JP2010129571A - Laser driving circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体集積回路を用いたレーザ駆動回路に関する。 The present invention relates to a laser driving circuit using a semiconductor integrated circuit.
図8は、従来のレーザ駆動回路の構成例を示す(特許文献1)。
図8において、従来のレーザ駆動回路は、レーザダイオード11にバイアス電流を供給するレーザバイアス回路10、第1のバッファ回路21、エミッタフォロワ(EF)回路22、第2のバッファ回路23を介して、レーザダイオード11の発光強度を変調する変調電流を出力する変調回路20、およびバイアス電流や変調電流を調整する制御回路30により構成される。変調回路20の第2のバッファ回路23の出力端子LDP,LDNには、負荷抵抗24−1,24−2が接続される。
FIG. 8 shows a configuration example of a conventional laser driving circuit (Patent Document 1).
In FIG. 8, the conventional laser driving circuit includes a
図9は、従来のレーザ駆動回路の構成例を示す(非特許文献1)。
ここでは、レーザバイアス回路10と変調回路20とを容量素子を介して接続するAC結合し、変調回路20の第2のバッファ回路23の出力端子LDP,LDNに負荷抵抗に代えてインダクタ25−1,25−2を接続する。
FIG. 9 shows a configuration example of a conventional laser driving circuit (Non-Patent Document 1).
Here, the
変調回路20は、差動出力端子LDP,LDNとEF回路22の入力との間にフィードバック素子27−1,27−2を接続して正帰還をかける。このとき、小さなインピーダンスを駆動するが、負荷側から見える出力インピーダンスが大きくなるように合成する「アクティブバック終端」と呼ばれる手法がある。アクティブバック終端では、小さな出力抵抗を正帰還による帰還量倍の大きなインピーダンスにブーストすることができるため、パッシブ終端の場合に生じる大きな信号損失を回避できる。
The
データを連続的に送信する、いわゆる連続光通信に用いられるレーザ駆動回路では、変調出力における直流電位を考慮しなくてすむために、図9のようにAC結合されるのが一般的である。一方、データを間欠的に送信するバーストモード送信で送信速度が遅い場合にはAC結合でも不都合は生じないが、送信速度が例えば10Gbps を超える領域になると、データが駆動回路に入力してから実際に光信号として安定に送信されるまでのレーザオン時間を短くする(〜数n秒)必要があるため、DC結合の方が有利となる。 In a laser driving circuit used for so-called continuous optical communication that continuously transmits data, AC coupling is generally performed as shown in FIG. 9 in order to avoid the need to consider the DC potential in the modulation output. On the other hand, if the transmission speed is low in burst mode transmission in which data is transmitted intermittently, there is no inconvenience even with AC coupling. However, when the transmission speed exceeds, for example, 10 Gbps, the data is actually input after being input to the drive circuit. Since it is necessary to shorten the laser on time (˜n seconds) until it is stably transmitted as an optical signal, DC coupling is more advantageous.
また、レーザ駆動回路を低コストで実現するには、レーザ駆動回路に用いるデバイスも安価なプロセスで実現する必要があるため、一般的に高価な化合物半導体を用いるよりもシリコンプロセスの方が有利となる。しかし、シリコン半導体は、化合物半導体に比べてトランジスタの遮断周波数で劣り、高速化が難しい。この高速化で課題となる技術要素の一つとして、不完全な終端負荷からの多重反射を防ぐことを目的とした出力線路のバック終端がある。従来技術では、バック終端を抵抗などの受動素子で実現しているが、帰還構造を用いたアクティブバック終端を用いた合成インピーダンスによる終端が知られている。
従来のアクティブバック終端を用いたレーザ駆動回路では、変調回路の出力端子が電源電圧を中心に振幅するため、バッファ回路を構成する差動トランジスタの耐圧確保が困難であった。また、耐圧確保の対策を施すことによる弊害の除去が困難であった。 In a conventional laser drive circuit using an active back termination, the output terminal of the modulation circuit swings around the power supply voltage, so that it is difficult to ensure the withstand voltage of the differential transistor constituting the buffer circuit. In addition, it has been difficult to remove harmful effects by taking measures to ensure withstand voltage.
本発明は、インダクタを負荷とするバッファ回路を備える帰還型レーザ駆動回路において、バッファ回路を構成する差動トランジスタの耐圧を確保し、さらに高品質で安定した高速動作が可能なレーザ駆動回路を提供することを目的とする。 The present invention provides a laser drive circuit capable of ensuring high withstand voltage of a differential transistor constituting a buffer circuit and capable of high-quality and stable high-speed operation in a feedback laser drive circuit including a buffer circuit having an inductor as a load. The purpose is to do.
第1の発明は、レーザダイオードにバイアス電流を供給するレーザバイアス回路と、第1のバッファ回路、エミッタフォロワ回路、第2のバッファ回路を順次接続し、レーザダイオードの発光強度を変調する変調信号をレーザバイアス回路に出力する変調回路とを備えたレーザ駆動回路において、変調回路の差動出力端子LDP,LDNとレーザバイアス回路は直流接続(DC結合)によって接続され、差動出力端子LDP,LDNとエミッタフォロワ回路の入力との間にフィードバック素子を負帰還接続し、電源と差動出力端子LDP,LDNとの間に第2のバッファ回路の負荷としてインダクタを接続し、第2のバッファ回路と差動出力端子LDP,LDNとの間にクランプ回路を接続した構成である。 In the first invention, a laser bias circuit for supplying a bias current to the laser diode, a first buffer circuit, an emitter follower circuit, and a second buffer circuit are sequentially connected, and a modulation signal for modulating the emission intensity of the laser diode is obtained. In a laser driving circuit including a modulation circuit that outputs to a laser bias circuit, the differential output terminals LDP and LDN of the modulation circuit and the laser bias circuit are connected by DC connection (DC coupling), and the differential output terminals LDP and LDN A feedback element is connected negatively to the input of the emitter follower circuit, and an inductor is connected as a load of the second buffer circuit between the power supply and the differential output terminals LDP and LDN. A clamp circuit is connected between the dynamic output terminals LDP and LDN.
第2の発明は、第1の発明における差動出力端子LDP,LDNとエミッタフォロワ回路の入力との間に負帰還接続されるフィードバック素子を正帰還接続したものである。 In the second invention, a feedback element connected in a negative feedback connection between the differential output terminals LDP and LDN and the input of the emitter follower circuit in the first invention is connected in a positive feedback manner.
第3の発明は、第1の発明における差動出力端子LDP,LDNとエミッタフォロワ回路の入力との間に負帰還接続されるフィードバック素子に、正帰還接続されるフィードバック素子を加えたものである。 In the third invention, a feedback element connected in positive feedback is added to a feedback element connected in negative feedback between the differential output terminals LDP and LDN and the input of the emitter follower circuit in the first invention. .
クランプ回路は、第2のバッファ回路の差動トランジスタとカスコード接続される2つのクランプトランジスタで構成される。クランプトランジスタのクランプ電圧は、差動トランジスタのコレクタ・エミッタ間耐圧およびクランプトランジスタのコレクタ・エミッタ間耐圧を超えないように、クランプトランジスタのエミッタ電圧を固定する値である。 The clamp circuit is composed of two clamp transistors that are cascode-connected to the differential transistor of the second buffer circuit. The clamp voltage of the clamp transistor is a value that fixes the emitter voltage of the clamp transistor so as not to exceed the collector-emitter breakdown voltage of the differential transistor and the collector-emitter breakdown voltage of the clamp transistor.
また、エミッタフォロワ回路と第2のバッファ回路との間に終端回路を接続した構成である。また、差動出力端子LDP,LDNに、変調回路の帰還構造によって合成される出力インピーダンスに整合した終端回路を接続した構成である。終端回路は、抵抗器、またはT形終端、またはテブナン終端、またはπ形終端のいずれかを用いた構成である。 Further, the termination circuit is connected between the emitter follower circuit and the second buffer circuit. Further, the differential output terminals LDP and LDN are connected to a termination circuit matched with the output impedance synthesized by the feedback structure of the modulation circuit. The termination circuit has a configuration using either a resistor, a T-type termination, a Thevenin termination, or a π-type termination.
また、インダクタは、電源と容量を介して接続される容量結合構成である。
フィードバック素子は、抵抗器、または抵抗器と容量素子の並列回路、または抵抗器と容量素子の並列回路に抵抗器を直列接続した回路である。
The inductor has a capacitive coupling configuration that is connected to a power source via a capacitor.
The feedback element is a resistor, a parallel circuit of a resistor and a capacitive element, or a circuit in which a resistor is connected in series to a parallel circuit of a resistor and a capacitive element.
本発明のレーザ駆動回路は、レーザバイアス回路との接続がDC結合である変調回路において、インダクタ負荷による帰還回路構成を低い耐圧のトランジスタを用いて実現することができ、併せてミラー効果の緩和によって差動トランジスタの動作を高速化することができる。したがって、従来技術に比べて動作速度の高速化と出力波形の高品質化を実現することができる。ここで、レーザダイオードのレベルシフト電圧は最小でも 0.7〜1V程度、場合によっては 1.5V以上必要であるため、レーザ駆動回路の電源電圧は 3.3V以上が標準となる。一方、高速バイポーラデバイスは、コレクタ・エミッタ耐圧が2〜2.5 V程度と低いため、 3.3V電源で動作させるときに本発明は極めて効果的である。 The laser driving circuit according to the present invention can realize a feedback circuit configuration using an inductor load using a low-voltage transistor in a modulation circuit whose connection to the laser bias circuit is DC coupled, and at the same time, by reducing the mirror effect. The operation of the differential transistor can be speeded up. Therefore, it is possible to realize an increase in operation speed and a higher quality of output waveform than in the prior art. Here, since the level shift voltage of the laser diode is at least about 0.7 to 1V, and in some cases 1.5V or more is necessary, the power supply voltage of the laser drive circuit is typically 3.3V or more. On the other hand, since the high-speed bipolar device has a collector-emitter breakdown voltage as low as about 2 to 2.5 V, the present invention is extremely effective when operated with a 3.3 V power supply.
また、本発明のレーザ駆動回路は、変調回路の出力端に終端回路を接続することにより、本発明の構成で特徴的に生じる寄生容量増加を緩和させ、発明の効果をさらに高めることができる。終端回路の回路定数は、接続されるレーザダイオードまたはTOSA,BOSAなどのレーザモジュールの負荷インピーダンスに応じて設計すれば、良好なインピーダンス整合が実現でき、波形の品質改善が可能である。 In addition, the laser driving circuit of the present invention can reduce the increase in parasitic capacitance that is characteristic of the configuration of the present invention by connecting a termination circuit to the output terminal of the modulation circuit, and can further enhance the effects of the present invention. If the circuit constant of the termination circuit is designed according to the load impedance of the laser module to be connected or a laser module such as TOSA or BOSA, good impedance matching can be realized, and the waveform quality can be improved.
また、本発明のレーザ駆動回路は、負帰還または正帰還によって変調回路の帯域を向上させ、レーザダイオードの駆動力を増加させることができる。また、フィードバック素子に周波数特性をもたせることにより、高周波における寄生容量(エミッタフォロワのベース容量など)の周波数依存性に起因する影響を緩和することができる。 Further, the laser driving circuit of the present invention can improve the band of the modulation circuit by negative feedback or positive feedback and increase the driving power of the laser diode. Further, by giving the feedback element frequency characteristics, it is possible to mitigate the influence caused by the frequency dependence of the parasitic capacitance (such as the base capacitance of the emitter follower) at high frequencies.
また、本発明のレーザ駆動回路は、特に光通信分野において、10Gbps 以上の高速動作でバースト動作が必要なPON(Passive Optical Network )システムに用いられるレーザ駆動デバイスを安価に提供することができる。 The laser drive circuit of the present invention can provide a low-cost laser drive device used in a PON (Passive Optical Network) system that requires a burst operation at a high speed operation of 10 Gbps or more, particularly in the field of optical communication.
(第1の実施形態)
図1は、本発明のレーザ駆動回路の第1の実施形態を示す。
図1において、本実施形態のレーザ駆動回路のレーザバイアス回路10と直流接続(DC結合)される変調回路20は、差動入力端子INP,INNと差動出力端子LDP,LDNとの間に第1のバッファ回路21、EF回路22、第2のバッファ回路23を順次接続し、差動出力端子LDP,LDNとEF回路22の入力との間にフィードバック素子27−1,27−2を負帰還接続し、差動出力端子LDP,LDNに負荷抵抗に代えて負荷インダクタ25−1,25−2を接続し、負荷インダクタ25−1,25−2と第2のバッファ回路23との間にクランプ回路26を接続した構成である。帰還回路では、回路の出力抵抗を帰還量で除した値が出力抵抗となり、同様に回路のオープンループ利得を帰還量で除した値が回路の利得となる。なお、本実施形態および以下に示す実施形態では、図8,図9の従来構成に示した制御回路30は省略している。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a first embodiment of the laser drive circuit of the present invention.
In FIG. 1, a
本発明のレーザ駆動回路の特徴は、従来回路の出力段の第2のバッファ回路23の負荷抵抗を、レーザバイアス回路10との接続がDC結合であってもインダクタに変更する点にあるが、単純にインダクタに置き換えると差動出力端子の電圧が電源電圧を中心に振幅してしまうので、第2のバッファ回路23の差動トランジスタの耐圧確保が困難になる。そこで、負荷インダクタ25−1,25−2と第2のバッファ回路23の差動トランジスタとの間にクランプ回路(クランプトランジスタ)26を接続することにより、差動トランジスタの耐圧を確保する。クランプトランジスタのエミッタ、すなわち差動トランジスタのコレクタ電圧は、クランプトランジスタのベース電圧(クランプ電圧)からベース・エミッタ間電圧Vbeを差し引いた電圧にほぼ固定されるため、クランプトランジスタと差動トランジスタの両方のコレクタ・エミッタ間耐圧を確保することができる。また、差動トランジスタの入力から見えるベース・コレクタ間容量が、カスコード構造によるミラー効果の緩和により低減されるため、高速動作に有利となる。
The feature of the laser drive circuit of the present invention is that the load resistance of the
ただし、クランプトランジスタも差動トランジスタと同じ駆動電流を流す必要があるため、クランプトランジスタも差動トランジスタと同程度のサイズが必要になる。これは、回路レイアウトにおいて寄生配線容量の増加をもたらし、波形の劣化を引き起こす要因になる。特に、波形の立ち上がり、立ち下がり時間(Tr/Tf)が長くなるため、アイオープニングのマージン減少のみならず、ジッタの増大も問題となる。動作周波数が高くなると、寄生容量は合成出力インピーダンスやバッファ利得など、駆動回路の動作特性に周波数特性を与えるため、ジッタの増加やインピーダンスの不整合による信号の多重反射を引き起こして出力波形をさらに劣化させる。寄生容量の付加に伴う影響を緩和するため、バッファ利得を増加させることが考えられるが、不用意に増加させると多重反射の増加を招くことになる。 However, since it is necessary for the clamp transistor to flow the same drive current as that of the differential transistor, the clamp transistor also needs to have the same size as the differential transistor. This causes an increase in parasitic wiring capacitance in the circuit layout, and causes deterioration of the waveform. In particular, since the rising and falling times (Tr / Tf) of the waveform become long, not only the margin of eye opening but also the increase of jitter becomes a problem. As the operating frequency increases, the parasitic capacitance gives the frequency characteristics to the operating characteristics of the drive circuit, such as the combined output impedance and buffer gain, causing further degradation of the output waveform by causing multiple reflections of signals due to increased jitter and impedance mismatching. Let In order to mitigate the influence accompanying the addition of the parasitic capacitance, it is conceivable to increase the buffer gain. However, inadvertent increase causes an increase in multiple reflection.
そこで、本発明のレーザ駆動回路は、EF回路22と第2のバッファ回路23との間、または第2のバッファ回路の差動出力端子の少なくとも一方に、受動的な終端回路を付加する(詳しくは図2,図3に示す)。電力面では損失を生じるが、出力端で強制的に終端することにより、帰還構造による増幅回路としての効果(負帰還なら帯域の延長、正帰還なら利得の増加)を活かしつつ、レーザダイオードを含む伝送系との整合が実現しやすくなる。よって、回路設計に柔軟性を与え、出力波形の改善が実現する。この構造は、レーザバイアス回路10と変調回路20が直流接続(DC結合)するときに効果を発揮する。
Therefore, the laser drive circuit of the present invention adds a passive termination circuit between the
図2は、本発明の第1の実施形態の第1の回路構成例を示す。
本回路構成例は、図1に示す変調回路20の第1のバッファ回路21、EF回路22、第2のバッファ回路23をそれぞれトランジスタ回路で構成したものである。負荷インダクタ25−1,25−2をLL1,LL2、第2のバッファ回路23の差動トランジスタをQ1,Q2と表記する。
FIG. 2 shows a first circuit configuration example of the first embodiment of the present invention.
In this circuit configuration example, the
変調回路20の差動入力端子INP,INNは、第1のバッファ回路21の正入力端子および負入力端子にそれぞれ接続され、INPと同位相信号を出力する正出力端子OPAと、INPと反転位相信号を出力する負出力端子ONAがそれぞれEF回路22に接続される。EF回路22の正出力端子OPCおよび負出力端子ONCが第2のバッファ回路23の正入力端子および負入力端子にそれぞれ接続され、OPCと同位相信号が第2のバッファ回路23の正出力端子LDPに出力され、ONCと同位相信号が第2のバッファ回路23の負出力端子LDNに出力される。LDP,LDNは、直流接続(DC結合)によって、レーザダイオード11にバイアス電流を供給するレーザバイアス回路10に接続され、レーザ発光の変調を制御する。
The differential input terminals INP and INN of the
レーザバイアス回路10の電源電圧VLDを5Vとし、変調回路20の電源電圧VCCを 3.3Vとした。なお、各電源電圧はこの値に限定されるものでなく、両電源電圧が同じ電圧であってもよい。なお、DC結合では、変調回路20の出力がレーザダイオード11に直流接続されるため、レーザバイアス回路10と変調回路20との間で直流的な電流の受渡しがある。したがって、図2に示したように、変調回路20の電源電圧をレーザバイアス回路10より低くした方が、変調回路20からレーザバイアス回路10への電流流出が少なくなるため、レーザバイアス回路10のバイアス電流を節約でき、低消費電力化に効果的でる。ただし、DC結合では、このままレーザバイアス回路10の電源電圧より変調回路20の電源電圧を低くすると、レーザバイアス回路10の電源から変調回路20の電源へ大電流が流れてしまう。そこで、負荷インダクタLL1,LL2と電源電圧VCCとの間に容量素子C1を接続する。また、容量素子C1と並列に抵抗器R1を接続してもよい。ただし、レーザバイアス回路10と変調回路20の電源電圧が等しい場合(VCC=VLD)には、これらの容量素子C1や抵抗器R1はなくてもよい。
The power supply voltage VLD of the
また、本回路構成例では、フィードバック素子として抵抗器RFB1,RFB2を負帰還接続する。すなわち、差動出力端子LDP,LDNに対して、これらの端子とは逆位相の信号が入力されるEF22の入力端子に接続する。抵抗器RFB1,RFB2は必ずしも同じ抵抗値でなくてもよい。また、フィードバック素子は、抵抗器と容量素子の並列回路、または抵抗器と容量素子の並列回路に抵抗器を直列接続した回路を用い、フィードバック素子に周波数特性をもたせてもよい。
Further, in this circuit configuration example, the resistors RFB1 and RFB2 are negatively feedback connected as feedback elements. That is, the differential output terminals LDP and LDN are connected to the input terminals of the
本回路構成例では、負荷インダクタLL1,LL2と、第2のバッファ回路23の差動トランジスタQ1,Q2との間に、クランプトランジスタQ3,Q4をカスコード(縦積み)接続し、Q3,Q4のベース端子にクランプ電圧VCLを与える。Q3,Q4のエミッタ端子、すなわちQ1,Q2のコレクタ端子の電位LDPP,LDNNは、VCLからQ3,Q4のベース・エミッタ間電圧Vbeを差し引いた電位にほぼ固定される。例えば、トランジスタのコレクタ・エミッタ間耐圧が 2.5Vとする。差動出力端子LDP,LDNの電圧振幅が2V必要である場合、LDP,LDNが負荷インダクタLL1,LL2を介して電源電圧 3.3Vを中心に振幅するため、 2.3V〜4.3 Vの範囲で振幅する。このとき、VCLを 3.0Vに固定すれば、Q3,Q4のベース・エミッタ間電圧Vbeを約 0.7Vとすると、差動トランジスタQ1,Q2のコレクタ・エミッタ間電圧Vceは 2.5Vを超えることはない。もちろん、クランプトランジスタQ3,Q4のVceも、LDPP,LDNNが 2.3Vに固定されることで、出力振幅と同じ2Vの範囲に収まることになる。
In this circuit configuration example, clamp transistors Q3 and Q4 are connected in cascode (vertically stacked) between the load inductors LL1 and LL2 and the differential transistors Q1 and Q2 of the
このように、大きな出力振幅を確保しても、差動トランジスタQ1,Q2のコレクタ電位を固定することで、十分なマージンを確保しつつ耐圧確保が可能となる。クランプ電圧VCLの値は、出力振幅の条件や、差動トランジスタQ1,Q2の入力信号レベルに応じて最適な設定をすればよい。 As described above, even if a large output amplitude is ensured, the withstand voltage can be secured while securing a sufficient margin by fixing the collector potentials of the differential transistors Q1 and Q2. The value of the clamp voltage VCL may be optimally set according to the output amplitude condition and the input signal levels of the differential transistors Q1 and Q2.
また、エミッタフォロワ回路22の出力OPC,ONCと、差動トランジスタQ1,Q2との間に、テブナン終端など適切な終端回路41を接続する。そして、エミッタフォロワ回路22の出力OPC,ONCと差動トランジスタQ1,Q2との間のインピーダンスを整合するとともに、Q1,Q2への入力信号レベルを適切に設定すれば、上記の効果を発揮することができる。
Further, an
図3は、本発明の第1の実施形態の第2の回路構成例を示す。
本回路構成例は、第1の回路構成例に加えて、差動出力端子LDP,LDNに終端回路42を接続したものである。このような終端回路42を付加すると、差動出力端子LDP,LDN間で電流が流れるため、電力効率の観点からは損失になることは自明であるが、周波数依存的なインピーダンス変動を吸収することができるため、著しい波形改善が可能である。また、負荷インピーダンスと整合できるため、レーザバイアス回路10との間の伝送線路45における反射も少なくなり、ジッタを著しく低減できる。なお、終端回路41,42の種類には特に制約はなく、図4に示すように、(a) 抵抗器、(b) T形終端、(c) テブナン終端、(d) π形終端など、様々な終端回路が適用できる。これらの終端回路は、変調回路とともにICチップにモノリシック実装可能である。
FIG. 3 shows a second circuit configuration example of the first embodiment of the present invention.
In this circuit configuration example, in addition to the first circuit configuration example, a termination circuit 42 is connected to the differential output terminals LDP and LDN. When such a termination circuit 42 is added, a current flows between the differential output terminals LDP and LDN, so that it is obvious from the viewpoint of power efficiency, but it absorbs frequency-dependent impedance fluctuations. Therefore, significant waveform improvement is possible. Further, since it can be matched with the load impedance, reflection on the
図5は、従来回路と本発明回路における10Gbps の速度で動作させた場合の出力波形(レーザ電流波形)のシミュレーション比較例を示す。本発明回路では、変調回路の帯域が増加し、波形が改善されていることがわかる。 FIG. 5 shows a simulation comparison example of the output waveform (laser current waveform) when the conventional circuit and the circuit of the present invention are operated at a speed of 10 Gbps. In the circuit of the present invention, it can be seen that the band of the modulation circuit is increased and the waveform is improved.
(第2の実施形態)
図6は、本発明のレーザ駆動回路の第2の実施形態を示す。
本実施形態は、差動出力端子LDP,LDNとEF回路22の入力との間にフィードバック素子27−3,27−4を正帰還接続した構成である。すなわち、変調回路20の差動出力端子LDP,LDNに対してEF回路22の同位相の入力にフィードバック素子27−3,27−4を接続する。正帰還によって合成される出力インピーダンスに応じて、第2のバッファ回路23の利得を増加することができるので、出力波形の立ち上がり/立ち下がり時間を改善することができる。また、本実施形態でも終端回路の追加により同様の効果が期待できる。
(Second Embodiment)
FIG. 6 shows a second embodiment of the laser drive circuit of the present invention.
In the present embodiment, feedback elements 27-3 and 27-4 are connected in positive feedback between the differential output terminals LDP and LDN and the input of the
(第3の実施形態)
図7は、本発明のレーザ駆動回路の第3の実施形態を示す。
本実施形態は、第1の実施形態のフィードバック素子27−1,27−2の負帰還接続と、第2の実施形態のフィードバック素子27−3,27−4の正帰還接続を組み合わせたものである。正負両方の帰還量を調整することにより、それぞれの帰還の効果を制御することができる。また、本実施形態でも終端回路の追加により同様の効果が期待できる。
(Third embodiment)
FIG. 7 shows a third embodiment of the laser drive circuit of the present invention.
This embodiment is a combination of the negative feedback connection of the feedback elements 27-1 and 27-2 of the first embodiment and the positive feedback connection of the feedback elements 27-3 and 27-4 of the second embodiment. is there. By adjusting both positive and negative feedback amounts, the effect of each feedback can be controlled. Also in this embodiment, the same effect can be expected by adding a termination circuit.
なお、以上説明した実施形態では、すべてバイポーラデバイスによって説明したが、CMOSデバイスでも同様に実現可能である。 In the embodiment described above, all bipolar devices have been described, but a CMOS device can be similarly realized.
10 レーザバイアス回路
11 レーザダイオード
20 変調回路
21 第1のバッファ回路
22 エミッタフォロワ(EF)回路
23 第2のバッファ回路
24 負荷抵抗
25 インダクタ
26 クランプ回路
27 フィードバック素子
30 制御回路
41,42 終端回路
45 伝送線路
DESCRIPTION OF
Claims (10)
第1のバッファ回路、エミッタフォロワ回路、第2のバッファ回路を順次接続し、前記レーザダイオードの発光強度を変調する変調信号を前記レーザバイアス回路に出力する変調回路と
を備えたレーザ駆動回路において、
前記変調回路の差動出力端子LDP,LDNと前記レーザバイアス回路は直流接続(DC結合)によって接続され、
前記差動出力端子LDP,LDNと前記エミッタフォロワ回路の入力との間にフィードバック素子を負帰還接続し、
電源と前記差動出力端子LDP,LDNとの間に前記第2のバッファ回路の負荷としてインダクタを接続し、
前記第2のバッファ回路と前記差動出力端子LDP,LDNとの間にクランプ回路を接続した
ことを特徴とするレーザ駆動回路。 A laser bias circuit for supplying a bias current to the laser diode;
A modulation circuit that sequentially connects a first buffer circuit, an emitter follower circuit, and a second buffer circuit, and outputs a modulation signal that modulates the light emission intensity of the laser diode to the laser bias circuit;
The differential output terminals LDP and LDN of the modulation circuit and the laser bias circuit are connected by direct current connection (DC coupling),
A feedback element is connected in a negative feedback manner between the differential output terminals LDP and LDN and the input of the emitter follower circuit.
An inductor is connected as a load of the second buffer circuit between a power supply and the differential output terminals LDP and LDN,
A laser drive circuit, wherein a clamp circuit is connected between the second buffer circuit and the differential output terminals LDP and LDN.
第1のバッファ回路、エミッタフォロワ回路、第2のバッファ回路を順次接続し、前記レーザダイオードの発光強度を変調する変調信号を前記レーザバイアス回路に出力する変調回路と
を備えたレーザ駆動回路において、
前記変調回路の差動出力端子LDP,LDNと前記レーザバイアス回路は直流接続(DC結合)によって接続され、
前記差動出力端子LDP,LDNと前記エミッタフォロワ回路の入力との間にフィードバック素子を正帰還接続し、
電源と前記差動出力端子LDP,LDNとの間に前記第2のバッファ回路の負荷としてインダクタを接続し、
前記第2のバッファ回路と前記差動出力端子LDP,LDNとの間にクランプ回路を接続した
ことを特徴とするレーザ駆動回路。 A laser bias circuit for supplying a bias current to the laser diode;
A modulation circuit that sequentially connects a first buffer circuit, an emitter follower circuit, and a second buffer circuit, and outputs a modulation signal that modulates the light emission intensity of the laser diode to the laser bias circuit;
The differential output terminals LDP and LDN of the modulation circuit and the laser bias circuit are connected by direct current connection (DC coupling),
A feedback element is connected in positive feedback between the differential output terminals LDP and LDN and the input of the emitter follower circuit,
An inductor is connected as a load of the second buffer circuit between a power supply and the differential output terminals LDP and LDN,
A laser drive circuit, wherein a clamp circuit is connected between the second buffer circuit and the differential output terminals LDP and LDN.
第1のバッファ回路、エミッタフォロワ回路、第2のバッファ回路を順次接続し、前記レーザダイオードの発光強度を変調する変調信号を前記レーザバイアス回路に出力する変調回路と
を備えたレーザ駆動回路において、
前記変調回路の差動出力端子LDP,LDNと前記レーザバイアス回路は直流接続(DC結合)によって接続され、
前記差動出力端子LDP,LDNと前記エミッタフォロワ回路の入力との間にフィードバック素子を負帰還接続および正帰還接続し、
電源と前記差動出力端子LDP,LDNとの間に前記第2のバッファ回路の負荷としてインダクタを接続し、
前記第2のバッファ回路と前記差動出力端子LDP,LDNとの間にクランプ回路を接続した
ことを特徴とするレーザ駆動回路。 A laser bias circuit for supplying a bias current to the laser diode;
A modulation circuit that sequentially connects a first buffer circuit, an emitter follower circuit, and a second buffer circuit, and outputs a modulation signal that modulates the light emission intensity of the laser diode to the laser bias circuit;
The differential output terminals LDP and LDN of the modulation circuit and the laser bias circuit are connected by direct current connection (DC coupling),
A feedback element is connected between the differential output terminals LDP and LDN and the input of the emitter follower circuit by negative feedback connection and positive feedback connection,
An inductor is connected as a load of the second buffer circuit between a power supply and the differential output terminals LDP and LDN,
A laser drive circuit, wherein a clamp circuit is connected between the second buffer circuit and the differential output terminals LDP and LDN.
前記クランプ回路は、前記第2のバッファ回路の差動トランジスタとカスコード接続される2つのクランプトランジスタで構成された
ことを特徴とするレーザ駆動回路。 In the laser drive circuit according to any one of claims 1 to 3,
The laser driving circuit, wherein the clamp circuit includes two clamp transistors that are cascode-connected to the differential transistor of the second buffer circuit.
前記クランプトランジスタのクランプ電圧は、前記差動トランジスタのコレクタ・エミッタ間耐圧および前記クランプトランジスタのコレクタ・エミッタ間耐圧を超えないように、前記クランプトランジスタのエミッタ電圧を固定する値である
ことを特徴とするレーザ駆動回路。 The laser drive circuit according to claim 4,
The clamp voltage of the clamp transistor is a value that fixes the emitter voltage of the clamp transistor so as not to exceed the collector-emitter breakdown voltage of the differential transistor and the collector-emitter breakdown voltage of the clamp transistor. Laser drive circuit.
前記エミッタフォロワ回路と前記第2のバッファ回路との間に終端回路を接続した構成である
ことを特徴とするレーザ駆動回路。 In the laser drive circuit according to any one of claims 1 to 3,
A laser drive circuit, wherein a termination circuit is connected between the emitter follower circuit and the second buffer circuit.
前記差動出力端子LDP,LDNに、前記変調回路の帰還構造によって合成される出力インピーダンスに整合した終端回路を接続した構成である
ことを特徴とするレーザ駆動回路。 In the laser drive circuit according to any one of claims 1 to 3,
A laser drive circuit, wherein a termination circuit matched with an output impedance synthesized by a feedback structure of the modulation circuit is connected to the differential output terminals LDP and LDN.
前記終端回路は、抵抗器、またはT形終端、またはテブナン終端、またはπ形終端のいずれかを用いた構成である
ことを特徴とするレーザ駆動回路。 In the laser drive circuit according to claim 6 or 7,
The termination circuit has a configuration using any of a resistor, a T-type termination, a Thevenin termination, or a π-type termination.
前記インダクタは、前記電源と容量を介して接続される容量結合構成である
ことを特徴とするレーザ駆動回路。 In the laser drive circuit according to any one of claims 1 to 3,
The laser drive circuit, wherein the inductor has a capacitive coupling configuration connected to the power source via a capacitor.
前記フィードバック素子は、抵抗器、または抵抗器と容量素子の並列回路、または抵抗器と容量素子の並列回路に抵抗器を直列接続した回路である
ことを特徴とするレーザ駆動回路。 In the laser drive circuit according to any one of claims 1 to 3,
The laser driving circuit, wherein the feedback element is a resistor, a parallel circuit of a resistor and a capacitive element, or a circuit in which a resistor is connected in series to a parallel circuit of a resistor and a capacitive element.
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