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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft einen optischen Sender, zur Verwendung in einer
optischen Faserübertragungsstrecke,
mit einer als Licht emittierendes Element dienenden Leuchtdiode
(nachfolgend als LED bezeichnet), wobei zu Beispielen derartiger
optischer Sender ein solcher zur Verwendung in einer digitalen Audioanlage,
ein solcher zur Verwendung in einer optischen Faserübertragungsstrecke
in einem Fahrzeug sowie ein solcher zur Verwendung in einem Hochgeschwindigkeits-Optokoppler
gehören.
Die Erfindung betrifft auch eine LED-Treiberschaltung, die zur Verwendung
in einem derartigen optischen Sender geeignet ist.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Eine
optische Faserübertragungsstrecke
(eine Übertragungsstrecke
unter Verwendung einer optischen Faser) wird in üblichen Haushalten, insbesondere
zu musikbezogenen Zwecken, umfangreich verwendet. Eine optische
Faserübertragungsstrecke wird
dazu verwendet, optische digitale Signale in digitalen Audiosystemen
wie CD(compact disc)-Spielern, MD(mini disc)-Spielern, DVD(digital
versatile disc)-Spielern sowie Verstärkern mit einem digitalen Eingangsanschluss
zu übertragen.
In jedem der oben aufgelisteten digitalen Audiosysteme wird zum Eingeben/Ausgeben
der optischen digitalen Signale ein Licht-Empfangs/Emissions-Bauteil
verwendet. Genauer gesagt, wird zum Ausgeben der optischen digitalen
Signale ein Licht emittierendes Bauteil (optischer Sender) verwendet,
und zum Eingeben derselben wird ein Licht empfangendes Bauteil zur
Verwendung in der optischen Faserübertragungsstrecke verwendet.
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In
den letzten Jahren wurden optischen Faserübertragungsstrecken ebenfalls
umfangreich dazu verwendet, Musiksignale in tragbaren Systemen wie
Laptop-Computern, tragbaren Telefonen und MPEG3(Motion Picture Experts
Group-1 Audioschicht 3)-Playern verwendet.
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Unter
diesen Umständen
ist es erforderlich, dass der Energieverbrauch im Licht-Empfangs/Emissions-Bauteil
gesenkt wird, damit Batterien dieser tragbaren Geräte länger halten.
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Da
eine optische Faser ein Signalübertragungsmedium
ist, das leicht ist und hervorragende Störsignalbeständigkeit zeigt, ist eine optische
Faserübertragungsstrecke
auch dazu geeignet, Signale in Systemen innerhalb eines Fahrzeugs
zu übertragen. Zu
Beispielen aktuell für
den Gebrauch in Fahrzeugen verfügbaren
optischen Faserübertragungsstrecken
für praktische
Anwendungen gehören
MOST (Media Oriented Systems Transport) und IDB (ITS Data Bus) 1394.
Ein niedriger Stromverbrauch ist auch bei einem Licht-Empfangs/Emissions-Bauteil zur
Verwendung in der optischen Faserübertragungsstrecke in einem
Fahrzeug erforderlich, damit die Batterie desselben länger hält.
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Typischerweise
verfügt
das Lichtemissionsbauteil (optischer Sender) über eine LED und eine LED-Treiberschaltung
zum Ansteuern derselben.
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Es
sind verschiedene Typen von LED-Treiberschaltungen bekannt. Einer
ist eine LED-Treiberschaltung vom Differenzansteuerungstyp, wie
in der japanischen Patentoffenlegungsveröffentlichung Nr. 242522/1998
(Tokukaihei 10-242522; veröffentlicht am
11. September 1998) offenbart. Ein anderer ist eine LED-Treiberschaltung
vom Einzelansteuerungstyp, wie in der japanischen Patentoffenlegungsveröffentlichung
Nr. 4202/2000 (Tokukai 2000-4202; veröffentlicht am 7. Januar 2000)
offenbart. Die 10 und 11 zeigen typische herkömmliche LED-Treiberschaltungen
zur Verwendung in einer optischen Faserübertragungsstrecke.
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Bei
der in der 10 dargestellten
Schaltung handelt es sich um eine LED-Treiberschaltung vom Differenzansteuerungstyp,
die zur Hochgeschwindigkeits-LED-Ansteuerung geeignet ist. Ein elektronisches
Eingangssignal EIN (Spannung VA) wird an einem Inverter INV1 mit
einem n-Kanal-MOS (Metal Oxide Semiconductor)-Transistor und einem p-Kanal-MOS-Transistor
eingegeben. Das Ausgangssignal des Inverters INV1 wird in eine Differenzverstärkungsschaltung
mit (i) n-Kanal-MOS-Transistoren
MN1 und MN2 sowie (ii) einer Konstantstromquelle zum Liefern eines
konstanten Ansteuerungsstrom Imod eingegeben. Genauer gesagt, wird
das Ausgangssignal des INV1 am Gate des n-Kanal-MOS-Transistors
MN1 eingegeben. Ferner wird das Ausgangssignal des INV1 durch einen Inverter
INV2 invertiert und an einem Gate des n-Kanal-MOS-Transistors MN2
eingegeben. Eine LED ist zwischen einen Drain des n-Kanal-MOS-Transistors MN2
und eine Spannungsversorgungsleitung (Versorgungsspannung Vcc) geschaltet.
Wenn sich die Spannung Vb des Ausgangssignals des Inverters INV1
auf niedrigem Pegel befindet und sich eine Spannung Vc des Ausgangssignals
des INV2 auf hohem Pegel befindet, d.h., wenn sich das elektronische
Eingangssignal EIN auf hohem Pegel befindet, wird der n-Kanal-MOS-Transistor
MN1 ausgeschaltet, und der n-Kanal-MOS-Transistor MN2 wird eingeschaltet.
Im Ergebnis fließt
der Treiberstrom Imod in der LED und sorgt dafür, dass diese Licht emittiert. Wenn
dagegen die Spannung Vb des Ausgangssignals des Inverters INV1 den
hohen Pegel einnimmt und die Spannung Vc des Ausgangssignals des
INV2 den niedrigen Pegel einnimmt (d.h., wenn sich das elektronische
Ein gangssignal EIN auf niedrigem Pegel befindet) wird der n-Kanal-MOS-Transistor
MN1 eingeschaltet, und der n-Kanal-MOS-Transistor MN2 wird ausgeschaltet. Im
Ergebnis fließt
kein Treiberstrom mehr in der LED, wodurch diese aufhört, Licht zu
emittieren. Ferner führt,
wenn ein in der LED fließender
Strom Iled vollständig
auf null heruntergebracht wird, während die LED kein Licht emittiert, führt das
Fließen
des Treiberstroms Imod in der LED nicht unmittelbar zur Emission.
Kurz gesagt, tritt eine verzögerte
Lichtemission auf. Um eine derartige Verzögerung zu verringern, wird
der LED im Allgemeinen ein Vorstrom Ibias zugeführt, während sie ausgeschaltet ist.
Der Vorstrom Ibias wird innerhalb eines vorbestimmten Bereichs eines
Extinktionsverhältnisses
(Verhältnis
EIN/AUS hinsichtlich der Leuchtintensität der LED) zugeführt. Ferner
wird, um eine Hochgeschwindigkeits-LED-Ansteuerung zu erzielen, häufig ein
Spitzenstrom Ipeak, um einen Spitzenwert für den Treiberstrom zu erzielen,
beim Ansteigen und Abfallen des LED-Treiberstroms Imod durch die
LED geschickt (die Signalverläufe
des LED-Treiberstroms werden so umgeformt, dass sie bei der ansteigenden und
abfallenden Flanke einen Spitzenpunkt einnehmen) (siehe die 12). Wie es in der 10 dargestellt ist, wird
das Ausgangssignal (Spannung Vb) des Inverters INV1 durch den Inverter
INV3 invertiert, und durch einen Kondensator Cp und einen Widerstand
Rp wird aus dem invertierten Signal der Spitzenstrom Ipeak erzeugt.
Es sei darauf hingewiesen, dass die 12 die
folgenden Signalverläufe
(zeitabhängige Änderungen)
zeigt: (i) Spannung Va des elektronischen Eingangssignals EIN, (ii)
Spannung Vb des Ausgangssignals des Inverters INV1, (iii) Spannung
Vc des Ausgangssignals des Inverters INV2, (iv) Spannung Vd des
Ausgangssignals des Inverters INV3, (v) Treiberstrom Imod, Spitzenstrom Ipeak,
(vi) durch die LED fließender
Strom Iled sowie (vii) Ausgangslicht (Leuchtstärk).
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Bei
der in der 10 dargestellten
LED-Treiberschaltung vom Differenzansteuerungstyp fließt der Treiberstrom
Imod dauernd durch eine Differenzschaltung (n-Kanal-MOS-Transistoren
MN1 und MN2). Dies führt
zu Schwierigkeiten bei einer Verringerung des Stromverbrauchs. Ferner
eilt, wegen einer Verzögerung
in einem Inverter INV3, der Spitzenstrom dem Treiberstrom nach.
Dies führt
dazu, dass der Treiberstrom und der Spitzenstrom zu verschiedenen
Zeitpunkten ansteigen. Da die Verschiebung der Anstiegszeiten dazu
führt,
dass der Spitzenwert des in der LED fließenden Stroms etwas nach dem Anstieg
des Stroms auftritt, werden die Anstiegszeit und die Abfallszeit
länger.
Dies kann zu einer Verzerrung der Impulsbreite führen, was wiederum zu Schwierigkeiten
beim Beschleunigen der Reaktionsgeschwindigkeit der Licht emittierenden
LED führen kann.
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Die
in der 11 dargestellte
Schaltung ist ein herkömmliches
Beispiel für
eine LED-Treiberschaltung vom Einzelansteuerungstyp. Ein Eingangssignal
EIN wird in einen Inverter INV1 eingegeben, durch den Inverter INV2
invertiert und dann an einem Gate eines n-Kanal-MOS-Transistors
MN3 eingegeben. Ein Strom von einer Konstantstromquelle Io wird
in eine Stromspiegelschaltung mit einem n-Kanal-MOS-Transistor MN1
und einem n-Kanal-MOS-Transistor MN2 eingegeben. Wenn die n-Kanal-MOS-Transistoren
MN1 und MN2 über
dieselbe Gatelänge
verfügen,
sind ein durch den n-Kanal-MOS-Transistor MN1 fließender Strom
und ein durch den n-Kanal-MOS-Transistor MN2 fließender Strom
proportional zu den Gatebreiten des jeweiligen n-Kanal-MOS-Transistors
MN1 bzw. MN2. Im Allgemeinen wird der Strom Io auf 1/N (wobei N
im Allgemeinen 2 oder mehr beträgt)
des Treiberstroms Imod eingestellt, damit der in den Drain des n-Kanal-MOS-Transistors
MN2 fließende
Strom zum Treiberstrom Imod wird, wenn N das Gatebreitenverhältnis des
n-Kanal-MOS-Transistors MN2 zum n-Kanal-MOS-Transistor MN1 ist (d.h. Gatebreite
des MN2/Gatebreite des MN1). Der Drain des n-Kanal-MOS-Transistors
MN2 ist mit einer Source des n-Kanal-MOS-Transistors MN3 verbunden,
und eine LED ist zwischen den Drain des MN3 und einen Spannungsversorgungsanschluss
Vcc geschaltet. Wenn sich das Gate des n-Kanal-MOS-Transistors MN3
auf hohem Pegel befindet, wird dieser eingeschaltet. Im Ergebnis
fließt
der Treiberstrom Imod durch die LED, was dafür sorgt, dass diese Licht emittiert.
Wenn sich dagegen das Gate des n-Kanal-MOS-Transistors MN3 auf niedrigem
Pegel befindet, ist dieser ausgeschaltet, wodurch dafür gesorgt wird,
dass die LED die Lichtemission beendet. Hierbei fließt, während der
n-Kanal-MOS-Transistor
MN3 ausgeschaltet ist, kein Strom in den n-Kanal-MOS-Transistor MN2. Demgemäß existiert,
abweichend vom in der 10 dargestellten
Typ mit Differenzansteuerung, kein konstanter Fluss des Treiberstroms
Imod. Dies ermöglicht
eine Verringerung des Stromverbrauchs.
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Jedoch
wird bei der in der 11 dargestellten
LED-Treiberschaltung vom Einzelansteuerungstyp der Spitzenstrom
auf Grundlage der Größe des n-Kanal-MOS-Transistors
MN3 zur Verwendung beim Schaltvorgang bestimmt. Dies führt zu Schwierigkeiten
beim Steuern des Spitzenwerts (Höhe
eines ansteigenden Spitzenwerts), was wiederum zu Schwierigkeiten
beim Beschleunigen der Ansprechgeschwindigkeit der Licht emittierenden
LED führen kann.
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Wie
beschrieben, ist die in der 10 dargestellte
LED-Treiberschaltung
vom Differenzansteuerungstyp für
Hochgeschwindigkeitsansteuerung geeignet; jedoch führt ein
konstanter Fluss des Treiberstroms in der Differenzschaltung zu
Schwierigkeiten beim Verringern des Stromverbrauchs. Ferner ist
es schwierig, das EIN/AUS-Timing des Treiberstroms mit dem EIN/AUS-Timing
des Spitzenstroms in Übereinstimmung
zu bringen. Daher ist es schwierig, die Ansprechgeschwindigkeit
der Licht emittierenden LED zu erhöhen.
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Andererseits
ist die in der 11 dargestellte
LED-Treiberschaltung vom Einzelansteuerungstyp hinsichtlich einer
Verringerung des Stromverbrauchs von Vorteil, da kein Treiberstrom
fließt,
während
die LED ausgeschaltet ist. Jedoch ist es schwierig, den Spitzenwert
frei zu steuern, da die Spitzenstromstärke auf Grundlage der Größe des MOS-Transistors zur
Verwendung beim Schaltvorgang, d.h. des n-Kanal-MOS-Transistors MN3, bestimmt wird.
Ferner zeigt, wie es in der 13 dargestellt
ist, der Treiberstrom einen Spitzenwert, während die LED eingeschaltet
ist, jedoch zeigt er keinen Spitzenwert, während die LED ausgeschaltet
ist. Dies verlängert
die Abklingzeit des Lichts von der LED. So ist es schwierig, die
Ansprechgeschwindigkeit der Licht emittierenden LED zu vergrößern.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Angesichts
der vorstehenden Probleme wurde die Erfindung geschaffen, und es
ist eine Aufgabe derselben, eine Treiberschaltung für eine Leuchtdiode
zu schaffen, mit der leicht ein niedriger Energieverbrauch und eine
Hochgeschwindigkeits-Lichtemission der LED realisiert werden, sowie
einen optischen Sender zur Verwendung in einer Faserübertragungsstrecke
zu schaffen, die eine derartige Treiberschaltung für eine Leuchtdiode
anwendet.
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Um
die vorstehende Aufgabe zu lösen,
ist eine erfindungsgemäße Treiberschaltung
für eine Leuchtdiode
mit Folgendem versehen: (a) einer Stromspiegelschaltung mit einem
ersten MOS-Transistor und einem zweiten MOS-Transistor, deren jeweilige
Gates miteinander verbunden sind; (b) einem Stromlieferabschnitt
zum Liefern eines Stroms zum Ansteuern einer Leuchtdiode an den
ersten MOS-Transistor; (c) einem Leuchtdiode-Verbindungsanschluss,
der mit dem zweiten MOS-Transis tor in Verbindung mit der Leuchtdiode
verbunden ist; wobei diese Leuchtdiode-Treiberschaltung dadurch gekennzeichnet
ist, dass sie Folgendes aufweist: (d) einen EIN/AUS-Signal-Eingangsabschnitt
zum Eingeben, an einer Source des zweiten MOS-Transistors, eines
EIN/AUS-Signals zum Steuern des Ein-/Ausschaltens der Leuchtdiode; und (e)
eine Spitzenwertschaltung, die mit einem Drain und einer Source
des zweiten MOS-Transistors verbunden ist, um einen Spitzenstrom
zu erzeugen, der bei der Spitzenwerterzeugung eines durch die Leuchtdiode
fließenden
Stroms verwendet wird.
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Ferner
ist, um die vorige Aufgabe zu lösen, eine
erfindungsgemäße Leuchtdiode-Treiberschaltung
mit Folgendem versehen: (a) einer Stromspiegelschaltung mit einem
ersten Bipolartransistor und einem zweiten Bipolartransistor, deren
jeweilige Gates miteinander verbunden sind; (b) einem Stromlieferabschnitt
zum Liefern eines Stroms zum Ansteuern einer Leuchtdiode an den
ersten Bipolartransistor; (c) einem Leuchtdiode-Verbindungsanschluss, der
mit dem zweiten Bipolartransistor in Verbindung mit der Leuchtdiode
verbunden ist; wobei diese Leuchtdiode-Treiberschaltung dadurch
gekennzeichnet ist, dass sie Folgendes aufweist: (d) einen EIN/AUS-Signal-Eingangsabschnitt
zum Eingeben, an einen Emitter des zweiten Bipolartransistors, eines
EIN/AUS-Signals zum Steuern des Ein-/Ausschaltens der Leuchtdiode;
und (e) eine Spitzenwertschaltung, die mit einem Drain und einem
Emitter des zweiten Bipolartransistors verbunden ist, um einen Spitzenstrom
zu erzeugen, der bei der Spitzenwerterzeugung eines durch die Leuchtdiode
fließenden Stroms
verwendet wird.
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Bei
der vorstehenden Konfiguration wird dann, wenn sich das EIN/AUS-Signal
auf einem Spannungspegel (z. B. dem elektrischen Massepotenzial)
befindet, der dafür
sorgt, dass die Leuchtdiode Licht emittiert, ein an den ersten MOS-
oder Bipolartransistor gelieferter Treiberstrom mit einem vorbestimmten
Verhältnis
gespiegelt, und er fließt
durch die Leuchtdiode und den zweiten MOS- oder Bipolartransistor.
Gleichzeitig wird der Spitzenstrom von der Spitzenwertschaltung
an die Leuchtdiode geliefert. Das heißt, dass der in die LED fließende Strom
dadurch erzeugt wird, dass der Spitzenstrom mit demjenigen Strom
zur Überlappung
gebracht wird, der in den zweiten MOS oder Bipolartransistor fließt, weswegen
der so erzeugte Strom einen Spitzenwert zeigt (Strom mit einem Signalverlauf,
dessen ansteigende und abfallende Flanke ein Spitzenpunkt aufweist). Dies
ermöglicht
es, die LED mit hoher Geschwindigkeit ein- oder auszuschalten.
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Ferner
sorgt das EIN/AUS-Signal gleichzeitig für Folgendes: (i) Schaltvorgang
in der Stromspiegelschaltung zum Liefern des Treiberstroms an die Leuchtdiode
(und Schaltvorgang dahingehend, ob der Treiberstrom vom zweiten
MOS oder Bipolartransistor an die LED zu liefern sei), und (ii)
Schaltvorgang in der Spitzenwertschaltung zum Erzeugen des Spitzenstroms
(Schaltvorgang dahingehend, ob der Spitzenstrom an die LED zu liefern
sei). So ist es möglich,
den Anstiegszeitpunkt und den Abfallszeitpunkt des Treiberstroms
mit dem Anstiegszeitpunkt bzw. dem Abfallszeitpunkt des Spitzenstroms
in Übereinstimmung
zu bringen. Im Ergebnis zeigt der Signalverlauf des in die Leuchtdiode
fließenden Stroms
einen genauen Spitzenwert, wodurch die Ansprechgeschwindigkeit der
Licht emittierenden LED leicht erhöht werden kann.
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Ferner
ist es mit der vorstehenden Konfiguration möglich, den Wert des Spitzenstroms
durch geeignetes Einstellen der Eigenschaften der die Spitzenwertschaltung
bildenden Elemente frei einzustellen. Wenn z. B. die Spitzenwertschaltung über einen Kondensator
und einen Widerstand verfügt,
die seriell miteinander verbunden sind, kann der Wert des Spitzenstroms
dadurch frei eingestellt werden, dass die Kapazi tät des Kondensators
und der Widerstandswert des Widerstands geeignet eingestellt werden.
Dies ermöglicht
es, für
verschiedene Kombinationen einer LED und einer LED-Treiberschaltung den
optimalen Betrag des Spitzenwerts einzustellen. So wird die Ansprechgeschwindigkeit
der Licht emittierenden LED leicht erhöht.
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Ferner
fließt
bei der vorstehenden Konfiguration, da der Schaltvorgang des Treiberstroms
durch die Treiberstromquelle durch die Stromspiegelschaltung ausgeführt wird,
der Treiberstrom nicht in die Stromspiegelschaltung, während die
Leuchtdiode ausgeschaltet ist. Dies ermöglicht eine Senkung des Stromverbrauchs.
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Ferner
ist es möglich,
da der Schaltvorgang des Treiberstroms von der Treiberstromquelle
durch die Stromspiegelschaltung ausgeführt wird, die Stromstärke des
Treiberstroms genau zu regulieren und Schwankungen der Stromstärke des
Treiberstroms zu verringern.
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Zusätzliche
Aufgaben, Merkmale und Stärken
der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung deutlicher
werden. Ferner werden die Vorteile der Erfindung aus der folgenden
Erläuterung unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen ersichtlich werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Schaltbild zum Veranschaulichen der Konfiguration eines optischen
Senders zur Verwendung in einer optischen Faserübertragungsstrecke gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung.
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2 ist
ein Schaltbild zum Veranschaulichen der Konfiguration eines optischen
Senders zur Verwendung in einer opti schen Faserübertragungsstrecke gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung.
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3 ist
ein Signalverlaufsdiagramm zum Veranschaulichen von Spannungs- und
Stromverläufen
zu verschiedenen Zeitpunkten, wenn ein Rechtecksignal in den optischen
Sender für
eine optische Faserübertragungsstrecke
gemäß der ersten
und der zweiten Ausführungsform
der Erfindung eingegeben wird.
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4 ist
ein Schaltbild zum Veranschaulichen der Konfiguration eines optischen
Senders zur Verwendung in einer optischen Faserübertragungsstrecke gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung.
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5 ist
ein Schaltbild zum Veranschaulichen der Konfiguration eines optischen
Senders zur Verwendung in einer optischen Faserübertragungsstrecke gemäß einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung.
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6 ist
ein Schaltbild zum Veranschaulichen der Konfiguration eines optischen
Senders zur Verwendung in einer optischen Faserübertragungsstrecke gemäß einer
fünften
Ausführungsform
der Erfindung.
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7 ist
ein Signalverlaufsdiagramm zum Darstellen von Signalverläufen eines
Spitzenstroms und der Lichtabgabe beim optischen Sender zur Verwendung
in einer optisches Faserübertragungsstrecke
gemäß der dritten
Ausführungform
der Erfindung.
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8 ist
ein Signalverlaufsdiagramm zum Darstellen von Signalverläufen eines
Spitzenstroms und der Lichtabgabe beim optischen Sender zur Verwendung
in einer optisches Faserübertragungsstrecke
gemäß der vierten
Ausführungform
der Erfindung.
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9 ist
ein Schaltbild zum Veranschaulichen der Konfiguration eines optischen
Senders zur Verwendung in einer optischen Faserübertragungsstrecke gemäß einer
sechsten Ausführungsform
der Erfindung.
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10 ist
ein Schaltbild zum Veranschaulichen der Konfiguration eines optischen
Senders unter Verwendung einer LED-Treiberschaltung vom Differenzansteuerungstyp
als Beispiel einer herkömmlichen
LED-Treiberschaltung.
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11 ist
ein schematisches Diagramm zum Veranschaulichen der Konfiguration
eines optischen Senders unter Verwendung einer LED-Treiberschaltung
vom Einzelansteuerungstyp als ein Beispiel einer herkömmlichen
LED-Treiberschaltung.
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12 ist
ein Signalverlaufsdiagramm zum Darstellen von Spannungs- und Stromverläufen zu verschiedenen
Zeitpunkten, wenn ein Rechtecksignal in die in der 10 dargestellte
LED-Treiberschaltung vom Differenzansteuerungstyp eingegeben wird.
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13 ist
ein Signalverlaufsdiagramm zum Darstellen von Spannungs- und Stromverläufen zu verschiedenen
Zeitpunkten, wenn ein Rechtecksignal in die in der 11 dargestellte
LED-Treiberschaltung vom Einzelansteuerungstyp eingegeben wird.
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BESCHREIBUNG
DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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[Ausführungsform 1]
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Das
Folgende ist eine detaillierte Beschreibung einer Ausführungsform
gemäß der Erfindung unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen. Die 1 zeigt
eine Ausführungsform
der Er findung, und es handelt sich um ein Blockdiagramm, das die
Konfiguration eines optischen Senders zur Verwendung in der optischen
Faserübertragungsstrecke
zeigt.
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Der
optische Sender zur Verwendung in der optischen Faserübertragungsstrecke
gemäß der Erfindung
ist mit einer LED (Leuchtdiode) 17 und einer LED-Treiberschaltung 10 zum
Ansteuern der LED 17 versehen. Die LED-Treiberschaltung 10 ist
mit Folgendem versehen: einem Eingangsanschluss (EIN) 14,
an dem ein elektronisches Eingangssignal EIN eingegeben wird; einem
Spannungsversorgungsanschluss (VCC) 15, der mit einer Konstantspannungsquelle
(nicht dargestellt) verbunden ist, um eine Spannungsquellenspannung
Vcc auszugeben; und einem LED-Verbindungsanschluss (LED-AUS) 16, mit
dem die LED 17 verbunden wird. Ein Ende der LED 17 wird
mit dem Spannungsversorgungsanschluss 15 verbunden, und
ihr anderes Ende wird mit dem LED-Verbindungsanschluss 16 verbunden.
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Das
elektronische Eingangssignal EIN wird am Eingangsanschluss 14 eingegeben.
Die Spannung (Va) des elektronischen optisches EIN hat den hohen
Pegel, während
die LED 17 eingeschaltet ist, und sie hat den niedrigen
Pegel, während
sie ausgeschaltet ist. Das am Eingangsanschluss 14 eingegebene
elektronische Eingangssignal EIN wird in einen Inverter (INV) 1 mit
einem n-Kanal-MOS-Transistor (nicht dargestellt) und einem p-Kanal-MOS-Transistor
(nicht dargestellt) eingegeben. Der Inverter 1 ist mit
einem Inverter 2 verbunden, und der Inverter 2 ist mit
einem Inverter 3 verbunden. Der Inverter 2 verfügt ebenfalls über einen
n-Kanal-MOS-Transistor (nicht dargestellt) und einen p-Kanal-MOS-Transistor (nicht
dargestellt), und der Inverter 3 verfügt über einen n-Kanal-MOS-Transistor 3n und
einen p-Kanal-MOS-Transistor 3p. Ein Gate des n-Kanal-MOS-Transistors 3n und
ein Gate des p-Kanal-MOS-Transistors 3b sind mit dem Eingangsanschluss
(Ausgangsanschluss des Inverters 2) verbunden. Eine Source des
n-Kanal-MOS-Transistors 3n ist geerdet, und ein Drain desselben
ist mit einer Source des p-Kanal-MOS-Transistors 3p verbunden. Ein
Drain des p-Kanal-MOS-Transistors 3p ist über den
Spannungsquellenanschluss 15 mit der Konstantspannungsquelle
(nicht dargestellt) verbunden.
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Ein
an einer Source eines n-Kanal-MOS-Transistors 5 eingegebenes
Signal (Ein/Aus-Signal) wird dadurch erzeugt, dass das elektronische
Spitzenstrom EIN durch den Inverter 1, den Inverter 2 und
den Inverter 3 invertiert wird. In diesem Fall verfügt ein Eingangsabschnitt
für das Ein/Aus-Signal
zum Eingeben desselben in den n-Kanal-MOS-Transistor 5 über den
Eingangsanschluss 14 und die seriell geschaltete Inverter 1 bis 3. Ferner
invertiert der Inverter 3 ein invertiertes Ein/Aus-Signal
(ein invertiertes Signal des Ein/Aus-Signals) von einem Lieferabschnitt
für das invertierte
Ein/Aus-Signal,
um das Ein/Aus-Signal zu erzeugen, das in die Source des n-Kanal-MOS-Transistors 5 eingegeben
ist. Der Lieferabschnitt für
das invertierte Ein/Aus-Signal verfügt über den Eingangsanschluss 14 und
den Inverter 1 und 2. In diesem Fall befindet
sich die Spannung des in die Source des n-Kanal-MOS-Transistors 5 einzugebenden Ein/Aus-Signals
auf niedrigem Pegel, während
die LED 17 eingeschaltet ist, und sie befindet sich auf
hohem Pegel, während
sie ausgeschaltet ist.
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Hierbei
nehmen die Größen der
n-Kanal-MOS-Transistoren und der p-Kanal-MOS-Transistoren, die die
Invertier 1 bis 3 bilden, vom Inverter 1 bis
zum Inverter 3 in dieser Reihenfolge zu, d.h., es gilt:
Transistorgröße des Inverters 1 < Transistorgröße des Inverters 2 < Transistorgröße des Inverters 3. Auf
diese Weise werden die Ein-Widerstände der die Inverter 1 bis 3 bildenden
jeweiligen MOS-Transistoren allmählich
kleiner, wodurch das Treibervermögen zunimmt.
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Die
LED-Treiberschaltung 10 ist mit einer Stromspiegelschaltung 6 mit
einem n-Kanal-MOS-Transistor (MN) 4 (erster MOS-Transistor) und einem
n-Kanal-MOS-Transistor 5 (zweiter MOS-Transistor) versehen. Ein Gate des n-Kanal-MOS-Transistors 4 und
ein Gate des n-Kanal-MOS-Transistors 5 sind miteinander
verbunden, und sie sind jeweils mit einem Drain des n-Kanal-MOS-Transistors 4 verbunden.
Ferner ist eine Source des n-Kanal-MOS-Transistors 4 geerdet.
Der Drain des n-Kanal-MOS-Transistors 5 ist
mit dem LED-Verbindungsanschluss (LED-AUS) 16 verbunden.
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Eine
als Treiberstromquelle zum Liefern eines Treiberstroms Imod zu Ansteuern
der LED 17 dienende Konstantstromquelle 12 ist über den
Spannungsquellenanschluss 15 mit der Konstantspannungsquelle
(nicht dargestellt) verbunden. Von der Konstantstromquelle 12 wird
ein konstanter Strom mit der Stromstärke Io geliefert. Die Konstantstromquelle 12 ist
mit der Stromspiegelschaltung 6 verbunden. Genauer gesagt,
ist die Konstantstromquelle 12 mit dem Drain und dem Gate
des n-Kanal-MOS-Transistors 4 sowie dem Gate des n-Kanal-MOS-Transistors 5 verbunden.
Hierbei ist die Gatefläche
des n-Kanal-MOS-Transistors 5 N
mal größer als
die Gatefläche
des n-Kanal-MOS-Transistors 4 eingestellt, so dass der
Drainstrom des n-Kanal-MOS-Transistors 5 N mal größer als
der Drainstrom des n-Kanal-MOS-Transistors 4 ist, wenn
die Sourcespannung des n-Kanal-MOS-Transistors 5 Masse
(0) ist. Wenn z. B. die Gatelänge
des n-Kanal-MOS-Transistors 4 und diejenige des n-Kanal-MOS-Transistors 5 gleich
sind, wird das Verhältnis
der Gatebreite WMN1 des n-Kanal-MOS-Transistors 4 zur Gatebreite
WMN2 des n-Kanal-MOS-Transistors 5 wie folgt eingestellt: WMNI:WMN2 = 1:N,so dass der Drainstrom des
n-Kanal-MOS-Transistors 5 das N- fache desjenigen des n-Kanal-MOS-Transistors 4 ist,
wenn die Sourcespannung des n-Kanal-MOS-Transistors 5 Masse
(0) ist. Der Wert von N liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 2
und 100, bevorzugter im Bereich von 10 bis 1000. Dies erlaubt eine
Verringerung des Energieverbrauchs durch Verringern der Energieabfuhr
der Konstantstromquelle 12, und es begrenzt den Fehler
des Treiberstroms in Bezug auf einen Referenzstrom in einem geeigneten
Bereich für
praktische Anwendungen.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass mit dem Gate des n-Kanal-MOS-Transistors 4 und
dem Gate des n-Kanal-MOS-Transistors 5 in der Stromspiegelschaltung 6 ein
Kondensator F verbunden ist. Dieser Kondensator F dient zum Stabilisieren
des Stromspiegelstroms, und ein Ende desselben ist geerdet.
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Ein
Ausgangsanschluss des Inverters 3 ist mit der Source des
n-Kanal-MOS-Transistors 5 verbunden. Wenn sich die Eingangsspannung
Vc auf hohem Pegel befindet, befindet sich die Ausgangsspannung
Vd des Inverters 3 auf niedrigem Pegel, und die Sourcespannung
des n-Kanal-MOS-Transistors 5 wird zum Massepegel (0).
Infolge dessen wird der von der Konstantstromquelle an den n-Kanal-MOS-Transistor 4 gelieferte
konstante Strom Io entsprechend dem Gateflächenverhältnis des n-Kanal-MOS-Transistors 4 und
des n-Kanal-MOS-Transistors 5 gespiegelt, um den an den
n-Kanal-MOS-Transistor 5 zu liefernden Treiberstrom Imod
zu erzeugen. Kurz gesagt, beträgt
die Stromstärke
de sin den n-Kanal-MOS-Transistor 5 fließenden Treiberstroms
Imod: Imod = N × Io.
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Andererseits
befindet sich, wenn sich die Eingangsspannung Vc des Inverters 3 auf
niedrigem Pegel befindet, die Ausgangsspannung Vd desselben auf
hohem Pegel, und daher zeigt eine Gate-Source-Spannung (= Gatepotenzial – Sourcepotenzial)
Vgs zwischen dem Gate und der Source des n-Kanal-MOS- Transistors 5 einen
negativen Wert. Im Ergebnis fließt kein Strom mehr durch den Drain
und die Source des n-Kanal-MOS-Transistors 5.
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Ferner
ist der Ausgangsanschluss des Inverters 3 mit einer Spitzenwertschaltung 7 verbunden. Die
Spitzenwertschaltung erzeugt einen Spitzenstrom Ipeak, um einen
Spitzenwert für
den Treiberstrom Imod zu erzielen. Anders gesagt, formt der Spitzenstrom
Ipeak den Signalverlauf des Treiberstroms Imod in solcher Weise,
dass eine ansteigende Flanke und eine abfallende Flanke Spitzenpunkte aufweisen.
Zusätzlich
zum Treiberstrom Imod, dessen Signalverlauf derselbe wie der des
elektronischen Eingangssignals EIn (z. B. Rechtecksignal) ist, fließt auch
der Spitzenstrom Ipeak in die LED 17. Im Ergebnis zeigt
der Signalverlauf des in die LED 17 fließenden Stroms
Iled einen Spitzenpunkt bei der jeweiligen ansteigenden Flanke und
abfallende Flanke des Signalverlaufs. Die Spitzenwertschaltung 7 verfügt über einen
Kondenator 9 und einen Widerstand 8, die zwischen
dem Eingangsanschluss des Inverters 3 und dem LED-Verbindungsanschluss 16 seriell miteinander
verbunden sind.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass der modulierte Strom Imod und der Spitzenstrom
Ipeak beide durch das Ausgangssignal (d.h. das Ein/Aus-Signal) des
Inverters 3 gesteuert werden und dass daher der Abfallszeitpunkt
und der Anstiegszeitpunkt des Treiberstroms (modulierten Stroms)
Imod genau mit dem Anstiegszeitpunkt bzw. dem Abfallszeitpunkt des Spitzenstroms
Ipeak zusammenfallen könne.
Anders gesagt, ist es bei der vorliegenden Ausführungsform möglich, den
Anstiegszeitpunkt und den Abfallszeitpunkt des Treiberstroms Imod
mit dem Anstiegszeitpunkt und dem Abfallszeitpunkt des Spitzenstroms Ipeak
durch Folgendes in Übereinstimmung
zu bringen: (i) Schalten der Stromspiegelschaltung 6 mit den
n-Kanal-MOS-Transistoren 4 und 5,
deren Basis geerdet ist und (ii) gleichzeitiges Schalten der Spitzenwertschaltung 7 zum
Erzeugen des Spitzenstroms Ipeak unter Verwendung des n-Kanal-MOS-Transistors 3n und
des n-Kanal-MOS-Transistors 3p, die zum Schalten des Treiberstroms
Imod vorhanden sind. Daher zeigt die ansteigende Flanke des in die
LED fließenden
Stroms einen genauen Spitzenwert. Dies ermöglicht eine Hochgeschwindigkeitsansteuerung
der LED 17.
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Ferner
kann, wenn der in die LED 17 fließende Vorwärtsstrom auf null heruntergebracht
wird, während
die LED 17 ausgeschaltet ist, der Treiberstrom (der modulierte
Strom Imod und der Spitzenstrom Ipeak) die LED 17 nicht
unmittelbar einschalten, wenn er in die LED 17 geschickt
wird. Kurz gesagt, existiert eine Emissionsverzögerung. Eine derartige Verzögerung kann
dadurch verringert werden, dass der LED 17 ein Vorstrom
Ibias zugeführt
wird, während
sie ausgeschaltet ist. Dies erfolgt in einem Bereich eines Extinktionsverhältnisses
(Ein/Aus-Verhältnis
der Lichtstärke
der LED 17) entsprechend den Spezifikationen der Anwendung.
Dadurch wird eine Verzerrung einer Impulsbreite eingeschränkt. Der Vorstrom
Ibias kann der LED 17 dadurch zugeführt werden, dass sie mit einer
Vorstromquelle 13, deren eines Ende geerdet ist, durch
den LED-Verbindungsanschluss 16 verbunden wird.
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Die 3 zeigt
Signalverläufe
des Stroms und der Spannung an verschiedenen Punkten im optischen
Sender zur Verwendung in der optischen Faserübertragungsstrecke für den Fall,
dass ein Rechtecksignal als elektronisches Eingangssignal EIN am Eingangsanschluss 14 eingegeben
wird. Genauer gesagt, zeigt die 3 Signalverläufe (zeitabhängige Änderung)
der Spannung Va des elektronischen Eingangssignals EIN, der Spannung
Vb des Ausgangssignals des Inverters 1, der Spannung Vc
des Ausgangssignals des Inverters INV2, der Spannung Vd des Ausgangssignals
des Inverters 3, des Treiberstroms Imod, des Spitzenstroms
Ipeak, des in die LED fließenden
Stroms Iled sowie des Ausgangslichts (d.h. die Leuchtstärke). Aus
der 3 ist es erkennbar, dass der Anstiegszeitpunkt
der Abfallszeitpunkt des modulierten Stroms Imod sowie der Anstiegszeitpunkt
und der Abfallszeitpunkt des Spitzenstroms Ipeak genau miteinander übereinstimmen.
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[Ausführungsform 2]
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 2 eine andere
Ausführungsform
der Erfindung beschrieben. Es ist zu beachten, dass Elementen mit denselben
Funktionen, wie sie bei der vorigen Ausführungsform 1 beschrieben wurden,
mit denselben Bezugszahlen und Symbolen versehen sind und dass Beschreibungen
derartiger Elemente hier der Zweckdienlichkeit halber weggelassen
werden.
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Wie
es in der 2 dargestellt ist, ist die Konfiguration
einer LED-Treiberschaltung 20 der vorliegenden Ausführungsform
dieselbe wie diejenige der LED-Treiberschaltung 10 der
vorigen Ausführungsform
1, mit der Ausnahme, dass die Stromspiegelschaltung 6 mit
dem n-Kanal-MOS-Transistor 4 und dem n-Kanal-MOS-Transistor 5 durch
eine Stromspiegelschaltung 26 mit einem als erster Bipolartransistor
dienenden npn-Bipolartransistor (QN) 24 und einem als zweiter
Bipolartransistor dienenden npn-Bipolartransistor 25 versehen
ist.
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In
diesem Fall sind eine Basis und ein Kollektor des npn-Bipolartransistors 24 mit
einer Basis des npn-Bipolartransistors 25 verbunden. Ferner
ist ein Emitter des npn-Bipolartransistors 24 geerdet.
Eine Spitzenwertschaltung 7 ist zwischen einen Kollektor und
einen Emitter des npn-Bipolartransistors 25 geschaltet.
Der Emitter des npn-Bipolartransistors 25 ist mit dem Ausgangsanschluss
eines Inverters 3 verbunden, und ein LED-Verbindungsanschluss 16 ist mit
dem Kollektor des npn-Bipolartransistors 25 verbunden.
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Wenn
das elektronische Eingangssignal EIN als Rechtecksignal am Eingangsanschluss 14 eingegeben
wird, sind die Signalverläufe
des Stroms und der Spannung an jeweiligen Punkten eines optischen Senders
zur Verwendung in der optischen Faserübertragungsstrecke gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
dieselben wie diejenigen bei der vorigen Ausführungsform 1, wie sie in der 3 dargestellt sind.
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[Ausführungsform 3]
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 4 noch eine
andere Ausführungsform
der Erfindung beschrieben. Es ist zu beachten, dass Elemente mit
denselben Funktionen, wie sie bei der vorigen Ausführungsform
1 beschrieben sind, mit denselben Bezugszahlen und Symbolen versehen
sind und dass Beschreibungen dieser Elemente hier der Zweckdienlichkeit
halber weggelassen werden.
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Bei
der LED-Treiberschaltung 10 der vorigen Ausführungsform
1 fließt
ein Strom Imod in den Ausgangsanschluss des Inverters 3,
wenn die Ausgangsspannung Vd vom Inverter 3 niedrigen Pegel einnimmt.
Genauer gesagt, schaltet, wenn die Ausgangsspannung Vd vom Inverter 3 den
niedrigen Pegel einnimmt, der n-Kanal-MOS-Transistor 3n in
diesem ein, und daher fließt
Imod zwischen dem Drain und der Source des n-Kanal-MOS-Transistors 3n. Die
Ausgangsspannung erreicht auf Grund des Ein-Widerstands des n-Kanal-MOS-Transistors 3n nicht
vollständig
den Massepegel (0). Wenn Ron (3n) der Ein-Widerstand des n-Kanal-MOS-Transistors 3n ist,
ist die Ausgangsspannung des Inverters 3 (Spannung am Drain
des n-Kanal-MOS-Transistors 3n) Ron (3n × Imod).
Dies entspricht dem Fall, dass ein Widerstand zur Source des n-Kanal-MOS-Transistors 5 hinzugefügt wird.
Daher weicht der modulierte Strom Imod (Strom zwischen dem Drain
und der Source des n- Kanal-MOS-Transistors 5)
von einem konzipierten Wert (optimaler Wert) N × Io ab. Ferner nimmt dann,
wenn der Ein-Widerstand des n-Kanal-MOS-Transistors 3n von
der Temperatur abhängt,
das Ausmaß der
Abweichung des modulierten Stroms Imod vom konzipierten Wert N × Io bei
ansteigender Temperatur zu.
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Um
eine Abweichung des modulierten Stroms Imod zu verhindern, verfügt eine
LED-Treiberschaltung 30 der vorliegenden Ausführungsform zusätzlich über einen
n-Kanal-MOS-Transistor (einen dritten MOS-Transistor) 31 in
der Konfiguration der LED-Treiberschaltung 10 der vorigen
Ausführungsform
1. Die Gatelänge
des n-Kanal-MOS-Transistors 31 ist dieselbe wie diejenige
des n-Kanal-MOS-Transistors 3n, und die Gatebreite des
n-Kanal-MOS-Transistors 31 ist 1/n derjenigen des n-Kanal-MOS-Transistors 3n.
Der n-Kanal-MOS-Transistor 31 ist zwischen den n-Kanal-MOS-Transistor 4 und
Masse eingefügt.
Kurz gesagt, ist der Drain des n-Kanal-MOS-Transistors 31 mit
der Source des n-Kanal-MOS-Transistors 4 verbunden, und
die Source des n-Kanal-MOS-Transistors 31 ist geerdet. Ferner
ist das Gate des n-Kanal-MOS-Transistors 31 über einen
Spannungsquellenanschluss 15 mit einer Konstantspannungsquelle
(nicht dargestellt) verbunden.
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Bei
der vorigen Anordnung sorgt der Ein-Widerstand des n-Kanal-MOS-Transistors 3n dafür, dass
der modulierte Strom Io im Wesentlichen um Δ1/N abweicht, wobei ΔI das Ausmaß der Abweichung
des modulierten Stroms Imod vom konzipierten Wert (optimalen Wert)
N × Io
auf Grund des Ein-Widerstands des n-Kanal-MOS-Transistors 3n ist.
So wird die Abweichung des modulierten Stroms Imod vom konzipierten
Wert (optimalen Wert) N × Io auf
Grund des Ein-Widerstands des n-Kanal-MOS-Transistors 3n, durch den Ein-Widerstand des
n-Kanal-MOS-Transistors 31 kompensiert
(aufgehoben). Im Ergebnis erfüllt
der Treiberstrom Imod die folgende Beziehung: Imod
= N × Ioüber einen
größeren Temperaturbereich.
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Im
Allgemeinen nimmt der Lichtemissions-Wirkungsgrad der LED 17 bei
ansteigender Temperatur ab. Daher, um nämlich konstante Lichtemission
innerhalb eines Betriebstemperaturbereichs zu erzielen, sollte der
Referenzstrom Io über
eine solche Temperaturcharakteristik verfügen, dass der Treiberstrom
Imod mit ansteigender Temperatur zunimmt. Dies wird z. B. dadurch
erzielt, dass eine Stromquelle verwendet wird, die einen mit zunehmender
Temperatur ansteigender Referenzstrom Io erzeugt.
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Es
ist zu beachten, dass bei der LED-Treiberschaltung 30 der
vorliegenden Ausführungsform eine
Stromspiegelschaltung 6 mit dem n-Kanal-MOS-Transistor 4 und
einem n-Kanal-MOS-Transistor 5 durch eine Stromspiegelschaltung 26 mit
einem npn-Bipolartransistor
(QN) 24 und einem npn-Bipolartransistor 25 ersetzt
werden kann.
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[Ausführungsform 4]
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 5 noch eine
andere Ausführungsform
der Erfindung beschrieben. Es ist zu beachten, dass Elemente mit
denselben Funktionen, wie sie bei der vorigen Ausführungsform
1 oder 2 beschrieben sind, mit denselben Bezugszahlen und Symbolen
versehen sind und Beschreibungen dieser Elemente hier der Zweckdienlichkeit
halber weggelassen werden.
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Die 5 ist
ein Blockdiagramm zum Veranschaulichen der Konfiguration einer LED-Treiberschaltung 40 und
eines optischen Sensors zur Verwendung in einer optischen Faserüber tragungsstrecke
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform.
Die LED-Treiberschaltung 40 und der optische Sender der
vorliegenden Ausführungsform
sind dieselben wie bei der vorigen Ausführungsform 3, jedoch mit der
Ausnahme, dass die LED-Treiberschaltung 40 und
der optische Sender der vorliegenden Ausführungsform ferner, als Ausgangsspannungs-Steuerungseinrichtung, über eine
Temperaturkompensations-Spannungsquelle (Spannungsquelle mit einer Funktion
zur Temperaturkompensation) 41, einen npn-Bipolartransistor
(zweiter Einstelltransistor) 42, einen n-Kanal-MOS-Transistor
(erster Einstelltransistor) 43 und einen n-Kanal-MOS-Transistor 44 verfügen. Die
Temperaturkompensations-Spannungsquelle 41 dient zum Vergrößeren der
Amplitude der Ausgangsspannung des Inverters 3.
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Die
Temperaturcharakteristik des Treiberstroms Imod wird durch eine
Stromquelle 12 (Io) mit positiver Temperaturcharakteristik
realisiert. Der n-Kanal-MOS-Transistor 43 dient zum Regulieren der
Amplitude der Eingangsspannung des Inverters 3. Das heißt, der
n-Kanal-MOS-Transistor 43 zum Wandeln des Amplitudenpegels
der Eingangsspannung für
den Inverter 3 dient. Der n-Kanal-MOS-Transistor 43,
der als Paar mit dem n-Kanal-MOS-Transistor 44 zusammenwirkt,
erzeugt während
der Lichtemission dieselbe Gatespannung für den NMOS 3n und
einen NMOS 31. Genauer gesagt, ist der n-Kanal-MOS-Transistor 43 vorhanden, um
denselben Wert für
Folgendes zu erzeugen: (i) ein Ein-Widerstands-Verhältnis des
n-Kanal-MOS-Transistors 3n und des n-Kanal-MOS-Transistors 31;
und (ii) ein Gatebreitenverhältnis
des n-Kanal-MOS-Transistors 5 und des n-Kanal-MOS-Transistors 4.
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Wie
es in der 7 dargestellt ist, nimmt bei der
LED-Treiberschaltung 30 der
vorigen Ausführungsform
3 der Ein-Widerstand
eines Ausgangsabschnitts des Inverters 3 (Ein-Widerstand des n-Kanal-MOS-Transistors 3n und
des p-Kanal- MOS-Transistors 3p)
zu, wenn die Temperatur ansteigt, wodurch es zu einer Verzögerung des
Anstiegs und des Abfalls der Ausgangsspannung Vd des Inverters 3 kommt.
Dies verringert einen Spitzenwert des Spitzenstroms Ipeak, wodurch
der Spitzenwert des in die LED 17 fließenden Stroms Iled abnimmt.
Im Ergebnis besteht die Tendenz, dass der Anstieg und der Abfall der
Lichtabgabe (Leuchtstärke
der LED 17) bei hohen Temperaturen verzögert sind.
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Um
eine Verzögerung
des Anstiegs und des Abfalls des Ausgangslichts bei hohen Temperaturen zu
verhindern, funktioniert die LED-Treiberschaltung 40 der
vorliegenden Ausführungsform
so, dass sie eine Temperaturkompensation für den Spitzenstrom durch Korrigieren
des Anstiegs und des Abfalls der Ausgangsspannung Vd des Inverters 3 ausführt. Genauer
gesagt, wird, wie es in der 5 dargestellt
ist, bei der LED-Treiberschaltung 40 der vorliegenden Ausführungsform
eine Spannungsquellenspannung für
den Inverter 3 von der Temperaturkompensations-Spannungsquelle 41 geliefert,
die eine mit ansteigender Temperatur zunehmende Spannung Vref ausgibt.
Die Spannungsquellenspannung von der Temperaturkompensations-Spannungsquelle 41 erreicht über eine
Basis und einen Emitter des npn-Bipolartransistors 42 einen
Drain des p-Kanal-MOS-Transistors 3p des Inverters 3.
Die Basis des npn-Bipolartransistors 42 ist mit der Temperaturkompensations-Spannungsquelle 41 verbunden
und der Emitter desselben ist mit dem Drain des p-Kanal-MOS-Transistors 3p verbunden.
Ein Kollektor des npn-Bipolartransistors 42 ist über einen
Spannungsquellenanschluss 15 mit einer Konstantspannungsquelle
(nicht dargestellt) verbunden. Es ist zu beachten, dass die Temperaturkompensations-Spannungsquelle 41 bei
der Ausführungsform
6 detailliert beschrieben wird.
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Ferner
wird ein Ausgangssignal (Ausspannung Vc) des Inverters 2 über einen
Drain und eine Source des n-Kanal-MOS- Transistors 43, dessen Gate
mit der Temperaturkompensations-Spannungsquelle
(Vref) 41 verbunden ist, in den Inverter 3 eingegeben.
Die Amplitude der Ausgangsspannung Vc des Inverters 2 wird
im Wesentlichen dieselbe wie die Spannungsquellenspannung. Durch
Eingeben der Ausgangsspannung Vc des Inverters 2 über den Drain
und die Source des n-Kanal-MOS-Transistors 43 in
den Inverter 3 wird die Amplitude der in den Inverter 3 eingegebenen
Spannung die Folgende: Vref – Vgs,wobei Vgs die Spannung
zwischen dem Gate und der Source des n-Kanal-MOS-Transistors 43 ist.
Ferner wird die Ausgangsspannung Vd des Inverters 3 die Folgende: Vref – Vbe,wobei
Vbe die Spannung zwischen der Basis und dem Emitter des npn-Bipolartransistors 42 ist.
Die Gate-Source-Spannung Vgs des n-Kanal-MOS-Transistors 43 beträgt typischerweise
ungefähr
0,5 V bis 0,8 V, und die Basis-Emitter-Spannung Vbe des npn-Bipolartransistors 42 beträgt ungefähr 0,6 V
bis 0,8 V. Demgemäß wird die
Amplitude der Ausgangsspannung Vc des Inverters 2 innerhalb von
(Vref – Vgs)
eingegrenzt, wenn sie in den Inverter 3 eingegeben wird.
Ferner kommt auch die Amplitude der Ausgangsspannung Vd des Inverters 3 nahe
an den Wert Vref – Vbe
zu liegen. Da Vref – Vbe
eine derartige positive Temperaturcharakteristik zeigt, dass der
Wert von Vref – Vbe
bei ansteigender Temperatur zunimmt, ist es möglich, eine Schaltung zu realisieren,
bei der die Amplitude der Ausgangsspannung Vd des Inverters 3 mit
einem Temperaturanstieg zunimmt. So ist es möglich, zu verhindern, dass ein
Spitzenwert des Spitzenstroms Ipeak bei hohen Temperaturen abfällt. Hierbei
ist die positive Temperaturcharakteristik von Vref – Vbe das
Ergebnis des positiven Temperaturko effizienten (Zunahme bei einem
Temperaturanstieg) der Ausgangsspannung Vref von der Temperaturkompensations-Spannungsquelle
(Vref) 41.
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Ferner
wird eine Gatespannung des n-Kanal-MOS-Transistors 31 durch
eine Source des n-Kanal-MOS-Transistors 44 empfangen. Genauer
gesagt, ist die Source des n-Kanal-MOS-Transistors 44 mit
einem Gate des n-Kanal-MOS-Transistors 31 verbunden. Ein
Gate des n-Kanal-MOS-Transistors 44 ist mit der Temperaturkompensations-Spannungsquelle
(Vref) 41 verbunden, und ein Drain des n-Kanal-MOS-Transistors 44 ist über den
Spannungsquellenanschluss 15 mit der Konstantspannungsquelle
(nicht dargestellt) verbunden. Ferner sind, bei der LED-Treiberschaltung 40 der
vorliegenden Ausführungsform,
um für
dasselbe Ein-Widerstand-Verhältnis
für den
n-Kanal-MOS-Transistor 3n und den n-Kanal-MOS-Transistor 31 zu
sorgen (wobei angenommen ist, dass der n-Kanal-MOS-Transistor 3n und
der n-Kanal-MOS-Transistor 31 über dieselbe Gatelänge verfügen), (i)
das Ein-Widerstand-Verhältnis
der n-Kanal-MOS-Transistoren 3n und 31 sowie dasjenige
der n-Kanal-MOS-Transistoren 5 und 4 aneinander
angeglichen, um die n-Kanal-MOS-Transistoren 43 und 55 mit
entsprechenden Eigenschaften zu sehen. Dies ermöglicht es, dass ein Drain-Source-Spannung
des n-Kanal-MOS-Transistors 3n im Wesentlichen
einer Drain-Source-Spannung
des n-Kanal-MOS-Transistors 31 entspricht, während die LED 17 eingeschaltet
ist. So kann der Treiberstrom Imod innerhalb eines weiten Temperaturbereichs
der folgenden Beziehung genügen: Imod = N × Io
-
Demgemäß kann die
LED 17 über
einen großen
Temperaturbereich dadurch eine konstante Lichtmenge emittieren,
dass der Referenzstrom Io auf solche Weise eingestellt wird, dass
der Temperaturkoeffizient der durch die LED 17 emittierten Lichtmenge
aufgehoben wird.
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Da
die LED-Treiberschaltung 40 gemäß der vorliegenden Ausführungsform
so arbeitet, dass sie eine Temperaturkompensation für den Spitzenstrom Ipeak
ausführt,
nimmt der Spitzenwert desselben selbst bei hohen Temperaturen nicht
ab. Dies verhindert eine Verzögerung
beim Ansteigen und/oder Abfallen des Ausgangslichts (Leuchtstärke der
LED 17) (siehe die 8).
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Es
sei darauf hingewiesen, dass die LED-Treiberschaltung 40 der
vorliegenden Ausführungsform
mit einer Stromspiegelschaltung 26 mit npn-Bipolartransistoren
(QN) 24 und 25 an Stelle der Stromspiegelschaltung 6 mit
den n-Kanal-MOS-Transistoren 4 und 5 versehen
sein kann.
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Ferner
ist, wie oben beschrieben, die LED-Treiberschaltung 40 der
vorliegenden Ausführungsform
mit der Temperaturkompensations-Spannungsquelle 41, dem
npn-Bipolartransistor 42 und dem n-Kanal-MOS-Transistor 43 versehen,
die als Ausgangsspannungs-Einstelleinrichtung zum Vergrößern der
Amplitude der Ausgangsspannung Vd des Inverters 3 bei ansteigender
Temperatur vorhanden sind. Jedoch besteht für die Ausgangsspannungs-Einstelleinrichtung
keine Beschränkung
hierauf. Zum Beispiel kann die Ausgangsspannungs-Einstelleinrichtung
dadurch realisiert werden, dass der npn-Bipolartransistor 42 durch
einen n-Kanal-MOS-Transistor ersetzt wird.
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[Ausführungsform 5]
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 6 eine weitere
Ausführungsform
der Erfindung beschrieben. Es ist zu beachten, dass Elemente mit denselben
Funktionen, wie sie bei der vorigen Ausführungsform 1, 3 oder 4 beschrieben sind,
mit denselben Bezugszahlen und Symbolen versehen sind und Beschreibungen
dieser Elemente hier der Zweckdienlichkeit halber weggelassen werden.
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Wie
in der 6 dargestellt ist, verfügt eine LED-Treiberschaltung 50 gemäß der vorliegenden Ausführungsform
zusätzlich
zur Spitzenwertschaltung 7 zum Erzeugen eines Haupt-Spitzenstroms Ipeak1
(Spitzenstrom Ipeak) über
eine Spitzenwertschaltung (Spitzenwertschaltung zur Temperaturkompensation) 107 zum
Erzeugen eines Unter-Spitzenstroms Ipeak2. Mit der Spitzenwertschaltung 107 wird
dem Unter-Spitzenstrom Ipeak2 eine positive Temperaturcharakteristik
verliehen, was eine Feinabstimmung der Temperaturcharakteristik
ermöglicht.
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Die 6 ist
ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der LED-Treiberschaltung 50 und
eines optischen Senders zur Verwendung in der optischen Faserübertragungsstrecke
der vorliegenden Ausführungsform
zeigt. Die Konfiguration der LED-Treiberschaltung 50 und
des optischen Senders zur Verwendung in der optischen Faserübertragungsstrecke
der vorliegenden Ausführungsform
ist dieselbe wie die der LED-Treiberschaltung 30 und des
optischen Senders zur Verwendung in der optischen Faserübertragungsstrecke
der vorigen Ausführungsform
3, mit der Ausnahme, dass die LED-Treiberschaltung 30 und der
optische Sender zur Verwendung in der optischen Faserübertragungsstrecke
der vorliegenden Ausführungsform über eine
Temperaturkompensations-Spannungsquelle 41, einen Inverter 103,
der durch einen p-Kanal-MOS-Transistor 103p und einen n-Kanal-MOS-Transistor 103n realisiert
ist, eine Spitzenwertschaltung 107, einen npn-Bipolartransistor 142 und
einen n-Kanal-MOS-Transistor 143 verfügt.
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Der
Inverter 103 und die Spitzenwertschaltung 107 sind
parallel zum Inverter 3 bzw. zur Spitzenwertschaltung 7 geschaltet,
und sie sind jeweils ähnlich
wie der Inverter 3 bzw. die Spitzenwertschaltung 7 konfiguriert.
Genauer gesagt, verfügt
der Inverter 103 über
den p-Kanal-MOS-Transistor 103p und den n-Kanal-MOS-Transistor 103n.
Das Gate des n-Kanal-MOS-Transistors 103n und das Gate des
p-Kanal-MOS-Transistors 103p sind
beide über den
n-Kanal-MOS-Transistor 143 mit einem Eingangsanschluss
(d.h. dem Ausgangsanschluss des Inverters 2) verbunden.
Die Source des n-Kanal-MOS-Transistors 103n ist geerdet,
und der Drain desselben ist mit der Source des p-Kanal-MOS-Transistors 103p verbunden.
Der Drain des p-Kanal-MOS-Transistors 103p ist über den
npn-Bipolartransistor 142 und einen Spannungsquellenanschluss 15 mit
einer Konstantspannungsquelle (nicht dargestellt) verbunden. Bei
dieser Konfiguration wird ein Spitzenstrom (Spitzenstrom zur Temperaturkompensation)
Ipeak2 für
eine Spitzenwertbildung der durch die LED 17 fließenden Ströme von der
Spitzenwertschaltung 107 an die LED 17 geliefert,
während
diese eingeschaltet ist und zwar zusätzlich zum Treiberstrom Imod
und dem Spitzenstrom Ipeak1. Der Spitzenstrom Ipeak 2 steigt
mit zunehmender Temperatur an, um zu verhindern, dass der Spitzenwert
des Spitzenstroms abnimmt, wenn die Temperatur ansteigt, um dadurch
eine Verzögerung
des Ansteigens oder Abfallens des Ausgangslichts (Leuchtstärke der LED)
bei hohen Temperaturen zu verhindern.
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In ähnlicher
Weise wie der npn-Bipolartransistor 42 und der n-Kanal-MOS-Transistor 43 bei
der vorigen Ausführungsform
4 wirken der npn-Bipolartransistor 142 und der n-Kanal-MOS-Transistor 143 so,
dass sie eine Temperaturkompensation für den Spitzenstrom dadurch
ausführen,
dass sie der Amplitude und der Anstiegs- und/oder Abfallszeit einer Ausgangsspannung
Vd des Inverters 3 eine Temperaturcharakteristik verleihen.
Genauer gesagt, wird, wie es in der 6 dargestellt
ist, bei der LED-Treiberschaltung 50 der vorliegenden Ausführungsform, um
eine Verzögerung
des Ansteigens und/oder Abfallens des Ausgangslichts bei hohen Temperaturen zu
ver hindern, dem Inverter 103 (dem Drain des p-Kanal-MOS-Transistors 3p)
von der Temperaturkompensations-Spannungsquelle 41 über die
Basis und den Emitter des npn-Bipolartransistors 142 eine Spannungsquellenspannung
zugeführt.
Eine von der Temperaturkompensations-Spannungsquelle 41 ausgegebene
Spannung Vref zeigt einen positiven Temperaturkoeffizienten, der
bei einem Temperaturanstieg zunimmt. Die Basis des npn-Bipolartransistors 142 ist
mit der Temperaturkompensations-Spannungsquelle 41 verbunden,
der Emitter desselben ist mit dem Drain des p-Kanal-MOS-Transistors 103p verbunden,
und ein Kollektor des npn-Bipolartransistors 142 ist über den
Spannungsversorgungsanschluss 15 mit der Konstantspannungsquelle
(nicht dargestellt) verbunden.
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Es
ist zu beachten, dass es bei der vorliegenden Ausführungsform
auch möglich
ist, die Stromspiegelschaltung 26 mit den npn-Bipolartransistoren (QN) 24 und 25 an
Stelle der Stromspiegelschaltung 6 mit den n-Kanal-MOS-Transistoren 4 und 5 zu
verwenden.
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Ferner
ist, wie oben beschrieben, die LED-Treiberschaltung 50 der
vorliegenden Ausführungsform
mit der Temperaturkompensations-Spannungsquelle 41, dem
npn-Bipolartransistor 142 und dem n-Kanal-MOS-Transistor 143 versehen,
die als Mittel zum Erhöhen
der Amplitude der Ausgangsspannung Vd des Inverters 103 bei
ansteigender Temperatur vorhanden sind. Jedoch besteht keine spezielle
Beschränkung
für die
Ausgangsspannungs-Einstelleinrichtung.
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[Ausführungsform 6]
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 9 noch eine
andere Ausführungsform
der Erfindung beschrieben. Es ist zu beachten, dass Elemente mit
denselben Funktionen, wie sie bei der vorstehenden Ausführungsform
1, 3, 4 oder 5 be schrieben sind, mit denselben Bezugszahlen und
Symbolen versehen sind und Beschreibungen dieser Elemente hier der
Zweckdienlichkeit halber weggelassen werden.
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Die
vorliegende Ausführungsform
ist eine Kombination der vorigen Ausführungsformen 4 und 5.
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Die 9 ist
ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der LED-Treiberschaltung 60 und
eines optischen Senders zur Verwendung in der optischen Faserübertragungsstrecke
der vorliegenden Ausführungsform.
Die Konfiguration der LED-Treiberschaltung 60 und des optischen
Senders zur Verwendung in der optischen Faserübertragungsstrecke der vorliegenden
Ausführungsform
ist dieselbe wie die einer LED-Treiberschaltung 50 und
eines optischen Senders der vorigen Ausführungsform 5 zur Verwendung in
der optischen Faserübertragungsstrecke,
mit der Ausnahme, dass die LED-Treiberschaltung 60 und der
optische Sender zur Verwendung in der optischen Faserübertragungsstrecke
der vorliegenden Ausführungsform
durch einen npn-Bipolartransistor 42, einen n-Kanal-MOS-Transistor 43 und
einen n-Kanal-MOS-Transistor 61 gebildet sind. Der n-Kanal-MOS-Transistor 61 liegt
paarweise mit einem anderen n-Kanal-MOS-Transistor 43 vor,
um für
den n-Kanal-MOS-Transistor 3n und den n-Kanal-MOS-Transistor 31 dieselbe
Spannung zu liefern, um dadurch die Funktion zum Verbessern der
Genauigkeit des Stromverhältnisses
von in den n-Kanal-MOS-Transistoren 4 und 5 fließenden Strömen zu realisieren.
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Der
n-Kanal-MOS-Transistor 43 und der npn-Bipolartransistor 42 arbeiten
so, dass sie die Differenz zwischen einer an den Inverter 3 gelieferten Spannung
(Sourcespannung des PMOS 3p) und einer an den Inverter 103 gelieferten
Spannung (Sourcespannung des PMOS 103p) verringert, um
dadurch eine große
Verzögerung
zwischen einem Ausgabezeitpunkt des Inverters 3 und einem
Ausgabezeitpunkt des Inverters 103 zu vermeiden.
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Ferner
ist eine Source des n-Kanal-MOS-Transistors 61 mit einem
Gate des n-Kanal-MOS-Transistors 31 verbunden, und ein
Drain und ein Gate des n-Kanal-MOS-Transistors 61 sind über einen
Spannungsquellenanschluss 15 mit der Konstantspannungsquelle
(nicht dargestellt) verbunden.
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Die 9 zeigt
ein Beispiel einer Konfiguration einer Temperaturkompensations-Spannungsquelle 41.
Nachfolgend wird davon ausgegangen, dass diese Temperaturkompensations-Spannungsquelle 41 eine
Spannung mit positiver Temperaturcharakteristik erzeugt. Mit einer
Konstantstromquelle 62 und einem Widerstand 63 wird
die Sourcespannung des p-Kanal-MOS-Transistors 68 unabhängig von
einer Temperaturänderung
im Wesentlichen konstant gehalten. Wenn der p-Kanal-MOS-Transistor 68 und
der n-Kanal-MOS-Transistor 69 über dasselbe Treibervermögen verfügen, ist
die Gatespannung V1 des p-Kanal-MOS-Transistors 68 die
Hälfte
der Spannung Ia × R1,
und sie bleibt unabhängig
von einer Temperaturänderung
konstant.
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Zwischen
das Gate und den Drain des p-Kanal-MOS-Transistors 68 ist
ein Widerstand 65 geschaltet. Ein Widerstand 64 und
npn-Bipolartransistoren 66 und 67 sind auf Diodenweise
zwischen das Gate des p-Kanal-MOS-Transistors 68 und Masse geschaltet.
Eine Basis-Emitter-Spannung Vbe des npn.-Bipolartransistors 66 sowie
diejenige des n-Kanal-MOS-Transistors 67 verfügen über eine
negative Temperaturcharakteristik. Wenn z. B. die Basis-Emitter-Spannung
Vbe des npn.-Bipolartransistors 66 und diejenige des npn-Bipolartransistors 67 jeweils über eine
Temperaturcharakteristik von -2 mV/°C verfügen, zeigen die Spannungen
der auf Diodenweise miteinander verbundenen npn-Bipolartransistoren 66 und 67 eine
Temperaturcharakteristik von -4 mV/°C. Da die Spannung V1 konstant
ist, bewirkt hierbei eine Zunahme der Temperatur einen Strom, der
mit der folgenden Stärke
durch den Widerstand 64 fließt: 4/R2[mA/°C]wobei
R2 der Widerstandswert des Widerstands 64 ist. Wenn der
Widerstandswert des Widerstands 65 R3[Ω] ist, ist die Drainspannung
V2 des p-Kanal-MOS-Transistors 68 die Folgende: 4 × (R3/R2)[mV/°C]
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Unter
Berücksichtigung
der Temperaturcharakteristik von Vbe des 142, der Spannungsquellenspannung
Ve des Inverters 103 mit dem p-Kanal-MOS-Transistor 103p und
dem n-Kanal-MOS-Transistor 103n ergibt
sich: 4 × (R3/R2)
+ 2[mV/°C],was
einen positiven Temperaturkoeffizienten bedeutet.
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Ferner
ist es, ähnlich
wie bei der vorigen Ausführungsform
5, möglich,
eine Temperaturkompensation für
den Spitzenwert durch Verbinden des Inverters 103 mit der
Kathode der LED 17 über
die Spitzenwertschaltung 107 für Temperaturkompensation mit
dem Kondensator 108 und dem Widerstand 109 in
Reihenschaltung auszuführen.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass für
die Temperaturkompensations-Spannungsquelle 41 keine Einschränkung auf
die in der 9 Dargestellte besteht, vorausgesetzt,
dass die von ihr gelieferte Spannung eine positive Temperaturcharakteristik zeigt.
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Ferner
ist es bei der vorliegenden Ausführungsform
auch möglich,
die Stromspiegelschaltung 26 mit den npn-Bipolartran sistoren
(QN) 24 und 25 an Stelle der Stromspiegelschaltung 6 mit
den n-Kanal-MOS-Transistoren 4 und 5 zu verwenden.
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Ferner
kann der Kondensator 11 weggelassen werden, der bei allen
optischen Sendern der vorigen Ausführungsformen vorhanden ist.
Ferner sind die LED-Treiberschaltungen der jeweiligen Ausführungsformen
mit einer Vorstromquelle 13 versehen; jedoch kann auch
die Vorstromquelle 13 weggelassen werden.
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Ferner
verfügen
alle optischen Sender der jeweiligen Ausführungformen über drei
Stufen von Invertern 1 bis 3; jedoch besteht für die Anzahl
der vorhandenen Inverter keine Beschränkung. Wenn jedoch eine gerade
Anzahl von Invertern vorhanden ist, ist es erforderlich, dass ein
in die LED-Treiberschaltung
einzugebendes Signal ein invertiertes Signal des elektronischen
Eingangssignals EIN der jeweiligen Ausführungsformen ist. Ferner ist
es bei den LED-Treiberschaltungen der vorigen Ausführungsformen
1 und 2 möglich,
die drei Stufen von Invertern 1 bis 3 insgesamt
wegzulassen; jedoch ist es in diesem Fall erforderlich, dass das
in die LED-Treiberschaltung einzugebende Signal ein invertiertes
Signal des elektronischen Eingangssignals EIN bei den vorigen Ausführungsformen
1 und 2 ist.
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Ferner
verfügen
die Spitzenwertschaltungen (7, 107) der jeweiligen
Ausführungsformen über einen
Widerstand und einen Kondensator, die zueinander in Reihe geschaltet
sind; jedoch besteht für
die Konfiguration der Spitzenwertschaltung keine Einschränkung hierauf,
und sie kann nur über
den Kondensator verfügen.
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Ferner
ist bei jeder der vorigen Ausführungsformen
in der LED-Treiberschaltung eine Konstantstromquelle 12 vorhanden.
Jedoch kann die Konstantstromquelle 12 außerhalb
der LED- Treiberschaltung
vorhanden sein.
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Für die Erfindung
besteht keine Einschränkung
auf die obigen Ausführungsformen,
und es kann eine Abänderung
innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche erfolgen. Eine Ausführungsform
auf Grundlage einer geeigneten Kombination der bei den beschriebenen
Ausführungsformen
offenbarten verschiedenen technischen Maßnahmen ist im technischen
Umfang der Erfindung enthalten.
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Wie
beschrieben, ist eine erfindungsgemäße Leuchtdiode-Treiberschaltung
mit Folgendem versehen: (a) einer Stromspiegelschaltung mit einem
ersten MOS-Transistor und einem zweiten MOS-Transistor, deren jeweilige
Gates miteinander verbunden sind; (b) einem Stromlieferabschnitt
zum Liefern eines Stroms zum Ansteuern einer Leuchtdiode an den ersten
MOS-Transistor;
(c) einem Leuchtdiode-Verbindungsanschluss, der mit dem zweiten
MOS-Transistor in Verbindung mit der Leuchtdiode verbunden ist;
wobei diese Leuchtdiode-Treiberschaltung dadurch gekennzeichnet
ist, dass sie Folgendes aufweist: (d) einen EIN/AUS-Signal-Eingangsabschnitt zum
Eingeben, an einer Source des zweiten MOS-Transistors, eines EIN/AUS-Signals
zum Steuern des Ein-/Ausschaltens der Leuchtdiode; und (e) einer
Spitzenwertschaltung, die mit einem Drain und einer Source des zweiten
MOS-Transistors verbunden ist, um einen Spitzenstrom zu erzeugen,
der bei der Spitzenwerterzeugung eines durch die Leuchtdiode fließenden Stroms
verwendet wird. Ferner ist, wie beschrieben, die erfindungsgemäße Leuchtdiode-Treiberschaltung
mit Folgendem versehen: (a) einer Stromspiegelschaltung mit einem
ersten Bipolartransistor und einem zweiten Bipolartransistor, deren jeweilige
Gates miteinander verbunden sind; (b) einem Stromlieferabschnitt
zum Liefern eines Stroms zum Ansteuern einer Leuchtdiode an den
ersten Bipolartransistor; (c) einem Leuchtdiode-Verbindungsanschluss,
der mit dem zweiten Bipo lartransistor in Verbindung mit der Leuchtdiode
verbunden ist; wobei diese Leuchtdiode-Treiberschaltung dadurch
gekennzeichnet ist, dass sie Folgendes aufweist: (d) einen EIN/AUS-Signal-Eingangsabschnitt
zum Eingeben, an einen Emitter des zweiten Bipolartransistors, eines
EIN/AUS-Signals zum Steuern des Ein-/Ausschaltens der Leuchtdiode;
und (e) einer Spitzenwertschaltung, die mit einem Drain und einem
Emitter des zweiten Bipolartransistors verbunden ist, um einen Spitzenstrom
zu erzeugen, der bei der Spitzenwerterzeugung eines durch die Leuchtdiode
fließenden
Stroms verwendet wird.
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Ferner
kann die erfindungsgemäße Leuchtdiode-Treiberschaltung
mit dem ersten und zweiten MOS-Transistor mit Folgendem versehen
sein: (a) einem Inverter im EIN/AUS-Signal-Eingangsabschnitt zum
Invertieren des EIN/AUS-Signals; und (b) einem dritten MOS-Transistor,
der mit dem ersten MOS-Transistor verbunden ist, um eine Abweichung eines
Drain-Source-Stroms
des zweiten MOS-Transistors zu kompensieren, die durch einen EIN-Widerstand
des Inverters hervorgerufen wird.
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Ferner
kann die erfindungsgemäße Leuchtdiode-Treiberschaltung
mit dem ersten und dem zweiten Polartransistor mit Folgendem versehen sein:
(a) einem Inverter im EIN/AUS-Signal-Eingangsabschnitt zum Invertieren des
EIN/AUS-Signals; und (b) einem dritten Bipolartransistor, der mit dem
ersten Bipolartransistor verbunden ist, um eine Abweichung eines
Kollektor-Emitter-Stroms des zweiten Bipolartransistors zu kompensieren,
die durch einen EIN-Widerstand des Inverters hervorgerufen wird.
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Mit
der vorstehenden Struktur ist es möglich, eine Abweichung eines
Drain-Source-Stroms des zweiten MOS-Transistors oder eine Abweichung
eines Kollektor-Emitter-Stroms des zweiten Bipolartransistors zu
kompensieren, die jeweils durch den EIN-Widerstand des Inverters
hervorgerufen wird. Dies ermöglicht
eine genaue Einstellung der Stromstärke des Drain-Source-Stroms
des zweiten MOS-Transistors oder der Stromstärke des Kollektor-Emitter-Stroms
des zweiten Bipolartransistors. Im Ergebnis ist es möglich, einen
Leuchtdiode-Treiberstrom genau einzustellen.
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Ferner
kann die erfindungsgemäße Leuchtdiode-Treiberschaltung
mit dem dritten MOS-Transistor mit Folgendem versehen sein: einer
Temperaturkompensations-Spannungsquelle, die direkt oder indirekt
mit einem Gate des dritten MOS-Transistors verbunden ist, um eine
mit ansteigender Temperatur zunehmende Spannung zu erzeugen.
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Ferner
kann die erfindungsgemäße Leuchtdiode-Treiberschaltung
mit dem ersten und dem zweiten Bipolartransistor oder dem ersten
und dem zweiten MOS-Transistor mit Folgendem versehen sein: einer
Stromsteuereinrichtung zum Steuern eines vom Stromlieferabschnitts
gelieferten, durch die Stromspiegelschaltung fließenden Stroms,
der so gesteuert wird, dass seine Stromstärke bei ansteigender Temperatur
zunimmt.
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Ferner
kann die erfindungsgemäße Leuchtdiode-Treiberschaltung
mit dem ersten und dem zweiten Bipolartransistor oder dem ersten
und dem zweiten MOS-Transistor so ausgebildet sein, dass der der
EIN/AUS-Signal-Eingangsabschnitt Folgendes aufweist: (a) einen Inverter
zum Erzeugen des EIN/AUS-Signals
durch Invertieren eines invertierten EIN/AUS-Signals zum EIN/AUS-Signal;
und (b) eine Ausgangsspannungs-Einstelleinrichtung, die dafür sorgt,
dass die Amplitude der Ausgangsspannung des Inverters bei ansteigender
Temperatur zunimmt.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Leuchtdiode-Treiberschaltung mit dem Inverter und der Ausgangsspannungs-Ein stelleinrichtung
(I) verfügt
der EIN/AUS-Signal-Lieferabschnitt zum Liefern des invertierten
EIN/AUS-Signals zum EIN/AUS-Signal zum Inverter (z. B. ist dann,
wenn mehrere Inverter vorhanden sind, der Lieferabschnitt für das invertierte
EIN/AUS-Signal ein Inverter an der Frontseite). Bei der vorstehenden
Konfiguration ist es bevorzugter, dass der zweite Einstelltransistor
zwischen die Spannungsquelle zum Liefern der Spannungsquellenspannung
und das Spannungsquellenspannungs-Eingangsende des Inverters eingefügt ist und der
Steueranschluss (Gate oder Basis) des zweiten Einstelltransistors
mit der Spannungsquelle vom Temperaturkompensationstyp verbunden
ist.
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Bei
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
der Leuchtdiode-Treiberschaltung mit dem Inverter und der Ausgangsspannungs-Einstelleinrichtung
verfügt
die Ausgangsspannungs-Einstelleinrichtung über Folgendes: (I) eine Temperaturkompensations-Spannungsquelle
zum Liefern einer Spannung, die mit ansteigender Temperatur zunimmt;
und (II) einen zweiten Einstelltransistor, der zwischen (a) eine Spannungsquelle
zum Liefern von Spannung an den Inverter und (b) einen Spannungsquellenspannungs-Eingangsanschluss
des Inverters eingefügt ist,
wobei ein Steueranschluss (Gate oder Basis) vorhanden ist, der mit
der Temperaturkompensations-Spannungsquelle verbunden ist.
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Es
ist zu beachten, dass der erste Einstelltransistor vorzugsweise
ein n-Kanal-MOS-Transistor mit einem mit der Temperaturkompensations-Spannungsquelle
verbundenen Gate ist, um das invertierte EIN/AUS-Signal vom Lieferabschnitt
für dieses über einen
Drain und eine Source des ersten Einstelltransistors in den Inverter
einzugeben. Ferner ist der zweite Einstelltransistor vorzugsweise
ein bipolarer npn-Einstelltransistor, dessen Basis mit der Temperaturkompensations-Spannungsquelle
verbunden ist, und dessen Emitter mit dem Spannungsquellenspannungs-Eingangsende
des Inverters verbunden ist.
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Ferner
kann eine erfindungsgemäße Leuchtdiode-Treiberschaltung
mit dem ersten und zweiten Bipolartransistor oder dem ersten und
dem zweiten MOS-Transistor über
eine Temperaturkompensations-Spitzenwertschaltung verfügen, die
parallel zur Spitzenwertschaltung geschaltet ist, um einen Temperaturkompensations-Spitzenstrom
für eine
Spitzenwertbildung des durch die Leuchtdiode fließenden Stroms
zu erzeugen, wobei der Temperaturkompensations-Spitzenstrom so erzeugt
wird, dass seine Stromstärke
mit einem Temperaturanstieg zunimmt.
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Bei
den vorstehenden Konfigurationen mit der Temperaturkompensations-Spannungsquelle, der
Stromsteuereinrichtung und der Ausgangsspannungs-Einstelleinrichtung
oder der Spitzenwertschaltung zur Verwendung bei einer Temperaturkompensation
ist es möglich,
zu verhindern, dass ein Spitzenwert des Spitzenstroms bei einem
Temperaturanstieg abnimmt. Dies verhindert eine Verzögerung des Anstiegs
und/oder des Abfallens von Ausgangslicht (Leuchtstärke) bei
einem Temperaturanstieg. Im Ergebnis ist es möglich, eine Leuchtdiode-Treiberschaltung
zu schaffen, die hinsichtlich der Ansprechgeschwindigkeit und des
Energieverbrauchs vorteilhaft ist und die über einen größeren Temperaturbereich arbeiten
kann.
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Um
die vorigen Probleme zu lösen,
verfügt ein
optischer Sender zur Verwendung in einer optischen Faserübertragungsstrecke
gemäß der Erfindung über eine
Leuchtdiode und eine Leuchtdiode-Treiberschaltung mit irgendeiner
der vorigen Konfigurationen. So ist es möglich, einen optischen Sender
zur Verwendung in einer optischen Faserübertragungsstrecke zu schaffen,
mit dem auf einfache Weise niedriger Stromverbrauch und eine hohe
Ansprechgeschwindigkeit einer LED er zielt werden können.
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Die
Erfindung kann in geeigneter Weise bei einem optischen Sender für eine optische
Faserübertragungsstrecke
angewandt werden, z. B. bei einem optischen Sender zur Verwendung
bei einer digitalen Audioanlage, einem optischen Sender zur Verwendung
in einer optischen Faserübertragungsstrecke
in einem Fahrzeug sowie einem optischen Sender zur Verwendung in
einem Hochgeschwindigkeits-Optokoppler. Die Erfindung kann geeignet
auch bei einer Leuchtdiode-Treiberschaltung mit niedrigem Energieverbrauch
und hoher Ansprechgeschwindigkeit, die für einen derartigen optischen
Sender geeignet ist, angewandt werden.
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Die
Ausführungsformen
und konkreten Beispiele der Realisierung, wie sie in der vorstehenden detaillierten
Erläuterung
erörtert
sind, dienen lediglich zum Veranschaulichen der technischen Einzelheiten
der Erfindung, die innerhalb der Grenzen derartiger Ausführungsformen
und konkreter Beispiele nicht eng zu interpretieren sind, sondern
die vielmehr innerhalb des Grundgedankens der Erfindung in vielen
Variationen angewandt werden können,
vorausgesetzt, dass derartige Variationen nicht den Schutzumfang
der nachfolgend dargelegten Patentansprüche überschreiten.