JP3769180B2 - 発光ダイオード駆動回路およびそれを用いた光送信モジュール - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）駆動回路およびそれを用いた光送信モジュールに関し、特に高速の光送信モジュールあるいは光トランシーバに使用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光出力波形を高速化する発光ダイオード（ＬＥＤ）駆動回路は、特開平７−７４７８８「高速光送信回路」で開示されているように、立ち下がり時間の高速化回路を使い、さらに立ち上がり部分にもピーキングをかける構成となっている。
【０００３】
図６は、従来技術による発光ダイオード駆動回路を示している。図６に示すように、入力端子（３２）には第１の電流スイッチ回路（３３）とバッファアンプ（３４）とインバータ（３５）との入力が接続されている。バッファアンプ（３４）の出力には第１のコンデンサ（３６）が接続され、この第１のコンデンサ（３６）には第２の電流スイッチ回路（３８）が接続されている。インバータ（３５）の出力には第２のコンデンサ（３７）が接続され、このコンデンサ（３７）には第３の電流スイッチ回路（３９）が接続されている。この第３の電流スイッチ回路（３９）にはＰＮＰトランジスタからなるカレントミラー回路（４０）が接続され、このカレントミラー回路（４０）にはＬＥＤ（１）が接続されている。このＬＥＤ（１）のカソードには第１、第２の電流スイッチ回路（３３）（３８）が接続されている。なお、ＬＥＤ（１）のアノードには電源電位Ｖｃｃが供給されている。
【０００４】
上記従来の駆動回路によれば、第１の電流スイッチ回路（３３）によりＬＥＤ（１）の駆動電流がオン／オフされるとともに、バッファアンプ（３４）を通ったデジタル信号が第１のコンデンサ（３６）で微分され、この微分されたデジタル信号の立ち上がりエッジがコンパレータ＋第２の電流スイッチ（３８）で電流信号に変換されてＬＥＤ（１）に加えられる。さらに、インバータ（３５）で反転されたデジタル信号が第２のコンデンサ（３７）で微分され、この微分されたデジタル信号の立ち下がりエッジがコンパレータ＋電流スイッチ（３９）でパルス電流信号に変換されてカレントミラー回路（４０）に加えられる。そして、このカレントミラー回路（４０）の出力信号がＬＥＤ（１）のカソードに供給される。
【０００５】
このような構成にすることにより、立ち上がり時はＬＥＤ（１）をオーバードライブし、立ち下がり時にはＬＥＤ（１）に蓄積された電荷をディスチャージするため、ＬＥＤ（１）を高速にドライブすることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の駆動回路には、以下に示す三つの問題点がある。
【０００７】
一つめの問題は、一般にＩＣ内で使用することのできるＰＮＰトランジスタは、遮断周波数の低いラテラルタイプのものが多く、高速パルス電流を流すことができない。遮断周波数の比較的高いバーチカルタイプのＰＮＰトランジスタも作ることはできるが、ＮＰＮトランジスタほど高速パルス電流を流すことができない上に、コレクタ−サブストレート間の寄生容量が大きく１００Ｍｂｐｓ以上で駆動しようとすると高速性は十分といえない。したがって、十分な高速動作が困難であるという問題があった。
【０００８】
二つめの問題は、コンデンサによる微分信号によりパルス電流を発生させているため、ＬＥＤに加えるパルス電流のパルス幅を所望の値に設計することが難しい。このため、微分信号により発生されたパルス電流は、ＬＥＤに蓄積された電荷をディスチャージするためのパルス電流のパルス幅と合わせることが難しい。したがって、所望の光出力波形を得るのが難しいという問題があった。
【０００９】
三つめの問題は、ＬＥＤは、通常の接合容量に加え、電流を流すとこの電流に比例して増大する１００乃至２００ｐＦ程度の遷移時間の容量成分がある。これにより、電流を印加した場合、この電流はまず遷移時間の容量成分をチャージするために使われるため、光出力が所望の値になるまでに１０乃至２０ｎｓ程度の遅延時間が生じる。さらに、立ち下がり時は、わずかな電圧降下で電流が流れなくなるため、立ち上がり時に比べて遅延時間は短い。したがって、光のパルス幅が入力のパルス幅と比べてやせてしまうことになり、従来の回路構造は高速伝送に適さないという問題が生じていた。
【００１０】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、高速動作が可能な発光ダイオード駆動回路およびそれを用いた光送信モジュールを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために以下に示す手段を用いている。
【００１２】
本発明の発光ダイオード駆動回路は、発光ダイオードと、この発光ダイオードと直列に接続され、入力端子から入力される外部入力信号により電流をオン／オフさせる第１の電流スイッチ回路と、この第１の電流スイッチ回路と並列に接続され、立ち上がりエッジ検出回路とこの立ち上がりエッジ検出回路の出力に接続された第２の電流スイッチ回路とを有し、前記発光ダイオードから出力される光波形の立ち上がり部が矩形に近づくように立ち上がりエッジパルス電流を前記発光ダイオードに加えるパルス電流発生回路と、前記発光ダイオードと並列に接続され、前記第１の電流スイッチ回路の電流がオフになったときに前記発光ダイオードに蓄積された電荷を急速に放電するディスチャージ回路とを具備し、前記立ち上がりエッジ検出回路で前記外部入力信号の立ち上がり部に相当するパルス信号が検出され、このパルス信号に基づいて前記第２の電流スイッチ回路が前記立ち上がりエッジパルス電流を発生させる。
【００１３】
前記ディスチャージ回路は、前記発光ダイオードのアノードにコレクタが接続され、前記発光ダイオードのカソードにエミッタが接続されたトランジスタと、このトランジスタのべ一スに接続された電圧スイッチ回路とを有し、前記第１の電流スイッチ回路がオンの時には前記トランジスタに電流が流れないように前記電圧スイッチ回路の出力電圧Ｖｏｎが設定され、前記第１の電流スイッチ回路がオフの時には前記発光ダイオードのジャンクションに蓄積された電荷が放電するように前記電圧スイッチ回路の電圧Ｖｏｆｆが設定されている。
【００１４】
前記立ち上がりエッジ検出回路は、前記外部入力信号を遅延させる第１の遅延回路と、一方の入力が前記第１の遅延回路の出力に接続され他方の入力が前記外部入力信号に接続されたＥＸＯＲ回路と、一方の入力が前記ＥＸＯＲ回路の出力に接続され他方の入力が前記外部入力信号に接続されたＡＮＤ回路とを有する。
【００１５】
前記パルス電流発生回路は、立ち上がりエッジパルス電流を発生させていない時間領域で、前記第１の電流スイッチ回路で切りかえる電流値よりも低い値の定常電流を出力している。
【００１６】
前記入力端子と前記第１の電流スイッチ回路との間に、前記外部入力信号のパルス幅を所定の大きさに広げるパルス整形回路をさらに具備してもよい。ここで、前記パルス整形回路は、前記外部入力信号を遅延させる第２の遅延回路と、一方の入力が前記第２の遅延回路の出力に接続され、他方の入力が前記外部入力信号に接続されたＯＲ回路とを有している。
【００１７】
前記発光ダイオードの動作温度が変化して順方向の電圧降下が変化した場合、この電圧降下の変動を追随するように、前記電圧スイッチ回路の出力電圧Ｖｏｎ／Ｖｏｆｆを制御する温度補償回路をさらに具備してもよい。
【００１８】
前記トランジスタはＭＯＳトランジスタで構成され、このＭＯＳトランジスタのゲートには前記電圧スイッチ回路の出力が接続され、前記ＭＯＳトランジスタのソースには前記発光ダイオードのアノード又はカソードが接続され、前記ＭＯＳトランジスタのドレインには前記発光ダイオードのカソード又はアノードが接続されていてもよい。
【００１９】
上記本発明の発光ダイオード駆動回路によれば、ディスチャージ回路により、発光ダイオードに蓄積された電荷を急速にディスチャージすることができ、高速な立ち下がり波形を得ることができる。したがって、ＰＮＰトランジスタを用いることなく、高速動作が可能となる。
【００２０】
また、パルス電流発生回路により、パルス幅とピーク電流値とが制御された立ち上がりエッジパルス電流を発生させることができる。したがって、この立ち上がりエッジパルス電流を発光ダイオードに加えることで、発光ダイオードの立ち上がり時間を短縮することができ、高速動作が可能となる。さらに、パルス電流発生回路を用いることにより、微分信号を用いてパルス電流を発生させることなく、パルス電流を発生することが可能であるため、所望の光出力波形を得ることが可能となる。
【００２１】
また、パルス整形回路を用いて光出力の波形を調整することにより、発光ダイオードの特性に起因した光パルス幅の細りを抑制することができる。したがって、入力パルスと等しい正確なパルス幅を有する光出力を発生させることが可能となり、高速動作が可能となる。
【００２２】
本発明の発光ダイオード駆動回路を用いた光送信モジュールは、サブモジュール基板またはリードフレームと、このサブモジュール基板またはリードフレーム上に搭載された上記発光ダイオード駆動回路を有するＩＣおよび発光ダイオードと、前記発光ダイオードと光学的に結合する光コネクタと、前記ＩＣまたは発光ダイオードと電気的に結合するリードと、前記サブモジュール基板またはリードフレームと前記光コネクタと前記リードとを収容するパッケージとを具備している。
【００２３】
上記本発明の発光ダイオード駆動回路を用いた光送信モジュールによれば、上記発光ダイオード駆動回路を用いることにより、正確なパルス幅を有し、かつ立ち上がりおよび立ち下がり時間が高速な光出力波形を得ることができる。このため、本質的に大きな値の接合容量を持つ発光ダイオードに対しても高速変調が可能で、かつパルス波形の歪みが小さいため、消費電力が小さな低電圧電源にも対応可能な光送信モジュールを実現できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。
【００２５】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る発光ダイオード駆動回路を示している。図１に示すように、入力端子（３２）にはパルス電流発生回路（３）とパルス整形回路（１６）との入力が接続され、このパルス整形回路（１６）の出力には第１の電流スイッチ回路（２）とディスチャージ回路（５）との入力が接続されている。このディスチャージ回路（５）の出力にはＬＥＤ（１）のアノードとカソードとが接続され、このＬＥＤ（１）のカソードにはパルス電流発生回路（３）と第１の電流スイッチ回路（２）との出力が接続されている。このように、第１の電流スイッチ回路（２）はＬＥＤ（１）と直列に接続され、ディスチャージ回路（５）はＬＥＤ（１）と並列に接続され、パルス電流発生回路（３）は第１の電流スイッチ回路（２）と並列に接続されている。なお、ＬＥＤ（１）のアノードには電源電位Ｖｃｃが供給されている。また、第１の電流スイッチ回路（２）は、入力端子（３２）から入力される外部入力信号により電流をオン／オフさせている。
【００２６】
上記ディスチャージ回路（５）は、第１の電流スイッチ回路（２）の電流がオフになったときにＬＥＤ（１）に蓄積された電荷を急速に放電する機能を有する。このディスチャージ回路（５）は、パルス整形回路（１６）の出力に接続される電圧スイッチ回路（１０）と、この電圧スイッチ回路（１０）に接続されるトランジスタ（６）とから構成されている。ここで、トランジスタ（６）のべ一ス（８）には電圧スイッチ回路（１０）の出力が接続され、コレクタ（７）にはＬＥＤ（１）のアノードが接続され、エミッタ（９）にはＬＥＤ（１）のカソードが接続されている。さらに、第１の電流スイッチ回路（２）がオンの時にはトランジスタ（６）に電流が流れないように電圧スイッチ回路（２）の出力電圧Ｖｏｎが設定され、第１の電流スイッチ回路（２）がオフの時にはＬＥＤ（１）のジャンクションに蓄積された電荷がトランジスタ（６）を通して放電するように電圧スイッチ回路（２）の出力電圧Ｖｏｆｆが設定されている。
【００２７】
このような構成にすることにより、入力信号の立ち下がり時に、ＬＥＤ（１）に蓄積された電荷を急速にディスチャージすることができるので、高速な立ち下がり波形を得ることができる。
【００２８】
図２は、パルス電流発生回路（３）の回路構成を示している。パルス電流発生回路（３）は、ＬＥＤ（１）から出力される光波形の立ち上がり部が所望の光波形になるように、外部入力信号のパルス幅より狭いパルス幅を有するパルス電流を印加する機能を有する。図２に示すように、パルス電流発生回路（３）は、入力端子（３２）から入力された外部入力信号を遅延させるために設けられた第１の遅延回路（１２）と、一方の入力が前記第１の遅延回路の出力に接続され他方の入力が外部入力信号に接続されたイクスクルーシブＯＲ回路（以下、ＥＸＯＲ回路と称す）（１３）と、一方の入力が前記ＥＸＯＲ回路（１３）の出力に接続され他方の入力が外部入力信号に接続されたＡＮＤ回路（１４）とからなる立ち上がりエッジ検出回路と、この立ち上がりエッジ検出回路の出力に接続された第２の電流スイッチ回路（１５）とで構成される。ここで、第２の電流スイッチ回路（１５）は、エッジ検出器（立ち上がりエッジ検出回路）から入力されたパルス幅を保持すると同時に、ピーク電流値を可変設定できる機能を有する。
【００２９】
このような構成にすることにより、ＥＸＯＲ回路（１３）の出力には、入力信号の立ち上がり部と立ち下がり部に相当する部分に第１の遅延回路（１２）で決定される遅延時間の長さを有するパルス信号が得られる。このパルス信号と入力信号とのＡＮＤを取ることで、ＡＮＤ回路（１４）の出力には入力信号の立ち上がり部分に相当するパルス信号が得られる。そして、このパルス信号により、第２の電流スイッチ回路（１５）から立ち上がりエッジパルス電流が発生される。このように、パルス幅とピーク電流値とが制御された立ち上がりエッジパルス電流をＬＥＤ（１）に加えることで、ＬＥＤ（１）の立ち上がり時間を短縮させ、かつ矩形パルスに近づけることができる。
【００３０】
図３は、パルス整形回路（１６）の回路構成を示している。図３に示すように、パルス整形回路（１６）は、入力端子（３２）から入力される外部入力信号を遅延させる第２の遅延回路（１７）と、一方の入力が前記第２の遅延回路（１７）の出力に接続され他方の入力が入力端子（３２）に接続されたＯＲ回路（１８）とで構成されている。
【００３１】
このような構成にすることにより、入力端子（３２）から入力された外部入力信号は、ＯＲ回路（１８）に直接入力されるとともに、第２の遅延回路（１７）に入力される。この第２の遅延回路（１７）により遅延された遅延信号と外部入力信号とのＯＲを取ることにより、ＯＲ回路（１８）からパルス幅の太いパルス信号を発生させることができる。このパルス信号は、入力端子（３２）に信号が入力すると第２の遅延回路（１７）で遅延する時間だけ、パルス幅を太らせることができる。このパルス幅の太いパルス信号で第１の電流スイッチ回路（２）の出力電流をオン／オフすることにより、ＬＥＤ（１）の光出力がオン／オフされる。以上のように、パルス整形回路（１６）は、外部入力信号のパルス幅を所定の大きさに広げることができる。したがって、パルス整形回路（１６）を用いて光出力の波形を調整することにより、光出力のパルス幅がやせることを防止できる。このため、入力のパルス幅と光出力のパルス幅とを同じにすることが可能となり、高速動作が可能となる。
【００３２】
上記第１の実施形態によれば、電圧スイッチ回路（１０）とトランジスタ（６）とからなるディスチャージ回路（５）が形成され、このディスチャージ回路（５）の電圧スイッチ回路（１０）が所定の出力電圧に設定されている。これにより、ＬＥＤ（１）に蓄積された電荷を急速にディスチャージすることができ、高速な立ち下がり波形を得ることができる。したがって、ＰＮＰトランジスタを用いることなく、高速動作が可能となる。
【００３３】
また、立ち上がりエッジ検出回路と第２の電流スイッチ回路（１５）とからなるパルス電流発生回路（３）が形成されている。このパルス電流発生回路（３）により、パルス幅とピーク電流値とが制御された立ち上がりエッジパルス電流を発生させることができる。したがって、この立ち上がりエッジパルス電流をＬＥＤ（１）に加えることで、ＬＥＤ（１）の立ち上がり時間を短縮することができ、高速動作が可能となる。さらに、パルス電流発生回路（３）を用いることにより、微分信号を用いてパルス電流を発生させることなく、パルス電流を発生することが可能であるため、所望の光出力波形を得ることが可能となる。
【００３４】
また、第２の遅延回路（１７）とＯＲ回路（１８）とからなるパルス整形回路（１６）が形成されている。このパルス整形回路（１６）を用いて光出力の波形を調整することにより、ＬＥＤ（１）の特性に起因した光パルス幅の細りを抑制することができる。したがって、入力パルスと等しい正確なパルス幅を有する光出力を発生させることが可能となり、高速動作が可能となる。
【００３５】
なお、前記パルス電流発生回路（３）において、立ち上がりエッジパルス電流を発生させていない時間領域で、第１の電流スイッチ回路（２）で切りかえる電流値よりも低い値の定常電流を出力するように、パルス電流発生回路（３）の出力電流を設定してもよい。具体的には、例えば、第２の電流スイッチ回路（１５）に示されるトランジスタのべ一スに加えるロウレベルの電圧をコントロールするか、或いは第２の電流スイッチ回路（１５）の出力に別の定常電流電源を接続する。このような方法で定常電流を流すことにより、上記第１の実施形態における効果が得られるだけでなく、パルス整形回路（１６）で調整するパルス幅の補正を小さくできるので、素子バラツキによるパルス幅歪のばらつきも小さくすることができる。
【００３６】
また、本発明の半導体装置には、ＬＥＤ（１）の動作温度が変化して順方向の電圧降下が変化した場合、この電圧降下の変動を追随するように、電圧スイッチ回路（１０）の出力電圧Ｖｏｎ／Ｖｏｆｆが制御できる温度補償回路をさらに具備してもよい。この場合、上記第１の実施形態における効果が得られるだけでなく、さらに、ＬＥＤ（１）の動作温度が変化して順方向の電圧降下が変化した場合、温度補償回路により電圧スイッチ回路（１０）の出力電圧Ｖｏｎ／Ｖｏｆｆが制御できるため、光出力の立ち下がり時間の温度に対する変化を小さくできるという効果がある。
【００３７】
［第２の実施形態］
第２の実施形態は、第１の実施形態で示したディスチャージ回路（５）のトランジスタ（６）をＭＯＳトランジスタに変更した点に特徴がある。
【００３８】
図４は、本発明の第２の実施形態に係る発光ダイオード駆動回路を示している。図４に示すように、第１の実施形態と異なる構造はディスチャージ回路（５）の構成のみである。このディスチャージ回路（５）は、パルス整形回路（１６）の出力に接続される電圧スイッチ回路（１０）と、この電圧スイッチ回路（１０）に接続されるＰチャンネルＭＯＳトランジスタ（１９）とから構成されている。ここで、ＭＯＳトランジスタ（１９）のゲート（２１）には電圧スイッチ回路（１０）の出力が接続され、ＭＯＳトランジスタ（１９）のソース（２０）にはＬＥＤ（１）のアノード又はカソードが接続され、ＭＯＳトランジスタ（１９）のドレイン（２２）にはＬＥＤ（１）のカソード又はアノードが接続されている。上記以外の構造は第１の実施形態と同様の構造であるため説明は省略する。
【００３９】
このような構成にすることで、ＬＥＤ（１）の駆動電流をオフにしたときにＭＯＳトランジスタ（１９）をオンにすることにより、ＬＥＤ（１）に蓄積された電荷を急速にディスチャージすることができる。このため、立ち下がり時間を短縮することが可能である。
【００４０】
上記第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、第１の実施形態における駆動回路よりも立ち下がり時間を短縮することが可能である。
【００４１】
なお、ＭＯＳトランジスタ（１９）のソース（２０）の電位は、電源電圧Ｖｃｃの電位よりも若干低くしてもよい。この場合、上記第２の実施形態と同様の効果が得られるだけでなく、さらに、立ち下がり時間の短縮を図ることも可能である。
【００４２】
［第３の実施形態］
第３の実施形態は、上記第１、第２の実施形態に示したＬＥＤ駆動回路を用いた光送信モジュールの例を示している。
【００４３】
図５は、本発明の第３の実施形態に係わる光送信モジュールの透視斜視図を示している。図５に示すように、サブモジュール基板（２４）上には、上記第１、第２の実施形態に示したＬＥＤ駆動回路が組み込まれたＩＣ（２３）と、このＩＣ（２３）に接続されるＬＥＤ（１）と、ＩＣ（２３）の動作に付随する容量（３１）および抵抗（３０）とからなるモジュールが一括実装されている。ＬＥＤ（１）には一括に整形された光コネクタ（２５）が光学的に結合されており、この光コネクタ（２５）にはプラスチック・ファイバーなどの光導波路（図示せず）が光学的に結合される。モジュール（ＩＣ（２３）またはＬＥＤ（１））の一側端にはリード（２６）が電気的に結合されており、このリード（２６）には外部端子（図示せず）が電気的に結合される。そして、サブモジュール基板（２４）と光コネクタ（２５）とリード（２６）の一部とは一括にモールドされ、例えばプラスチック・パッケージ（２７）により収容されている。
【００４４】
なお、サブモジュール基板（２４）の代わりにプラスチック・モールド用のリードフレームを用いてもよい。
【００４５】
また、リード（２６）はモジュールの一側端にだけ設けてあるが、リード（２６）を設ける箇所は適宜選択でき、例えばパッケージ（２７）の他方の側端にも設置してもよい。さらに、プリント基板にモジュールを実装する際の機械的強度を確保する目的のリードを設けてもよい。
【００４６】
また、送信モジュールと並列して受信モジュールを実装して一体成形したトランシーバー・モジュールとした構造としても、本発明の趣旨を逸脱するものではない。例えば、図５に示すように、受信モジュールとして、光検出器（２８）と受信ＩＣ（２９）とをサブモジュール基板（２４）上に設けてもよい。
【００４７】
上記第３の実施形態によれば、上記第１、第２の実施形態に示したＬＥＤ駆動回路を用いることにより、正確なパルス幅を有し、かつ立ち上がりおよび立ち下がり時間が高速な光出力波形を得ることができる。このため、本質的に大きな値の接合容量を持つＬＥＤに対しても高速変調が可能で、かつパルス波形の歪みが小さいため、消費電力が小さな低電圧電源にも対応可能な光送信モジュールを実現できる。
【００４８】
また、単一の電源で動作し、通常の放熱設計で使用可能な低消費電力でコンパクトな光コネクタ結合型プラスチック送信モジュールまたは光送受信モジュールが実現できる。
【００４９】
また、発光素子としてレーザーダイオードを使わずにＬＥＤを使うことにより、温度に対して安定で長寿命な光送信モジュールを作ることができる。
【００５０】
その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することが可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、高速動作が可能な発光ダイオード駆動回路およびそれを用いた光送信モジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る発光ダイオード駆動回路の構成図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るパルス電流発生回路の構成図。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るパルス整形回路の構成図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る発光ダイオード駆動回路の構成図。
【図５】本発明の発光ダイオード駆動回路を用いた光送信モジュールを示す透視斜視図。
【図６】従来技術による発光ダイオード駆動回路の構成図。
【符号の説明】
１…発光ダイオード（ＬＥＤ）、
２…電流スイッチ回路、
３…パルス電流発生回路、
５…ディスチャージ回路、
６…トランジスタ、
７…コレクタ、
８…ベース、
９…エミッタ、
１０…電圧スイッチ回路、
１２…第１の遅延回路、
１３…ＥＸＯＲ回路、
１４…ＡＮＤ回路、
１５…第２の電流スイッチ回路、
１６…パルス整形回路、
１７…第２の遅延回路、
１８…ＯＲ回路、
１９…ＭＯＳトランジスタ、
２０…ソース、
２１…ゲート、
２２…ドレイン、
２３…ＩＣ、
２４…サブモジュール基板、
２５…光コネクタ、
２６…リード、
２７…プラスチック・パッケージ、
２８…光検出器、
２９…受信ＩＣ、
３０…抵抗、
３１…容量。
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）駆動回路およびそれを用いた光送信モジュールに関し、特に高速の光送信モジュールあるいは光トランシーバに使用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光出力波形を高速化する発光ダイオード（ＬＥＤ）駆動回路は、特開平７−７４７８８「高速光送信回路」で開示されているように、立ち下がり時間の高速化回路を使い、さらに立ち上がり部分にもピーキングをかける構成となっている。
【０００３】
図６は、従来技術による発光ダイオード駆動回路を示している。図６に示すように、入力端子（３２）には第１の電流スイッチ回路（３３）とバッファアンプ（３４）とインバータ（３５）との入力が接続されている。バッファアンプ（３４）の出力には第１のコンデンサ（３６）が接続され、この第１のコンデンサ（３６）には第２の電流スイッチ回路（３８）が接続されている。インバータ（３５）の出力には第２のコンデンサ（３７）が接続され、このコンデンサ（３７）には第３の電流スイッチ回路（３９）が接続されている。この第３の電流スイッチ回路（３９）にはＰＮＰトランジスタからなるカレントミラー回路（４０）が接続され、このカレントミラー回路（４０）にはＬＥＤ（１）が接続されている。このＬＥＤ（１）のカソードには第１、第２の電流スイッチ回路（３３）（３８）が接続されている。なお、ＬＥＤ（１）のアノードには電源電位Ｖｃｃが供給されている。
【０００４】
上記従来の駆動回路によれば、第１の電流スイッチ回路（３３）によりＬＥＤ（１）の駆動電流がオン／オフされるとともに、バッファアンプ（３４）を通ったデジタル信号が第１のコンデンサ（３６）で微分され、この微分されたデジタル信号の立ち上がりエッジがコンパレータ＋第２の電流スイッチ（３８）で電流信号に変換されてＬＥＤ（１）に加えられる。さらに、インバータ（３５）で反転されたデジタル信号が第２のコンデンサ（３７）で微分され、この微分されたデジタル信号の立ち下がりエッジがコンパレータ＋電流スイッチ（３９）でパルス電流信号に変換されてカレントミラー回路（４０）に加えられる。そして、このカレントミラー回路（４０）の出力信号がＬＥＤ（１）のカソードに供給される。
【０００５】
このような構成にすることにより、立ち上がり時はＬＥＤ（１）をオーバードライブし、立ち下がり時にはＬＥＤ（１）に蓄積された電荷をディスチャージするため、ＬＥＤ（１）を高速にドライブすることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の駆動回路には、以下に示す三つの問題点がある。
【０００７】
一つめの問題は、一般にＩＣ内で使用することのできるＰＮＰトランジスタは、遮断周波数の低いラテラルタイプのものが多く、高速パルス電流を流すことができない。遮断周波数の比較的高いバーチカルタイプのＰＮＰトランジスタも作ることはできるが、ＮＰＮトランジスタほど高速パルス電流を流すことができない上に、コレクタ−サブストレート間の寄生容量が大きく１００Ｍｂｐｓ以上で駆動しようとすると高速性は十分といえない。したがって、十分な高速動作が困難であるという問題があった。
【０００８】
二つめの問題は、コンデンサによる微分信号によりパルス電流を発生させているため、ＬＥＤに加えるパルス電流のパルス幅を所望の値に設計することが難しい。このため、微分信号により発生されたパルス電流は、ＬＥＤに蓄積された電荷をディスチャージするためのパルス電流のパルス幅と合わせることが難しい。したがって、所望の光出力波形を得るのが難しいという問題があった。
【０００９】
三つめの問題は、ＬＥＤは、通常の接合容量に加え、電流を流すとこの電流に比例して増大する１００乃至２００ｐＦ程度の遷移時間の容量成分がある。これにより、電流を印加した場合、この電流はまず遷移時間の容量成分をチャージするために使われるため、光出力が所望の値になるまでに１０乃至２０ｎｓ程度の遅延時間が生じる。さらに、立ち下がり時は、わずかな電圧降下で電流が流れなくなるため、立ち上がり時に比べて遅延時間は短い。したがって、光のパルス幅が入力のパルス幅と比べてやせてしまうことになり、従来の回路構造は高速伝送に適さないという問題が生じていた。
【００１０】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、高速動作が可能な発光ダイオード駆動回路およびそれを用いた光送信モジュールを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために以下に示す手段を用いている。
【００１２】
本発明の発光ダイオード駆動回路は、発光ダイオードと、この発光ダイオードと直列に接続され、入力端子から入力される外部入力信号により電流をオン／オフさせる第１の電流スイッチ回路と、この第１の電流スイッチ回路と並列に接続され、立ち上がりエッジ検出回路とこの立ち上がりエッジ検出回路の出力に接続された第２の電流スイッチ回路とを有し、前記発光ダイオードから出力される光波形の立ち上がり部が矩形に近づくように立ち上がりエッジパルス電流を前記発光ダイオードに加えるパルス電流発生回路と、前記発光ダイオードと並列に接続され、前記第１の電流スイッチ回路の電流がオフになったときに前記発光ダイオードに蓄積された電荷を急速に放電するディスチャージ回路とを具備し、前記立ち上がりエッジ検出回路で前記外部入力信号の立ち上がり部に相当するパルス信号が検出され、このパルス信号に基づいて前記第２の電流スイッチ回路が前記立ち上がりエッジパルス電流を発生させる。
【００１３】
前記ディスチャージ回路は、前記発光ダイオードのアノードにコレクタが接続され、前記発光ダイオードのカソードにエミッタが接続されたトランジスタと、このトランジスタのべ一スに接続された電圧スイッチ回路とを有し、前記第１の電流スイッチ回路がオンの時には前記トランジスタに電流が流れないように前記電圧スイッチ回路の出力電圧Ｖｏｎが設定され、前記第１の電流スイッチ回路がオフの時には前記発光ダイオードのジャンクションに蓄積された電荷が放電するように前記電圧スイッチ回路の電圧Ｖｏｆｆが設定されている。
【００１４】
前記立ち上がりエッジ検出回路は、前記外部入力信号を遅延させる第１の遅延回路と、一方の入力が前記第１の遅延回路の出力に接続され他方の入力が前記外部入力信号に接続されたＥＸＯＲ回路と、一方の入力が前記ＥＸＯＲ回路の出力に接続され他方の入力が前記外部入力信号に接続されたＡＮＤ回路とを有する。
【００１５】
前記パルス電流発生回路は、立ち上がりエッジパルス電流を発生させていない時間領域で、前記第１の電流スイッチ回路で切りかえる電流値よりも低い値の定常電流を出力している。
【００１６】
前記入力端子と前記第１の電流スイッチ回路との間に、前記外部入力信号のパルス幅を所定の大きさに広げるパルス整形回路をさらに具備してもよい。ここで、前記パルス整形回路は、前記外部入力信号を遅延させる第２の遅延回路と、一方の入力が前記第２の遅延回路の出力に接続され、他方の入力が前記外部入力信号に接続されたＯＲ回路とを有している。
【００１７】
前記発光ダイオードの動作温度が変化して順方向の電圧降下が変化した場合、この電圧降下の変動を追随するように、前記電圧スイッチ回路の出力電圧Ｖｏｎ／Ｖｏｆｆを制御する温度補償回路をさらに具備してもよい。
【００１８】
前記トランジスタはＭＯＳトランジスタで構成され、このＭＯＳトランジスタのゲートには前記電圧スイッチ回路の出力が接続され、前記ＭＯＳトランジスタのソースには前記発光ダイオードのアノード又はカソードが接続され、前記ＭＯＳトランジスタのドレインには前記発光ダイオードのカソード又はアノードが接続されていてもよい。
【００１９】
上記本発明の発光ダイオード駆動回路によれば、ディスチャージ回路により、発光ダイオードに蓄積された電荷を急速にディスチャージすることができ、高速な立ち下がり波形を得ることができる。したがって、ＰＮＰトランジスタを用いることなく、高速動作が可能となる。
【００２０】
また、パルス電流発生回路により、パルス幅とピーク電流値とが制御された立ち上がりエッジパルス電流を発生させることができる。したがって、この立ち上がりエッジパルス電流を発光ダイオードに加えることで、発光ダイオードの立ち上がり時間を短縮することができ、高速動作が可能となる。さらに、パルス電流発生回路を用いることにより、微分信号を用いてパルス電流を発生させることなく、パルス電流を発生することが可能であるため、所望の光出力波形を得ることが可能となる。
【００２１】
また、パルス整形回路を用いて光出力の波形を調整することにより、発光ダイオードの特性に起因した光パルス幅の細りを抑制することができる。したがって、入力パルスと等しい正確なパルス幅を有する光出力を発生させることが可能となり、高速動作が可能となる。
【００２２】
本発明の発光ダイオード駆動回路を用いた光送信モジュールは、サブモジュール基板またはリードフレームと、このサブモジュール基板またはリードフレーム上に搭載された上記発光ダイオード駆動回路を有するＩＣおよび発光ダイオードと、前記発光ダイオードと光学的に結合する光コネクタと、前記ＩＣまたは発光ダイオードと電気的に結合するリードと、前記サブモジュール基板またはリードフレームと前記光コネクタと前記リードとを収容するパッケージとを具備している。
【００２３】
上記本発明の発光ダイオード駆動回路を用いた光送信モジュールによれば、上記発光ダイオード駆動回路を用いることにより、正確なパルス幅を有し、かつ立ち上がりおよび立ち下がり時間が高速な光出力波形を得ることができる。このため、本質的に大きな値の接合容量を持つ発光ダイオードに対しても高速変調が可能で、かつパルス波形の歪みが小さいため、消費電力が小さな低電圧電源にも対応可能な光送信モジュールを実現できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。
【００２５】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る発光ダイオード駆動回路を示している。図１に示すように、入力端子（３２）にはパルス電流発生回路（３）とパルス整形回路（１６）との入力が接続され、このパルス整形回路（１６）の出力には第１の電流スイッチ回路（２）とディスチャージ回路（５）との入力が接続されている。このディスチャージ回路（５）の出力にはＬＥＤ（１）のアノードとカソードとが接続され、このＬＥＤ（１）のカソードにはパルス電流発生回路（３）と第１の電流スイッチ回路（２）との出力が接続されている。このように、第１の電流スイッチ回路（２）はＬＥＤ（１）と直列に接続され、ディスチャージ回路（５）はＬＥＤ（１）と並列に接続され、パルス電流発生回路（３）は第１の電流スイッチ回路（２）と並列に接続されている。なお、ＬＥＤ（１）のアノードには電源電位Ｖｃｃが供給されている。また、第１の電流スイッチ回路（２）は、入力端子（３２）から入力される外部入力信号により電流をオン／オフさせている。
【００２６】
上記ディスチャージ回路（５）は、第１の電流スイッチ回路（２）の電流がオフになったときにＬＥＤ（１）に蓄積された電荷を急速に放電する機能を有する。このディスチャージ回路（５）は、パルス整形回路（１６）の出力に接続される電圧スイッチ回路（１０）と、この電圧スイッチ回路（１０）に接続されるトランジスタ（６）とから構成されている。ここで、トランジスタ（６）のべ一ス（８）には電圧スイッチ回路（１０）の出力が接続され、コレクタ（７）にはＬＥＤ（１）のアノードが接続され、エミッタ（９）にはＬＥＤ（１）のカソードが接続されている。さらに、第１の電流スイッチ回路（２）がオンの時にはトランジスタ（６）に電流が流れないように電圧スイッチ回路（２）の出力電圧Ｖｏｎが設定され、第１の電流スイッチ回路（２）がオフの時にはＬＥＤ（１）のジャンクションに蓄積された電荷がトランジスタ（６）を通して放電するように電圧スイッチ回路（２）の出力電圧Ｖｏｆｆが設定されている。
【００２７】
このような構成にすることにより、入力信号の立ち下がり時に、ＬＥＤ（１）に蓄積された電荷を急速にディスチャージすることができるので、高速な立ち下がり波形を得ることができる。
【００２８】
図２は、パルス電流発生回路（３）の回路構成を示している。パルス電流発生回路（３）は、ＬＥＤ（１）から出力される光波形の立ち上がり部が所望の光波形になるように、外部入力信号のパルス幅より狭いパルス幅を有するパルス電流を印加する機能を有する。図２に示すように、パルス電流発生回路（３）は、入力端子（３２）から入力された外部入力信号を遅延させるために設けられた第１の遅延回路（１２）と、一方の入力が前記第１の遅延回路の出力に接続され他方の入力が外部入力信号に接続されたイクスクルーシブＯＲ回路（以下、ＥＸＯＲ回路と称す）（１３）と、一方の入力が前記ＥＸＯＲ回路（１３）の出力に接続され他方の入力が外部入力信号に接続されたＡＮＤ回路（１４）とからなる立ち上がりエッジ検出回路と、この立ち上がりエッジ検出回路の出力に接続された第２の電流スイッチ回路（１５）とで構成される。ここで、第２の電流スイッチ回路（１５）は、エッジ検出器（立ち上がりエッジ検出回路）から入力されたパルス幅を保持すると同時に、ピーク電流値を可変設定できる機能を有する。
【００２９】
このような構成にすることにより、ＥＸＯＲ回路（１３）の出力には、入力信号の立ち上がり部と立ち下がり部に相当する部分に第１の遅延回路（１２）で決定される遅延時間の長さを有するパルス信号が得られる。このパルス信号と入力信号とのＡＮＤを取ることで、ＡＮＤ回路（１４）の出力には入力信号の立ち上がり部分に相当するパルス信号が得られる。そして、このパルス信号により、第２の電流スイッチ回路（１５）から立ち上がりエッジパルス電流が発生される。このように、パルス幅とピーク電流値とが制御された立ち上がりエッジパルス電流をＬＥＤ（１）に加えることで、ＬＥＤ（１）の立ち上がり時間を短縮させ、かつ矩形パルスに近づけることができる。
【００３０】
図３は、パルス整形回路（１６）の回路構成を示している。図３に示すように、パルス整形回路（１６）は、入力端子（３２）から入力される外部入力信号を遅延させる第２の遅延回路（１７）と、一方の入力が前記第２の遅延回路（１７）の出力に接続され他方の入力が入力端子（３２）に接続されたＯＲ回路（１８）とで構成されている。
【００３１】
このような構成にすることにより、入力端子（３２）から入力された外部入力信号は、ＯＲ回路（１８）に直接入力されるとともに、第２の遅延回路（１７）に入力される。この第２の遅延回路（１７）により遅延された遅延信号と外部入力信号とのＯＲを取ることにより、ＯＲ回路（１８）からパルス幅の太いパルス信号を発生させることができる。このパルス信号は、入力端子（３２）に信号が入力すると第２の遅延回路（１７）で遅延する時間だけ、パルス幅を太らせることができる。このパルス幅の太いパルス信号で第１の電流スイッチ回路（２）の出力電流をオン／オフすることにより、ＬＥＤ（１）の光出力がオン／オフされる。以上のように、パルス整形回路（１６）は、外部入力信号のパルス幅を所定の大きさに広げることができる。したがって、パルス整形回路（１６）を用いて光出力の波形を調整することにより、光出力のパルス幅がやせることを防止できる。このため、入力のパルス幅と光出力のパルス幅とを同じにすることが可能となり、高速動作が可能となる。
【００３２】
上記第１の実施形態によれば、電圧スイッチ回路（１０）とトランジスタ（６）とからなるディスチャージ回路（５）が形成され、このディスチャージ回路（５）の電圧スイッチ回路（１０）が所定の出力電圧に設定されている。これにより、ＬＥＤ（１）に蓄積された電荷を急速にディスチャージすることができ、高速な立ち下がり波形を得ることができる。したがって、ＰＮＰトランジスタを用いることなく、高速動作が可能となる。
【００３３】
また、立ち上がりエッジ検出回路と第２の電流スイッチ回路（１５）とからなるパルス電流発生回路（３）が形成されている。このパルス電流発生回路（３）により、パルス幅とピーク電流値とが制御された立ち上がりエッジパルス電流を発生させることができる。したがって、この立ち上がりエッジパルス電流をＬＥＤ（１）に加えることで、ＬＥＤ（１）の立ち上がり時間を短縮することができ、高速動作が可能となる。さらに、パルス電流発生回路（３）を用いることにより、微分信号を用いてパルス電流を発生させることなく、パルス電流を発生することが可能であるため、所望の光出力波形を得ることが可能となる。
【００３４】
また、第２の遅延回路（１７）とＯＲ回路（１８）とからなるパルス整形回路（１６）が形成されている。このパルス整形回路（１６）を用いて光出力の波形を調整することにより、ＬＥＤ（１）の特性に起因した光パルス幅の細りを抑制することができる。したがって、入力パルスと等しい正確なパルス幅を有する光出力を発生させることが可能となり、高速動作が可能となる。
【００３５】
なお、前記パルス電流発生回路（３）において、立ち上がりエッジパルス電流を発生させていない時間領域で、第１の電流スイッチ回路（２）で切りかえる電流値よりも低い値の定常電流を出力するように、パルス電流発生回路（３）の出力電流を設定してもよい。具体的には、例えば、第２の電流スイッチ回路（１５）に示されるトランジスタのべ一スに加えるロウレベルの電圧をコントロールするか、或いは第２の電流スイッチ回路（１５）の出力に別の定常電流電源を接続する。このような方法で定常電流を流すことにより、上記第１の実施形態における効果が得られるだけでなく、パルス整形回路（１６）で調整するパルス幅の補正を小さくできるので、素子バラツキによるパルス幅歪のばらつきも小さくすることができる。
【００３６】
また、本発明の半導体装置には、ＬＥＤ（１）の動作温度が変化して順方向の電圧降下が変化した場合、この電圧降下の変動を追随するように、電圧スイッチ回路（１０）の出力電圧Ｖｏｎ／Ｖｏｆｆが制御できる温度補償回路をさらに具備してもよい。この場合、上記第１の実施形態における効果が得られるだけでなく、さらに、ＬＥＤ（１）の動作温度が変化して順方向の電圧降下が変化した場合、温度補償回路により電圧スイッチ回路（１０）の出力電圧Ｖｏｎ／Ｖｏｆｆが制御できるため、光出力の立ち下がり時間の温度に対する変化を小さくできるという効果がある。
【００３７】
［第２の実施形態］
第２の実施形態は、第１の実施形態で示したディスチャージ回路（５）のトランジスタ（６）をＭＯＳトランジスタに変更した点に特徴がある。
【００３８】
図４は、本発明の第２の実施形態に係る発光ダイオード駆動回路を示している。図４に示すように、第１の実施形態と異なる構造はディスチャージ回路（５）の構成のみである。このディスチャージ回路（５）は、パルス整形回路（１６）の出力に接続される電圧スイッチ回路（１０）と、この電圧スイッチ回路（１０）に接続されるＰチャンネルＭＯＳトランジスタ（１９）とから構成されている。ここで、ＭＯＳトランジスタ（１９）のゲート（２１）には電圧スイッチ回路（１０）の出力が接続され、ＭＯＳトランジスタ（１９）のソース（２０）にはＬＥＤ（１）のアノード又はカソードが接続され、ＭＯＳトランジスタ（１９）のドレイン（２２）にはＬＥＤ（１）のカソード又はアノードが接続されている。上記以外の構造は第１の実施形態と同様の構造であるため説明は省略する。
【００３９】
このような構成にすることで、ＬＥＤ（１）の駆動電流をオフにしたときにＭＯＳトランジスタ（１９）をオンにすることにより、ＬＥＤ（１）に蓄積された電荷を急速にディスチャージすることができる。このため、立ち下がり時間を短縮することが可能である。
【００４０】
上記第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、第１の実施形態における駆動回路よりも立ち下がり時間を短縮することが可能である。
【００４１】
なお、ＭＯＳトランジスタ（１９）のソース（２０）の電位は、電源電圧Ｖｃｃの電位よりも若干低くしてもよい。この場合、上記第２の実施形態と同様の効果が得られるだけでなく、さらに、立ち下がり時間の短縮を図ることも可能である。
【００４２】
［第３の実施形態］
第３の実施形態は、上記第１、第２の実施形態に示したＬＥＤ駆動回路を用いた光送信モジュールの例を示している。
【００４３】
図５は、本発明の第３の実施形態に係わる光送信モジュールの透視斜視図を示している。図５に示すように、サブモジュール基板（２４）上には、上記第１、第２の実施形態に示したＬＥＤ駆動回路が組み込まれたＩＣ（２３）と、このＩＣ（２３）に接続されるＬＥＤ（１）と、ＩＣ（２３）の動作に付随する容量（３１）および抵抗（３０）とからなるモジュールが一括実装されている。ＬＥＤ（１）には一括に整形された光コネクタ（２５）が光学的に結合されており、この光コネクタ（２５）にはプラスチック・ファイバーなどの光導波路（図示せず）が光学的に結合される。モジュール（ＩＣ（２３）またはＬＥＤ（１））の一側端にはリード（２６）が電気的に結合されており、このリード（２６）には外部端子（図示せず）が電気的に結合される。そして、サブモジュール基板（２４）と光コネクタ（２５）とリード（２６）の一部とは一括にモールドされ、例えばプラスチック・パッケージ（２７）により収容されている。
【００４４】
なお、サブモジュール基板（２４）の代わりにプラスチック・モールド用のリードフレームを用いてもよい。
【００４５】
また、リード（２６）はモジュールの一側端にだけ設けてあるが、リード（２６）を設ける箇所は適宜選択でき、例えばパッケージ（２７）の他方の側端にも設置してもよい。さらに、プリント基板にモジュールを実装する際の機械的強度を確保する目的のリードを設けてもよい。
【００４６】
また、送信モジュールと並列して受信モジュールを実装して一体成形したトランシーバー・モジュールとした構造としても、本発明の趣旨を逸脱するものではない。例えば、図５に示すように、受信モジュールとして、光検出器（２８）と受信ＩＣ（２９）とをサブモジュール基板（２４）上に設けてもよい。
【００４７】
上記第３の実施形態によれば、上記第１、第２の実施形態に示したＬＥＤ駆動回路を用いることにより、正確なパルス幅を有し、かつ立ち上がりおよび立ち下がり時間が高速な光出力波形を得ることができる。このため、本質的に大きな値の接合容量を持つＬＥＤに対しても高速変調が可能で、かつパルス波形の歪みが小さいため、消費電力が小さな低電圧電源にも対応可能な光送信モジュールを実現できる。
【００４８】
また、単一の電源で動作し、通常の放熱設計で使用可能な低消費電力でコンパクトな光コネクタ結合型プラスチック送信モジュールまたは光送受信モジュールが実現できる。
【００４９】
また、発光素子としてレーザーダイオードを使わずにＬＥＤを使うことにより、温度に対して安定で長寿命な光送信モジュールを作ることができる。
【００５０】
その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することが可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、高速動作が可能な発光ダイオード駆動回路およびそれを用いた光送信モジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る発光ダイオード駆動回路の構成図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るパルス電流発生回路の構成図。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るパルス整形回路の構成図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る発光ダイオード駆動回路の構成図。
【図５】本発明の発光ダイオード駆動回路を用いた光送信モジュールを示す透視斜視図。
【図６】従来技術による発光ダイオード駆動回路の構成図。
【符号の説明】
１…発光ダイオード（ＬＥＤ）、
２…電流スイッチ回路、
３…パルス電流発生回路、
５…ディスチャージ回路、
６…トランジスタ、
７…コレクタ、
８…ベース、
９…エミッタ、
１０…電圧スイッチ回路、
１２…第１の遅延回路、
１３…ＥＸＯＲ回路、
１４…ＡＮＤ回路、
１５…第２の電流スイッチ回路、
１６…パルス整形回路、
１７…第２の遅延回路、
１８…ＯＲ回路、
１９…ＭＯＳトランジスタ、
２０…ソース、
２１…ゲート、
２２…ドレイン、
２３…ＩＣ、
２４…サブモジュール基板、
２５…光コネクタ、
２６…リード、
２７…プラスチック・パッケージ、
２８…光検出器、
２９…受信ＩＣ、
３０…抵抗、
３１…容量。
Claims (9)
- 発光ダイオードと、
この発光ダイオードと直列に接続され、入力端子から入力される外部入力信号により電流をオン／オフさせる第１の電流スイッチ回路と、
この第１の電流スイッチ回路と並列に接続され、立ち上がりエッジ検出回路とこの立ち上がりエッジ検出回路の出力に接続された第２の電流スイッチ回路とを有し、前記発光ダイオードから出力される光波形の立ち上がり部が矩形に近づくように立ち上がりエッジパルス電流を前記発光ダイオードに加えるパルス電流発生回路と、
前記発光ダイオードと並列に接続され、前記第１の電流スイッチ回路の電流がオフになったときに前記発光ダイオードに蓄積された電荷を急速に放電するディスチャージ回路と
を具備し、
前記立ち上がりエッジ検出回路で前記外部入力信号の立ち上がり部に相当するパルス信号が検出され、このパルス信号に基づいて前記第２の電流スイッチ回路が前記立ち上がりエッジパルス電流を発生させる
ことを特徴とする発光ダイオード駆動回路。 - 前記ディスチャージ回路は、
前記発光ダイオードのアノードにコレクタが接続され、前記発光ダイオードのカソードにエミッタが接続されたトランジスタと、
このトランジスタのべ一スに接続された電圧スイッチ回路とを有し、
前記第１の電流スイッチ回路がオンの時には前記トランジスタに電流が流れないように前記電圧スイッチ回路の出力電圧Ｖｏｎが設定され、前記第１の電流スイッチ回路がオフの時には前記発光ダイオードのジャンクションに蓄積された電荷が放電するように前記電圧スイッチ回路の電圧Ｖｏｆｆが設定されていることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード駆動回路。 - 前記立ち上がりエッジ検出回路は、前記外部入力信号を遅延させる第１の遅延回路と、一方の入力が前記第１の遅延回路の出力に接続され他方の入力が前記外部入力信号に接続されたＥＸＯＲ回路と、一方の入力が前記ＥＸＯＲ回路の出力に接続され他方の入力が前記外部入力信号に接続されたＡＮＤ回路とを有することを特徴とする請求項１乃至２記載の発光ダイオード駆動回路。
- 前記パルス電流発生回路は、前記立ち上がりエッジパルス電流を発生させていない時間領域で、前記第１の電流スイッチ回路で切りかえる電流値よりも低い値の定常電流を出力していることを特徴とする請求項１乃至３記載の発光ダイオード駆動回路。
- 前記入力端子と前記第１の電流スイッチ回路との間に、前記外部入力信号のパルス幅を所定の大きさに広げるパルス整形回路をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至４記載の発光ダイオード駆動回路。
- 前記パルス整形回路は、
前記外部入力信号を遅延させる第２の遅延回路と、
一方の入力が前記第２の遅延回路の出力に接続され、他方の入力が前記外部入力信号に接続されたＯＲ回路と
を有することを特徴とする請求項５記載の発光ダイオード駆動回路。 - 前記発光ダイオードの動作温度が変化して順方向の電圧降下が変化した場合、この電圧降下の変動を追随するように、前記電圧スイッチ回路の出力電圧Ｖｏｎ／Ｖｏｆｆを制御する温度補償回路をさらに具備することを特徴とする請求項２乃至６記載の発光ダイオード駆動回路。
- 前記トランジスタはＭＯＳトランジスタで構成され、
このＭＯＳトランジスタのゲートには前記電圧スイッチ回路の出力が接続され、前記ＭＯＳトランジスタのソースには前記発光ダイオードのアノード又はカソードが接続され、前記ＭＯＳトランジスタのドレインには前記発光ダイオードのカソード又はアノードが接続されていることを特徴とする請求項２乃至７記載の発光ダイオード駆動回路。 - サブモジュール基板またはリードフレームと、
このサブモジュール基板またはリードフレーム上に搭載された請求項１乃至８記載の発光ダイオード駆動回路のいずれか１つを有するＩＣおよび発光ダイオードと、
前記発光ダイオードと光学的に結合する光コネクタと、
前記ＩＣまたは発光ダイオードと電気的に結合するリードと、
前記サブモジュール基板またはリードフレームと前記光コネクタと前記リードとを収容するパッケージと
を具備することを特徴とする発光ダイオード駆動回路を用いた光送信モジュール。
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