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公開番号2025091994
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-19
出願番号2023207602
出願日2023-12-08
発明の名称トランスインピーダンスアンプ、光検出装置、及び電子装置
出願人株式会社東芝
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H03F 3/08 20060101AFI20250612BHJP(基本電子回路)
要約【課題】周波数特性の乱れを緩和するトランスインピーダンスアンプを提供すること。
【解決手段】実施形態によれば、入力端子と、入力端子にソース又はエミッタが接続される第1のトランジスタと、第1のトランジスタのドレイン又はコレクタに接続される第1の電流電圧変換回路と、第1の電流電圧変換回路の出力電圧に応じた電圧を入力し電流に変換する、第1の電圧電流変換回路及び第2の電圧電流変換回路と、入力ノードが第1のトランジスタのソース又はエミッタに接続され、出力ノードが前記第1のトランジスタのゲート又はベースに接続される反転増幅回路と、第2の電圧電流変換回路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、第2の電流電圧変換回路で変換された電圧を出力する出力端子と、を備える、トランスインピーダンスアンプが提供される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
入力端子と、
前記入力端子にソース又はエミッタが接続される第１のトランジスタと、
前記第１のトランジスタのドレイン又はコレクタに接続される第１の電流電圧変換回路と、
前記第１の電流電圧変換回路の出力電圧に応じた電圧を電流に変換する、第１の電圧電流変換回路及び第２の電圧電流変換回路と、
入力ノードが前記第１のトランジスタのソース又はエミッタに接続され、出力ノードが前記第１のトランジスタのゲート又はベースに接続される反転増幅回路と、
前記第２の電圧電流変換回路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２の電流電圧変換回路で変換された電圧を出力する出力端子と、
を備え、
前記第１の電圧電流変換回路の出力電流が前記第１のトランジスタのソース又はエミッタに帰還する、トランスインピーダンスアンプ。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記第１の電流電圧変換回路及び第２の電流電圧変換回路は、それぞれ抵抗又は電流源の少なくとも一方を有する、請求項１記載のトランスインピーダンスアンプ。
【請求項３】
前記第１の電圧電流変換回路は第２のトランジスタを、前記第２の電圧電流変換回路は第３のトランジスタをそれぞれ有し、
前記第２のトランジスタ及び前記第３のトランジスタのゲート又はベースは、前記第１の電流電圧変換回路で変換された電圧に応じた電圧が印加され、
前記第１の電圧電流変換回路及び前記第２の電圧電流変換回路で変換された電流が、前記第２のトランジスタ及び前記第３のトランジスタのドレイン又はコレクタから出力される、請求項１記載のトランスインピーダンスアンプ。
【請求項４】
前記反転増幅回路は、
前記反転増幅回路の入力ノードがゲート又はベースに接続される第４のトランジスタと、
前記第４のトランジスタのドレイン又はコレクタに接続される第３の電流電圧変換回路と、
を有し、
前記反転増幅回路の出力ノードが前記第４のトランジスタのドレイン又はコレクタである、請求項１記載のトランスインピーダンスアンプ。
【請求項５】
前記第１の電流電圧変換回路により変換される電圧を入力して、電圧をシフトして出力するレベルシフト回路をさらに備え、
前記第１の電圧電流変換回路及び前記第２の電圧電流変換回路には、前記レベルシフト回路の出力電圧が印加される、請求項１記載のトランスインピーダンスアンプ。
【請求項６】
前記レベルシフト回路は、
第５のトランジスタと、
前記第５のトランジスタのソース又はエミッタに接続される電流源と、
を有し、
前記レベルシフト回路の入力ノードは前記第５のトランジスタのゲート又はベースに、前記レベルシフト回路の出力ノードは前記第５のトランジスタのソース又はエミッタに接続される、請求項５記載のトランスインピーダンスアンプ。
【請求項７】
前記第１の電圧電流変換回路及び前記第２の電圧電流変換回路の出力電流はゲート接地またはベース接地増幅回路を介して供給される、請求項１記載のトランスインピーダンスアンプ。
【請求項８】
光信号を電気信号に変換する光電変換回路と、
請求項１記載のトランスインピーダンスアンプと、
一端が前記トランスインピーダンスアンプの入力ノードに接続される第１の抵抗と、
前記光電変換回路の出力ノードと前記第１の抵抗の他端とを接続する基板配線と、
を備える光検出装置。
【請求項９】
前記光電変換回路の出力ノードに受動素子を備え、
前記受動素子は、第２の抵抗及び／又は第１の容量を含む、
請求項８記載の光検出装置。
【請求項１０】
前記光検出装置は、前記受動素子を備え、
前記受動素子は、前記第１の抵抗の他端と第1の電源との間に接続される、請求項８記載の光検出装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、トランスインピーダンスアンプ、光検出装置、及び電子装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
ＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging）でのレーザ反射光や光通信等の光信号を検出するには、光信号を電流信号に変換するフォトダイオード（以下、ＰＤ）や、電流信号を電圧信号に変換するトランスインピーダンスアンプ（以下、ＴＩＡ）、またこれらを用いた光検出装置を用いることが知られている。
【０００３】
広帯域に渡り信号を伝送するには、例えば伝送路を５０Ωで終端する方法が提案されている。しかしながらＴＩＡの入力抵抗値が大きいと、製造ばらつきによるＴＩＡの入力抵抗値の変動幅が大きくなるため正しく終端されず、周波数特性が変動してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１９－３６８３９号公報
【非特許文献】
【０００５】
IEEE Transactions on Circuits andSystemsII,65.2, 171-175 (2018)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、周波数特性の乱れを緩和するトランスインピーダンスアンプ、光検出装置、及び電子装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態によると、トランスインピーダンスアンプが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施形態に係るトランスインピーダンスアンプの一例を表す回路図。
実施形態に係るトランスインピーダンスアンプの変形例を表す回路図。
実施形態に係るトランスインピーダンスアンプの変形例を表す回路図。
実施形態に係るトランスインピーダンスアンプの変形例を表す回路図。
実施形態に係るトランスインピーダンスアンプの変形例を表す回路図。
実施形態に係るトランスインピーダンスアンプの変形例を表す回路図。
実施形態に係るトランスインピーダンスアンプの変形例を表す回路図。
実施形態に係る光検出装置の一例を表す回路図。
実施形態に係る光検出装置の変形例を表す回路図。
実施形態に係る光検出装置の変形例を表す回路図。
実施形態に係る光検出装置の変形例を表す回路図。
実施形態に係る光検出装置の変形例を表す回路図。
実施形態に係る光検出装置の変形例を表す回路図。
実施形態に係る電子装置の一例を示すブロック図。
実施形態に係る電子装置の一例を示すブロック図。
実施形態に係る電子装置の一例を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、同一又は類似した機能を発揮する構成要素には、全ての図面を通じて同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。また、各図は実施形態の説明とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる点があるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜設計変更することができる。
【００１０】
（第１の実施形態）
第１の実施形態によると、トランスインピーダンスアンプが提供される。図１は、第１の実施形態に係るＴＩＡ１の回路図である。図１のＴＩＡ１は、入力端子ＩＮと、出力端子ＯＵＴと、第１の電流電圧変換回路２ａと、第２の電流電圧変換回路２ｂと、第１の電圧電流変換回路３ａと、第２の電圧電流変換回路３ｂと、電流源I１と、トランジスタＭ１と、反転増幅回路４を備える。図１では高電位側をＶ
ｈｉ
、低電位側をＶ
ｌｏｗ
と示しているが、高電位側は例えば電源と接続されていてもよく、低電位側は例えば接地されていてもよい。これ以降登場する図においても同様である。
（【００１１】以降は省略されています）

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