JPH0818132A

JPH0818132A - 光ダイオードの駆動回路

Info

Publication number: JPH0818132A
Application number: JP6142992A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Oharagi; 佳孝小原木; Akira Nakamura; 晃中村
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1994-06-24
Filing date: 1994-06-24
Publication date: 1996-01-19
Anticipated expiration: 2018-05-19
Also published as: JP3407827B2

Abstract

(57)【要約】【目的】大電流を供給することができ、しかも高速で切
り換えることができる光ダイオード駆動回路を提供す
る。【構成】少なくとも電流源を有する電流供給回路（セル
２ａ〜２ｎ）を複数設け、複数の電流供給回路のうち制
御回路１の出力によって選ばれた電流供給回路の電流を
合流してレーザーダイオードＬＤに供給する。電流供給
回路は、定電流を出力する定電流源５と；定電流源５の
出力電流を共通に受けるように接続され交互にＯＮ／Ｏ
ＦＦする第１、第２の差動対トランジスタＱ１，Ｑ２
と；第１、第２の差動対トランジスタの一方の出力側に
設けられ且つレーザーダイオード接続用端子７に接続さ
れる出力電流路１９と；他方の差動対トランジスタの出
力側に設けられ固定電位点に接続される電流路１８とか
ら成っている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザーダイオードや発
光ダイオード等の光ダイオードを駆動する光ダイオード
の駆動回路及び駆動電流制御回路並びに駆動電流設定回
路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１１はレーザーダイオード２１を電流
駆動する従来の回路を示している。同図において、Ｑ１
１、Ｑ１２はエミッタが共通に定電流源２０に接続され
た差動対トランジスタであって、これらの差動対トラン
ジスタＱ１１、Ｑ１２は一方がＯＮのとき、他方がＯＦ
Ｆとなるようにスイッチング動作をする。そのため、そ
れらのベースには逆極性のパルスが与えられる。

【０００３】一般にレーザーダイオード２１を駆動する
のに数１０ｍＡ〜１００ｍＡの電流をレーザーダイオー
ド２１に流してやらなければならない。しかし、ＩＣに
おけるトランジスタの電流能力は低く、周波数特性も良
くないので、電流源２０とトランジスタＱ１２の面積を
大きくしてやらなければならないという問題がある。

【０００４】図１２は図１１の改良型としての従来例を
示している。ここでは、トランジスタＱ１２のコレクタ
側に電流増幅用のカレントミラー回路２３を設け、この
カレントミラー回路２３の出力電流をレーザーダイオー
ド２１へ供給するようにしている。カレントミラー回路
２３はトランジスタＱ１３とＱ１４とから成り、それら
のエミッタは共通にレーザーダイオード２１に接続され
ている。

【０００５】トランジスタＱ１３のコレクタとベースは
前記トランジスタＱ１２のコレクタに接続され、トラン
ジスタＱ１４のコレクタは電源ライン２５に接続され
る。カレントミラー回路２３におけるトランジスタＱ１
３、Ｑ１４はそれらの電流比がＮ：Ｍとなるように設定
されている。しかも、大電流を得るために、このＮ：Ｍ
の比を大きくしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図１２の従来例では、
カレントミラー回路の電流容量はＮ：Ｍの比を大きくす
ることによってかなり大きくとっているため、ベースと
グランド間に比較的大きな寄生容量２４が発生してい
る。そのため、トランジスタＱ１２がＯＮしてカレント
ミラー回路２３を起動するときに、トランジスタＱ１
３、Ｑ１４がＯＮする前に容量２４を充電するための電
流が流れるため動作スピードが遅くなるとともに、本来
パルス状であるべき電流波形がなまってしまうという欠
点が生じる。

【０００７】また、この回路ではレーザーダイオード２
１へ流れる電流を変えるときは、定電流源２０の定電流
Ｉ_Oを可変して行なうが、その定電流Ｉ_Oを変えたとき、
Ｉ_Oの量によって容量２４の電圧立ち上がりが変わると
いう問題もある。

【０００８】本発明はこのような点に鑑みなされたもの
であって、大電流を供給することができ、しかも高速で
切り換えることができる光ダイオード駆動回路を提供す
ることを目的とする。また、本発明はその大電流を所望
の値になるように制御する駆動電流制御回路並びに駆動
電流設定回路を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明の光ダイオード駆動回路は、請求項１に記載さ
れているように、少なくとも電流源を有する電流供給回
路を複数設け、前記複数の電流供給回路のうち制御回路
の出力によって選ばれた電流供給回路の電流を合流して
光ダイオードに供給するように構成している。

【００１０】その際、前記電流供給回路は、請求項２に
記載されているように、定電流を出力する電流源と；前
記電流源の出力電流を共通に受けるように接続され且つ
交互にＯＮ／ＯＦＦする第１、第２の差動対トランジス
タと；前記第１、第２の差動対トランジスタの一方の出
力側に設けられ且つ光ダイオード接続用端子に接続され
る出力電流路と；他方の差動対トランジスタの出力側に
設けられ固定電位点に接続される電流路とから成ってい
る。

【００１１】また、請求項３に記載されているように、
前記出力電流路には前記一方の差動対トランジスタの出
力電流によって駆動されるカレントミラー回路が設けら
れており、そのカレントミラー回路の出力電流が前記光
ダイオード接続用端子に供給される。

【００１２】本発明の光ダイオードの駆動電流制御回路
は、請求項５に記載されているように、それぞれが電流
源を有する複数の電流供給回路と；複数の電流供給回路
の出力側に共通に接続された光ダイオードと；前記光ダ
イオードからの光を受けてその光に応じた出力信号を発
生するモニター手段と；前記モニター手段の出力が所定
の値になるように前記複数の電流供給回路の作動・不作
動を制御する制御回路とから成っている。

【００１３】また、本発明の駆動電流設定回路は、請求
項６に記載されているように、前記駆動電流制御回路の
動作を電流設定モードにおいて行ない、そのモードにお
いて作動した電流供給回路が選ばれるように制御回路の
制御信号を決めるようになっている。

【００１４】

【作用】上記請求項１のような構成によると、大電流を
要する光ダイオードの駆動のための電流を複数の電流供
給回路を作動して得るので、電流供給回路１つ当りの電
流は少なくてよい。そのため電流供給回路をＩＣで形成
しても駆動特性を損なうような無理が生じない。

【００１５】更に、その電流供給回路を請求項２のよう
に構成すると、第１、第２の差動対トランジスタを交互
にＯＮさせることによって駆動電流に変調をかけること
ができる。また、光ダイオード接続用端子には各電流供
給回路の出力電流が流れ込む。

【００１６】出力電流路に請求項３に記載されているよ
うな構成を設けると、電流源からの電流を増幅して出力
することができる。しかし、その場合でも電流供給回路
の１つ当りの出力電流は極端に大きくしなくてよいの
で、カレントミラー回路を設けても、このカレントミラ
ー回路の増幅ゲインは、それほど大きくする必要がな
い。そのためカレントミラー回路を構成するトランジス
タのベースに生じる寄生容量は小さく、出力電流の立ち
上がりに遅れが生じない。

【００１７】請求項５に記載の駆動電流制御回路によれ
ば、所定の値を予め決めておくことにより所望の駆動電
流を得ることができる。

【００１８】また、請求項６に記載の駆動電流設定回路
によれば、一度設定した後は制御回路の制御系を働かせ
なくてもよい。この場合、決定された制御信号によっ
て、選ばれた電流供給回路が常に動作し、それらの合成
電流が駆動電流となる。

【００１９】

【実施例】以下本発明を図面に従って説明する。本発明
を実施した図１において、１は制御回路であり、２ａ、
２ｂ、・・・、２ｎはレーザーダイオードＬＤの駆動電
流を発生するセルである。セル２ａ、２ｂ、・・・、２
ｎは制御回路１によって、作動／不作動が制御される。
各セル２ａ、２ｂ、・・・、２ｎの出力電流Ｉは同一値
となっている。３は変調回路であり、各セル２ａ、２
ｂ、・・・、２ｎの出力電流を変調する。

【００２０】本実施例によれば、制御回路により作動さ
れたセルからのみ電流がレーザーダイオードＬＤに与え
られる。従って、レーザーダイオードＬＤに供給される
駆動電流はＩ×（作動したセルの数）となる。

【００２１】図２は上記セルの具体例をセル２ａと２ｂ
についてのみ示している。セル２ａはトランジスタＱ
１、Ｑ２で構成されるスイッチ部１６と、そのスイッチ
部１６のトランジスタＱ２によって動作制御されるカレ
ントミラー回路１７を成すトランジスタＱ５、Ｑ６及び
抵抗Ｒ３を含んでいる。このカレントミラー回路１７は
トランジスタＱ２と端子７との間の出力電流路１７に形
成されている。

【００２２】また、セル２ａはトランジスタＱ１のコレ
クタ側の電流路１８に抵抗Ｒ１、Ｒ２、トランジスタＱ
４を有しているが、これらの抵抗Ｒ１、Ｒ２とトランジ
スタＱ４はトランジスタＱ１がＯＮしたときと、トラン
ジスタＱ２がＯＮしたときとで、出来る限りスイッチ部
１６の出力側の状態を同一条件に保持するために設けら
れている。高速切換え回路ではスイッチ用トランジスタ
の出力側の負荷状態が異なると、立ち上がり立ち下がり
の差が出やすいからである。

【００２３】カレントミラー回路１７のトランジスタＱ
６のコレクタは端子６に接続されている。この端子６は
ソースタイプのレーザーダイオード装置を用いた場合に
は直流電源に接続されるが、シンクタイプのレーザーダ
イオード装置を用いる場合には、レーザーダイオードを
介して直流電源に接続される。ただし、その場合には端
子７はレーザーダイオードに接続されず、グランドに接
続される。

【００２４】ここで、ソースタイプのレーザーダイオー
ド装置は図３の（イ）に示すようにレーザーダイオード
ＬＤのカソードとホトダイオードＰＤのアノードがそれ
ぞれ端子８に共通に接続され、レーザーダイオードＬＤ
のカソード及びホトダイオードＰＤのカソードがそれぞ
れ端子９、１０に接続されたパッケージタイプのものを
いう。

【００２５】ソースタイプのレーザーダイオード装置の
共通端子８はグランド側に接続される。一方、シンクタ
イプのレーザーダイオード装置の共通端子８’は直流電
源側に接続される。尚、図３において、ホトダイオード
ＰＤはレーザーダイオードＬＤからのレーザー光量をモ
ニターし、レーザー光量を一定の値に制御するために用
いられる。従って、端子１０、１０’はいずれもレーザ
ー光量制御回路（図示せず）に接続される。

【００２６】図２に戻って、本実施例の駆動回路によれ
ば、ソースタイプのレーザーダイオード装置を用いる場
合は、端子７にレーザーダイオードＬＤを接続し、シン
クタイプのレーザーダイオード装置を用いる場合には、
端子６にレーザーダイオードＬＤを接続すればよい。換
言すれば、本実施例では両タイプのレーザーダイオード
装置に対応することができる。

【００２７】さて、図２において、第２のセル２ｂにつ
いても、第１のセル２ａと同一の構成となっている。従
って、第１、第２セル２ａ、２ｂが共に作動したときは
レーザーダイオードに流れる電流は２×Ｉとなる。ただ
し、Ｉは図１に示すようにセル１個当りの出力電流であ
る。

【００２８】制御回路１からの制御信号は線路Ｌ１、Ｌ
２、・・・、Ｌｎを通して各セル２ａ、２ｂ、・・・、
２ｎの定電流源５に印加される。定電流源５の具体的構
成によって制御信号がハイレベルのとき作動するか、ロ
ーレベルのとき作動するかが決まる。定電流源５がＯＦ
Ｆとなったセルは出力電流が発生しない。

【００２９】図２において、レーザーダイオードＬＤに
与えられる駆動電流は、作動するセルの個数によって増
減できるので、１つ当りのセルにおけるカレントミラー
回路１７の増幅ゲインは高くなくてよい。従って、トラ
ンジスタＱ５とＱ６の電流比をＮ：Ｍとしたとき、本実
施例では、Ｎ：Ｍの比は小さくてよい。そして、Ｎ：Ｍ
の比を小さくすることにより、トランジスタＱ６の面積
を格別大きくする必要がないので、ベースの寄生容量は
殆ど無視できるほど小さくできる。

【００３０】そのためトランジスタＱ２がＯＮしたとき
トランジスタＱ２の出力電流でベースの寄生容量を殆ど
充電しなくてよいので、セルの出力電流（従ってレーザ
ーダイオードの駆動電流）に遅れが生じたり、駆動電流
波形が鈍ったりしない。仮に、Ｌ：Ｍの比を大きめにと
ったとしても、その比は従来例に比し充分低いもので済
む。

【００３１】従って、ベースの寄生容量の充電に要する
時間は無視できる程、短かい。また、レーザーダイオー
ドＬＤに供給する駆動電流の値を変えるのは作動するセ
ルの個数を変えることによってなされるため駆動電流値
によってレーザーダイオードのカレントミラー回路１７
の立ち上がり時間が変化する問題も解決される。

【００３２】次に、図４は図２とは異なるセルの構成を
示している。即ち、この実施例ではカレントミラー回路
（トランジスタＱ５、Ｑ６）は設けておらず、それに伴
ないトランジスタＱ４を削除している。即ち、カレント
ミラー回路１７はスイッチ部の出力、特にトランジスタ
Ｑ２の出力電流を増幅する機能を果しているが、本発明
では、レーザーダイオードＬＤへ与える駆動電流は作動
するセルの個数によって大きくすることができるので、
１個当りのセル内でのゲインが小さくてもよいのであ
る。

【００３３】図４において、各セルは更に差動対トラン
ジスタＱ１、Ｑ２及び抵抗Ｒ１〜Ｒ３を削除したもので
あってもよい。その場合、差動対トランジスタＱ１、Ｑ
２をＯＮ／ＯＦＦ制御する変調回路３も不要となる。そ
のようにした場合は、レーザーダイオードＬＤを連続的
にＯＮするようにして用いられる。

【００３４】次に、図５はレーザーダイオードＬＤに与
える電流を一定にするための回路を示している。この回
路では、レーザーダイオードＬＤのモニター用ホトダイ
オードＰＤの出力電流を電流／電圧変換回路１１で電圧
に変換してコンパレータ１２へ与える。コンパレータ１
２には電圧源１３で設定された電圧Ｅが基準電圧として
別途印加されている。コンパレータ１２の出力はカウン
タ１４へ与えられる。

【００３５】カウンタ１４はクロックＣＬＫによってカ
ウント動作を行なうが、コンパレータ１２から与えられ
る電圧がハイレベルのとき、カウントアップ（インクリ
メント）し、ローレベルのときはカウントダウン（ディ
クリメント）する。カウンタ１４の出力は制御回路１で
デコードされ、入力のカウントデータに応じて線路Ｌ１
〜Ｌｎに出力信号を変える。即ち、これによりカウント
データに応じてセル２ａ〜２ｎの作動する個数が決まる
のである。

【００３６】このようにしてカウントデータはレーザー
ダイオードＬＤに流れる電流に応じた電圧値（Ｉ／Ｖ変
換回路の出力電圧）が基準電圧Ｅに収束するような値に
なる。この動作はセルがスイッチ用の差動対トランジス
タＱ１、Ｑ２を有している場合、レーザーダイオードＬ
Ｄが接続された方のトランジスタＱ２をＯＮにした状態
で行なわれる。

【００３７】この間、変調回路３からはトランジスタＱ
１をＯＦＦ、トランジスタＱ２をＯＮする信号が出力さ
れており、パルスは出力されないものとする。所定時間
が経つ又は何らかの方法で上記の収束がなされたと検知
された場合に、カウンタ１４は動作を停止する。変調回
路３も前記の状態（トランジスタＱ１をＯＦＦ、トラン
ジスタＱ２をＯＮする信号を出力する状態）を解除す
る。

【００３８】このように通常の駆動動作の前に予め電流
設定モードを設けて作動するセルの個数を設定する方法
以外に、通常の動作中に行なうようにしてもよい。その
場合には、変調回路３の出力がレーザーダイオードＬＤ
に結合されたトランジスタＱ２をＯＮする期間にカウン
タ１４を動作させるようになす。図５において、変調回
路３からカウンタ１４に至る点線経路１５は、その場合
におけるカウンタ１４の動作制御信号を変調回路３から
伝送する経路を示している。

【００３９】尚、この制御は通常動作時でなく、電流設
定モードにおいて行なってもよい。この場合、変調回路
３は電流設定モードといえどもパルス列出力を発生する
ことになる。

【００４０】図６は上述したシンクタイプのレーザーダ
イオード装置を用いた場合の電流設定方式を示してい
る。シンクタイプのレーザーダイオード装置のモニター
用ホトダイオードの出力を用いて電流設定している以外
は図５と同一であるので、この図６に関しては詳述しな
いことにする。

【００４１】尚、図５、図６及び図７において、モニタ
ー用ホトダイオードＰＤがレーザーダイオードＬＤと一
体にパッケージングされているものとしているが、それ
らが別体になっているものであってもよいことはいうま
でもない。

【００４２】次に、図７の実施例は変調回路３がなく、
セル２ａ、２ｂ、・・・、２ｎにもスイッチ部を構成す
る差動対トランジスタは存在しない。図８と図９はこの
ようなセルの構成例を示している。図８では、定電流源
５の出力がカレントミラー回路１７を成すトランジスタ
Ｑ５、Ｑ６に接続されており、定電流源５から出力され
る定電流源Ｉ_Oはカレントミラー回路１７で増幅された
後、端子７に導出される。端子７には図７に示すように
レーザーダイオードＬＤが接続される。図９では、定電
流源５の出力電流Ｉ_Oがストレートに端子７へ導出され
る。

【００４３】さて、図７に戻って、この回路はレーザー
ダイオードＬＤに連続的に駆動電流が流れるタイプであ
り、パルス状の駆動電流は流れない。そして、その電流
設定動作は常時行なわれるようになっており、電流設定
モードを作って、その電流設定モードでのみカウンタを
動作させなくてよい。ただし、電流設定モードを作っ
て、その電流設定モードにおいて電流設定（従って、動
作するセルの決定）を行なうようにしてもよいことはい
うまでもない。

【００４４】上記図５〜図７の実施例は、モニター用の
ホトダイオードを用いたが、ホトダイオードの代わりに
感熱素子を用いてもよい。図１０はその感熱素子３０を
用いた例を示している。この場合、感熱素子３０はレー
ザーダイオードＬＤから発光されたレーザー光を受ける
ように配置される。

【００４５】感熱素子３０には定電流源３１が接続され
ていて定電流が供給されるようになっている。従って、
感熱素子３０にレーザー光が当たって、その加熱によっ
て抵抗値が変化すると、（イ）点に生じる電圧値が変化
する。この（イ）点に生じる電圧が、そのままコンパレ
ータ１２に印加される。従って、この場合には、電流／
電圧変換回路１１は不要である。

【００４６】上記実施例では、光を発光する発光ダイオ
ードとしてレーザーダイオードを駆動する場合について
述べたが、上記各実施例は発光ダイオード等を駆動する
場合にも用いることができる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、大
電流を要する光ダイオードの駆動のための電流を複数の
電流供給回路を作動して得るので、電流供給回路１つ当
りの電流は少なくてよい。そのため電流供給回路をＩＣ
で形成しても寄生容量等を小さくでき、駆動特性を損な
うような無理が生じない。

【００４８】更に、その電流供給回路を請求項２のよう
に構成すると、第１、第２の差動対トランジスタを交互
にＯＮさせることによって駆動電流に変調をかけること
ができる。

【００４９】出力電流路に請求項３に記載されているよ
うな構成を設けると、電流源からの電流を増幅して出力
することができる。しかし、その場合でも電流供給回路
の１つ当りの出力電流は極端に大きくしなくてよいの
で、カレントミラー回路を設けても、このカレントミラ
ー回路の増幅ゲインは、それほど大きくする必要がな
い。そのためカレントミラー回路を構成するトランジス
タのベースに生じる寄生容量は小さく、出力電流の立ち
上がりに遅れが生じない。

【００５０】請求項５に記載の駆動電流制御回路によれ
ば、所定の値を予め決めておくことにより所望の駆動電
流を自動的に得ることができる。

【００５１】また、請求項６に記載の駆動電流設定回路
によれば、一度設定した後は制御回路の制御系を働かせ
なくてもよい。この場合、決定された制御信号によっ
て、選ばれた電流供給回路が常に動作し、それらの合成
電流が駆動電流となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した光ダイオード駆動回路を示す
ブロック図。

【図２】その一部であるセルの構成を具体的に示す図。

【図３】それに使用するソースタイプとシンクタイプの
レーザーダイオード装置をそれぞれ示す図。

【図４】本発明を実施した他の光ダイオード駆動回路を
示すブロック図。

【図５】本発明の光ダイオード駆動電流の制御回路及び
電流設定回路の実施例を示す図。

【図６】本発明の光ダイオード駆動電流の制御回路及び
電流設定回路の他の実施例を示す図。

【図７】本発明の光ダイオード駆動電流の制御回路及び
電流設定回路の更に他の例を示す図。

【図８】図７の実施例におけるセルの構成例を示す図。

【図９】同じく図７の実施例におけるセルの他の構成例
を示す図。

【図１０】図５〜図７において用いられているホトダイ
オードに置換可能な感熱素子を用いた場合の要部構成を
示す図。

【図１１】従来例の光ダイオード駆動回路を示す回路
図。

【図１２】他の従来例の光ダイオード駆動回路を示す回
路図。

【符号の説明】

１制御回路２ａ〜２ｎセル３変調回路４レーザーダイオード装置５定電流源６、７端子１１電流／電圧変換回路１２コンパレータ１３基準電圧１４カウンタ１６スイッチ部１７カレントミラー回路１８電流路１９出力電流路３０感熱素子ＬＤレーザーダイオードＰＤホトダイオード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも電流源を有する電流供給回路を
複数設け、前記複数の電流供給回路のうち制御回路の出
力によって選ばれた電流供給回路の電流を合流して光ダ
イオードに供給するようにしたことを特徴とする光ダイ
オード駆動回路。
【請求項２】前記電流供給回路は、定電流を出力する電
流源と、前記電流源の出力電流を共通に受けるように接
続され且つ交互にＯＮ／ＯＦＦする第１、第２の差動対
トランジスタと、前記第１、第２の差動対トランジスタ
の一方の出力側に設けられ且つ光ダイオード接続用端子
に接続される出力電流路と、他方の差動対トランジスタ
の出力側に設けられ固定電位点に接続される電流路とか
ら成っていることを特徴とする請求項１に記載の光ダイ
オード駆動回路。
【請求項３】前記出力電流路には前記一方の差動対トラ
ンジスタの出力電流によって駆動されるカレントミラー
回路が設けられており、そのカレントミラー回路の出力
電流が前記光ダイオード接続用端子に供給されることを
特徴とする請求項１に記載の光ダイオード駆動回路。
【請求項４】前記制御回路は各電流供給回路の電流源を
動作又は不動作にするように制御することを特徴とする
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光ダイオード
駆動回路。
【請求項５】それぞれが電流源を有する複数の電流供給
回路と、複数の電流供給回路の出力側に共通に接続された光ダイ
オードと、前記光ダイオードからの光を受けてその光に応じた出力
信号を発生するモニター手段と、前記モニター手段の出力が所定の値になるように前記複
数の電流供給回路の作動・不作動を制御する制御回路
と、から成る光ダイオードの駆動電流制御回路。
【請求項６】請求項５に記載の駆動電流制御回路の動作
を電流設定モードにおいて行ない、そのモードにおいて
作動した電流供給回路が選ばれるように制御回路の制御
信号が決められることを特徴とする駆動電流設定回路。