JP2010272919A - ドライバ回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ドライバ回路は、出力信号の振幅を調整可能な振幅可変増幅器VAと、少なくとも1つの増幅器DIFFaから構成される増幅回路とを備える。振幅可変増幅器VAは、入力信号DINP,DINNが入力される増幅用トランジスタを含む増幅部と、増幅用トランジスタとカスコード接続された振幅調整用トランジスタを含み、振幅調整用トランジスタに入力される振幅調整信号に応じて増幅用トランジスタの出力信号の振幅を調整する振幅調整部と、増幅部および振幅調整部に定電流を供給する電流源とから構成される。増幅器DIFFaは、振幅可変増幅器VAの出力信号を入力とする増幅用トランジスタを含む出力部と、この出力部に定電流を供給する電流源とから構成される。
【選択図】 図1
Description
図9において、DINP,DINNはそれぞれ正相入力信号、逆相入力信号、CPW1P,CPW1Nは入力コプレナー線路、CPW2P,CPW2Nは出力コプレナー線路、R100P,R100Nは入力コプレナー線路CPW1P,CPW1Nの出力端を接地する抵抗、R101P,R101Nは出力コプレナー線路CPW2P,CPW2Nの入力端にバイアス電圧VCCを与える抵抗、DIFFは差動増幅器、DOUTP,DOUTNはそれぞれ差動出力の正相出力信号、逆相出力信号である。
従来のドライバ回路の出力波形をシミュレーションした結果を図11(A)、図11(B)に示す。図11(A)は出力振幅が4Vppのときの出力波形を示し、図11(B)は出力振幅が2Vppのときの出力波形を示している。なお、図11(A)、図11(B)の出力波形(アイパタン)は、正相出力信号DOUTPの波形である。また、ドライバ回路の動作ビットレートを25Gbit/sとしている。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の第1の実施の形態に係るドライバ回路の構成を示すブロック図、図2はドライバ回路中の振幅可変増幅器VAの詳細回路図、図3はドライバ回路中の差動増幅器DIFFaの詳細回路図である。
本実施の形態のドライバ回路は、正相入力信号DINPと逆相入力信号DINNとからなる差動信号を増幅する出力振幅可変な振幅可変増幅器VAと、入力端に振幅可変増幅器VAからの正相出力信号が入力される入力伝送線路である入力コプレナー線路CPW1Pと、入力端に振幅可変増幅器VAからの逆相出力信号が入力される入力伝送線路である入力コプレナー線路CPW1Nと、出力端から正相出力信号DOUTPを出力する出力伝送線路である出力コプレナー線路CPW2Pと、出力端から逆相出力信号DOUTNを出力する出力伝送線路である出力コプレナー線路CPW2Nと、入力コプレナー線路CPW1P,CPW1Nおよび出力コプレナー線路CPW2P,CPW2Nに沿って配置され、非反転入力端子が入力コプレナー線路CPW1Pに接続され、反転入力端子が入力コプレナー線路CPW1Nに接続され、非反転出力端子が出力コプレナー線路CPW2Pに接続され、反転出力端子が出力コプレナー線路CPW2Nに接続された複数の差動増幅器DIFFaと、入力コプレナー線路CPW1P,CPW1Nの出力端を接地する抵抗R1P,R1Nと、出力コプレナー線路CPW2P,CPW2Nの入力端にバイアス電圧VCCを与える抵抗R2P,R2Nとから構成される。
図4に示すように、増幅用トランジスタQ3Pを流れるコレクタ電流を+Icとすると、増幅用トランジスタQ3Nを流れるコレクタ電流は−Icである。
よって、差動出力振幅は、GCT≫GCCのとき2IcRL、GCT=GCCのときIcRL、GCT≪GCCのとき0となる。このように、本実施の形態の振幅可変増幅器VAによれば、差動出力振幅を2IcRL〜0の範囲で可変可能である。
本実施の形態の差動増幅器DIFFaでは、エミッタフォロワが図10に示した差動増幅器DIFFのエミッタフォロワの構成と異なるものの、エミッタフォロワの後段にカスコード接続された差動出力部を接続したという構成は差動増幅器DIFFの構成とほぼ同様である。
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。第1の実施の形態では、振幅可変増幅器VAとして図2に示した構成を用いたが、これに限るものではなく、別の構成を用いてもよい。図6は本発明の第2の実施の形態に係るドライバ回路の振幅可変増幅器VAの詳細回路図である。この回路構成は、特開2008−135909号公報に開示されている。
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。図7は本発明の第3の実施の形態に係るドライバ回路の振幅可変増幅器VAの詳細回路図である。この回路構成は、いわゆるギルバートセルと呼ばれるものであり、文献「P.R.グレイ,P.J.フルスト,S.H.レビス,R.G.メイヤー著,浅田邦博、永田穣 監訳,“システムLSIのためのアナログ集積設計技術(下)”,第四版,培風館,p.263−264,2003」に開示されている。
この下部差動対で生成された差動電流(Ic,−Ic)を、上部差動対を構成する2つの振幅調整用トランジスタに分配比αで分配する。つまり、増幅用トランジスタQ32Pを流れるコレクタ電流+Icのうち振幅調整用トランジスタQ30PにはαIcの電流が分配され、振幅調整用トランジスタQ30Nには(1−α)Icの電流が分配される。また、増幅用トランジスタQ32Nを流れるコレクタ電流(−Ic)のうち振幅調整用トランジスタQ31Pには−(1−α)Icの電流が分配され、振幅調整用トランジスタQ31Nには−αIcの電流が分配される。
よって、差動出力振幅は、GCT≫GCCのとき2IcRL、GCT=GCCのとき0、GCT≪GCCのとき−2IcRL(振幅の負符号は位相反転を示す)となる。このように、本実施の形態の振幅可変増幅器VAによれば、差動出力振幅を2IcRL〜0〜−2IcRLの範囲で可変可能である。
また、第1〜第3の実施の形態では、光変調器用のドライバ回路について説明しているが、本発明は光変調器用のドライバ回路に限るものではなく、他の用途のドライバ回路にも適用することができる。
Claims (6)
- 出力信号の振幅を調整可能な振幅可変増幅器と、
この振幅可変増幅器の出力信号を入力とする少なくとも1つの増幅器から構成される増幅回路とを備え、
前記振幅可変増幅器は、
入力信号が入力される増幅用トランジスタを含む増幅部と、
前記増幅用トランジスタとカスコード接続された振幅調整用トランジスタを含み、この振幅調整用トランジスタに入力される振幅調整信号に応じて前記増幅用トランジスタの出力信号の振幅を調整する振幅調整部と、
前記増幅部および振幅調整部に定電流を供給する第1の電流源とから構成され、
前記増幅回路中の増幅器は、
前記振幅可変増幅器の出力信号を入力とする増幅用トランジスタを含む出力部と、
この出力部に定電流を供給する第2の電流源とから構成されることを特徴とするドライバ回路。 - 請求項1記載のドライバ回路において、
前記振幅可変増幅器の振幅調整部は、
前記増幅部の増幅用トランジスタのコレクタ電流が流れる経路に対して直列に挿入され、前記振幅調整信号GCT,GCCが入力される差動構成の第1、第2の振幅調整用トランジスタを備え、
前記入力信号に応じて前記増幅部の増幅用トランジスタで生成された電流を、前記振幅調整信号GCT,GCCの大小関係で決定される分配比で前記第1、第2の振幅調整用トランジスタに分配し、一方の振幅調整用トランジスタの出力を振幅可変増幅器の出力とすることを特徴とするドライバ回路。 - 請求項1記載のドライバ回路において、
前記振幅可変増幅器の増幅部は、利得の異なる第1、第2の増幅部を備え、
前記振幅可変増幅器の振幅調整部は、
前記第1の増幅部の増幅用トランジスタのコレクタ電流が流れる経路に対して直列に挿入され、前記振幅調整信号GCT,GCCのうちの一方が入力される第1の振幅調整用トランジスタと、
前記第2の増幅部の増幅用トランジスタのコレクタ電流が流れる経路に対して直列に挿入され、前記振幅調整信号GCT,GCCのうちの他方が入力される第2の振幅調整用トランジスタとを備え、
前記振幅調整信号GCT,GCCに応じて、前記第1、第2の増幅部の利得を前記第1、第2の振幅調整用トランジスタからなる差動対により連続的に切り替え、前記第1、第2の増幅部の増幅用トランジスタの共通接続された出力を振幅可変増幅器の出力とすることを特徴とするドライバ回路。 - 請求項2記載のドライバ回路において、
前記振幅可変増幅器の増幅部は、
ベースに前記入力信号が入力され、エミッタが前記電流源に接続された前記増幅用トランジスタを備え、
前記振幅可変増幅器の振幅調整部は、
ベースに前記振幅調整信号GCT,GCCのうちの一方が入力され、エミッタが前記増幅部の増幅用トランジスタのコレクタに接続され、コレクタに直接またはコレクタ抵抗を介して電源電圧が供給される前記第1の振幅調整用トランジスタと、
ベースに前記振幅調整信号GCT,GCCのうちの他方が入力され、エミッタが前記増幅部の増幅用トランジスタのコレクタに接続され、コレクタに直接またはコレクタ抵抗を介して電源電圧が供給される前記第2の振幅調整用トランジスタとを備え、
一方の振幅調整用トランジスタのコレクタから信号を出力することを特徴とするドライバ回路。 - 請求項3記載のドライバ回路において、
前記振幅可変増幅器の第1の増幅部は、ベースに前記入力信号が入力され、コレクタにコレクタ抵抗を介して電源電圧が供給される第1の増幅用トランジスタを備え、
前記振幅可変増幅器の第2の増幅部は、ベースに前記入力信号が入力され、エミッタにエミッタ抵抗の一端が接続され、コレクタが前記第1の増幅用トランジスタのコレクタに接続された第2の増幅用トランジスタを備え、
前記振幅可変増幅器の振幅調整部は、
ベースに前記振幅調整信号GCT,GCCのうちの一方が入力され、エミッタが前記電流源に接続され、コレクタが前記第1の増幅用トランジスタのエミッタに接続された前記第1の振幅調整用トランジスタと、
ベースに前記振幅調整信号GCT,GCCのうちの他方が入力され、エミッタが前記電流源に接続され、コレクタが前記エミッタ抵抗の他端に接続された前記第2の振幅調整用トランジスタとを備え、
前記第1、第2の増幅用トランジスタのコレクタから信号を出力することを特徴とするドライバ回路。 - 請求項4記載のドライバ回路において、
前記振幅可変増幅器は、正相入力信号と逆相入力信号とからなる差動入力信号を入力として差動出力信号を出力し、
前記増幅回路は、前記差動出力信号を入力とする少なくとも1つの差動増幅器を備えるものであり、
前記振幅可変増幅器の増幅部は、
ベースに前記正相入力信号が入力され、エミッタが前記電流源に接続された正相入力側の前記増幅用トランジスタと、ベースに前記逆相入力信号が入力され、エミッタが前記電流源に接続された逆相入力側の前記増幅用トランジスタとを備え、
前記振幅可変増幅器の振幅調整部は、
ベースに前記振幅調整信号GCCが入力され、エミッタが前記逆相入力側の増幅用トランジスタのコレクタに接続され、コレクタに正相出力側のコレクタ抵抗を介して電源電圧が供給される正相出力用の前記第1の振幅調整用トランジスタと、
ベースに前記振幅調整信号GCCが入力され、エミッタが前記正相入力側の増幅用トランジスタのコレクタに接続され、コレクタに逆相出力側のコレクタ抵抗を介して電源電圧が供給される逆相出力用の前記第1の振幅調整用トランジスタと、
ベースに前記振幅調整信号GCTが入力され、エミッタが前記逆相入力側の増幅用トランジスタのコレクタに接続され、コレクタが前記逆相出力用の第1の振幅調整用トランジスタのコレクタに接続された正相出力用の前記第2の振幅調整用トランジスタと、
ベースに前記振幅調整信号GCTが入力され、エミッタが前記正相入力側の増幅用トランジスタのコレクタに接続され、コレクタが前記正相出力用の第1の振幅調整用トランジスタのコレクタに接続された逆相出力用の前記第2の振幅調整用トランジスタとを備え、
前記正相出力用の第1の振幅調整用トランジスタのコレクタおよび前記逆相出力用の第2の振幅調整用トランジスタのコレクタと前記正相出力側のコレクタ抵抗との接続点から正相出力信号を出力し、前記逆相出力用の第1の振幅調整用トランジスタのコレクタおよび前記正相出力用の第2の振幅調整用トランジスタのコレクタと前記逆相出力側のコレクタ抵抗との接続点から逆相出力信号を出力することを特徴とするドライバ回路。
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