JPH0528127U - Current switch circuit - Google Patents
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- JPH0528127U JPH0528127U JP7447791U JP7447791U JPH0528127U JP H0528127 U JPH0528127 U JP H0528127U JP 7447791 U JP7447791 U JP 7447791U JP 7447791 U JP7447791 U JP 7447791U JP H0528127 U JPH0528127 U JP H0528127U
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光通信用送信器等において、小さいスイッチ
ング電流Ipから大きいIpまで、広い電流範囲に渡
り、リンギングが小さく、出力波形良好な電流スイッチ
回路を実現する。
【構成】 スイッチング電流Ipが大きくなると、Tr
34により、Tr31,32を駆動するスイッチドライ
バ35,36の出力電圧の振幅が大きくなる。また、温
度が上昇すると、正の温度係数を持つ定電流源Icによ
り、スイッチドライバ35,36の出力電圧の振幅が大
きくなる。これにより、小さなIpから大きなIpま
で、また温度が変化しても、Tr31,32のスイッチ
ング速度を一定に保ち、Ipのリンギングの発生を最小
に抑えることができる。
(57) [Summary] [Object] To realize a current switch circuit with a small output current Ip, a small switching current Ip, and a large output current waveform with a small ringing in an optical communication transmitter and the like over a wide current range. [Configuration] When the switching current Ip becomes large, Tr
34 increases the amplitude of the output voltage of the switch drivers 35 and 36 that drive the Trs 31 and 32. Further, when the temperature rises, the constant current source Ic having a positive temperature coefficient increases the amplitude of the output voltage of the switch drivers 35 and 36. As a result, the switching speed of the Trs 31 and 32 can be kept constant and the occurrence of Ip ringing can be minimized even when the temperature changes from a small Ip to a large Ip.
Description
【0001】[0001]
本考案は、光通信用送信器における発光ダイオード(以下、LEDという)や レーザダイオード(以下、LDという)等といった光源等の負荷を駆動する電流 スイッチ回路に関するものである。 The present invention relates to a current switch circuit for driving a load such as a light source such as a light emitting diode (hereinafter referred to as LED) or a laser diode (hereinafter referred to as LD) in a transmitter for optical communication.
【0002】[0002]
従来、このような分野の技術としては、例えば次のような文献に記載されるも のがあった。 文献1;電子情報通信学会技術研究報告(信学技報)、89[226](19 89)木島他「広帯域LSDN加入者系用光送受信器(OCS89− 34)」P.7−13 文献2;特開平1−245582号公報 前記文献1,2に記載されているように、例えば光通信における光源としては 、LEDまたはLDが一般に用いられ、その駆動にはエミッタ・カップルド・ロ ジック(以下、ECLという)形式の電流スイッチ回路が多く用いられている。 その構成例を図2及び図3に示す。Conventionally, as a technique in such a field, there has been one described in the following documents, for example. Reference 1: Technical Report of IEICE (Technical Report), 89 [226] (19 89) Kijima et al., "Optical Transceiver for Wideband LSDN Subscriber System (OCS89-34)" p. 7-13 Reference 2: Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-245582 As described in References 1 and 2, for example, an LED or LD is generally used as a light source in optical communication, and an emitter-coupled drive is used to drive the LED or LD.・ A lot of logic (ECL) type current switch circuits are used. An example of the configuration is shown in FIGS.
【0003】 図2及び図3は、従来の電流スイッチ回路の構成例を示す回路図である。 図2の電流スイッチ回路は、LEDまたはLDからなる光源Dを駆動する不平 衡入力方式の回路であり、ECL形式の電流スイッチを構成するNPN型のトラ ンジスタ(以下、Trという)1,2,3、ECLの吸い込み電流用Tr3の外 付けエミッタ抵抗4、及び光源Dの直流バイアス電流源Ibを備えている。 なお、図2中のCcbはECLの吸い込み電流用Tr3のコレクタ・ベース間 容量、CsはTr3のコレクタ・グランド間浮遊容量、VpはTr3のベースバ イアス電源である。光源Dの直流バイアス電流源Ibは、該光源DがLEDの時 には一般に不要(Ib=0)とされる。2 and 3 are circuit diagrams showing a configuration example of a conventional current switch circuit. The current switch circuit of FIG. 2 is an unbalanced input type circuit that drives a light source D composed of an LED or an LD, and is an NPN type transistor (hereinafter, referred to as Tr) 1, 2 ,, which constitutes an ECL type current switch. 3, an external emitter resistor 4 of the ECL sink current Tr3, and a DC bias current source Ib of the light source D. In FIG. 2, Ccb is the collector-base capacitance of Tr3 for ECL sink current, Cs is the collector-ground stray capacitance of Tr3, and Vp is the base bias power supply of Tr3. The DC bias current source Ib of the light source D is generally unnecessary (Ib = 0) when the light source D is an LED.
【0004】 この電流スイッチ回路は、不平衡入力方式であるため、ECL論理レベルの伝 送パルス信号源SをTr1のベースに印加すると共に、ECLのスレッショルド レベルを与えるリファレンス電源VrをTr2のベースに印加する。Tr1,2 を流れるスイッチング電流Ipは、ベースバイアス電源Vpとエミッタ抵抗4で 制御する。信号源Sの電位がリファレンス電源Vrの電位より高い場合(論理“ H”)、光源Dはオンとなり、逆に低い場合(論理“L”)、オフとなる。Since this current switch circuit is of an unbalanced input type, the transmission pulse signal source S of ECL logic level is applied to the base of Tr1 and the reference power supply Vr for giving the threshold level of ECL is applied to the base of Tr2. Apply. The switching current Ip flowing through Tr1, 2 is controlled by the base bias power supply Vp and the emitter resistor 4. When the potential of the signal source S is higher than the potential of the reference power source Vr (logic “H”), the light source D is turned on, and conversely, when it is low (logic “L”), it is turned off.
【0005】 図3の電流スイッチ回路は、平衡入力方式の回路であり、リファレンス電源V rの代わりに、伝送パルス信号源Sの逆相信号源rをTr2のベースに印加する 構成になっている。The current switch circuit of FIG. 3 is a balanced input type circuit, and is configured to apply a negative-phase signal source r of the transmission pulse signal source S to the base of Tr 2 instead of the reference power source V r. .
【0006】 この電流スイッチ回路では、図2の回路と同様に、信号源Sの電位が逆相信号 源rの電位よりも高い場合(論理“H”)に光源Dがオンとなり、逆に低い場合 (論理“L”)にオフとなる。In this current switch circuit, similarly to the circuit of FIG. 2, when the potential of the signal source S is higher than the potential of the negative phase signal source r (logic “H”), the light source D is turned on, and conversely low. In the case (logic "L"), it is turned off.
【0007】[0007]
しかしながら、従来の電流スイッチ回路では、次のような課題があった。 (a) 図4は、図2の電流スイッチ回路におけるスイッチング電流Ipの波 形図である。 However, the conventional current switch circuit has the following problems. (A) FIG. 4 is a waveform diagram of the switching current Ip in the current switch circuit of FIG.
【0008】 図2の電流スイッチ回路では、信号源Sが“1”“0”の変化をすると、Tr 3のコレクタ電位も同時に変動し、容量CcbとCsの充放電電流が発生する。 光源Dのオフ状態からオンへの過渡状態を考えると、図4に示すように、ベース バイアス電源Vp及びエミッタ抵抗4で定まるスイッチング電流Ip(定常Ip )に、始めは容量CcbとCsの充電電流Ip1がプラスされるので、いったん 大きな電流となり、次いで容量CcbとCsの過充電分の放電電流Ip2がマイ ナスされて、逆に小さな電流となる。そして、充放電が終了したところで、よう やく定常Ipに落ち着く。従って、スイッチング電流Ipの波形は、リンギング を含む波形となる。In the current switch circuit of FIG. 2, when the signal source S changes “1” or “0”, the collector potential of Tr 3 also changes at the same time, and the charge / discharge currents of the capacitors Ccb and Cs are generated. Considering the transient state of the light source D from the off state to the on state, as shown in FIG. 4, the switching current Ip (steady Ip) determined by the base bias power supply Vp and the emitter resistor 4 is initially charged to the charging current of the capacitors Ccb and Cs. Since Ip1 is added, the current once becomes a large current, and then the discharge current Ip2 corresponding to the overcharge of the capacitances Ccb and Cs is negatively changed to a small current. Then, at the end of charging / discharging, the steady Ip is finally reached. Therefore, the waveform of the switching current Ip becomes a waveform including ringing.
【0009】 リンギング電流分の絶対値は、定常Ipの大きさによらず、容量Ccb,Cs の値とTr3のコレクタ電位の変動量(おおむね入力振幅の大きさ)に依存する 。光通信の光源ドライブでは、Ip=5〜100mA程度の電流範囲が用いられる 。例えば、Ip(max)=100mA,動作Ip=10mAの様に、許容電流値が 大きく(Tr3サイズ大で、容量CcbとCsも大)、実動作電流が小さい場合 では、定常Ipに対するリンギング電流分の割合が200%(波高値の比)を超 えることもある。The absolute value of the ringing current component depends on the values of the capacitors Ccb and Cs and the variation of the collector potential of Tr3 (generally the magnitude of the input amplitude), regardless of the magnitude of the steady Ip. In a light source drive for optical communication, a current range of Ip = 5 to 100 mA is used. For example, when the allowable current value is large (Tr3 size is large and the capacitances Ccb and Cs are large) such that Ip (max) = 100mA and operation Ip = 10mA, and the actual operation current is small, the ringing current component for the steady Ip is small. May exceed 200% (peak value ratio).
【0010】 (b) 図3の電流スイッチ回路では、リファレンス電源Vrを伝送パルス信 号源Sの逆相の信号源rに置き換え、平衡入力方式としている。そのため、過渡 時におけるTr3のコレクタ電位の変動が図2の回路と比べて小さくなるので、 リンギング分は減少する。しかし、ECLのオンとオフの過渡応答速度が一般に 異なるため、伝送パルス信号源Sと逆相信号源rは厳密な逆相とならず、リンギ ング分がなお相当量残る。(B) In the current switch circuit of FIG. 3, the reference power source Vr is replaced with a signal source r having a phase opposite to that of the transmission pulse signal source S, and a balanced input system is adopted. Therefore, the fluctuation of the collector potential of Tr3 during the transition is smaller than that of the circuit of FIG. 2, and the ringing amount is reduced. However, since the transient response speeds of ECL on and off are generally different, the transmission pulse signal source S and the anti-phase signal source r do not become exactly in anti-phase, and a considerable amount of ringing remains.
【0011】 光通信送信器のスイッチング電流Ipのリンギングは、送信光波形を乱し、光 源Dのオートパワーコントロールの動作不良や、受信側の誤り率の増大等といっ た障害を引き起こす。そこで、従来は、リンギングを無視できる程度に信号パル ス幅を長くする(定速動作となる)か、あるいはリンギングの目立たないIp( max)近辺のみで使用する(狭いIp範囲となる)かのどちらかで、それによ って高速化や汎用化(広いIp範囲の実現)が大きく制限されていた。従って、 技術的に充分満足のゆく電流スイッチ回路を提供することが困難であった。The ringing of the switching current Ip of the optical communication transmitter disturbs the transmitted light waveform and causes malfunctions such as a malfunction of the automatic power control of the light source D and an increase in the error rate on the receiving side. Therefore, conventionally, the signal pulse width is made long enough to make ringing negligible (constant speed operation), or used only in the vicinity of Ip (max) where ringing is not noticeable (narrow Ip range). In either case, the speedup and generalization (realization of a wide Ip range) were greatly restricted by that. Therefore, it has been difficult to provide a current switch circuit which is technically sufficiently satisfactory.
【0012】 本考案は、前記従来技術が持っていた課題として、応答速度を低下させること なく、出力電流のリンギングを小さくすることが困難な点について解決した電流 スイッチ回路を提供するものである。The present invention provides a current switch circuit, which solves the problem that the above-mentioned prior art has, that it is difficult to reduce the ringing of the output current without lowering the response speed.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】 第1の考案は、前記課題を解決するために、光通信用送信器等の電流スイッチ 回路において、第1と第2のノード間の電位差に応じてオン,オフ動作して電源 電流を切換える第1,第2のTrを有し、該電源電流を光源等の負荷に供給する 差動スイッチ回路と、前記第1及び第2のTrと第3のノードとの間にそれぞれ 直列接続された第1及び第2の抵抗と、ベースが第1の電流制御端子に接続され 、前記第3のノードと第2の電流制御端子との間に直列接続された第3のTrと 、ベースが前記第1の電流制御端子に接続され、かつ第4のノードと前記第2の 電流制御端子との間に直列接続され、前記第3のTrと共に電流ミラー回路を構 成する第4のTrとを、備えている。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, a first invention is to turn on a current switch circuit such as a transmitter for optical communication according to a potential difference between a first node and a second node, A differential switch circuit that has first and second Trs that are turned off to switch the power supply current and that supplies the power supply current to a load such as a light source, the first and second Trs, and a third node A first resistor connected in series between the first resistor and a second resistor, a base connected to the first current control terminal, and a first resistor connected in series between the third node and the second current control terminal. 3 Tr and the base are connected to the first current control terminal, and are connected in series between the fourth node and the second current control terminal to form a current mirror circuit together with the third Tr. And a fourth Tr to be formed.
【0014】 さらに、電源にそれぞれ接続された第1及び第2のコレクタ抵抗と、ベースが 第1及び第2の入力端子にそれぞれ接続され、前記第1及び第2のコレクタ抵抗 と前記第4のノードとの間にそれぞれ直列接続されて出力電圧を前記第1及び第 2のノードにそれぞれ供給する第5及び第6のTrからなるスイッチドライバと 、温度依存特性を持ち、前記第4のノードに接続されて前記第5及び第6のTr に定電流を供給する第1の定電流源とが、設けられている。Further, first and second collector resistors respectively connected to a power source, and bases respectively connected to the first and second input terminals, the first and second collector resistors and the fourth collector resistor respectively. A switch driver comprising fifth and sixth Trs connected in series with a node and supplying output voltages to the first and second nodes, respectively, and having a temperature-dependent characteristic A first constant current source that is connected and supplies a constant current to the fifth and sixth Tr 2 is provided.
【0015】 そして、前記第1,第2の電流制御端子を用いて前記第3及び第4のTrのコ レクタ電流を制御する構成にすると共に、信号源を前記第1の入力端子に接続し 、該信号源に対応するリファレンス電源または逆相信号源を前記第2の入力端子 に接続している。Then, the collector currents of the third and fourth Trs are controlled by using the first and second current control terminals, and a signal source is connected to the first input terminal. , A reference power source or a negative phase signal source corresponding to the signal source is connected to the second input terminal.
【0016】 第2の考案では、第1の考案の電流スイッチ回路において、前記第1及び第2 のノードと前記第1及び第2のTrとの間にそれぞれ接続された第1及び第2の ベース抵抗と、前記第3及び第4のTrと前記第2の電流制御端子との間にそれ ぞれ接続された第1及び第2の安定化抵抗と、前記第5及び第6のTrの出力電 圧を前記第1及び第2のノードへそれぞれ伝達するバッファ兼レベルシフト用の 第7及び第8のTrと、前記第7及び第8のTrに定電流をそれぞれ供給する第 2及び第3の定電流源また第1及び第2のバッファ抵抗とを、設けている。According to a second invention, in the current switch circuit according to the first invention, first and second transistors connected between the first and second nodes and the first and second Trs, respectively. A base resistance, first and second stabilizing resistances respectively connected between the third and fourth Tr and the second current control terminal, and a fifth resistance and a sixth Tr. Buffer and level shifting seventh and eighth Trs for transmitting output voltage to the first and second nodes, respectively, and second and third Trs for supplying constant currents to the seventh and eighth Trs, respectively. Three constant current sources and first and second buffer resistors are provided.
【0017】 第3の考案では、第2の考案において、前記第1及び第2のTrのオン時とオ フ時の電流をそれぞれIp(on)及びIp(off)とし、電子の電荷をq、 ボルツマン常数をk、絶対温度をT、前記第3のTrのエミッタ面積をA3、前 記第4のTrのエミッタ面積をA4、それらのTrのエミッタ接地電流増幅率を HFEとする時、下記の式に基づき、K1,K2,K3の値を設定することで、 ドライブファクタmの電流と温度に対する依存特性を制御するようにしている。 n=A3/A4=第2の安定化抵抗/第1の安定化抵抗 Ip(on)》Ip(off),Ip≒Ip(on) m=Ln(Ip(on)/Ip(off)) (但し、Ln( );自然対数) Rc=第1のコレクタ抵抗=第2のコレクタ抵抗,Re=第1の抵抗=第2の抵 抗 Rb=第1のベース抵抗=第2のベース抵抗 (Rc/n−Re−Rb/(1+HFE))=K1 Rc*Ic−m*k*T/q=K2 (但し、*;乗算) Δ(Rc*Ic−m*k*T/q(ΔT)=K3According to a third aspect of the invention, in the second aspect, the currents when the first and second Trs are on and off are Ip (on) and Ip (off), respectively, and the electron charge is q. When the Boltzmann constant is k, the absolute temperature is T, the emitter area of the third Tr is A3, the emitter area of the fourth Tr is A4, and the grounded-emitter current amplification factor of those Tr is HFE, By setting the values of K1, K2, and K3 based on the equation, the dependence of the drive factor m on the current and temperature is controlled. n = A3 / A4 = second stabilizing resistance / first stabilizing resistance Ip (on) >> Ip (off), Ip≈Ip (on) m = Ln (Ip (on) / Ip (off)) ( However, Ln (); natural logarithm) Rc = first collector resistance = second collector resistance, Re = first resistance = second resistance Rb = first base resistance = second base resistance (Rc / N-Re-Rb / (1 + HFE)) = K1 Rc * Ic-m * k * T / q = K2 (however, *; multiplication) Δ (Rc * Ic-m * k * T / q (ΔT) = K3
【0018】[0018]
従来の電流スイッチ回路では、差動スイッチ回路を構成する第1,第2のTr を駆動する駆動電圧の振幅が一定である。差動スイッチ回路によるスイッチング 電流の値が小さければ、該差動スイッチ回路の駆動電圧の振幅が小さくてもスイ ッチングが可能であるが、該スイッチング電流が大きくなると、該駆動電圧の振 幅が大きくないと、スイッチングしない。つまり、スイッチングに必要な駆動電 圧の振幅は、スイッチング電流及び温度に対して依存性がある。ところが、従来 のスイッチング回路では、大きなスイッチング電流値に合わせて、差動スイッチ 回路を駆動する駆動電圧の振幅を大きなな値に設定せざるをえなかった。そのた め、スイッチング電流値が小さい時は、駆動電圧の振幅値が大きすぎるため、ス イッチング電流に大きなリンギングが生じるという不都合があった。 In the conventional current switch circuit, the amplitude of the drive voltage that drives the first and second Tr 1 that constitutes the differential switch circuit is constant. If the value of the switching current by the differential switch circuit is small, switching is possible even if the amplitude of the drive voltage of the differential switch circuit is small, but if the switching current becomes large, the amplitude of the drive voltage becomes large. Without it, it does not switch. That is, the amplitude of the drive voltage required for switching depends on the switching current and temperature. However, in the conventional switching circuit, the amplitude of the drive voltage for driving the differential switch circuit has to be set to a large value in accordance with the large switching current value. Therefore, when the switching current value is small, the amplitude value of the drive voltage is too large, which causes a disadvantage that a large ringing occurs in the switching current.
【0019】 そこで、このような不都合を解決するため、第1の考案の電流スイッチ回路で は、差動スイッチ回路を流れるスイッチング電流に比例した第1,第2のTrの 駆動電圧レベルを、第4のTrにより、スイッチドライバで発生させて第1,第 2のノードへ供給する。第1の定電流源は、例えば正の温度特性を持つ場合、温 度上昇に応じた第1,第2のTrの駆動電圧レベルを、スイッチドライバで発生 させる。即ち、スイッチング電流が大きくなると、第4のTrにより、第1,第 2のTrのドライブ電圧の振幅を大きくする。また、温度が上昇すると、第1の 定電流源により、第1,第2のTrのドライブ電圧の振幅を大きくする。Therefore, in order to solve such inconvenience, in the current switch circuit of the first invention, the drive voltage level of the first and second Trs proportional to the switching current flowing in the differential switch circuit is set to the first The transistor Tr4 causes the switch driver to generate and supply it to the first and second nodes. When the first constant current source has, for example, a positive temperature characteristic, the switch driver generates the drive voltage levels of the first and second Trs according to the temperature rise. That is, when the switching current increases, the amplitude of the drive voltage of the first and second Trs is increased by the fourth Tr. Further, when the temperature rises, the first constant current source increases the amplitudes of the drive voltages of the first and second Trs.
【0020】 このように、スイッチング電流の値と温度に応じて、差動スイッチ回路を駆動 するスイッチドライバの出力電圧の振幅が最適値となるように変化し、常に最適 レベルで差動スイッチ回路のスイッチングが行える。これにより、小さなスイッ チング電流から大きなスイッチング電流まで、また温度が変化しても、スイッチ ング電流のリンギングが小さく、かつ応答速度の速い電流スイッチが行える。In this way, the amplitude of the output voltage of the switch driver that drives the differential switch circuit changes to an optimum value according to the value of the switching current and the temperature, and the differential switch circuit is always kept at the optimum level. Can be switched. This makes it possible to realize a current switch with a small switching current, a large switching current, and a small switching current ringing and a fast response speed even when the temperature changes.
【0021】 第2の考案において、第1,第2のベース抵抗と第1の考案の第1,第2の抵 抗は、第1,第2のTr自身の持つ内部ベース抵抗や内部エミッタオーミック抵 抗を無視するように働き、さらに第1,第2のTrのドライブファクタのスイッ チング電流の依存をコントロールする。つまり、ドライブファクタのスイッチン グ電流依存係数を+にも−にも、第1,第2のベース抵抗及び第1,第2の抵抗 の選択で可能となる。ここで、ドライブファクタは、 (ドライブファクタ)=Ln(Io(ON)/Io(OFF))で表わせる。 そして、ドライブファクタが大きな時には、スイッチングは速いが、リンギング が大きくなる。逆に、ドライブファクタが小さな時は、スイッチングは遅いが、 リンギングが小さくなる。また、第1,第2の安定化抵抗は、第3及び第4のト ランジスタで構成するミラー電流比を安定化する。In the second invention, the first and second base resistors and the first and second resistors of the first invention are the internal base resistance and internal emitter ohmic resistance of the first and second Trs themselves. It works so as to ignore the resistance and further controls the dependence of the drive factors of the first and second Trs on the switching current. In other words, the switching current dependence coefficient of the drive factor can be made positive or negative by selecting the first and second base resistors and the first and second resistors. Here, the drive factor can be represented by (drive factor) = Ln (Io (ON) / Io (OFF)). And when the drive factor is large, the switching is fast, but the ringing is large. Conversely, when the drive factor is small, switching is slow, but ringing is small. Also, the first and second stabilizing resistors stabilize the mirror current ratio formed by the third and fourth transistors.
【0022】 第3の考案では、K1,K2,K3の値を任意に設定することで、ドライブフ ァクタのスイッチング電流と温度に対する依存特性のコントロールが行える。従 って、前記課題を解決できるのである。In the third invention, by setting the values of K1, K2 and K3 arbitrarily, it is possible to control the dependence characteristic of the drive factor on the switching current and the temperature. Therefore, the above problems can be solved.
【0023】[0023]
【実施例】第1の実施例 図1は、本考案の第1の実施例を示す電流スイッチ回路の回路図である。 この電流スイッチ回路は、LEDまたはLDの光源Dを駆動する回路であり、 伝送信号源Sが接続される第1の入力端子11、該伝送信号源Sの逆相信号源r または該伝送信号源Sに対応するリファレンス電源Vrが接続される第2の入力 端子12、第1,第2の電流制御端子21,22、及びNPN型の第1〜第8の Tr31〜38を有している。第1,第2のTr31,32は差動スイッチ回路 を構成し、第3,第4のTr33,34は電流ミラー回路を構成し、第5,第6 のTr35,36はスイッチドライバを構成し、さらに第7,第8のTr37, 38はバッファ兼レベルシフト機能を有している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First Embodiment FIG. 1 is a circuit diagram of a current switch circuit showing a first embodiment of the present invention. This current switch circuit is a circuit for driving a light source D of an LED or an LD, a first input terminal 11 to which a transmission signal source S is connected, a reverse phase signal source r of the transmission signal source S, or the transmission signal source. It has the 2nd input terminal 12 to which the reference power supply Vr corresponding to S is connected, the 1st, 2nd current control terminals 21 and 22, and the 1st-8th Tr31-38 of NPN type. The first and second Trs 31 and 32 form a differential switch circuit, the third and fourth Trs 33 and 34 form a current mirror circuit, and the fifth and sixth Trs 35 and 36 form a switch driver. Further, the seventh and eighth Trs 37 and 38 have a buffer / level shift function.
【0024】 第1のノードN1と第1のTr31のベースとの間には第1のベース抵抗41 が接続され、第2のノードN2と第2のTr32のベースとの間にも第2のベー ス抵抗42が接続されている。正電源+Vが光源Dを介して第1のTr31のコ レクタに接続されると共に、該正電源+Vが第2のTr32のコレクタに接続さ れている。第1,第2のTr31,32の各エミッタは、第1,第2の抵抗51 ,52を介して第3のノードN3に共通接続されている。第3のノードN3と第 2の電流制御端子22との間には、第3のTr33及び第1の安定化抵抗61が 直列接続され、さらに第4のノードN4と第2の電流制御端子22との間に、第 4のTr34及び第2の安定化抵抗62が直列接続されている。A first base resistor 41 is connected between the first node N1 and the base of the first Tr31, and a second base resistor 41 is also connected between the second node N2 and the base of the second Tr32. The base resistor 42 is connected. The positive power source + V is connected to the collector of the first Tr 31 via the light source D, and the positive power source + V is connected to the collector of the second Tr 32. The emitters of the first and second Trs 31 and 32 are commonly connected to the third node N3 via the first and second resistors 51 and 52. The third Tr 33 and the first stabilizing resistor 61 are connected in series between the third node N3 and the second current control terminal 22, and the fourth node N4 and the second current control terminal 22 are further connected. The fourth Tr 34 and the second stabilizing resistor 62 are connected in series between and.
【0025】 第3のTr33は、差動スイッチ回路を構成する第1,第2のTr31,32 にスイッチング電流Ipを流し、第4のTr34は、スイッチドライバを構成す る第5,第6のTr35,36に該スイッチング電流Ipに比例した電流Ip/ nを流すトランジスタである。このTr33,34のベースは、第1の電流制御 端子21に共通接続されている。第1,第2の安定化抵抗61,62は、電流ミ ラー回路を安定に動作させるための抵抗であり、第3のTr33と第4のTr3 4の面積比が1に近い場合は省略可能である。The third Tr 33 allows a switching current Ip to flow through the first and second Trs 31 and 32 that form a differential switch circuit, and the fourth Tr 34 includes the fifth and sixth Trs that form a switch driver. It is a transistor that causes a current Ip / n proportional to the switching current Ip to flow through the transistors 35 and 36. The bases of the Trs 33 and 34 are commonly connected to the first current control terminal 21. The first and second stabilizing resistors 61 and 62 are resistors for stably operating the current mirror circuit, and can be omitted when the area ratio of the third Tr 33 and the fourth Tr 34 is close to 1. Is.
【0026】 第1,第2の電流制御端子21と22間には、制御電圧源を接続するか、ある いは第1の電流制御端子21に、適当な直流電圧Vpを印加すると共に、第2の 電流制御端子22に、制御電流源Ipcを接続して、必要なスイッチング電流I pに設定する。A control voltage source is connected between the first and second current control terminals 21 and 22, or an appropriate DC voltage Vp is applied to the first current control terminal 21, and The control current source Ipc is connected to the current control terminal 22 of No. 2 to set the required switching current Ip.
【0027】 第1,第2の入力端子11,12は、スイッチドライバを構成する第5,第6 のTr35,36の各ベースに接続され、そのTr35,36の各コレクタがコ レクタ抵抗71,72を介して正電源+Vにそれぞれ接続されている。第5,第 6のTr35,36の各エミッタは、第4のノードN4に共通接続され、そのノ ードN4と負電源−Vとの間には、Tr35,36に定電流Ic0を供給するた めの正の温度依存特性を持つ第1の定電流源Icが接続されている。The first and second input terminals 11 and 12 are connected to the bases of the fifth and sixth Trs 35 and 36 that form a switch driver, and the collectors of the Trs 35 and 36 are connected to collector resistors 71 and 36, respectively. Each of them is connected to the positive power source + V via 72. The emitters of the fifth and sixth Trs 35 and 36 are commonly connected to the fourth node N4, and a constant current Ic0 is supplied to the Trs 35 and 36 between the node N4 and the negative power supply -V. Therefore, a first constant current source Ic having a positive temperature dependence characteristic is connected.
【0028】 第5,第6のTr35,36の各コレクタには、バッファ兼レベルシフト用の 第7,第8のTr37,38の各ベースが接続されている。このTr37,38 は、スイッチドライバと差動スイッチ回路とを連結するトランジスタであり、そ のTr37,38の各コレクタが正電源+Vに、各エミッタが第2,第1のノー ドN2,N1にそれぞれ接続されている。第2,第1のノードN2,N1と負電 源−Vとの間には、第1,第2のTr31,32のオフ動作を円滑に動作させる ための定電流源IL1,IL2がそれぞれ接続されている。なお、この第2,第 3の定電流源IL1,IL2は、抵抗に置き換えてもよい。To the collectors of the fifth and sixth Trs 35 and 36, the bases of the seventh and eighth Trs 37 and 38 for buffering and level shifting are connected. The Trs 37 and 38 are transistors that connect the switch driver and the differential switch circuit. The collectors of the Trs 37 and 38 are connected to the positive power source + V, and the emitters are connected to the second and first nodes N2 and N1. Each is connected. Between the second and first nodes N2 and N1 and the negative power source -V, constant current sources IL1 and IL2 for smoothly performing the off operation of the first and second Trs 31 and 32 are connected, respectively. ing. The second and third constant current sources IL1 and IL2 may be replaced with resistors.
【0029】 この電流スイッチ回路では、第2の入力端子12に、逆相信号源rを接続すれ ば平衡入力方式となり、伝送信号源Sに対応するリファレンス電源Vrを接続す れば不平衡入力方式の回路となる。In this current switch circuit, if a negative-phase signal source r is connected to the second input terminal 12, a balanced input method is used, and if a reference power source Vr corresponding to the transmission signal source S is connected, an unbalanced input method is used. It becomes the circuit of.
【0030】 次に、動作を説明する。 この電流スイッチ回路を、例えば光通信用送信器に設けた場合、この光通信用 送信器は、差動スイッチ回路を構成するTr31,32のオフ動作側に、オン動 作側の1/100以下程度の微小電流が流れていても、実用上問題とならない。 Tr31がオンしてスイッチング電流Ip(on)が流れ、Tr32がぎりぎ りオフして微小電流Ip(off)が流れているものとする。Trのコレクタ電 流Iccは、ベース・エミッタ間電圧をVbe、Trの逆方向飽和電流をIs、 電子の電荷をq、ボルツマン常数をk、絶対温度をTとすれば、次式(1)で近 似できる。 Icc=Is*exp(q*Vbe/k/T) ・・・(1) 但し、*;乗算 Trのエミッタ接地電流増幅率をHFE、Rc=第1のコレクタ抵抗71=第 2のコレクタ抵抗72、Re=第1の抵抗51=第2の抵抗52、Rb=第1の ベース抵抗41=第2のベース抵抗42、Ip(on)》Ip(off)、Ip ≒Ip(on)とし、 m=Ln(Ip(on)/Ip(off)) ・・・(2) 但し、Ln( );自然対数 と置くと、第1と第2のノードN1,N2間の電位差V12は、 V12=Ip*(Re+Rb/(1+HFE))+m*k*T/q ・・・(3) と表わせる。Next, the operation will be described. When this current switch circuit is provided in, for example, a transmitter for optical communication, this transmitter for optical communication is 1/100 or less of the ON operation side on the OFF operation side of Tr31 and 32 which configure the differential switch circuit. Even if a small amount of electric current is flowing, there is no practical problem. It is assumed that the Tr31 turns on and the switching current Ip (on) flows, and the Tr32 barely turns off and a minute current Ip (off) flows. The collector current Icc of Tr is given by the following equation (1), where Vbe is the base-emitter voltage, Is is the reverse saturation current of Tr, Is is the electron charge, k is the Boltzmann constant, and T is the absolute temperature. Can be similar. Icc = Is * exp (q * Vbe / k / T) (1) However, *; The grounded emitter current amplification factor of the multiplication Tr is HFE, Rc = first collector resistance 71 = second collector resistance 72 , Re = first resistor 51 = second resistor 52, Rb = first base resistor 41 = second base resistor 42, Ip (on) >> Ip (off), Ip≈Ip (on), and m = Ln (Ip (on) / Ip (off)) (2) where Ln (); natural logarithm, the potential difference V12 between the first and second nodes N1 and N2 is V12 = Ip * (Re + Rb / (1 + HFE)) + m * k * T / q (3)
【0031】 k*T/q≒26mV、Ip(on)/Ip(off)=100〜1000と すると、(3)式における(m*k*T/q)の値は約120mV〜180mV となる。Ip(on)/Ip(off)=10000でも約240mV程度であ る。When k * T / q≈26 mV and Ip (on) / Ip (off) = 100 to 1000, the value of (m * k * T / q) in the equation (3) is about 120 mV to 180 mV. .. Even with Ip (on) / Ip (off) = 10000, it is about 240 mV.
【0032】 第3,第4のTr33,34及び第1,第2の安定化抵抗61,62で構成さ れる電流ミラー回路において、Tr33とTr34の面積比、及び安定化抵抗6 1と62の抵抗比を次の様に設定すると、 n=(Tr33のエミッタ面積比)/(Tr34のエミッタ面積比) =安定化抵抗62/安定化抵抗61 ・・・(4) Tr33にスイッチング電流Ipが流れれば、Tr34に流れる電流は(Ip/ n)となる。従って、Tr35,36で構成されるスイッチドライバに流れる電 流Icoは、次式(5)のようになる。 Ico=Ic+Ip/n ・・・(5) さらに、Tr35,36で構成されるスイッチドライバの出力振幅電圧V0は、 V0=Rc*Ico=Rc*(Ic+Ip/n) ・・・(6) となる。回路動作より、出力振幅電圧V0と第1,第2のノードN1,N2間電 圧V12とが等しいので、次式(7),(8)が成り立つ。 V0−V12≒0 ・・・(7) V0−V12=Rc*(Ic+Ip/n) −Ip*(Re+Rb/(1+HFE))−m*k*T/q =Ip*(Rc/n−Re−Rb/(1+HFE)) +(Rc*Ic−m*k*T/q) ・・・(8) (8)式の第1項が独立に“≒0”であれば、Ipが変化してもmは影響されな い。mを一定値として、(8)式の第2項が独立に“≒0”であれば、温度が変 化しても、mは影響されないことになる。第1項と第2項の両方が“≒0”であ れば、Ipの変化及び温度変化に対してmを一定に保つことができる。これらの 関係を次式(9)〜(11)に示す。 Rc/n−Re−Rb/(1+HFE)≒0 ・・・(9) (第1項≒0) Rc*Ic−m*k*T/q≒0 ・・・(10) (常温における第2項≒0) Δ(Rc*Ic−m*k*T/q)/(ΔT)≒0 即ち、 Δ(Rc*Ic)/(ΔT)−m*k/q≒0 (第2項温度匂配≒0) ・・・(11) Tr31及び32の内部ベース抵抗と内部エミッタオーミック抵抗の値を、そ れぞれRbとReに加え、(9)〜(11)式を満足させると、理想形となる。( 11)式の(m*k/q)の絶対値は0.5mV/℃前後であり、(Rc*Ic) の温度匂配が同程度となる定電流源Icは、バンドギャップ電源とトランジスタ 等を組み合わせることで容易に実現できる。In the current mirror circuit composed of the third and fourth Trs 33, 34 and the first and second stabilizing resistors 61, 62, the area ratio of Tr 33 and Tr 34 and the stabilizing resistors 61, 62 are shown. When the resistance ratio is set as follows: n = (emitter area ratio of Tr33) / (emitter area ratio of Tr34) = stabilizing resistor 62 / stabilizing resistor 61 (4) The switching current Ip flows through the Tr33. Then, the current flowing through Tr34 becomes (Ip / n). Therefore, the current Ico flowing through the switch driver composed of the Trs 35 and 36 is expressed by the following equation (5). Ico = Ic + Ip / n (5) Further, the output amplitude voltage V0 of the switch driver constituted by the Trs 35 and 36 is V0 = Rc * Ico = Rc * (Ic + Ip / n) (6) .. From the circuit operation, since the output amplitude voltage V0 is equal to the voltage V12 between the first and second nodes N1 and N2, the following equations (7) and (8) are established. V0-V12≈0 (7) V0-V12 = Rc * (Ic + Ip / n) -Ip * (Re + Rb / (1 + HFE))-m * k * T / q = Ip * (Rc / n-Re- Rb / (1 + HFE)) + ( Rc * Ic-m * k * T / q ) (8) If the first term of the equation (8) is independently "≈0", Ip changes. M is not affected. If the second term of the equation (8) is independently “≈0” with m being a constant value, m will not be affected even if the temperature changes. If both the first term and the second term are “≈0”, m can be kept constant with respect to changes in Ip and changes in temperature. These relationships are shown in the following equations (9) to (11). Rc / n-Re-Rb / (1 + HFE) ≈0 (9) (1st term≈0) Rc * Ic-m * k * T / q≈0 (10) (Second at room temperature Item ≈0) Δ (Rc * Ic-m * k * T / q) / (ΔT) ≈0 That is, Δ (Rc * Ic) / (ΔT) -m * k / q≈0 (second term temperature odor) Distribution ≈ 0) (11) If the values of the internal base resistance and internal emitter ohmic resistance of Tr31 and 32 are added to Rb and Re, respectively, and equations (9) to (11) are satisfied, ideal Be in shape. The absolute value of (m * k / q) in the equation (11) is around 0.5 mV / ° C, and the constant current source Ic having the same temperature gradient of (Rc * Ic) is a bandgap power source and a transistor. It can be easily realized by combining the above.
【0033】 (9)式をプラスにすることで、Ipの増加に伴い、mを大きくしていくこと もできる。外付け抵抗であるRc,Rb,Reをある程度大きく取れば、Tr内 部のベース抵抗やエミッタオーミック抵抗を無視しうる。定電流源Icの温度係 数を適当に設定することで、温度に対してもmを適当に変えていくこともできる 。以上、(9)〜(11)式の値を自由に設定することで、Ipや温度変化に対し てのスイッチドライブファクタをコントロール(m値のコントロール)できる。 この第1の実施例では、次のような利点がある。By making the expression (9) positive, it is possible to increase m as Ip increases. If the external resistances Rc, Rb, and Re are made relatively large, the base resistance and emitter ohmic resistance inside Tr can be ignored. By appropriately setting the temperature coefficient of the constant current source Ic, m can be changed appropriately with respect to the temperature. As described above, by freely setting the values of the expressions (9) to (11), it is possible to control the switch drive factor with respect to Ip and temperature change (control of the m value). The first embodiment has the following advantages.
【0034】 小さいスイッチング電流Ipから大きいスイッチング電流Ipまで、広い範囲 のスイッチング電流Ipに渡り、常にリンギングの小さい電流スイッチを実現で きる。例えば、従来の図2とこの第1の実施例の図1とを同一素子で構成し、シ ミュレーション比較を行うと、Ipのリンギング分を定常Ipの15%以下に抑 さえるためには、従来の図2の回路ではIp範囲がIp(max)〜Ip(ma x)/2であるのに対し、本実施例の図1の回路ではIp(max)〜Ip(m ax)/20となり、約1桁Ipの可変範囲が広くなる。From a small switching current Ip to a large switching current Ip, over a wide range of switching current Ip, it is possible to always realize a current switch with small ringing. For example, if the conventional device shown in FIG. 2 and the device shown in FIG. 1 of the first embodiment are configured with the same elements and the simulation comparison is performed, in order to suppress the ringing component of Ip to be 15% or less of the steady Ip, While the conventional circuit of FIG. 2 has an Ip range of Ip (max) to Ip (max) / 2, the circuit of FIG. 1 of the present embodiment has Ip (max) to Ip (max) / 20. , The variable range of about one digit Ip is widened.
【0035】 従って、本実施例の電流スイッチ回路を、例えば光通信のLEDドライバやL Dドライバ等に用いると、送信器の光波形が良好になるため、安定な送信器オー トパワーコントロールの実現や、誤り率の小さい高品質の受信が可能となる。さ らに、リンギングが収束する時間のぎりぎりまで信号パルス幅を短縮できるため 、高速の光送信器が実現できる。その上、各種のLDやLED等に対応できる汎 用性の高い(スイッチング電流Ipの範囲が広い)光送信器を実現できる。Therefore, when the current switch circuit of the present embodiment is used in, for example, an LED driver or an LD driver for optical communication, the optical waveform of the transmitter is improved, and stable transmitter auto power control is realized. Also, high quality reception with a small error rate becomes possible. Furthermore, since the signal pulse width can be shortened to the very end of the ringing convergence time, a high-speed optical transmitter can be realized. Moreover, it is possible to realize a highly versatile optical transmitter (a wide range of switching current Ip) that can be applied to various LDs and LEDs.
【0036】 図5〜図8に、本考案の第2〜第5の実施例である電流スイッチ回路の回路図 を示す。5 to 8 are circuit diagrams of the current switch circuits according to the second to fifth embodiments of the present invention.
【0037】第2の実施例 図5の電流スイッチ回路では、オン時の電圧ドロップが大きい光源Dに対応で きるよう、レベルシフト用の抵抗73を追加して第7,第8のTr37,38の エミッタ電位をレベルシフトする。バッファ用Tr37,38の第1,第2の定 電流源IL1,IL2を第1,第2のバッファ抵抗81,82に置き換える。そ して、光源Dに直流バイアス源Ibを追加し、第3,第4のTR33,34のベ ース側の第1の電流制御端子21でスイッチング電流Ipの制御を行う。 Second Embodiment In the current switch circuit of FIG. 5, the seventh and eighth Trs 37, 38 are added by adding a resistor 73 for level shift so as to cope with the light source D having a large voltage drop when turned on. Level shift the emitter potential of. The first and second constant current sources IL1 and IL2 of the buffer transistors 37 and 38 are replaced with the first and second buffer resistors 81 and 82. Then, a DC bias source Ib is added to the light source D, and the switching current Ip is controlled by the first current control terminal 21 on the base side of the third and fourth TRs 33 and 34.
【0038】 このような構成にすれば、レベルシフト用の抵抗73によって第1のTr31 の飽和等を防止でき、的確な電流スイッチが行える。With this configuration, the resistance 73 for level shift can prevent saturation of the first Tr 31 and the like, and an accurate current switch can be performed.
【0039】第3の実施例 図6の電流スイッチ回路では、図5の電流スイッチ回路における抵抗73の代 わりにダイオード74を用いてレベルシフトを行う。バッファ抵抗81,82に 定電流源ILを付加して混成回路にしている。第2の電流制御端子22と負電源 −Vとの間に抵抗63を追加する。そして、LDで構成される光源Dの光出力の 一部を、受光ダイオード(以下、PDという)等のバック光検出器90で受けて 、スイッチング電流Ip及びTr31のコレクタの出力電流Ibの制御を行うオ ートパワーコントロール回路91を付加している。 Third Embodiment In the current switch circuit of FIG. 6, a diode 74 is used in place of the resistor 73 in the current switch circuit of FIG. 5 for level shifting. A constant current source IL is added to the buffer resistors 81 and 82 to form a hybrid circuit. A resistor 63 is added between the second current control terminal 22 and the negative power source -V. Then, a part of the light output of the light source D constituted by the LD is received by the back light detector 90 such as a light receiving diode (hereinafter referred to as PD), and the switching current Ip and the output current Ib of the collector of the Tr31 are controlled. An auto power control circuit 91 is added.
【0040】 このような構成にすれば、図5と同様に、的確な電流スイッチが行えると共に 、オートパワーコントロール回路91を付加しているので、光源Dの変動を制御 できる。With such a configuration, as in the case of FIG. 5, accurate current switching can be performed, and since the automatic power control circuit 91 is added, the fluctuation of the light source D can be controlled.
【0041】第4の実施 図7の電流スイッチ回路では、図1の電流スイッチ回路において、第2の電流 制御端子22と負電源−Vとの間に抵抗63を接続し、スイッチング電流Ipの 制御を第1の電流制御端子21で行う。第7,第8のTr37,38の各エミッ タにバッファ抵抗81,82を追加してレベルシフトを行う。電源Vd1がベー スに共通接続されたTr101,102を第1,第2のTr31,32のコレク タにそれぞれ直列接続し、ベースが電源Vcに共通接続されたTr103,10 4を第3,第4のノードN3,N4にそれぞれ直列接続し、さらにベースが電源 Vd2に共通接続されたTr105,106を第5,第6のTr35,36のコ レクタ側に直列接続している。 Fourth Embodiment In the current switch circuit of FIG. 7, a resistor 63 is connected between the second current control terminal 22 and the negative power source −V in the current switch circuit of FIG. 1 to control the switching current Ip. Is performed at the first current control terminal 21. Level shift is performed by adding buffer resistors 81 and 82 to the respective emitters of the seventh and eighth Trs 37 and 38. Tr101 and 102 whose power supply Vd1 is commonly connected to the base are connected in series to the collectors of the first and second Tr31 and 32, respectively, and Tr103 and 104 whose base is commonly connected to the power supply Vc are the third and third. 4 are connected in series to nodes N3 and N4, respectively, and Tr105 and 106 whose bases are commonly connected to the power supply Vd2 are connected in series to the collector side of the fifth and sixth Trs 35 and 36.
【0042】 このような構成にすれば、ミラー電流値の精度向上とスイッチング速度の改善 が図れる。With such a configuration, the precision of the mirror current value and the switching speed can be improved.
【0043】第5の実施例 図8の電流スイッチ回路では、図1の電流スイッチ回路において、第1,第2 の定電流源IL1,IL2を、第1,第2のベース抵抗81,82と定電流源I Lとの混成回路に置き換え、第7,第8のTr37,38の各エミッタにダイオ ード111,112をそれぞれ追加してレベルシフトを行う。第2の電流制御端 子22と負電源−Vとの間に抵抗力63を設け、スイッチング電流Ipの制御を 第1の電流制御端子21で行う。そして、図9(a),(b)のような回路の置 き換えを行っている。 Fifth Embodiment In the current switch circuit of FIG. 8, in the current switch circuit of FIG. 1, the first and second constant current sources IL1 and IL2 are connected to the first and second base resistors 81 and 82, respectively. It is replaced with a hybrid circuit with the constant current source IL, and diodes 111 and 112 are added to the emitters of the seventh and eighth Trs 37 and 38, respectively, to perform level shift. A resistance 63 is provided between the second current control terminal 22 and the negative power source -V, and the switching current Ip is controlled by the first current control terminal 21. Then, the circuit is replaced as shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b).
【0044】 即ち、図9(a),(b)は図1中の部分回路図である。図9(a)に示すよ うに、図1の抵抗51,52,61とTr33で構成されるT形回路を、図9( b)に示すように、抵抗51,52,61−1,61−2とTr33−1,33 −2で構成されるπ形回路に置き換えている。抵抗51と52の抵抗値は等しく 、抵抗61−1,61−2は抵抗61の2倍の抵抗値を有している。また、Tr 33のエミッタサイズをA3とすると、Tr33−1,33−2の各エミッタサ イズはA3/2に設定されている。That is, FIGS. 9A and 9B are partial circuit diagrams in FIG. As shown in FIG. 9 (a), the T-shaped circuit composed of the resistors 51, 52, 61 and Tr33 of FIG. 1 is replaced with resistors 51, 52, 61-1, 61 as shown in FIG. 9 (b). -2 and Trs 33-1 and 33-2 are replaced with a? -Type circuit. The resistors 51 and 52 have the same resistance value, and the resistors 61-1 and 61-2 have a resistance value twice that of the resistor 61. When the emitter size of Tr 33 is A3, the emitter sizes of Tr 33-1 and 33-2 are set to A3 / 2.
【0045】 このような構成にすれば、抵抗51,52に直流電流が流れないため、Tr3 3−1及びTr33−2の飽和を防止できる等の利点がある。With such a configuration, a DC current does not flow through the resistors 51 and 52, and thus there is an advantage that the saturation of the Tr3 3-1 and the Tr 33-2 can be prevented.
【0046】 なお、本考案は上記実施例に限定されず、種々の変形が可能である。 例えば、上記第1〜第5の実施例の電流スイッチ回路では、NPN型Trを用 いているが、これらをPNP型Trや電界効果Tr等の他のトランジスタで構成 してもよい。PNP型Trを用いた場合、電圧及び電流や接続用ダイオードの極 性等を反転すればよい。第3の実施例における図6のオートパワーコントロール 回路91は、他の実施例に設けることも可能である。また、上記実施例は光源以 外の負荷にも通用できる。The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, in the current switch circuits of the first to fifth embodiments, the NPN type Tr is used, but they may be configured by other transistors such as PNP type Tr and field effect Tr. When the PNP type Tr is used, the voltage and current, the polarity of the connecting diode, and the like may be reversed. The automatic power control circuit 91 of FIG. 6 in the third embodiment can be provided in other embodiments. Further, the above embodiment can be applied to loads other than the light source.
【0047】[0047]
以上詳細に説明したように、第1の考案によれば、小さい出力電流から大きい 出力電流まで広い範囲の出力電流に渡り、常にリンギングの小さい電流スイッチ が行える。リンギングレベルを小さくできるので、信号パルス幅もリンギング収 束時間のぎりぎりまで短縮することが可能となり、動作速度を高速化できる。広 い出力電流範囲に渡ってリンギングを小さくできるので、各種の光源の駆動に対 応できる汎用性が広がる。 As described in detail above, according to the first invention, a current switch having a small ringing can be always performed over a wide range of output currents from a small output current to a large output current. Since the ringing level can be reduced, the signal pulse width can be shortened to the very end of the ringing convergence time, and the operating speed can be increased. Since the ringing can be reduced over a wide output current range, the versatility that can be used to drive various light sources is expanded.
【0048】 第2の考案によれば、第1及び第2の安定化抵抗を設けたので、電流ミラー回 路を安定に動作させることができる。しかも、第2及び第3の定電流源または第 1及び第2のバッファ抵抗は、第1のTrと第2のTrの例えばオフ動作を円滑 に動作させることができる。According to the second invention, since the first and second stabilizing resistors are provided, the current mirror circuit can be stably operated. Moreover, the second and third constant current sources or the first and second buffer resistors can smoothly operate, for example, the OFF operation of the first Tr and the second Tr.
【0049】 第3の考案によれば、K1,K2,K3の値を任意に設定することで、出力電 流や温度の変化に対してのスイッチドライブファクタをコントロールでき、より 精度の高い電流スイッチが可能となる。According to the third invention, by setting the values of K1, K2, and K3 arbitrarily, the switch drive factor with respect to changes in output current and temperature can be controlled, and a more accurate current switch can be obtained. Is possible.
【図1】本発明の第1の実施例を示す電流スイッチ回路
の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a current switch circuit showing a first embodiment of the present invention.
【図2】従来の電流スイッチ回路の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional current switch circuit.
【図3】従来の電流スイッチ回路の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a conventional current switch circuit.
【図4】図2のスイッチング電流Ipの波形図である。FIG. 4 is a waveform diagram of the switching current Ip of FIG.
【図5】本発明の第2の実施例を示す電流スイッチ回路
の回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram of a current switch circuit showing a second embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第3の実施例を示す電流スイッチ回路
の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a current switch circuit showing a third embodiment of the present invention.
【図7】本発明の第4の実施例を示す電流スイッチ回路
の回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram of a current switch circuit showing a fourth embodiment of the present invention.
【図8】本発明の第5の実施例を示す電流スイッチ回路
の回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram of a current switch circuit showing a fifth embodiment of the present invention.
【図9】図1及び図8中の部分回路図である。9 is a partial circuit diagram in FIGS. 1 and 8. FIG.
11,12 第1,第2の入力端子 21,22 第1,第2の電流制御端子 31〜38 第1〜第8のTr 41,42 ベース抵抗 51,52 第1,第2の抵抗 61,62 第1,第2の安定化抵抗 71,72 第1,第2のコレクタ抵抗 Ic,IL1,IL2 第1〜第3の定電流源 Ip スイッチング電流 Ipc 制御電流源 D 光源 +V 正電源 −V 負電源 11, 12 1st, 2nd input terminal 21, 22 1st, 2nd current control terminal 31-38 1st-8th Tr 41, 42 Base resistance 51, 52 1st, 2nd resistance 61, 62 1st, 2nd stabilizing resistance 71, 72 1st, 2nd collector resistance Ic, IL1, IL2 1st-3rd constant current source Ip switching current Ipc control current source D light source + V positive power supply -V negative Power supply
Claims (3)
オン,オフ動作して電源電流を切換える第1及び第2の
トランジスタを有し、該電源電流を負荷に供給する差動
スイッチ回路と、 前記第1及び第2のトランジスタと第3のノードとの間
にそれぞれ直列接続された第1及び第2の抵抗と、 ベースが第1の電流制御端子に接続され、前記第3のノ
ードと第2の電流制御端子との間に直列接続された第3
のトランジスタと、 ベースが前記第1の電流制御端子に接続され、かつ第4
のノードと前記第2の電流制御端子との間に直列接続さ
れ、前記第3のトランジスタと共に電流ミラー回路を構
成する第4のトランジスタと、 電源にそれぞれ接続された第1及び第2のコレクタ抵抗
と、 ベースが第1及び第2の入力端子にそれぞれ接続され、
前記第1及び第2のコレクタ抵抗と前記第4のノードと
の間にそれぞれ直列接続されて出力電圧を前記第1及び
第2のノードにそれぞれ供給する第5及び第6のトラン
ジスタからなるスイッチドライバと、 温度依存特性を持ち、前記第4のノードに接続されて前
記第5及び第6のトランジスタに定電流を供給する第1
の定電流源とを備え、 前記第1,第2の電流制御端子を用いて前記第3及び第
4のトランジスタのコレクタ電流を制御する構成にする
と共に、信号源を前記第1の入力端子に接続し、該信号
源に対応するリファレンス電源または逆相信号源を前記
第2の入力端子に接続したことを特徴とする電流スイッ
チ回路。1. A differential switch having first and second transistors that switch a power supply current by performing on / off operations according to a potential difference between a first node and a second node, and supply the power supply current to a load. A circuit, first and second resistors connected in series between the first and second transistors and a third node, and a base connected to a first current control terminal, A third node connected in series between the node and the second current control terminal
And a base connected to the first current control terminal, and a base
A fourth transistor that is connected in series between the second node and the second current control terminal to form a current mirror circuit with the third transistor, and first and second collector resistors that are connected to a power supply, respectively. And the base is connected to the first and second input terminals, respectively,
A switch driver including fifth and sixth transistors connected in series between the first and second collector resistors and the fourth node to supply an output voltage to the first and second nodes, respectively. A first temperature-dependent characteristic that is connected to the fourth node and supplies a constant current to the fifth and sixth transistors;
And a configuration in which the collector currents of the third and fourth transistors are controlled by using the first and second current control terminals, and the signal source is connected to the first input terminal. A current switch circuit, characterized in that a reference power source or a negative phase signal source corresponding to the signal source is connected to the second input terminal.
て、 前記第1及び第2のノードと前記第1及び第2のトラン
ジスタとの間にそれぞれ接続された第1及び第2のベー
ス抵抗と、 前記第3及び第4のトランジスタと前記第2の電流制御
端子との間にそれぞれ接続された第1及び第2の安定化
抵抗と、 前記第5及び第6のトランジスタの出力電圧を前記第1
及び第2のノードへそれぞれ伝達するバッファ兼レベル
シフト用の第7及び第8のトランジスタと、 前記第7及び第8のトランジスタに定電流をそれぞれ供
給する第2及び第3の定電流源または第1及び第2のバ
ッファ抵抗とを、 設けたことを特徴とする電流スイッチ回路。2. The current switch circuit according to claim 1, further comprising: first and second base resistors connected between the first and second nodes and the first and second transistors, respectively. The output voltages of the first and second stabilizing resistors respectively connected between the third and fourth transistors and the second current control terminal and the output voltages of the fifth and sixth transistors are set to the first
Buffer and level shifting seventh and eighth transistors respectively transmitting to the second and third nodes, and second and third constant current sources or third constant current sources for supplying constant currents to the seventh and eighth transistors, respectively. A current switch circuit comprising: a first buffer resistor; and a second buffer resistor.
て、 前記第1及び第2のトランジスタのオン時とオフ時の電
流をそれぞれIp(on)及びIp(off)とし、電
子の電荷をq、ボルツマン常数をk、絶対温度をT、前
記第3のトランジスタのエミッタ面積をA3、前記第4
のトランジスタのエミッタ面積をA4、それらのトラン
ジスタのエミッタ接地電流増幅率をHFEとする時、下
記の式に基づき、K1,K2,K3の値を設定すること
で、ドライブファクタmの電流と温度に対する依存特性
を制御する構成にしたことを特徴とする電流スイッチ回
路。 n=A3/A4=第2の安定化抵抗/第1の安定化抵抗 Ip(on)》Ip(off),Ip≒Ip(on) m=Ln(Ip(on)/Ip(off)) (但し、Ln( );自然対数) Rc=第1のコレクタ抵抗=第2のコレクタ抵抗,Re
=第1の抵抗=第2の抵抗 Rb=第1のベース抵抗=第2のベース抵抗 (Rc/n−Re−Rb/(1+HFE))=K1 Rc*Ic−m*k*T/q=K2 (但し、*;
乗算) Δ(Rc*Ic−m*k*T/q(ΔT)=K33. The current switch circuit according to claim 2, wherein the on-state and off-state currents of the first and second transistors are Ip (on) and Ip (off), respectively, and the electron charge is q, The Boltzmann constant is k, the absolute temperature is T, the emitter area of the third transistor is A3, and the fourth transistor is the fourth area.
When the emitter area of each transistor is A4 and the grounded-emitter current amplification factor of those transistors is HFE, by setting the values of K1, K2, and K3 based on the following formulas, the drive factor m with respect to the current and temperature is set. A current switch circuit having a structure for controlling a dependence characteristic. n = A3 / A4 = second stabilizing resistance / first stabilizing resistance Ip (on) >> Ip (off), Ip≈Ip (on) m = Ln (Ip (on) / Ip (off)) ( However, Ln (); natural logarithm) Rc = first collector resistance = second collector resistance, Re
= First resistance = Second resistance Rb = First base resistance = Second base resistance (Rc / n-Re-Rb / (1 + HFE)) = K1 Rc * Ic-m * k * T / q = K2 (however, *;
Multiplication) Δ (Rc * Ic-m * k * T / q (ΔT) = K3
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JP1991074477U JP2602802Y2 (en) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | Current switch circuit |
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JP1991074477U Expired - Lifetime JP2602802Y2 (en) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | Current switch circuit |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2002374154A (en) * | 2001-06-15 | 2002-12-26 | Asahi Kasei Microsystems Kk | High-speed current switching circuit |
-
1991
- 1991-09-17 JP JP1991074477U patent/JP2602802Y2/en not_active Expired - Lifetime
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JP2002374154A (en) * | 2001-06-15 | 2002-12-26 | Asahi Kasei Microsystems Kk | High-speed current switching circuit |
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