用于光电检测器集成电路的使用增益切换电路的电流到电压变换电路制造技术

一种电流到电压变换电路，通过改进切换在光电检测器集成电路（ＰＤＩＣ）中使用的放大器电路的增益的方法来提高光电变换装置的速度和改进放大器的频率特性。通过电流镜像，将在光电变换装置比如光电二极管中产生的光电流传送到放大器中，从而升高光电变换装置上的偏压并且提高其响应速度。而且，通过控制电流镜电路中的电阻比例来调整光电变换装置中产生的电流量。因此，可以不考虑模式，在放大器中使用固定的反馈电阻，从而提高放大器的频率特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种使用增益切换电路的在光电探测器集成电路(PDIC)上使用的电流到电压变换电路。更具体地，本专利技术涉及一种通过改进用于PDIC上的放大器电路增益的切换的方法来提高光电变换装置速度和改进放大器频率特性的电流到电压变换电路。其中，将在光电变换装置比如光电二极管中产生的光电流通过电流镜像传送到放大器中，因此升高了光电变换装置的偏压并且提高了其反应速度。本专利技术还涉及一种电流到电压变换电路，其通过控制电流镜电路中的电阻比例来调整光电变换设备中产生的电流量。从而可以不考虑模式，在放大器中使用固定的反馈电阻来提高放大器的频率特性。
技术介绍
通常，一个光学拾取器设备，其从光存储媒质比如可写光盘(CD-RW)上/中读取或写入信息，使用PDIC来检测从激光二极管出射的光，然后从光存储媒质或光盘中反射，并且将检测到的光转换成电信号。在可写CD中，比如CD-RW，通过将大功率激光束投射到CD表面，在其上形成坑(pit)来进行写操作。在CD的写操作过程中，过大功率施加到PDIC上，结果导致PDIC中产生大量电流。此种来自PDIC的电流使电流到电压变换电路中的放大器电路饱和，因此导致放大器电路的瞬态响应特性失真。传统上，提出了两种方法来防止在进行CD写操作时出现电流到电压变换装置中的放大器电路饱和。一种是使用限制器电路，其检测放大器电路中的电压或电流，并且假如检测的电压或电流超过预定值，就给限制器提供电流用来补偿反馈电流。另一种方法是根据读取和写入模式使用不同的放大器和不同阻值的反馈电阻来防止在写操作时电流到电压变换电路的放大器出现饱和。在不同于只读PDIC的方式中，用于读取/写入系统的PDIC能够在各种应用领域中使用，比如CD-RW，数字通用可写光盘(DVD-RW)等。因此，它需要有一个基于每个应用领域的模式切换操作。由于PDIC上输出电压基于每个模式有不同的电平，因此在PDIC中必须提供一种增益切换功能。但是在某些模式中需要使用高阻抗电阻作为反馈电阻来连接放大器。使用高阻抗电阻不仅降低了PDIC的整个响应速度，而且恶化了其噪声特性。因此，需要对这些问题进行补偿。图1示出了使用增益切换电路的传统电流到电压变换电路结构的电路图。在图中，由于其上的输入光，在光电二极管11中产生负载，因此在光电二极管11中产生电流IPH。电流IPH上拉来自电流到电压变换电路的输出终端Vout1或Vout2的电流IF。因此，电流IF流过电阻RF1和电容CF1或电阻RF2和电容CF2。同时，在电阻RF1和电容CF1或电阻RF2和电容CF2上产生电压差。因此允许利用下式将电流IF转换成电压Vout1或Vout2IF×RF1＝Vout1或IF×RF2＝Vout2。由于放大器12上的输入电流接近于0，所以在其输入端Tin上IFIPH。在读模式中，其中给光电二极管11输入弱光信号，对应于外部控制单元(没有示出)提供的切换控制信号，打开切换SW1，反之就与到达其上的信号对应，关闭切换SW2。结果是，在输出端Vout1通过读放大器13输出的电压为IF×RF1＝Vout1。另外，在写模式中，其中给光电二极管11输入强光信号，关闭切换SW1，反之就与到达其上的信号对应，打开切换SW2。结果是，在输出端Vout2通过写放大器14输出的电压为IF×RF2＝Vout2。放大器12理想上有无穷大的增益和恒值直流(DC)输入电压，但是实际上是有限增益和变化的DC输入电压，导致在其中产生偏移电压。由此，使用电阻RC连接放大器12的另一个输入端来将放大器12的偏移电压设置为0。图2示出了在由晶体管构建的传统电路中作为恒流源使用的电流镜操作的电路图。参照图2，假设电流IREF值与利用输入到光电变换装置比如光电二极管21中的光信号产生的在电流源22中流过的电流IPH相同，对电压Vx应用基尔霍夫电流定理，得到的结果是IC1+IB1+IB2＝IREF假设晶体管Q1和Q2的放大倍数为β，则IC1+IC1β+IC2β=IREF]]>假设IC1≈IC2，IC2＝I0，则I0(1+2β)=IREF]]>整理上式得出I0，结果是I0=ββ+2·IREF]]>其中，假设β＝30，I0变成大约0.93IREF。也就是，与光电变换装置21中产生的电流等值的电流IREF从晶体管Q1的发射极流向其集电极，并且通过反射在晶体管Q2产生与电流IREF基本等值的电流I0。图3是图1中所示的使用增益切换电路的在PDIC中使用的传统电流到电压变换电路的详细电路图。在图3中，电流镜12是一个电流源，用来给读放大器13和写放大器14提供电流，包括一对差分放大器Q1和Q2以及有源负载Q3和Q4。差分放大器Q1和Q2以及有源负载Q3和Q4是典型的双极结晶体管(BJT)。电流镜12、读放大器13和写放大器14组成一个放大器电路15。比如，对数字通用光盘只读存储器(DVD-ROM)来说，读放大器13是用来将在给光电二极管11输入弱光电信号时产生的电流变换成电压，并将其放大。在输出终端Vout1和输入终端Tin之间连接有高阻值反馈电阻RF1。写放大器14是用来将在给光电二极管12输入强光电信号时产生的大电流变换成电压，并将其放大。在输出终端Vout2和输入终端Tin之间连接有相当低阻值的反馈电阻RF2，使其即使在产生过大电流时，也将输出的变换电压限制到一个恒值。可是，在上面讨论的使用增益切换电路的在光电探测器集成电路中使用的电流到电压变换电路存在一个缺点，由于当根据输入的光信号产生电流时，需要基于不同模式来使用不同阻值的反馈电阻，因此降低了PDIC的整个响应速度和恶化了其噪声特性。而且，在传统使用增益切换电路的在光电探测器集成电路中使用的电流到电压变换电路中，基于外部控制电路提供的切换控制信号来进行模式切换操作，并且用于提供电流的电流源位于光电二极管和读、写放大器之间，导致从光电二极管到读、写放大器之间距离很长。结果是，PDIC的噪声特性恶化。而且，在传统PDIC中使用的电流到电压变换电路中，如图3所示，通过作为电流到电压变换电路中的电流源使用的电流镜12，给光电变换装置11施加偏压。结果是，假设驱动电压是5V，则施加到电流到电压变换装置11上的反向偏压将只是2.1V或2.5V。注意到光电变换装置有一个耗尽层，其尺寸随着施加到其上的偏压的增加而增加。在此种考虑中，受限的偏压导致光电变换装置11的耗尽层不能充分地扩展，并且接下来增加了其寄生电容。随后，光电变换装置11和反馈电阻Rf的寄生电容的乘积增加，导致在一段时间内增加了对高频特性的恒定影响。得出的结论是，偏压受限对高频电流到电压变换电路有坏的影响。另一方面，日本专利公开号Heisei 11-186856中揭示了一种电流到电压变换装置，其根据读和写模式变换不同阻值的反馈电阻来防止在放大器中的晶体管出现饱和。可是，在与先前参照图3所述的方法相似的方法中，反馈电阻降低了整个响应速度并且恶化了其噪声特性。
技术实现思路
因此，考虑到上述问题提供本专利技术。本专利技术的一个目的是提供一种使用增益切换电路的电流到电压变换电路，其能够电流镜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用增益切换电路的电流到电压变换电路，包括：光电变换装置，其用来接收光信号并产生对应的电流；在驱动电压和所述光电变换装置之间连接的电流源电流镜装置，其用来提供与光电变换装置产生的电流等值的电流；放大器，其用来接收 电流信号并输出对应的电压信号；读电流镜装置，其用来响应于所述切换控制信号，将电流从所述电流源电流镜装置传送到所述放大器的输入端；写电流镜装置，其用来响应所述切换控制信号，将电流从所述电流源电流镜装置传送到所述放大器的所述输入 端；切换装置，其用来响应所述切换控制信号，有选择地导通所述读电流镜装置和所述写电流镜装置；以及连接在所述放大器的所述输入终端和所述放大器输出终端之间的反馈电阻。

【技术特征摘要】
KR 2003-10-1 68413/20031.一种使用增益切换电路的电流到电压变换电路，包括光电变换装置，其用来接收光信号并产生对应的电流；在驱动电压和所述光电变换装置之间连接的电流源电流镜装置，其用来提供与光电变换装置产生的电流等值的电流；放大器，其用来接收电流信号并输出对应的电压信号；读电流镜装置，其用来响应于所述切换控制信号，将电流从所述电流源电流镜装置传送到所述放大器的输入端；写电流镜装置，其用来响应所述切换控制信号，将电流从所述电流源电流镜装置传送到所述放大器的所述输入端；切换装置，其用来响应所述切换控制信号，有选择地导通所述读电流镜装置和所述写电流镜装置；以及连接在所述放大器的所述输入终端和所述放大器输出终端之间的反馈电阻。2.根据权利要求1所述的电流到电压变换电路，其中所述电流源电流镜装置包括与所述驱动电压连接的源晶体管；以及第一和第二目标晶体管，每个所述目标晶体管允许与流过所述源晶体管的电流等值的电流流过。3.根据权利要求1所述的电流到电压变换电路，其中所述读电流镜装置包括读连接晶体管，其把所述电流从所述电流源电流镜装置传送到所述放大器；读电流源晶体管，其从所述切换装置接收电流来导通所述读连接晶体管第一读发射极电阻，其与所述读电流源晶体管的发射极连接；以及第二读发射极电阻，其与所述读连接晶体管的发射极连接。4.根据权利要求1所述的电流到电压变换电路，其中所述读电流镜装置包括读连接晶体管，其把所述电流从所述电流源电流镜装置传送到所述放大器；读电流源晶体管，其从所述切换装置接收电流来导通所述读连接晶体管；以及读发射极电阻，其与所述读电流源晶体管的发射极连接。5.根据权利要求1所述的电流到电压变换电路，其中所述读电流镜装置包括读连接晶体管，其把所述电流从所述电流源电流镜装置传送到所述放大器；读电流源晶体管，其从所述切换装置接收电流来导通所述读连接晶体管；以及读发射极电阻，其与所述读连接晶体管的发射极连接。6.根据权利要求1所述的电流到电压变换电路，其中所述写电流镜装置包括写连接晶体管，其把所述电流从所述电流源电流镜装置传送到所述放大器；写电流源晶体管，其与所述写连接晶体管连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：金尚硕，权敬洙，河昌佑，孔正喆，
申请(专利权)人：三星电机株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]