JP5008534B2 - Light emitting element drive circuit - Google Patents

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Description

本発明は、発光素子駆動回路に関する。   The present invention relates to a light emitting element driving circuit.

半導体レーザダイオードは、小型で低消費電力であるためレーザビームプリンタ(LBP:Laser Beam Printer)、CD、DVDなど各種記録媒体への書き込み、読み出しなどに幅広く用いられている。半導体レーザダイオードは、ある閾値電流を超えるとレーザ光を放出するが、近年、閾値の低下と発光効率の向上が目覚しく、従来数十mAの駆動電流を要した発光量が数mAの駆動電流で得られるようになっている。LBPでは、1分当たりの出力枚数は半導体レーザダイオードのスイッチング速度に依存し、また出力画像の高精細さは出力可能な最小の光パルス幅に依存する。このため、従来の数十mAの駆動電流を要するような場合には、高速化、及び、電流パルスの立ち上がり時間改善ために予め半導体レーザダイオードが発光しない、即ち閾値以下の電流を流すことにより、半導体レーザダイオードの寄生容量を充電しておく。   Semiconductor laser diodes are widely used for writing to and reading from various recording media such as a laser beam printer (LBP), a CD, and a DVD because of their small size and low power consumption. A semiconductor laser diode emits a laser beam when a certain threshold current is exceeded, but in recent years, the threshold value has been lowered and the luminous efficiency has been improved, and the amount of light emission that has conventionally required a driving current of several tens of mA is a driving current of several mA. It has come to be obtained. In LBP, the number of outputs per minute depends on the switching speed of the semiconductor laser diode, and the high definition of the output image depends on the minimum light pulse width that can be output. For this reason, when a conventional drive current of several tens of mA is required, the semiconductor laser diode does not emit light in advance in order to increase the speed and improve the rise time of the current pulse, that is, by passing a current below the threshold, The parasitic capacitance of the semiconductor laser diode is charged in advance.

下記の特許文献1には、分流した電流により、非出力時の出力トランジスタのゲートをバイアスするレーザ駆動回路が記載されている。また、下記の特許文献2には、電流源からの電流を一部引き抜いて、非出力時のバイアス電流を閾値近傍に設定するレーザ駆動回路が記載されている。   Patent Document 1 below describes a laser drive circuit that biases the gate of an output transistor at the time of non-output with a shunt current. Patent Document 2 below describes a laser drive circuit that draws a part of current from a current source and sets a bias current at the time of non-output to a vicinity of a threshold value.

特開2000−216486号公報JP 2000-216486 A 特開2003−198047号公報JP 2003-198047 A

特許文献1及び2は、いずれも非出力時の出力トランジスタのゲートを電流源から分流(一部引き抜いた)した電流を用いて、予めバイアスをしておき、出力時の応答性を高めるものである。   Patent Documents 1 and 2 both increase the responsiveness at the time of output by biasing in advance using a current obtained by diverting (partially extracting) the gate of the output transistor from the current source at the time of non-output. is there.

近年の発光素子(半導体レーザダイオード)は性能が向上し、閾値電流が数mAと低下してきたため、発光の最小制御電圧においても所望の発光量以上の駆動電流が流れてしまう場合がある。また、駆動電流を供給するMOSトランジスタはアーリー効果を有するため、駆動電流は最小電流近傍で理想値より大きい値を示すため、閾値以上の電流が生じやすい。   In recent years, the performance of light emitting elements (semiconductor laser diodes) has been improved and the threshold current has decreased to several mA, so that a drive current exceeding a desired light emission amount may flow even at a minimum light emission control voltage. In addition, since the MOS transistor that supplies the drive current has an Early effect, the drive current shows a value larger than the ideal value in the vicinity of the minimum current, and thus a current exceeding the threshold is likely to occur.

本発明は、発光閾値の小さい(約10mA以下)発光素子の発光制御を確実に行うことができ、トランジスタのアーリー効果による発光素子の駆動電流の歪みを補正可能な発光素子駆動回路を提供することを目的とする。   The present invention provides a light emitting element driving circuit capable of reliably performing light emission control of a light emitting element having a small light emission threshold (about 10 mA or less) and capable of correcting distortion of the driving current of the light emitting element due to the early effect of the transistor. With the goal.

本発明の発光素子駆動回路は、制御電圧に応じて主電流を制御する電流制御部を有する発光素子を駆動する発光素子駆動回路であって、前記主電流からバイアス電流を差引くためのバイアス電流源と、前記主電流から前記バイアス電流を差引いた電流又はそれに応じた電流を制御することにより発光素子を発光させる制御回路部とを有し、前記制御電圧が最小電圧時において、前記主電流より前記バイアス電流の方が大きいことを特徴とする。 A light-emitting element driving circuit according to the present invention is a light-emitting element driving circuit that drives a light-emitting element having a current control unit that controls a main current according to a control voltage, the bias current for subtracting a bias current from the main current source and said by the main current to control the current corresponding to the current or minus the bias current have a control circuit unit for the light emitting element, the control voltage at the time of minimum voltage, than the main current The bias current is larger .

発光閾値電流の小さい発光素子の発光制御を確実に行うことができる。また、トランジスタのアーリー効果による発光素子の駆動電流の歪みを補正することができる。   Light emission control of a light emitting element having a small light emission threshold current can be reliably performed. In addition, it is possible to correct the distortion of the driving current of the light emitting element due to the Early effect of the transistor.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態による半導体レーザダイオード駆動回路(発光素子駆動回路)の概念構成例を示す図である。発光素子として、半導体レーザダイオードの場合を例に説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a conceptual configuration example of a semiconductor laser diode driving circuit (light emitting element driving circuit) according to the first embodiment of the present invention. A case where a semiconductor laser diode is used as the light emitting element will be described as an example.

制御電圧は、電流制御部101に入力される。電流制御部(以下、定電流値設定部とも称することとする)101は、制御電圧に応じて、半導体レーザダイオードLDを駆動する駆動電流を設定するための主電流I1の値を制御する。主電流I1は、定電流である。バイアス電流源CC1は、主電流I1からバイアス電流Inbを減算する(差引く)ためのバイアス電流源である。主電流I1からバイアス電流Inbを減算した電流はI1−Inbである。電流加算部102は、主電流I1及び負バイアス電流Inbを加算し、電流I1−Inbを制御回路部(以下、スイッチング部又は、スイッチング回路とも称することとする)103に出力する。主電流I1と反対極性のバイアス電流Inbの和電流I1−Inbが、スイッチング回路103へ供給される。主電流I1が反対極性のバイアス電流Inbより大きい時に駆動電流がスイッチング回路103へ供給される。スイッチング回路(スイッチング部)103は、駆動信号に応じて、電流I1−Inb又はそれに応じた電流をスイッチングすることにより半導体レーザダイオードLDの発光を制御する。スイッチング回路103は、電流増幅回路を有する。電流増幅回路は、スイッチングされた電流を増幅して半導体レーザダイオードLDへ駆動電流を供給する。   The control voltage is input to the current control unit 101. A current control unit (hereinafter also referred to as a constant current value setting unit) 101 controls a value of a main current I1 for setting a drive current for driving the semiconductor laser diode LD according to a control voltage. The main current I1 is a constant current. The bias current source CC1 is a bias current source for subtracting (subtracting) the bias current Inb from the main current I1. The current obtained by subtracting the bias current Inb from the main current I1 is I1-Inb. The current adding unit 102 adds the main current I1 and the negative bias current Inb, and outputs the current I1-Inb to the control circuit unit (hereinafter also referred to as a switching unit or a switching circuit) 103. A sum current I 1 -Inb of a bias current Inb having a polarity opposite to that of the main current I 1 is supplied to the switching circuit 103. When the main current I1 is larger than the bias current Inb having the opposite polarity, the drive current is supplied to the switching circuit 103. The switching circuit (switching unit) 103 controls the light emission of the semiconductor laser diode LD by switching the current I1-Inb or a current corresponding thereto in accordance with the drive signal. The switching circuit 103 has a current amplifier circuit. The current amplifier circuit amplifies the switched current and supplies a drive current to the semiconductor laser diode LD.

電流増幅回路のゲインをn、制御電圧をVin、制御電圧の最小値をVmin、半導体レーザダイオードLDの閾値電流をIthとする。この場合、主電流I1=Vin/Rsとなる。ちなみに、Rsは、主電流Isが流れる回路が有する抵抗である。発光レーザダイオードLDを駆動する電流ILD=n×(I1−Inb)であるため、ILD=n×(Vin/Rs−Inb)となる。   The gain of the current amplifier circuit is n, the control voltage is Vin, the minimum value of the control voltage is Vmin, and the threshold current of the semiconductor laser diode LD is Ith. In this case, the main current I1 = Vin / Rs. Incidentally, Rs is a resistance of a circuit through which the main current Is flows. Since the current ILD = n × (I1−Inb) for driving the light emitting laser diode LD, ILD = n × (Vin / Rs−Inb).

本発明が解決しようとする課題を解消するには、制御電圧が最小値Vminの場合、駆動電流ILD<Ithの関係を満たす必要がある。したがって、ILD=n×(Vmin/Rs−Inb)<Ithとなる。したがって、主電流I1と反対極性のバイアス電流InbはInb>Vmin/Rs−Ith/nの関係を満たす必要がある。また、実際に課題が発生するのは、現在のアナログ回路の性能との兼ね合いから、発光レーザダイオードLDの閾値電流Ith<10mAの場合に顕著となる。制御電圧Vinが最小電圧Vmin時において、主電流I1よりバイアス電流Inbの方が大きいことが好ましい。   In order to solve the problem to be solved by the present invention, it is necessary to satisfy the relationship of the drive current ILD <Ith when the control voltage is the minimum value Vmin. Therefore, ILD = n × (Vmin / Rs−Inb) <Ith. Therefore, the bias current Inb having the opposite polarity to the main current I1 needs to satisfy the relationship Inb> Vmin / Rs−Ith / n. Further, the actual problem is noticeable when the threshold current Ith of the light emitting laser diode LD is less than 10 mA in consideration of the performance of the current analog circuit. When the control voltage Vin is the minimum voltage Vmin, the bias current Inb is preferably larger than the main current I1.

図2は、本実施形態による半導体レーザダイオード駆動回路の構成例を示す回路図である。スイッチング回路103は、トランジスタPM2、PM3、NM1〜NM4を有する。トランジスタPM1は、図1の定電流値設定部101に対応する。   FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of the semiconductor laser diode drive circuit according to the present embodiment. The switching circuit 103 includes transistors PM2, PM3, and NM1 to NM4. The transistor PM1 corresponds to the constant current value setting unit 101 in FIG.

PM1は主電流I1を供給するPMOSトランジスタ(PチャネルMOS電界効果トランジスタ)であり、ゲートに制御電圧Vinが印加される。Inbはバイアス電流源CC1により主電流I1から引かれる定電流値である。PM2、PM3はソースが共通接続された差動対のPMOSトランジスタで、共通接続されたソースには定電流I1−Inbが供給される。各ゲート電極は、半導体レーザダイオードLDをスイッチングするための駆動信号の相補信号が入力される。トランジスタPM3のドレインはカレントミラーを構成するNMOSトランジスタ(NチャネルMOS電界効果トランジスタ)NM2のドレイン及びゲート、NMOSトランジスタNM3のゲートに接続される。トランジスタPM2のドレインはドレイン及びゲートが接続された、即ちダイオード接続されたNMOSトランジスタNM1に接続される。NMOSトランジスタNM4は、トランジスタNM2のM倍のサイズであり、ドレインが半導体レーザダイオードLDのカソードへ接続される。BUFは駆動信号のバッファであり、出力はトランジスタPM2のゲートに接続される。INVは駆動信号の反転信号を生成するインバータであり、その出力はトランジスタPM3のゲートとトランジスタNM3のゲートへ接続され、トランジスタNM3のドレインはカレントミラーNM2、NM4のゲートへ接続される。   PM1 is a PMOS transistor (P-channel MOS field effect transistor) that supplies the main current I1, and a control voltage Vin is applied to the gate. Inb is a constant current value drawn from the main current I1 by the bias current source CC1. PM2 and PM3 are differential pair PMOS transistors whose sources are commonly connected, and a constant current I1-Inb is supplied to the commonly connected sources. Each gate electrode receives a complementary signal of a drive signal for switching the semiconductor laser diode LD. The drain of the transistor PM3 is connected to the drain and gate of an NMOS transistor (N-channel MOS field effect transistor) NM2 constituting a current mirror and the gate of the NMOS transistor NM3. The drain of the transistor PM2 is connected to the NMOS transistor NM1 whose drain and gate are connected, that is, diode-connected. The NMOS transistor NM4 is M times larger than the transistor NM2 and has a drain connected to the cathode of the semiconductor laser diode LD. BUF is a drive signal buffer, and its output is connected to the gate of the transistor PM2. INV is an inverter that generates an inverted signal of the drive signal, and its output is connected to the gate of the transistor PM3 and the gate of the transistor NM3, and the drain of the transistor NM3 is connected to the gates of the current mirrors NM2 and NM4.

スイッチング回路103は、駆動信号に応じて、主電流I1からバイアス電流Inbを減算した電流I1−Inbをスイッチングする差動増幅回路を有する。差動増幅回路は、トランジスタPM2及びPM3により構成される。また、スイッチング回路103は、主電流I1からバイアス電流Inbを減算した電流I1−Isbを増幅し、前記増幅した電流を半導体レーザダイオードLDに流す電流増幅回路を有する。電流増幅回路は、トランジスタNM2及びNM4から構成されるカレントミラー回路である。カレントミラー回路NM2,NM4は、トランジスタNM3により、駆動信号に応じて動作状態が制御される。   The switching circuit 103 includes a differential amplifier circuit that switches a current I1-Inb obtained by subtracting the bias current Inb from the main current I1 in accordance with the drive signal. The differential amplifier circuit includes transistors PM2 and PM3. The switching circuit 103 has a current amplification circuit that amplifies the current I1-Isb obtained by subtracting the bias current Inb from the main current I1, and flows the amplified current to the semiconductor laser diode LD. The current amplifier circuit is a current mirror circuit including transistors NM2 and NM4. The operation states of the current mirror circuits NM2 and NM4 are controlled by the transistor NM3 according to the drive signal.

図2において、駆動信号がハイベルであると、トランジスタPM2のゲートはバッファBUFを介してハイレベルとなり、トランジスタPM3のゲートはインバータINVを介してローレベルとなる。トランジスタNM3のゲートはインバータINVの出力が接続されているため、トランジスタNM3はオフ状態となり、トランジスタNM2、NM4で構成されるカレントミラーは動作状態となる。トランジスタPM2とPM3は差動増幅器を構成するため、トランジスタPM2はオフ状態、トランジスタPM3はオン状態となる。このため、トランジスタPM1を流れる電流I1からバイアス電流源CC1の電流Inbを引いた電流I1−InbがトランジスタPM3に全て流れることになる。電流I1−InbはトランジスタPM3のドレインからトランジスタNM2に供給され、トランジスタNM2とカレントミラーを構成するM倍のトランジスタNM4により、電流M×(I1−Inb)が半導体レーザダイオードLDの駆動電流として流れる。   In FIG. 2, when the drive signal is high level, the gate of the transistor PM2 becomes high level via the buffer BUF, and the gate of the transistor PM3 becomes low level via the inverter INV. Since the output of the inverter INV is connected to the gate of the transistor NM3, the transistor NM3 is turned off, and the current mirror composed of the transistors NM2 and NM4 is turned on. Since the transistors PM2 and PM3 constitute a differential amplifier, the transistor PM2 is turned off and the transistor PM3 is turned on. For this reason, all of the current I1-Inb obtained by subtracting the current Inb of the bias current source CC1 from the current I1 flowing through the transistor PM1 flows through the transistor PM3. The current I1-Inb is supplied from the drain of the transistor PM3 to the transistor NM2, and the current M × (I1-Inb) flows as a drive current for the semiconductor laser diode LD by the transistor NM2 and the M-fold transistor NM4 that forms a current mirror.

駆動信号がローレベルであると、トランジスタPM2がオン、トランジスタPM3がオフ、トランジスタNM3がオンの状態になる。カレントミラーNM2、NM4のゲートはトランジスタNM3によりローレベルとなるので半導体レーザダイオードLDには電流は流れない。また、トランジスタPM2のドレインにはカレントミラーNM2と同サイズのダイオード接続されたトランジスタNM1が接続され、オン時のトランジスタPM2とPM3のドレイン電圧をほぼ等しくする。これにより、差動対PM2とPM3の動作の対象性を高め、駆動信号のデューティーを維持している。   When the drive signal is at a low level, the transistor PM2 is turned on, the transistor PM3 is turned off, and the transistor NM3 is turned on. Since the gates of the current mirrors NM2 and NM4 are set to a low level by the transistor NM3, no current flows through the semiconductor laser diode LD. The drain of the transistor PM2 is connected to a diode-connected transistor NM1 having the same size as that of the current mirror NM2, so that the drain voltages of the transistors PM2 and PM3 when turned on are substantially equal. Thereby, the object property of the differential pairs PM2 and PM3 is improved, and the duty of the drive signal is maintained.

半導体レーザダイオードLDのスイッチングは以上の駆動信号のハイレベル、ローレベルにより制御される。その時の半導体レーザダイオードLDに流れる駆動電流値と、該駆動電流値を設定する制御電圧との関係を図5及び図6に示す。   Switching of the semiconductor laser diode LD is controlled by the high level and low level of the drive signal. The relationship between the drive current value flowing in the semiconductor laser diode LD at that time and the control voltage for setting the drive current value is shown in FIGS.

図5は制御電圧−駆動電流特性を示す図であり、図6は図5の○部の拡大図である。特性601は、本実施形態による半導体レーザダイオード駆動回路の特性である。特性602は、バイアス電流源CC1がない場合の特性である。特性602では、最小制御電圧であっても、所望の駆動電流最小値を超える駆動電流しか得られない。本実施形態の特性601は、特性602に対して、あたかも負のオフセット電流を持つような特性となり、所望の駆動電流最小値を得ることが可能になる。制御電圧は、図1に示すように駆動電流を設定する定電流値設定部101に入力される電圧であり、定電流値設定部101のダイナミックレンジに応じた出力電圧により、定電流値、即ち駆動電流が制御される。最小制御電圧以上の制御電圧で、所望の駆動電流最小値を得ることができる。その結果、制御可能な制御電圧の範囲で、所望の駆動電流範囲を得ることができる。   FIG. 5 is a diagram showing control voltage-driving current characteristics, and FIG. 6 is an enlarged view of a circled portion in FIG. A characteristic 601 is a characteristic of the semiconductor laser diode driving circuit according to the present embodiment. A characteristic 602 is a characteristic when the bias current source CC1 is not provided. In the characteristic 602, only a drive current exceeding a desired minimum drive current value can be obtained even with the minimum control voltage. The characteristic 601 of the present embodiment is a characteristic having a negative offset current with respect to the characteristic 602, and a desired drive current minimum value can be obtained. The control voltage is a voltage input to the constant current value setting unit 101 that sets the drive current as shown in FIG. 1, and the constant current value, that is, the output voltage corresponding to the dynamic range of the constant current value setting unit 101 is The drive current is controlled. A desired minimum drive current value can be obtained with a control voltage equal to or higher than the minimum control voltage. As a result, a desired drive current range can be obtained within a controllable control voltage range.

このように本実施形態によれば、駆動電流を供給するトランジスタのアーリー効果の影響を受けない半導体レーザダイオードLDの駆動が可能となる。   As described above, according to the present embodiment, the semiconductor laser diode LD can be driven without being affected by the Early effect of the transistor that supplies the drive current.

(第2の実施形態)
図3は、本発明の第2の実施形態による半導体レーザダイオード駆動回路の構成例を示す回路図である。本実施形態では、図2の第1の実施形態に対して、トランジスタPM1とPM2,PM3の間にゲート接地PMOSトランジスタPM4を挿入する。その他の点については、本実施形態は、第1の実施形態と同じである。トランジスタPM4のゲートには、トランジスタPM2、PM3のソース・ドレイン電圧を十分確保できるようなバイアス電圧Vbiasが印加される。トランジスタPM1(定電流値設定部101)及びバイアス電流源CC1の接続ノードとスイッチング部103との間に、和電流I1−Inbのノード電位を一定に保つ負荷としてトランジスタPM4を接続する。このように、トランジスタPM4を挿入することで、駆動電流にはトランジスタPM1のアーリー効果を含まない特性を得ることができる。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration example of the semiconductor laser diode drive circuit according to the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, a gate-grounded PMOS transistor PM4 is inserted between the transistors PM1 and PM2 and PM3 with respect to the first embodiment of FIG. In other respects, the present embodiment is the same as the first embodiment. A bias voltage Vbias is applied to the gate of the transistor PM4 so as to ensure a sufficient source / drain voltage of the transistors PM2 and PM3. The transistor PM4 is connected between the connection node of the transistor PM1 (constant current value setting unit 101) and the bias current source CC1 and the switching unit 103 as a load for keeping the node potential of the sum current I1-Inb constant. In this manner, by inserting the transistor PM4, it is possible to obtain characteristics that do not include the Early effect of the transistor PM1 in the drive current.

(第3の実施形態)
図4は、本発明の第3の実施形態による半導体レーザダイオード駆動回路の構成例を示す回路図である。本実施形態は、差動方式による駆動電流スイッチング方式に適用した場合である。
(Third embodiment)
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration example of a semiconductor laser diode drive circuit according to the third embodiment of the present invention. The present embodiment is a case where the present invention is applied to a drive current switching method using a differential method.

PNPバイポーラトランジスタBP1は、エミッタが電源電圧Vccに接続され、コレクタに主電流I1が流れる。NPNバイポーラトランジスタBN1は、コレクタがトランジスタBP1のコレクタに接続され、エミッタがグランドに接続される。トランジスタBN1のゲート及びコレクタは相互に接続される。バイアス電流源CC1は、トランジスタBN1のコレクタ及びグランド間に接続され、定電流Inbを引き込む。NPNバイポーラトランジスタBN2は、ベースがトランジスタBN1のベースに接続され、エミッタがグランドに接続される。トランジスタBN2のサイズは、トランジスタBN1のM倍である。バッファBUFは、駆動信号をバッファリングして出力する。インバータINVは、駆動信号を論理反転して出力する。NPNトランジスタBN3とNPNトランジスタBN4はエミッタが共通接続され、共通接続されたエミッタはNPNトランジスタBN2のコレクタに接続される。トランジスタBN3は、コレクタが抵抗を介して電源電圧Vccに接続され、ベースがバッファBUFの出力に接続される。NPNトランジスタBN4は、コレクタが半導体レーザダイオードLDを介して電源電圧Vccに接続され、ベースがインバータINVの出力に接続される。   PNP bipolar transistor BP1 has an emitter connected to power supply voltage Vcc, and main current I1 flows through the collector. The NPN bipolar transistor BN1 has a collector connected to the collector of the transistor BP1, and an emitter connected to the ground. The gate and collector of the transistor BN1 are connected to each other. The bias current source CC1 is connected between the collector of the transistor BN1 and the ground, and draws the constant current Inb. The NPN bipolar transistor BN2 has a base connected to the base of the transistor BN1, and an emitter connected to the ground. The size of the transistor BN2 is M times that of the transistor BN1. The buffer BUF buffers and outputs the drive signal. The inverter INV logically inverts the drive signal and outputs it. The emitters of NPN transistor BN3 and NPN transistor BN4 are connected in common, and the commonly connected emitter is connected to the collector of NPN transistor BN2. Transistor BN3 has a collector connected to power supply voltage Vcc through a resistor, and a base connected to the output of buffer BUF. The NPN transistor BN4 has a collector connected to the power supply voltage Vcc via the semiconductor laser diode LD, and a base connected to the output of the inverter INV.

トランジスタBP1は、図1の定電流値設定部101に対応する。トランジスタBN1,BN2,BN3,BN4は、図1のスイッチング回路103に対応する。スイッチング回路103は、主電流I1からバイアス電流Inbを減算した電流I1−Inbを増幅する電流増幅回路と、駆動信号に応じて前記増幅した電流をスイッチングする差動増幅回路とを有する。電流増幅回路は、トランジスタBN1及びBN2により構成されるカレントミラー回路である。差動増幅回路は、トランジスタBN3及びBN4により構成される。   The transistor BP1 corresponds to the constant current value setting unit 101 in FIG. The transistors BN1, BN2, BN3, and BN4 correspond to the switching circuit 103 in FIG. The switching circuit 103 includes a current amplifier circuit that amplifies a current I1-Inb obtained by subtracting the bias current Inb from the main current I1, and a differential amplifier circuit that switches the amplified current in accordance with a drive signal. The current amplifier circuit is a current mirror circuit composed of transistors BN1 and BN2. The differential amplifier circuit includes transistors BN3 and BN4.

トランジスタBP1には主電流I1が流れ、バイアス電流源CC1には定電流Inbが流れるので、トランジスタBN1には電流I1−Inbが流れる。トランジスタBN1及びBN2はカレントミラーを構成し、トランジスタBN2のサイズはトランジスタBN1のM倍である。したがって、トランジスタBN2には、電流M×(I1−Inb)が流れる。駆動信号がローレベルであれば、トランジスタBN4がオンし、トランジスタBN3がオフし、半導体レーザダイオードLDに電流M×(I1−Inb)が流れる。これに対し、駆動信号がハイレベルであれば、トランジスタBN3がオンし、トランジスタBN4がオフし、半導体レーザダイオードLDに電流が流れない。第1及び第2の実施形態では、駆動信号がハイレベルになると、半導体レーザダイオードLDに電流が流れる。これに対して、本実施形態では、駆動信号がローレベルになると、半導体レーザダイオードLDに電流が流れる。   Since the main current I1 flows through the transistor BP1 and the constant current Inb flows through the bias current source CC1, the current I1-Inb flows through the transistor BN1. The transistors BN1 and BN2 constitute a current mirror, and the size of the transistor BN2 is M times that of the transistor BN1. Therefore, the current M × (I1-Inb) flows through the transistor BN2. If the drive signal is at a low level, the transistor BN4 is turned on, the transistor BN3 is turned off, and a current M × (I1-Inb) flows through the semiconductor laser diode LD. On the other hand, if the drive signal is at a high level, the transistor BN3 is turned on, the transistor BN4 is turned off, and no current flows through the semiconductor laser diode LD. In the first and second embodiments, when the drive signal becomes high level, a current flows through the semiconductor laser diode LD. On the other hand, in the present embodiment, when the drive signal becomes low level, a current flows through the semiconductor laser diode LD.

本実施形態は、半導体レーザダイオードLDに流れる電流として、第1及び第2の実施形態と同じ効果を得ることができる。   In the present embodiment, the same effect as the first and second embodiments can be obtained as the current flowing through the semiconductor laser diode LD.

以上、第1〜第3の実施形態によれば、負バイアス電流を持つ駆動電流特性を得ることができ、最小電流値近傍における制御が可能になり、CMOSプロセスのメリットである3V単一電源での動作をさせても、所望の最小電流近傍における電流制御が可能となる。さらに、和電流I1−Inbのノードとスイッチング回路103との間にゲート接地トランジスタPM4を挿入することで、アーリー効果による電流増大の影響を防ぐことができる。また、低輝度領域における駆動電流の直線性を改善することができる。   As described above, according to the first to third embodiments, a drive current characteristic having a negative bias current can be obtained, control in the vicinity of the minimum current value can be performed, and a 3V single power source which is an advantage of the CMOS process can be obtained. Even if this operation is performed, current control in the vicinity of a desired minimum current can be performed. Furthermore, by inserting the common-gate transistor PM4 between the node of the sum current I1-Inb and the switching circuit 103, it is possible to prevent an increase in current due to the Early effect. Further, the linearity of the drive current in the low luminance region can be improved.

なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。   The above-described embodiments are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.

本発明の第1の実施形態による半導体レーザダイオード駆動回路の概念構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of a conceptual structure of the semiconductor laser diode drive circuit by the 1st Embodiment of this invention. 第1の実施形態による半導体レーザダイオード駆動回路の構成例を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a configuration example of a semiconductor laser diode drive circuit according to a first embodiment. FIG. 本発明の第2の実施形態による半導体レーザダイオード駆動回路の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the semiconductor laser diode drive circuit by the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態による半導体レーザダイオード駆動回路の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the semiconductor laser diode drive circuit by the 3rd Embodiment of this invention. 制御電圧−駆動電流特性を示す図である。It is a figure which shows a control voltage-drive current characteristic. 図5の部分拡大図である。It is the elements on larger scale of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

101 電流制御部(定電流値設定部)
102 電流加算部
103 制御回路部(スイッチング部)
I1 駆動電流設定主電流
CC1 バイアス電流源
Inb 定電流値
LD 半導体レーザダイオード
BUF バッファ
INV インバータ
101 Current control unit (constant current value setting unit)
102 current addition unit 103 control circuit unit (switching unit)
I1 Drive current setting main current CC1 Bias current source Inb Constant current value LD Semiconductor laser diode BUF Buffer INV Inverter

Claims (14)

制御電圧に応じて主電流を制御する電流制御部を有する発光素子を駆動する発光素子駆動回路であって、
前記主電流からバイアス電流を差引くためのバイアス電流源と、
前記主電流から前記バイアス電流を差引いた電流又はそれに応じた電流を制御することにより発光素子を発光させる制御回路部とを有し、
前記制御電圧が最小電圧時において、前記主電流より前記バイアス電流の方が大きいことを特徴とする発光素子駆動回路。
A light emitting element driving circuit for driving a light emitting element having a current control unit for controlling a main current according to a control voltage,
A bias current source for subtracting the bias current from the main current;
A control circuit unit that causes a light emitting element to emit light by controlling a current obtained by subtracting the bias current from the main current or a current corresponding thereto,
During the control voltage is the minimum voltage, it characterized in that from said main current is greater the bias current light emission element driving circuit.
前記制御回路部は、前記主電流から前記バイアス電流を差引いた電流又はそれに応じた電流を駆動信号に応じて前記発光素子へ供給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。   The light emitting element drive circuit according to claim 1, wherein the control circuit unit supplies a current obtained by subtracting the bias current from the main current or a current corresponding thereto to the light emitting element in accordance with a drive signal. さらに、前記電流制御部と前記制御回路部の間に接続される負荷を有することを特徴とする請求項1又は2記載の発光素子駆動回路。 Furthermore, the light-emitting element driving circuit according to claim 1, wherein further comprising a load connected between the control circuit unit and the current control unit. 前記負荷は、ゲートにバイアス電圧が印加された電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項記載の発光素子駆動回路。 4. The light emitting element driving circuit according to claim 3 , wherein the load is a field effect transistor having a bias voltage applied to a gate. 前記制御回路部は、前記主電流から前記バイアス電流を差引いた電流を増幅する電流増幅回路と、前記駆動信号に応じて前記増幅した電流を前記発光素子に供給する差動増幅回路とを有することを特徴とする請求項2〜のいずれか1項に記載の発光素子駆動回路。 The control circuit unit includes a current amplifier circuit that amplifies a current obtained by subtracting the bias current from the main current, and a differential amplifier circuit that supplies the amplified current to the light emitting element according to the drive signal. light-emitting element driving circuit according to any one of claims 2-4, characterized in. 前記電流増幅回路は、カレントミラー回路であることを特徴とする請求項記載の発光素子駆動回路。 6. The light emitting element driving circuit according to claim 5 , wherein the current amplifier circuit is a current mirror circuit. 制御電圧に応じて主電流を制御する電流制御部を有する発光素子を駆動する発光素子駆動回路であって、
前記主電流からバイアス電流を差引くためのバイアス電流源と、
前記主電流から前記バイアス電流を差引いた電流又はそれに応じた電流を制御することにより発光素子を発光させる制御回路部とを有し、
前記制御回路部は、前記主電流から前記バイアス電流を差引いた電流を増幅し、前記増幅した電流を前記発光素子に供給する電流増幅回路を有することを特徴とする発光素子駆動回路。
A light emitting element driving circuit for driving a light emitting element having a current control unit for controlling a main current according to a control voltage,
A bias current source for subtracting the bias current from the main current;
A control circuit unit that causes a light emitting element to emit light by controlling a current obtained by subtracting the bias current from the main current or a current corresponding thereto,
Wherein said control circuit unit, said amplifies the current obtained by subtracting the bias current from the main current, characterized in that it has a current amplifying circuit for supplying a current in the amplifying to the light emitting element emitting light element driving circuit.
さらに、前記電流制御部と前記制御回路部の間に接続される負荷を有することを特徴とする請求項記載の発光素子駆動回路。 The light emitting element driving circuit according to claim 7 , further comprising a load connected between the current control unit and the control circuit unit. 前記負荷は、ゲートにバイアス電圧が印加された電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項記載の発光素子駆動回路。 9. The light emitting element driving circuit according to claim 8 , wherein the load is a field effect transistor having a bias voltage applied to a gate. 前記電流増幅回路は、カレントミラー回路であることを特徴とする請求項7〜9のいずれか1項に記載の発光素子駆動回路。 The light-emitting element driving circuit according to claim 7, wherein the current amplifier circuit is a current mirror circuit. 前記カレントミラー回路は、前記駆動信号に応じて動作状態が制御されることを特徴とする請求項10記載の発光素子駆動回路。 The light emitting element driving circuit according to claim 10 , wherein an operation state of the current mirror circuit is controlled in accordance with the driving signal. 制御電圧に応じて主電流を制御する電流制御部を有する発光素子を駆動する発光素子駆動回路であって、
前記主電流からバイアス電流を差引くためのバイアス電流源と、
前記主電流から前記バイアス電流を差引いた電流又はそれに応じた電流を制御することにより発光素子を発光させる制御回路部とを有し、
前記制御回路部は、前記駆動信号に応じて、前記主電流から前記バイアス電流を差引いた電流を前記発光素子に供給する差動増幅回路を有することを特徴とする発光素子駆動回路。
A light emitting element driving circuit for driving a light emitting element having a current control unit for controlling a main current according to a control voltage,
A bias current source for subtracting the bias current from the main current;
A control circuit unit that causes a light emitting element to emit light by controlling a current obtained by subtracting the bias current from the main current or a current corresponding thereto,
Wherein said control circuit unit, in response to said drive signal, light emission element drive circuit you characterized as having a differential amplifier circuit for supplying a current obtained by subtracting the bias current from the main current to the light emitting element.
さらに、前記電流制御部と前記制御回路部の間に接続される負荷を有することを特徴とする請求項12記載の発光素子駆動回路。 The light emitting element driving circuit according to claim 12 , further comprising a load connected between the current control unit and the control circuit unit. 前記負荷は、ゲートにバイアス電圧が印加された電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項13記載の発光素子駆動回路。 The light emitting element driving circuit according to claim 13 , wherein the load is a field effect transistor having a bias voltage applied to a gate.
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