JPH10117033A - 光源の高速駆動用cmos技術回路 - Google Patents
光源の高速駆動用cmos技術回路Info
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- JPH10117033A JPH10117033A JP9118622A JP11862297A JPH10117033A JP H10117033 A JPH10117033 A JP H10117033A JP 9118622 A JP9118622 A JP 9118622A JP 11862297 A JP11862297 A JP 11862297A JP H10117033 A JPH10117033 A JP H10117033A
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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
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 両方の伝導タイプの光源が駆動でき、製造プ
ロセスに実質的に依存しない動作が可能な駆動回路を提
供すること。 【解決手段】 本回路は、p型とn型の両方の光源に対
するバイアス及び変調電流発生器(T1...T6) 、並びにバ
イアス及び変調電流発生器に対する一対の制御電圧源
(B,M) から成る。制御電圧源は、調節可能な駆動電流か
ら制御電圧の対を得る。外部信号により、光源(LA)が要
求する発生器を制御ロジック(LC)及びCMOSゲート(P
1...P6) を用いて選択できる。本回路は集積回路からな
る3つのパッドを用いることにより作成され、これらの
パッドとしては、各制御電圧源(B,M)のもの、及び電流
発生器(T1...T6) とCMOSゲート(P1...P6) と制御ロ
ジック(LC)から成る三番目のもの(D) がある。
ロセスに実質的に依存しない動作が可能な駆動回路を提
供すること。 【解決手段】 本回路は、p型とn型の両方の光源に対
するバイアス及び変調電流発生器(T1...T6) 、並びにバ
イアス及び変調電流発生器に対する一対の制御電圧源
(B,M) から成る。制御電圧源は、調節可能な駆動電流か
ら制御電圧の対を得る。外部信号により、光源(LA)が要
求する発生器を制御ロジック(LC)及びCMOSゲート(P
1...P6) を用いて選択できる。本回路は集積回路からな
る3つのパッドを用いることにより作成され、これらの
パッドとしては、各制御電圧源(B,M)のもの、及び電流
発生器(T1...T6) とCMOSゲート(P1...P6) と制御ロ
ジック(LC)から成る三番目のもの(D) がある。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】ここに記載した発明は光通信
システムに係り、特に光源の高速駆動用CMOS技術回
路に関する。
システムに係り、特に光源の高速駆動用CMOS技術回
路に関する。
【0002】
【従来の技術】光通信システムでは、光源(レーザーダ
イオード又はLEDなど)が電気式データ源から送られ
た電気信号に従って光ファイバーに送るべき適切な光信
号を発生するように、それらの光源を駆動するという課
題が存在する。単純化するためレーザーダイオードにつ
いて考えると、レーザーダイオードはその中を流れる電
流が閾値電流Is を越えるときのみ光放射を放つこと、
また、放たれた光放射のパワーはレーザーダイオード中
を流れる電流と閾値電流の差に直接比例することが知ら
れている。オン−オフ変調に関する問題を避けるため
に、閾値を常に越えるようなバイアス電流Ib をレーザ
ーダイオードに供給することがデジタルシステムでは一
般に行われている。このバイアス電流は変調電流Im に
加えられる。変調電流の値は、伝送されるべき信号の論
理レベルに依存し、また、2つのレベルの間の所望のパ
ワー差に比例する。駆動回路はレーザーダイオードに電
流IbとIm を供給する目的を本質的に有する。
イオード又はLEDなど)が電気式データ源から送られ
た電気信号に従って光ファイバーに送るべき適切な光信
号を発生するように、それらの光源を駆動するという課
題が存在する。単純化するためレーザーダイオードにつ
いて考えると、レーザーダイオードはその中を流れる電
流が閾値電流Is を越えるときのみ光放射を放つこと、
また、放たれた光放射のパワーはレーザーダイオード中
を流れる電流と閾値電流の差に直接比例することが知ら
れている。オン−オフ変調に関する問題を避けるため
に、閾値を常に越えるようなバイアス電流Ib をレーザ
ーダイオードに供給することがデジタルシステムでは一
般に行われている。このバイアス電流は変調電流Im に
加えられる。変調電流の値は、伝送されるべき信号の論
理レベルに依存し、また、2つのレベルの間の所望のパ
ワー差に比例する。駆動回路はレーザーダイオードに電
流IbとIm を供給する目的を本質的に有する。
【0003】駆動回路は一般に集積回路として製造さ
れ、この集積回路には光通信システムにおける送信器の
他の回路及び場合によってはシステム受信器も含まれ
る。過度に高くないビットレート(例えば、Gbit/sのオ
ーダー)での用途に対しては、CMOS技術でそれらの
集積回路を製造することに広く興味が持たれる。これは
実際十分に確立した技術であり、低消費のみならず低コ
ストで高集積密度を実現し、さらに一般にはCMOS技
術で作られた信号処理用の他のロジック回路と共に駆動
回路を集積化することを可能にする。
れ、この集積回路には光通信システムにおける送信器の
他の回路及び場合によってはシステム受信器も含まれ
る。過度に高くないビットレート(例えば、Gbit/sのオ
ーダー)での用途に対しては、CMOS技術でそれらの
集積回路を製造することに広く興味が持たれる。これは
実際十分に確立した技術であり、低消費のみならず低コ
ストで高集積密度を実現し、さらに一般にはCMOS技
術で作られた信号処理用の他のロジック回路と共に駆動
回路を集積化することを可能にする。
【0004】光源を駆動するためのCMOS技術回路の
例が、M.ステイアート(Steyaert)他によりIEEE1
992カスタム集積回路コンファレンスに提出された
「光通信用の150Mbit/s CMOS LEDドライバ
ー及びPIN受信器IC」と題する文献に記載されてい
る。この回路は受信器と共に一つのチップに集積化され
ており、150Mbit/sの周波数でLEDを駆動するもの
である。この回路はその入力側にカスケード状のCMO
Sインバーターを有する。これらのCMOSインバータ
ーの機能は、上流のCMOS又はTTL回路とLED駆
動ステージを結合することである。この駆動ステージは
本質的に電流ミラー回路とトランジスターから成り、電
流ミラー回路はバイアス電流をLEDに流し、その電流
値は外部抵抗器により与えられ、前記トランジスターは
変調電流を制御し且つ電流ミラーと並列に配置される。
この回路は、光ファイバー通信システムで通常要求され
る相対的に高い周波数(200MHzより大)では十分
に機能しない。これは、このような条件下ではスイッチ
ング前部において生じる変動であって、変調電流を制御
するトランジスタのゲート入力からバイアス電流を設定
する電流ミラー回路の支流に向かって伝播する前記変動
を作り出す現象が強められるからである。このことが、
レーザーダイオード出力における信号対ノイズ比の減少
をもたらす。前記変動により生じる電流ピークが光信号
のダイナミックレンジを縮小させるからである。さら
に、公称バイアス電流が外部抵抗器によりしっかりと固
定されたままである限り、変調電流を調整することはで
きない。
例が、M.ステイアート(Steyaert)他によりIEEE1
992カスタム集積回路コンファレンスに提出された
「光通信用の150Mbit/s CMOS LEDドライバ
ー及びPIN受信器IC」と題する文献に記載されてい
る。この回路は受信器と共に一つのチップに集積化され
ており、150Mbit/sの周波数でLEDを駆動するもの
である。この回路はその入力側にカスケード状のCMO
Sインバーターを有する。これらのCMOSインバータ
ーの機能は、上流のCMOS又はTTL回路とLED駆
動ステージを結合することである。この駆動ステージは
本質的に電流ミラー回路とトランジスターから成り、電
流ミラー回路はバイアス電流をLEDに流し、その電流
値は外部抵抗器により与えられ、前記トランジスターは
変調電流を制御し且つ電流ミラーと並列に配置される。
この回路は、光ファイバー通信システムで通常要求され
る相対的に高い周波数(200MHzより大)では十分
に機能しない。これは、このような条件下ではスイッチ
ング前部において生じる変動であって、変調電流を制御
するトランジスタのゲート入力からバイアス電流を設定
する電流ミラー回路の支流に向かって伝播する前記変動
を作り出す現象が強められるからである。このことが、
レーザーダイオード出力における信号対ノイズ比の減少
をもたらす。前記変動により生じる電流ピークが光信号
のダイナミックレンジを縮小させるからである。さら
に、公称バイアス電流が外部抵抗器によりしっかりと固
定されたままである限り、変調電流を調整することはで
きない。
【0005】本出願人と同じ出願人による欧州特許出願
EP−A0687046には、光ファイバー通信システ
ムにより課せられた高いビットレート要求に更に適した
駆動回路が記載されている。この回路は、バイアス電流
発生器、変調電流発生器及びカスケード状のCMOSイ
ンバーターステージから成る。このCMOSインバータ
ーステージは、駆動電圧を変調電流発生器に供給し、そ
の入力においてはデータ信号を受け取る。バイアス電流
発生器はMOSトランジスタであり、そのゲートはバイ
アス電流を制御するための端子に接続され、そのソース
は電源端子の一つに接続され、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る。変調電流発生器は直
列に配列された一対のMOSトランジスタから成り、そ
のうちの一つのトランジスタは、光源の端子に接続され
たドレイン、カスケード状のインバーターステージの出
力に接続されたゲート、及びこの対のもう一方のトラン
ジスタのドレインに接続されたソースを有する。もう一
方のトランジスタでは、ソースは前記電源端子に接続さ
れ、ゲートは変調制御用の端子に接続されている。バイ
アス及び変調を制御するための端子は、調整ポテンショ
メータを介してそれぞれの電圧源に接続される。
EP−A0687046には、光ファイバー通信システ
ムにより課せられた高いビットレート要求に更に適した
駆動回路が記載されている。この回路は、バイアス電流
発生器、変調電流発生器及びカスケード状のCMOSイ
ンバーターステージから成る。このCMOSインバータ
ーステージは、駆動電圧を変調電流発生器に供給し、そ
の入力においてはデータ信号を受け取る。バイアス電流
発生器はMOSトランジスタであり、そのゲートはバイ
アス電流を制御するための端子に接続され、そのソース
は電源端子の一つに接続され、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る。変調電流発生器は直
列に配列された一対のMOSトランジスタから成り、そ
のうちの一つのトランジスタは、光源の端子に接続され
たドレイン、カスケード状のインバーターステージの出
力に接続されたゲート、及びこの対のもう一方のトラン
ジスタのドレインに接続されたソースを有する。もう一
方のトランジスタでは、ソースは前記電源端子に接続さ
れ、ゲートは変調制御用の端子に接続されている。バイ
アス及び変調を制御するための端子は、調整ポテンショ
メータを介してそれぞれの電圧源に接続される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記欧州特許出願に記
載された回路は、なお幾つかの欠点を有している。この
回路は一つの型(p型又はn型)のレーザーダイオード
のみ駆動でき、従って、柔軟性が低い。レーザーダイオ
ードのバイアス及び変調電流を電圧制御することによ
り、回路は集積回路の製造プロセスに敏感なものとな
る。これは、このような条件下ではトランジスタのスイ
ッチング点がドーピングに依存し、インバーター内のn
型及びp型トランジスタのドーピングを正確に同じもの
とすることを保証することは明らかに不可能であるから
である。このことが回路の精度を制限している。
載された回路は、なお幾つかの欠点を有している。この
回路は一つの型(p型又はn型)のレーザーダイオード
のみ駆動でき、従って、柔軟性が低い。レーザーダイオ
ードのバイアス及び変調電流を電圧制御することによ
り、回路は集積回路の製造プロセスに敏感なものとな
る。これは、このような条件下ではトランジスタのスイ
ッチング点がドーピングに依存し、インバーター内のn
型及びp型トランジスタのドーピングを正確に同じもの
とすることを保証することは明らかに不可能であるから
である。このことが回路の精度を制限している。
【0007】本発明により提供される装置により、両方
の伝導タイプ(伝導性)を有する光源が駆動でき、ま
た、製造プロセスに実質的に依存しない動作が可能とな
る。
の伝導タイプ(伝導性)を有する光源が駆動でき、ま
た、製造プロセスに実質的に依存しない動作が可能とな
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】この装置は、 (あ)光源用バイアス電流を発生するための手段であっ
て、第1MOSトランジスタを含み、そのゲートは第1
制御電圧源に接続され、そのソースは第1電源端子に接
続され、そのドレインは回路出力に接続されている前記
手段、及び (い)光源用変調電流を発生するための手段であって、
直列に配置され且つ第1トランジスタと同じ伝導性を有
する第2及び第3MOSトランジスタを含み、第2トラ
ンジスタのソースは前記第1電源端子に接続され、ゲー
トは第2制御電圧源に接続され、ドレインは第3トラン
ジスタのソースに接続され、第3トランジスタのゲート
はデジタルデータ信号入力に接続され、ドレインは回路
出力に接続されている前記手段を含み、(1)バイアス
電流を発生するための前記手段が第4MOSトランジス
タをも含み、その伝導性は第1トランジスタの伝導性と
相補的であり、第4トランジスタのゲートは第1制御電
圧源に接続され、ソースは第2電源端子に接続され、ド
レインは回路出力に接続され、(2)変調電流を発生す
るための前記手段が第5及び第6MOSトランジスタを
も含み、それらのトランジスタは直列に配置され且つ第
4トランジスタと同じ伝導性を有し、第5トランジスタ
のソースは前記第2電源端子に接続され、ゲートは第2
制御電圧源に接続され、ドレインは第6トランジスタの
ソースに接続され、第6トランジスタのゲートは前記デ
ータ信号入力に接続され、ドレインは回路出力に接続さ
れ、(3)前記第1及び第2制御電圧源は、調節可能な
制御電流の夫々の発生器に接続された入力と2つの出力
を有し、相補的伝導性を有する光源のバイアス及び変調
電流を制御するための2つの異なる制御電圧を前記出力
上に送り出し、駆動電圧の一つは第1及び第4トランジ
スタに夫々供給され、もう一方の駆動電圧は第2及び第
5トランジスタに夫々供給され、更に、本回路は、 (う)CMOSゲートの第1及び第2の組であって、一
方の側では夫々前記第1、第2及び第3トランジスタ又
は前記第4、第5及び第6トランジスタのゲートに接続
され、もう一方の側では夫々第1及び第2制御電圧源の
第1又は第2出力並びにデータ入力に接続されている前
記組、及び (え)外部から与えられる選択信号であって、駆動され
る光源の伝導性により第1又は第2の値を有する該選択
信号に従って相互に排他的な方法でゲートのどちらかの
組をイネーブルするための手段を含むことを特徴とす
る。
て、第1MOSトランジスタを含み、そのゲートは第1
制御電圧源に接続され、そのソースは第1電源端子に接
続され、そのドレインは回路出力に接続されている前記
手段、及び (い)光源用変調電流を発生するための手段であって、
直列に配置され且つ第1トランジスタと同じ伝導性を有
する第2及び第3MOSトランジスタを含み、第2トラ
ンジスタのソースは前記第1電源端子に接続され、ゲー
トは第2制御電圧源に接続され、ドレインは第3トラン
ジスタのソースに接続され、第3トランジスタのゲート
はデジタルデータ信号入力に接続され、ドレインは回路
出力に接続されている前記手段を含み、(1)バイアス
電流を発生するための前記手段が第4MOSトランジス
タをも含み、その伝導性は第1トランジスタの伝導性と
相補的であり、第4トランジスタのゲートは第1制御電
圧源に接続され、ソースは第2電源端子に接続され、ド
レインは回路出力に接続され、(2)変調電流を発生す
るための前記手段が第5及び第6MOSトランジスタを
も含み、それらのトランジスタは直列に配置され且つ第
4トランジスタと同じ伝導性を有し、第5トランジスタ
のソースは前記第2電源端子に接続され、ゲートは第2
制御電圧源に接続され、ドレインは第6トランジスタの
ソースに接続され、第6トランジスタのゲートは前記デ
ータ信号入力に接続され、ドレインは回路出力に接続さ
れ、(3)前記第1及び第2制御電圧源は、調節可能な
制御電流の夫々の発生器に接続された入力と2つの出力
を有し、相補的伝導性を有する光源のバイアス及び変調
電流を制御するための2つの異なる制御電圧を前記出力
上に送り出し、駆動電圧の一つは第1及び第4トランジ
スタに夫々供給され、もう一方の駆動電圧は第2及び第
5トランジスタに夫々供給され、更に、本回路は、 (う)CMOSゲートの第1及び第2の組であって、一
方の側では夫々前記第1、第2及び第3トランジスタ又
は前記第4、第5及び第6トランジスタのゲートに接続
され、もう一方の側では夫々第1及び第2制御電圧源の
第1又は第2出力並びにデータ入力に接続されている前
記組、及び (え)外部から与えられる選択信号であって、駆動され
る光源の伝導性により第1又は第2の値を有する該選択
信号に従って相互に排他的な方法でゲートのどちらかの
組をイネーブルするための手段を含むことを特徴とす
る。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の特徴は添付した図面を参
照することでより明白なものとなるであろう。図1は一
つの光源LAの駆動に関するものであり、本発明の駆動
装置DR1は本質的に3つの部分から成る。第1のもの
はDで示されている実際の駆動回路であり、所与のデー
タビットの伝送に要求されるバイアス及び変調電流
Ib ,Imを発生してレーザーダイオードLAに与え
る。残りの2つの部分はBとMで示されており、夫々バ
イアス及び変調電流のための制御回路であり、これらの
電流を発生するトランジスタ用のバイアス電圧を回路D
に供給する。装置DR1はn型及びp型レーザーダイオ
ードの両方を駆動するものであり、従って、後でより良
く分かるように、回路Dは異なるバイアス電圧を必要と
するp型及びn型トランジスタを用いて製造された電流
発生器を含む。よって、回路BとMは出力1、2又は
3、4上に2つの異なる電圧レベルを夫々供給する。出
力1と3はp型トランジスタにより要求される電圧を与
え、出力2と4はn型トランジスタが要求する電圧を与
えると仮定する。回路BとMにより供給される電圧レベ
ルは、外部から調節可能であり、可変抵抗器RB,RM
により表された調整装置を用いて電流発生器GB,GM
により供給される電流から得られる。発生器GB,GM
は、レーザーダイオードにより実際に要求されるバイア
ス又は変調電流の一部(例えば、10%)を制御電流と
して供給する。制御電流は接続線5、6を介してB、M
に供給される。
照することでより明白なものとなるであろう。図1は一
つの光源LAの駆動に関するものであり、本発明の駆動
装置DR1は本質的に3つの部分から成る。第1のもの
はDで示されている実際の駆動回路であり、所与のデー
タビットの伝送に要求されるバイアス及び変調電流
Ib ,Imを発生してレーザーダイオードLAに与え
る。残りの2つの部分はBとMで示されており、夫々バ
イアス及び変調電流のための制御回路であり、これらの
電流を発生するトランジスタ用のバイアス電圧を回路D
に供給する。装置DR1はn型及びp型レーザーダイオ
ードの両方を駆動するものであり、従って、後でより良
く分かるように、回路Dは異なるバイアス電圧を必要と
するp型及びn型トランジスタを用いて製造された電流
発生器を含む。よって、回路BとMは出力1、2又は
3、4上に2つの異なる電圧レベルを夫々供給する。出
力1と3はp型トランジスタにより要求される電圧を与
え、出力2と4はn型トランジスタが要求する電圧を与
えると仮定する。回路BとMにより供給される電圧レベ
ルは、外部から調節可能であり、可変抵抗器RB,RM
により表された調整装置を用いて電流発生器GB,GM
により供給される電流から得られる。発生器GB,GM
は、レーザーダイオードにより実際に要求されるバイア
ス又は変調電流の一部(例えば、10%)を制御電流と
して供給する。制御電流は接続線5、6を介してB、M
に供給される。
【0010】有利には、本装置を構成する3つの部分
D,B,Mの各々はCMOS集積回路の周辺セル(パッ
ド)として作られ、回路BとMを形成するセルは同じ構
造を有する。もちろん、制御電流発生器や調整抵抗器は
集積回路の外部に配置される。この構造により、レイア
ウトの柔軟性が高くなり、回路のモジュール式拡張が容
易となる。
D,B,Mの各々はCMOS集積回路の周辺セル(パッ
ド)として作られ、回路BとMを形成するセルは同じ構
造を有する。もちろん、制御電流発生器や調整抵抗器は
集積回路の外部に配置される。この構造により、レイア
ウトの柔軟性が高くなり、回路のモジュール式拡張が容
易となる。
【0011】実際の駆動回路D(本装置の出力セル)は
伝送されるデータ信号を接続線7を介してデータ源SD
から受け取り、出力8に総計電流Ib +Im を送る。こ
のセルは2組の同じ回路から成り、どちらかの伝導タイ
プのレーザーダイオードを駆動する。伝導タイプによ
り、出力8がレーザーダイオードのアノードか又はカソ
ードに接続される。この図では、駆動されるレーザーダ
イオードはp型レーザーダイオードであると仮定した。
その選択は、接続線9を介してDにあたえられる信号
(特に、グランド電圧又は+5V)により行われる。も
う一方の信号は、接続線10を介してセルDの出力をイ
ネーブルする。
伝送されるデータ信号を接続線7を介してデータ源SD
から受け取り、出力8に総計電流Ib +Im を送る。こ
のセルは2組の同じ回路から成り、どちらかの伝導タイ
プのレーザーダイオードを駆動する。伝導タイプによ
り、出力8がレーザーダイオードのアノードか又はカソ
ードに接続される。この図では、駆動されるレーザーダ
イオードはp型レーザーダイオードであると仮定した。
その選択は、接続線9を介してDにあたえられる信号
(特に、グランド電圧又は+5V)により行われる。も
う一方の信号は、接続線10を介してセルDの出力をイ
ネーブルする。
【0012】通常行うように電圧によってではなく電流
によって装置を制御することにより、集積回路の製造プ
ロセスにほとんど依存しなくなり、よって、優れた制御
精度が可能となった。実際、電圧制御の場合にはトラン
ジスタのスイッチング点はドーピングに依存するという
ことを思い起こすべきである。即ち、CMOS技術では
相補的方法でドープされたトランジスタ対が製造される
ので、2つのトランジスタのドーピングレベルを正確に
同じにすることを保証することは不可能であり、よっ
て、2つのトランジスタの応答は異なりうる。
によって装置を制御することにより、集積回路の製造プ
ロセスにほとんど依存しなくなり、よって、優れた制御
精度が可能となった。実際、電圧制御の場合にはトラン
ジスタのスイッチング点はドーピングに依存するという
ことを思い起こすべきである。即ち、CMOS技術では
相補的方法でドープされたトランジスタ対が製造される
ので、2つのトランジスタのドーピングレベルを正確に
同じにすることを保証することは不可能であり、よっ
て、2つのトランジスタの応答は異なりうる。
【0013】レーザーダイオードアレイLA1...L
Anを駆動する場合、図2でDR2として示された本装
置は、複数の出力セルD1...Dnと一対の制御セル
B,Mから成る。これらの出力セルの数はアレイ中のレ
ーザーダイオードの数と同じであり、これらの出力セル
はそれぞれのデータ源SD1...SDnに各々接続さ
れる。制御セルB,Mは、GBとGMにより発生された
電流から全てのセルD1...Dn用制御電圧を得る。
参照符号7−1...7n,8−1...8nは、デー
タ転送接続線とセルD1...Dnの出力を示す。アレ
イ中の全レーザーダイオードは同じタイプなので、接続
線9上のレーザーダイオードタイプ選択信号は全ての出
力セルD1...Dnに対して共通となる。イネーブル
信号も共通である。
Anを駆動する場合、図2でDR2として示された本装
置は、複数の出力セルD1...Dnと一対の制御セル
B,Mから成る。これらの出力セルの数はアレイ中のレ
ーザーダイオードの数と同じであり、これらの出力セル
はそれぞれのデータ源SD1...SDnに各々接続さ
れる。制御セルB,Mは、GBとGMにより発生された
電流から全てのセルD1...Dn用制御電圧を得る。
参照符号7−1...7n,8−1...8nは、デー
タ転送接続線とセルD1...Dnの出力を示す。アレ
イ中の全レーザーダイオードは同じタイプなので、接続
線9上のレーザーダイオードタイプ選択信号は全ての出
力セルD1...Dnに対して共通となる。イネーブル
信号も共通である。
【0014】図3において、PDとNDは、p型又はn
型レーザーダイオードを駆動するセルDの2つの部分を
示す。通常、セルの端の小さな黒い四角は、他の集積回
路セルからの信号入力を示し、小さい白い四角は外部信
号入力を示す。両方の部分は3つの最終MOSトランジ
スタT1,T2,T3(p型)及びT4,T5,T6
(n型)から成る組を有し、それらは電流Ib 及びIm
の発生器を形成する。セルBとM(図1及び2)により
発生された制御電圧はどちらかの組の最初の2つのトラ
ンジスタ(夫々、T1,T2又はT4,T5)のゲート
に与えられ、一方、データ信号は三番目のトランジスタ
(T3又はT6)のゲートに与えられる。トランジスタ
T1又はT4は、発生器GB(図1)により供給された
制御電流の値に従ってレーザーダイオード用バイアス電
流Ib を発生し、一方、トランジスタ対T2,T3又は
T4,T5は、発生器GM(図1)により供給された制
御電流の値および伝送されるデータビットの論理値に従
って変調電流Im を発生する。各組の3つのトランジス
タは、上述した欧州特許出願EP−A0687046に
記載された様に、お互いに接続され、且つ、電源端子に
接続され、且つ、セル出力8に接続される。
型レーザーダイオードを駆動するセルDの2つの部分を
示す。通常、セルの端の小さな黒い四角は、他の集積回
路セルからの信号入力を示し、小さい白い四角は外部信
号入力を示す。両方の部分は3つの最終MOSトランジ
スタT1,T2,T3(p型)及びT4,T5,T6
(n型)から成る組を有し、それらは電流Ib 及びIm
の発生器を形成する。セルBとM(図1及び2)により
発生された制御電圧はどちらかの組の最初の2つのトラ
ンジスタ(夫々、T1,T2又はT4,T5)のゲート
に与えられ、一方、データ信号は三番目のトランジスタ
(T3又はT6)のゲートに与えられる。トランジスタ
T1又はT4は、発生器GB(図1)により供給された
制御電流の値に従ってレーザーダイオード用バイアス電
流Ib を発生し、一方、トランジスタ対T2,T3又は
T4,T5は、発生器GM(図1)により供給された制
御電流の値および伝送されるデータビットの論理値に従
って変調電流Im を発生する。各組の3つのトランジス
タは、上述した欧州特許出願EP−A0687046に
記載された様に、お互いに接続され、且つ、電源端子に
接続され、且つ、セル出力8に接続される。
【0015】セルBとM(図1及び2)により供給され
た電圧は、CMOSゲートP1,P2又はP4,P5を
通ってトランジスタT1,T2又はT4,T5のゲート
に与えられる。これらCMOSゲートP1,P2又はP
4,P5にはπフィルターF1,F2又はF3,F4が
夫々続く。上述した欧州特許出願に記載されているよう
に、データ信号は代わりに更なるCMOSゲートP3,
P6を介し、さらに例えばカスケード状のCMOSイン
バータから作られている増幅手段AM1,AM2を介し
てトランジスタT3,T6に与えられる。制御ロジック
LCは、接続線9上のレーザーダイオードタイプの選択
信号の値に従って、相互に排他的な方法でゲートの組P
1−P3又はP4−P6をイネーブルしてそれらの入力
にある信号を通過させる。よって、セルDの出力にはN
Dか又はLDのどちらかで発生された電流Ib +Im が
存在する。接続線10上のイネーブル信号も同じ制御ロ
ジックLCに供給され、選択信号と論理的に結合され
る。LCの様な回路の組み込みは通常の設計技術であ
る。
た電圧は、CMOSゲートP1,P2又はP4,P5を
通ってトランジスタT1,T2又はT4,T5のゲート
に与えられる。これらCMOSゲートP1,P2又はP
4,P5にはπフィルターF1,F2又はF3,F4が
夫々続く。上述した欧州特許出願に記載されているよう
に、データ信号は代わりに更なるCMOSゲートP3,
P6を介し、さらに例えばカスケード状のCMOSイン
バータから作られている増幅手段AM1,AM2を介し
てトランジスタT3,T6に与えられる。制御ロジック
LCは、接続線9上のレーザーダイオードタイプの選択
信号の値に従って、相互に排他的な方法でゲートの組P
1−P3又はP4−P6をイネーブルしてそれらの入力
にある信号を通過させる。よって、セルDの出力にはN
Dか又はLDのどちらかで発生された電流Ib +Im が
存在する。接続線10上のイネーブル信号も同じ制御ロ
ジックLCに供給され、選択信号と論理的に結合され
る。LCの様な回路の組み込みは通常の設計技術であ
る。
【0016】出力回路の各部分PD,NDの動作は、上
述した欧州特許出願に記載されているものに対応する。
述した欧州特許出願に記載されているものに対応する。
【0017】図4から分かるように、セルB,Mは一連
の電流ミラーを通してセルD(図3)の最終トランジス
タT1,T2,T4,T5用の制御電圧を得ており、こ
のことにより、3つのトランジスタのゲートが制御電流
用の入力ピンから(従って、夫々の発生器GB,GM
(図1)から)デカップリングできる。例えば一対のn
型MOSトランジスタT7,T8から成る第1の電流ミ
ラーS1は、制御電流を電圧信号に変換し、この電圧信
号は第2電流ミラーを介して最終トランジスタT1又は
T2(図3)のゲートに転送される(第2電流ミラーの
第1ステージは2つのp型トランジスタT9,T10か
ら成り、これらのトランジスタのゲートはS1の出力ト
ランジスタT8のドレイン及び接続線1又は3に接続さ
れる)。一方、出力ステージはバイアスが掛けられる同
じトランジスタT1又はT2から成る。第3電流ミラー
の第1ステージはn型トランジスタT11から成り(そ
のゲートとドレインは両方ともトランジスタT10のソ
ース及び接続線2又は4に接続されており)、第3電流
ミラーの第2ステージはトランジスタT4又はT5から
成り、第3電流ミラーは第2電流ミラーの第1ステージ
の出力信号からトランジスタT4又はT5のゲート用制
御信号を得る。このセルは、セル出力とグランドの間に
フィルタリング機能を有するキャパシターC1,C2も
含む。
の電流ミラーを通してセルD(図3)の最終トランジス
タT1,T2,T4,T5用の制御電圧を得ており、こ
のことにより、3つのトランジスタのゲートが制御電流
用の入力ピンから(従って、夫々の発生器GB,GM
(図1)から)デカップリングできる。例えば一対のn
型MOSトランジスタT7,T8から成る第1の電流ミ
ラーS1は、制御電流を電圧信号に変換し、この電圧信
号は第2電流ミラーを介して最終トランジスタT1又は
T2(図3)のゲートに転送される(第2電流ミラーの
第1ステージは2つのp型トランジスタT9,T10か
ら成り、これらのトランジスタのゲートはS1の出力ト
ランジスタT8のドレイン及び接続線1又は3に接続さ
れる)。一方、出力ステージはバイアスが掛けられる同
じトランジスタT1又はT2から成る。第3電流ミラー
の第1ステージはn型トランジスタT11から成り(そ
のゲートとドレインは両方ともトランジスタT10のソ
ース及び接続線2又は4に接続されており)、第3電流
ミラーの第2ステージはトランジスタT4又はT5から
成り、第3電流ミラーは第2電流ミラーの第1ステージ
の出力信号からトランジスタT4又はT5のゲート用制
御信号を得る。このセルは、セル出力とグランドの間に
フィルタリング機能を有するキャパシターC1,C2も
含む。
【0018】発生器GB,GM(図1)がレーザーダイ
オードにより要求される全電流の一部しか供給しないと
仮定すると、セルDの最終トランジスタT1,T2,T
4,T5(図3)は要求される最終電流を作り出すよう
な大きさにしなければならないことにも注意すべきであ
る。(従って、制御電流が最終電流の10%であると仮
定すれば、それらのトランジスタの大きさは約10倍大
きくなけらばならない。)
オードにより要求される全電流の一部しか供給しないと
仮定すると、セルDの最終トランジスタT1,T2,T
4,T5(図3)は要求される最終電流を作り出すよう
な大きさにしなければならないことにも注意すべきであ
る。(従って、制御電流が最終電流の10%であると仮
定すれば、それらのトランジスタの大きさは約10倍大
きくなけらばならない。)
【0019】異なるチャンネル間の混信を避けるために
は、セルB,M中にキャパシターC1,C2(図4)を
設けること、及び図2の構成で出力セル中にpフィルタ
ーF1,F2を設けることが必要である。この構成で
は、レーザーダイオードアレイLA1...LAnの一
つの間での電圧振動は、本装置の夫々の出力セルD
1...Dnの最終トランジスタT1...T6(図
3)の寄生キャパシタンスを介してセルB,Mに向かっ
て伝播する。セルB,Mが全ての出力セルに共通のと
き、その様に導入された変動は他のレーザーダイオード
を駆動する電流を今度は変調し、それにより、望ましく
ないノイズを混入させる。実際には、これらの変動の伝
播は、上記構成により遮断される。一つのレーザーダイ
オード用駆動回路の場合には両方の用途に対し同じセル
タイプとすることができるので、フィルターにも明らか
な製造上の利点が与えられる(理論上はそれらのフィル
ターは必ずしも必要ではないのではあるが)。
は、セルB,M中にキャパシターC1,C2(図4)を
設けること、及び図2の構成で出力セル中にpフィルタ
ーF1,F2を設けることが必要である。この構成で
は、レーザーダイオードアレイLA1...LAnの一
つの間での電圧振動は、本装置の夫々の出力セルD
1...Dnの最終トランジスタT1...T6(図
3)の寄生キャパシタンスを介してセルB,Mに向かっ
て伝播する。セルB,Mが全ての出力セルに共通のと
き、その様に導入された変動は他のレーザーダイオード
を駆動する電流を今度は変調し、それにより、望ましく
ないノイズを混入させる。実際には、これらの変動の伝
播は、上記構成により遮断される。一つのレーザーダイ
オード用駆動回路の場合には両方の用途に対し同じセル
タイプとすることができるので、フィルターにも明らか
な製造上の利点が与えられる(理論上はそれらのフィル
ターは必ずしも必要ではないのではあるが)。
【0020】上記説明したことは非制限的な例により単
に与えられたものであり、変形や変更が本発明の範囲を
逸脱することなく可能であることは明らかである。特
に、たとえ記載がレーザーダイオードの駆動に明らかに
焦点が当てられていようとも、変調及びバイアス電流値
を選ぶことにより元のままでもLED駆動にも適用でき
る。
に与えられたものであり、変形や変更が本発明の範囲を
逸脱することなく可能であることは明らかである。特
に、たとえ記載がレーザーダイオードの駆動に明らかに
焦点が当てられていようとも、変調及びバイアス電流値
を選ぶことにより元のままでもLED駆動にも適用でき
る。
【図1】一つのレーザーダイオードのための駆動回路の
ブロック図を表す。
ブロック図を表す。
【図2】レーザーダイオードアレイのための駆動回路の
ブロック図を表す。
ブロック図を表す。
【図3】出力セルの図を表す。
【図4】制御セルの回路図を表す。
DR1,DR2 駆動装置 D 駆動回路 B バイアス電流のための制御回路 M 変調電流のための制御回路 RB 可変抵抗器 RM 可変抵抗器 GB 電流発生器 GM 電流発生器 SD データ源 LA レーザーダイオード T1...T6 MOSトランジスタ P1...P6 CMOSゲート F1...F4 πフィルター AM1,AM2 増幅手段 LC 制御ロジック S1 電流ミラー T7...T11 MOSトランジスタ C1,C2 キャパシター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H04B 10/04 10/06 (72)発明者 ブルーノ・ボステイカ イタリー国 ピノ・トリネーゼ(トリ ノ)、ヴイア・ピオツピー 12 (72)発明者 マルコ・ブルジオ イタリー国 グルーグリアスコ(トリ ノ)、ヴイア・モンタナーロ 17/1 (72)発明者 パオロ・ペレグリーノ イタリー国 トリノ、ヴイア・オー.・ヴ イグリアーニ 15/10 (72)発明者 ルカ・ペサンド イタリー国 ブツソレノ(トリノ)、ヴイ ア・トラツテネロ 14
Claims (7)
- 【請求項1】 (あ)光源(LA;LA1...LAn)用バイアス電
流を発生するための手段であって、第1MOSトランジ
スタ(T1)を含み、そのゲートは第1制御電圧源(B) に接
続され、そのソースは第1電源端子に接続され、そのド
レインは回路出力(8;8-1...8n)に接続されている前記手
段、及び (い)光源(LA;LA1...LAn)用変調電流を発生するための
手段であって、直列に配置され且つ第1トランジスタ(T
1)と同じ伝導性を有する第2及び第3MOSトランジス
タ(T2,T3) を含み、第2トランジスタ(T2)のソースは前
記第1電源端子に接続され、ゲートは第2制御電圧源
(M) に接続され、ドレインは第3トランジスタ(T3)のソ
ースに接続され、第3トランジスタ(T3)のゲートはデジ
タルデータ信号入力(7;7-1...7n)に接続され、ドレイン
は回路出力(8;8-1...8n)に接続されている前記手段 を含む光源の高速駆動用CMOS技術回路であって、
(1)バイアス電流を発生するための前記手段が第4M
OSトランジスタ(T4)をも含み、その伝導性は第1トラ
ンジスタ(T1)の伝導性と相補的であり、第4トランジス
タ(T4)のゲートは第1制御電圧源(B) に接続され、ソー
スは第2電源端子に接続され、ドレインは回路出力(8;8
-1...8n)に接続され、(2)変調電流を発生するための
前記手段が第5及び第6MOSトランジスタ(T5,T6) を
も含み、それらのトランジスタは直列に配置され且つ第
4トランジスタ(T4)と同じ伝導性を有し、第5トランジ
スタのソースは前記第2電源端子に接続され、ゲートは
第2制御電圧源(M) に接続され、ドレインは第6トラン
ジスタ(T6)のソースに接続され、第6トランジスタのゲ
ートは前記データ信号入力(7;7-1...7n)に接続され、ド
レインは回路出力(8;8-1...8n)に接続され、(3)前記
第1及び第2制御電圧源(B,M) は、調節可能な制御電流
の夫々の発生器(GB,GM) に接続された入力(5,6) と2つ
の出力(1,2;3,4) を有し、相補的伝導性を有する光源の
バイアス及び変調電流を制御するための2つの異なる制
御電圧を前記出力上に送り出し、駆動電圧の一つは第1
及び第4トランジスタ(T1,T4)に夫々供給され、もう一
方の駆動電圧は第2及び第5トランジスタ(T2,T5) に夫
々供給され、更に、本回路は、 (う)CMOSゲートの第1及び第2の組(P1...P3,P
4...P6) であって、一方の側では夫々前記第1、第2及
び第3トランジスタ(T1,T2,T3)又は前記第4、第5及び
第6トランジスタ(T4,T5,T6)のゲートに接続され、もう
一方の側では夫々第1及び第2制御電圧源(B,M) の第1
又は第2出力(1,3;2,4) 並びにデータ入力(7;7-1...7n)
に接続されている前記組、及び (え)外部から与えられる選択信号であって、駆動され
る光源(LA;LA1...LAn)の伝導性により第1又は第2の値
を有する該選択信号に従って相互に排他的な方法でゲー
トのどちらかの組(P1...P3,P4...P6) をイネーブルする
ための手段(LC) を含むことを特徴とする前記光源の高速駆動用CMOS
技術回路。 - 【請求項2】 バイアス電流を発生するための手段(T1,
T4) と変調電流を発生するための手段(T2,T3,T5,T6)
が、集積回路の第1パッド(D;D1...Dn) に属し、該パッ
ドは、CMOSゲートから成る第1及び第2の組(P1...
P3,P4...P6) 、これらのゲートに対するイネーブル手段
(LC)及びデータ信号に対する増幅手段(AM1,AM2) をも含
み、そして、第1及び第2制御電圧源(B,M) が夫々前記
集積回路の第2及び第3パッドであることを特徴とする
請求項1に記載の駆動回路。 - 【請求項3】 光源のアレイ(LA1...LAn) を駆動するた
めに、前記第1パッドのアレイ(D1...Dn) を含み、光源
アレイ(LA1...LAn) 中の各光源に対して一つの第1パッ
ドがあり、第2及び第3パッド(B,M) が全ての第1パッ
ド(D1...Dn)に対して制御電圧を供給することを特徴と
する請求項2に記載の駆動回路。 - 【請求項4】 前記第2及び第3パッド(B,M) は、制御
電流を受け取り第1電圧信号を発生する第1電流ミラー
(S1)並びに第2及び第3電流ミラーの入力ステージ(T9,
T10;T11)を含み、 これらの入力ステージは、相補的な伝導性を有するトラ
ンジスタを含み、第1ミラー(S1)及びお互いに対して直
列に接続され、そして第1及び第2出力に夫々供給され
る2つの制御電圧を前記第1電圧信号から得ることを特
徴とする請求項2又は3に記載の駆動回路。 - 【請求項5】 前記第2及び第3電流ミラーが、出力ス
テージとして第1又は第4トランジスタ(T1,T4) 及び第
2又は第5トランジスタ(T2,T5) を夫々含むことを特徴
とする請求項4に記載の駆動回路。 - 【請求項6】 更に、フィルター手段(F1...F4,C1,C2)
を含み、該フィルター手段は、前記第2及び第3パッド
(B,M) の出力(1,2,3,4) 、並びに前記第1パッド(D;D
1...Dn) において前記第1及び第2又は第4及び第5ト
ランジスタ(T1,T2,T4,T5) のゲートに夫々制御電圧を送
る接続線に接続されていることを特徴とする請求項1乃
至5のいずれか一項に記載の駆動回路。 - 【請求項7】 前記フィルター手段が、第1及び第2パ
ッド(B,M) の第1及び第2出力(1,3;2,4) に夫々接続さ
れた第1及び第2キャパシター(C1,C2) 、並びに前記第
1パッド(D;D1...Dn) において前記第1及び第2又は第
4及び第5トランジスタ(T1,T2,T4,T5) のゲートに夫々
制御電圧を送る接続線に接続された第1及び第2pフィ
ルター(F1,F2,F3,F4) を含むことを特徴とする請求項6
に記載の駆動回路。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IT96A000326 | 1996-04-24 | ||
IT96TO000326A IT1285852B1 (it) | 1996-04-24 | 1996-04-24 | Circuito di pilotaggio ad alta velocita' di sorgenti ottiche realizzato in tecnologia cmos. |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10117033A true JPH10117033A (ja) | 1998-05-06 |
JP2867251B2 JP2867251B2 (ja) | 1999-03-08 |
Family
ID=11414577
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9118622A Expired - Lifetime JP2867251B2 (ja) | 1996-04-24 | 1997-04-23 | 光源の高速駆動用cmos技術回路 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5828246A (ja) |
EP (1) | EP0803947A3 (ja) |
JP (1) | JP2867251B2 (ja) |
CA (1) | CA2203489C (ja) |
IT (1) | IT1285852B1 (ja) |
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---|---|---|---|---|
JP3166840B2 (ja) * | 1998-03-10 | 2001-05-14 | 日本電気株式会社 | 波形出力回路及びそれを備えたデバイス |
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 |
WO2002037623A1 (en) * | 2000-11-06 | 2002-05-10 | Vitesse Semiconductor Corporation | Modulators for vertical cavity surface emitting lasers |
WO2002037622A2 (en) | 2000-11-06 | 2002-05-10 | Vitesse Semiconductor Corporation | Method of controlling the turn off characteristics of a vcsel diode |
US6590916B2 (en) * | 2001-02-08 | 2003-07-08 | Quantum Devices, Inc. | Method for fabricating a wave division laser array multiplexer |
DE10250981A1 (de) * | 2002-10-29 | 2004-05-19 | Infineon Technologies Ag | Schaltung zur Steuerung von Laserströmen |
US20090219964A1 (en) * | 2008-03-03 | 2009-09-03 | Dror Yossi | laser diode driver |
TWI552611B (zh) * | 2014-12-26 | 2016-10-01 | 廣達電腦股份有限公司 | 音樂播放裝置 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3226624B2 (ja) * | 1992-09-24 | 2001-11-05 | 日本オプネクスト株式会社 | レーザダイオード駆動回路及び光伝送装置 |
IT1268070B1 (it) * | 1994-06-06 | 1997-02-20 | Cselt Centro Studi Lab Telecom | Circuito in tecnologia cmos per il pilotaggo ad alta velocita' di sorgenti ottiche. |
-
1996
- 1996-04-24 IT IT96TO000326A patent/IT1285852B1/it active IP Right Grant
-
1997
- 1997-03-11 US US08/815,118 patent/US5828246A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-04-21 EP EP97106558A patent/EP0803947A3/en not_active Withdrawn
- 1997-04-23 CA CA002203489A patent/CA2203489C/en not_active Expired - Fee Related
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