JPH0529655A - Driver circuit for optical semiconductor device - Google Patents
Driver circuit for optical semiconductor deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光半導体素子を高速
に、しかも、ジッタ量を抑えて駆動する光半導体素子の
駆動回路に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a drive circuit for an optical semiconductor element which drives an optical semiconductor element at high speed and with a reduced amount of jitter.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、一般に、定電流の差動増幅回路に
よる駆動である光半導体素子の駆動回路は、図２に示す
ように、発光ダイオード２１、差動増幅回路２２、およ
び定電流回路２６から構成されている。これにより、制
御入力信号Ｖinに基づいて差動増幅回路２２を構成する
論理回路２３の各出力端子２３ａ・２３ｂからは、相互
にハイレベル／ローレベルの出力信号が出力される。そ
して、論理回路２３からの各出力信号に基づいて、差動
増幅回路２２を構成する各スイッチングトランジスタ２
４・２５が相互にＯＮ／ＯＦＦすることにより、発光ダ
イオード２１がＯＮ／ＯＦＦして光信号が伝送される。2. Description of the Related Art Conventionally, a drive circuit for an optical semiconductor element, which is generally driven by a constant current differential amplifier circuit, has a light emitting diode 21, a differential amplifier circuit 22, and a constant current circuit 26 as shown in FIG. It consists of Thus, from the output terminals 23a · 23b of the logic circuit 23 constituting the differential amplifier circuit 22 based on a control input signal V in, the output signal of one another to a high level / low level is outputted. Then, based on each output signal from the logic circuit 23, each switching transistor 2 configuring the differential amplifier circuit 22.
By turning ON / OFF of 4 and 25 mutually, the light emitting diode 21 is turned ON / OFF and an optical signal is transmitted.
【０００３】ここで、発光ダイオード２１がＯＮ状態の
時には、定電流回路２６の電流ＩO は、スイッチングト
ランジスタ２５を通して発光ダイオード２１の順方向電
流ＩF として流れる。一方、発光ダイオード２１がＯＦ
Ｆ状態の時には、定電流回路２６の電流ＩO は、スイッ
チングトランジスタ２４を通して電源電圧＋ＶCCより流
れる。Here, when the light emitting diode 21 is in the ON state, the current I O of the constant current circuit 26 flows as a forward current I F of the light emitting diode 21 through the switching transistor 25. On the other hand, the light emitting diode 21 is OF
In the F state, the current I O of the constant current circuit 26 flows from the power supply voltage + V CC through the switching transistor 24.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
構成では、制御入力信号Ｖinの周波数が高い場合、即
ち、光半導体素子を高速に駆動する場合、入力信号Ｖin
の周波数の変化に伴って光のＯＮ時間、およびＯＦＦ時
間が変化する。また、上記従来の駆動回路では、光のＯ
Ｎ／ＯＦＦ、即ち、光の立ち上がり／立ち下がりは、差
動増幅回路２２の立ち上がり／立ち下がり時間による
が、光のＯＦＦ時には、発光ダイオード２１の順方向電
流ＩF が略０Ａとなると共に、スイッチングトランジス
タ２５のコレクタ電流が略０Ａとなるため、発光ダイオ
ード２１のカソード電位が高インピーダンスになり、駆
動周波数の変化に伴う光ＯＦＦ期間の変化が発光直前の
光ＯＦＦ状態の発光ダイオード２１の状態（バイアス電
圧・電流）に変化が生じ、光の立ち上がり、および遅延
時間が変化する。例えば、光信号の伝送を光ファイバデ
ータリンク等で行う際、従来の駆動回路では、入力信号
Ｖinに、高周波成分を含む周波数の異なる複数の信号か
らなるランダムな信号が入力されると、駆動回路の出力
は前述の遅延時間（立ち上がり／立ち下がりに要する時
間等）のバラツキ、即ち、ジッタ量が大きくなり、高
速、かつ正確な情報伝達が困難になるという問題を有し
ている。However, in the above-mentioned conventional configuration, when the frequency of the control input signal V in is high, that is, when the optical semiconductor element is driven at high speed, the input signal V in
The ON time and the OFF time of the light change with the change of the frequency. Further, in the above-mentioned conventional drive circuit, the light O
N / OFF, i.e., the rise / fall of the light depends on the rise / fall time of the differential amplifier circuit 22, OFF of light sometimes in conjunction with the forward current I F of the light emitting diode 21 is substantially 0A, switching Since the collector current of the transistor 25 becomes approximately 0 A, the cathode potential of the light emitting diode 21 becomes high impedance, and the change of the light OFF period due to the change of the driving frequency is the state of the light emitting diode 21 in the light OFF state immediately before the light emission (bias). (Voltage / current) changes, the rise of light and the delay time change. For example, when performing transmission of optical signals in the optical fiber data links, etc., in the conventional driving circuit, the input signal V in, the random signal is input consisting of a plurality of different frequency signal including a high frequency component, the drive The output of the circuit has a problem that the above-mentioned variation in delay time (time required for rising / falling, etc.), that is, the amount of jitter becomes large, making it difficult to transmit information accurately at high speed.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明の光半導体素子の
駆動回路は、上記の課題を解決するために、以下の手段
を講じている。The drive circuit for an optical semiconductor device of the present invention takes the following means in order to solve the above problems.
【０００６】即ち、制御入力信号に基づいて、発光手段
をＯＮ／ＯＦＦする信号を出力する差動増幅回路と、上
記差動増幅回路の出力信号に基づいて、光半導体素子を
駆動する光信号を出力する発光手段と、上記発光手段の
両端に順方向のプリバイアス電圧を印加するダイオー
ド、および抵抗群を有するバイアス手段とを備えている
ことを特徴としている。That is, a differential amplifier circuit for outputting a signal for turning on / off the light emitting means based on a control input signal, and an optical signal for driving an optical semiconductor element based on the output signal of the differential amplifier circuit are provided. The light emitting means for outputting, a diode for applying a pre-bias voltage in the forward direction to both ends of the light emitting means, and a bias means having a resistance group are provided.
【０００７】[0007]
【作用】上記の構成によれば、制御入力信号に基づいて
差動増幅回路は、スイッチングされる。そして、差動増
幅回路の出力の変化に応じて発光手段は、バイアス手段
により順方向にバイアスされているので、発光手段のス
イッチングの応答特性が改善され、高速なスイッチング
が行われる。従って、変化の激しい高周波成分を含む信
号に対しても、光半導体素子が高速に、しかも、確実に
駆動できる。According to the above structure, the differential amplifier circuit is switched based on the control input signal. Since the light emitting means is biased in the forward direction by the bias means in response to the change in the output of the differential amplifier circuit, the switching response characteristic of the light emitting means is improved and high-speed switching is performed. Therefore, the optical semiconductor element can be driven at high speed and reliably even for a signal including a high-frequency component that changes drastically.
【０００８】[0008]
【実施例】本発明の一実施例について図１に基づいて説
明すれば、以下の通りである。EXAMPLE An example of the present invention will be described below with reference to FIG.
【０００９】本実施例に係る光半導体素子の駆動回路
は、図１に示すように、発光手段としての発光ダイオー
ド１と、差動増幅回路２と、定電流回路６と、バイアス
手段１０とから構成されている。As shown in FIG. 1, a drive circuit for an optical semiconductor device according to this embodiment comprises a light emitting diode 1 as a light emitting means, a differential amplifier circuit 2, a constant current circuit 6, and a bias means 10. It is configured.
【００１０】上記発光ダイオード１は、アノードが電源
電圧＋ＶCCのプラス側に接続されており、カソードが差
動増幅回路２を構成する後述のスイッチングトランジス
タ５のコレクタに接続されている。The light emitting diode 1 has an anode connected to the plus side of the power supply voltage + V CC , and a cathode connected to the collector of a switching transistor 5 which will be described later and which constitutes the differential amplifier circuit 2.
【００１１】上記差動増幅回路２は、ＴＴＬ（Transist
or-Transistor Logic)等からなる論理回路３と、ｎｐｎ
型のスイッチングトランジスタ４・５とからなり、論理
回路３の各出力端子３ａ・３ｂは、個々にスイッチング
トランジスタ４・５の各ベースに接続されている。スイ
ッチングトランジスタ４は、コレクタがバイアス手段１
０を構成する後述のダイオード１２のカソードに接続さ
れており、エミッタが定電流回路６に接続されている。
スイッチングトランジスタ５は、コレクタが前述のよう
に発光ダイオード１のカソードに接続されており、エミ
ッタが定電流回路６に接続されている。尚、上記定電流
回路６は、ＧＮＤ端子が接地されているものである。The differential amplifier circuit 2 has a TTL (Transistor)
or-Transistor Logic) and the like, and a npn
, And the output terminals 3a and 3b of the logic circuit 3 are individually connected to the bases of the switching transistors 4 and 5, respectively. The collector of the switching transistor 4 is bias means 1
0 is connected to the cathode of a diode 12 described later, and the emitter is connected to the constant current circuit 6.
The switching transistor 5 has a collector connected to the cathode of the light emitting diode 1 as described above, and an emitter connected to the constant current circuit 6. The constant current circuit 6 has a GND terminal grounded.
【００１２】そして、上記の差動増幅回路２を構成する
論理回路３は、入力端子からハイレベルの制御入力信号
Ｖinを入力すると、出力端子３ａからローレベルの出力
信号を出力すると共に、出力端子３ｂからハイレベルの
出力信号を出力する一方、入力端子からローレベルの制
御入力信号Ｖinを入力すると、出力端子３ａからハイレ
ベルの出力信号を出力すると共に、出力端子３ｂからロ
ーレベルの出力信号を出力するようになっている。When the high-level control input signal V in is input from the input terminal, the logic circuit 3 forming the differential amplifier circuit 2 outputs the low-level output signal from the output terminal 3a and outputs the low-level output signal. while an output signal of high level from the terminal 3b, the from the input terminal for inputting a control input signal V in a low level, and outputs an output signal of high level from the output terminal 3a, an output from the output terminal 3b of the low level It is designed to output a signal.
【００１３】上記バイアス手段１０は、ダイオード１１
・１２と、抵抗群としてのバイアス抵抗１３・１４とか
らなり、各ダイオード１１・１２は、ダイオード１１の
カソードとダイオード１２のアノードとを接続点として
直列に接続されている。また、ダイオード１１のアノー
ドは、電源電圧＋ＶCCに接続されており、ダイオード１
２のカソードは、前述のように差動増幅回路２を構成す
るスイッチングトランジスタ４のコレクタに接続されて
いる。一方、各バイアス抵抗１３・１４は、ダイオード
１２のアノードとカソードとの間に直列に接続されてお
り、各バイアス抵抗１３・１４間の接続点は、前述の発
光ダイオード１とスイッチングトランジスタ５との接続
点Ａに接続されている。The bias means 10 comprises a diode 11
12 and bias resistors 13 and 14 as a resistance group, and the diodes 11 and 12 are connected in series with the cathode of the diode 11 and the anode of the diode 12 as connection points. The anode of the diode 11 is connected to the power supply voltage + V CC , and the diode 1
The cathode of 2 is connected to the collector of the switching transistor 4 constituting the differential amplifier circuit 2 as described above. On the other hand, the bias resistors 13 and 14 are connected in series between the anode and the cathode of the diode 12, and the connection point between the bias resistors 13 and 14 is the light emitting diode 1 and the switching transistor 5 described above. It is connected to the connection point A.
【００１４】そして、上記のバイアス手段１０を構成す
るダイオード１１・１２、およびバイアス抵抗１３・１
４は、発光ダイオード１の光ＯＦＦ時に、出力インピー
ダンスを低く抑えながら、発光ダイオード１の両端に順
方向に一定のバイアス電圧を印加するようになってい
る。Then, the diodes 11 and 12 and the bias resistor 13 and 1 which constitute the above bias means 10.
4 is adapted to apply a constant bias voltage to both ends of the light emitting diode 1 in the forward direction while suppressing the output impedance when the light of the light emitting diode 1 is turned off.
【００１５】上記の構成により、制御入力信号Ｖinの変
化に伴う光半導体素子の駆動回路の各部の動作について
説明すると、以下の通りである。The operation of each part of the drive circuit of the optical semiconductor element according to the change of the control input signal V in having the above-mentioned structure will be described below.
【００１６】制御入力信号Ｖinがローレベルの場合に
は、差動増幅回路２を構成する論理回路３の出力端子３
ａからはハイレベルの出力信号が出力されて、スイッチ
ングトランジスタ４のベース電位はハイレベルとなる一
方、論理回路３の出力端子３ｂからはローレベルの出力
信号が出力されて、スイッチングトランジスタ５のベー
ス電位はローレベルとなる。このため、スイッチングト
ランジスタ４はＯＮ状態となる一方、スイッチングトラ
ンジスタ５はＯＦＦ状態となり、発光ダイオード１はＯ
ＦＦ状態となる。つまり、発光ダイオード１は光信号を
照射せず、光信号がＯＦＦ状態に対応する。When the control input signal V in is low level, the output terminal 3 of the logic circuit 3 constituting the differential amplifier circuit 2
A high-level output signal is output from a and the base potential of the switching transistor 4 is high-level, while a low-level output signal is output from the output terminal 3b of the logic circuit 3 and the base of the switching transistor 5 is output. The potential becomes low level. Therefore, the switching transistor 4 is turned on, the switching transistor 5 is turned off, and the light emitting diode 1 is turned off.
The state becomes FF. That is, the light emitting diode 1 does not emit the optical signal, and the optical signal corresponds to the OFF state.
【００１７】このとき、ダイオード１１・１２の各順方
向電圧をＶFDとすると、発光ダイオード１の両端に順方
向にかかるプリバイアス電圧ＶF1は、バイアス抵抗１３
とバイアス抵抗１４との分圧比で決まり、略次式（１）
で近似できる。尚、バイアス抵抗１３・１４の各抵抗値
は、それぞれＲ13・Ｒ14として示すものである。At this time, assuming that each forward voltage of the diodes 11 and 12 is V FD , the pre-bias voltage V F1 applied to both ends of the light emitting diode 1 in the forward direction is the bias resistor 13.
Is determined by the voltage division ratio between the bias resistor 14 and
Can be approximated by The resistance values of the bias resistors 13 and 14 are shown as R 13 and R 14 , respectively.
【００１８】[0018]
【数１】 [Equation 1]
【００１９】従って、発光ダイオード１には上記の
（１）式で近似されるプリバイアス電圧ＶF1に相当する
プリバイアス電流ＩF1が流れる状態となるので、発光ダ
イオード１のスイッチング特性が高速化される。Therefore, since the pre-bias current I F1 corresponding to the pre-bias voltage V F1 approximated by the above equation (1) flows in the light emitting diode 1, the switching characteristic of the light emitting diode 1 is accelerated. It
【００２０】ここで、制御入力信号Ｖinがローレベルか
ら変化してハイレベルとなると、論理回路３の出力端子
３ａからはローレベルの出力信号が出力されて、スイッ
チングトランジスタ４のベース電位はハイレベルからロ
ーレベルへと変化する一方、論理回路３の出力端子３ｂ
からはハイレベルの出力信号が出力されて、スイッチン
グトランジスタ５のベース電位はローレベルからハイレ
ベルへと変化する。このため、スイッチングトランジス
タ４はＯＦＦ状態となる一方、スイッチングトランジス
タ５はＯＮ状態となり、発光ダイオード１は光信号を照
射するＯＮ状態となる。When the control input signal V in changes from low level to high level, a low level output signal is output from the output terminal 3a of the logic circuit 3, and the base potential of the switching transistor 4 is high. While changing from the level to the low level, the output terminal 3b of the logic circuit 3
Outputs a high level output signal, and the base potential of the switching transistor 5 changes from low level to high level. Therefore, the switching transistor 4 is turned off, the switching transistor 5 is turned on, and the light emitting diode 1 is turned on to emit an optical signal.
【００２１】このとき、発光ダイオード１の両端に順方
向にかかる順方向電圧をＶF2とし、ダイオード１１の順
方向電圧をＶFD2 とし、ダイオード１２の順方向電圧を
ＶFD3 とし、また、定電流回路６に流れる電流をＩO と
すると、発光ダイオード１に流れる順方向電流ＩF2は、
近似的に次式（２）により決まる。At this time, the forward voltage applied across the light emitting diode 1 in the forward direction is V F2 , the forward voltage of the diode 11 is V FD2 , the forward voltage of the diode 12 is V FD3, and the constant current is constant. When the current flowing in the circuit 6 is I O , the forward current I F2 flowing in the light emitting diode 1 is
It is approximately determined by the following equation (2).
【００２２】[0022]
【数２】 [Equation 2]
【００２３】次に、制御入力信号Ｖinがハイレベルから
ローレベルへ変化すると、スイッチングトランジスタ４
がＯＮ状態となる一方、スイッチングトランジスタ５が
ＯＦＦ状態となり、これに伴って、発光ダイオード１は
ＯＦＦ状態となる。そして、前述のように光ＯＦＦ時に
は、発光ダイオード１と並列に、ダイオード１１・１
２、およびバイアス抵抗１３が接続された状態となり、
駆動回路の出力インピーダンスを低く設定できるので、
接合容量の大きい発光ダイオードを使用しても高速、か
つ、ジッタ量を抑えた汎用性のある光半導体素子の駆動
回路が実現できる。Next, when the control input signal V in changes from the high level to the low level, the switching transistor 4
Is turned on, while the switching transistor 5 is turned off, and the light emitting diode 1 is turned off accordingly. As described above, when the light is turned off, the diode 11.1 is connected in parallel with the light emitting diode 1.
2 and the bias resistor 13 are connected,
Since the output impedance of the drive circuit can be set low,
Even if a light emitting diode having a large junction capacitance is used, it is possible to realize a driving circuit for a versatile optical semiconductor element that is fast and suppresses the amount of jitter.
【００２４】[0024]
【発明の効果】本発明の光半導体素子の駆動回路は、以
上のように、制御入力信号に基づいて、発光手段をＯＮ
／ＯＦＦする信号を出力する差動増幅回路と、上記差動
増幅回路の出力信号に基づいて、光半導体素子を駆動す
る光信号を出力する発光手段と、上記発光手段の両端に
順方向のプリバイアス電圧を印加するダイオード、およ
び抵抗群を有するバイアス手段とを備えている構成であ
る。As described above, the drive circuit of the optical semiconductor device of the present invention turns on the light emitting means based on the control input signal.
ON / OFF, a differential amplifier circuit, a light emitting means for outputting an optical signal for driving an optical semiconductor element based on the output signal of the differential amplifier circuit, and a forward direction pre-connector at both ends of the light emitting means. This is a configuration including a diode for applying a bias voltage and a bias means having a resistance group.
【００２５】これにより、ダイオードと抵抗群とを有す
る簡素なバイアス手段を設けるだけで、高周波成分を含
む変化の激しい光信号に対しても、光半導体素子を高速
に、しかも、ジッタ量を抑えて駆動可能となる。With this arrangement, even if a simple biasing means having a diode and a resistor group is provided, the optical semiconductor element can be operated at high speed and the amount of jitter can be suppressed even for an optical signal which includes a high frequency component and which changes drastically. It can be driven.
【００２６】また、Ｐ型基板を有する光半導体素子と本
発明に係る光半導体素子の駆動回路とを組み合わせる
と、電源電圧のフレームと同一フレーム上に光半導体素
子をダイボンディングすれば、光半導体素子の外部端子
として３ピンのワンパッケージに収納することができる
ので、装置をより小型化でき、コスト低減が可能となる
等の効果を併せて奏する。When the optical semiconductor device having the P-type substrate and the drive circuit for the optical semiconductor device according to the present invention are combined, the optical semiconductor device can be die-bonded on the same frame as the frame of the power supply voltage. Since it can be housed in a 3-pin one package as an external terminal, the device can be downsized and the cost can be reduced.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】本発明の光半導体素子の駆動回路を示す回路図
である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a drive circuit for an optical semiconductor device of the present invention.
【図２】従来例の光半導体素子の駆動回路を示す回路図
である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a conventional drive circuit for an optical semiconductor element.
１ 発光ダイオード（発光手段） ２ 差動増幅回路 １０ バイアス手段 １１・１２ ダイオード １３・１４ バイアス抵抗（抵抗群） Ｖin 制御入力信号 ＶF1 プリバイアス電圧1 light-emitting diodes (light emitting means) 2 the differential amplifier circuit 10 biasing means 11, 12 diodes 13, 14 bias resistor (resistor group) V in the control input signal V F1 Prebias voltage
Claims (1)
／ＯＦＦする信号を出力する差動増幅回路と、 上記差動増幅回路の出力信号に基づいて、光半導体素子
を駆動する光信号を出力する発光手段と、 上記発光手段の両端に順方向のプリバイアス電圧を印加
するダイオード、および抵抗群を有するバイアス手段と
を備えていることを特徴とする光半導体素子の駆動回
路。Claims: 1. A light emitting means is turned on based on a control input signal.
ON / OFF, a differential amplifier circuit for outputting a signal, a light emitting means for outputting an optical signal for driving an optical semiconductor element based on the output signal of the differential amplifier circuit, and a forward direction pre-connector at both ends of the light emitting means. A drive circuit for an optical semiconductor element, comprising: a diode for applying a bias voltage; and a bias means having a resistance group.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9209891A JP2738598B2 (en) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | Driving circuit for optical semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9209891A JP2738598B2 (en) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | Driving circuit for optical semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0529655A true JPH0529655A (en) | 1993-02-05 |
| JP2738598B2 JP2738598B2 (en) | 1998-04-08 |
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ID=14044974
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9209891A Expired - Fee Related JP2738598B2 (en) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | Driving circuit for optical semiconductor device |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP2738598B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102016121711A1 (en) | 2015-11-20 | 2017-05-24 | Fanuc Corporation | machine tool |
| JP2019047095A (en) * | 2017-09-07 | 2019-03-22 | ローム株式会社 | Light-emitting element driving device, semiconductor device, light-emitting device, and liquid crystal display device |
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| JPH02272778A (en) * | 1989-04-13 | 1990-11-07 | Sharp Corp | Driving circuit for optical semiconductor element |
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1991
- 1991-04-23 JP JP9209891A patent/JP2738598B2/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2738598B2 (en) | 1998-04-08 |
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