JPH04180277A - 光信号発生回路 - Google Patents

光信号発生回路

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JPH04180277A
JPH04180277A JP2309357A JP30935790A JPH04180277A JP H04180277 A JPH04180277 A JP H04180277A JP 2309357 A JP2309357 A JP 2309357A JP 30935790 A JP30935790 A JP 30935790A JP H04180277 A JPH04180277 A JP H04180277A
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英昭 小田切
Takashi Taya
隆士 太矢
Satoshi Yoshida
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、例えば光フアイバ通信のための光通信装置な
どに設けられる光信号送信回路のように、光信号を発生
するための光信号発生回路に関するものである。
(従来の技術) 従来、この種の技術としては、例えば実開昭62−17
7’143号公報に記載されるように、光出力発生用の
発光素子に駆動電流を流し、その駆動電流を変調するこ
とにより光信号を出力するものがあった。このような回
路では、発光素子に流す駆動電流に、有効な光出力を得
るためのしきい値(閾電流値)があり、このしきい値近
傍の直流のバイアス電流を予め発光素子に供給しておく
必要がある。このバイアス電流は、発光素子の動作点を
決定するが、変動を伴うと光出力を不安定にするため、
通常一定電流値に制御され、そのためにバイアス電流を
モニタする回路が光信号発生回路に設けられている。
第2図は、従来の光信号発生回路の一構成例を示す概略
の回路図である。
この光信号発生回路は、光出力発生用の発光素子1を有
している。
発光素子1は、例えばレーザダイオード等で構成され、
直流のバイアス電流IBとそのバイアス電流IBに重畳
される信号電流(スイッチング電流)IS−とからなる
駆動電流IDの供給を受けて駆動し、該信号電流■蒲に
応じて光出力po  (光信号)を発生するものである
。発光素子1には、アノードに接地電位GNDが接続さ
れ、カソードに、モニタ抵抗2及びバイアス電流制御回
路3が順次直列接続されると共に、信号電流供給回路4
が接続されている。
モニタ抵抗2は、バイアス電流I8を検出(モ二り)す
るためのものであり、そのバイアス電流IBを流し、そ
のバイアス電流IBに応じた電圧降下を生じ、その電圧
降下によってバイアス電流IBの検出結果vmを出力す
る抵抗で構成されている。
バイアス電流制御回#i3は、モニタ抵抗2の検出結果
vmにより生成される例えばバイアス電流制御電圧Vi
nに基づき、バイアス電流IBが例えば発光素子1の閾
電流値近傍の一定電流値を保って供給されるように制御
する回路であり、例えばコレクタがモニタ抵抗2に接続
されかつベースにバイアス電流制御電圧Vinが印加さ
れるバイアス電流制御用のNPN形トランジスタ3aと
、トランジスタ3aのエミッタ及び電源電位−VEE間
に接続されたバイアス電流安定用の抵抗3bとで構成さ
れている。
信号電流供給回路4は、他から入力される発光制御信号
SECに基づき発光素子1に信号電流ISWを供給する
回路であり、例えば接地電位GND及び電源電位−VE
E間に接続された差動増幅回路により構成され、例えば
発光制御信号SECにより制御されるNPN形トランジ
スタ4a、基準電圧VREFが印加されたNPN形トラ
ンジスタ4b、及び直流定電流源4c等を有している。
次に、この光信号発生回路の動作を、第3図を参照しつ
つ説明する。ここで、第3図は、第1図の発光素子の電
流−光出力変換特性を示す図である。
バイアス電流制御回路3により、発光素子1に駆動電流
IDとして、発光素子1の閾電流値近傍の電流値を有す
るバイアス電流18分のみが流される。すると、モニタ
抵抗2では、バイアス電流IBが流れてバイアス電流I
Bに応じた電圧降下が生じ、その電圧降下によりバイア
ス電流■8の検出結果VI11が出力されて、その検出
結果vlllによりバイアス電流IBのモニタが行われ
る。これにより、バイアス電流■8が一定電流値を保つ
ようにトランジスタ3bに印加されるバイアス電流制御
電圧Vinが生成され、そのバイアス電流制御電圧Vi
nがトランジスタ3bに印加されて、バイアス電流制御
回F!@3により、一定電流値を保つようにバイアス電
流IBの制御が行われる。
他からの発光制御信号SECが信号電流供給回路4に与
えられると、信号電流供給回路4は、発光制御信号SE
Cに応じて発光素子1に信号電流ISWを供給する。す
ると、発光素子1に流れる駆動電流IDが、バイアス電
流■8に信号電流ISWを重畳したものとなり、信号電
流Is−に応じて発光素子1が発光し、例えば第3図に
示すような光出力(光信号)poが得られる。
従来の光信号発生回路では、モニタ抵抗2の電圧降下に
より、発光素子1に流れるバイアス電流IBをモニタす
ることができ、光信号として一定の光出力POが得られ
るようにバイアス電流IBを制御することができる。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記構成の光信号発生回路では、次のよ
うな課題があった。
(a)従来の光信号発生回路では、例えば発光素子1の
劣化等に起因して過大なバイアス電流IBが流れた場合
、トランジスタ3aが飽和してしまい、このためにバイ
アス電流IBの制御を効果的に行えない。
(b)また、発光素子1を例えばレーザダイオードで構
成したような場合、通常バイアス電流■8は例えば数1
0m八程反流す必要があるので、モニタ抵抗2の消費電
力が大きくなってしまう。
本発明は、前記従来技術が持っていた課題として、モニ
タ抵抗の消費電力が大きくなる点と、バイアス電流制御
回路における制御用トランジスタが過大なバイアス電流
により飽和してしまい、効果的なバイアス電流の制御が
行えない点について解決した光信号発生回路を提供する
ものである。
(課題を解決するための手段) 第1の発明は、前記課題を解決するために、バイアス電
流が供給され該バイアス電流に重畳される信号電流に応
じて光信号を発生する発光素子と、前記バイアス電流を
検出してその検出結果を出力するモニタ抵抗と、前記モ
ニタ抵抗の出力に基づき前記バイアス電流を一定電流値
に制御するバイアス電流制御回路と、発光制御信号に基
づき前記信号電流を供給する信号電流供給回路とを、備
えた光信号発生回路において、前記バイアス電流制御回
路と並列に、前記バイアス電流に応じて変化しかつ該バ
イアス電流よりも小さいモニタ電流を前記モニタ抵抗に
供給するモニタ電流供給回路を設け、前記モニタ電流が
供給された前記モニタ抵抗の検出出力に基づき前記バイ
アス電流制御回路及びモニタ電流供給回路を制御するよ
うに構成したものである。
第2の発明は、第1の発明において、前記バイアス電流
制御回路は、前記発光素子に直列接続され前記検出出力
に基づき制御される第1のトランジスタと、該第1のト
ランジスタに直列接続された第1の抵抗とで構成した。
さらに、前記モニタ電流供給回路は、前記モニタ抵抗に
直列接続されかつ前記第1のトランジスタの1 / n
倍のサイズを有し、前記検出出力に基づき制御される第
2のトランジスタと、該第2のトランジスタに直列接続
され前記第1の抵抗のn倍の抵抗値を有する第2の抵抗
とで構成したものである。
第3の発明は、第1の発明において、前記バイアス電流
制御回路は、前記発光素子に直列接続され所定のサイズ
を有し前記検出出力に基づき制御されるトランジスタと
、該トランジスタに直列接続され所定の抵抗値を有する
抵抗とを、所定数並列接続して構成した。よって、前記
各トランジスタは、同一のサイズを有して同一の特性を
持ち、各抵抗は同一の抵抗値を有する。さらに、前記モ
ニタ電流供給回路は、前記モニタ抵抗に直列接続されか
つ前記トランジスタの所定のサイズと同一のサイズを有
し、前記検出出力に基づき制御される他のトランジスタ
と、該他のトランジスタに直列接続されかつ前記抵抗の
所定の抵抗値と同一の抵抗値を有する他の抵抗とで構成
したものである。
なお、第2及び第3の発明において、トランジスタのサ
イズとしては、例えばバイポーラトランジスタの場合に
はエミッタサイズ等を設定し、例えばユニポーラトラン
ジスタの場合にはゲート寸法等が設定される。
(作用) 第1の発明によれば、以上のように光信号発生回路を構
成したので、前記モニタ電流供給回路は、前記モニタ抵
抗に、前記バイアス電流に応じて変化しかつ該バイアス
電流よりも小さいモニタ電流を供給するように働く。
これにより、前記モニタ抵抗は、前記モニタ電流を流し
、そのモニタ電流に応じて電圧降下を生じ、この電圧降
下により前記バイアス電流の検出結果としての検出出力
を出力する。
この検出出力に基づき前記バイアス電流制御回路及びモ
ニタ電流供給回路が制御される。このため、前記モニタ
電流は、前記バイアス電流に応じて変化する電流値とで
き、前記モニタ抵抗は、前記バイアス電流に対して小さ
い電流値を有する該モニタ電流により該バイアス電流の
検出(モニタ)を行う。
また、前記モニタ抵抗に前記モニタ電流を流しそのモニ
タ抵抗の検出出力により前記バイアス電流のモニタが行
われるため、前記モニタ抵抗は、バイアス電流が流され
る前記発光素子及びバイアス電流制御回路を結ぶ経路中
に設けられずにすむようになる。
第2及び第3の発明によれば、以上のように光信号発生
回路を構成したので、前記第1の発明と同様の作用が得
られると共に、過大なバイアス電流によりトランジスタ
が飽和してしまうことが防がれるように働く。
従って、前記課題を解決できるのである。
(実施例) 第1図は、本発明の第1の実施例を示す光信号発生回路
の概略の回路図である。図中、第2図と共通の要素には
共通の符号が付されている。
この光信号発生回路は、第2図の光信号発生回路と同様
に構成される発光素子1及び信号電流供給回路4を有し
ている。ここで、発光素子1は、アノードが電源電位V
CCに接続され、信号電流供給回路4は、電源電位VC
C及びVEE間に接続されると共に、出力側が発光素子
1のカソードに接続されている。さらに、発光素子lの
カソードには、電源電位VEEとの間にバイアス電流制
御回路11が直列接続されている。
バイアス電流制御口f?!11は、例えばバイアス電流
制御電圧VINに基づき、発光素子1に一定の電流値に
制御されたバイアス電流1Bを流すための回路であり、
例えばコレクタが発光素子1のカソードに接続され、ベ
ースがノードN1(入力端子)に接続されたNPN形ト
ランジスタllaと、トランジスタllaのエミッタと
電源電位VEE間に接続されたバイアス電流安定用の抵
抗11bとを有している。
さらに、電源電位VCC及びVEE間には、モニタ抵抗
12及びモニタ電流供給回路13が直列に接続されてい
る。
モニタ抵抗12は、バイアス電流IBを検出(モニタ)
するためのものであり、バイアス電流IBに応じて変化
しかつバイアス電流T6よりも小さいモニタ電流INを
流し、そのモニタ電流■Hに応じて電圧降下を生じ、そ
の電圧降下によりバイアス電流TBの検出結果としての
検出出力VHを出力する抵抗で構成されている。
モニタ電流供給回路13は、モニタ電流IMをモニタ抵
抗12に流すための回路であり、バイアス電流制御回路
11と並列に設けられており、例えばコレクタがモニタ
抵抗12に接続され、ベースがノードN1に接続された
NPN形トランジスタ13aと、トランジスタL3aの
エミッタ及び電源電位VEE間に接続された抵抗13b
とを有している。ここで、トランジスタ13aのエミッ
タサイズは、トランジスタllaのエミッタサイズの1
 / n倍に設定されており、抵抗13bの抵抗値は、
抵抗11bの抵抗値のn倍に設定されている。
また、ノードN1には、モニタ制御回路14が接続され
ている。
モニタ制御回路14は、モニタ抵抗12がらの検出出力
V)fと、例えば外部から入力される発光出力監視信号
Sw及び温度測定信号STとを受けて、発光出力監視信
号S−及び温度測定信号STを考慮して検出出力VHに
基づきバイアス電流制御電圧VINをノードN1を介し
て出力する回路であり、例えば電源電位■CC及びVE
Eによる電源供給により機能し、例えばオペアンプ及び
時定数回路等を用いて構成されている。
ここで、モニタ制御回i14に発光出力監視信号SW及
び温度測定信号8丁を入力する構成を例示した。これは
、周囲温度が変化したり、経時変化による光出力の低下
が生じても、発光素子1の光信号の光出力を一定に保つ
必要があるため、発光素子1の光出力を受光素子でモニ
タし、周囲温度を温度センサでモニタすることにより、
光信号の光出力が一定になるようにバイアス電流IBを
設定するための構成である。
次に、動作を説明する。
バイアス電流制御回路11で、トランジスタ11aがバ
イアス電流制御電圧VINにより制御され、発光素子1
には、駆動電流IDとして発光素子1の閾電流値近傍の
電流値を有するバイアス電流1Bが流れる。また発光制
御信号SECを受けた信号電流供給回路4が、発光制御
信号SECに応じて発光素子1へ信号電流Is−を供給
する。すると、バイアス電流IBに信号電流Is−が重
畳された駆動電流IOが発光素子1を流れ、その信号電
流■卵に応じて発光素子1が発光して例えば第3図に示
されるように光出力Poを出力する。
一方、モニタ電流供給回路13では、トランジスタ13
aがバイアス電流制御電圧VINにより制御され、モニ
タ抵抗12にバイアス電流1.Bに応じて変化するモニ
タ電流IHを流す。この時、トランジスタ13aのエミ
ッタサイズをトランジスタ11aの1 / n倍に設定
しており、抵抗13bの抵抗値を抵抗11bのn倍に設
定しているため、モニタ電”BHは、バイアス電流1B
よりも小さく、1 / n倍となる。
モニタ電流INが供給されたモニタ抵抗12は、モニタ
電流INがバイアス電流■8に応じて変化するに伴って
、モニタ電流INに応じた電圧降下を生じ、その電圧降
下によってバイアス電流1Bの検出結果としての検出出
力VHをモニタ制御回路14へ出力する。
検出出力VHを入力したモニタ制御回路14は、発光出
力監視信号SW及び温度測定信号ST等を考慮して検出
出力V)lに基づきノードN1を介してバイアス電流制
御電圧VINを出力する。このバイアス電流制御電圧V
INによってバイアス電流制御口1i’!ill及びモ
ニタ電流供給回路13が制御されるため、モニタ抵抗1
2にバイアス電流工8に応じて変化するモニタ電流IN
が流され、バイアス電流I8が閾電流値に応じた一定電
流値に制御される。
本実施例では、次のような利点を有している。
(A>本実施例において、モニタ電流供給回B13のト
ランジスタ13aは、バイアス電流制御回路11のトラ
ンジスタllaの1 / n倍のエミッタサイズのトラ
ンジスタで構成し、抵抗13bは、抵抗11bのn倍の
抵抗値に設定した。
以上の設定により、モニタ制御回路14から出力される
バイアス電流制御電圧VINは、抵抗11bの抵抗値を
R11、抵抗13bの抵抗値をR13とすると、次式(
1)のように表わされる。
VIN=VTf1n  [IB/(n−IS )]+I
B  ・R11 =VT、l!n  [IN/IS ] 十IM・R13・・・(1) ここで、V丁は熱電圧であり、ISはトランジスタの飽
和電流である。
この(1)式を、 R11:□        ・・・(2〉を用いて、I
)lについて解くと、 B IM=□       ・・・(3) が得られる。また、モニタ抵抗12の抵抗値をR12と
すると、モニタ抵抗12の両端の電圧降下値Vは、 ■8 V=IN −R12=□・R12・・・(4)となる。
上式(3)式及び(4)式から分かるように、モニタ電
流INは、バイアス電流■8の1 / n倍となり、モ
ニタ抵抗12による電圧降下値は、バイアス電流■8が
流れた場合の1 / n倍となる。
従って、本実施例の光信号発生回路では、モニタ抵抗1
2による消費電力を小さくすることができる。
(B)また、本実施例では、モニタ電流供給回路13を
バイアス電流制御回路11と並列に設け、そのモニタ電
流供給回路11にモニタ抵抗12を接続し、そのモニタ
抵抗12には、バイアス電流1Bではなく、バイアス電
流工8に応じて変化しかつバイアス電流IBよりも小さ
いモニタ電流■Hを流すようにしてバイアス電流IBの
モニタを行うようにしている。
そのため、第1図の光信号発生回路では、バイアス電流
IBが流れる経路であって、発光素子1及びバイアス電
流制御回路11を含む経路中に、モニタ抵抗12を設け
ずにすみ、例えば発光素子1とバイアス電流制御回路1
1のトランジスタ11aとの間からモニタ抵抗をなくせ
るので、トランジスタllaの飽和を防ぐ効果が期待で
きる。
(C)本実施例では、バイアス電流制御回路11及びモ
ニタ電流供給回1113の相対精度を利用してバイアス
電流工8の検出(モニタ)を行うようにしているので、
集積回路化に適し、効果的な検出精度が得られる回路構
成を実現できる。
第4図は、本発明の第2の実施例を示す光信号発生回路
のバイアス電流制御回路の概略の回路図である。図中、
第1図と共通の要素には共通の符号が付されている。
このバイアス電流制御回路21は、例えば第1図の光信
号発生回路においてバイアス電流制御回路11に代えて
設けられるものであり、発光素子1のカソード及び電源
電位VEE間に並列接続されるN個の3端子回路21−
1〜21−Nで構成されている。各3端子回路21−1
〜21−Nは、それぞれ互いに直列接続されたNPN形
トランジスタ2l−1a及び抵抗2l−1b、PNPN
上形ンジスタ2l−2a及び抵抗2l−2b、・・・、
PNPN上形ンジスタ2l−Na及び抵抗2l−Nbを
有している。
ここで、各トランジスタ2l−1a〜2l−Naは、そ
れぞれコレクタが発光素子1のカソードに、エミッタが
各抵抗2l−1b〜2l−Nbにそれぞれ接続されると
共に、ゲートがノードN1に共通接続されている。また
、各トランジスタ2l−1a〜2l−Naは、それぞれ
モニタ電流供給回路13のトランジスタ13aと同一の
エミッタサイズを有して同一の特性を持ち、各抵抗2l
−1b〜2l−Nbは、それぞれモニタ電流供給回路1
3の抵抗13bと同一の抵抗値を有している。
従って、互いに接続されたN個の3端子回路は、エミッ
タサイズがN倍のトランジスタと1/N倍の抵抗値の抵
抗とから構成される3端子回路と等価である。
この第2の実施例では、第1の実施例と同様の作用・効
果が得られる。
なお、本発明は、図示の実施例に限定されず、種々の変
形が可能である。その変形例としては、例えば次のよう
なものが挙げられる。
(I)上記第1及び第2の実施例では、発光素子1、信
号電流供給回路4、バイアス電流制御回路11.21、
モニタ抵抗12、モニタ電流供給回路13、及びモニタ
制御回路14等の構成の変形が可能である。また、各回
路構成の変形等に応じて動作例の変更等も可能である。
例えばバイアス電流制御回路11.21及びモニタ電流
供給回路13は、他の回路構成を適宜設計することによ
り、PNP形トランジスタで構成したり、あるいはMO
SFET等のユニポーラトランジスタ等で構成するよう
にしてもよい。例えばユニポーラトランジスタ等で構成
する場合には、上記実施例でエミッタサイズに関して行
った設定を例えばゲート寸法等に関して行うようにする
゛  また、第1図及び第2図で示される光信号発生回
路では、例えば前記公報に記載されるインピーダンス変
換用のインピーダンス回路の付加などのように、他の回
路構成を付加したりすることが可能である。
(II)本発明の光信号発生回路は、光ファイノく通信
等に限定されず、光信号を発生させる必要がある種々の
装置等に対して幅広く適用が可能である。
(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明によれば、前記バイ
アス電流制御回路と並列に、前記モニタ電流供給回路を
設け、該モニタ電流供給回路によって前記モニタ抵抗に
前記モニタ電流を流し、そのモニタ抵抗の検出出力に基
づき、前記バイアス電流制御回路及びモニタ電流供給回
路を制御するように構成したので、前記バイアス電流を
モニタするにあたって、前記モニタ抵抗の消費電力を小
さくできる。
また、前記バイアス電流制御回路及びモニタ電流供給回
路をトランジスタを用いて構成した場合に、過大電流に
よるトランジスタの飽和を防ぐという効果が期待できる
特に、第2及び第3の発明では、バイアス電流供給回路
とモニタ電流供給回路の相対精度を利用してバイアス電
流の検出(モニタ)を行うようにしているので、集積回
路化に適し、効果的な検出精度が得られる回路構成を実
現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例を示す光信号発生回路の
概略の回路図、第2図は従来の光信号発生回路の一構成
例を示す概略の回路図、第3図は第1図の発光素子の電
流−光出力変換特性を示す図、第4図は本発明の第2の
実施例を示す光信号発生回路のバイアス電流制御回路の
概略の回路図である。 1・・・発光素子、4・・・信号電流供給回路、11゜
21・・・バイアス電流制御回路、lla、13a。 21−1 a〜21−Na・・−トランジスタ、11b
。 13b、2l−1b〜2l−Nb・・・抵抗、12・・
・モニタ抵抗、13・・・モニタ電流供給回路、1B・
・・バイアス電流、ISW・・・信号電流、I)l・・
・モニタ電流、V)4・・・検出出力、VIN・・・バ
イアス電流制御電圧、SEC・・・発光制御信号。 従来の光信号発生回路 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、バイアス電流が供給され該バイアス電流に重畳され
    る信号電流に応じて光信号を発生する発光素子と、前記
    バイアス電流を検出してその検出結果を出力するモニタ
    抵抗と、前記モニタ抵抗の出力に基づき前記バイアス電
    流を一定電流値に制御するバイアス電流制御回路と、発
    光制御信号に基づき前記信号電流を供給する信号電流供
    給回路とを、備えた光信号発生回路において、 前記バイアス電流制御回路と並列に、前記バイアス電流
    に応じて変化しかつ該バイアス電流よりも小さいモニタ
    電流を前記モニタ抵抗に供給するモニタ電流供給回路を
    設け、 前記モニタ電流が供給された前記モニタ抵抗の検出出力
    に基づき前記バイアス電流制御回路及びモニタ電流供給
    回路を制御することを特徴とする光信号発生回路。 2、請求項1記載の光信号発生回路において、前記バイ
    アス電流制御回路は、 前記発光素子に直列接続され前記検出出力に基づき制御
    される第1のトランジスタと、該第1のトランジスタに
    直列接続された第1の抵抗とで構成し、 前記モニタ電流供給回路は、 前記モニタ抵抗に直列接続されかつ前記第1のトランジ
    スタの1/n倍のサイズを有し、前記検出出力に基づき
    制御される第2のトランジスタと、該第2のトランジス
    タに直列接続され前記第1の抵抗のn倍の抵抗値を有す
    る第2の抵抗とで構成した光信号発生回路。 3、請求項1記載の光信号発生回路において、前記バイ
    アス電流制御回路は、 前記発光素子に直列接続され所定のサイズを有し前記検
    出出力に基づき制御されるトランジスタと、該トランジ
    スタに直列接続され所定の抵抗値を有する抵抗とを、所
    定数並列接続して構成し、前記モニタ電流供給回路は、 前記モニタ抵抗に直列接続されかつ前記所定のサイズを
    有し、前記検出出力に基づき制御される他のトランジス
    タと、該他のトランジスタに直列接続されかつ前記所定
    の抵抗値を有する他の抵抗とで構成した光信号発生回路
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JPH02189037A (ja) * 1989-01-18 1990-07-25 Fujitsu Ltd 発光素子駆動装置

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