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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung.
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Stand der
Technik
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Allgemein
ist das Schreiben von Daten in ein Speichermedium, wie zum Beispiel
eine CD-R, eine CD-RW etc., durch Ansteuern eines Lichtemissionselementes,
wie zum Beispiel einer Laserdiode etc., bekannt. Um diese Schreibzeit
zu verkürzen,
muss die Breite von Impulsen zum Ansteuern des Lichtemissionselementes
verkürzt
werden.
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Eine
Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung ist aus
JP 9083442 bekannt.
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Offenlegung
der Erfindung
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Wenn
die Impulsbreite zum Ansteuern des Lichtemissionselementes verkürzt wird,
wird die auf einen vorgegebenen Ort eines Speichemediums pro Zeiteinheit
abzustrahlende Lichtmenge in Verbindung mit der Reduzierung der
Impulsbreite reduziert. Dementsprechend ist es notwendig, die Intensität der Lichtemission
pro Zeiteinheit zu erhöhen,
um einen schnellen Impuls-Ansteuerungsvorgang durchzuführen.
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Um
die Emissions-Lichtintensität
zu erhöhen,
kann der Ansteuerstrom für
das Lichtemissionselement erhöht
werden. In diesem Fall sind jedoch groß dimensionierte Transistoren,
Leiter etc. erforderlich, und somit erhöht sich der parasitäre Widerstand
in der Ansteuerschaltung. Die Erhöhung des parasitären Widerstandes
verlängert
die Impulsanstiegszeit beziehungsweise die Impulsabfallzeit, so dass
sich die effektive Impulsbreite erhöht. Wie weiter oben beschrieben
worden ist, gibt es bei der herkömmlichen
Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung wie oben beschrieben eine
Einschränkung
des schnellen Ansteuervorganges in dem Betriebszustand, bei dem
die Emissions-Lichtintensität des Lichtemissionselementes
verbessert wird.
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Natürlich gibt
es ein Verfahren zum Zuführen eines
schwachen Gleichstroms zu dem Lichtemissionselement im voraus, um
die Anstiegszeit der Impulse zu verkürzen. Solch ein Verfahren ergibt
jedoch keine wesentliche Verbesserung.
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Die
vorliegende Erfindung ist angesichts des oben genannten Problems
implementiert worden, und ihr Ziel besteht in der Bereitstellung
einer Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung,
die ein Lichtemissionselement mit großer Schnelligkeit ansteuern kann.
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Das
oben genannte Problem wird durch die vorliegende Erfindung gemäß den Patentansprüchen 1 und
2 gelöst.
Nur diejenigen Ausführungsbeispiele, die
in den Erfindungsbereich der genannten Patentansprüche fallen,
sind Ausführungsbeispiele
der Erfindung.
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Eine
Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung zum Zuführen von Ansteuerstrom zu einem Lichtemissionselement,
das mit einer Leitung einer Stromspiegelschaltung, die zwei parallele
Leitungen aufweist, verbunden ist, wird bereitgestellt. Sie umfasst
eine Impulserzeugungsschaltung, die mit der anderen Leitung verbunden
ist, so dass Impulsstrom durch den anderen Impuls fließt; und
dass ein erster Zusatz-Impulsstrom
synchron zu der Anstiegszeit des Impulsstroms auf den Impulsstrom überlagert wird.
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Bekanntermaßen umfasst
die Stromspiegelschaltung zwei Transistoren und zwei parallele Leitungen.
Die Größe des Stroms,
der durch eine Leitung fließt,
ist koinzident mit oder proportional zu der Größe von Strom, der in einem
Beharrungszustand durch die andere Leitung fließt. Wenn dementsprechend die
Größe des durch
die andere Leitung fließenden
Stroms gesteuert wird, kann die Größe des durch das Lichtemissionselement,
das mit der einen Leitung verbunden ist, fließt, gesteuert werden.
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Wenn
eine vorgegebene Spannung an die Steuerklemme eines Transistors
angelegt wird, das heißt,
wenn eine vorgegeben Spannung zwischen der Basis und dem Emitter
eines bipolaren Transistors oder zwischen der Quellenelektrode und
der Gateelektrode eines Feldeffekttransistors angelegt wird, fließt Strom
durch einen Transistor, der mit der anderen Leitung verbunden ist,
und proportionaler Strom fließt
durch den einen Transistor, und somit wird Ansteuerstrom zu dem
Lichtemissionselement zugeführt.
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Wenn
Impulsstrom durch eine Impulserzeugungsschaltung durch die andere
Leitung fließt,
wird Impulsstrom zu dem Lichtemissionselement, das mit der anderen
Leitung verbunden ist, zugeführt,
und das betreffende Lichtemissionselement emittiert Licht. In der
oben beschriebenen Ansteuerschaltung überlagert die Überlagerungsschaltung
den ersten Zusatz-Impulsstrom synchron mit der Anstiegszeit des
Impulsstroms auf den betreffenden Impulsstrom. Zusätzlich zu
dem Impulsstrom fließt
der erste Zusatz-Impulsstrom
durch die andere Leitung der Stromspiegelschaltung. Daher wird die
Gate-Source-Spannung
des Transistors, der die Stromspiegelschaltung darstellt, schnell
aufgeladen. Dementsprechend steigt der durch die andere Leitung
fließende Strom
der Stromspiegelschaltung schnell an. Dieser Strom wird an das Lichtemissionselement
angelegt, und schneller Anstieg von Lichtemission kann durchgeführt werden.
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Die
Impulserzeugungsschaltung ist so angeschlossen, dass der Impulsstrom
durch die andere Leitung der Stromspiegelschaltung fließt. Dazu
können
verschiedene Verbindungen und Ausführungen vorgeschlagen werden.
Als ein bevorzugtes Beispiel kann eine Ausführung bereitgestellt werden,
bei der die Impulserzeugungsschaltung eine Impulsspannung zum Steuern
eines Schalters, der in Reihe mit der anderen Leitung der Stromspiegelschaltung
verbunden ist, erzeugt. Da in diesem Fall der betreffende Schalter
durch die Impulsspannung ein-/ausgeschaltet wird, fließt der Impulsstrom
durch das Schalten durch die andere Leitung.
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Verschiedene
Ausführungen
können
für die Überlagerungsschaltung
berücksichtigt
werden. Als eine bevorzugte Ausführung
umfasst die Überlagerungsschaltung
einen Differenzierungsstrom zum Differenzieren eines Impulsspannungsausganges von
der Impulserzeugungsschaltung und zum Eingeben der auf diese Weise
differenzierten Impulsspannung in die andere Leitung der Stromspiegelschaltung,
und der erste Zusatz-Impulsstrom
wird entsprechend dem Ausgang der Differenzierschaltung erzeugt.
Wenn die Impulsspannung differenziert wird, treten zu der Anstiegszeit
und der Abfallzeit der Impulsspannung positiver Ausgangsstrom und
negativer Ausgangsstrom auf. Dieser Strom wird zu der Anstiegszeit
als der erste Zusatz-Impulsstrom eingestellt.
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In
der Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung der vorliegenden Erfindung
ist die nachgelagerte Seite der anderen Leitung der Stromspiegelschaltung
vorzugsweise mit einer Stromquelle zum Definieren von Stromfluss
durch die betreffende Leitung verbunden. In diesem Fall wird der
Maximalwert des durch die betreffende Leitung fließenden Stroms durch
Regelung der Stromquelle stabilisiert, und somit wird die Intensität des Emissionslichtes
des Lichtemissionselementes stabilisiert.
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Weiterhin
kann als ein weiteres bevorzugtes Beispiel der Ausführung der Überlagerungsschaltung eine
Ausführung
berücksichtigt
werden, bei der die Überlagerungsschaltung
eine Einmal-Schaltung (one-shot circuit) zum Ausgeben von Einmal-Impulsspannung synchron
zu der Anstiegszeit der Impulsspannung und einen Transistor, der
eine Steuerklemme aufweist, die mit der Einmal-Impulsspannung versorgt
wird und mit der nachgelagerten Seite der anderen Leitung der Stromspiegelschaltung
verbunden ist. Zu der Anstiegszeit der Impulsspannung wird die Einmal-Impulsspannung
in die Steuerklemme des Transistors eingegeben, so dass der erste
Zusatz-Impulsstrom entsprechend der Einmal-Impulsspannung in den
Transistor fließt
und auf den oben beschriebenen Impulsstrom überlagert wird.
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Weiterhin
ist die nachgelagerte Seite der anderen Leitung der Stromspiegelschaltung
verzweigt, und eine der verzweigten Leitungen ist mit einem ersten
Transistor verbunden, um Strom zu definieren, der durch die betreffende
Leitung fließt,
und die Überlagerungsschaltung
umfasst eine Einmal-Schaltung zum Ausgeben einer Einmal-Impulsspannung synchron
zu der Anstiegszeit der Impulsspannung, und einen zweiten Transistor,
der eine Steuerklemme aufweist, die mit der Einmal-Impulsspannung
gespeist wird und mit der nachgelagerten Seite der anderen Leitung
der verzweigten Leitungen verbunden ist. Ein dritter Transistor
zum Definieren von Strom, der durch den zweiten Transistor fließt, ist
mit der nachgelagerten Seite des zweiten Transistors verbunden, und
die Steuerklemmen des ersten und des zweiten Transistors sind gegenseitig
miteinender verbunden.
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Die
Steuerklemmen des ersten und des dritten Transistors sind miteinander
verbunden. Wenn daher die Spannung, die an eine Steuerklemme angelegt
wird, verändert
wird, wird die an die andere Steuerklemme angelegte Spannung proportional dazu
verändert.
Der erste Transistor definiert den Strom, der durch die verzweigte
Leitung von der anderen Leitung der Stromspiegelschaltung fließt, das heißt den Haupt-Impulsstrom,
und der dritte Transistor definiert den Zusatzstrom, der von der
Einmal-Impulsspannung erzeugt wird, das heißt den ersten Zusatz-Impulsstrom,
so dass der Haupt-Impulsstrom und der erste Zusatz-Impulsstrom verändert werden, um
eine proportionale Beziehung zueinander aufrecht zu erhalten. Das
heißt,
bei dieser Ausführung wird
verhindert, dass der erste Zusatz-Impulsstrom relativ reduziert
wird, selbst wenn der Ansteuerstrom ansteigt.
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Die Überlagerungsschaltung
kann negativen zweiten Zusatz-Impulsstrom auf den Impulsstrom synchron
mit der Abfallzeit des Impulsstroms überlagern. In diesem Fall fällt der
Ansteuerstrom steil ab.
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Schwingung
tritt mit Wahrscheinlichkeit auf, wenn das Lichtemissionselement
mit großer
Geschwindigkeit angesteuert wird. Wenn jedoch eine Source-Folge-Schaltung
mit einer Leitung der Stromspiegelschaltung verbunden wird, kann
durch Veränderung
des Ansteuerstroms verursachte Schwingung unterdrückt werden,
und schnelles Ansteuern des Lichtemissionselementes kann stabil
durchgeführt werden.
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Wenn
weiterhin eine Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung zum Bereitstellen
von Ansteuerstrom für
ein Lichtemissionselement, das mit einer Leitung einer Stromspiegelschaltung
verbunden ist, die zwei parallele Leitungen aufweist, mit einer
Impulserzeugungsschaltung ausgerüstet
wird, die mit der anderen Leitung verbunden ist, so dass Impulsstrom
fließt,
und mit einer Überlagerungsschaltung
zum Überlagern
des Impulsstroms synchron mit der Abfallzeit des Impulsstroms, kann
die Abfallzeit des Ansteuerstroms verkürzt werden.
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Weiterhin
wird die Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung der vorliegenden
Erfindung vorzugsweise mit einer Source-Folge-Schaltung ausgerüstet, die
mit der einen Leitung der Stromspiegelschaltung verbunden ist, und
mit einer Stromeinstellschaltung zum Einstellen von Strom, so dass
der durch die Source-Folge-Schaltung fließende Strom im Wesentlichen
proportional zu Strom ist, der durch die andere Leitung der Stromspiegelschaltung
fließt. In
diesem Fall können
der von der Stromspiegelschaltung zugeführte Strom und der von der
Source-Folge-Schaltung zugeführte
Strom im Wesentlichen proportional zueinander gemacht werden, indem
lediglich die Einstellung der Stromeinstellschaltung durchgeführt wird.
Das heißt,
wenn der von der Stromspiegelschaltung zu dem Lichtemissionselement
gespeiste Strom im Wesentlichen gleich Null ist, ist der von der
Source-Folge-Schaltung zu dem Lichtemissionselement gespeiste Strom
im Wesentlichen gleich Null.
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Weiterhin
weist die Stromeinstellschaltung vorzugsweise einen Stromsteuertransistor
auf, der für
die andere Leitung der Stromspiegelschaltung vorhanden ist, und
der Transistor und die Source-Folge-Schaltung sind so miteinender
verbunden, dass die Stromquelle zum Speisen von Strom zu der Source-Folge-Schaltung
durch einen Eingang zu der Steuerklemme des Transistors gesteuert
wird. In diesem Fall ist die Ausführung der Schaltung leicht.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Schaltschema und zeigt eine Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel.
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2A ist
ein Zeitdiagramm und zeigt den Ausgang einer Impulserzeugungsschaltung.
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2B ist
ein Zeitdiagramm und zeigt den Ladestrom der Gates M1 und M2.
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2C ist
ein Zeitdiagramm und zeigt einen Ansteuerstrom.
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2D ist
ein Zeitdiagramm eines Lichtausganges.
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3 ist
ein Schaltschema einer Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel.
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4A ist
ein Zeitdiagramm des Ausgangs einer Impulserzeugungsschaltung.
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4B ist
ein Zeitdiagramm des Ladestroms der Gates M1 und M2.
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4C ist
ein Zeitdiagramm und zeigt einen Ansteuerstrom.
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4D ist
ein Schaltschema und zeigt einen Lichtausgang.
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5 ist
ein Schaltschema und zeigt eine Einmal-Schaltung (one-shot circuit) 31 zum
Ausgeben einer Einmal-Impulsspannung zu der Anstiegszeit.
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6 ist
ein Schaltschema und zeigt eine Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel.
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7A ist
ein Zeitdiagramm des Ausganges einer Impulserzeugungsschaltung.
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7B ist
ein Zeitdiagramm des Ladestroms der Gates M1 und M2.
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7C ist
ein Zeitdiagramm von Ansteuerstrom.
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7D ist
ein Zeitdiagramm eines Lichtausganges.
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7E ist
ein Zeitdiagramm und zeigt den Ausgang einer Impulserzeugungsschaltung.
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7F ist
ein Zeitdiagramm des Ladestroms der Gates M1 und M2.
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7G ist
ein Zeitdiagramm von Ansteuerstrom.
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7H ist
ein Zeitdiagramm eines Lichtausganges.
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8 ist
ein Schaltschema und zeigt eine Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung
gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel.
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9A ist
ein Zeitdiagramm und zeigt den Ausgang einer Impulserzeugungsschaltung.
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9B ist
ein Zeitdiagramm eines Ladestroms der Gates M1 und M2.
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9C ist
ein Zeitdiagramm eines Ansteuerstroms.
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9D ist
ein Zeitdiagramm eines Lichtausgangs.
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10 ist
ein Schaltschema und zeigt eine Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung
gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel.
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11A ist ein Zeitdiagramm eines Lichtausganges.
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11B ist ein Zeitdiagramm eines Lichtausganges.
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11C ist ein Zeitdiagramm eines Lichtausganges.
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12 ist
ein Schaltschema und zeigt eine Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung
gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel.
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13 ist
ein Schaltschema und zeigt eine Einmal-Schaltung 31a zum
Ausgeben von Einmal-Impulsspannung zu der Abfallzeit.
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14 ist
ein Schaltschema und zeigt eine grundlegende Source-Folge-Schaltung, die bereits hinlänglich bekannt
ist.
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15 ist
ein Schaltschema und zeigt eine Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung,
bei der die in 14 gezeigte Source-Folge-Schaltung
mit einem Lesekanal verbunden ist.
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16 ist
ein Schaltschema und zeigt eine Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung,
die erzielt wird, indem einem Transistor m2 der in 14 gezeigten
Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung eine Stromquelle Si1 zum
Bereitstellen veränderlichen
Stroms i1 zugegeben wird.
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17 ist
ein Schaltschema und zeigt eine Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung.
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18 ist
ein Schaltschema und zeigt eine Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung,
die die gleiche Funktion wie 17 hat.
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19A ist eine grafische Darstellung und zeigt die
Beziehung zwischen einer Eingangsspannung vin und einem Ausgang
isf.
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19B ist eine grafische Darstellung und zeigt die
Beziehung zwischen einer Eingangsspannung vin und einem Ausgang
ir.
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19C ist eine grafische Darstellung und zeigt die
Beziehung zwischen einer Eingangsspannung vin und einem Ausgang
iL.
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19D ist eine grafische Darstellung und zeigt die
Beziehung zwischen einer Eingangsspannung vin und einem Ausgang
isf.
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19E ist eine grafische Darstellung und zeigt die
Beziehung zwischen einer Eingangsspannung vin und einem Ausgang
ir.
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19F ist eine grafische Darstellung und zeigt die
Beziehung zwischen einer Eingangsspannung vin und einem Ausgang
iL.
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Beste Arten
der Ausführung
der Erfindung
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Eine
Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung
wird nachstehend beschrieben werden. Gleiche Elemente werden dabei
mit den gleichen Verweisziffern bezeichnet, und eine wiederholende
Beschreibung derselben wird weggelassen.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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1 ist
ein Schaltschema einer Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel.
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2A ist
ein Zeitdiagramm des Ausganges einer Impulserzeugungsschaltung, 2B ist
ein Zeitdiagramm des Ladestroms der Gates M1 und M2, 2C ist
ein Zeitdiagramm von Ansteuerstrom und 2D ist
ein Zeitdiagramm eines Lichtausganges.
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Die
Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung ist mit einer Stromspiegelschaltung 12 ausgerüstet, die
zwei parallele Leitungen 1 und 2 aufweist.
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Bekanntermaßen umfasst
die Stromspiegelschaltung 12 zwei Transistoren M1 und M2
und weist zwei parallele Leitungen 1 und 2 auf.
Die Größe des Stroms,
der durch eine Leitung 2 fließt, ist routinemäßig koinzident
mit oder proportional zu der Größe von Strom,
der durch die andere Leitung 1 fließt. Wenn dementsprechend die
Größe des Stroms
I1, der durch die andere Leitung 1 fließt, gesteuert wird, kann der
Strom I2, der durch das Lichtemissionselement 10, das mit
der anderen Leitung 2 verbunden ist, fließt, gesteuert
werden.
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Der
Transistor M1 und M2 dieses Ausführungsbeispieles
umfasst einen p-Kanal-MOS-Feldeffekttransistor,
jedoch kann es sich hierbei auch um einen bipolaren Transistor handeln.
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Wenn
eine vorgegebene Spannung an die Steuerklemmen der Transistoren
M1 und M2 angelegt wird, das heißt, wenn eine vorgegebene Spannung
zwischen der Basis und dem Emitter eines bipolaren Transistors oder
zwischen der Quellenelektrode und der Gateelektrode eines Feldeffekttransistors
angelegt wird, fließt
Strom durch den Transistor M1, der mit der anderen Leitung verbunden
ist, und Strom, der proportional zu dem Strom ist, der durch den
Transistor M1 fließt,
fließt
durch den Transistor M2. Dementsprechend wird Ansteuerstrom zu dem Lichtemissionselement 10 zugeführt. Das
Lichtemissionselement 10 dieses Ausführungsbeispieles ist eine Laserdiode,
es kann jedoch auch eine Leuchtemissionsdiode (LED) sein.
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Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
ist die Leuchtemissionselement-Ansteuerschaltung
dieses Ausführungsbeispieles
zum Speisen des Ansteuerstroms 22 zu dem Leuchtemissionselement 10,
das mit einer Leitung 2 der Stromspiegelschaltung 12 verbunden
ist, mit einer Impulserzeugungsschaltung 20 ausgerüstet, die
mit der anderen Leitung 1 verbunden ist, so dass Impulsstrom
dorthin fließt,
und mit einer Überlagerungsschaltung 30 zum Überlagern
eines ersten Zusatz-Impulsstroms auf den Impulsstrom synchron mit
der Anstiegszeit des Impulsstroms und zum Überlagern des zweiten Zusatz-Impulsstroms auf
den Impulsstrom synchron mit der Abfallzeit des Impulsstroms. Der
erste Zusatz-Impulsstrom und der zweite Zusatz-Impulsstrom fließen in einer
Vorwärtsrichtung
und in einer Rückwärtsrichtung
in Bezug auf den Haupt-Impulsstrom,
der vor der Überlagerung durch
die Leitung 1 fließt.
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Wenn
der Impulsstrom durch die Impulserzeugungsschaltung 20 durch
die andere Leitung 1 fließt, wird der Impulsstrom zu
dem Lichtemissionselement 10, das mit der einen Leitung 2 verbunden
ist, gespeist, und das Lichtemissionselement 10 emittiert Licht.
In der Ansteuerschaltung dieses Ausführungsbeispieles überlagert
die Überlagerungsschaltung 30 den
ersten Zusatz-Impulsstrom auf den Impulsstrom synchron mit der Anstiegszeit
des Impulsstroms und überlagert
den zweiten Zusatz-Impulsstrom auf den Impulsstrom synchron mit
der Abfallzeit des Impulsstroms.
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Zusätzlich zu
dem Impulsstrom fließt
der erste Zusatz-Impulsstrom durch die andere Leitung 1 der
Stromspiegelschaltung 12. Weiterhin fließt zusätzlich zu
dem Impulsstrom der zweite Zusatz-Impulsstrom in der Rückwärtsrichtung
durch die Leitung 1. Dementsprechend werden die Steuerklemmen
der Transistoren, die für
die Stromspiegelschaltung verwendet werden, schnell aufgeladen/entladen,
und der Strom zum Ansteuern des Lichtemissionselementes 10 steigt
steil an beziehungsweise fällt
steil ab. Infolgedessen führt
das Lichtemissionselement 10 steil ansteigende/abfallende
Lichtemission durch.
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Die
Impulserzeugungsschaltung 20 ist so mit der anderen Leitung 1 der
Stromspiegelschaltung 12 verbunden, dass der Impulsstrom
dorthin fließt.
Verschiedene Verbindungen und Ausführungen können in Erwägung gezogen werden.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
erzeugt die Impulserzeugungsschaltung 20 eine Impulsspannung
zum Steuern eines Schalters (Transistors) Q1, der mit der anderen
Leitung 1 der Stromspiegelschaltung 12 in Reihe
verbunden ist (2A).
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Da
in diesem Fall der betreffende Schalter Q1 durch die Impulsspannung
ein-/ausgeschaltet wird,
fließt
der Impulsstrom i1 durch diesen Schaltvorgang durch die andere Leitung 1 (2B).
Die Senke und das Gate des Transistors M1 sind miteinander verbunden.
In dem Zustand, in dem kein Strom fließt, wird das Potential des
Gates auf das Stromquellenpotential Vcc eingestellt, und das Potential des
Gates wird allmählich
reduziert, um niedriger als Vcc zu sein. Wenn der Schalter Q1 ausgeschaltet wird,
wird Inversbetrieb durchgeführt,
und prinzipiell fließt
kein Strom.
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Hierbei
gilt folgendes Prinzip. Selbst wenn sich der Schalter Q1 im ausgeschalteten
Zustand befindet, kann ein Transistor, in dem ein schwacher Gleichstrom
fließt,
angenommen werden. Da der Schalter Q1 weiterhin ein Transistor ist,
kann der schwache Gleichstrom durch den Transistor fließen gelassen
werden, selbst wenn der Schalter Q1 ausgeschaltet bleibt, indem
eine vorgegebene schwache Gleichspannung an die Steuerklemme des
Transistors angelegt wird.
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Verschiedene
Ausführungen
können
ebenfalls für
die Überlagerungsschaltung 30 in
Erwägung gezogen
werden.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
umfasst die Überlagerungsschaltung 30 eine
Differenzierschaltung zum Differenzieren des Impulsspannungsausganges
von der Impulserzeugungsschaltung 20 und zum Eingeben der
auf diese Weise differenzierten Impulsspannung in die andere Leitung 1 der
Stromspiegelschaltung 12, und der oben beschriebene erste
Zusatz-Impulsstrom wird entsprechend dem Ausgang der betreffenden
Differenzierschaltung erzeugt. Die Differenzierschaltung 30 ist
mit einem Kondensator C zwischen dem Eingang und dem Ausgang derselben
ausgerüstet,
und Differenzierbetrieb wird durch das Auf-/Entladen des Kondensators
C und einen mit der Ausgangsseite des Kondensators C verbundenen
Eigenwiderstand durchgeführt.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
wird der Ausgang der Impulserzeugungsschaltung 40 durch
eine Wellenform-Impulsformerschaltung 40 in Wellenform geformt
und danach in den Kondensator C eingespeist. Die Wellenform-Impulsformerschaltung 40 dieses
Ausführungsbeispieles
ist eine Umkehr- und Verstärkerschaltung
und wandelt den Pegel und die Polarität des Zusatz-Impulsstroms der Überlagerungszeit
in einen gewünschten
Zustand um. Die Differenzierschaltung 30 kann auf der nachgelagerten Seite
des Knotenpunktes zwischen der Differenzierschaltung 30 und
der Stromspiegelschaltung mit einem Widerstand ausgerüstet sein.
Ein auf der nachgelagerten Seite des betreffenden Knotenpunktes angeordneter
Transistor übernimmt
die Funktion eines solchen Widerstandes jedoch im Wesentlichen.
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Wenn
der Impulsspannungsausgang von der Impulserzeugungsschaltung 20 durch
die Differenzierschaltung 30 differenziert wird, treten
positive und negative Ströme
zu der Anstiegszeit und der Abfallzeit der Impulsspannung auf. Der
Strom zu der Anstiegszeit ist der erste Zusatz-Impulsstrom ΔiF und der
negative zweite Zusatz-Impulsstrom ΔiR zu der Abfallzeit. 2B ist
ein Zeitdiagramm und zeigt diese Zusatz-Impulsströme als Ladeströme zu den Gates
der Transistoren M1 und M2.
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Diese
Zusatz-Impulsströme ΔiF und ΔiR werden
jeweils auf den Impulsstrom i1 synchron mit der Anstiegszeit und
der Abfallzeit des Impulsstroms i1 überlagert, so dass die Anstiegszeit
und die Abfallzeit des Impulsstroms I1 verkürzt werden. Der Ansteuerstrom
I2 wird in der 2C gezeigt, und proportional
zu dem Eingangsstrom I1, der durch die Leitung 1 fließt, so dass
die Anstiegszeit und die Abfallzeit des Ansteuerstroms I2 verkürzt werden.
Das heißt,
die Überlagerungsschaltung 30 überlagert
den zweiten Zusatz-Impulsstrom ΔiR
auf den Impulsstrom synchron mit der Abfallzeit des Impulsstroms, und
somit fällt
der Ansteuerstrom I2 steil ab.
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Die
Wellenform des Lichtausganges des Lichtemissionselementes 10 wird
etwas stärker
markiert als der Ansteuerstrom durch die Zeitkonstante des Lichtemissionselementes 10 selbst,
jedoch werden die Anstiegszeit und die Abfallzeit der Wellenform
des Lichtausganges P1, wenn die Überlagerung durchgeführt wird,
im Vergleich zu dem Lichtausgang p1 verkürzt, wenn die Überlagerung
nicht wie oben beschrieben durchgeführt wird (2D).
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Die
nachgelagerte Seite der anderen Leitung 1 der Stromspiegelschaltung 12 ist
mit einer Stromquelle CS1 verbunden, um den Strom, der durch die betreffende
Leitung fließt,
zu definieren. In diesem Fall wird der beständige Wert des Stroms I1, der durch
die betreffende Leitung 1 fließt, durch die Stromregelung
durch die Stromquelle CS1 stabilisiert, so dass die Lichtemissionsintensität des Lichtemissionselementes 10 stabilisiert
wird.
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Die
Stromquelle CS1 ist mit einem Transistor CSQ1 ausgerüstet, der
zwischen dem Schalter Q1 und Erde verbunden ist, und mit einer Spannungsquelle
VR, die mit der Steuerklemme des Transistors CSQ1 verbunden ist.
Der Transistor CSQ1 ist ein N- Kanal-MOS-Feldeffekttransistor
und ist auf die Quellenerde eingestellt. Die Steuerklemme desselben
ist das Gate und somit fließt
ein konstanter Strom zwischen der Senke und der Quellenelektrode
des Transistors, indem die Gate-Source-Spannung des Transistors
auf einen vorgegebenen Wert mit der Spannungsquelle VR festgelegt
wird. Der vorgegebene Wert kann verändert werden.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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3 ist
ein Zeitdiagramm und zeigt eine Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel.
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4A ist
ein Zeitdiagramm des Ausganges der Impulserzeugungsschaltung, 4B ist
ein Zeitdiagramm des Ladestroms der Gates M1 und M2, 4C ist
ein Zeitdiagramm von Ansteuerstrom, und 4D ist
ein Zeitdiagramm eines Lichtausganges.
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Diese
Schaltung unterscheidet sich von der Schaltung des ersten Ausführungsbeispieles
lediglich in der Ausführung
der Überlagerungsschaltung 30.
Die Überlagerungsschaltung 30 dieses
Ausführungsbeispieles
ist mit einer Einmal-Schaltung (one-shot circuit) 31 zum Ausgeben
von Einmal-Impulsspannung synchron mit der Anstiegszeit des Impulsspannungsausganges
von der Impulserzeugungsschaltung 20 ausgerüstet sowie
mit einem Transistor 32, der eine Steuerklemme hat, die
mit der Einmal-Impulsspannung
gespeist wird und mit der nachgelagerten Seite der anderen Leitung 1 der Stromspiegelschaltung 12 verbunden
ist.
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Zu
der Anstiegszeit der Impulsspannung (4A) wird
die Einmal-Impulsspannung
in die Steuerklemme des Transistors 32 eingespeist, so dass
der erste Zusatz-Impulsstrom ΔiF
entsprechend der Einmal-Impulsspannung in den Transistor fließt und diese
auf die oben beschriebene Impulsspannung überlagert wird. 4B ist
ein Zeitdiagramm und zeigt die Summe des Zusatz-Impulsstroms ΔiF und des
Impulsstroms als den Ladestrom zu den Gates der Transistoren M1
und M2.
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Durch
den Überlagerungseffekt
des Einmal-Impulsstroms kann die Kapazität des Gates eines jeden Transistors
M1 und M2 schneller aufgeladen werden als in dem Fall, in dem kein
Einmal-Impulsstrom überlagert
wird. Infolgedessen steigt der Ansteuerstrom I1 rasch an, und somit
weist der Lichtausgang P1 des Lichtemissionselementes 10 eine kürzere Wellenform-Anstiegszeit
gemäß dem Ansteuerstrom
auf als der Lichtausgang p1, wenn keine Überlagerung durchgeführt wird
(4D). Unter Berücksichtigung
des Umstandes, dass die Emissionslicht-Wellenform in Verbindung
mit der Zeitkonstante des Lichtemissionselementes 10 selbst
etwas markiert, wenn der Ansteuerstrom I2 durch die Wirkung des
Einmal-Impulsstroms wie in 4C gezeigt mehr
verstärkt
wird als der Ansteuerstrom 12 vor der Überlagerung, kann die Emissionslicht-Wellenform weiter
verbessert werden.
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5 ist
ein Schaltschema und zeigt eine Einmal-Schaltung (one-shot circuit) 31 zum
Ausgeben der Einmal-Impulsspannung zu der Anstiegszeit der Eingangs-Impulsspannung.
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Verschiedene
Umkehr- und Verstärkungs-NICHT-Schaltungen
sind von der Eingangsseite miteinander verbunden, und ein Kondensator C1
ist an einer Stelle dieses Verbindungsdurchganges parallel zwischengeschaltet,
eine NICHT-ODER-Schaltung (NOR-Schaltung) ist mit der Endklemme
der Umkehr- und Verstärkungs-NICHT-Schaltung ausgerüstet. H
stellt ein Signal mit hohem Pegel dar und L stellt ein schwaches Signal
dar. Die NICHT-ODER-Schaltung (NOR-Schaltung) ist eine Schaltung
zum Ausgeben von „L", wenn „H" in wenigstens eine
Eingangsklemme eingespeist wird, das heißt eine Schaltung zum Ausgeben
von „H" ausschließlich dann,
wenn „L" in beide Eingangsklemmen
eingespeist wird.
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In
Bezug auf den Eingang der NICHT-ODER-Schaltung (NOR-Schaltung) wird
ein Eingang der NICHT-ODER-Schaltung (NOR-Schaltung) während des
Anfangsstadiums zu der Anstiegszeit der Eingangs-Impulsspannung
(von L zu H) von „H" auf „L" gesetzt, und der
andere Eingang der NICHT-ODER-Schaltung (NOR-Schaltung) vor dieser
Eingabe ist „L", so dass „H" augenblicklich von der
NICHT-ODER-Schaltung (NOR-Schaltung)
ausgegeben wird. Wenn das Laden des Kondensators C1 gestartet wird,
wird der andere Eingang zu der NICHT-ODER-Schaltung (NOR-Schaltung)
auf „H" gesetzt, und somit
wird der Ausgang der NICHT-ODER-Schaltung (NOR-Schaltung) auf „L" gesetzt. Wie weiter
oben beschrieben wurde, gibt die Einmal-Schaltung (one-shot circuit) 31 die
Impulsspannung von „H" nur in einem Augenblick
aus.
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In
der in 3 gezeigten Schaltung ist der Transistor 32 mit
der vorgelagerten Seite des Schalters Q1 verbunden, jedoch kann
er mit der nachgelagerten Seite des Schalters Q1 verbunden sein,
das heißt
mit dem Knotenpunkt A verbunden sein.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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6 ist
ein Schaltschema und zeigt eine Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel.
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7A ist
ein Zeitdiagramm des Ausganges einer Impulserzeugungsschaltung, 7B ist
ein Zeitdiagramm des Ladestroms der Gates M1 und M2, 7C ist
ein Zeitdiagramm und zeigt Ansteuerstrom, 7D ist
ein Zeitdiagramm eines Lichtausganges, 7E ist
ein Zeitdiagramm des Ausganges der Impulserzeugungsschaltung, 7F ist
ein Zeitdiagramm des Ladestroms der Gates M1 und M2, 7G ist
ein Zeitdiagramm des Ansteuerstroms und 7H ist
ein Zeitdiagramm des Lichtausganges.
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In
dieser Schaltung ist eine Stromquelle (Transistor CSQ2) mit einer
nachgelagerten Seite des Transistors 32 der Überlagerungsschaltung 30 des
zweiten Ausführungsbeispieles
versehen.
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Das
heißt,
die nachgelagerte Seite der anderen Leitung 1 der Stromspiegelschaltung 12 ist
verzweigt, und eine Leitung 1a der verzweigten Leitungen
ist mit einem ersten Transistor CSQ1 (Stromquelle) verbunden, um
den Strom zu definieren, der durch die Leitung 1a fließt. Die Überlagerungsschaltung 30 umfasst
eine Einmal-Schaltung (one-shot circuit) 31 zum Ausgeben
einer Einmal-Impulsspannung synchron mit der Anstiegszeit des Impulsspannungsausganges
von der Impulserzeugungsschaltung 20, und einen zweiten
Transistor 32, der eine Steuerklemme aufweist, die mit
der Einmal- Impulsspannung
gespeist wird und mit der nachgelagerten Seite der anderen Leitung
(1b) der verzweigten Leitungen verbunden ist. Ein dritter
Transistor CSQ2 zum Definieren des Stroms, der durch den zweiten Transistor 32 fließt, ist
mit der nachgelagerten Seite des zweiten Transistors 32 verbunden,
und die Steuerklemmen (Gates) des ersten und des dritten Transistors
CSQ1 und CSQ2 sind gegenseitig miteinander verbunden.
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Die
Steuerklemmen des ersten und des dritten Transistors CSQ1 und CSQ2
sind miteinander verbunden. Wenn daher die von der Spannungsquelle
VR an eine Steuerklemme angelegte Spannung verändert wird, wird die an die
andere Steuerklemme angelegte Spannung proportional verändert. Der
erste Transistor CSQ1 definiert den Strom, der durch die Leitung 1a fließt, die
von der anderen Leitung 1 der Stromspiegelschaltung 12 verzweigt
ist, das heißt, den
Haupt-Impulsstrom, und der dritte Transistor CSQ2 definiert den
Zusatzstrom, der durch die Einmal-Impulsspannung erzeugt wird, das
heißt,
den ersten Zusatz-Impulsstrom. Daher werden der Haupt-Impulsstrom
und der erste Zusatz-Impulsstrom verändert, während gleichzeitig eine proportionale
Beziehung zwischen diesen aufrecht erhalten wird. Das heißt, wenn
bei dieser Ausführung
der Ansteuerstrom I2 erhöht
wird, wird verhindert, dass der erste Zusatz-Impulsstrom relativ
reduziert wird. Dies wird weiter unten beschrieben werden.
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7A, 7E sind
Zeitdiagramme und zeigen die Ausgangsspannung der Impulserzeugungsschaltung 20, 7B ist
ein Zeitdiagramm des Ladestroms der Gates M1 und M2 in dem ersten
Ausführungsbeispiel, 7F ist
ein Zeitdiagramm des Ladestroms der Gates M1 und M2 in dem dritten
Ausführungsbeispiel, 7C ist
ein Zeitdiagramm des Ansteuerstroms I2 in dem ersten Ausführungsbeispiel, 7G ist
ein Zeitdiagramm des Ansteuerstroms I2 in dem dritten Ausführungsbeispiel, 7D ist
ein Zeitdiagramm des Lichtausganges in dem ersten Ausführungsbeispiel,
und 7H ist ein Zeitdiagramm des Lichtausganges in
dem dritten Ausführungsbeispiel.
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In
der Ausführung
des ersten Ausführungsbeispieles
ist der Absolutwert des Zusatz-Impulsstroms unveränderlich,
und wenn somit der Haupt-Impulsstrom erhöht wird, wird die Zuweisungsrate
des Zusatz-Impulsstroms relativ reduziert. In diesem Fall und im
Vergleich zu einem Fall, bei dem der Ansteuerstrom I2 auf einen
niedrigen Wert eingestellt wird, ist die Anstiegszeit des Ansteuerstroms
I2 relativ länger.
Natürlich
ist die Anstiegszeit des Lichtausganges relativ länger.
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Andererseits
wird in der Ausführung
des dritten Ausführungsbeispieles
der Zusatz-Impulsstrom im Verhältnis
zu dem Impulsstrom erhöht,
und der Zusatz-Impulsstrom trägt
analog dazu zu dem Ansteuerstrom I2 bei, auch wenn der Haupt-Impulsstrom
erhöht
wird. Wenn der Ansteuerstrom I2 auf einen großen Wert eingestellt wird,
bleibt dementsprechend die Anstiegszeit des Ansteuerstroms I2 kurz, und
die Anstiegszeit des Lichtausganges bleibt ebenfalls kurz.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
wird die Spannungsquelle VR als veränderliche Spannungsquelle eingestellt.
Dementsprechend kann die Größe des Ansteuerstroms
I2 nach Erfordernis umgeschaltet werden. Zum Beispiel wird der Ansteuerstrom
I2 während
des Vorganges des Schreibens von Daten auf eine CD-R mit großer Geschwindigkeit
erhöht, und
er wird während
eines Vorganges des Schreibens von Daten auf eine CD-R mit geringer
Geschwindigkeit reduziert.
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(Viertes Ausführungsbeispiel)
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8 ist
ein Schaltschema und zeigt eine Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung
gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel.
In dieser Schaltung wird die Überlagerungsschaltung 30 des
dritten Ausführungsbeispieles
zu der Überlagerungsschaltung 30 des
ersten Ausführungsbeispieles
hinzugefügt,
um eine neue Überlagerungsschaltung 30 als Ganzes
zu bilden. Die sonstige Ausführung
ist gleich der des dritten Ausführungsbeispieles.
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9A ist
ein Zeitdiagramm und zeigt die Ausgangsspannung der Impulserzeugungsschaltung 20, 9B ist
ein Zeitdiagramm des Ladestroms der Gates M1 und M2, 9C ist
ein Zeitdiagramm des Ansteuerstroms i2 und I2 von LD, und 9D ist
ein Zeitdiagramm des Lichtausganges p1 und P1 vor und nach der Überlagerung.
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Im
Vergleich zu der Ansteuerschaltung des dritten Ausführungsbeispieles
kann die Wirkung der Überlagerungsschaltung 30 des
ersten Ausführungsbeispieles,
das heißt
die Wirkung des Verkürzens
der Anstiegszeit und der Abfallzeit des Impulsstroms hinzugefügt werden,
und das Lichtemissionselement 10 kann mit hoher Geschwindigkeit
angesteuert werden.
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(Fünftes Ausführungsbeispiel)
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10 ist
ein Schaltschema und zeigt eine Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung
gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel.
In dieser Schaltung wird eine Source-Folge-Schaltung 50 zu
der vorgelagerten Seite des Lichtemissionselementes 10 in der
Ansteuerschaltung des vierten Ausführungsbeispieles hinzugefügt.
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Die
Source-Folge-Schaltung 50 ist mit einem P-Kanal-MOS-Feldeffekttransistor 52 ausgerüstet, der
mit der nachgelagerten Seite der Stromquelle 51 verbunden
ist, und mit einem N-Kanal-MOS-Feldeffekttransistor, der zwischen
der Stromquellen-Spannung Vcc und dem Gate des P-Kanal-MOS-Feldeffekttransistors 52 angeschlossen
ist, und das Gate des N-Kanal-MOS-Feldeffekttransistors 53 ist
mit der Quellenelektrode des P-Kanal-MOS-Feldeffekttransistors 52 verbunden.
In dieser Schaltung haben der P-Kanal-MOS-Feldeffekttransistor und der N-Kanal-MOS-Feldeffekttransistor 52 und 53 die
gleiche Gate-Source-Spannung und können den Q-Wert der Schaltung
steuern. Das heißt,
wenn der Q-Wert unter Verwendung einer geeigneten Schaltungskonstante verringert
wird, wird Schwingung in der Ansteuerschaltung unterdrückt.
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11A, 11B und 11C sind Zeitdiagramme des Lichtausganges.
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Wenn
die Impuls-Ansteuergeschwindigkeit erhöht wird (die Anstiegszeit und
die Abfallzeit werden auf etwa 1 ns eingestellt), besteht eine Neigung zur
Induzierung von starkem oszillierendem Einschwingen (Schwingung)
gemäß der Beziehung
zwischen der Ausgangsklemmen-Kapazität und der Verdrahtungs-Induktivität an der
Ausgangsklemme der integrierten Schaltung (IC), die die betreffende
Ansteuerschaltung zu dem Lichtemissionselement 10 enthält (11A). Die Schaltung kann in dem einschwingenden
Zustand nicht praktisch genutzt werden. Daher ist man der Auffassung,
dass die Wellenform letztendlich markiert werden muss, indem eine Dämpfungsschaltung
etc. zu der Ausgangsklemme hinzugefügt wird, um das oszillierende
Einschwingen zu unterdrücken
(11B). In diesem Ausführungsbeispiel kann jedoch
eine ideale Ausgangswellenform ohne oszillierendes Einschwingen
erzielt werden, während
sehr schnelle Anstiegszeiten und Abfallzeiten implementiert werden,
indem die Source-Folge-Schaltung 50 hinzugefügt wird
(11C).
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Das
heißt,
das Lichtemissionselement 10 neigt dazu, unter Schwingung
während
des schnellen Ansteuervorganges zu leiden. Da jedoch die oben beschriebene
Source-Folge-Schaltung 50 mit
der einen Leitung 2 der Stromspiegelschaltung 12 verbunden
ist, kann die durch die Veränderung
des Ansteuerstroms 12 verursachte Schwingung unter drückt werden,
und das Lichtemissionselement 10 kann mit großer Geschwindigkeit
stabil angesteuert werden. Der Gleichstrom von der Stromquelle 51 wird
stets zu dem Lichtemissionselement 10 gespeist.
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In
einem beliebigen oben beschriebenen Ausführungsbeispiel kann der Gleichstrom
im voraus zu dem Lichtemissionselement 10 gespeist werden, um
die Antwortcharakteristiken zu verbessern.
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(Sechstes Ausführungsbeispiel)
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12 ist
ein Schaltschema und zeigt die Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung
gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel.
Die Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung dieses Ausführungsbeispieles
unterscheidet sich von der Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung
des zweiten Ausführungsbeispieles
dahingehend, dass eine Einmal-Schaltung (one-shot circuit) 31a anstelle
der Einmal-Schaltung (one-shot circuit) 31 verwendet wird. Die
Einmal-Schaltung (one-shot circuit) 31a gibt eine Einmal-Impulsspannung
zu der Abfallzeit des Haupt-Impulsstroms aus. Die effektive Abfallzeit
des Stroms, der durch die Leitung 1 synchron mit dem Eingang
der Einmal-Impulsspannung
fließt,
wird verkürzt.
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Die
Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung ist mit einem Transistor 32a zum
Steuern des Strombetrages zwischen der Senke des Transistors M1
und dem Stromquellenpotential Vcc ausgerüstet. Der Transistor 32a ist
ein P-MOS-Feldeffekttransistor und wird durch einen schwachen Spannungseingang zu
dem Gate geleitet.
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Der
Transistor 32a wird zu der Abfallzeit des Haupt-Impulsstroms,
der durch die Leitung 1 fließt, nur für einen Augenblick angeschaltet,
bevor die Einmal-Impulsspannung
in den Transistor 32a eingespeist wird, so dass die in
dem Kondensator zwischen dem Gate und der Quellelektrode der Transistoren
M1 und M2 aufgespeicherten Ladungen schnell entladen werden und
der Ansteuerstrom I2 schnell reduziert wird. Das heißt, der
negative zweite Zusatz-Impulsstrom ΔiR, der in der entgegengesetzten Richtung
zu dem Impulsstrom vor der Überlagerung fließt, wird
durch den Transistor 32a erzeugt. Infolgedessen fällt der
Ausgangsstrom zu dem Lichtemissionselement 10 steil ab,
und der Lichtausgang fällt ebenfalls
schnell ab. Diese Ausführung
kann mit der oben beschriebenen Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung
kombiniert werden.
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13 ist
ein Schaltschema der Einmal-Schaltung zum Ausgeben von Einmal-Impulsspannung, wenn
der Impulsstrom vor der Überlagerung
abfällt.
Die Einmal-Schaltung 31a unterscheidet sich
von der in 5 gezeigten Einmal-Schaltung 31 dahingehend,
dass der Ausgang der NICHT-Schaltung in der letzten Stufe sowie
der Ausgang der NICHT-Schaltung in der ersten Stufe in die NICHT-UND-Schaltung
(NAND-Schaltung)
eingespeist werden. Wenn eine Einmal-Impulsspannung an die Einmal-Schaltung 31a angelegt
wird, wird eine schwache Spannung von der NICHT-UND-Schaltung (NAND-Schaltung)
synchron mit der Abfallzeit der Impulsspannung ausgegeben. Die Schaltungsausführung zum
Erhöhen
der Geschwindigkeit der Antwortcharakteristiken zu der Abfallzeit
kann mit der Schaltung eines beliebigen oben beschriebenen Ausführungsbeispieles
kombiniert werden.
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Die
in 15 gezeigte Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung
verwendet die Source-Folge-Schaltung, und ein Verfahren der Steuerung
des Stroms, der durch die Source-Folge-Schaltung 50 mit einem
Eingangssignal fließt,
wird nachstehend beschrieben werden.
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14 ist
ein Schaltschema und zeigt eine grundlegende Source-Folge-Schaltung 50,
die hinlänglich
bekannt ist. Die in 10 gezeigte Source-Folge-Schaltung 50 ist
eine solche Schaltung. 19A ist
eine grafische Darstellung und zeigt das Verhältnis zwischen der Eingangsspannung
vin und dem Ausgang isf, 19B ist
eine grafische Darstellung und zeigt das Verhältnis zwischen der Eingangsspannung
vin und dem Ausgang ir, 19C ist
eine grafische Darstellung und zeigt die Eingangsspannung vin und
den Ausgang iL, 19D ist eine grafische Darstellung
und zeigt die Beziehung zwischen der Eingangsspannung vin und dem
Ausgang isf, 19E ist eine grafische Darstellung
und zeigt die Beziehung zwischen der Eingangsspannung vin und dem
Ausgang ir, und 19F ist eine grafische Darstellung
und zeigt die Beziehung zwischen der Eingangsspannung vin und dem
Ausgang iL.
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Bei
Darstellung einer Konstantstromquelle durch i1 fließt Strom,
der durch die Konstantstromquelle i1 fließt, durch einen P-MOS-Transistor
m2 gegen Erde. Dieser Strom ist proportional zu Strom, der von der
Spannungsquelle Vdd durch den N-MOS-Transistor m1 zu der Last 10 gespeist
wird. Das heißt,
die Spannung zwischen der Quellenelektrode und dem Gate des P-MOS-Transistors
m2 ist gleich der Spannung zwischen der Quellenelektrode und dem
Gate zwischen dem N-MOS-Transistor, und die Ströme, die durch diese Transistoren
fließen,
sind proportional zueinander, und auch die Veränderung des Q-Wertes wird reduziert,
indem eine solche Schaltung für
die Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung angenommen wird. In
diesem Fall wird der Source-Folge-Strom isf, der von der Source-Folge-Schaltung 50 zu
dem Lichtemissionselement 10 gespeist wird, auf einen feststehenden
Wert eingestellt (siehe 19A).
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Die
oben beschriebene Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung ist anwendbar
auf Abspielgeräte
für CD-R,
CD-RW, DVD-R, DVD-RW etc. In diesen Abspielgeräten wird Strom zu der Signallesezeit
zu dem Lichtemissionselement 10 gespeist. Ein Pfad, zu
dem der Ansteuerstrom zu der Signallesezeit gespeist wird, wird
als Lesekanal gesetzt.
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15 ist
ein Schaltschema und zeigt die Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung,
in der die in 14 gezeigte Source-Folge-Schaltung
mit dem Lesekanal verbunden ist. Das Lichtemissionselement 10 wird
mit dem Lesestrom ir und dem Source-Folge-Strom isf gespeist. Der
Lesestrom ir ist ein Strom, der von einer Stromquelle Vdd durch
eine Leitung einer Stromspiegelschaltung, die zwei parallele Leitungen
aufweist, fließt.
Diese eine Leitung ist ein Pfad für Strom, der durch den Kanal
des P-MOS-Transistors m5 fließt.
Die andere Leitung der Stromspiegelschaltung ist über den
P-MOS-Transistor m4, den P-MOS-Transistor m3 und den Widerstand
r1 mit der Stromquelle Vdd verbunden. Der Strom, der durch die Stromspiegelschaltung
fließt, kann
gesteuert werden, indem die Spannung (Gate-Source-Spannung), die
an das Gate des Transistors m3 angelegt wird, gesteuert wird.
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Das
Gate des Transistors m3 ist mit der Ausgangsklemme eines Operationsverstärkers op1
verbunden. Wenn daher die Eingangsspannung vin in die nichtinvertierte
Eingangsklemme des Operationsverstärkers op1 eingespeist wird,
erhöht
sich das Ausgangsklemmen-Potential des Operationsverstärkers op1,
der durch die andere Leitung der Stromspiegelschaltung fließende Strom
steigt an, und der zu dem oben genannten Strom proportionale Strom fließt als der
Lesestrom ir zu der einen Leitung. Wenn der Strom, der durch den
Transistor m3 fließt,
ansteigt, steigt der Strom, der durch den Widerstand r1 fließt, an,
und das Quellenpotential steigt an, um die Gate-Source-Spannung zu reduzieren.
Zusätzlich wird
auch die Augenblicksspannung zwischen der invertierten Eingangsklemme
und der nichtinvertierten Eingangsklemme des Operationsverstärkers op1
reduziert. Daher leidet der Anstieg des durch den Operationsverstärker op1
durch die andere Leitung fließenden
Stroms unter Rückkopplung,
und der Lesestrom steigt in Bezug auf die Eingangsspannung linear
an (siehe 19B). Ein Widerstand r2 ist
zwischen der nichtinvertierten Ausgangsklemme des Operationsverstärkers op1
angeschlossen.
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Der
Strom iL, der als Last zu dem Lichtemissionselement 10 gespeist
wird, ist ein in 19B gezeigter Lesestrom und
ein Zusatzstrom eines Source-Folge-Stroms isf. Der Lesestrom ir
wird durch die Eingangsspannung vin gesteuert, jedoch wird der Source-Folge-Strom
isf nicht durch die Eingangsspannung vin gesteuert. Wie in 19C gezeigt wird, enthält der Ausgangsstrom iL daher
den Source-Folge-Strom isf, der einen feststehenden Pegel aufweist,
selbst wenn die Eingangsspannung vin gleich 0V ist. Selbst wenn
ein solcher Strom im voraus zugeführt wird, tritt kein Problem
auf, jedoch wird der Source-Folge-Strom isf vorzugsweise entsprechend
der Eingangsspannung vin reduziert, um unnötigen Stromverbrauch zu reduzieren.
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Vor
der Beschreibung der auf diese Weise ausgeführten Schaltung wird die Source-Folge-Schaltung 50 zum
Verändern
des Source-Folge-Stroms isf unabhängig von der Eingangsspannung
vin beschrieben werden.
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16 ist
ein Schaltschema und zeigt eine Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung,
die um eine Stromquelle Si1 ergänzt
ist, um veränderlichen Strom
i1 zu dem Transistor m2 der in 14 gezeigten
Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung
zu speisen. Der Source-Folge-Strom isf und der veränderliche
Strom i1 stehen im Wesentlichen in einer proportionalen Beziehung
zueinander in einem praktischen Strombereich. Der veränderliche
Strom i1 der Stromquelle Si1, die den P-MOS-Transistor umfasst, kann gesteuert werden,
indem die Ausgangsspannung der einstellbaren Stromquelle v1 zum
Steuern des Gatepotentials des P-MOS-Transistors eingestellt wird.
Indem die oben beschriebene Source-Folge-Schaltung 50 mit
einer beliebi gen oben beschriebenen Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung kombiniert
wird, kann der Source-Folge-Strom isf verändert werden.
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Als
Nächstes
wird eine Souce-Folge-Schaltung, in der der Source-Folge-Strom verriegelnd
mit der Eingangsspannung vin verändert
wird, beschrieben werden.
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17 ist
ein Schaltschema und zeigt eine Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung,
die eine solche Funktion aufweist. Sie unterscheidet sich von der
in 15 gezeigten Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung
dahingehend, dass die Stromquelle i1 durch eine Stromspiegelschaltung 50 gebildet wird,
die zwei Transistoren m7 und m8 umfasst, und dass der Transistor
m6 in Reihe mit dem eingangsseitigen Transistor m7 verbunden ist,
der Transistor m6 parallel mit dem Transistor m3 geschaltet ist,
und die gleiche Spannung wie m3 in das Gate des Transistors m6 eingespeist
wird. Der Strom, der durch den Transistor m6 fließt, ist
proportional zu dem Transistorgrößenverhältnis desselben
zu dem Transistor m3.
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Der
Strom, der durch den Transistor m3 fließt, ist proportional zu dem
Strom ir, der zu dem Lichtemissionselement 10 gespeist
wird, und diese Ströme
sind proportional zu der Eingangsspannung vin. Der Strom, der durch
den Transistor m3 fließt,
ist proportional zu der Eingangsspannung vin, so dass der Strom,
der durch den Transistor m6 fließt, proportional zu der Eingangsspannung
vin ist, der Strom, der durch den Transistor m8 der Stromspiegelschaltung
fließt,
die mit dem Transistor m6 paarig ist, ist proportional zu der Eingangsspannung
vin, und der Source-Folge-Strom isf der Source-Folge-Schaltung 50,
die die Stromspiegelschaltung als Stromquelle verwendet, ist proportional
zu der Eingangsspannung vin (siehe 19D und 19E).
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Der
Strom iL, der als Last durch das Lichtemissionselement 10 fließt, ist
gleich der Summe des veränderlichen
Stroms ir und des Source-Folge-Stroms isf, und somit ist der Strom
iL proportional zu der Eingangsspannung vin, wie in 19F gezeigt wird.
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Der
Transistor m7 ist ein P-MOS-Transistor, und die Senke desselben
ist mit der Senke des N-MOS-Transistors m6 verbunden. Der Transistor m8
ist ebenfalls ein P-MOS-Transistor.
Der Knotenpunkt der nachgelagerten Seite des Transistors m6 ent spricht
dem Knotenpunkt zwischen der nachgelagerten Seite des Transistors
m3 und des Widerstandes r1, und sowohl der Strom, der durch den
Transistor m6 fließt,
als auch der Strom, der durch den Transistor m3 fließt, fließen durch
den Widerstand r1, und in Verbindung mit dem Ansteigen dieser Ströme erhöht sich
das Potential des Knotenpunktes, und übermäßige Erhöhung des Stroms kann unterdrückt werden.
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18 ist
ein Schaltschema einer Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung,
die die gleiche Funktion wie 17 aufweist.
In dieser Schaltung wird der in 17 gezeigte
Transistor m7 durch den Transistor m4 ersetzt. In diesem Fall ist
der Transistor m6 geteilt mit dem Transistor m3, und somit wird er
natürlich
mit Notwendigkeit weggelassen.
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Entsprechend
der Schaltung aus 18 sowie aus 19A bis 19F kann
der Laststrom iL auf 0(A) eingestellt werden, wenn die Eingangsspannung
vin gleich 0(V) ist. Weiterhin muss ein Benutzer nicht den Source-Folge-Strom
isf beachten, und somit wird die Schaltungsausführung unter Verwendung dieser
Schaltung vereinfacht.
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Wenn
die in 17 oder 18 gezeigte Schaltung
und die Schaltung, die die oben beschriebene Einmal-Schaltung (one-shot
circuit) enthält,
miteinander kombiniert werden, wird eine Strom zuführende Stromquelle
(der Transistor m3) mit der eingangsseitigen Leitung der Stromspiegelschaltung verbunden,
um Strom zu dem Lichtemissionselement 10 zu speisen, und
die jeweiligen Schaltungen können
miteinander verbunden werden, so dass der Strom, der durch die Source-Folge-Schaltung
fließt, proportional
zu dem Strom ist, der durch die oben genannt Stromquelle fließt.
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In
dem Fall der in 10 gezeigten Schaltung kann
die Source-Folge-Schaltung 50 zum
Beispiel so angeschlossen werden, dass der Transistor CSQ1 der Transistor
m3 ist. In diesem Fall kann die Amplitude des zu dem Lichtemissionselement 10 gespeisten
Stroms, das heißt
der Impulshöhenwert, durch
Steuern des Transistors m3 bestimmt werden. Wenn der Transistor
m3 als ein unterschiedliches Element parallel an den Transistor
CSQ1 angeschlossen wird, kann der Gleichstrompegel des zu dem Lichtemissionselement 10 gespeisten
Impulsstroms bestimmt werden.
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Wie
weiter oben beschrieben wurde, wird die in 17 und
in 18 gezeigte Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung
vorzugsweise mit einer Source-Folge-Schaltung 50 ausgerüstet, die
mit einer Leitung (einer Leitung auf der Seite des Transistors M2;
siehe 10) der Stromspiegelschaltung verbunden
ist, sowie mit einer Stromeinstellschaltung (m8, m7, m6, m3, op1,
r1, r2) zum Einstellen des Stroms so, dass der durch die Source-Folge-Schaltung 50 fließende Strom
im Wesentlichen proportional zu dem durch die andere Leitung (eine
Leitung auf der Seite des Transistors M1; siehe 10)
fließenden
Strom der Stromspiegelschaltung ist. Hierbei bedeutet „im Wesentlichen", dass er nicht mit
einer strengen theoretischen Gleichung übereinstimmt und dass die Beziehung
um mehrere Prozent verschoben sein kann. Indem in diesem Fall nur
die Einstellung in der Stromeinstellschaltung durchgeführt wird,
können
der Strom ir, der von der Stromspiegelschaltung zu dem Lichtemissionselement 10 gespeist
wird, und der Strom isf, der von der Source-Folge-Schaltung 50 gespeist
wird, im Wesentlichen proportional zueinander gemacht werden. Das
heißt,
wenn der von der Stromspiegelschaltung zu dem Lichtemissionselement 10 gespeiste
Strom im Wesentlichen gleich Null ist, ist der Strom, der von der
Source-Folge-Schaltung zu dem Lichtemissionselement 10 gespeist wird,
im Wesentlichen gleich Null.
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Weiterhin
stellt die Stromeinstellschaltung den Stromsteuer-Transistor m3
der anderen Leitung der Stromspiegelschaltung zur Verfügung, und
der Transistor m3 und die Source-Folge-Schaltung 50 werden
miteinander verbunden, so dass die Stromquelle m8 zum Speisen von
Strom zu der Source-Folge-Schaltung 50 durch den Eingang
zu der Steuerklemme des Transistors m3 (dem Gate in dem Feldeffekttransistor,
der Basiselektrode in dem bipolaren Transistor) gesteuert wird,
und die Ausführung
oder der Aufbau der Schaltung ist einfach.
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Entsprechend
der Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung der vorliegenden Erfindung kann
das Lichtemissionselement mit großer Geschwindigkeit angesteuert
werden.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Die
Erfindung kann für
eine Lichtemissionselement-Ansteuerschaltung angewendet werden.