JPH0773196B2 - パルス幅可変の定電流パルス発生装置 - Google Patents

パルス幅可変の定電流パルス発生装置

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JPH0773196B2
JPH0773196B2 JP63218191A JP21819188A JPH0773196B2 JP H0773196 B2 JPH0773196 B2 JP H0773196B2 JP 63218191 A JP63218191 A JP 63218191A JP 21819188 A JP21819188 A JP 21819188A JP H0773196 B2 JPH0773196 B2 JP H0773196B2
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卓谷 細田
光広 森下
隆 田村
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/01Shaping pulses
    • H03K5/12Shaping pulses by steepening leading or trailing edges
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/42Modifications of amplifiers to extend the bandwidth
    • H03F1/48Modifications of amplifiers to extend the bandwidth of aperiodic amplifiers

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  • Power Engineering (AREA)
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  • Manipulation Of Pulses (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 (a) 発明の技術分野 この発明は、高速応答の第1の増幅器と低速応答の第2
の増幅器を並列に接続し、第1の増幅器のオンオフ時間
と第2の増幅器のオンオフ時間を制御することにより、
パルス幅可変の定電流パルスを発生させる装置について
のものである。
(b) 従来技術と問題点 パルス出力を利用する技術に、レーザダイオード(以
下、LDという。)の熱評価試験がある。
LDは、熱に対して敏感な素子であり、温度が高くなる
と、発振波長が長波長域にシフトしたり、発振しきい値
電流が増加したりする。これにより、光出力が低下した
り、寿命が短くなったりする。
LDの温度上昇は、LDを発光させるために加える電流値と
電流供給時間に比例する。
LDを安定に動作させるためには、発光のために注入され
た電流による温度上昇を低く抑えたり、発光状態で発生
する熱を外部に逃がしたりする構造が要求される。
LDを動作状態にし、LDの熱評価をする方法には、次のよ
うなものがある。LDにパルス状の短い電流を与えるか、
またはパルス幅を長くしたパルスを与えるなどして、駆
動時間を変えたときの発光特性の変化を比較測定する。
この発明は、LDの熱評価をする場合に使用するパルス発
生装置についてのものであり、パルス幅可変の定電流パ
ルス発生装置に関するものである。
定電流を発生させる従来技術として、例えば特開昭62−
63834号公報の第3図と第4図に記載されている帰還回
路を利用するものなどがある。
このような出力装置の後段に使用するトランジスタは高
速スイッチング用のものを複数並列に接続して用いる
が、これらのトランジスタは一般にコレクタ許容損失が
小さく、出力パルス幅の狭い場合と出力電流のデューテ
ィ比が数%以下の領域の場合でしか動作できないという
問題がある。
出力パルス幅を広くして使用する場合は、出力段のトラ
ンジスタを多数並列に接続して用いるが、回路を構成す
る部品とアース間の静電容量が増加して動作が不安定に
なることと、回路が高価になるという欠点がある。
次に、従来装置の構成図を第5図に示す。
第5図の21は入力電圧端子、22はタイミング信号入力端
子、23はアナログスイッチ、24〜27は増幅器、28はLDで
ある。
増幅器25は、トランジスタを3個並列に接続したもので
あり、増幅器24〜27は帰還回路で定電流回路を構成す
る。
端子22からタイミング信号でアナログスイッチ23をオン
オフすることにより、方形波をLD28に供給する。
次に、第5図の出力特性を第6図と第7図に示す。第6
図から明らかなように、デューティ比0.1%でパルス幅
が10,000μSを越えると、増幅器25からLD28に加えるこ
とができる電流IFが落ちてくる。いいかえると、パルス
幅を広くしていくと、定電流出力が取り出させなくなる
という問題がある。
また、第7図から明らかなように、デューティ比が大き
くなると、電流IFが落ちてくる。いいかえると、デュー
ティ比を大きくしていくと、大きな定電流出力が取り出
させなくなるという問題がある。これは、増幅器25を構
成するトランジスタのコレクタ損失による温度上昇が通
過電流と通電時間の積に比例するため、出力動作条件が
制限されるためである。
(c) 発明の目的 この目的は、高速応答の定電流回路と応答は低速だが出
力電流が大きい定電流回路の出力電流または出力電圧を
合成することで、パルス状に出力される電流の時間幅を
無限大まで可変することができるパルス幅可変の定電流
パルス発生装置の提供を目的とする。
(d) 発明の実施例 次に、この発明による実施例の構成図を第1図に示す。
第1図の1は入力電圧端子、2と3はタイミング信号入
力端子、4はアナログスイッチ、7はバイアス回路、8
は増幅器、9はLDである。
増幅器8は、LD9の順方向電圧を−1倍に増幅するため
の演算増幅器である。
第1図は電流合成型定電流ドライバの構成例である。5
は高速の増幅器5A・5Bと、増幅器8で構成する第1の定
電流回路である。
また、6は低速の増幅器6A・6Bと、増幅器8で構成する
第2の定電流回路である。定電流回路5・6は並列に接
続され、LD9に定電流のパルスを加える。
次に、第1図に示す回路の動作を説明する。第1の定電
流回路は、タイミング信号T2がオンのとき、入力端子1
の電圧を増幅器5A・5Bから成る加算回路で−1倍に増幅
し、出力電圧5Cを出力する。
出力電圧5Cは、抵抗10Bを介してLD9のアノードに電流を
流す。増幅器8は、LD9のアノード電圧を−1倍に増幅
して、出力を増幅器5Aの入力に加える。その結果、第1
の定電流回路5の出力5Cは、入力端子1の電圧にLD9の
アノード電圧を加えた値に等しく、抵抗10の両端には入
力電圧と同じ大きさの電圧が加わる。つまり、LD9へは
入力端子1の電圧を抵抗10Bの抵抗値で除した値に等し
い定電流が出力される。
第2の定電流回路6は、タイミング信号T1がオンのと
き、第1の定電流回路5と同様な動作原理で定電流を出
力する。
第1と第2の定電流回路の違いは、第1の定電流回路5
は、より広帯域高速応答を得るために、第1と第2の定
電流回路で共通に構成される増幅器8も含め広帯域・高
速性に優れた増幅器で構成される。
第2の定電流回路6の出力段を構成する増幅器6Bには、
コレクタ許容損失の大きいパワートランジスタが適す
る。
第1と第2の定電流回路の出力電圧5Cと6Cは、増幅器5B
と6Bからそれぞれ出力され、動作方向がプラスである。
この2台の定電流回路5、6の出力は第1図に示すよう
に並列に接続されており、もし、第2の定電流回路によ
る出力電圧が、第1の定電流回路5による出力電圧より
も高くなれば、第1の定電流回路5は、出力電圧5Cを下
げる方向に動作して増幅器5Bをオフにする。
バイアス回路7は、第2の定電流回路6の出力電圧6Cが
定電流回路5の出力電圧5Cより高くなるように設定され
る。
例えば、増幅器6Bの出力電圧6Cが増幅器5Bの出力電圧5C
よりも約10mV高くなるように、増幅器6Bにオフセット電
圧を与える。
なお、バイアス回路7の代わりに、電源7Aを使用しても
よい。この場合、電源7Aは増幅器6Aにバイアスを加え、
定電流回路6の出力電圧6Cが定電流回路5の出力電圧5C
より高くなるように設定される。
端子2からのタイミング信号T1はアナログスイッチ4を
動作させて、第2の定電流回路6をオンオフさせる。
端子3からのタイミング信号T2はアナログスイッチ4を
動作させて、第1の定電流回路5をオンオフさせる。
なお、第1図の出力極性は正であるが、出力極性を負に
するには、電源+V、−Vの極性を逆にして増幅器5B・
6BをNPN型にし、増幅器6Bに接続するダイオード6Dの向
きも逆にする。
第1図の回路が動作すると、入力端子1の電圧と、抵抗
10Bの両端の電圧が同じになる。
次に、第1図の波形図を第2図に示す。第2図アはタイ
ミング信号T2の波形図であり、第2図イはタイミング信
号T1の波形図である。タイミング信号をオンするとき
は、タイミング信号T1とT2が同時にオンし、オフすると
きは、タイミング信号T1をオフしてからタイミング信号
T2をオフする場合を示している。
第2図ウは第1の定電流回路5による出力電流波形図で
あり、第2図エは第2の定電流回路6による出力電流波
形図である。
第2図オはLD9に加えられる合成出力波形であり、第2
図ウと第2図エの出力電流波形を合成したものである。
第2図アと第2図イから明らかなように、タイミング信
号T1とタイミング信号T2を同時にオンにし、タイミング
信号T1をオフしてからタイミング信号T2をオフにする。
タイミング信号T1のオンオフ時間とタイミング信号T2
オンオフ時間を変えることにより、合成出力の幅を変え
ることができる。
次に、第2図ウと第2図エの作用を説明する。タイミン
グ信号T1とタイミング信号T2を同時に加えると、第1の
定電流回路5は、高速の増幅器で構成されているので、
第2ウの左端のように、直ちにオンになり、LD9に供給
される電流が第1の定電流回路5から取り出される。
これに対し、第2の定電流回路6は低速の増幅器で構成
されているので、第1の定電流回路5がオンになって
も、まだオフの状態である。
ところで、第2の定電流回路6の出力電圧6Cは第1の定
電流回路5の出力電圧5Cより高くなるようにバイアス回
路7で設定されているので、定電流回路6の増幅器が動
作を始めると、定電流回路6の出力が徐々に増えてい
き、定電流回路6が働き出すと、定電流回路6の出力電
圧6Cは、定電流回路5の出力電圧5Cをオフセット電圧の
分だけ強制的に大きくする。
その結果、定電流回路5に対してはプラスの差電圧を抵
抗10Aを通して負帰還させることになり、増幅器5Bはオ
フとなって、定電流回路5の出力電圧5Cは急速に減少す
る。
例えば、第2図エの第2の定電流回路6がオンになるま
での時間が20μs〜30μsである場合は、第2図アのタ
イミング信号T2と第2図イのタイミング信号T1をそれぞ
れオンにする時間は、T2≧T1+30μSの関係を満足する
ことが必要である。
第2図イでタイミング信号T1がオフになると、第2図エ
の右側のように、定電流回路6の出力はオフになってい
く。
このとき、それまで第2の定電流回路6のオフセット出
力電圧がかかってオフ状態になっていた第1の定電流回
路5が働き出し、第2図ウの右側のように、定電流回路
5の出力が再びオンになる。
第2図アでタイミング信号T2がオフになると、第2図ウ
の右側のように、第1の定電流回路5の出力は高速にオ
フになる。
結局、第2図オの合成出力は、次のような波形を合成し
たものである。スタート波形は第1の定電流回路5の出
力で高速に立ち上がり、中間は低速の第2の定電流回路
6でフラット出力になる。そして、ストップ波形は定電
流回路5で高速に立ち下がる。
また、抵抗10Cはパルス電流の立下がり特性を補うため
のブリーダ電流設定用抵抗であるが、他の手段、例えば
定電流ダイオードまたはトランジスタを併用してもよ
い。
次に、この発明による実施例の他の構成図を第3図に示
す。第3図は、電圧合成型定電流ドライバの例である。
第3図の11〜19は、第1図の1〜9に対応する。15は高
速の増幅器15A・15Bで構成する第1の定電圧回路であ
る。
また、16は低速の増幅器16A・16Bで構成する第2の定電
圧回路である。
定電圧回路15と増幅器18で定電流回路を構成し、定電圧
回路16と増幅器18で定電流回路を構成する。
バイアス回路17は、定電圧回路16の出力電圧16Cが定電
圧回路15の出力電圧15Cより高くなるように設定され
る。
定電圧回路15・16の出力は並列に接続される。第1図の
増幅器5B・6BはPNP型トランジスタを使用しているが、
第3図の増幅器15B・16BにはNPN型トランジスタを使用
して電圧合成型になるように構成している。
なお、増幅器16Bに使用されるトランジスタのベース・
エミッタ間逆方向耐圧が定電圧回路15・16の出力電圧よ
り大きい場合は、ダイオード16Dを省略することもでき
る。
次に、第3図の波形図を第4図に示す。
第4図ア〜オは、それぞれ第2図ア〜オに対応して、電
圧合成型として動作する。第1図、第3図の回路で電流
容量を増やしたい場合は、次のようにする。
増幅器5Bを複数並列に接続するとともに、増幅器6Bを複
数並列に接続して、電流容量を増やす。
同じように、増幅器15Bを複数並列に接続するととも
に、増幅器16Bを複数並列に接続して、電流容量を増や
す。
(e) 発明の効果 この発明によれば、第2図ウとエに示すように、スター
ト波形とストップ波形では高速応答の定電流出力回路だ
けが出力し、フラット部分では大電力が容易に得られる
低速応答の定電流出力回路だけが出力し、これら出力回
路の出力電流または出力電圧を合成しているので、パル
ス状に出力される電流の時間幅を無限大まで可変するこ
とができるパルス幅可変の定電流パルス発生装置を提供
することができる。
この発明装置を利用すれば、LDの熱評価をする場合に、
パルス幅可変の定電流パルスをLDに加えられるので、LD
にパルス状の短い電流を与えたり、パルス幅を長くした
パルスを与えたりして、駆動時間を変えたときの発光特
性の変化を比較測定することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による実施例の構成図、第2図は第1
図の波形図、第3図はこの発明による他の実施例の構成
図、第4図は第3図の波形図、第5図は従来装置の構成
図、第6図と第7図は第5図の出力特性図である。 1……入力電圧端子、2・3……タイミング信号入力端
子、4……アナログスイッチ、5……第1の定電流回
路、6……第2の定電流回路、7……バイアス回路、8
……増幅器、9……LD、11……入力電圧端子、12・13…
…タイミング信号入力端子、14……アナログスイッチ、
15……第1の定電圧回路、16……第2の定電圧回路、17
……バイアス回路、18……増幅器、19……LD。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高速応答の増幅器で構成され、第2のタイ
    ミング信号でオンオフされる第1の定電流回路と、 低速応答の増幅器で構成され、第1の定電流回路と並列
    に接続され、第1のタイミング信号でオンオフされる第
    2の定電流回路と、 第2の定電流回路の出力電圧を第1の定電流回路の出力
    電圧より高くするバイアス回路とを備え、 第1の定電流回路と第2の定電流回路とからの出力電流
    をオンにするときは、第1のタイミング信号と第2のタ
    イミング信号を同時にオンして、第1の定電流回路を第
    2の定電流回路より先にオンにし、第2の定電流回路の
    出力電圧が第1の定電流回路の出力電圧より高くなった
    とき、第1の定電流回路をオフし、 第1の定電流回路と第2の定電流回路とからの出力電流
    をオフにするときは、第1のタイミング信号をオフにし
    てから第2のタイミング信号をオフにして、第2の定電
    流回路がオフしてから第2のタイミング信号がオフする
    まで第1の定電流回路をオンにすることを特徴とするパ
    ルス幅可変の定電流パルス発生装置。
  2. 【請求項2】高速応答の増幅器で構成され、第2のタイ
    ミング信号でオンオフされる第1の定電圧回路と、 低速応答の増幅器で構成され、第1の定電圧回路と並列
    に接続され、第1のタイミング信号でオンオフされる第
    2の定電圧回路と、 第2の定電圧回路の出力電圧を第1の定電圧回路の出力
    電圧より高くするバイアス回路とを備え、 第1の定電圧回路と第2の定電圧回路とからの出力電流
    をオンにするときは、第1のタイミング信号と第2のタ
    イミング信号を同時にオンして、第1の定電圧回路を第
    2の定電圧回路より先にオンし、第2の定電圧回路の出
    力電圧が第1の定電圧回路の出力電圧より高くなったと
    き、第1の定電圧回路をオフし、 第1の定電圧回路と第2の定電圧回路とからの出力電流
    をオフにするときは、第1のタイミング信号をオフにし
    てから第2のタイミング信号をオフにして、第2の定電
    圧回路がオフしてから第2のタイミング信号がオフする
    まで第1の定電圧回路をオンにすることを特徴とするパ
    ルス幅可変の定電流パルス発生装置。
JP63218191A 1988-08-31 1988-08-31 パルス幅可変の定電流パルス発生装置 Expired - Lifetime JPH0773196B2 (ja)

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