JP3098621B2 - 発光素子駆動回路 - Google Patents

発光素子駆動回路

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JP3098621B2 JP17452992A JP17452992A JP3098621B2 JP 3098621 B2 JP3098621 B2 JP 3098621B2 JP 17452992 A JP17452992 A JP 17452992A JP 17452992 A JP17452992 A JP 17452992A JP 3098621 B2 JP3098621 B2 JP 3098621B2
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典生 村上
典夫 上野
賢治 岡田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は発光素子駆動回路に係
り、発光素子を断続的に点灯駆動する駆動回路に関す
る。
【0002】光通信や光媒体への記録時等において、送
信あるいは記録されるべきディジタルデータは、レーザ
ダイオード(LD)や発光ダイオード(LED)などの
発光素子により光強度が変調された光信号に変換されて
送信あるいは記録される。
【0003】この場合、発光素子は駆動回路よりディジ
タルデータに応じたレベルの駆動電流が供給されて、断
続的に点灯制御される。この駆動回路は装置の小型化、
低コスト化の要求から周辺回路と共に、CMOSの大規
模半導体集積回路(LSI)化されているが、消費電力
が少なく、かつ、発光素子よりオーバーシュートのない
波形の光信号を発生させることが必要とされる。
【0004】
【従来の技術】図6は従来の発光素子駆動回路の一例の
回路図を示す。同図中、PチャンネルMOSトランジス
タTr1 及びTr2 の各ゲートは入力端子1及び2に接
続され、両ソースは電流源3に共通接続されている。M
OSトランジスタTr1 のドレインはLD4のアノード
に接続されている。
【0005】かかる構成の発光素子駆動回路において、
入力端子1及び2を介して互いに逆位相とされた信号x
1 及びx2 がMOSトランジスタTr1 及びTr2 の各
ゲートに印加され、これをスイッチング制御する。これ
により、入力端子1の入力信号x1 がローレベルのとき
は入力端子2の入力信号x2 はハイレベルであり、この
ときMOSトランジスタTr1 はオン、MOSトランジ
スタTr2 はオフとされるため、電流源3よりMOSト
ランジスタTr1 のソース、ドレインを通してLD4に
電流I0 が供給され、LD4が点灯(発光)する。
【0006】他方、入力信号x1 がハイレベル、入力信
号x2 がローレベルのときは、MOSトランジスタTr
1 がオフ、MOSトランジスタTr2 がオンとされるた
め、電流源3からの電流I0 はMOSトランジスタTr
2 に流れ、LD4には電流は供給されない。従って、こ
のときはLD4は消灯する。このようにして、LD4は
入力信号x1 及びx2 に応じて点灯制御される。
【0007】図7は従来の発光素子駆動回路の他の例の
回路図を示す。同図中、図6と同一構成部分には同一符
号を付し、その説明を省略する。図7において、入力信
号x 1 がローレベルのときはPチャンネルMOSトラン
ジスタTr1 がオンとされるため、電流源3からMOS
トランジスタTr1 のソース、ドレインを通してLD4
に電流I0 が流れ、これによりLD4が点灯する。
【0008】一方、入力信号x1 がハイレベルのときに
はMOSトランジスタTr1 がオフとされるため、LD
4には電流が流されず、これによりLD4は消灯する。
このようにして、LD4は入力信号x1 のレベルに応じ
て点灯制御される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、図6に示し
た従来の発光素子駆動回路は、入力信号に関係なく常に
MOSトランジスタTr1 及びTr2 のいずれか一方に
電流I0 が流れるため、電力消費が大きいという問題が
ある。
【0010】一方、図7に示した従来の発光素子駆動回
路は、入力信号x1 に応じてMOSトランジスタTr1
がオン又はオフにスイッチング制御され、MOSトラン
ジスタTr1 がオフのときにはLD4に駆動電流I0
流れないため、図6に示した従来回路に比し電力消費を
少なくできるという特長がある。
【0011】しかし、その反面、図7に示した従来回路
では入力信号(電圧)x1 が図8(B)に示す如くハイ
レベルからローレベルへ変化し、それによりMOSトラ
ンジスタTr1 がオフからオンへ変化すると、LD4に
流される駆動電流はその変化の瞬間、図8(A)に示す
如く極めて大なる値となり、駆動電流のオーバーシュー
トとして現われる。
【0012】これはMOSトランジスタTr1 のオン/
オフに伴い、ソース電圧(a点の電圧)の変化が大き
く、MOSトランジスタTr1 のソースと電源端子との
間の寄生容量CX に対する充放電が行なわれることによ
る。その結果、図7に示した従来回路では駆動電流に発
生した極めて大なるオーバーシュートにより、LD4の
動作が不安定となり、また受信側で光信号の正確なピー
ク検出ができない等の問題がある。
【0013】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
発光素子駆動時に駆動トランジスタの寄生容量より流れ
る電流をバイパス回路により除くことにより、上記の課
題を解決した発光素子駆動回路を提供することを目的と
する。
【0014】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理構成
図を示す。同図に示すように、本発明は入力信号に応じ
てスイッチング制御される駆動トランジスタ12のオン
期間中、電流源13よりの電流を駆動トランジスタ12
を通して発光素子11に供給する発光素子駆動回路にお
いて、バイパス用トランジスタ14と制御回路15とを
具備するようにしたものである。
【0015】上記のバイパス用トランジスタ14はオン
の期間中、電流源13よりの電流が流される。上記の制
御回路15は入力信号が供給され、駆動トランジスタ1
2がオンとされる直前のときのみバイパス用トランジス
タ14をオンに制御する。
【0016】
【作用】本発明では、制御回路15により駆動トランジ
スタ12がオンとされる直前にバイパス用トランジスタ
14がオンとされるため、駆動トランジスタ12及び電
流源13の構成素子に起因する寄生容量が駆動トランジ
スタ12のオン/オフによって充放電されても、その寄
生容量の放電電流が電流源13よりの電流と共にバイパ
ス用コンデンサ14を通して流された後で、駆動トラン
ジスタ12をオンとすることができる。
【0017】また、バイパス用トランジスタ14は駆動
トランジスタ12がオンとなる直前の短期間だけオンと
され、それ以外の期間ではオフとされる。
【0018】
【実施例】図2は本発明の一実施例の構成図を示す。同
図中、図1と同一構成部分には同一符号を付し、その説
明を省略する。図2において、制御回路15は遅延回路
21及びパルス発生回路22からなる。遅延回路21は
入力端子20よりの入力信号x0 の最短周期より短い一
定時間T1 入力信号x0 を遅延する。パルス発生回路2
2は上記の入力信号x0 と遅延回路21の出力信号x1
とが夫々入力され、遅延回路21の遅延時間の幅を持つ
パルスを発生する。
【0019】また、駆動トランジスタ12はPチャンネ
ルMOSトランジスタTr1により構成され、そのドレイ
ンは発光素子11の一例としてのLD23のアノードに
接続され、そのゲートは遅延回路21の出力端に接続さ
れている。また、バイパス用トランジスタ14はPチャ
ンネルMOSトランジスタTr2により構成されており、
そのドレインは低電位側電源端子に接続され、そのゲー
トはパルス発生回路22の出力端に接続されている。
【0020】MOSトランジスタTr1及びTr2の両ソー
スの共通接続点aは、電流源13を介して高電位側電源
端子に接続されている。この電流源13はMOSトラン
ジスタを用いた公知の構成とされており、そのMOSト
ランジスタとMOSトランジスタTr1及びTr2の合成寄
生容量CX が、等価的に電流源13に並列接続された状
態で生じている。
【0021】遅延回路21及びパルス発生回路22は例
えば図3に示す如き回路構成とされている。同図中、遅
延回路21はインバータ31〜34が直列接続された構
成とされており、インバータ31〜34の各々の固有の
遅延時間の総和が所定の遅延時間T1 である。また、パ
ルス発生回路22はインバータ35及び2入力NAND
回路36よりなり、NAND回路36の各入力端子はイ
ンバータ35の出力端子及びインバータ34の出力端子
に夫々接続されている。
【0022】次に図2及び図3に示す本実施例回路の動
作について、図4のタイムチャートを併せ参照して説明
する。入力端子20に入力される入力信号x0 は例えば
光通信により送信されるべきディジタルデータで、図4
(A)に示す如きパルス列である。この入力信号x0
遅延回路21に供給され、ここで所定の一定時間T1
延されて図4(B)に示す如き波形の遅延信号x1 とさ
れる。
【0023】パルス発生回路22は入力信号x0 をイン
バータ35で位相反転した信号と、遅延回路21の出力
遅延信号x1 とをNAND回路36で否定論理積をとっ
た信号x2 を生成する。従って、パルス発生回路22
(NAND回路36)からは、図4(C)に示す如く、
入力信号x0 がローレベルで、かつ、遅延信号x1 がハ
イレベルの期間T1 のみローレベルで、それ以外の期間
はハイレベルとされたパルスx2 が取り出される。
【0024】遅延回路21の出力遅延信号x1 は図2の
MOSトランジスタTr1のゲートに印加され、これをロ
ーレベル期間(図4(B)の時刻t2 〜t3 ,t5 〜t
6 )オン、ハイレベル期間(時刻t2 以前、t3
5 ,t6 〜等)オフにスイッチングする。他方、パル
ス発生回路22の出力パルスx2 は図2のMOSトラン
ジスタTr2のゲートに印加され、これをローレベル期間
(図4(C)の時刻t1 〜t2 ,t4 〜t5 )オン、ハ
イレベル期間(時刻t2 〜t4 ,t5 以降等)オフにス
イッチングする。
【0025】ここで、図4に示すように遅延信号x1
ローレベルとなる時刻t2 ,t5 とその直前の時刻
1 ,t4 との間の時間は前記遅延時間T1 に等しく、
この時間T1 パルスx2 はローレベルとされている。従
って、図2に示したMOSトランジスタTr1が上記遅延
信号x1 によってオンとされる直前の一定時間T1
み、MOSトランジスタTr2がオンとされる。
【0026】MOSトランジスタTr2がオンとされる
と、寄生容量Cxに充電されていた電荷がMOSトラン
ジスタTr2のソース、ドレインを介して放電されると共
に、電流源13からの電流I0 もMOSトランジスタT
r2のソース、ドレインを介して流れるため、MOSトラ
ンジスタTr2のソース電流IS は図4(D)に示す如く
になる。
【0027】MOSトランジスタTr2が一定時間T1
ンとされると、続いてMOSトランジスタTr1がオン、
MOSトランジスタTr2がオフとされる。このときは、
寄生容量Cxの充電電荷はその直前の期間の上記放電に
よって極めて小若しくは略ゼロであり、よってこのとき
のMOSトランジスタTr1 のソース、ドレインを通じ
てLD23に流される駆動電流IL は殆ど電流源13か
らの電流I0 によるものである。従って、MOSトラン
ジスタTr2がオフからオンになった直後の駆動電流IL
には、図4(E)に示すようにオーバーシュートが殆ど
生じない。
【0028】LD23は駆動電流IL が流される期間点
灯し、駆動電流IL が供給されない期間は消灯する。こ
の駆動電流IL は図4(E)に示したように入力信号x
0 を一定時間T1 遅延した信号x1 のローレベル期間流
され、ハイレベル期間は流れないから、LD23は入力
信号x0 の論理変化に対応して光強度が変調された光を
放射する。
【0029】このように、本実施例によれば、LD23
をオーバーシュートが抑えられた駆動電流IL により駆
動することができるため、LD23を安定に動作させる
ことができ、また受信側で光信号を正確にピーク検出さ
せることができる。
【0030】また、本実施例ではパルスx2 によりMO
SトランジスタTr2が短時間T1 のみオンとされ、残り
の大部分の期間はオフとされているため、消費電力を図
6の差動型の発光素子駆動回路のそれの約1/2 程度に節
約することができる。
【0031】なお、本発明は上記の実施例に限定される
ものではなく、例えば図5に示す如き変形例が考えられ
る。同図中、図1及び図2と同一構成部分には同一符号
を付し、その説明を省略する。図5に示す変形例は図2
に示した実施例中の駆動トランジスタ12及びバイパス
用トランジスタ14がPチャンネルMOSトランジスタ
Tr1及びTr2であったのに対し、NチャンネルMOSト
ランジスタTr3及びTr4で構成したものである。
【0032】これにより、LD23はカソードがMOS
トランジスタTr3のドレインに接続され、アノードが高
電位側電源端子に接続される。また、MOSトランジス
タTr3及びTr4の両ソースは電流源13を介して低電位
側電源端子に接続される。
【0033】更に、遅延回路31及びパルス発生回路3
2は前記遅延回路21及びパルス発生回路22と略同様
の構成であるが、遅延信号x1 及びパルスx2 と逆相の
信号を発生出力する点が異なる。本変形例によれば、前
記実施例と同様の動作により、所期の効果を奏すること
ができる。
【0034】
【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、バイパス
用トランジスタをオンとして寄生容量からの放電電流を
バイパス用トランジスタを通じて流した後で駆動トラン
ジスタをオンにするようにしたため、駆動トランジスタ
より発光素子に供給される駆動電流のオーバーシュート
を抑えることができ、またバイパス用トランジスタは駆
動トランジスタがオンとなる前の短期間だけオンとされ
るため、従来の差動型の発光素子駆動回路の消費電流の
約1/2 倍程度にまで消費電力を低減することができ、以
上よりCMOS LSI化に好適である等の特長を有す
るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理構成図である。
【図2】本発明の一実施例の構成図である。
【図3】図2中の要部の一実施例の回路図である。
【図4】図2,図3に示す実施例の動作説明用タイムチ
ャートである。
【図5】本発明の一変形例の構成図である。
【図6】従来の一例の回路図である。
【図7】従来の他の例の回路図である。
【図8】図7に示す従来回路の動作説明用タイムチャー
トである。
【符号の説明】
11 発光素子 12 駆動トランジスタ 13 電流源 14 バイパス用トランジスタ 15 制御回路 21 遅延回路 22 パルス発生回路 23 レーザダイオード(LD) Tr1,Tr2 PチャンネルMOSトランジスタ Tr3,Tr4 NチャンネルMOSトランジスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H04B 10/14 10/26 10/28 (72)発明者 岡田 賢治 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−7941(JP,A) 特開 昭57−39593(JP,A) 特開 平5−243654(JP,A) 特開 昭64−9676(JP,A) 特開 昭57−210682(JP,A) 特開 昭51−57299(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50 H01L 33/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号に応じてスイッチング制御され
    る駆動トランジスタ(12)のオンの期間中、電流源
    (13)よりの電流を該駆動トランジスタ(12)を通
    して発光素子(11)に供給する発光素子駆動回路にお
    いて、 オンの期間中、前記電流源(13)よりの電流が流され
    るバイパス用トランジスタ(14)と、 前記入力信号が供給され、前記駆動トランジスタ(1
    2)がオンとされる直前のときのみ該バイパス用トラン
    ジスタ(14)をオンに制御する制御回路(15)とを
    有することを特徴とする発光素子駆動回路。
  2. 【請求項2】 前記制御回路(15)は、 前記入力信号を該入力信号の最短周期より短い一定時間
    遅延する遅延回路(21)と、 該遅延回路(21)の出力遅延信号及び前記入力信号が
    夫々供給され、該一定時間の幅を持つパルスを発生して
    前記バイパス用トランジスタ(14)に供給し、該バイ
    パス用トランジスタ(14)をスイッチング制御するパ
    ルス発生回路(22)とよりなり、前記遅延回路(2
    1)により遅延された入力信号によりスイッチング制御
    される前記駆動トランジスタ(12)がオンとされる直
    前の該一定時間、該バイパス用トランジスタ(14)を
    オンに制御することを特徴とする請求項1記載の発光素
    子駆動回路。
  3. 【請求項3】 前記駆動トランジスタ(12)はMOS
    トランジスタ(Tr1,Tr3)であることを特徴とする請
    求項1記載の発光素子駆動回路。
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