專利名稱：光放大器件和應(yīng)用它的光學(xué)拾取器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)數(shù)個(gè)光接收單元輸出的電流進(jìn)行相加或相減運(yùn)算、和輸出根據(jù)相加或相減運(yùn)算所得的電流放大的電壓的光放大器件。更具體地，本發(fā)明涉及用在光學(xué)拾取器件中的光放大器件。
背景技術(shù)：
在用于光盤的光學(xué)拾取器件中，從光接收部分輸出的電流信號(hào)不僅用于數(shù)據(jù)讀取，而且用于伺服控制，以實(shí)現(xiàn)聚焦(讀取光束的聚焦)和跟蹤(讀取光束的定位)，這兩者對(duì)于數(shù)據(jù)的正確讀取是非常重要的。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，光接收部分通常不是配備單個(gè)光接收單元，而是配備彼此相鄰地排列著的數(shù)個(gè)光接收單元，以便當(dāng)光斑入射到光接收部分上時(shí)，根據(jù)各個(gè)光接收單元接收的光量之差，實(shí)現(xiàn)伺服控制。
另一方面，為了數(shù)據(jù)讀取的目的，使用把各個(gè)光接收單元輸出的電流信號(hào)全部加在一起獲得的信號(hào)，以便把讀取誤差降低到最低程度。以前，這種相加運(yùn)算是由配備在光學(xué)拾取器件外部的信號(hào)處理集成電路完成的。但是，最近，這樣的相加運(yùn)算越來越多地由配備在光學(xué)拾取器件內(nèi)部的光放大器件來完成。一個(gè)理由是最近讀寫速率顯著增加。另一個(gè)理由是，為了能從數(shù)種類型的光盤中再現(xiàn)，人們逐漸使用具有數(shù)種頻率的激光束，這降低了來自光接收單元的輸出信號(hào)的S/N比(信噪比)，從而使在將光接收單元與處理光接收單元的輸出信號(hào)的信號(hào)處理集成電路相連接的導(dǎo)線中產(chǎn)生的噪聲并非微不足道。還有一個(gè)理由是人們一直希望進(jìn)一步降低光學(xué)拾取器件的成本和能耗。
圖6顯示了將數(shù)個(gè)光接收單元輸出的電流信號(hào)相加在一起的傳統(tǒng)光放大器的結(jié)構(gòu)。光電二極管D1的陰極與互阻抗放大器26的輸入端相連接，光電二極管D2的陰極與互阻抗放大器27的輸入端相連接。光電二極管D1和D2的陽(yáng)極保持在地電位上。應(yīng)該注意到，互阻抗放大器表示把它接收的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成它輸出的電壓信號(hào)的放大器。
互阻抗放大器26的輸出端與電阻R6的一端相連接，互阻抗放大器27的輸出端與電阻R7的一端相連接。電阻R6和R7的另一端連接在一起，在它們之間的節(jié)點(diǎn)n2與非倒相放大器28的輸入方相連接。非倒相放大器28的輸出方與端點(diǎn)4相連接。
非倒相放大器28由運(yùn)算放大器OP2和電阻R8和R9組成。運(yùn)算放大器OP2的非倒相輸入端用作非倒相放大器28的輸入方。電阻R8的一端和電路R9的一端與運(yùn)算放大器OP2的倒相輸入端相連接，電阻R9的另一端保持在地電位上。電阻R8的另一端與運(yùn)算放大器OP2的輸出端相連接，在它們之間的節(jié)點(diǎn)用作非倒相放大器28的輸出方。
如上所述的光放大器的輸出電壓VO′按如下給出。設(shè)互阻抗放大器26的輸出電壓為V26，互阻抗放大器27的輸出電壓為V27，在節(jié)點(diǎn)n2上的電位是Vn2。那么，饋入運(yùn)算放大器OP2的非倒相輸入端的電流I由下面方程(1)給出，此處，r6代表電阻R6的阻值，和r7代表電阻R7的阻值。
I＝(V26-Vn2)/r6+(V27-Vn2)/r7(1)電壓Vn2與輸出電壓VO′之間的關(guān)系由下面方程(2)給出，此處，r8代表電阻R8的阻值，和r9代表電阻R9的阻值。
VO′＝(1+r8/r9)×Vn2(2)當(dāng)把方程(1)和(2)合并在一起時(shí)，輸出電壓VO′由下面方程(3)給出。這里，電流I非常小，因此，包含電流I的項(xiàng)近似為0。
VO′＝(1+r8/r9)×(r7×V26+r6×V27)/(r6+r7) (3)當(dāng)按照下面方程(4)所定義的那樣設(shè)置電阻R9的阻值r9，和把方程(3)和(4)合并在一起時(shí)，輸出電壓VO′由下面方程(5)給出。
r9＝(r6×r7)/(r6+r7) (4)VO′＝(1+r8/r9)×r9×(V26/r6×V27/r7) (5)
在方程(5)中，V26/r6可以被認(rèn)為是互阻抗放大器26的輸出，和V27/r7可以被認(rèn)為是互阻抗放大器27的輸出。此外，電壓V26是互阻抗放大器26轉(zhuǎn)換光電二極管D1的輸出電流的結(jié)果，和電壓V27是互阻抗放大器27轉(zhuǎn)換光電二極管D2的輸出電流的結(jié)果。因此，方程(5)顯示，輸出電壓VO′是根據(jù)把光電二極管D1和D2輸出的電流相加在一起的值放大的電壓。
在圖6所示的傳統(tǒng)光放大器中，如果假設(shè)運(yùn)算放大器OP2的增益是A0，那么，本身是負(fù)反饋放大器的非倒相放大器28的環(huán)路增益T′由下面方程(6)給出。
T′＝A0×r9/(r9+r8) (6)這里，由于阻值r9按照方程(4)所定義的那樣設(shè)置，因此，通過增大饋入互阻抗放大器26和27的電流信號(hào)的放大因子來增大圖6所示的傳統(tǒng)光放大器的增益的嘗試導(dǎo)致阻值r9變小，其結(jié)果是，如方程(6)清楚顯示，使非倒相放大器28的環(huán)路增益T′變小。
在圖6所示的傳統(tǒng)光放大器中，通過配備非倒相放大器28作為負(fù)反饋放大器，與沒有負(fù)反饋存在的情況相比，它的性能提高了[(環(huán)路增益)/(負(fù)反饋后的增益)]倍。但是，如上所述，當(dāng)為了增大圖6所示的傳統(tǒng)光放大器的增益而增大饋入互阻抗放大器26和27的電流信號(hào)的放大因子時(shí)，非倒相放大器28的環(huán)路增益T′變小了，因此，非倒相放大器28的性能變差了。這使得圖6所示的傳統(tǒng)光放大器不可能取得高的增益和寬的帶寬。
順便提一下，待審日本專利申請(qǐng)第H2-301879號(hào)公開了輸出根據(jù)電流放大的電壓的加法器，所述電流是把配備在加法器本身內(nèi)的數(shù)個(gè)放大器(電導(dǎo)放大器或可變電導(dǎo)放大器)的輸出電流相加在一起獲得的。但是，配備在這個(gè)加法器內(nèi)的放大器接收電壓作為它們的輸入，因此，這個(gè)加法器不能用作把來自光接收單元的輸出電流饋送給它的光放大器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高增益、寬帶寬的光放大器，這種光放大器對(duì)數(shù)個(gè)光接收單元輸出的電流進(jìn)行相加或相減運(yùn)算、和輸出根據(jù)相加或相減所得的電流放大的電壓，并且還提供一種應(yīng)用這樣的光放大器的光學(xué)拾取器件。
為了實(shí)現(xiàn)上面目的，根據(jù)本發(fā)明，光放大器配備了數(shù)個(gè)光放大器電路，每一個(gè)含有根據(jù)接收光的強(qiáng)度輸出電流的光接收單元、和通過放大光接收單元的輸出電流來輸出電流的電流放大器；和第一互阻抗(transimpedance)放大器，它的輸入端與各個(gè)電流放大器的輸出端都連接在上面的節(jié)點(diǎn)相連接。


通過參照附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行如下詳細(xì)描述，本發(fā)明的上面和其它目的和特征將更加清楚，在附圖中圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明的光放大器的結(jié)構(gòu)的圖；圖2是顯示配備在圖1所示的光放大器中的電流放大器的結(jié)構(gòu)的圖；圖3是顯示配備在圖2所示的電流放大器中的互導(dǎo)(transconductance)差分放大器的結(jié)構(gòu)的圖；圖4是顯示用恒壓源取代配備在圖2所示的電流放大器中的互阻抗放大器的結(jié)構(gòu)的圖；圖5是顯示光學(xué)拾取器件的結(jié)構(gòu)的圖；和圖6是顯示傳統(tǒng)光放大器的結(jié)構(gòu)的圖。
具體實(shí)施例方式
從現(xiàn)在開始，參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的光放大器。應(yīng)該注意到，那些在圖6中也可以找到的電路單元和信號(hào)用相同的標(biāo)號(hào)表示。
光電二極管D1的陰極與電流放大器1的輸入端相連接，和光電二極管D2的陰極與電流放大器2的輸入端相連接。光電二極管D1和D2的陽(yáng)極保持在地電位上。
電流放大器1和2的輸出端連接在一起，和在它們之間的節(jié)點(diǎn)n1與互阻抗放大器3的輸入方相連接?；プ杩狗糯笃?的輸出方與端點(diǎn)4相連接。
互阻抗放大器3包括運(yùn)算放大器OP1、電阻R1和恒壓源5。運(yùn)算放大器OP1的倒相輸入端與電阻R1的一端相連接，和它們之間的節(jié)點(diǎn)用作互阻抗放大器3的輸入方。運(yùn)算放大器OP1的輸出端與電阻R1的另一端相連接，和它們之間的節(jié)點(diǎn)用作互阻抗放大器3的輸出方。電阻R1起運(yùn)算放大器OP1的負(fù)反饋電阻的作用。恒壓源5的正電位方與運(yùn)算放大器OP1的非倒相輸入端相連接，恒壓源5的負(fù)電位方保持在地電位上。
按如上所述構(gòu)成的電路按如下方式操作。電流放大器1接收光電二極管D1的輸出電流Ip1，并且放大它，輸出電流IO1。電流放大器2接收光電二極管D2的輸出電流Ip2，并且放大它，輸出電流IO2。因此，從互阻抗放大器3的輸入方提取作為電流IO1和IO2之和的電流。運(yùn)算放大器OP1計(jì)算饋入它的電壓之差，并且根據(jù)差值輸出電壓VO。因此，下面方程(7)成立，此處，r1代表電阻R1的阻值，和Vref代表恒壓源5的輸出電壓。
V0＝r1×(IO1+IO2)+Vref(7)這里，如果假設(shè)與互阻抗放大器3的輸入方相連接的信號(hào)源的阻抗為Zi，那么，互阻抗放大器3的環(huán)路增益T由下面方程(8)給出，此處，假設(shè)運(yùn)算放大器OP1的增益為A0。
T＝A0×Zi/(Zi+r1) (8)在圖1所示的光放大器中，阻抗Zi是與互阻抗放大器3相連接的所有電流放大器，具體地說，電流放大器1和2的輸出阻抗的倒數(shù)之和的倒數(shù)。電流放大器1和2兩者都輸出電流，因此，具有高的輸出阻抗。因此，作為所有電流放大器的輸出阻抗的倒數(shù)之和的倒數(shù)的Zi比電阻r1大得多。這樣，方程(8)表明，互阻抗放大器3的環(huán)路增益T大約等于增益A0。
如前所述，在負(fù)反向放大器中，與沒有負(fù)反饋存在的情況相比，它的性能提高了[(環(huán)路增益)/(負(fù)反饋后的增益)]倍。對(duì)于圖1所示的光放大器，即使通過增大電流放大器1和2的增益而使它的增益增大了，環(huán)路增益T仍然等于A0，并不變小。這使得可以設(shè)計(jì)出圖1所示的光放大器，以提供高的增益和寬的帶寬。
接著，參照?qǐng)D2描述配備在圖1所示的光放大器中的電流放大器的實(shí)例。端點(diǎn)9與互阻抗放大器6的輸入方相連接，和互阻抗放大器6的輸出端與互導(dǎo)差分放大器8的非倒相輸入端相連接。應(yīng)該注意到，互導(dǎo)差分放大器表示把它接收的兩個(gè)電壓信號(hào)之差轉(zhuǎn)換成它輸出的電流信號(hào)的放大器。
互阻抗放大器6包括放大器A1和電阻R2。放大器A1的輸入端與電阻R2的一端相連接，和它們之間的節(jié)點(diǎn)用作互阻抗放大器6的輸入方。放大器A1的輸出端與電阻R2的另一端相連接，和它們之間的節(jié)點(diǎn)用作互阻抗放大器6的輸出方。
互阻抗放大器7的輸入方與端點(diǎn)11相連接，和互阻抗放大器7的輸出方與互導(dǎo)差分放大器8的倒相輸入端相連接?；プ杩狗糯笃?包括放大器A2和電阻R3。放大器A2的輸入端與電阻R3的一端相連接，和它們之間的節(jié)點(diǎn)用作互阻抗放大器7的輸入方。放大器A2的輸出端與電阻R3的另一端相連接，和它們之間的節(jié)點(diǎn)用作互阻抗放大器7的輸出方?；?dǎo)差分放大器8的輸出端與端點(diǎn)10相連接。
端點(diǎn)9和10分別用作配備在圖1所示的光放大器中的電流放大器1的輸入和輸出端。因此，互阻抗放大器6通過端點(diǎn)9接收光電二極管D1的輸出電流Ip1，并且把它轉(zhuǎn)換成電壓，把這個(gè)電壓信號(hào)輸出到互導(dǎo)差分放大器8的非倒相輸入端。當(dāng)把偏置電壓施加到光電二極管D1的陰極上時(shí)，互阻抗放大器6的輸出電壓的DC偏置電平隨施加給它的電壓而改變。
另一方面，對(duì)于保持在與施加給光電二極管D1的陰極的偏置電壓相同的電位上的端點(diǎn)11，互阻抗放大器7進(jìn)行電流-電壓轉(zhuǎn)換，并且把所得的電壓信號(hào)輸出到互導(dǎo)差分放大器8的倒相輸入端。由于互阻抗放大器7輸出其電平與互阻抗放大器6的輸出電壓的DC偏置電平相同的DC偏置電壓，互導(dǎo)差分放大器8的差分運(yùn)算抵消了DC偏置電平的改變，從而，對(duì)后級(jí)上的電路不再施加任何影響。這樣就不需要考慮DC偏置電平相匹配的問題，從而可以把最佳偏置電壓施加到配備在圖1所示的光放大器中的光電二極管上。
在配備在根據(jù)本發(fā)明的光放大器中的數(shù)個(gè)電流放大器當(dāng)中，可以把與特定光接收單元相連接的那些電流放大器配置成不完全與圖2所示的結(jié)構(gòu)相同，而是把它修改成把互阻抗放大器6的輸出方與互導(dǎo)差分放大器8的倒相輸入端相連接，和把互阻抗放大器7的輸出方與互導(dǎo)差分放大器8的非倒相輸入端相連接。這樣就使電流放大器響應(yīng)來自那些特定光接收單元的電流信號(hào)，輸出具有相反極性的電流信號(hào)，從而把那些信號(hào)當(dāng)作要相減的因子來處理。
即使按照這種方式配置與特定光接收單元相連接的電流放大器，互阻抗放大器6和7也具有在其它方面相同的結(jié)構(gòu)，因此，無論如何，不會(huì)影響互導(dǎo)差分放大器8的運(yùn)行。這樣，即使其它輸入電流經(jīng)受以各種組合方式的相加或相減運(yùn)算，光放大器的性能總的說來受此影響很小。就進(jìn)行的相加或相減運(yùn)算來說，這極大地方便了光放大器的設(shè)計(jì)。
接著，參照?qǐng)D3描述配備在圖2所示的電流放大器1中的互導(dǎo)差分放大器8的實(shí)例。兩個(gè)PNP型晶體管Q1和Q2的發(fā)射極連接在一起，和它們的節(jié)點(diǎn)與恒壓VCC施加在上面的端點(diǎn)16相連接。PNP型晶體管Q1和Q2的基極也連接在一起。此外，晶體管Q2的基極和集電極連接在一起。
晶體管Q1的集電極與NPN型晶體管Q3的集電極相連接，和它們之間的節(jié)點(diǎn)與輸出端14相連接。晶體管Q2的集電極與NPN型晶體管Q4的集電極相連接。
晶體管Q3的基極與非倒相輸入端12相連接，和晶體管Q4的基極與倒相輸入端13相連接。晶體管Q3的發(fā)射極與電阻R4的一端相連接，和晶體管Q4的發(fā)射極與電阻R5的一端相連接。電阻R4和R5的另一端連接在一起，和在它們之間的節(jié)點(diǎn)與恒壓源15的正電位方相連接。恒壓源15的負(fù)電位方保持在地電位上。
按如上所述構(gòu)成的互導(dǎo)差分放大器8按如下方式運(yùn)行。晶體管Q1和Q2一起形成電流鏡像電路，因此，晶體管Q1和Q2的集電極電流是相等的。設(shè)這個(gè)集電極電流為IC。那么，晶體管Q3的發(fā)射極電流等于IC+IO1，和晶體管Q4的發(fā)射極電流等于IC。
另一方面，在晶體管的發(fā)射極電流IE與基極-發(fā)射極電壓VBE之間，關(guān)系VBE＝VT×ln(IE/Is)成立，此處，VT代表晶體管的熱電壓，ln代表自然對(duì)數(shù)算符，和IS代表飽和電流。此外，作為晶體管Q3和Q4的發(fā)射極電流之和的電流等于恒壓源15的輸出電流ICC。因此，如果把電阻R4和R5的阻值r4和r5設(shè)置得相等，那么，下面方程(9)成立。
V+-V-＝r4×IO1+VT×ln[(ICC+IO1)/(ICC-IO1)](9)對(duì)于方程(9)，如果只考慮|IO1|＜＜ICC的運(yùn)行，也就是說，互導(dǎo)差分放大器8的輸出電流比互導(dǎo)差分放大器8的驅(qū)動(dòng)電流小得多，那么，上面方程(9)可以重新整理成V+-V-＝r4×IO1(10)
從方程(10)可清楚看出，互導(dǎo)差分放大器8的增益取決于電阻r4(＝r5)。另一方面，配備在圖2所示的電流放大器1中的互阻抗放大器6的增益取決于電阻r2。因此，電流放大器1的輸入電流Ip1與輸出電流IO1之間的關(guān)系可以表達(dá)成IO1＝r2/r4×Ip1通過在同一處理過程中調(diào)整電阻R2、R4、和R5，即使各個(gè)阻值發(fā)生變化，也可以保持值r2/r4不變，從而保持電流放大器1的增益不變。還通過在與電阻R2、R4、和R5相同的處理過程中調(diào)整電阻R3，即使各個(gè)阻值發(fā)生變化，也可以消除DC偏置電平。
應(yīng)該注意到，當(dāng)上述假設(shè)|IO1|＜＜ICC不成立時(shí)，也就是說，在互導(dǎo)差分放大器8的輸出電流相對(duì)于互導(dǎo)差分放大器8的驅(qū)動(dòng)電流來說，不能忽略不計(jì)的運(yùn)行中，互導(dǎo)差分放大器8喪失了直線性，因此，電流放大器的增益不能保持不變。
配備在圖1所示的光放大器中的電流放大器1和2如圖2和3所示那樣構(gòu)成，因此，通常適當(dāng)?shù)卦O(shè)置包含在它們之中的電阻的阻值，可以容易地改變它們的增益。因此，可以獨(dú)立設(shè)置配備在圖1所示的光放大器中的電流放大器1和2每一個(gè)的增益，和可以利用為數(shù)個(gè)光接收單元輸出的各自電流設(shè)置的不同因子進(jìn)行相加或相減運(yùn)算。
順便說一下，在圖6所示的傳統(tǒng)光放大器中，通過獨(dú)立設(shè)置放大器26和27每一個(gè)的增益，也可以利用為數(shù)個(gè)光接收單元輸出的各自電流設(shè)置的不同因子進(jìn)行相加或相減運(yùn)算。但是，這里，按那種方式設(shè)置因子會(huì)影響非倒相放大器28的環(huán)路增益。其結(jié)果是，如果在為數(shù)個(gè)光接收單元輸出的各自電流設(shè)置的因子之間存在大的差異，那么，在它們當(dāng)中最大的因子以使其性能變差的方式影響非倒相放大器28，這不可避免地對(duì)可以設(shè)置的因子施加了限制。
相反，在圖1所示的光放大器中，每個(gè)電流放大器具有足夠高的輸出阻抗，以防止為一個(gè)電流放大器設(shè)置的因子受另一個(gè)電流放大器或互阻抗放大器3的影響。因此，在圖1所示的光放大器中，不需要對(duì)可以設(shè)置的因子施加限制，這提高了可以為數(shù)個(gè)光接收單元輸出的各自電流設(shè)置因子的靈活性。
接著，描述互阻抗放大器3的輸入阻抗。如上所述，配備在圖1所示的光放大器中的電流放大器1和2具有高的輸入阻抗。這降低了出現(xiàn)在將節(jié)點(diǎn)n1上的輸入阻抗與起因于與節(jié)點(diǎn)n1等連接的導(dǎo)線的寄生電容相乘計(jì)算出來的時(shí)間常數(shù)中的極點(diǎn)(pole)的頻率。
但是，由于節(jié)點(diǎn)n1上的信號(hào)傳輸是通過電流實(shí)現(xiàn)的，通過將電流放大器1和2的輸出電流相加在一起獲得的電流信號(hào)必須作為電流信號(hào)只饋送到互阻抗放大器3的輸入方，因此，只要節(jié)點(diǎn)n1上的電壓不同時(shí)發(fā)生變化，極點(diǎn)的出現(xiàn)就不會(huì)使帶寬變差。也就是說，通過使互阻抗放大器3的輸入阻抗盡可能地低，可以降低節(jié)點(diǎn)n1上的輸入阻抗，從而使節(jié)點(diǎn)n1上電壓的變化頻率低于極點(diǎn)的頻率，以獲得寬的帶寬。
在按照這種方式把互阻抗放大器3設(shè)計(jì)成具有低輸入阻抗的情況下，在互阻抗放大器3的倒相和非倒相輸入端上的電壓是相等的。因此，在電流放大器1和2的輸出端上的電壓也等于在互阻抗放大器3的非倒相輸入端上的電壓。
這里，為了提供高的輸出阻抗，通過把共發(fā)射極或共基極電路的集電極輸出端連接在一起，電流放大器的輸出電路部分被配置成控制電流的流出和流入。在圖3所示的結(jié)構(gòu)中，共發(fā)射極電路的集電極輸出端連接在一起。因此，在圖3所示的互導(dǎo)差分放大器8中，只有當(dāng)晶體管Q1和Q3兩者都處在活動(dòng)(active)狀態(tài)時(shí)，才可以獲得高的輸出阻抗。
為了滿足這個(gè)條件，如圖4所示，最后用恒壓源17取代配備在圖2所示的電流放大器中的互阻抗放大器7，并且使恒壓源17的輸出電壓等于互阻抗放大器3內(nèi)恒壓源5的輸出電壓。
當(dāng)使恒壓源17和5的輸出電壓相等時(shí)，晶體管Q3的集電極電壓總是等于晶體管Q4的基極電壓。這樣，僅僅保持晶體管Q3的基極電壓低于晶體管Q4的基極電壓，就可以保持晶體管Q1和Q3兩者都處在活動(dòng)狀態(tài)，從而保持高的輸出阻抗。因此，根據(jù)電流放大器的輸出電流信號(hào)的范圍適當(dāng)?shù)卦O(shè)置恒壓源5和17的輸出電壓，然后，把晶體管Q3的基極電壓設(shè)置得低于晶體管Q4的基極電壓，就可以總是保持電流放大器的輸出阻抗是高的。這使得無需降低互阻抗放大器3的環(huán)路增益，就可以增大光放大器的增益，因此，實(shí)現(xiàn)了提供高增益和寬帶寬的光放大器。
恒壓源5和17不一定必須是直流電壓源，也可以是輸出相互同步的交流電壓的交流電壓源。如果不用恒壓源17取代互阻抗放大器7，那么，互阻抗放大器7可以起輸出與恒壓源5相同的電壓的恒壓源的作用。
接著，描述根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)拾取器件。根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)拾取器件配備了如圖1所示的根據(jù)本發(fā)明的光放大器。圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)拾取器件的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
從半導(dǎo)體激光器18發(fā)出的激光束由準(zhǔn)直透鏡19形成平行光束，通過分束器20發(fā)送出去，經(jīng)過四分之一波片21，然后由物鏡22會(huì)聚。會(huì)聚光束從光盤23反射回來，由物鏡22形成平行光束，經(jīng)過四分之一波片21，從分束器20反射回來，然后由會(huì)聚透鏡24會(huì)聚，以便到達(dá)光放大器25。光放大器25把光電二極管D1和D2的輸出電流相加在一起，并且根據(jù)它們的和值輸出電壓VO。
光放大器25是高增益、寬帶寬放大器。但是，由于利用電流信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，因此，光放大器25受晶體管的厄雷(Early)效應(yīng)、通過各個(gè)電路單元的漏電流等影響，從而使電平發(fā)送精度劣于利用電壓信號(hào)的信號(hào)處理。具體地說，圖1所示的光放大器在沒有信號(hào)存在時(shí)具有比圖6所示的傳統(tǒng)光放大器更大的輸出電壓變化的缺點(diǎn)。
順便提一下，在光學(xué)拾取器件再現(xiàn)數(shù)據(jù)信號(hào)的過程中，雖然就直流電平而言不需要高的精度，但是需要高速和高增益放大。另一方面，在光學(xué)拾取器件處理用于聚焦和跟蹤的伺服信號(hào)的過程中，雖然所需的頻帶寬度遠(yuǎn)小于再現(xiàn)數(shù)據(jù)信號(hào)所需的頻帶寬度(對(duì)于從CD中再現(xiàn)音頻信號(hào)為大約20kHz)，但是當(dāng)沒有信號(hào)存在時(shí)，在放大因子方面和在偏置電平方面需要高的精度，以便從非常小的信號(hào)間差異中產(chǎn)生伺服信號(hào)。
由于這些原因，在根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)拾取器件中，不僅根據(jù)光放大器25的輸出電壓VO產(chǎn)生數(shù)據(jù)信號(hào)，而且配備了傳統(tǒng)光放大器(未示出)，以便根據(jù)傳統(tǒng)光放大器25的輸出電壓生成伺服信號(hào)。最好在光放大器25與用于產(chǎn)生伺服信號(hào)的傳統(tǒng)光放大器之間共享用作光接收單元的光電二極管。
這樣，分開配備用于產(chǎn)生數(shù)據(jù)信號(hào)的光放大器和用于產(chǎn)生伺服信號(hào)的光放大器，消除了在單個(gè)放大器內(nèi)追求目的相互沖突的寬帶寬和高精度的必要性。這樣就更易于實(shí)現(xiàn)高性能光學(xué)拾取器件。
如上所述的實(shí)施例只處理了配備兩個(gè)光電二極管的光放大器。但是，本發(fā)明可以應(yīng)用于任何其它的結(jié)構(gòu)。例如，本發(fā)明可以應(yīng)用于如下的結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)中，配備了4個(gè)光電二極管作為光接收單元，由此配備4個(gè)電流放大器，以便分開放大那些光電二極管的各自輸出電流，以及那些電流放大器的輸出端連接在一起，并且與互阻抗放大器的輸入方相連接。
權(quán)利要求
1.一種光放大器，包括數(shù)個(gè)光放大器電路；和第一互阻抗放大器，其中，光放大器電路的每一個(gè)都含有根據(jù)接收光的強(qiáng)度輸出電流的光接收單元、和通過放大光接收單元的輸出電流來輸出電流的電流放大器，和其中，第一互阻抗放大器的輸入端與各個(gè)電流放大器的輸出端都連接在上面的節(jié)點(diǎn)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光放大器，其中，所有電流放大器的每一個(gè)都包括第二互阻抗放大器，其中，把相應(yīng)光接收單元的輸出電流饋送到第二互阻抗放大器；第三互阻抗放大器，其中，第三互阻抗放大器具有與第二互阻抗放大器相同的結(jié)構(gòu)，并且在它的輸入端上接收與施加給光接收單元的偏置電壓相等的電壓；和互導(dǎo)差分放大器，其中，把第二和第三互阻抗放大器的輸出電壓饋送到互導(dǎo)差分放大器，和互導(dǎo)差分放大器根據(jù)通過從第二互阻抗放大器的輸出電壓中減去第三互阻抗放大器的輸出電壓所得的值，輸出電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光放大器，其中，電流放大器的至少一個(gè)被包括下列放大器的電流放大器所取代第二互阻抗放大器，其中，把相應(yīng)光接收單元的輸出電流饋送到第二互阻抗放大器；第三互阻抗放大器，其中，第三互阻抗放大器具有與第二互阻抗放大器相同的結(jié)構(gòu)，并且在它的輸入端上接收與施加給光接收單元的偏置電壓相等的電壓；和互導(dǎo)差分放大器，其中，把第二和第三互阻抗放大器的輸出電壓饋送到互導(dǎo)差分放大器，和互導(dǎo)差分放大器根據(jù)通過從第二互阻抗放大器的輸出電壓中減去第三互阻抗放大器的輸出電壓所得的值，輸出電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光放大器，其中，按照相同的處理過程構(gòu)造配備在第二和第三互阻抗放大器內(nèi)的增益設(shè)置電阻和配備在互導(dǎo)差分放大器內(nèi)的增益設(shè)置電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光放大器，其中，按照相同的處理過程構(gòu)造配備在第二和第三互阻抗放大器內(nèi)的增益設(shè)置電阻和配備在互導(dǎo)差分放大器內(nèi)的增益設(shè)置電阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光放大器，其中，配備恒壓源取代第三互阻抗放大器，恒壓源的輸出電壓等于第一互阻抗放大器的輸入方上的相應(yīng)電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光放大器，其中，電流放大器的一部分或全部具有不同的增益。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光放大器，其中，通過使第一互阻抗放大器的輸入阻抗變小，降低節(jié)點(diǎn)上電壓的變化，和使這個(gè)電壓變化的頻率低于由時(shí)間常數(shù)確定的電壓信號(hào)的截止頻率，其中時(shí)間常數(shù)是將節(jié)點(diǎn)上的輸入阻抗與那里的寄生電容相乘計(jì)算出來的。
9.一種光學(xué)拾取器件，包括數(shù)個(gè)光放大器電路；第一互阻抗放大器；和信號(hào)處理電路，其中，光放大器電路的每一個(gè)都含有根據(jù)接收光的強(qiáng)度輸出電流的光接收單元、和通過放大光接收單元的輸出電流來輸出電流的電流放大器，其中，第一互阻抗放大器的輸入端與各個(gè)電流放大器的輸出端都連接在上面的節(jié)點(diǎn)相連接，和其中，信號(hào)處理電路接收光接收單元的輸出信號(hào)，并產(chǎn)生伺服信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)拾取器件，其中，所有電流放大器的每一個(gè)都包括第二互阻抗放大器，其中，把相應(yīng)光接收單元的輸出電流饋送到第二互阻抗放大器；第三互阻抗放大器，其中，第三互阻抗放大器具有與第二互阻抗放大器相同的結(jié)構(gòu)，并且在它的輸入端上接收與施加給光接收單元的偏置電壓相等的電壓；和互導(dǎo)差分放大器，其中，把第二和第三互阻抗放大器的輸出電壓饋送到互導(dǎo)差分放大器，和互導(dǎo)差分放大器根據(jù)通過從第二互阻抗放大器的輸出電壓中減去第三互阻抗放大器的輸出電壓所得的值，輸出電流。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)拾取器件，其中，電流放大器的至少一個(gè)被包括下列放大器的電流放大器所取代第二互阻抗放大器，其中，把相應(yīng)光接收單元的輸出電流饋送到第二互阻抗放大器；第三互阻抗放大器，其中，第三互阻抗放大器具有與第二互阻抗放大器相同的結(jié)構(gòu)，并且在它的輸入端上接收與施加給光接收單元的偏置電壓相等的電壓；和互導(dǎo)差分放大器，其中，把第二和第三互阻抗放大器的輸出電壓饋送到互導(dǎo)差分放大器，和互導(dǎo)差分放大器根據(jù)通過從第二互阻抗放大器的輸出電壓中減去第三互阻抗放大器的輸出電壓所得的值，輸出電流。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)拾取器件，其中，按照相同的處理過程構(gòu)造配備在第二和第三互阻抗放大器內(nèi)的增益設(shè)置電阻和配備在互導(dǎo)差分放大器內(nèi)的增益設(shè)置電阻。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學(xué)拾取器件，其中，按照相同的處理過程構(gòu)造配備在第二和第三互阻抗放大器內(nèi)的增益設(shè)置電阻和配備在互導(dǎo)差分放大器內(nèi)的增益設(shè)置電阻。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)拾取器件，其中，配備恒壓源取代第三互阻抗放大器，恒壓源的輸出電壓等于第一互阻抗放大器的輸入方上的相應(yīng)電壓。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)拾取器件，其中，電流放大器的一部分或全部具有不同的增益。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)拾取器件，其中，通過使第一互阻抗放大器的輸入阻抗變小，降低節(jié)點(diǎn)上電壓的變化，和使這個(gè)電壓變化的頻率低于由時(shí)間常數(shù)確定的電壓信號(hào)的截止頻率，其中時(shí)間常數(shù)是將節(jié)點(diǎn)上的輸入阻抗與那里的寄生電容相乘計(jì)算出來的。
全文摘要
在傳統(tǒng)光放大器中，當(dāng)對(duì)數(shù)個(gè)光接收單元輸出的電流進(jìn)行相加或相減運(yùn)算，輸出根據(jù)相加或相減運(yùn)算所得的電流放大的電壓時(shí)，增大增益導(dǎo)致環(huán)路增益變小，從而不可能實(shí)現(xiàn)寬的帶寬。本發(fā)明的光放大器配備了數(shù)個(gè)光放大器電路，每一個(gè)含有根據(jù)接收光的強(qiáng)度輸出電流的光接收單元、和通過放大光接收單元的輸出電流來輸出電流的電流放大器；和第一互阻抗放大器，它的輸入端與各個(gè)電流放大器的輸出端都連接在上面的節(jié)點(diǎn)相連接。這有助于防止當(dāng)增益增大時(shí)環(huán)路增益變小。
文檔編號(hào)G11B7/12GK1396708SQ0214091
公開日2003年2月12日 申請(qǐng)日期2002年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月10日
發(fā)明者伊藤弘朗 申請(qǐng)人:夏普公司