JPH07335957A - Ｃｍｏｓ技術による光源の高速駆動用回路 - Google Patents
Ｃｍｏｓ技術による光源の高速駆動用回路Info
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0427—Electrical excitation ; Circuits therefor for applying modulation to the laser
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
- H01S5/06209—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in single-section lasers
- H01S5/06213—Amplitude modulation
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光源、特にレーザーダイオードの高速駆動が
でき、光ファイバー通信システムにより課せられた要求
を満たす速さで効率的に動作でき、そして、光源におけ
る駆動電流とバイアス電流との間の干渉を避けることが
できるＣＭＯＳ技術による回路を提供すること。 【構成】 本回路は、バイアス電流発生器、変調電流発
生器、及びＣＭＯＳインバーターステージのカスケード
を含む。このカスケードは駆動電圧を変調電流発生器に
供給し、そのカスケード入力でデジタル信号を受け取
る。異なる閾値電流を駆動源が有することができるよう
に、独立にバイアス電流を調整することができる。ま
た、変調電流も調整できる。
でき、光ファイバー通信システムにより課せられた要求
を満たす速さで効率的に動作でき、そして、光源におけ
る駆動電流とバイアス電流との間の干渉を避けることが
できるＣＭＯＳ技術による回路を提供すること。 【構成】 本回路は、バイアス電流発生器、変調電流発
生器、及びＣＭＯＳインバーターステージのカスケード
を含む。このカスケードは駆動電圧を変調電流発生器に
供給し、そのカスケード入力でデジタル信号を受け取
る。異なる閾値電流を駆動源が有することができるよう
に、独立にバイアス電流を調整することができる。ま
た、変調電流も調整できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】ここに記載されている発明は光フ
ァイバーを用いた通信システム用伝送装置に関し、特
に、ＣＭＯＳ技術による光源の高速駆動用回路に関係す
る。
ァイバーを用いた通信システム用伝送装置に関し、特
に、ＣＭＯＳ技術による光源の高速駆動用回路に関係す
る。
【０００２】
【従来の技術】今日、通信システムにおける光ファイバ
ーの使用は非常に広く普及し、それにより伝送速度を増
すことができ、信号を運ぶのに使われる手段のサイズを
小さくできる。しかしながら、この技術の現状では、伝
送情報に為される処理の大部分は電気信号で行われてい
る。従って、一方の側の情報発信源ともう一方の側の対
応する受信器を、接続に用いられる光ファイバー部分に
より連結できるインターフェース装置を作る必要があ
る。特に、この発信源には電気信号を光放射に変換しフ
ァイバー中に送ることができる変換器が備わり、一方、
受信器には受け取った光放射を電気信号に変換できる変
換器が備わっている。前者の場合には、レーザーダイオ
ードやＬＥＤのような光電式発信源が用いられ、後者の
場合には、光検出器が一般に用いられる。レーザーダイ
オードの使用は特に広く普及している。というのは、こ
れらの装置により放たれる放射は光ファイバーを通じた
伝送に有利な特性を有しているからである。特に、放た
れた光放射はコヒーレントで一般的には単色であり、そ
のような放射の短い波長によって、ＬＥＤのような他の
光源により放たれた放射を運ぶ光ファイバーケーブルの
断面積に比べより小さい断面積の光ファイバーケーブル
が使用できるようになるという更なる利点を有するので
ある。用いられる光源が選択されたならば、問題は、そ
れを如何に駆動し、その光源の特性を考慮しながらファ
イバーを通じて送る適当な信号が発生器により放たれる
電気信号に対応するようにするかということに移る。
ーの使用は非常に広く普及し、それにより伝送速度を増
すことができ、信号を運ぶのに使われる手段のサイズを
小さくできる。しかしながら、この技術の現状では、伝
送情報に為される処理の大部分は電気信号で行われてい
る。従って、一方の側の情報発信源ともう一方の側の対
応する受信器を、接続に用いられる光ファイバー部分に
より連結できるインターフェース装置を作る必要があ
る。特に、この発信源には電気信号を光放射に変換しフ
ァイバー中に送ることができる変換器が備わり、一方、
受信器には受け取った光放射を電気信号に変換できる変
換器が備わっている。前者の場合には、レーザーダイオ
ードやＬＥＤのような光電式発信源が用いられ、後者の
場合には、光検出器が一般に用いられる。レーザーダイ
オードの使用は特に広く普及している。というのは、こ
れらの装置により放たれる放射は光ファイバーを通じた
伝送に有利な特性を有しているからである。特に、放た
れた光放射はコヒーレントで一般的には単色であり、そ
のような放射の短い波長によって、ＬＥＤのような他の
光源により放たれた放射を運ぶ光ファイバーケーブルの
断面積に比べより小さい断面積の光ファイバーケーブル
が使用できるようになるという更なる利点を有するので
ある。用いられる光源が選択されたならば、問題は、そ
れを如何に駆動し、その光源の特性を考慮しながらファ
イバーを通じて送る適当な信号が発生器により放たれる
電気信号に対応するようにするかということに移る。
【０００３】レーザーダイオードにおいては、直接偏光
された装置を通って流れる電流が閾値電流と呼ばれる最
小値（以下、Ｉs で示す。）を越えるときのみに、光放
射の放出が起こる。そのような閾値電流は一般的に種々
の要因に依存する。まず最初に、技術の水準や製造され
たレーザーダイオードの精度及び同じ過程で製造された
装置間の精度による要因、及び公称の特性に対する実際
のものの避けられない分散による要因がある。いずれの
場合でも、最も普通に用いられているレーザーダイオー
ドの閾値電流の変動をおおよそ５ｍＡから３０ｍＡの間
に設定可能である。レーザーダイオードのもう一つの特
性としては、放たれた光放射のパワーが、閾値電流を超
過して装置を流れる電流の強度に直接比例しているとい
う事実がある。そのような超過電流は変調電流と呼ば
れ、以下ではＩm で示される。Ｉm の典型的な値は、お
およそ０ｍＡと３０ｍＡの間で変わる。情報がデジタル
形式で送られるべきときには、Ｉs より僅かに大きいだ
けのレーザー電流を論理レベルに対応させることが普通
行われる。こんな風に装置は常に動作し、従って一つの
論理レベルからもう一方へスイッチングされるときに
は、それを動作する必要から生じる遅延は存在しない。
Ｉs の合計とＩm のある値により与えられる電流は、も
う一方の論理レベルに対応させられる。Ｉm のこの値
は、論理「１」に対応した光パワーと論理「０」に対応
した光パワーの間の所望の差に比例している。そのよう
な差は、ノイズイミュニティのマージン（これは、Ｉm
のハイレベルに対応する。）を増す必要と速いスイッチ
ング（これは、Ｉm を減じることにより為される。）と
の間のトレードオフを通じて本来選択される。ついでな
がら、レーザーダイオードを常に閾値より上に保つと、
入力信号の無い状態は二つの論理レベルのうちの一つに
対応し、大きな消費をもたらす不定状態は起こり得な
い。
された装置を通って流れる電流が閾値電流と呼ばれる最
小値（以下、Ｉs で示す。）を越えるときのみに、光放
射の放出が起こる。そのような閾値電流は一般的に種々
の要因に依存する。まず最初に、技術の水準や製造され
たレーザーダイオードの精度及び同じ過程で製造された
装置間の精度による要因、及び公称の特性に対する実際
のものの避けられない分散による要因がある。いずれの
場合でも、最も普通に用いられているレーザーダイオー
ドの閾値電流の変動をおおよそ５ｍＡから３０ｍＡの間
に設定可能である。レーザーダイオードのもう一つの特
性としては、放たれた光放射のパワーが、閾値電流を超
過して装置を流れる電流の強度に直接比例しているとい
う事実がある。そのような超過電流は変調電流と呼ば
れ、以下ではＩm で示される。Ｉm の典型的な値は、お
およそ０ｍＡと３０ｍＡの間で変わる。情報がデジタル
形式で送られるべきときには、Ｉs より僅かに大きいだ
けのレーザー電流を論理レベルに対応させることが普通
行われる。こんな風に装置は常に動作し、従って一つの
論理レベルからもう一方へスイッチングされるときに
は、それを動作する必要から生じる遅延は存在しない。
Ｉs の合計とＩm のある値により与えられる電流は、も
う一方の論理レベルに対応させられる。Ｉm のこの値
は、論理「１」に対応した光パワーと論理「０」に対応
した光パワーの間の所望の差に比例している。そのよう
な差は、ノイズイミュニティのマージン（これは、Ｉm
のハイレベルに対応する。）を増す必要と速いスイッチ
ング（これは、Ｉm を減じることにより為される。）と
の間のトレードオフを通じて本来選択される。ついでな
がら、レーザーダイオードを常に閾値より上に保つと、
入力信号の無い状態は二つの論理レベルのうちの一つに
対応し、大きな消費をもたらす不定状態は起こり得な
い。
【０００４】レーザーダイオードはそれ故、電流制御さ
れた機器である。しかしながら、発生器は一般には信号
を論理レベルの電圧として供給する。従って、レーザー
ダイオードに電流Ｉs を与え、情報発生器により受け取
った電圧を適当な変調電流Ｉm に変換しこのＩs に重ね
ることができる回路が必要となるのである。更に、駆動
回路は可能な最も高い周波数、典型的には数百ＭＨｚの
オーダーの周波数を有する信号を、消費パワーを可能な
最小レベルに減じながら変換できなければならない。幾
つかの駆動回路が当技術分野において知られており、そ
れらはＧａＡｓ技術（ここで、基本的な構成要素はＭＥ
ＳＦＥＴである。）とシリコン技術（ここで、基本的な
構成要素はＢＪＴ、即ちバイポーラ接続形トランジスタ
ーである。）の両方を用いて作られる。前者の場合に
は、レーザーダイオードと共に同じチップ上に集積され
得る速い回路が得られる。しかし、この技術は非常に高
価であり、構成要素を高密度にできない。後者の場合に
は、ビットレートと集積密度は高くできるが、パワーの
消費が大きい。
れた機器である。しかしながら、発生器は一般には信号
を論理レベルの電圧として供給する。従って、レーザー
ダイオードに電流Ｉs を与え、情報発生器により受け取
った電圧を適当な変調電流Ｉm に変換しこのＩs に重ね
ることができる回路が必要となるのである。更に、駆動
回路は可能な最も高い周波数、典型的には数百ＭＨｚの
オーダーの周波数を有する信号を、消費パワーを可能な
最小レベルに減じながら変換できなければならない。幾
つかの駆動回路が当技術分野において知られており、そ
れらはＧａＡｓ技術（ここで、基本的な構成要素はＭＥ
ＳＦＥＴである。）とシリコン技術（ここで、基本的な
構成要素はＢＪＴ、即ちバイポーラ接続形トランジスタ
ーである。）の両方を用いて作られる。前者の場合に
は、レーザーダイオードと共に同じチップ上に集積され
得る速い回路が得られる。しかし、この技術は非常に高
価であり、構成要素を高密度にできない。後者の場合に
は、ビットレートと集積密度は高くできるが、パワーの
消費が大きい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記二通りのアプロー
チの代わりとして、別の技術を使うことができ、この技
術ではシリコンが使われ、その基本的な構成要素はＣＭ
ＯＳである。ＣＭＯＳ技術による回路は高集積密度、低
パワー消費、及び低コストを保証する。しかし、一方、
それらの動作周波数は非常に高いわけではなく、それら
が消費するパワーは周波数の二乗に比例する。光源用駆
動回路へのＣＭＯＳ技術の応用の例としては、Ｍ．ステ
ヤート(Steyaert)達による、ＩＥＥＥ１９９２カスタム
集積回路コンファレンス(Custom Integrated Circuits
Conference) にて提出の文書「光通信用１５０Mbit/s
ＣＭＯＳ ＬＥＤドライバーとＰＩＮレシーバーＩＣ(1
50 Mbit/s CMOS LED-driver and PIN-receiver IC for
Optical Communication)」に記載がある。この刊行物に
は、１５０Mbit/sの周波数でＬＥＤを駆動するための、
一つのチップに集積された回路が記載されている。この
回路はその入力側に、ＣＭＯＳインバーターのカスケー
ドを有している。このインバーターの機能は、上流に向
かいＣＭＯＳ又はＴＴＬ回路をＬＥＤ駆動ステージに連
結することである。この駆動ステージは実質的に電流ミ
ラー回路、及び電流ミラーに平行に配置され変調電流を
制御するトランジスターからなる。この電流ミラー回路
はＬＥＤを通るバイアス電流フローを作り、その電流の
値は外部抵抗器を規定することにより一度かけられると
ずっとそのままである。この回路には幾つかの欠点があ
る。特に、この回路は高い周波数（２００ＭＨｚより
大）でうまく作動しない。というのは、これらの条件で
は、前部のスイッチングに起因し、且つ変調電流を制御
するトランジスターのゲート入力から閾値電流を設定す
る電流ミラー回路の分岐に向かって伝播する変動の発生
現象が強調されるからである。このことは、レーザーダ
イオードの出力の信号−雑音比の減少を引き起こす。何
故なら、上記変動により引き起こされた電流ピークが光
信号のダイナミックレンジを減じるからである。更に、
公称バイアス電流が外部抵抗器によってしっかりと固定
されたままの間は、変調電流を調整することは出来な
い。
チの代わりとして、別の技術を使うことができ、この技
術ではシリコンが使われ、その基本的な構成要素はＣＭ
ＯＳである。ＣＭＯＳ技術による回路は高集積密度、低
パワー消費、及び低コストを保証する。しかし、一方、
それらの動作周波数は非常に高いわけではなく、それら
が消費するパワーは周波数の二乗に比例する。光源用駆
動回路へのＣＭＯＳ技術の応用の例としては、Ｍ．ステ
ヤート(Steyaert)達による、ＩＥＥＥ１９９２カスタム
集積回路コンファレンス(Custom Integrated Circuits
Conference) にて提出の文書「光通信用１５０Mbit/s
ＣＭＯＳ ＬＥＤドライバーとＰＩＮレシーバーＩＣ(1
50 Mbit/s CMOS LED-driver and PIN-receiver IC for
Optical Communication)」に記載がある。この刊行物に
は、１５０Mbit/sの周波数でＬＥＤを駆動するための、
一つのチップに集積された回路が記載されている。この
回路はその入力側に、ＣＭＯＳインバーターのカスケー
ドを有している。このインバーターの機能は、上流に向
かいＣＭＯＳ又はＴＴＬ回路をＬＥＤ駆動ステージに連
結することである。この駆動ステージは実質的に電流ミ
ラー回路、及び電流ミラーに平行に配置され変調電流を
制御するトランジスターからなる。この電流ミラー回路
はＬＥＤを通るバイアス電流フローを作り、その電流の
値は外部抵抗器を規定することにより一度かけられると
ずっとそのままである。この回路には幾つかの欠点があ
る。特に、この回路は高い周波数（２００ＭＨｚより
大）でうまく作動しない。というのは、これらの条件で
は、前部のスイッチングに起因し、且つ変調電流を制御
するトランジスターのゲート入力から閾値電流を設定す
る電流ミラー回路の分岐に向かって伝播する変動の発生
現象が強調されるからである。このことは、レーザーダ
イオードの出力の信号−雑音比の減少を引き起こす。何
故なら、上記変動により引き起こされた電流ピークが光
信号のダイナミックレンジを減じるからである。更に、
公称バイアス電流が外部抵抗器によってしっかりと固定
されたままの間は、変調電流を調整することは出来な
い。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記欠点は、本発明によ
り提供される回路により取り除かれ、この回路は光源、
特にレーザーダイオードを駆動できる。この回路は光フ
ァイバー通信システムにより課せられた要求によく適合
する速度で効率的に動作し、光源内での電圧及び電流駆
動信号の間の干渉を防いでいる。光源を異なる閾値電流
で駆動できるならば、変調電流を調整できるのはもとよ
りバイアス電流を調整することができる。ＣＭＯＳ技術
を用いたことにより、この回路は低パワー消費となり、
コスト効率が上がった。
り提供される回路により取り除かれ、この回路は光源、
特にレーザーダイオードを駆動できる。この回路は光フ
ァイバー通信システムにより課せられた要求によく適合
する速度で効率的に動作し、光源内での電圧及び電流駆
動信号の間の干渉を防いでいる。光源を異なる閾値電流
で駆動できるならば、変調電流を調整できるのはもとよ
りバイアス電流を調整することができる。ＣＭＯＳ技術
を用いたことにより、この回路は低パワー消費となり、
コスト効率が上がった。
【０００７】本発明に従った、ＣＭＯＳ技術による光源
の高速駆動用回路は、バイアス電流発生器、変調電流発
生器、及び駆動電圧を変調電流発生器に供給し、且つ入
力においてデジタル信号を受け取るＣＭＯＳインバータ
ーステージのカスケードを含む。そして、バイアス電流
発生器はＣＭＯＳトランジスターＭＰ又はＭＰ’であ
り、そのソースは電源端子の一つに接続され、そのゲー
トはバイアス電流制御用端子Ｐに接続され、そしてその
ドレインは駆動される光源の端子の一つに接続され、一
方、変調電流発生器は直列につながれたＣＭＯＳトラン
ジスターの対であるＭＭとＭＳ又はＭＳ’とＭＭ’であ
り、そのうちの一つであるＭＳ又はＭＳ’は、光源の前
記端子に接続されたドレイン、インバーターステージの
前記カスケードの出力に接続されたゲート、及びこの対
のもう一方のトランジスターＭＭ又はＭＭ’のドレイン
に接続されたソースを有し、このトランジスターＭＭ又
はＭＭ’のソースは前記電源端子に接続され、そのゲー
トは変調制御用端子Ｍに接続され、前記電流値は夫々の
制御端子に外部から加えられた電圧のみに依存すること
を特徴としている。本発明の特徴は、以下の記述及びよ
り好ましい実施例に関係した添付図面により、より明確
にされるであろう。
の高速駆動用回路は、バイアス電流発生器、変調電流発
生器、及び駆動電圧を変調電流発生器に供給し、且つ入
力においてデジタル信号を受け取るＣＭＯＳインバータ
ーステージのカスケードを含む。そして、バイアス電流
発生器はＣＭＯＳトランジスターＭＰ又はＭＰ’であ
り、そのソースは電源端子の一つに接続され、そのゲー
トはバイアス電流制御用端子Ｐに接続され、そしてその
ドレインは駆動される光源の端子の一つに接続され、一
方、変調電流発生器は直列につながれたＣＭＯＳトラン
ジスターの対であるＭＭとＭＳ又はＭＳ’とＭＭ’であ
り、そのうちの一つであるＭＳ又はＭＳ’は、光源の前
記端子に接続されたドレイン、インバーターステージの
前記カスケードの出力に接続されたゲート、及びこの対
のもう一方のトランジスターＭＭ又はＭＭ’のドレイン
に接続されたソースを有し、このトランジスターＭＭ又
はＭＭ’のソースは前記電源端子に接続され、そのゲー
トは変調制御用端子Ｍに接続され、前記電流値は夫々の
制御端子に外部から加えられた電圧のみに依存すること
を特徴としている。本発明の特徴は、以下の記述及びよ
り好ましい実施例に関係した添付図面により、より明確
にされるであろう。
【０００８】
【実施例】図１において、図示されてないデータ発信源
が、直流連結されたＣＭＯＳインバーターのカスケード
の第１ステージの入力Ｉに、駆動電圧を供給する。この
カスケードの各ステージは、一つがｐ型でありもう一つ
がｎ型である二つのＣＭＯＳトランジスターからなる。
これらのＣＭＯＳトランジスターは、一緒に接続された
ゲートとドレイン、及び夫々正の電源端子Ｖｄｄとグラ
ンドに接続されたソースを有する。静的条件下では、一
方のトランジスターが遮断されている間はもう一方は飽
和しており、それ故、Ｖｄｄとグランド間に電流は流れ
ず、パワーを消費しない。一つの論理レベルからもう一
方へ変わるときには、両方のトランジスターは導通する
がその現象は非常に速く、そのため、消費されるパワー
は僅かである。このカスケードの最後のステージの出力
は、ｐ型のＣＭＯＳトランジスターＭＳのゲートに接続
される。このトランジスターのドレインは端子Ｌに接続
される。この端子Ｌは、駆動される光源、例えば、カソ
ードがグランドに接続されたレーザーダイオードのアノ
ードに接続できる。ＭＳのソースはトランジスターＭＭ
のドレインに接続され、このトランジスターＭＭのゲー
トは、変調電流を制御する電圧を受け取る外部端子Ｍに
接続され、そのソースは電源端子Ｖｄｄに接続される。
ＶｄｄとＬの間には、更にｐ型のトランジスターＭＰが
あり、そのゲートはバイアス電流を制御する電圧を受け
取る外側端子Ｐに接続される。
が、直流連結されたＣＭＯＳインバーターのカスケード
の第１ステージの入力Ｉに、駆動電圧を供給する。この
カスケードの各ステージは、一つがｐ型でありもう一つ
がｎ型である二つのＣＭＯＳトランジスターからなる。
これらのＣＭＯＳトランジスターは、一緒に接続された
ゲートとドレイン、及び夫々正の電源端子Ｖｄｄとグラ
ンドに接続されたソースを有する。静的条件下では、一
方のトランジスターが遮断されている間はもう一方は飽
和しており、それ故、Ｖｄｄとグランド間に電流は流れ
ず、パワーを消費しない。一つの論理レベルからもう一
方へ変わるときには、両方のトランジスターは導通する
がその現象は非常に速く、そのため、消費されるパワー
は僅かである。このカスケードの最後のステージの出力
は、ｐ型のＣＭＯＳトランジスターＭＳのゲートに接続
される。このトランジスターのドレインは端子Ｌに接続
される。この端子Ｌは、駆動される光源、例えば、カソ
ードがグランドに接続されたレーザーダイオードのアノ
ードに接続できる。ＭＳのソースはトランジスターＭＭ
のドレインに接続され、このトランジスターＭＭのゲー
トは、変調電流を制御する電圧を受け取る外部端子Ｍに
接続され、そのソースは電源端子Ｖｄｄに接続される。
ＶｄｄとＬの間には、更にｐ型のトランジスターＭＰが
あり、そのゲートはバイアス電流を制御する電圧を受け
取る外側端子Ｐに接続される。
【０００９】インバーターのカスケードの種々のステー
ジで用いられるトランジスターの大きさは最後のステー
ジが近づくにつれて大きくなる。これらのインバーター
ステージの入力における寄生容量と、それらが供給若し
くは吸収できる出力電流は、用いられるトランジスター
の表面領域に直接比例する。従って、最初のステージか
ら最後のステージまで進むと、インバーターステージの
入力容量は利用可能な出力電流と同様に増加する。一般
に、駆動されるステージの入力容量の充電および放電時
間は、入力電圧のスイッチング速度に反比例し、駆動ス
テージにより夫々供給または吸収される出力電流が増加
するにつれて、この放電時間は減少する。従って、上記
トランジスターの大きさに関する特性を有するインバー
ターのカスケードにより、トランジスターＭＳの入力容
量が十分な速度で駆動できる。このトランジスターＭＳ
の領域は相対的に大きく、まさに、負荷に十分速い電流
変動を与えることができる。類似の方法で、ＭＳの領域
と比較しうる領域を有するトランジスターＭＭとＭＰの
ゲートを駆動する問題が提起される必要はない。という
のは、それらがいったん所望の値に設定されれば、一定
のままの電圧に従うからである。
ジで用いられるトランジスターの大きさは最後のステー
ジが近づくにつれて大きくなる。これらのインバーター
ステージの入力における寄生容量と、それらが供給若し
くは吸収できる出力電流は、用いられるトランジスター
の表面領域に直接比例する。従って、最初のステージか
ら最後のステージまで進むと、インバーターステージの
入力容量は利用可能な出力電流と同様に増加する。一般
に、駆動されるステージの入力容量の充電および放電時
間は、入力電圧のスイッチング速度に反比例し、駆動ス
テージにより夫々供給または吸収される出力電流が増加
するにつれて、この放電時間は減少する。従って、上記
トランジスターの大きさに関する特性を有するインバー
ターのカスケードにより、トランジスターＭＳの入力容
量が十分な速度で駆動できる。このトランジスターＭＳ
の領域は相対的に大きく、まさに、負荷に十分速い電流
変動を与えることができる。類似の方法で、ＭＳの領域
と比較しうる領域を有するトランジスターＭＭとＭＰの
ゲートを駆動する問題が提起される必要はない。という
のは、それらがいったん所望の値に設定されれば、一定
のままの電圧に従うからである。
【００１０】入力Ｉに論理レベルローの信号が存在する
ときに、レーザーダイオードが最小光放出条件の下にあ
ることを保証するためには、インバーターステージの数
は奇数とする。従って、Ｉでの電圧が論理レベルローで
あるときに、ＭＳのゲートは論理レベルハイとなり、ト
ランジスターがｐ型であり、遮断されているので、その
結果、ＭＰにより供給されるバイアス電流のみが端子Ｌ
に向かって流れることができる。反対に、Ｉでの電圧が
論理レベルハイであるときは、ＭＳのゲートは論理レベ
ルローとなり、このトランジスターは飽和する。即ち、
それはオンしたスイッチのように振る舞い、従って、端
子Ｌに向かって流れ得る電流は、バイアス電流およびＭ
Ｍにより供給される変調電流の加え合わせにより与えら
れる。これら二つの電流は、端子ＭとＰに与えられる電
圧に依存する。これらの電圧は、図に示されてない外部
回路で得られる。特に、Ｍ上の電圧とＰ上の電圧の両方
は、例えば、各端子に電源とグランド間で接続された多
重回転ポテンショメーターのカーソルを接続し、印加し
たい電圧に従ってこれらのカーソルの位置を変えること
によって、互いに独立に調整できる。
ときに、レーザーダイオードが最小光放出条件の下にあ
ることを保証するためには、インバーターステージの数
は奇数とする。従って、Ｉでの電圧が論理レベルローで
あるときに、ＭＳのゲートは論理レベルハイとなり、ト
ランジスターがｐ型であり、遮断されているので、その
結果、ＭＰにより供給されるバイアス電流のみが端子Ｌ
に向かって流れることができる。反対に、Ｉでの電圧が
論理レベルハイであるときは、ＭＳのゲートは論理レベ
ルローとなり、このトランジスターは飽和する。即ち、
それはオンしたスイッチのように振る舞い、従って、端
子Ｌに向かって流れ得る電流は、バイアス電流およびＭ
Ｍにより供給される変調電流の加え合わせにより与えら
れる。これら二つの電流は、端子ＭとＰに与えられる電
圧に依存する。これらの電圧は、図に示されてない外部
回路で得られる。特に、Ｍ上の電圧とＰ上の電圧の両方
は、例えば、各端子に電源とグランド間で接続された多
重回転ポテンショメーターのカーソルを接続し、印加し
たい電圧に従ってこれらのカーソルの位置を変えること
によって、互いに独立に調整できる。
【００１１】図２は上述の回路に類似した回路を表し、
端子がケースから絶縁されている光源を駆動するのに適
している。図示されてない情報発信源により供給される
信号は、インバーターのカスケードの入力Ｉに供給さ
れ、このカスケードはＭＳ’で示されるｎ型ＣＭＯＳト
ランジスターのゲートを駆動する。変調電流用のスイッ
チとして働くこのトランジスターは、端子Ｌを介して光
源のカソードに接続される。ＭＭ’で示されるｎ型ＣＭ
ＯＳトランジスターは、トランジスターＭＳ’と直列に
配置され、そのソースはグランドに接続され、そのゲー
トは端子Ｍに接続される。Ｍ上の電圧は外部から、例え
ば可変抵抗器によって調整でき、変調電流の最大値はこ
の電圧に依存する。ｎ型ＣＭＯＳトランジスターＭＰ’
は、端子Ｐに接続されたゲート、グランドに接続された
ソース、及び端子Ｌに接続されたドレインを有する。端
子Ｐ上の電圧を設定することにより、光源を通って流れ
るバイアス電流を制御できる。光源における電圧降下
は、トランジスターＭＭ’、ＭＰ’、及びＭＳ’のゲー
トとソース間電圧の値に影響しないことは留意すべきで
ある。
端子がケースから絶縁されている光源を駆動するのに適
している。図示されてない情報発信源により供給される
信号は、インバーターのカスケードの入力Ｉに供給さ
れ、このカスケードはＭＳ’で示されるｎ型ＣＭＯＳト
ランジスターのゲートを駆動する。変調電流用のスイッ
チとして働くこのトランジスターは、端子Ｌを介して光
源のカソードに接続される。ＭＭ’で示されるｎ型ＣＭ
ＯＳトランジスターは、トランジスターＭＳ’と直列に
配置され、そのソースはグランドに接続され、そのゲー
トは端子Ｍに接続される。Ｍ上の電圧は外部から、例え
ば可変抵抗器によって調整でき、変調電流の最大値はこ
の電圧に依存する。ｎ型ＣＭＯＳトランジスターＭＰ’
は、端子Ｐに接続されたゲート、グランドに接続された
ソース、及び端子Ｌに接続されたドレインを有する。端
子Ｐ上の電圧を設定することにより、光源を通って流れ
るバイアス電流を制御できる。光源における電圧降下
は、トランジスターＭＭ’、ＭＰ’、及びＭＳ’のゲー
トとソース間電圧の値に影響しないことは留意すべきで
ある。
【００１２】この場合には、偶数個のステージがインバ
ーターのカスケードに用いられ、インバーターのカスケ
ードの入力における論理レベルハイに、ＭＳ’のゲート
上の論理レベルハイが対応する。従って、このＭＳ’は
飽和し、ＭＭ’により供給される変調電流をグランドに
流す。この動作条件において、変調及びバイアス電流の
加え合わせにより与えられる電流は光源内を流れる。反
対に、インバーターのカスケードの入力で論理レベルロ
ーが存在するときには、ＭＳ’のゲートは論理レベルロ
ーとなり、そのトランジスターは遮断され、バイアス電
流のみが光源から流出される。
ーターのカスケードに用いられ、インバーターのカスケ
ードの入力における論理レベルハイに、ＭＳ’のゲート
上の論理レベルハイが対応する。従って、このＭＳ’は
飽和し、ＭＭ’により供給される変調電流をグランドに
流す。この動作条件において、変調及びバイアス電流の
加え合わせにより与えられる電流は光源内を流れる。反
対に、インバーターのカスケードの入力で論理レベルロ
ーが存在するときには、ＭＳ’のゲートは論理レベルロ
ーとなり、そのトランジスターは遮断され、バイアス電
流のみが光源から流出される。
【００１３】図３は、６２２Mbit/sでのデータの流れの
場合における、図１の概略図に関連した観測図を表わ
す。ここで、時間（６２５ps/ 目盛）はｘ座標で表さ
れ、信号強度（１００mV/ 目盛）はｙ座標で表される。
この図から、雑音が制限されており、シンボル間エラー
(inter-symbol error)が実際に存在しないことが明らか
である。このことは、変調電流の値を決める電圧が、高
ビットレートにおいてさえ変調スイッチトランジスター
のゲート上の電圧変動により影響されないことを意味し
ている。
場合における、図１の概略図に関連した観測図を表わ
す。ここで、時間（６２５ps/ 目盛）はｘ座標で表さ
れ、信号強度（１００mV/ 目盛）はｙ座標で表される。
この図から、雑音が制限されており、シンボル間エラー
(inter-symbol error)が実際に存在しないことが明らか
である。このことは、変調電流の値を決める電圧が、高
ビットレートにおいてさえ変調スイッチトランジスター
のゲート上の電圧変動により影響されないことを意味し
ている。
【００１４】上記実施例に対する変更、改変、統合、変
形、及び機能的に等価な他の要素との置換を、特許請求
の範囲から逸脱することなく為すことができ、特に、上
述の回路を一つのチップ上に集積化することはもとよ
り、個別の構成要素で実現することも妨げられない、と
いうことは明らかである。
形、及び機能的に等価な他の要素との置換を、特許請求
の範囲から逸脱することなく為すことができ、特に、上
述の回路を一つのチップ上に集積化することはもとよ
り、個別の構成要素で実現することも妨げられない、と
いうことは明らかである。
【図１】本発明による駆動回路の集積化された実施例を
示す。
示す。
【図２】本発明による駆動回路の集積化されたもう一つ
の実施例を示す。
の実施例を示す。
【図３】図１に示された概略図に関連した観測図を示
す。
す。
ＭＰ ＣＭＯＳトランジスター（バイアス電流発生
器） ＭＰ’ ＣＭＯＳトランジスター（バイアス電流発生
器） ＭＭ、ＭＳ ＣＭＯＳトランジスター対（変調電流
発生器） ＭＳ’、ＭＭ’ ＣＭＯＳトランジスター対（変調電流
発生器） Ｍ 変調制御用端子 Ｐ バイアス電流制御用端子 Ｌ 光源用端子 Ｉ カスケード入力 Ｖｄｄ 電源端子
器） ＭＰ’ ＣＭＯＳトランジスター（バイアス電流発生
器） ＭＭ、ＭＳ ＣＭＯＳトランジスター対（変調電流
発生器） ＭＳ’、ＭＭ’ ＣＭＯＳトランジスター対（変調電流
発生器） Ｍ 変調制御用端子 Ｐ バイアス電流制御用端子 Ｌ 光源用端子 Ｉ カスケード入力 Ｖｄｄ 電源端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴアルテル・ベラ イタリー国トリノ、シ・エツセオ・ペスキ エラ 255 (72)発明者 パオロ・ペレグリーノ イタリー国トリノ、ヴイア・オ・ヴイグリ アーニ 15／10
Claims (4)
- 【請求項１】 （ア）バイアス電流発生器、（イ）変調
電流発生器、及び（ウ）駆動電圧を変調電流発生器に供
給し、且つ入力においてデジタル信号を受け取るＣＭＯ
Ｓインバーターステージのカスケードを含むＣＭＯＳ技
術による光源の高速駆動用回路であって、 バイアス電流発生器はＣＭＯＳトランジスター（ＭＰ又
はＭＰ’）であり、そのソースは電源端子の一つに接続
され、そのゲートはバイアス電流制御用端子（Ｐ）に接
続され、そしてそのドレインは駆動される光源の端子の
一つに接続され、一方、変調電流発生器は直列につなが
れたＣＭＯＳトランジスターの対（（ＭＭとＭＳ）又は
（ＭＳ’とＭＭ’））であり、そのうちの一つ（ＭＳ又
はＭＳ’）は、光源の前記端子に接続されたドレイン、
インバーターステージの前記カスケードの出力に接続さ
れたゲート、及びこの対のうちのもう一方のトランジス
ター（ＭＭ又はＭＭ’）のドレインに接続されたソース
を有し、このトランジスター（ＭＭ又はＭＭ’）のソー
スは前記電源端子に接続され、そのゲートは変調制御用
端子（Ｍ）に接続され、前記バイアス電流及び変調電流
の値は夫々の制御端子に外部から加えられた電圧のみに
依存することを特徴とする前記ＣＭＯＳ技術による光源
の高速駆動用回路。 - 【請求項２】 前記カスケードが奇数個のＣＭＯＳイン
バーターステージにより構成され、前記ＣＭＯＳトラン
ジスター（ＭＰ）とＣＭＯＳトランジスターの前記対
（ＭＭとＭＳ）がｐ型であり、前記電源端子が正の端子
（Ｖｄｄ）であり、そして前記光源端子がアノードであ
ることを特徴とする請求項１に記載のＣＭＯＳ技術によ
る回路。 - 【請求項３】 前記カスケードが偶数個のＣＭＯＳイン
バーターステージにより構成され、前記ＣＭＯＳトラン
ジスター（ＭＰ’）とＣＭＯＳトランジスターの前記対
（ＭＳ’とＭＭ’）がｎ型であり、前記電源端子がグラ
ンド端子であり、そして前記光源端子がカソードである
ことを特徴とする請求項１に記載のＣＭＯＳ技術による
回路。 - 【請求項４】 前記バイアス電流及び変調電流を制御す
る端子に外部から加えられる電圧を、可変抵抗器により
独立に調整できることを特徴とする請求項１に記載のＣ
ＭＯＳ技術による回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT94TO000462A IT1268070B1 (it) | 1994-06-06 | 1994-06-06 | Circuito in tecnologia cmos per il pilotaggo ad alta velocita' di sorgenti ottiche. |
| IT94A000462 | 1994-06-06 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07335957A true JPH07335957A (ja) | 1995-12-22 |
| JP2640443B2 JP2640443B2 (ja) | 1997-08-13 |
Family
ID=11412578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7161584A Expired - Lifetime JP2640443B2 (ja) | 1994-06-06 | 1995-06-06 | Ｃｍｏｓ技術による光源の高速駆動用回路 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5589786A (ja) |
| EP (1) | EP0687046B1 (ja) |
| JP (1) | JP2640443B2 (ja) |
| CA (1) | CA2150656C (ja) |
| DE (2) | DE687046T1 (ja) |
| IT (1) | IT1268070B1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6246278B1 (en) * | 1995-12-22 | 2001-06-12 | Lsi Logic Corporation | High speed single phase to dual phase clock divider |
| IT1285852B1 (it) * | 1996-04-24 | 1998-06-24 | Cselt Centro Studi Lab Telecom | Circuito di pilotaggio ad alta velocita' di sorgenti ottiche realizzato in tecnologia cmos. |
| US5978393A (en) * | 1997-08-25 | 1999-11-02 | Digital Optics Corporation | Laser diode power output controller and method thereof |
| JP2001127366A (ja) | 1999-10-25 | 2001-05-11 | Toshiba Corp | 固体レーザ装置の出力制御方法、固体レーザ用電源装置及び固体レーザ装置 |
| US6211659B1 (en) * | 2000-03-14 | 2001-04-03 | Intel Corporation | Cascode circuits in dual-Vt, BICMOS and DTMOS technologies |
| JP2001326569A (ja) * | 2000-05-16 | 2001-11-22 | Toshiba Corp | Ｌｅｄ駆動回路及び光送信モジュール |
| US6493275B2 (en) | 2000-08-07 | 2002-12-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor integrated circuit device and electronic equipment |
| US7173551B2 (en) | 2000-12-21 | 2007-02-06 | Quellan, Inc. | Increasing data throughput in optical fiber transmission systems |
| US6590916B2 (en) * | 2001-02-08 | 2003-07-08 | Quantum Devices, Inc. | Method for fabricating a wave division laser array multiplexer |
| US7307569B2 (en) | 2001-03-29 | 2007-12-11 | Quellan, Inc. | Increasing data throughput in optical fiber transmission systems |
| US7149256B2 (en) | 2001-03-29 | 2006-12-12 | Quellan, Inc. | Multilevel pulse position modulation for efficient fiber optic communication |
| US7215721B2 (en) | 2001-04-04 | 2007-05-08 | Quellan, Inc. | Method and system for decoding multilevel signals |
| US7212580B2 (en) | 2002-02-15 | 2007-05-01 | Quellan, Inc. | Multi-level signal clock recovery technique |
| WO2003077423A2 (en) | 2002-03-08 | 2003-09-18 | Quellan, Inc. | High speed analog-to-digital converter using a unique gray code having minimal bit transitions |
| US7035361B2 (en) | 2002-07-15 | 2006-04-25 | Quellan, Inc. | Adaptive noise filtering and equalization for optimal high speed multilevel signal decoding |
| WO2004045078A2 (en) | 2002-11-12 | 2004-05-27 | Quellan, Inc. | High-speed analog-to-digital conversion with improved robustness to timing uncertainty |
| US7804760B2 (en) | 2003-08-07 | 2010-09-28 | Quellan, Inc. | Method and system for signal emulation |
| DE112004001455B4 (de) | 2003-08-07 | 2020-04-23 | Intersil Americas LLC | Verfahren und System zum Löschen von Übersprechen |
| US7039258B2 (en) * | 2003-08-15 | 2006-05-02 | Luxtera, Inc. | Distributed amplifier optical modulators |
| US7515775B1 (en) * | 2003-08-15 | 2009-04-07 | Luxtera, Inc. | Distributed amplifier optical modulator |
| DE602004030032D1 (de) | 2003-11-17 | 2010-12-23 | Quellan Inc | Verfahren und system zur löschung von antennenstörungen |
| US7616700B2 (en) | 2003-12-22 | 2009-11-10 | Quellan, Inc. | Method and system for slicing a communication signal |
| FR2872630B1 (fr) * | 2004-07-01 | 2006-12-01 | St Microelectronics Sa | Circuit integre tolerant au phenomene de verrouillage |
| US7522883B2 (en) | 2004-12-14 | 2009-04-21 | Quellan, Inc. | Method and system for reducing signal interference |
| US7725079B2 (en) | 2004-12-14 | 2010-05-25 | Quellan, Inc. | Method and system for automatic control in an interference cancellation device |
| JP5078991B2 (ja) | 2006-04-26 | 2012-11-21 | ケラン エルエルシー | 通信チャネルからの放射性放出を削減する方法とシステム |
| US8840003B2 (en) | 2010-09-30 | 2014-09-23 | Ethicon Endo-Surgery, Inc. | Surgical stapling instrument with compact articulation control arrangement |
| JP6244674B2 (ja) * | 2013-06-04 | 2017-12-13 | 富士通株式会社 | 光通信装置及び光通信装置制御方法 |
| US20200375483A1 (en) * | 2019-05-30 | 2020-12-03 | Welch Allyn, Inc. | Photoplethysmography device with a compensation current source |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4412140A (en) * | 1981-11-19 | 1983-10-25 | Motorola, Inc. | Circuit for reducing current to light emitting diode of optically coupled driver |
| US4819241A (en) * | 1985-08-16 | 1989-04-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Laser diode driving circuit |
| SU1372612A1 (ru) * | 1985-11-29 | 1988-02-07 | Предприятие П/Я М-5912 | Устройство передачи цифровых сигналов с гальваническим разделением |
| IT1201859B (it) * | 1986-12-10 | 1989-02-02 | Sgs Microelettronica Spa | Circuito logico cmos |
| US5111065A (en) * | 1990-03-23 | 1992-05-05 | Massachusetts Institute Of Technology | Diode driver circuit utilizing discrete-value DC current source |
| US5089727A (en) * | 1990-04-02 | 1992-02-18 | Motorola, Inc. | Pulsed driver circuit |
| DE4227097A1 (de) * | 1992-08-17 | 1994-02-24 | Sel Alcatel Ag | Schaltungsanordnung zur Amplitudenmodulation des Ansteuersignals eines Lasers |
-
1994
- 1994-06-06 IT IT94TO000462A patent/IT1268070B1/it active IP Right Grant
-
1995
- 1995-05-31 CA CA002150656A patent/CA2150656C/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-06-01 US US08/456,712 patent/US5589786A/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-06-05 DE DE0687046T patent/DE687046T1/de active Pending
- 1995-06-05 DE DE69500311T patent/DE69500311T2/de not_active Expired - Fee Related
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- 1995-06-06 JP JP7161584A patent/JP2640443B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JP2640443B2 (ja) | 1997-08-13 |
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| DE687046T1 (de) | 1996-11-28 |
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