JP2982292B2 - 電界効果トランジスタ論理回路 - Google Patents
電界効果トランジスタ論理回路Info
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- JP2982292B2 JP2982292B2 JP30647490A JP30647490A JP2982292B2 JP 2982292 B2 JP2982292 B2 JP 2982292B2 JP 30647490 A JP30647490 A JP 30647490A JP 30647490 A JP30647490 A JP 30647490A JP 2982292 B2 JP2982292 B2 JP 2982292B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode connected
- node
- circuit
- gate
- mesfet
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電界効果トランジスタ論理回路に関し、特に
レーザーダイオード駆動用ICのバイアス電流の温度補償
回路に関するものである。
レーザーダイオード駆動用ICのバイアス電流の温度補償
回路に関するものである。
GaAs半導体はSiに比べ、電子の移動度が数倍速く、更
に半絶縁性基板を容易に得ることができるために、集積
比を図る際に回路の寄生容量を低減出来、高速論理動作
が可能との考えから各所で精力的な研究開発が行なわれ
てきている。GaAs半導体は一部市販が開始されており、
特に次期光通信システムに必要となる10Gbps以上の超高
速光通信用SSIに期待が集まっている。
に半絶縁性基板を容易に得ることができるために、集積
比を図る際に回路の寄生容量を低減出来、高速論理動作
が可能との考えから各所で精力的な研究開発が行なわれ
てきている。GaAs半導体は一部市販が開始されており、
特に次期光通信システムに必要となる10Gbps以上の超高
速光通信用SSIに期待が集まっている。
光通信システムは第３図に示すように、電気信号をレ
ーザダイオード３で電気信号を光信号に変換し光ファイ
バー５を用いて伝送し、アバランシェフォトダイオード
６で再び電気信号に変換するものである。このシステム
におけるレーザーダイオードを駆動するために、一定の
しきい値電流と変調用の電流が必要である。
ーザダイオード３で電気信号を光信号に変換し光ファイ
バー５を用いて伝送し、アバランシェフォトダイオード
６で再び電気信号に変換するものである。このシステム
におけるレーザーダイオードを駆動するために、一定の
しきい値電流と変調用の電流が必要である。
レーザーダイオードのしきい値電流は、レーザーダイ
オードの発熱等による温度上昇で増大する傾向にあり、
温度が変動しても一定の光出力を得るためには、しきい
値電流変動に相当するバイアス電流を制御する必要があ
る。
オードの発熱等による温度上昇で増大する傾向にあり、
温度が変動しても一定の光出力を得るためには、しきい
値電流変動に相当するバイアス電流を制御する必要があ
る。
このレーザーダイオードを駆動するIC7は、第４図に
示すように、差動回路１とバイアス回路２で構成され、
一定電流にバイアスされた変調電流をレーザーダイオー
ド３に供給し、バイアス回路のFETのゲートはレーザー
ダイオードの光出力をモニタし、光出力が低下するとゲ
ート電圧を高くさせ、光出力が増大するとゲート電圧を
低下させることで光出力を制御する方法がとられてい
た。
示すように、差動回路１とバイアス回路２で構成され、
一定電流にバイアスされた変調電流をレーザーダイオー
ド３に供給し、バイアス回路のFETのゲートはレーザー
ダイオードの光出力をモニタし、光出力が低下するとゲ
ート電圧を高くさせ、光出力が増大するとゲート電圧を
低下させることで光出力を制御する方法がとられてい
た。
第４図において、FET1のドレイン電極が電源端子100
に接続され、ゲート電極は入力端子20に接続され、ソー
ス電極は節点41に接続され、FET12のドレイン電極は出
力端子30に接続され、ゲート電極は入力端子21に接続さ
れ、ソース電極は節点41に接続され、FET13のドレイン
電極は節点41に接続され、ゲート及びソース電極は電源
端子101に接続されており、これらFET11,12及び13は差
動回路１を構成している。FET14はドレイン電極が出力
端子30に接続され、ゲート電極が光出力の帰還回路４に
接続され、ソース電極が電源端子101に接続されてい
る。
に接続され、ゲート電極は入力端子20に接続され、ソー
ス電極は節点41に接続され、FET12のドレイン電極は出
力端子30に接続され、ゲート電極は入力端子21に接続さ
れ、ソース電極は節点41に接続され、FET13のドレイン
電極は節点41に接続され、ゲート及びソース電極は電源
端子101に接続されており、これらFET11,12及び13は差
動回路１を構成している。FET14はドレイン電極が出力
端子30に接続され、ゲート電極が光出力の帰還回路４に
接続され、ソース電極が電源端子101に接続されてい
る。
第４図に示したレーザーダイオード駆動回路において
は、バイアス電流をレーザーダイオードの温度上昇に伴
い増加させるために、光出力をモニタする素子とそれを
駆動回路に帰還するための回路が必要であり、これらの
回路をハイブリッドで構成しているため、コストが高
く、モジュール化した場合にサイズが大きくなる欠点を
有している。
は、バイアス電流をレーザーダイオードの温度上昇に伴
い増加させるために、光出力をモニタする素子とそれを
駆動回路に帰還するための回路が必要であり、これらの
回路をハイブリッドで構成しているため、コストが高
く、モジュール化した場合にサイズが大きくなる欠点を
有している。
本発明の目的は、レーザーダイオードの温度変動に応
じてバイアス電流を補償する回路を搭載したレーザーダ
イオード駆動用の電界効果トランジスタ論理回路を提供
しようとすることにある。
じてバイアス電流を補償する回路を搭載したレーザーダ
イオード駆動用の電界効果トランジスタ論理回路を提供
しようとすることにある。
本発明の電界効果トランジスタ論理回路は、ドレイン
電極が第１の電源端子に接続されゲート電極が第１の入
力端子に接続されソース電極が第１の節点に接続された
第１のMESFETと、ドレイン電極が出力端子に接続されゲ
ート電極が第２の入力他に接続されソース電極が前記第
１節点に接続された第２のMESFETと、ドレイン電極が前
記第１の節点に接続され、ゲート及びソース電極が第２
の電源端子に接続された第３のMESFETとから成る差動回
路と、 ドレイン電極が前記第１の出力端子に接続され、ゲー
ト電極が第２の節点に接続され、ソース電極が前記第２
の電源端子に接続された第４のMESFETと、 一端が第３の出力端子に接続され、他端が前記第２の
節点に接続された、負荷素子と、ドレイン電極が前記第
２の節点に接続されソース及びゲート電極が前記第２の
電源端子に接続された第５のMESFETとから成る基準電圧
発生回路とを有することを特徴としている。
電極が第１の電源端子に接続されゲート電極が第１の入
力端子に接続されソース電極が第１の節点に接続された
第１のMESFETと、ドレイン電極が出力端子に接続されゲ
ート電極が第２の入力他に接続されソース電極が前記第
１節点に接続された第２のMESFETと、ドレイン電極が前
記第１の節点に接続され、ゲート及びソース電極が第２
の電源端子に接続された第３のMESFETとから成る差動回
路と、 ドレイン電極が前記第１の出力端子に接続され、ゲー
ト電極が第２の節点に接続され、ソース電極が前記第２
の電源端子に接続された第４のMESFETと、 一端が第３の出力端子に接続され、他端が前記第２の
節点に接続された、負荷素子と、ドレイン電極が前記第
２の節点に接続されソース及びゲート電極が前記第２の
電源端子に接続された第５のMESFETとから成る基準電圧
発生回路とを有することを特徴としている。
本発明による電界効果トランジスタ論理回路において
は、バイアス回路のゲート電位を基準電圧発生回路から
得ることにより、バイアス回路電流源FETのゲート・ソ
ース間電圧が回路のパラメータで決定されるしきい値電
圧において最大値をとるようになる。
は、バイアス回路のゲート電位を基準電圧発生回路から
得ることにより、バイアス回路電流源FETのゲート・ソ
ース間電圧が回路のパラメータで決定されるしきい値電
圧において最大値をとるようになる。
室温に於けるしきい値電圧の設計値の絶対値をこの値
以下にすることで、温度上昇とともに電流源FETの電流
を増加させ、レーザーダイオードの規格に於ける最高温
度で電流が最大になるように設定すれば、温度上昇での
光出力変動を小さく抑え、動作温度が規格値以上になっ
た場合にはバイアス電流を抑え、過剰電流がレーザーダ
イオードに流れることを防ぐことが可能となる。
以下にすることで、温度上昇とともに電流源FETの電流
を増加させ、レーザーダイオードの規格に於ける最高温
度で電流が最大になるように設定すれば、温度上昇での
光出力変動を小さく抑え、動作温度が規格値以上になっ
た場合にはバイアス電流を抑え、過剰電流がレーザーダ
イオードに流れることを防ぐことが可能となる。
以下に本発明の一実施例を図面によって説明する。第
１図に本発明による電界効果トランジスタ論理回路の一
実施例を示す。本実施例では、バイアス回路の電流源FE
T14のゲート電圧を、一端が電源端子102に接続され、他
端が節点41に接続された抵抗15と、ドレイン電極が節点
42に接続され、ゲート及びソース電極が電源端子101に
接続されたFET16から成る基準電圧発生回路から得てい
る。その他の構成は、第４図に示した回路の構成と同様
であり、同一の要素には同一の番号を付してある。
１図に本発明による電界効果トランジスタ論理回路の一
実施例を示す。本実施例では、バイアス回路の電流源FE
T14のゲート電圧を、一端が電源端子102に接続され、他
端が節点41に接続された抵抗15と、ドレイン電極が節点
42に接続され、ゲート及びソース電極が電源端子101に
接続されたFET16から成る基準電圧発生回路から得てい
る。その他の構成は、第４図に示した回路の構成と同様
であり、同一の要素には同一の番号を付してある。
以上の回路において、デプレーション型FETのしきい
値電圧をVt、相互コンダクタンスをＫ、基準電圧発生回
路の負荷素子の抵抗値をＲ、MESFET16のゲート幅をW6、
バイアス回路電流源FET14のショットキ立上がり電圧をV
fとすると、しきい値電圧Vt及び基準電圧発生回路部負
荷抵抗Ｒは、室温において（１）式を満たすように選択
する。
値電圧をVt、相互コンダクタンスをＫ、基準電圧発生回
路の負荷素子の抵抗値をＲ、MESFET16のゲート幅をW6、
バイアス回路電流源FET14のショットキ立上がり電圧をV
fとすると、しきい値電圧Vt及び基準電圧発生回路部負
荷抵抗Ｒは、室温において（１）式を満たすように選択
する。
また、レーザーダイオードの動作時に於ける最高温度で となるように回路のパラメータを設定する。
このように、FETのしきい値電圧を制限する理由は、
第２図に示すようにレーザーダイオードの発熱による温
度変化でしきい値電圧Vtが負側に変化することでバイア
ス回路の電流を増加させ、規格値以上の温度では逆に電
流を抑え、基準電圧発生回路による制御効果が過剰にな
らないようにするためである。
第２図に示すようにレーザーダイオードの発熱による温
度変化でしきい値電圧Vtが負側に変化することでバイア
ス回路の電流を増加させ、規格値以上の温度では逆に電
流を抑え、基準電圧発生回路による制御効果が過剰にな
らないようにするためである。
今、入力端子20に「Ｈ」レベルが、入力端子21に
「Ｌ」レベルが入力されると出力端子30に流れる電流は
低下し、入力端子20に「Ｌ」レベルが、入力端子21に
「Ｈ」レベルが入力されると出力端子30に流れる電流は
増加する。また、出力端子30に接続するバイアス回路電
流源FETによって出力端子30に流れる電流は一定のバイ
アス電流が流されている。この時の電流量はFET14のゲ
ートバイアスによって決定される。このゲートバイアス
は基準電圧発生回路から得られるものであり、そのレベ
ルは第２図に示すように、回路のパラメータで決定され
るしきい値電圧において最大値をとるようになる。
「Ｌ」レベルが入力されると出力端子30に流れる電流は
低下し、入力端子20に「Ｌ」レベルが、入力端子21に
「Ｈ」レベルが入力されると出力端子30に流れる電流は
増加する。また、出力端子30に接続するバイアス回路電
流源FETによって出力端子30に流れる電流は一定のバイ
アス電流が流されている。この時の電流量はFET14のゲ
ートバイアスによって決定される。このゲートバイアス
は基準電圧発生回路から得られるものであり、そのレベ
ルは第２図に示すように、回路のパラメータで決定され
るしきい値電圧において最大値をとるようになる。
室温においてしきい値電圧の設計値をこの値以下にす
ることで、温度上昇によるFET16のしきい値変動で電流
源FET14の電流を増加させることが可能となる。また、
規格値以上の温度では、第２図に示すように電流量を小
さく抑えることが可能となる。結果として、このバイア
ス回路の電流量により駆動されたレーザーダイオードの
光出力は、温度変動による影響を受けなくなる。
ることで、温度上昇によるFET16のしきい値変動で電流
源FET14の電流を増加させることが可能となる。また、
規格値以上の温度では、第２図に示すように電流量を小
さく抑えることが可能となる。結果として、このバイア
ス回路の電流量により駆動されたレーザーダイオードの
光出力は、温度変動による影響を受けなくなる。
本発明による電界効果トランジスタ論理回路では、バ
イアス回路電流源FETのゲートバイアスを基準電圧発生
回路から得ているため、レーザーダイオード駆動回路の
チップ上に集積化が可能で、従って、通常の光通信シス
テムの光出力制御方法に比べ、製造コストの低減を図る
ことが可能となる。
イアス回路電流源FETのゲートバイアスを基準電圧発生
回路から得ているため、レーザーダイオード駆動回路の
チップ上に集積化が可能で、従って、通常の光通信シス
テムの光出力制御方法に比べ、製造コストの低減を図る
ことが可能となる。
第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は本発
明の回路のバイアス回路電流源FETの電流及びゲート・
ソース間電圧を説明する図、第３図は光通信システムを
示す図、第４図は従来例を説明する回路図である。 １……差動回路、２……バイアス回路、３……レーザー
ダイオード、４……光出力モニタ回路、５……光ファイ
バー、６……アバランシェフォトダイオード、７……レ
ーザーダイオード駆動IC、８……プリアンプ、11,12,1
3,14,16……デプレーション型FET、15……抵抗、20,21
……入力端子、30……出力端子、41,42……節点、100,1
01,102……電源端子。
明の回路のバイアス回路電流源FETの電流及びゲート・
ソース間電圧を説明する図、第３図は光通信システムを
示す図、第４図は従来例を説明する回路図である。 １……差動回路、２……バイアス回路、３……レーザー
ダイオード、４……光出力モニタ回路、５……光ファイ
バー、６……アバランシェフォトダイオード、７……レ
ーザーダイオード駆動IC、８……プリアンプ、11,12,1
3,14,16……デプレーション型FET、15……抵抗、20,21
……入力端子、30……出力端子、41,42……節点、100,1
01,102……電源端子。
Claims (2)
- 【請求項１】ドレイン電極が第１の電源端子に接続され
ゲート電極が第１の入力端子に接続されソース電極が第
１の節点に接続された第１のMESFETと、ドレイン電極が
出力端子に接続されゲート電極が第２の入力端子に接続
されソース電極が前記第１節点に接続された第２のMESF
ETと、ドレイン電極が前記第１の節点に接続されゲート
及びソース電極が第２の電源端子に接続された第３のME
SFETとから成る差動回路と、ドレイン電極が前記第１の
出力端子に接続されゲート電極が第２の節点に接続され
ソース電極が前記第２の電源端子に接続された第４のME
SFETと、一端が第３の出力端子に接続され他端が前記第
２の節点に接続された負荷素子と、ドレイン電極が前記
第２の節点に接続されソース及びゲート電極が前記第２
の電源端子に接続された第５のMESFETとから成る基準電
圧発生回路とを有することを特徴とする電界効果トラン
ジスタ論理回路。 - 【請求項２】前記MESFETのしきい値電圧をVt、相互コン
ダクタンスをＫ、前記基準電圧発生回路の負荷素子の抵
抗値をＲ、前記第５のMESFETのゲート幅をＷ、前記第４
のMESFETのショットキ立上がり電圧をVfとした場合に、
これが室温において なる条件を満たし、レーザダイオードの動作時に於ける
最高温度で となる条件を満たすことを特徴とする請求項１記載の電
界効果トランジスタ論理回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30647490A JP2982292B2 (ja) | 1990-11-13 | 1990-11-13 | 電界効果トランジスタ論理回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30647490A JP2982292B2 (ja) | 1990-11-13 | 1990-11-13 | 電界効果トランジスタ論理回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04178020A JPH04178020A (ja) | 1992-06-25 |
| JP2982292B2 true JP2982292B2 (ja) | 1999-11-22 |
Family
ID=17957453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30647490A Expired - Lifetime JP2982292B2 (ja) | 1990-11-13 | 1990-11-13 | 電界効果トランジスタ論理回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2982292B2 (ja) |
-
1990
- 1990-11-13 JP JP30647490A patent/JP2982292B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04178020A (ja) | 1992-06-25 |
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