JP4804667B2

JP4804667B2 - 駆動回路

Info

Publication number: JP4804667B2
Application number: JP2001246522A
Authority: JP
Inventors: 弘坂本; 愼治増田
Original assignee: NXP USA Inc
Current assignee: NXP USA Inc
Priority date: 2001-08-15
Filing date: 2001-08-15
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2021-08-15
Also published as: EP1286468A3; JP2003067066A; EP1286468B1; US7098877B2; EP1286468A2; US20030034803A1; DE60217776D1; DE60217776T2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般にデータ信号を受信しながら素子に流れる電流を制御する駆動回路に関し、特に、高速スイッチングを可能にするレーザ・ダイオード駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、光通信その他の技術分野で使用される従来の駆動回路（１００）を示す。
この駆動回路（１００）は、データ信号に応じて駆動電流を提供する駆動電流生成回路（１２０）を備える。この回路（１２０）は、一方端が高電位側に接続され他方端から基準電流（Ｉ）を流す可変電流源（１２２）と、基準電流（Ｉ）を受信し、データ信号（DATA）に応じて駆動電流を生成するスイッチング・トランジスタ（１２４）とを有する。駆動回路（１００）は更に、第１ノード（１３２）に流れる電流に所定の電流ミラー比を乗じた大きさの電流を第２ノード（１３４）に流す電流ミラー回路（１４０）を備える。電流ミラー回路（１４０）は、第１ノード（１３２）に接続された第１トランジスタ（１４２）と、第１ノード（１３２）および第１トランジスタ（１４２）の制御端子に接続された制御端子を有し、第２ノード（１３４）に接続された第２トランジスタ（１４４）とを有する。第２ノード（１３４）には、制御対象であるレーザ・ダイオード素子（１５０）が接続される。
【０００３】
動作時にあっては、この駆動回路（１００）は、データ信号（DATA）を受信しながらレーザ・ダイオード素子（１５０）に流れる電流（Ｉd）を制御する。２値信号であるデータ信号（DATA）によって、スイッチング・トランジスタ（１２４）が導通または非導通状態になる。まず、スイッチング・トランジスタ（１２４）が非導通状態である場合、第１ノード（１３２）に電流は流れず、第１トランジスタ（１４２）はオフしたままである。このため、第２トランジスタ（１４４）もオフ状態であり、第２ノード（１３４）およびレーザ・ダイオード（１５０）に電流は流れない。次に、スイッチング・トランジスタ（１２４）が導通状態である場合、第１ノード（１３２）には可変電流源（１２２）からの基準電流（Ｉ）が流れる。電流ミラー回路（１４０）の性質に起因して、第１ノード（１３２）に流れる基準電流（Ｉ）に所定の電流ミラー比（m）を乗じた大きさの電流（mＩ）が第２ノード（１３４）を介してレーザ・ダイオード（１５０）に流れる。このようにして、２値信号（DATA）に応じてレーザ・ダイオード（１５０）の発光状態および非発光状態を切り換えることができる。
【０００４】
ところで、レーザ・ダイオードの光出力は使用温度によって著しく変化する傾向がある。例えば、温度が上昇するにつれてレーザ・ダイオードの発光効率が悪化するので、光出力を一定にするには、レーザ・ダイオードに流す電流を増加させる必要がある。このため、使用温度によらず一定の光出力を得るには、使用温度に応じてレーザ・ダイオードに流す電流（mＩ）を適宜調整する必要がある。つまり、使用温度に応じて基準電流（Ｉ）の大きさを適宜調整する必要がある。さらに、レーザ・ダイオード素子ごとの製品特性のばらつきや経年変化に対処するために、基準電流（Ｉ）の大きさを調整することもある。このような観点から、電流源（１２２）を可変電流源としている。したがって基準電流（Ｉ）の大きさは各種の条件に依存して大小様々である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、基準電流（Ｉ）の大きさが小さすぎる場合に問題が生じ得る。基準電流（Ｉ）が小さい場合は、駆動電流の振幅値も小さくなり、この駆動電流をミラーした電流（mＩ）すなわちレーザ・ダイオード（１５０）に流れる電流（Ｉd）の立ち上がり特性も悪くなる。このため、レーザ・ダイオードの高速スイッチングを行うことが困難になってしまうという問題点がある。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を特定の実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０００７】
図２は、本願実施例による駆動回路（２００）の回路図を示す。駆動回路（２００）は、２値データ信号（DATA）に基づいて基準電流（I）から駆動電流を生成する駆動電流生成回路（２２０）を備える。この回路（２２０）は、一方端が高電位側に接続され他方端から基準電流（I）を流す基準電流源（２２２）を有する。図１で説明した電流源（１２２）と同様に、この電流源（２２２）も可変電流源である。更に回路（２２０）は、前記基準電流（I）を受信する第１端子と、前記２値データ信号（DATA）を受信する制御端子と、第１ノードに接続される第２端子とを有するスイッチング・トランジスタ（２２４）を備える。駆動回路（２００）は、第１ノード（２３２）に流れる電流に所定の電流ミラー比（m）を乗じた大きさの電流を第２ノード（２３４）に流す電流ミラー回路（２４０）を備える。この回路（２４０）は、第１ノード（２３２）に接続された第１端子と、低電位側に接続された第２端子と、第１ノード（２３２）に接続された制御端子とを有する第１トランジスタ（２４２）を備える。さらに回路（２４０）は、第１ノード（２３２）および第１トランジスタ（２４２）の制御端子に接続された制御端子と、前記第２ノード（２３４）に接続された第１端子と、低電位側に接続された第２端子とを有する第２トランジスタ（２４４）を備える。第２ノード（２３４）には制御対象であるレーザ・ダイオード（２５０）が接続される。駆動回路（２００）は更に、第１ノード（２３２）に第１プリバイアス電流（Ib１）を供給し、前記第２ノード（２３４）に第２プリバイアス電流（Ib２）を供給するプリバイアス回路（２６０）を備える。この回路（２６０）は、一方端が高電位側に接続され他方端から第１プリバイアス電流（Ib１）を供給する第１電流源（２６２）と、一方端が高電位側に接続され他方端から第２プリバイアス電流（Ib２）を供給する第２電流源（２６４）とを備える。
【０００８】
動作時にあっては、駆動回路（２００）は、２値データ信号（DATA）に応じて素子（２５０）に流れる電流（Id）を制御する。２値信号であるデータ信号（DATA）によって、スイッチング・トランジスタ（２２４）が導通または非導通状態になる。まず、スイッチング・トランジスタ（２２４）が非導通状態である場合、基準電流源（２２２）からの基準電流（I）は第１ノード（２３２）に供給されない。しかし、第１ノード（２３２）には、第１電流源（２６２）からの第１プリバイアス電流（Ib１）が供給される。このため、第１トランジスタ（２４２）はオフすることなく導通したままである。
第１ノード（２３２）には全部で「Ib１」の量の電流が流れるので、電流ミラー回路（２４０）は第２ノード（２３４）に「m・Ib１」に等しい電流を流そうとする。ただし、「m」は、電流ミラー回路（２４０）の電流ミラー比である。第２電流源（２６４）は、この「m・Ib１」に等しい第２プリバイアス電流（Ib２）を第２ノード（２３４）に供給するように設定されている。したがって、スイッチング・トランジスタ（２２４）が非導通状態であるときは、レーザ・ダイオード（２５０）に電流は流れないが、第２トランジスタ（２４４）にはIb２=m・Ib１の量の電流が流れる。
【０００９】
次に、スイッチング・トランジスタ（２２４）が導通状態である場合、第１ノード（２３２）には可変電流源（２２２）からの基準電流（I）が供給される。この場合にも第１電流源（２６２）からの第１プリバイアス電流（Ib１）が供給される。したがって、第１ノード（２３２）に流れる電流は全部で「I+Ib１」となる。電流ミラー回路（２４０）は第２ノード（２３４）に、「m・（I+Ib１）=m・I+m・Ib１」に等しい電流を流そうとする。このうち「m・Ib１」の部分は、第２電流源（２６２）からの第２プリバイアス電流（Ib２）により得られる。したがって「m・I」の電流がレーザ・ダイオード（２５０）に流れる。このようにして、２値信号（DATA）に応じてレーザ・ダイオード（１５０）の発光状態（Id=m・I）および非発光状態（Id=０）を切り換えることができる。
【００１０】
本願実施例によれば、スイッチング・トランジスタ（２２４）が導通状態であってもなくても第１トランジスタ（２４２）には少なくとも第１プリバイアス電流（Ib１）が供給され、第２トランジスタ（２４４）には少なくとも第２プリバイアス電流（Ib２）が供給される。第１および第２トランジスタ（２４２,２４４）は完全にオフしてしまうことはないので、従来問題となっていたような、小信号時の立ち上がり特性を改善することができる。このため、基準電流（I）がたとえ小さい場合であってもレーザ・ダイオードの高速スイッチングを行うことが可能になる。別の言い方をすれば、本実施例は、消費電力を犠牲にして、小信号時の高速スイッチングを達成している。
【００１１】
ところで、従来問題としていたのは基準電流（I）が小さい場合であった。したがって、基準電流（I）がさほど小さくない場合は、第１および第２プリバイアス電流を電流ミラー回路（２４０）に供給することは必ずしも必要ない。基準電流（I）が大きい場合は、プリバイアス電流がなくても高速スイッチングが可能だからである。むしろ、消費電力を節約したり、トランジスタを飽和させないようにする観点からは、基準電流（I）が大きいときはプリバイアス回路（２６０）をディセーブルし、基準電流（I）が小さいときのみプリバイアス回路（２６０）をイネーブルすることが好ましい。すなわち、基準電流（I）の大きさが所定の値より小さい場合にのみ前記第１および第２プリバイアス電流（Ib１,Ib２）を前記電流ミラー回路（２４０）に供給し、それ以外の場合はプリバイアス回路（２６０）をディセーブルすると有益である。また、基準電流（I）が大きくなるにつれて第１および第２プリバイアス電流（Ib１,Ib２）が連続的または段階的に小さくなるようにすることも有益である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のレーザ・ダイオード駆動回路の概略を示す。
【図２】本願実施例によるレーザ・ダイオード駆動回路の概略を示す。

Claims

２値データ信号（DATA）に応じて素子（２５０）に流れる電流（Id）を制御する駆動回路（２００）であって、
前記２値データ信号（DATA）に基づいて生成される駆動電流を第１ノード（２３２）に供給する駆動電流生成回路（２２０）と、
前記第１ノード（２３２）に流れる電流に所定の電流ミラー比（m）を乗じた大きさの電流（mI）を第２ノード（２３４）に流す電流ミラー回路（２４０）と、
前記第１ノード（２３２）に第１プリバイアス電流（Ib１）を供給し、前記第１プリバイアス電流（Ib１）に前記電流ミラー比（m）を乗じた大きさの第２プリバイアス電流（Ib２）を前記第２ノード（２３４）に供給するプリバイアス回路（２６０）とを備え、
前記第２ノード（２３４）に接続される素子（２５０）に流れる電流を制御し、
前記基準電流（I）の大きさに依存して前記第１および第２プリバイアス電流（Ib１,Ib２）の大きさを変化させることを特徴とする駆動回路（２００）。
２値データ信号（DATA）に応じて素子に流れる電流（Id）を制御する駆動回路（２００）であって、
前記２値データ信号（DATA）に基づいて基準電流（I）から駆動電流を生成する駆動電流生成回路（２２０）であって、一方端が高電位側に接続され他方端から基準電流（I）を流す基準電流源（２２２）と、前記基準電流（I）を受信し、前記２値データ信号（DATA）に応じて前記駆動電流を生成するスイッチング・トランジスタ（２２４）とを有する駆動電流生成回路（２２０）と、
第１ノード（２３２）に流れる電流に所定の電流ミラー比（m）を乗じた大きさの電流を第２ノード（２３４）に流す電流ミラー回路（２４０）であって、前記第１ノード（２３２）に接続された第１トランジスタ（２４２）と、前記第１ノード（２３２）および前記第１トランジスタ（２４２）の制御端子に接続された制御端子を有し、前記第２ノード（２３４）に接続された第２トランジスタ（２４４）とを有する電流ミラー回路（２４０）と、
前記第１ノード（２３２）に第１プリバイアス電流（Ib１）を供給し、前記第２ノード（２３４）に第２プリバイアス電流（Ib２）を供給するプリバイアス回路（２６０）であって、一方端が高電位側に接続され他方端から第１プリバイアス電流を供給する第１電流源（２６２）と、一方端が高電位側に接続され他方端から第２プリバイアス電流を供給する第２電流源（２６４）とを有するプリバイアス回路（２６０）とを備え、
前記第２ノード（２３４）に接続される素子（２５０）に流れる電流（Id）を制御し、
前記基準電流（I）の大きさに依存して前記第１および第２プリバイアス電流（Ib１,Ib２）の大きさを変化させることを特徴とする駆動回路（２００）。
第２プリバイアス電流（Ib２）が、前記第１プリバイアス電流（Ib１）に前記電流ミラー比（m）を乗じた大きさの電流（m・Ib１）に等しいことを特徴とする請求項１記載の駆動回路（２００）。
前記第２ノード（２３４）に接続される素子（２５０）が、レーザ・ダイオード素子であることを特徴とする請求項１記載の駆動回路（２００）。
前記基準電流（I）の大きさが所定の値より小さい場合に前記プリバイアス回路（２６０）をイネーブルし、大きい場合はディセーブルすることを特徴とする請求項１記載の駆動回路（２００）。
前記基準電流（I）が大きくなるにつれて前記第１および第２プリバイアス電流（Ib１, Ib２）が連続的または段階的に小さくなるように制御されることを特徴とする請求項１記載の駆動回路（２００）。