differential amplifier, and a photodiode are formed on an N-type substrate. The input resistance of the differential amplifier is formed of the polysilicon resistance together with the feedback resistance of the IV conversion amplifier and the differential amplifier, and the photodiode has an N-type substrate / N-type epi structure.
[0064]
Therefore, when the oscillation wavelength of the laser beam received by the photodiode is 780 nm, the temperature coefficient of the photodiode is adjusted to about +1000 ppm / ° C., and the temperature coefficient of the light receiving amplifier circuit is adjusted to about −1000 ppm / ° C. The temperature coefficient of the output voltage of the amplifier circuit can be canceled out.
[0065]
When the oscillation wavelength of the laser beam received by the photodiode is 650 nm, the light receiving amplifier is adjusted by adjusting the temperature coefficient of the photodiode to about +100 ppm / ° C. and the temperature coefficient of the light receiving amplifier circuit to about −100 ppm / ° C. The temperature coefficient of the output voltage of the circuit can be canceled out.
[0066]
Further, as described above, the light receiving amplifier circuit of the present invention is formed by forming, on a P-type substrate, two-stage amplifiers of a non-inverting output IV conversion amplifier and an inverting output differential amplifier. Together with the feedback resistors of the conversion amplifier and the differential amplifier, the input resistance of the differential amplifier is formed by the polysilicon resistor, and the photodiode has a P-type substrate / P-type epi structure.
[0067]
Therefore, when the oscillation wavelength of the laser beam received by the photodiode is 780 nm, the temperature coefficient of the photodiode is adjusted to about +400 ppm / ° C., and the temperature coefficient of the light receiving amplifier circuit is adjusted to about −400 ppm / ° C. The temperature coefficient of the output voltage of the amplifier circuit can be canceled out.
[0068]
When the oscillation wavelength of the laser beam received by the photodiode is 650 nm, the light receiving amplifier is adjusted by adjusting the temperature coefficient of the photodiode to about +100 ppm / ° C. and the temperature coefficient of the light receiving amplifier circuit to about −100 ppm / ° C. The temperature coefficient of the output voltage of the circuit can be canceled out.
[0069]
Furthermore, in the light receiving amplifier circuit of the present invention, as described above, a two-stage amplifier including a non-inverting output IV conversion amplifier and an inverting output differential amplifier, and a photodiode are formed on a P-type substrate. The input resistance of the differential amplifier is formed by the polysilicon resistance together with the feedback resistance of the IV conversion amplifier and the differential amplifier, and the photodiode has a P-type substrate / P-type epi structure.
[0070]
Therefore, when the oscillation wavelength of the laser beam received by the photodiode is 780 nm, the temperature coefficient of the photodiode is adjusted to about +1000 ppm / ° C., and the temperature coefficient of the light receiving amplifier circuit is adjusted to about −1000 ppm / ° C. The temperature coefficient of the output voltage of the amplifier circuit can be canceled out.
[0071]
When the oscillation wavelength of the laser beam received by the photodiode is 650 nm, the light receiving amplifier is adjusted by adjusting the temperature coefficient of the photodiode to about +100 ppm / ° C. and the temperature coefficient of the light receiving amplifier circuit to about −100 ppm / ° C. The temperature coefficient of the output voltage of the circuit can be canceled out.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a light receiving amplifier circuit for laser power control, which is a basic configuration of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing a dependence characteristic of a temperature coefficient of a photodiode on an epilayer thickness.
FIG. 3 is a graph showing a dependence characteristic of a temperature coefficient of polysilicon resistance on a sheet resistance value.
FIG. 4 is a block diagram of a light receiving amplifier circuit for laser power control according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram of a light receiving amplifier circuit for controlling laser power according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram of a typical prior art light receiving amplifier circuit for laser power control.
FIG. 7 is a block diagram of a light receiving amplifier circuit for laser power control according to another prior art.
[Explanation of symbols]
21, 31, 41 Light receiving amplifier circuit
22, 32, 42 IV conversion amplifier
33, 43 Differential amplifier
D photodiode
Rflp, Rf2p Feedback resistance (polysilicon resistance)
Rs1, Rs3 input resistance
Rs2p input resistance (polysilicon resistance)
Rext variable resistance

Claims

In a light receiving amplifier circuit that amplifies and outputs a signal photoelectrically converted by a photodiode,
A feedback resistor that determines the amplification gain is formed of a polysilicon resistor,
The photodetection is characterized in that the positive temperature coefficient of the photodiode is compensated by the negative temperature coefficient of the polysilicon resistance by adjusting the thickness of the epi layer of the photodiode and the sheet resistance value of the polysilicon resistance. Amplifier circuit.

A two-stage amplifier of an inverted output IV conversion amplifier and a non-inverted output differential amplifier is formed on an N-type substrate, and together with the feedback resistors of the IV conversion amplifier and the differential amplifier, the differential 2. The light receiving amplifier circuit according to claim 1, wherein an input resistance of the amplifier is formed of the polysilicon resistance, and the photodiode has an N-type substrate / N-type epi structure.

A two-stage amplifier of an inverted output IV conversion amplifier and a non-inverted output differential amplifier and a photodiode are formed on an N-type substrate, and the feedback resistors of the IV conversion amplifier and the differential amplifier are formed. And the input resistance of the differential amplifier is formed of the polysilicon resistance,
2. The light receiving amplifier circuit according to claim 1, wherein the photodiode has an N-type substrate / N-type epi structure.

A two-stage amplifier of a non-inverting output IV conversion amplifier and an inverting output differential amplifier is formed on a P-type substrate, and together with the feedback resistors of the IV conversion amplifier and the differential amplifier, the differential 2. The light receiving amplifier circuit according to claim 1, wherein an input resistance of the amplifier is formed of the polysilicon resistance, and the photodiode has a P-type substrate / P-type epi structure.

A two-stage amplifier of a non-inverting output IV conversion amplifier and an inverting output differential amplifier and a photodiode are formed on a P-type substrate, and the feedback resistors of the IV conversion amplifier and the differential amplifier are formed. And the input resistance of the differential amplifier is formed of the polysilicon resistance,
2. The light receiving amplifier circuit according to claim 1, wherein the photodiode has a P-type substrate / P-type epi structure.