JPH11121852A - 発光素子駆動回路 - Google Patents
発光素子駆動回路Info
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- JPH11121852A JPH11121852A JP9283549A JP28354997A JPH11121852A JP H11121852 A JPH11121852 A JP H11121852A JP 9283549 A JP9283549 A JP 9283549A JP 28354997 A JP28354997 A JP 28354997A JP H11121852 A JPH11121852 A JP H11121852A
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Abstract
特性が変化する発光素子を駆動する場合においても、簡
単な構成で、常に一定の光出力を確保する。 【解決手段】 カソード接地された発光素子1にバイア
ス電流とパルス電流とを供給する駆動トランジスタ21
と、発光素子1に供給されるパルス電流およびバイアス
電流を調整するための調整抵抗22と、パルス電流およ
びバイアス電流を個別に設定するための直列接続された
分割抵抗からなる抵抗分割回路とを備え、直列接続され
た分割抵抗を、温度依存性の抵抗部55により構成す
る。
Description
に関する。近年、光通信の発達や光ディスク装置の発達
等に伴い、発光素子の利用が急速に進展している。その
光通信について見ると、例えば光中継器は光通信を実現
する重要な装置の1つであり、この光中継器内には、半
導体レーザ等の発光素子が使用され、入力された電気信
号を光信号に変換する機能を果す。
導体レーザ(レーザダイオード)からなる発光素子を駆
動するのに好適な駆動回路である。
路構成例を示す図である。本図において、1は発光素子
であり、10はこの発光素子1を駆動するための駆動回
路である。本図に示す駆動回路10は、ロジック入力
(“1”,“0”)を受信する、例えば2段構成のバッ
ファ11と、バッファ11の差動出力により相補的にオ
ン/オフする差動対トランジスタ12と、この差動対ト
ランジスタ12の共通エミッタに接続される定電流源1
3とからなる。差動対トランジスタ12の一方のトラン
ジスタ12−1には、発光素子1のカソードが接続さ
れ、他方のトランジスタ12−2には負荷抵抗14が接
続される。
ジック入力の信号振幅を増大させたり、またその信号振
幅の安定化を図る機能を果し、その出力をもって、トラ
ンジスタ12−1および12−2を、ロジック入力の
“1”または“0”に応じて、相補的にオン/オフす
る。これにより、発光素子1は光を点滅させ光出力Pou
tを生成する。
(局間の光伝送)に用いるのに好適である。ただし、回
路構成は簡単ではない。一方、光通信網の加入者系ある
いは局内の光信号装置について見ると、係る発光素子駆
動回路は大量に使用される。したがってその回路構成は
きわめて簡単であることが要求される。この場合、上記
加入者系や光信号装置で用いる光信号伝送用のファイバ
の距離が、例えば数Km未満と短いことから、光の伝送損
失が少ないことを考慮して、発光素子駆動回路を比較的
簡単に構成できる。
の発光素子駆動回路が提案された。以下、その3種の形
態について図を用いて説明する。図17は従来の発光素
子駆動回路の第1の形態を示す図であり、図18は従来
の発光素子駆動回路の第2の形態を示す図であり、図1
9は従来の発光素子駆動回路の第3の形態を示す図であ
る。なお、全図を通じて同様の構成要素には、同一の参
照番号または記号を付して示す。
路20は、カソード接地された発光素子1のアノード側
と電源(Vcc)側との間に接続されるとともに、この発
光素子1にバイアス電流Ib と入力パルスに応じたパル
ス電流Ip とを供給する駆動トランジスタ21′とこの
発光素子1に供給されるパルス電流Ip およびバイアス
電流Ib を調整するための調整抵抗22とを備えて構成
される。なお、上記入力パルスは、ロジック回路2の最
終出力段のトランジスタより、ロジック入力DATAに
応じて発生せしめられる。本図の駆動トランジスタ2
1′は、ロジック回路2の上記最終出力段のトランジス
タを共用したものである。
路30は、カソード接地された発光素子1にそのアノー
ド側よりバイアス電流Ib と入力パルスに応じたパルス
電流Ip とを供給する駆動トランジスタ21と、この発
光素子1に供給されるパルス電流Ip およびバイアス電
流Ib を調整するための調整抵抗22と、その発光素子
1に供給されるパルス電流Ip およびバイアス電流Ib
を個別に設定するための直列接続された分割抵抗31,
32からなる抵抗分割回路33とを備えて構成される。
路40は、上記第2の形態に係る発光素子駆動回路に、
定電圧源41を付加したものである。上述した、従来の
発光素子駆動回路(20,30,40)はきわめて回路
構成はシンプルである。そして、シンプルでありなが
ら、発光素子1のカソード側を広いグランドGNDに接
地しており、ここにアノード側から電流を流し込む形式
になっていて、電源(Vcc)の変動を安定化させるため
の工夫を必要としない。
30,40)について分析すると、次のとおりである。
図17の回路では、電源電圧をVcc、ロジック回路2の
出力HighレベルをVout (H)、出力Lowレベル
をVout (L)、発光素子1のビルトイン電圧をΦLD、
発光素子1に流れる電流値を設定するための抵抗値RLD
とすると、パルス電流Ip およびバイアス電流Ib はそ
れぞれ以下の式で表される。
(positive)−ECLロジック回路2の出力Lowレベル
はおよそ3.3Vであるから、RLD=75Ωが算出でき
る。これよりパルス電流Ip は11mAとなる。ロジック
回路2の出力振幅は通常0.8〜1.0Vであることか
ら、パルス電流およびバイアス電流のうちのいずれか一
方を決めると他方も一意に決まる。また、(1)および
(2)式より、パルス電流Ip は、 Ip =(Vout (H)−Vout (L))/RLD …(3) で表される。
33の分割比(R2/(R1+R2))をnとすると、
パルス電流Ip は、 Ip =n×(Vout (H)−Vout (L))/RLD …(4) のように表されるから、抵抗分割回路33でロジック回
路2の出力振幅(Vout(H)−Vout (L))を補正
することにより、パルス電流Ip とバイアス電流Ib と
を個別に設定することが可能となる。
ンジスタ21への入力の直流電位が下がるため、取り得
るバイアス電流Ib の値が制限されてしまう。このため
図19に示すように、低電源GND側に上記の定電圧源
41を付加し、これにより駆動トランジスタ12への入
力の直流電位が下がり過ぎないようにすることができ、
バイアス電流Ib を大きくとることができる。
般的な発光素子のしきい値電流Ithは、以下の式のよう
に表され、温度によって変動することが知られている。 Ith(Tc )=Ith(25℃)× exp((Tc −25℃)/To )…(5) ここで、Ith(25℃)は25℃におけるしきい値電
流、To は各発光素子に固有の値である。図17,18
および19に示す回路において、バイアス電流Ibの値
は(1)式で表されるように、温度に依存することなく
一定である。
子効率をη(mW/mA)とすると、 Pout =(Ip +Ib −Ith(Tc ))×η …(6) で表されるから、温度変動によって発光素子のしきい値
電流が変動したとすると、光出力Pout も変動してしま
う。すなわち、微分量子効率ηが温度により変動する発
光素子1を使用した場合、上記(6)式より光出力Pou
t に変動が生じることとなる。
度によりそのしきい値電流Ithあるいは微分量子効率η
が変動するような発光素子を使用した場合、従来の発光
素子駆動回路では、温度変動によって光出力Pout が変
動する。このため、従来の発光素子駆動回路においてこ
のような発光素子を使用する場合、当然、動作温度範囲
が制限されてしまい、広い温度範囲で適正動作が必要と
されるような回路への適用が困難であるという問題があ
る。逆に従来の発光素子駆動回路を、広い温度範囲で適
正に動作することが要求される回路に適用しようとする
と、発光素子の選択が困難になるという問題がある。
きい値電流Ithや微分量子効率ηが変動するような発光
素子を駆動する場合でも、広い温度範囲に渡り、常に一
定の光出力Pout を供給することのできる発光素子駆動
回路を提供することを目的とするものである。
素子駆動回路の第1の形態を示す図である。本図の構成
は、既述の調整抵抗22を、温度依存性の抵抗部51に
より構成したことを特徴とする。この抵抗部51の具体
例として、本図では、サーミスタ52を示している。
りサーミスタ52を用いることで、既述の(1)式にお
ける抵抗値RLDの値が温度によって変動し、発光素子1
のしきい値電流の変動に対し追従することが可能とな
る。また既述の(2)式より、パルス電流Ip の値も温
度によって変動するため、微分量子効率ηの変化に対し
パルス電流Ip が追従可能となる。
2の形態を示す図である。本図の構成は、既述の直列接
続された分割抵抗31および32を、温度依存性の抵抗
部55により構成したことを特徴とするものである。こ
の抵抗部55の具体例として、本図では、直列接続され
た第1分割抵抗57および第2分割抵抗32からなり、
かつ、この第1分割抵抗57がサーミスタよりなる構成
を示している。
る。本図の構成によると、温度依存性の抵抗部55は、
直列接続された第1分割抵抗31および第2分割抵抗5
8からなり、かつ、この第2分割抵抗58は正特性サー
ミスタより構成される。正特性サーミスタは、いわゆる
ポジスタであり、サーミスタとは逆の抵抗対温度特性を
有する。
抗分割回路33を構成する一方の抵抗をサーミスタ(5
7)またはポジスタ(58)とすることにより、駆動ト
ランジスタ21への入力の直流レベルを、温度変動に応
じて変化させ、発光素子1のしきい値電流Ithの温度変
動に追従させることができる。このとき抵抗分割回路5
5の分割比nが変わるので、既述の(4)式により、パ
ルス電流Ip は、微分量子効率ηの変化にも追従可能と
なる。
3の形態を示す図である。本図の構成は、図2の回路に
対し、温度依存性の抵抗部55をなす抵抗分割回路から
の抵抗分割電圧を昇圧する昇圧部61を付加したもので
ある。この昇圧部61の具体例として、本図では定電圧
源62よりなる構成を示している。この場合の、温度依
存性の抵抗部55としては、図2のような構成(57と
32)、または図3のような構成(31と58)を採用
することができる。
て、大きなバイアス電流Ib を生成することができる。
図5は本発明に係る発光素子駆動回路の第4の形態を示
す図である。本図の発光素子駆動回路50は、抵抗分割
回路33に対し、抵抗分割回路33からの抵抗分割電圧
を温度に依存して昇圧する温度依存性の昇圧部65を設
けたことを特徴とするものである。この温度依存性の昇
圧部65の具体例として、本図では、温度依存性の電圧
源66よりなる構成を示している。
どおりとし、昇圧部65のみに温度特性を持たせること
により、パルス電流Ip を変えることなく、バイアス電
流Ib のみを温度に対し変化させることができる。した
がって例えば、温度によって微分量子効率が変動しない
ような発光素子1を駆動する場合のように、温度により
パルス電流Ip を変化させたくない場合には、本構成を
使用するのが好ましい。
る。駆動トランジスタ21′を、バイポーラトランジス
タまたは電界効果トランジスタにより構成したものであ
る。図7は本発明の第2実施例を示す図である。温度依
存性の抵抗部51を、調整抵抗22と調整抵抗22に並
列接続されるサーミスタ52とから構成したものであ
る。
特性を得ることができないときには、抵抗とサーミスタ
とを並列接続し、この抵抗を適宜選択して所望の抵抗−
温度特性を得ることができる。このことはポジスタにつ
いても当てはまる。図8は本発明の第3実施例を示す図
である。入力パルスの発生源はロジック回路2の最終出
力段のトランジスタであって、このトランジスタは、バ
イポーラトランジスタまたは電界効果トランジスタであ
る。また駆動トランジスタ21はバイポーラトランジス
タで構成する。
ては、図2のような構成(57と32)、または図3の
ような構成(31と58)を採用することができる。図
9は本発明の第4実施例を示す図である。本図におい
て、温度依存性の抵抗部11は、直列接続された分割抵
抗をなす第1分割抵抗31および第2分割抵抗32と、
この第1分割抵抗31に並列接続されるサーミスタ52
とから構成される。
で、所望の抵抗−温度特性を得ることができないときに
は、抵抗とサーミスタとを並列接続し、この抵抗を適宜
選択して所望の抵抗−温度特性を得ることができる。こ
のことはポジスタについても当てはまる。また駆動トラ
ンジスタ21はバイポーラトランジスタで構成する。
る。本図において、温度依存性の抵抗部55は、直列接
続された分割抵抗をなす第1分割抵抗31および第2分
割抵抗32と、この第2分割抵抗32に並列接続される
ポジスタ(正特性サーミスタ)53とから構成される。
図11は本発明の第5実施例を示す図である。本図にお
いて、図4に示した昇圧部61は、ツェナーダイオード
63から構成される。
る。本図において、図5に示した、温度依存性の昇圧部
65は、ツェナー電圧設定用の抵抗分割回路64を備え
るツェナーダイオード63からなり、このツェナー電圧
設定用の抵抗分割回路64は直列接続された第1分割抵
抗および第2分割抵抗59からなり、かつ、その第1分
割抵抗はサーミスタ52より構成される。温度変動によ
ってサーミスタ52の抵抗値が変化し、ツェナーダイオ
ード63のツェナー電圧が変化する。
ある。本図において、温度依存性の昇圧部65は、ツェ
ナー電圧設定用の抵抗分割回路64を備えるツェナーダ
イオード63からなり、このツェナー電圧設定用の抵抗
分割回路64は直列接続された第1分割抵抗56および
第2分割抵抗からなり、かつ、その第2分割抵抗はポジ
スタ(正特性サーミスタ)53より構成される。
る。本図において、温度依存性の昇圧部65は、温度/
電圧変換素子67からなる。この温度/電圧変換素子6
7はすなわち温度センサのことであり、温度の上昇と共
に増大する電圧を出力する。図15は本発明の第8実施
例を示す図である。本図において、温度依存性の昇圧部
65は、ツェナー電圧設定用の抵抗分割回路68を備え
るツェナーダイオード63と、このツェナーダイオード
に直列接続される温度/電圧変換素子67とから構成さ
れる。この場合、ツェナーダイオード63は初期値(オ
フセット)を与えるための電圧源として機能させること
ができる。
源はロジック回路2の最終出力段のトランジスタであっ
て、このトランジスタは、バイポーラトランジスタまた
は電界効果トランジスタにより形成される。
光素子駆動回路は、ロジック回路2から直接、あるいは
なるべく簡易な回路を付加するのみで、発光素子を駆動
できるため、低コスト化が図れる。したがって低コスト
化が要求される加入者系システム等へ適用することがで
きる。ここに、本発明によれば、温度により特性が変化
する発光素子を駆動する場合でも、温度によらず安定し
た光出力を得ることが可能である。このため発光素子の
選択の幅が広がり、適用温度範囲を一層広げることが可
能となる。
示す図である。
示す図である。
示す図である。
示す図である。
す図である。
図である。
図である。
図である。
Claims (20)
- 【請求項1】 カソード接地された発光素子のアノード
側と電源側との間に接続されるとともに、該発光素子に
バイアス電流と入力パルスに応じたパルス電流とを供給
する駆動トランジスタと該発光素子に供給される該パル
ス電流および該バイアス電流を調整するための調整抵抗
とを備えた発光素子駆動回路において、 前記調整抵抗を、温度依存性の抵抗部により構成するこ
とを特徴とする発光素子駆動回路。 - 【請求項2】 前記温度依存性の抵抗部が、サーミスタ
よりなる請求項1に記載の発光素子駆動回路。 - 【請求項3】 前記温度依存性の抵抗部が、前記調整抵
抗と該調整抵抗に並列接続されるサーミスタとから構成
される請求項1に記載の発光素子駆動回路。 - 【請求項4】 前記駆動トランジスタは、バイポーラト
ランジスタまたは電界効果トランジスタである請求項1
に記載の発光素子駆動回路。 - 【請求項5】 カソード接地された発光素子にそのアノ
ード側よりバイアス電流と入力パルスに応じたパルス電
流とを供給する駆動トランジスタと、該発光素子に供給
される該パルス電流および該バイアス電流を調整するた
めの調整抵抗と、該発光素子に供給される該パルス電流
および該バイアス電流を個別に設定するための直列接続
された分割抵抗からなる抵抗分割回路とを備えた発光素
子駆動回路において、 前記直列接続された分割抵抗を、温度依存性の抵抗部に
より構成することを特徴とする発光素子駆動回路。 - 【請求項6】 前記温度依存性の抵抗部は、直列接続さ
れた第1分割抵抗および第2分割抵抗からなり、かつ、
該第1分割抵抗はサーミスタよりなる請求項5に記載の
発光素子駆動回路。 - 【請求項7】 前記温度依存性の抵抗部は、直列接続さ
れた第1分割抵抗および第2分割抵抗からなり、かつ、
該第2分割抵抗は正特性サーミスタよりなる請求項5に
記載の発光素子駆動回路。 - 【請求項8】 前記温度依存性の抵抗部が、前記直列接
続された分割抵抗をなす第1分割抵抗および第2分割抵
抗と、該第1分割抵抗に並列接続されるサーミスタとか
ら構成される請求項5に記載の発光素子駆動回路。 - 【請求項9】 前記温度依存性の抵抗部が、前記直列接
続された分割抵抗をなす第1分割抵抗および第2分割抵
抗と、該第2分割抵抗に並列接続される正特性サーミス
タとから構成される請求項5に記載の発光素子駆動回
路。 - 【請求項10】 前記入力パルスの発生源はロジック回
路の最終出力段のトランジスタであって、該トランジス
タは、バイポーラトランジスタまたは電界効果トランジ
スタである請求項5に記載の発光素子駆動回路。 - 【請求項11】 前記抵抗分割回路からの抵抗分割電圧
を昇圧する昇圧部を有する請求項5に記載の発光素子駆
動回路。 - 【請求項12】 前記昇圧部は定電圧源からなる請求項
11に記載の発光素子駆動回路。 - 【請求項13】 前記昇圧部はツェナーダイオードから
なる請求項11に記載の発光素子駆動回路。 - 【請求項14】 カソード接地された発光素子にそのア
ノード側よりバイアス電流と入力パルスに応じたパルス
電流とを供給する駆動トランジスタと、該発光素子に供
給される該パルス電流および該バイアス電流を調整する
ための調整抵抗と、該発光素子に供給される該パルス電
流および該バイアス電流を個別に設定するための直列接
続された分割抵抗からなる抵抗分割回路とを備えた発光
素子駆動回路において、 前記抵抗分割回路からの抵抗分割電圧を温度に依存して
昇圧する温度依存性の昇圧部を設けることを特徴とする
発光素子駆動回路。 - 【請求項15】 前記温度依存性の昇圧部が、温度依存
性の電圧源からなる請求項14に記載の発光素子駆動回
路。 - 【請求項16】 前記温度依存性の昇圧部が、ツェナー
電圧設定用の抵抗分割回路を備えるツェナーダイオード
からなり、該ツェナー電圧設定用の抵抗分割回路は直列
接続された第1分割抵抗および第2分割抵抗からなり、
かつ、該第1分割抵抗はサーミスタよりなる請求項14
に記載の発光素子駆動回路。 - 【請求項17】 前記温度依存性の昇圧部が、ツェナー
電圧設定用の抵抗分割回路を備えるツェナーダイオード
からなり、該ツェナー電圧設定用の抵抗分割回路は直列
接続された第1分割抵抗および第2分割抵抗からなり、
かつ、該第2分割抵抗は正特性サーミスタよりなる請求
項14に記載の発光素子駆動回路。 - 【請求項18】 前記温度依存性の昇圧部が、温度/電
圧変換素子からなる請求項14に記載の発光素子駆動回
路。 - 【請求項19】 前記温度依存性の昇圧部が、ツェナー
電圧設定用の抵抗分割回路を備えるツェナーダイオード
と、該ツェナーダイオードに直列接続される温度/電圧
変換素子とからなる請求項14に記載の発光素子駆動回
路。 - 【請求項20】 前記入力パルスの発生源はロジック回
路の最終出力段のトランジスタであって、該トランジス
タは、バイポーラトランジスタまたは電界効果トランジ
スタである請求項14に記載の発光素子駆動回路。
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JP28354997A JP3449898B2 (ja) | 1997-10-16 | 1997-10-16 | 発光素子駆動回路 |
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JPH11121852A true JPH11121852A (ja) | 1999-04-30 |
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