JP2638498B2 - レーザ駆動回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気信号を光信号に変換
するレーザ駆動回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、出力電流制限回路として、図５に
示すように、入力電圧をツェナーダイオードで調整する
ものが知られている。なお、図５の出力電流制限型の電
圧−電流変換回路については、例えば特開平１−２６６
６１２号公報に詳細が記載されている。

【０００３】図５は、この従来の出力電流制限型の電圧
−電流変換回路をレーザダイオードの駆動回路における
出力電流制御回路として用いた構成を示すものである。

【０００４】図５を参照して、第１の誤差増幅器として
のオペアンプ２５には非反転入力端子に入力電圧ＶINが
入力印加されるように接続されていると共に、その入力
信号に並列にツェナーダイオード２４が接続されてい
る。

【０００５】オペアンプ２５の出力端は、電流バッファ
ーとしてのトランジスタ３のベースに接続されている。
トランジスタ３のエミッタにはオペアンプ２５の反転入
力端子が接続され、トランジスタ３のエミッタとオペア
ンプ２５の反転入力端子の接続点には抵抗１１の一側の
端子が接続され、抵抗１１の他側の端子は接地されてい
る。トランジスタ３のコレクタと電源ＶCCとの間にはレ
ーザダイオード１２が接続されている。

【０００６】図６は、図５の回路構成の一例を示した図
である。図６を参照して、差動対トランジスタ１、２の
共通接続されたエミッタは、トランジスタ４、５から成
る電流源を構成するカレントミラー回路の出力端に接続
され、差動対トランジスタ１、２のコレクタは負荷抵抗
６、７を介して電源ＶCCに接続されている。カレントミ
ラー回路の入力端には、抵抗８、９を介して電源ＶCCか
ら基準となる電流が入力される。入力電圧ＶINはトラン
ジスタ１のベースに入力されている。出力トランジスタ
３のエミッタは抵抗１１を介して接地され、エミッタと
抵抗１１の接続点がトランジスタ２のベースに入力され
ている。

【０００７】図５に示すレーザ駆動回路は、オペアンプ
２５の非反転入力端子の入力電圧と反転入力端子の入力
電圧が等しくなったときに安定し、出力電流ＩOUT、す
なわち、出力トランジスタ３のエミッタ電流の関係は、
次式(1)で表される。

【０００８】ＩOUT＝ＶIN／Ｒ11 …(1)

【０００９】ここでＲ11は抵抗１１の抵抗値を示す。

【００１０】入力電圧ＶINがツェナーダイオード２４の
電圧ＶZOを越えたとき、オペアンプ２５の非反転入力端
子にはツェナーダイオード２４の電圧ＶZOが印加され
る。

【００１１】従って、出力電流ＩOUTは、このツェナー
ダイオード２４の電圧ＶZOにより制御される。この時の
制限電流ＩOUT（limit）は次式(2)で表される。

【００１２】ＩOUT（limit）＝ＶZO／Ｒ11 …(2)

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】この従来のレーザ駆動
回路においては、入力電圧ＶINにリミットを持たせるた
めに、入力電圧ＶINに変調信号を重畳する場合、図７に
示すように、オペアンプ２５の出力端Ｖａの電圧（「出
力電圧Ｖａ」という）が電圧リミットされてしまうこと
になる。すなわち、図７に示すように、入力電圧ＶINが
ツェナーダイオード２４の電圧ＶZOを越えると、オペア
ンプ２５の出力電圧Ｖａは電圧ＶZOに対応する電圧Ｖａ
２にリミットされる。

【００１４】このため、出力トランジスタ３のベース電
圧が電圧リミットされ、これに伴い出力トランジスタ３
のコレクタ電流がリミットされるため、図８に示すよう
に、レーザダイオードに流れる電流ＩLDがリミットされ
ることにより、変調信号が歪むという問題がある。

【００１５】なお、レーザ駆動回路においては、入力電
圧ＶINをツェナーダイオード２４の電圧ＶZOでリミット
し、レーザダイオード１２に流れる電流を制限するとい
う図５の構成以外にも、例えば、入力電圧ＶINを入力す
る差動増幅器の出力端が出力トランジスタのベースとベ
ース抵抗を介して接続され、出力トランジスタのコレク
タと電源ＶCC間にレーザダイオードを接続し、レーザダ
イオードに大電流が流れた場合に、出力トランジスタの
ベース電流が増大してベース抵抗の電圧降下が増大し、
このため出力トランジスタが遮断状態となることにより
出力電流を制御する構成が知られているが、出力トラン
ジスタのｈFEのバラツキ等により、ベース抵抗の抵抗値
が変化するという問題点があり、また、入力電圧ＶINに
変調信号を入力する場合ベース抵抗が大きいと、変調信
号が伝達されないという問題がある。

【００１６】従って、本発明は前記問題点を解消し、レ
ーザダイオードの変調信号を歪なく送出できるレーザ駆
動回路を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、入力信号を増幅し出力トランジスタによ
りレーザダイオードを駆動する信号増幅回路と、前記レ
ーザダイオードに流れる電流により発生する電圧降下の
平均値を出力する平均値検出回路と、前記平均値検出回
路の出力により前記信号増幅回路の出力トランジスタの
バイアス電圧を制御するバイアス制御回路と、を有する
ことを特徴とするレーザ駆動回路を提供する。

【００１８】本発明のレーザ駆動回路においては、前記
信号増幅回路は、入力信号を増幅する増幅器と、ベース
が前記増幅器の出力端に接続され、コレクタが前記レー
ザダイオードに接続される出力トランジスタとを含み、
更に、電源と前記レーザダイオードとの間に抵抗が接続
されていることを特徴としている。

【００１９】また、本発明のレーザ駆動回路において
は、前記レーザダイオードと前記抵抗との接続点が、前
記平均値検出回路の入力端に接続されて成ることを特徴
としている。

【００２０】さらに、本発明のレーザ駆動回路において
は、前記バイアス制御回路が、前記平均値検出回路の出
力と予め定められた基準電圧を入力とする差動増幅器か
ら成り、前記差動増幅器の出力が前記信号増幅回路の増
幅器の出力端に接続されていることを特徴としている。

【００２１】そして、本発明によれば、前記電圧降下が
予め定められた値以上のときに、前記差動増幅器を形成
する差動対トランジスタの一のトランジスタがオン状態
とされ、該オン状態とされた少くとも一のトランジスタ
が前記出力トランジスタの直流バイアス電圧を制限する
ような電流経路を形成することを特徴としている。

【００２２】また、本発明のレーザ駆動回路において
は、前記出力トランジスタのエミッタが、前記平均値検
出回路の入力端に接続されるように構成してもよい。

【００２３】

【作用】本発明は、レーザ駆動回路の出力用トランジス
タのベース電圧でレーザダイオードの電流を制御する回
路において、電流監視用の抵抗の電圧降下を平均値検出
回路に入力し、平均値検出回路の出力を差動増幅回路の
入力とし、差動増幅回路の出力を出力用トランジスタの
ベースに接続することにより、出力用トランジスタのベ
ースには直流電圧のみリミットがかけられ、直流電圧に
重畳された交流信号をそのまま伝送することができるた
め、レーザダイオードの変調信号を歪なく送出すること
ができる。

【００２４】

【実施例】図面を参照して、本発明の実施例を以下に説
明する。

【００２５】

【実施例１】図１は、本発明の第１の実施例の回路図で
ある。

【００２６】図１を参照して、本実施例は、入力信号Ｖ
INを増幅してレーザダイオード１２を駆動する信号増幅
回路は、差動対トランジスタ１、２と、差動対トランジ
スタ１、２の共通接続されたエミッタに出力端が接続さ
れたカレントミラー回路（トランジスタ４と５で構成さ
れる）と、ベースが差動対トランジスタ１、２の出力端
Ｖａに接続され、コレクタがレーザダイオード１２のカ
ソードに接続され、エミッタが抵抗１１を介して接地さ
れた出力トランジスタ３、及び、電源ＶCCとレーザダイ
オード１２のアノードとの間に接続された電流監視用の
抵抗１０から構成されている。

【００２７】差動対トランジスタ１、２のコレクタは負
荷抵抗６、７を介して電源に接続され、差動対トランジ
スタの一方のトランジスタ１のベースには入力電圧ＶIN
が、他方のトランジスタ２のベースには、電源ＶCCとカ
レントミラー回路の出力端間を抵抗８と抵抗９で分圧し
た電圧が供給される。

【００２８】レーザダイオード１２に流れる電流による
抵抗１０での電圧降下の平均値を出力する平均値検出回
路は、抵抗１０とレーザダイオード１２との接続点に接
続された抵抗１９と、抵抗１９と一の端子が接続され他
の端子が接地されたコンデンサ２３から構成され、電圧
降下を平滑化した信号（即ち平均値出力）がコンデンサ
２３の両端子間の電圧として出力される。

【００２９】平均値検出回路の出力に応じて信号増幅回
路の出力トランジスタ３にバイアス電圧を供給するバイ
アス制御回路は、平均値検出回路の出力がベースに接続
されたトランジスタ１３と、差動対トランジスタ１５、
１６と、差動対トランジスタ１５、１６、及びトランジ
スタ１３に電流を供給するトランジスタ１７、１８、及
び１４から成るカレントミラー回路から構成される。

【００３０】差動対トランジスタの一方のトランジスタ
１６のベースには電源ＶCCとカレントミラー回路の入力
端（即ちトランジスタ１７のコレクタ）間を抵抗２１と
抵抗２２で分圧した基準電圧ＶR1が印加される。トラン
ジスタ１６のコレクタは、信号増幅回路の差動増幅器の
出力端Ｖａに接続されており、出力端Ｖａ（「節点Ｖ
ａ」ともいう）は抵抗７を介して電源ＶCCに接続されて
いる。

【００３１】差動対トランジスタの他方のトランジスタ
１５のベースは、エミッタフォロワ構成のトランジスタ
１３のエミッタに接続され、コレクタは負荷抵抗２０を
介して電源ＶCCに接続されている。

【００３２】次に、本実施例の動作を説明する。

【００３３】図３に、入力電圧ＶINと信号増幅器におけ
る差動増幅器の出力端Ｖａの電圧（「出力電圧Ｖａ」と
いう）の電圧特性を示す。

【００３４】まず、直流電圧で考えると、入力電圧ＶIN
が高くなるにつれて差動増幅器の出力電圧Ｖａも高くな
り、出力電圧Ｖａの上昇に従い出力トランジスタ３のコ
レクタ電流ＩCが増大する。

【００３５】出力トランジスタ３のコレクタ電流ＩCが
増えると抵抗１０での電圧降下が増大し、抵抗１０とレ
ーザダイオード１２の接続点の電圧が降下する。

【００３６】その際、抵抗１０とレーザダイオード１２
の接続点が平均値検出回路を介してバイアス制御回路に
帰還されているため、バイアス制御回路の差動対トラン
ジスタ１５、１６の一方のトランジスタ１５のベース電
圧が下がることになり、トランジスタ１５がオフ状態と
なり、トランジスタ１６はオン状態とされ、トランジス
タ１６に電源ＶCCから抵抗７を介して電流が流れ込み、
節点Ｖａの電位が下がる。

【００３７】すなわち、入力電圧ＶINが上昇すると節点
Ｖａの電圧は上昇するが、差動対トランジスタ１５、１
６のうちトランジスタ１６がオン状態とされるため、節
点Ｖａの電圧は下がり、電圧Ｖａ1で安定となり、リミ
ットがかかることになる。

【００３８】リミット電圧Ｖａ1は、バイアス制御回路
における基準電圧ＶRIに対し、出力トランジスタ３のコ
レクタ電流ＩCと抵抗１０の選び方で決定される。

【００３９】リミットがかかっている状態で、入力電圧
ＶINに、図３に示すようなＢ1の交流信号が入力される
と、抵抗１０とレーザダイオード１２の接続点の電圧も
交流電圧となるが、抵抗１０とレーザダイオード１２の
接続点の交流電圧は、抵抗１９とコンデンサ２３から構
成される平均値検出回路を介して平滑化されてなくな
り、バイアス制御回路のトランジスタ１３のベースには
一定の電圧（即ち、交流電圧の直流オフセット電圧）が
印加される。

【００４０】このため、図３に示すように、入力電圧Ｖ
INがＢ1の交流信号に対して節点Ｖａには出力信号Ｂ2
（交流信号）が出力される。

【００４１】この出力信号Ｂ2が、出力トランジスタ３
のベース電圧、すなわち図４における入力信号Ｖａ、と
なり、レーザダイオード１２には図４のＢ3で示す交流
電流が流れることになる。

【００４２】図４に示すように、本実施例によれば、直
流電圧に重畳された交流信号をそのまま伝送することが
できるため、レーザダイオードの変調信号を歪なく送出
できる。

【００４３】

【実施例２】次に、本発明の第２の実施例を説明する。
図２は、本発明の第２の実施例の回路構成を示す図であ
る。

【００４４】図２に示すように、本実施例は、前記第１
の実施例とは異なり、出力トランジスタ３のエミッタ側
から平均値検出回路を介してバイアス制御回路に帰還を
かけたことを特徴としている。

【００４５】この場合、信号増幅回路における差動増幅
器の出力端である節点Ｖａには、基準電圧ＶR1側のトラ
ンジスタ１６のコレクタでなくトランジスタ１５のコレ
クタとされている点が、前記第１の実施例の回路構成と
相違している。

【００４６】次に、本実施例の動作を説明する。

【００４７】前記第１の実施例と同様、まず、直流電圧
で考えると、入力電圧ＶINが高くなるにつれて差動増幅
器の出力電圧Ｖａも高くなり、出力電圧Ｖａの上昇に従
い出力トランジスタ３のエミッタ電流が増大し、抵抗１
１での電圧降下が増大し、出力トランジスタ３のエミッ
タと抵抗１１との接続点の電位が上昇する。

【００４８】その際、出力トランジスタ３のエミッタと
抵抗１１の接続点は平均値検出回路を介してバイアス制
御回路に帰還され、差動対トランジスタ１５、１６の一
方のトランジスタ１５のベース電圧が上昇し、トランジ
スタ１５がオン状態となり、トランジスタ１５に電源Ｖ
CCから抵抗７を介して電流が流れ込み、節点Ｖａの電位
が下がる。

【００４９】すなわち、入力電圧ＶINが上昇すると節点
Ｖａの電圧は上昇するが、差動対トランジスタのトラン
ジスタ１５がオン状態となるため、節点Ｖａの電圧が下
がり、電圧Ｖａ1で安定となり（図３参照）、出力トラ
ンジスタ３の直流バイアス電圧にリミットがかかること
になる。リミットがかかっている状態で、図３に示すよ
うに、入力電圧ＶINにＢ1の交流信号が入力されると、
抵抗１０とレーザダイオード１２の接続点は交流電圧と
なるが、交流電圧は、抵抗１９とコンデンサ２３から成
る平均値検出回路を介して平滑化され、トランジスタ１
３のベースには一定の直流電圧が印加される。

【００５０】従って、本実施例においても、図４を参照
して、前記第１の実施例と同様に、直流電圧に重畳され
た交流信号をそのまま伝送することができるため、レー
ザダイオードの変調信号を歪なく送出できる

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、電流監視
用の抵抗の電圧降下を平均値検出回路に入力し、平均値
検出回路の出力を差動増幅回路の入力とし、差動増幅回
路の出力を出力用トランジスタのベースに接続すること
により、出力用トランジスタのベースには直流電圧のみ
リミットがかけられ、直流電圧に重畳された交流信号を
そのまま伝送することができるため、レーザダイオード
の変調信号を歪なく送出できる。また、請求項２から５
に規定される本発明の好ましい態様によっても、回路規
模の増大を抑制して、変調信号を歪なく送出するレーザ
駆動回路が実現される。

【００５２】さらに、本発明においては、出力トランジ
スタのエミッタ側から帰還をかける構成としても、レー
ザダイオードの変調信号を歪なく送出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の回路図である。

【図２】本発明の第２の実施例の回路図である。

【図３】本発明の第１の実施例の電圧特性図である。

【図４】本発明の第１の実施例の電圧−電流特性図であ
る。

【図５】従来のレーザ駆動回路の構成の一例を示す図で
ある。

【図６】図５の駆動回路の回路図である。

【図７】従来のレーザ駆動回路の電圧特性図である。

【図８】従来のレーザ駆動回路の電圧−電流特性図であ
る。

【符号の説明】

１〜５、１３〜１８ トランジスタ ６〜１１、１９〜２２ 抵抗 １２ ＬＤ（レーザダイオード） ２３ コンデンサ ２４ ツェナーダイオード ２５ オペアンプ

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力信号を増幅し出力トランジスタにより
   レーザダイオードを駆動する信号増幅回路と、 前記レーザダイオードに流れる電流により発生する電圧
   降下の平均値を出力する平均値検出回路と、 前記平均値検出回路の出力により前記信号増幅回路の出
   力トランジスタのバイアス電圧を制御するバイアス制御
   回路と、 を有することを特徴とするレーザ駆動回路。
2. 【請求項２】前記信号増幅回路が、前記入力信号を増幅
   する増幅器と、ベースが前記増幅器の出力端に接続さ
   れ、コレクタが前記レーザダイオードに接続される出力
   トランジスタとを含み、更に、電源と前記レーザダイオ
   ードとの間に抵抗が接続されていることを特徴とする請
   求項１記載のレーザ駆動回路。
3. 【請求項３】前記レーザダイオードと前記抵抗との接続
   点が、前記平均値検出回路の入力端に接続されているこ
   とを特徴とする請求項２記載のレーザ駆動回路。
4. 【請求項４】前記バイアス制御回路が、前記平均値検出
   回路の出力と予め定められた基準電圧を入力とする差動
   増幅器から成り、前記差動増幅器の出力が前記信号増幅
   回路の増幅器の出力端に接続されていることを特徴とす
   る請求項１記載のレーザ駆動回路。
5. 【請求項５】前記電圧降下が予め定められた値以上のと
   きに、前記差動増幅器を形成する差動対トランジスタの
   少くとも一のトランジスタがオン状態とされ、該オン状
   態とされた一のトランジスタが前記出力トランジスタの
   直流バイアス電圧を制限するような電流経路を形成する
   ことを特徴とする請求項４記載のレーザ駆動回路。
6. 【請求項６】前記出力トランジスタのエミッタが、前記
   平均値検出回路の入力端に接続されていることを特徴と
   する請求項２記載のレーザ駆動回路。