DE69311755T2

DE69311755T2 - Steuerschaltung für lichtemittierende Vorrichtung

Info

Publication number: DE69311755T2
Application number: DE69311755T
Authority: DE
Inventors: Katsuhisa Ogawa; Takamasa Sakuragi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-02-28
Filing date: 1993-02-26
Publication date: 1998-01-08
Anticipated expiration: 2013-02-27
Also published as: EP0563580A2; DE69311755D1; EP0563580B1; EP0704948B1; EP0704948A1; JPH05243654A; US5349595A; DE69332958D1; EP0563580A3; JP3061923B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Ansteuerschaltung für eine lichtemittierende Halbleitereinrichtung. Genauer betrifft diese Erfindung eine Ansteuerschaltung für eine lichtemittierende Halbleitereinrichtung, die bei einer beispielsweise für magnetisch-optische Platten und Laserdrucker verwendeten integrierten Laseransteuerschaltung zum Schalten mit hoher Geschwindigkeit anwendbar ist.
Fig. 1 zeigt eine Laseransteuerschaltung, die als im Stand der Technik bekannte Schaltung der Bauart mit gemeinsamer Kathode eingeordnet ist. Gemäß Fig. 1 ist eine Komponente 1 eine Basisstromquelle zur Bestimmung des Ansteuerstroms für den Laserhalbleiter, der gewöhnlich derart gesteuert wird, daß die die Laserlichtmenge darstellende Ausgangsspannung derart durch Überwachung der Laserlichtmenge aus der Laserlicht emittierenden Einrichtung mittels einer nicht gezeigten Photodiode geregelt werden kann, daß diese einen bestimmten Wert aufweist. Komponenten 2 und 3 bilden eine Spiegelschaltung, die aus einem Paar P-Kanal-MOS-Transistoren zusammengesetzt ist, wobei sowohl der Drain- als auch der Sourceanschluß des PMOS-Transistors 2 mit der Basisstromquelle 1 verbunden sind. Der Wert des Drainstroms für den PMOS-Transistor 2 wird zu dem Wert des Ausgangsstroms aus dem PMOS-Transistor 3 reflektiert bzw. gespiegelt.
Der Drain-Anschluß des PMOS-Transistors 3 ist mit dem den Kollektor und die Basis eines NPN-Transistors 4 kurzschliessenden Anschluß verbunden. Die Basis des NPN-Transistors 5 ist mit dem den Kollektor und die Basis des NPN-Transistors 4 kurzschließenden Anschluß verbunden. Mit diesen NPN-Transistoren 4 und 5 ist eine Spiegelschaltung gebildet. Durch Einstellen des Verhältnisses des Emitterbereichs des NPN- Transistors 4 zu dem Emitterbereich des NPN-Transistors 5 auf 1:N kann der Wert des Ausgangsstroms aus dem für die Transistoren 4 und 5 gemeinsamen Emitteranschluß derart erhalten werden, daß er das (1+N)-fache des Wertes des Drainstroms zu dem PMOS-Transistor 3 beträgt.
Eine Komponente 7 ist eine Laserdiode, wobei deren Kathode mit einem Massepegelpunkt (GND) 9 verbunden ist, während deren Anode mit dem gemeinsamen Emitteranschluß der NPN-Transistoren 4 und 5 verbunden ist. Ein N-Kanal-MOS-Transistor 6 ist ein Schalttransistor, der bein Anlegen eines Signals mit einem hohen Pegel an den Steuersignaleingangsanschluß eingeschaltet wird und zu dem der aus dem PMOS-Transistor 3 zugeführte Strom geleitet wird. In diesem Zustand wird dem Kurzschlußanschluß des Kollektors und der Basis des NPN-Transistors 4 kein Strom zugeführt, wobei somit die durch die NPN- Transistoren 4 und 5 gebildete Stromspiegelschaltung ausgeschaltet ist. Deshalb beträgt der Ansteuerstrom für die Laserdiode 7 Null. Wenn der NMOS-Transistor 6 bei Anlegen eines Signals mit niedrigen Pegel an einen Eingangsanschluß 10 ausgeschaltet wird, steuert der Ausgangsstrom aus dem PMOS-Transistor 3 die Laserdiode 7 durch Ansteuerung der aus den NPN- Transistoren 4 und 5 zusammengesetzten Spiegelschaltung an. Danach wir die Lichtaussendung aus der Laserdiode 7 mit hoher Geschwindigkeit durch Ein- und Ausschalten des NMOS-Transistors mit hoher Geschwindigkeit geschaltet.
Fig. 2 zeigt ein anderes Beispiel für eine aus den Stand der Technik bekannte Halbleiter-Laseransteuerschaltung. Gemäß Fig. 2 ist die Kathode einer Laserdiode 30 mit einem Niedrigpotentialanschluß bzw. einem Anschluß mit niedrigem elektrischen Potential 22 bei der Schaltung verbunden, wobei deren Anode mit einer Stromspiegelschaltung 24 verbunden ist. Der Eingangsanschluß für die Stromspiegelschaltung 24 ist mit dem Ausgangsanschluß aus einer Konstantstromschaltung bzw. Konstantstromquelle 23 verbunden. Der Emitter eines NPN-Transistors 25, der durch ein von außerhalb der Schaltung zugeführtes Steuersignal geschaltet wird, ist mit dem Niedrigpotentialanschluß 22 verbunden, wobei dessen Basis mit dem Steuersignaleingangsanschluß 12 und dessen Kollektor mit dem Ausgangsanschluß aus der Konstantstromschaltung 23 verbunden ist.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Schaltung emittiert eine Halbleiterlaserdiode 30 im Ansprechen auf einen Strom, der dieser zugeführt wird, Laserlicht. Deren Lichtemittiervorgang erfolgt wie nachstehend beschrieben. Zunächst wird, wenn die an den Steuersignaleingangsanschluß 32 angelegte Spannung VH beträgt, der NPN-Transistor 25 eingeschaltet, wobei der seitens der Konstantstromschaltung 23 zugeführte Strom zu dem NPN- Transistor 25 geleitet und nicht der Stromspiegelschaltung 24 zugeführt wird, wobei deshalb, da der Strom nicht der Laserdiode 30 zugeführt wird, kein Laserlicht emittiert wird.
Daraufhin wird, wenn die an den Steuersignaleingangsanschluß 32 angelegte Spannung VL beträgt, der NPN-Transistor 25 ausgeschaltet und der seitens der Konstantstromschaltung 23 zugeführte Strom zu der Stromspiegelschaltung zugeführt, wobei somit, da der Strom ebenfalls der Laserdiode 30 zugeführt wird, Laserlicht aus der Laserdiode 30 emittiert wird. Zu diesem Zeitpunkt beträgt das elektrische Potential an der Basis der Stromspiegelschaltung 24 die Summe der zwischen der Anode und der Kathode der Laserdiode 30 definierten Spannung VF und der zwischen dem Emitter und der Basis der Stromspiegelschaltung 24 definierten Spannung VBE(ON).
Jedoch sind bei dem Stand der Technik gemäß Fig. 9 für den Ladungsstrom zum Laden der Sperrschichtkapazität in der Laserdiode die nachstehend beschriebenen Nachteile zu finden.
(1) Wenn die Laserdiode nach einer langen Zeitperiode, während der die Laserdiode ausgeschaltet gewesen ist, eingeschaltet wird, treten Spitzen- bzw. Spikestörungen an dem aufsteigenden Teil des Signalverlaufs des dem Anodenanschluß der Laserdiode zugeführten Stroms auf.
(2) Die Anstiegsgeschwindigkeit des Stroms ist beim Einschalten der Laserdiode nach einer langen Zeitperiode, während der die Laserdiode ausgeschaltet gewesen ist, langsamer als die Anstiegsgeschwindigkeit des Stroms, wenn die Laserdiode nach einer kürzeren Zeitperiode, während der die Laserdiode ausgeschaltet gewesen ist, eingeschaltet wird.
Die Umstände, die zu den vorstehend beschriebenen Nachteilen (1) und (2) führen, sind nachstehend beschrieben.
Fig. 3 zeigt ein Ersatzschaltbild der Laserdiode 7. Bei Fig. 3 ist A der Anodenanschluß, K der Kathodenanschluß, D der Sperrschichtteil der Laserdiode und C die Sperrschichtkapazität der Laserdiode. In dem Fall, daß die in Fig. 9 gezeigte Laseransteuerschaltung die Laserdiode 7 ansteuert, wird der Strom zu den Laserdioden-Sperrschichtteil D geleitet, wenn die zwischen den Anschlüssen der Laserdiode definierte Spannung VF auf etwa 1 bis 1,5 V ansteigt. Das heißt, daß der Ansteuerstrom bei der Laseransteuerschaltung zunächst zum Laden der Sperrschichtkapazität verwendet wird, wobei bei Anstieg von VF auf die Spannung, mit der das Laserlicht aus der Laserdiode emittiert werden kann, der Anteil des Stroms, der zum Laden der Sperrschichtkapazität C verwendet wird, verringert und der wirksame Strom zu dem Sperrschichtteil D der Laserdiode geleitet wird.
Fig. 4A bis 4C zeigen Signalverläufe von Strömen, die der in Fig. 1 und 2 gezeigten Laserdiode zugeführt werden. Der Signalverlauf (Fig. 4A) gemäß Fig. 4 bezieht sich auf den zu der Sperrschichtkapazität c geleiteten Strom Icj, der Signalverlauf (Fig. 4B) auf einen zu den Laserdioden-Sperrschichtteil D geleiteten Strom Ild, und der Signalverlauf (Fig. 4C) auf den der zu dem Anodenanschluß A geleiteten Strom ILD. In dem Zeitbereich ist der zu dem Anodenanschluß A geleitete Strom ILD die Summe aus Icj und Ild, wobei deshalb die Spitze des Signalverlaufs des Strom Icj, der zum Laden des Sperrschichtteils D verwendet wird, eine Störung bei den zu dem Anodenanschluß A geleiteten Strom ILD verursacht.
Nachstehend ist der Umstand beschrieben, der zu dem vorstehend beschriebenen Nachteil (2) führt.
Fig. 5A - 5D zeigen Signalverläufe von Strömen und Spannungen, bei denen die Ausschaltzeitdauer der in Fig. 1 und 2 gezeigten Laserdiode verändert ist. Bei dieser Figur bezieht sich der Signalverlauf (Fig. 5A) auf den zu den Anodenanschluß A der Laserdiode 7 geleiteten Laseransteuerstrom ILD, der Signalverlauf (Fig. 5B) auf die Spannung VF, der Signalverlauf (Fig. 5C) auf den Ladestrom Icj zum Laden der Laserdioden-Sperrschichtkapazität C und der Signalverlauf (Fig. 5D) auf den zu dem Sperrschichtteil D der Laserdiode geleiteten Strom Ild.
Einzelne Signalverläufe zeigen Unterschiede in dem Zeitbereichsverhalten im Ansprechen auf die Veränderung der Ausschaltzeitperiode des Ansteuerstrom der Laserdiode.
Der Impuls P1 des in Fig. 5A gezeigten Signalverlaufs ist eine Stufenantwort auf den Laseransteuerstrom, wenn die Laserdiode nach einer langen Zeitdauer Toff1 angesteuert wird, während der die Laserdiode ausgeschaltet gewesen ist. Das heißt, daß Toff1 sehr viel länger als Toff2 ist. Wie bei dem in Fig. 5B dargestellten Signalverlauf gezeigt, ist während der Zeitperiode Toff1, in der die Laserdiode für eine lange Zeitdauer ausgeschaltet war, die in der Laserdioden-Sperrschichtkapazität C gespeicherte elektrische Ladung aufgrund eines geringen Stroms im ausgeschalteten Zustand fast entladen, wobei somit VF auf den GND-Pegel bzw. Massepegel absinkt.
Deshalb ist ein zusätzlicher Strom zum Laden der Laserdioden- Sperrschichtkapazität C erforderlich, wenn die Laserdiode darauffolgend eingeschaltet wird, wobei der Ladestrom entsprechend dem in Fig. 5C gezeigten Signalverlauf fließt. Schließlich nimmt der zu dem Anodenanschluß A geleitete Strom eine Stufenantwort an, die in dem Impuls P1 mit einer Störung in dessen Anstiegsteil ausgebildet ist.
Bezüglich des Impulses P2, der nach einer kurzen Zeitperiode Toff2 nach dem Abfall des Impulses P1 gebildet wird, fällt, da die Laserdiode vor einer vollständigen Entladung der in der Laserdioden-Sperrschichtkapazität C gespeicherten Ladung eingeschaltet wird, wie bei dem in Fig. 5B dargestellten Signalverlauf gezeigt die Spannung VF zu Beginn des Impulses nicht auf den Massepegel ab, wobei wie in Fig. 5C gezeigt ein geringer Ladestrom fließt. Deshalb enthält der zu dem Anoden anschluß A geleitete Strom ILD keine Störungen. Zusätzlich ist, da der Impuls P2 den Strom Icj nicht benötigt, die Anstiegsgeschwindigkeit des Impulses P2 schneller als die des Impulses P1.
Zusammengefaßt ist bei der in Fig. 1 gezeigten Laseransteuerschaltung gemäß dem Stand der Technik nach einer langen Zeitdauer, während der die Laserdiode ausgeschaltet gewesen ist, eine Spitzen- bzw. Spikestörung in dem Laserstromsignalverlauf enthalten, wobei dessen Anstiegsgeschwindigkeit begrenzt wird.
Diese vorstehend beschriebenen Nachteile sind bei einem weiteren in Fig. 2 veranschaulichten Stand der Technik zu finden. An dem Ausgangsanschluß der Konstantstromschaltung 23, dem Kollektor des NPN-Schalttransistors 25 und dem Kollektor sowie der Basis der Stromspiegelschaltung 24 sind parasitäre Kondensatoren ausgebildet, wobei einzelne parasitäre Kondensatoren durch den Ausgangsstrom aus der Konstantstromschaltung 23 aufgeladen werden, wenn der NPN-Schalttransistor 25 von dem ausgeschalteten Zustand zu den eingeschalteten Zustand übergeht. Dann wird ein Strom einer bestimmten Größe zu der Stromspiegelschaltung 24 geleitet, wenn das elektrische Potential an der Basis der Stromspiegelschaltung 24 von VCE(SAT) zu VF + VBE(ON) ansteigt, wobei schließlich die Laserdiode 30 Laserlicht emittiert, dessen Intensität im Ansprechen auf den zu der Laserdiode geleiteten Strom bestimmt ist.
Aufgrund der in den Zeitbereichsverhalten zum Laden der vorstehend beschriebenen Kapazitäten entwickelten Zeitkonstanten sendet die Laserdiode 30 Laserlicht mit einer verzögerten Zeitdauer aus, nachdem die an den Steuersignaleingangsanschluß 32 angelegte Spannung sich von VH auf VL verändert. Insbesondere ist in dem Fall, daß der Ausgangsstrom aus der Konstantstromquelle 23 zur Verringerung der Ausgangsleistung des Laserlichts verringert wird, die verzögerte Zeitdauer zur Aussendung des Laserlichts bemerkbar und kann zur Erzielung eines Schaltansprechens des Laserlichts mit hoher Geschwindigkeit nicht ignoriert werden.
Die EP-A-0 262 713 offenbart eine Ansteuerschaltung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zur Zufuhr eines konstanten Ansteuerstroms zu einer lichtemittierenden Halbleitereinrichtung mit einer Eingabeeinrichtung zur Eingabe eines Steuersignals, einer Konstantansteuerstrom-Erzeugungseinrichtung zur Erzeugung des konstanten Ansteuerstroms und einer Schalteinrichtung zum Schalten einer Zufuhr des konstanten Ansteuerstroms zu der lichtemittierenden Halbleitereinrichtung entsprechend dem mittels der Eingabeeinrichtung eingegebenen Steuersignal. Zur Verringerung der Energieverschwendung aufgrund einer Gleichvorspannung, die zur Verringerung von Schaltungsübergängen angelegt wird, ist eine zweite Schalteinrichtung und eine zweite Konstantstromschaltung zur Zufuhr eines Vorspannungsstroms (Sockelstroms) während einer Zeitperiode von einer kurzen Zeitperiode vor bis zu einer kurzen Zeitperiode nach Anlegen des Steuersignals vorgesehen. Dadurch wird während des kombinierten Anlegens ein Laserschwellwertstrom überschritten.
Andere Ansteuerschaltungen zur Ansteuerung einer lichtemittierenden Halbleitereinrichtung sind in der US-A-4 748 633 und in dem "Journal of lightwave Technology", Bd. 6, Nr. 3, von März 1988, Seiten 475 bis 479 beschrieben.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ansteuerschaltung zu schaffen, die eine Störung aufgrund von Schaltübergängen aus deren Ansteuerstrom entfernen kann.
Diese Aufgabe wird durch eine wie in Patentanspruch 1 beanspruchte Ansteuerschaltung gelöst.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaltbild, das eine herkömmliche Ansteuerschaltung für Laserdioden einer Bauart mit gemeinsamer Kathode darstellt,
Fig. 2 eine Schaltbild gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 eine Ersatzschaltbild einer Laserdiode,
Fig. 4A bis 4C Signalverläufe, die der in Fig. 1 und 2 gezeigten Laserdiode zugeführte Ströme darstellen,
Fig. 5A bis 5D Signalverläufe, die der in Fig. 9 und 10 gezeigten Laserdiode zugeführte Ströme darstellen,
Fig. 6 ein Schaltbild gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer NPN-Transistoren verwendenden Emitterfolgeschaltung mit mehreren Stufen als weiteres Ausführungsbeispiel einer in Fig. 6 gezeigten Pegelschiebeschaltung 27,
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer NMOS-Transistoren verwendende Emitterfolgeschaltung mit mehreren Stufen als an deres Ausführungsbeispiel einer in Fig. 6 gezeigten Pegelschiebeschaltung 27,
Fig. 9 ein Schaltbild, das eine Abänderung eines in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiels zeigt,
Fig. 10 ein Schaltbild gemäß einen vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 11 ein Schaltbild gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel, und
Fig. 12 ein Signalverlauf, der an jedem Knotenpunkt gemessene Spannungen und Ströme gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel zeigt.
Fig. 6 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele sind vorzugsweise durch eine integrierte Schaltung aufgebaut. Bei Fig. 6 ist eine Komponente 21 eine Energieversorgungsleitung, eine Komponente 22 eine Masseleitung, eine Komponente 23 eine Konstantstromschaltung bzw. eine Konstantstromquelle, eine Komponente 24 eine Stromspiegelschaltung, eine Komponente 25 ein NPN-Schalttransistor, eine Komponente 26 eine Stromquelle, eine Komponente 27 eine Dioden verwendende Pegelschiebeschaltung, eine Komponente 28 ein BicMOS-Inverter, eine Komponente 30 eine Halbleiterlaserdiode und eine Komponente 32 ein Eingangsanschluß für Steuersignale.
Nachstehend ist die Funktionsweise der Schaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Wenn die an dem Steuersignaleingangsanschluß 32 angelegte Spannung VH ist, weist das Ausgangssignal aus den Inverter 28 eine niedrigere Spannung auf, wobei deshalb das Ausgangssignal aus dem Inverter 29 eine als VON bezeichnete hohe Spannung ist. Der NPN-Transistor 25 wird eingeschaltet und der seitens der Konstantstromschaltung 23 zugeführte Strom zu dem NPN-Transistor 25 geleitet und nicht der Stromspiegelschaltung 24 zugeführt, wobei deshalb, da der Strom nicht der Laserdiode 30 zugeführt wird, kein Laserlicht emittiert wird.
Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Diode in einem Zustand, in dem keine Vorspannung anliegt, und fließt kein Strom in der Diode, da keine elektrische Potentialdifferenz zwischen beiden Endanschlüssen der Pegelschiebeschaltung 27 vorliegt.
In dem Fall, daß die an den Steuersignaleingangsanschluß 32 angelegte Spannung VL ist, hat das Ausgangssignal aus dem Inverter 29 eine niedrigere Spannung, und deshalb weist das Ausgangssignal aus dem Inverter 29 eine hohe Spannung auf.
Deshalb wird zum Ausschalten des NPN-Transistors 25 aus des sen eingeschalteten Zustand damit begonnen, den durch die Konstantstromschaltung 23 zugeführten Strom der Stromspiegelschaltung 24 zuzuführen, wobei zum selben Zeitpunkt, da das Ausgangssignal aus dem Inverter 29 eine hohe Spannung aufweist, diese Spannung über die Pegelschiebeschaltung 27 auf das elektrische Potential der Basis der Stromspiegelschaltung 24 übertragen wird, wobei somit das Basispotential abrupt ansteigt.
Das vorstehend beschriebene Basispotential weist den Wert VCH - nVDF auf, bei dem der Wert NVDF von dem Ausgangssignal des Inverters 28 subtrahiert ist, wobei NVDF durch Multiplikation der Anzahl (n) der in Reihe geschalteten Dioden bei der Pegelschiebeschaltung 27 mit der Durchlaßspannung (VDF) der Diode erhalten wird. Damit der Wert VCH - NVDF etwas kleiner als der Wert VBE(ON) + VF gemäß dem Stand der Technik (vergl. Fig. 2) ist, muß der Wert n oder der Sperrschichtbereich der Diode justiert werden. In Vergleich zu der Zeit, die zum Laden der parasitären Kapazitäten unter Verwendung des Ausgangsstroms der Konstantstromschaltung 23 gemäß dem Stand der Technik wie in Fig. 2 gezeigt und dann zum Veranlassen erforderlich ist, daß das Basispotential der Stromspiegelschaltung 24 den Wert VBE(ON) + VF annimmt, ist gemäß dem Ausführungsbeispiel die vorstehend beschriebene Zeitdauer sehr kurz. Dementsprechend ist es möglich, die Laserlichtaussendung mit hoher Geschwindigkeit zu schalten.
Wenn der Steuersignaleingangsanschluß sich auf einem niedrigen Potential befindet, ist das Ausgangspotential der Pegelschiebeschaltung wie vorstehend beschrieben kleiner als der Wert VBE(ON) + VF. Deshalb hat dieser niemals einen Einfluß auf das Einstellen des Ansteuerstroms für die Laserdiode 30 durch die Stromquelle 26, da die Dioden der Pegelschiebeschaltung sich in einem Zustand, in dem keine Vorspannung anliegt, oder in einem Zustand befinden, in dem eine Sperrspannung anliegt, wenn der Ausgangsstrom der Konstantstromschaltung 23 in die Stromspiegelschaltung 24 fließt und der gewünschte Strom der Laserdiode 30 zugeführt wird.
Fig. 7 und 8 zeigen Ausführungsbeispiele, die Abänderungen des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 6 sind. Es ist nämlich möglich, eine n-Stufe eines Emitterfolgers wie in Fig. 7 gezeigt oder eine n-Stufe eines Sourcefolgers wie in Fig. 8 gezeigt zu verwenden.
Ein drittes Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 ist im wesentlichen dasselbe wie das gemäß Fig. 6, außer daß gemäß diesen Ausführungsbeispiel ein gewöhnlicher Inverter als Inverter 28 verwendet wird. Es kann nämlich jede gewöhnliche Treibereinrichtung mit einer geringen Ausgangsimpedanz als Inverter 28 verwendet werden.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 ist die in Fig. 6 gezeigte Stromquelle 26 entfernt und die Stromquelle direkt als die Konstantstromschaltung 23 verschaltet.
Fig. 10 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gemäß Fig. 10 ist die Kathode einer Laserdiode 30 mit einem Punkt niedrigen Potentials bzw. einem Niedrigpotentialanschluß 22 und die Anode der Diode mit einer Stromspiegelschaltung 24 verbunden, bei der ein Eingang mit einem Ausgang einer Konstantstromschaltung 23 verbunden ist. Der Niedrigpotentialanschluß 22 ist mit dem Emitter eines NPN-Transistors 25 verbunden, der durch ein Steuersignal geschaltet werden kann, wobei die Basis des NPN-Transistors 25 ein Ausgang einer Pegelschiebeschaltung 27 ist, deren Eingang mit einem Ausgang einer Spannungstreibereinrichtung verbunden ist.
Bei Betrieb liegt der Ausgang eines Inverters 28 auf einem hohen Potential, wenn ein Steuereingangsanschluß auf einem niedrigen Potential VL liegt. Deshalb werden das Ausgangssignal aus einem Inverter 29 und das Ausgangssignal aus der Pegelschiebeschaltung 27 zu einen niedrigen Potential umgeschaltet. Folglich wird der Schalttransistor 25 eingeschaltet, damit ein Ausgangsstrom aus der Konstantstromschaltung 23 fließt. Dementsprechend sendet diese kein Licht aus, da der Laserdiode 30 kein Strom zugeführt werden kann.
Wenn der Steuersignaleingangsanschluß 32 auf das hohe Potential VH umgeschaltet wird, wird das Ausgangssignal des Inverters 29 zu dem niedrigen Potential umgeschaltet. Folglich wird der Schalttransistor 25 von dessen eingeschalteten Zustand zu dessen ausgeschalteten Zustand geschaltet, damit der Ausgangsstrom der Konstantstromschaltung 23 in die Stromspiegelschaltung 24 zu fließen beginnt. Das Ausgangssignal des Inverters 29 nimmt unmittelbar nach Fließen des Stroms das hohe Potential an. Somit wird die Pegelschiebeschaltung 27 leitend, wobei deren Ausgangsstrom der Stromspiegelschaltung 24 zugeführt wird. Folglich steigt das Basispotential der Stromspiegelschaltung 24 abrupt an und daraufhin führt die Stromspiegelschaltung 24 der Laserdiode 30 allmählich einen Strom zu. Wenn die Größe des zugeführten Stroms größer als ein vorbestimmter Schwellwert wird, beginnt die Laserdiode, Licht auszusenden.
Dieses Ausführungsbeispiel weist dieselben Wirkungen wie die gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel auf.
Jedoch benötigen der Inverter 29 und die Pegelschiebeschaltung 27 ein bestimmte Zeitdauer td zum Erhalt des Maximalwerts des Ausgangsstroms der Pegelschiebeschaltung 27, wenn an dem Steuersignaleingangsanschluß 32 sich das Potential von dem niedrigen Potential zu dem hohen Potential verändert und der Schalttransistor 25 von dem ausgeschalteten Zustand zu dem eingeschalteten Zustand umschaltet. Dementsprechend kann es nötig sein, falls die Laseransteuereinrichtung bei einer höheren Frequenz angesteuert wird, die Zeitdauer td in Betracht zu ziehen.
Nachstehend ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, gemäß dem ein Verzögerungselement zwischen einem Eingangsanschluß der die durch das Steuereingangssignal geschalteten Spannungstreibereinrichtung und einem Eingangsanschluß eines durch das Steuereingangssignal geschalteten aktiven Elements eingefügt ist, wobei die Wirkung einer Vorgangsverzögerungszeit der Spannungstreibereinrichtung und der Pegelsteuereinrichtung eliminiert wird, indem die Spannungstreibereinrichtung betrieben wird, bevor das aktive Element geschaltet wird, wobei es deshalb möglich ist, die Zeitdauer von dem Schalten des aktiven Elements von dem eingeschalteten Zustand zu dem ausgeschalteten Zustand bis zum Beginn der Stromzufuhr zu der Laserdiode seitens der Stromspiegelschaltung 24 zu minimieren.
Fig. 11 veranschaulicht ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei gleiche Elemente, die denen gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen entsprechen, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und deren Beschreibung abgekürzt wird.
Gemäß diesen Ausführungsbeispiel ist zwischen einem Eingang des NPN-Schalttransistors und den Steuereingangsanschluß ein Verzögerungselement 39 eingefügt.
Bei Betrieb, wenn an dem Steuersignaleingangsanschluß 32 ein hohes Potential VH anliegt, liegt das Ausgangssignal des Verzögerungselements 39 ebenfalls auf einem hohen Potential. Somit befindet sich der NPN-Schalttransistor 25 in dem eingeschalteten Zustand, wobei der Ausgangsstrom der Konstantstromschaltung 23 in diesen hinein fließt. Zum selben Zeitpunkt erzeugt die Pegelschiebeschaltung 27 keinen Ausgangsstrom, da das Ausgangssignal des Inverters 29 sich auf dem niedrigen Potential befindet. Deshalb wird der Stromspiegelschaltung 24 und somit der Laserdiode 30 kein Strom zugeführt, weshalb die Laserdiode kein Licht emittiert. Nachstehend ist unter Bezug auf Fig. 12 der Vorgang beschrieben, wenn das Potential an dem Steuersignaleingangsanschluß 32 sich auf das niedrige Potential verändert.
In der Figur ist jedes Symbol wie nachstehend beschrieben bezeichnet:
A: ein Signalverlauf an dem Steuersignaleingangsanschluß,
B: ein Basis-Signalverlauf des Schalttransistors 25,
C: ein Eingangssignalverlauf der Pegelschiebeschaltung 27,
D: ein Kathodenstrom der Laserdiode 30, und
d: die Verzögerungszeit des Inverters 29.
Wenn sich das Potential an den Steuereingangsanschluß von dem hohen Potential zu dem niedrigen Potential verändert, verändert sich ein Eingangssignalverlauf der Pegelschiebeschaltung 27 zu dem hohen Potential, nachdem die Verzögerungszeit des Inverters 29 verstrichen ist. Nach der Verzögerungszeit des Verzögerungselements 39 verändert sich die Basis des Schalttransistors auf das niedrige Potential, wobei sich dessen Kollektorstrom zusammen mit der Veränderung bei dem Basisstrom verringert. Zu diesem Zeitpunkt wird, da das Ausgangssignal der Pegelschiebeschaltung 27 sich bereits auf dem hohen Potential befindet, der Strom mit einer hohen Geschwindigkeit aus dem Ausgang der Pegelschiebeschaltung 27 dem Eingang der Stromspiegelschaltung zugeführt, wobei somit das Basispotential ebenfalls mit hoher Geschwindigkeit ansteigt. Wenn das Basispotential der Stromspiegelschaltung 24 genau vor dem Wert ansteigt, der einen erwünschten Strom zu der Laserdiode 30 zuführen kann, entfernt sich die Pegelschiebeschaltung von einer Vorspannung in Durchlaßrichtung und führt somit keinen Ausgangsstrom zu. Deshalb handelt es sich bei dem dem Eingang der Stromspiegelschaltung zugeführten Strom lediglich um den Ausgangsstrom der Konstantstromschaltung 23, beider die Laserdiode durch den konstanten Strom mit den eingestellten Wert angesteuert wird.
Durch Verwendung eines derartigen Verzögerungselements 39 ist es möglich, die Zeitdauer von dem Schalten des Schalttransistors 25 von dem eingeschalteten zu dem ausgeschalteten Zustand bis zu der Zufuhr des eingestellten Stroms zu der Laserdiode 30 zu verringern, wobei es außerdem möglich ist, diese mit hoher Geschwindigkeit anzusteuern.
Da eine parasitäre Kapazität, die ein lichtemittierendes Halbleiterelement und eine Stromspiegelschaltung zu dessen Ansteuerung begleitet, bei einer hohen Geschwindigkeit genau vor dem eingeschalteten Zustand der Stromspiegelschaltung geladen werden kann, ist es durch Verwendung der Spannungstreibereinrichtung und der Pegelsteuereinrichtung möglich, der lichtemittierenden Halbleitereinrichtung zu erlauben, Licht auszusenden und das Senden bei hoher Geschwindigkeit zu stoppen, ohne daß auf das Einstellen des zu der lichtemittierenden Halbleitereinrichtung fließenden Stroms ein Einfluß ausgeübt wird.
Die Erfindung wurde ausführlich unter Bezug auf bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben, wobei es für Fachleute deutlich ist, daß Veränderungen und Abänderungen ohne Verlassen der Erfindung in deren breiteren Ausgestaltungen durchgeführt werden können, wobei es deshalb Absicht ist, gemäß den beigefügten Patentansprüchen alle derartige Veränderungen und Abänderungen abzudecken, die in dem Geist der Erfindung fallen.

Claims

1. Ansteuerschaltung zur Zufuhr eines konstanten Ansteuerstroms zu einer lichtemittierenden Halbleitereinrichtung (30) mit

a) einer Eingabeeinrichtung (32) zur Eingabe eines Steuersignals,

b) einer Konstantansteuerstrom-Erzeugungseinrichtung (23) zur Erzeugung des konstanten Ansteuerstroms, und

c) einer Schalteinrichtung (24) zum Schalten einer Zufuhr des konstanten Ansteuerstroms zu der lichtemittierenden Halbleitereinrichtung (30) entsprechend dem mittels der Eingabeeinrichtung (32) eingegebenen Steuersignal, gekennzeichnet durch

d) eine Zufuhreinrichtung (27, 28; 27, 29) zur Zufuhr eines Stroms zu der Schalteinrichtung (24) im Ansprechen auf eine Eingabe des Steuersignals, das ein Einschalten darstellt, bevor die lichtemittierenden Halbleitereinrichtung (30) tatsächlich angesteuert wird.

2. Ansteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtemittierende Halbleitereinrichtung eine Halbleiter- Lasereinrichtung ist.

3. Ansteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (24) einen Transistor aufweist.

4. Ansteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (24) eine Stromspiegelschaltung mit einer Vielzahl von Transistoren aufweist.

5. Ansteuerschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung eine Einrichtung (25) zum Schalten der Stromspiegelschaltung entsprechend dem mittels der Eingabeeinrichtung (32) eingegebenen Steuersignal aufweist.

6. Ansteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhreinrichtung eine Pegelschiebeschaltung (27) ist.

7. Ansteuerschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Pegelschiebeschaltung (27) eine oder mehrere Dioden aufweist.

8. Ansteuerschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Pegelschiebeschaltung (27) eine oder mehrere Emitterfolgetransistoren aufweist.

9. Ansteuerschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Pegelschiebeschaltung (27) eine oder mehrere Sourcefolgetransistoren aufweist.

10. Ansteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mittels der Eingabeeinrichtung (32) eingegebene Steuersignal sowohl der Zufuhreinrichtung (27) als auch der Schalteinrichtung (24) zugeführt wird, und daß zwischen der Eingabeeinrichtung (32) und der Schalteinrichtung (24) ein Inverter (29) vorgesehen ist.

11. Ansteuerschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Eingabeeinrichtung (32) und der Schalteinrichtung (24) eine Verzögerungsschaltung (39) vorgesehen ist.

12. Ansteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerschaltung eine integrierte Schaltung ist.