JP2738969B2 - 発光素子駆動回路 - Google Patents

発光素子駆動回路

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、発光素子駆動回路に関し、特に発光素子
の駆動電流の立ち上がりを急峻にすることができる発光
素子駆動回路に関する。
〔従来の技術〕
第3図は従来の半導体レーザーダイオード駆動回路を
示す回路図である。図において、1は制御信号入力端
子、2は入力回路、3は高電位電源、4は低電位電源で
ある。Q1,Q2はバイポーラNPNトランジスタ、Q3はショッ
トキクランプトNPNトランジスタである。トランジスタQ
1,Q2はトランジスタQ1を基準トランジスタとするカレン
トミラー回路を構成し、トランジスタQ3が該カレントミ
ラー回路を駆動させる駆動用トランジスタとして機能す
る。トランジスタQ1は、ベースが入力回路2に、コレク
タが定電流源5を介して高電位電源3に各々接続されて
いる。トランジスタQ2は、ベースがトランジスタQ1のベ
ースに、コレクタが抵抗6を介して高電位電源3に、エ
ミッタがトランジスタQ2のエミッタに各々接続されてい
る。トランジスタQ1,Q2のベース共通接続点をノードX
とする。入力回路2は、制御信号入力端子1からの制御
信号に基づき、ノードXの電流の吸い込みを制御する。
トランジスタQ3は、ベースがトランジスタQ1のコレク
タに、エミッタがトランジスタQ1,Q2のベース共通接続
点に、コレクタが抵抗7を介して高電位電源3に各々接
続されている。
半導体レーザーダイオード(以下“LD"という)8
は、アノードがトランジスタQ1,Q2のエミッタ共通接続
点に、カソードが低電位電源4に各々接続されている。
LD8のON/OFFは、トランジスタQ1,Q2からの電流により制
御される。
次に動作について説明する。制御信号入力端子1から
の制御信号により入力回路2の出力状態が“L"、つまり
入力回路2がノードXの電流を吸い込む状態になるとト
ランジスタQ1,Q2がOFFする。このとき、LD8のアノード
には電流が供給されないのでLD8もOFFしている。
一方、トランジスタQ1がOFFすることで定電流源5か
らの電流によりトランジスタQ3のベース電位が高くな
り、トランジスタ3がONする。このとき、トランジスタ
Q3のベース電位VB3Lは、入力回路2の“L"レベル出力電
圧をVL、トランジスタQ3のベース・エミッタ間電圧をV
BE3とすると、 VB3L=VL+VBE3 …(1) となり、このときのトランジスタ3のベース電流は定電
流源5の出力電流I0と等しくなる。今、トランジスタQ3
のコレクタ電流をIC3、高電位電源3の電圧値をVCC、抵
抗7の抵抗値をR7、トランジスタQ3のコレクタ・エミッ
タ間飽和電圧をVSat3、トランジスタQ3の飽和エミッタ
電流をIE3とすると、 IE3=I0+IC3 …(3) となる。ノードXには(3)式で示される電流IE3が与
えられており、入力回路2はこの電流IE3を吸い込んで
いる。
制御信号入力端子1からの制御信号により入力回路2
の出力状態が高インピーダンス状態になると、入力回路
2はノードXの電流を吸い込まなくなり、トランジスタ
Q1,Q2がONする。このとき、LD8のアノードにはトランジ
スタQ1,Q2を介して電流が供給されるので、LD8はONす
る。このとき、ノードXの電位VXは、 VX=VLD+VBE1 …(4) VLD:LD8の動作電圧 VBE1:トランジスタQ1のベース・エミッタ間順方向電
圧 となる。また、このときのトランジスタQ3のベース電位
VB3Hは、 VB3H=VX+VBE3 =VLD+VBE1+VBE3 …(5) となる。トランジスタQ3のベース電流を無視すれば、ト
ランジスタQ1には電流I0が流れる。トランジスタQ1,Q2
のカレントミラー比を1:Nとすれば、トランジスタQ2の
コレクタ電流IC2はN・I0となる。トランジスタQ1,Q2の
ベース電流の和はトランジスタQ3のエミッタ電流IE3
等しい。
よって、 となる。
入力回路2の出力が“L"から高インピーダンス状態に
移行する時、即ち、LD8がOFFからONに移行する過渡状態
においては、入力回路2の出力電位、即ち、カレントミ
ラー回路の共通ベース電位となるノードXの電位VXはVL
からVLD+VBE1まで上昇する。
ところで、定電流源5とトランジスタQ3のベース間及
びトランジスタQ1のコレクタとトランジスQ3のベース間
には寄生容量がある。従って、入力回路2の出力が“L"
から高インピーダンス状態に移行する時、トランジスタ
Q3のベース電位は上述した寄生容量のため上昇が遅れ
る。その結果、トランジスタQ3のベース・エミッタ間の
電位差が小さくなり、トランジスタQ3がOFFに向かうと
ともに、これに伴いトランジスタQ1,Q2より成るカレン
トミラー回路もOFFに向かうので、LD8の駆動電流の増大
が妨げられ、LD8の駆動電流IFの波形は第5図に示すよ
うに立ち上がりがなまった波形となる。また、第4図に
示すように、駆動電流IFがスレッショルド電流Ith以下
では光出力Pはほぼ0であり、駆動電流IFがスレッショ
ルド電流Ithを超えると光出力Pは駆動電流IFに比例し
て直線的に増大する。従って、駆動電流IFの立ち上がり
がなまっている場合には、光出力Pの波形の立ち上がり
も第5図に示すようになまったものとなり、光出力Pの
パルス幅が電位VXのパルス幅よりも小さくなる。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の半導体レーザーダイオード駆動回路は以上のよ
うに構成されているので、LD8がOFFからONに移行する過
渡状態においてLD8の駆動電流IFの立ち上がりがなまっ
てしまい、その結果、光出力Pの波形の立ち上がりがな
まったり、光出力Pのオンパルス幅が電位VXのパルス幅
よりも著しく狭くなるという問題があった。
この発明は上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、発光素子の光出力の立ち上がりが急峻で、
光出力のオンパルスの幅が制御信号入力手段からのパル
スの幅と同等程度である発光素子駆動回路を得ることを
目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る発光素子駆動回路は、制御信号入力手
段と、制御電極が前記制御信号入力手段に、一方電極が
第1の電源に各々接続された第1のトランジスタと、制
御電極が前記第1のトランジスタの制御電極に、一方電
極が前記第1の電源に、他方電極が前記第1のトランジ
スタの他方電極に各々接続され、第1のトランジスタと
ともにカレントミラー回路を構成する第2のトランジス
タと、制御電極が前記第1のトランジスタの一方電極
に、一方電極が前記第1の電源に各々接続された第3の
トランジスタと、前記第3のトランジスタの他方電極と
前記第1,第2のトランジスタの制御電極共通接続点との
間に接続された抵抗と、一方電極が前記第1,第2のトラ
ンジスタの他方電極共通接続点に、他方電極が第2の電
源に各々接続された発光素子とを備えている。
〔作用〕
この発明においては、第3のトランジスタの他方電極
と第1,第2のトランジスタの制御電極共通接続点との間
に抵抗を設けたので、第3のトランジスタの制御電極の
電位は第1,第2のトランジスタの制御電極共通接続点を
基準に考えると該抵抗での電圧降下分だけ高くなり、発
光素子がOFFからONへ移行する場合、第3のトランジス
タの制御電極、他方電極間の電圧に余裕ができる。
〔実施例〕
第1図はこの発明に係る発光素子駆動回路の一実施例
を示す回路図である。図において、第3図に示した従来
回路との相違点は、トランジスタQ3のエミッタとノード
Xとの間に新たに抵抗10を設けたことである。その他の
構成は従来と同様である。
次に動作について説明する。入力回路2の出力が高イ
ンピーダンス状態になると入力回路2はノードXの電流
を吸い込まなくなり、トランジスタQ1,Q2はONする。ト
ランジスタQ1,Q2に流れる電流の和が駆動電流IF(=I0
(1+N))としてLD8に与えられる。ここでトランジ
スタQ3のエミッタ電流をIE3Hとすると、エミッタ電流I
E3Hとなる。この時、抵抗10での電圧降下VD10Hは抵抗10の
抵抗値をR10とすれば、 となる。このときのトランジスタQ3のベース電位VB3H
は、 となる。
一方、入力回路2の出力が“L"のときは、従来同様ト
ランジスタQ1,Q2及びLD8はOFFするので、定電流源5の
出力電流I0はすべてトランジスタQ3のベース電流とな
り、トランジスタQ3のエミッタ電流IE3Lは、 IE3L=I0+IC3 …(10) となる。
ところで、IF=(1+N)・I0なので、定電流I0は、 となり、(11)式を(10)式に代入すると、 となる。従って、入力回路2の出力状態が“L"の場合の
トランジスタQ3のベース電位VBは、 となる。(13)式と(1)式を比較すると、本実施例の
方がR10・(IF/(1+N)+IC3)だけ大きいことにな
る。このことは入力回路2の出力状態が“L"から高イン
ピーダンスに変化した場合、つまり、LD8がOFFからONへ
移行する場合、トランジスタQ3のベース・エミッタ間電
圧に従来よりR10・(IF/(1+N)+IC3)だけ余裕が
あることを示している。また、通常β>>(1+N)で
あるため、(1)式,(5)式,(9)式,(13)式か
ら考えると、VB3L′からVB3H′への変化量はVB3LからV
B3Hへの変化量より小さくなる。従って、LD8がOFFからO
Nに移行した場合、トランジスタQ3のベース・エミッタ
間電圧に余裕ができ、トランジスタQ3がOFFに向うのが
従来より遅くなり、トランジスタQ1,Q2より成るカレン
トミラー回路がOFFに向うのが遅くなり、これに伴っ
て、第2図に示すようにLD8の駆動電流IFの立ち上りが
急峻になる。その結果、第2図に示すようにLD8の光出
力Pの立ち上がりが急峻になり、光出力Pのオンパルス
の幅が入力回路2電位VXのパルス幅と著しく相違するこ
とがなくなる。
なお、上記実施例では、ショットキクランプトNPNト
ランジスタQ3を用いたが、ショットキクランプされてい
ないトランジスタを用いてもよい。また、発光素子とし
てレーザーダイオードを用いたが、その他の発光素子、
例えば発光ダイオード等を用いても同様の効果が得られ
る。
〔発明の効果〕 以上のようにこの発明によれば、第3のトランジスタ
の他方電極と第1,第2のトランジスタの制御電極共通接
続点との間に抵抗を設けたので、第3のトランジスタの
制御電極の電位は、第1,第2のトランジスタの制御電極
共通接続点を基準に考えると該抵抗での電圧効果分だけ
高くなり、発光素子がOFFからONへ移行する場合、第3
のトランジスタの制御電極・他方電極間電圧に余裕がで
きる。その結果、発光素子がOFFからONへ移行する場
合、第3のトランジスタがOFFに向うのが遅くなり、第
1,第2のトランジスタの制御電極共通接続点の電位は従
来よりも急峻に上昇し、発光素子の駆動電流の立ち上り
が急峻になる。その結果、発光素子の光出力の立ち上が
りが急峻になり、かつ、発光素子のオンパルス幅と制御
信号入力手段からのパルス幅がほぼ等しくなるという効
果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係る発光素子駆動回路の一実施例を
示す回路図、第2図は第1図に示した回路の動作を説明
するための波形図、第3図は従来の半導体レーザーダイ
オード駆動回路を示す回路図、第4図及び第5図は第3
図に示した回路の動作を説明するための波形図である。 図において、1は制御信号入力端子、2は入力回路、3
は高電位電源、4は低電位電源、8は半導体レーザーダ
イオード、10は抵抗、Q1,Q2はNPNトランジスタ、Q3はシ
ョットキクランプトNPNトランジスタである。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】制御信号入力手段と、 制御電極が前記制御信号入力手段に、一方電極が第1の
    電源に各々接続された第1のトランジスタと、 制御電極が前記第1のトランジスタの制御電極に、一方
    電極が前記第1の電源に、他方電極が前記第1のトラン
    ジスタの他方電極に各々接続され、第1のトランジスタ
    とともにカレントミラー回路を構成する第2のトランジ
    スタと、 制御電極が前記第1のトランジスタの一方電極に、一方
    電極が前記第1の電源に各々接続された第3のトランジ
    スタと、 前記第3のトランジスタの他方電極と前記第1,第2のト
    ランジスタの制御電極共通接続点との間に接続された抵
    抗と、 一方電極が前記第1,第2のトランジスタの他方電極共通
    接続点に、他方電極が第2の電源に各々接続された発光
    素子とを備えた発光素子駆動回路。
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JP2561927B2 (ja) * 1987-08-20 1996-12-11 三菱電機株式会社 半導体レ−ザ駆動回路

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