JPS608640B2 - 非直線閾値装置の駆動方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子装置における自動制御に係り、特に動作点
を閥値および情報信号に関する変調電流の上方の直線帯
城に固定するような値のｄｃバイアス電流を必要とする
非直線関値装置の駆動方法および回路に関する。

この種の装置としてはＬＥＤ光放出ダイオード、半導体
レーザ、マイクロウェーブガンダイオードおよびその他
のものがある。すでに知られているように、これらの装
置の闇値電圧は構成部分の形成およびその寿命にしたが
って応化する。

実際上、異なったメーカによって製作された異なった種
類のまたは形式的に同等な種類の装置の間だけではなく
同一のメーカによって製作された同一種類の装置の間に
もかなり大きな電気的な電圧／電流特性のバラッキがあ
る。さらに動作点も温度および経時変化によって移動す
る。この移動は駆動回路が適合特性を有していないと性
能の低下または回復不能な装置の損傷をもたらす。これ
らの欠点は任意の形式の関値装置を駆動することができ
、それ自体を負荷の電気的特性に対して自動的に適合さ
せるとができかつ駆動される装置に加えられる情報信号
に関連するｄｃ電圧値を調整することのできる本発明の
回路によって解消される。

本発明においては、情報信号の振幅を所定の値に一定に
維持する負帰還自動制御もまた提供される。さらに本発
明の回路においては駆動される信号によって放出される
信号の出力変化を感知するさらに別の帰還ループによる
制御も可能である。本発明の主な目的は非直線闇値装置
を駆動する方法において、前記装置からのまたは前記装
置に対する電流の流れを０ビットの存在下またはデータ
信号の不存在下において除去するために前記装置に送ら
れるデータ信号を増幅して第一のｄｃ電圧に対して加算
し、該ｄｃ電圧の振幅を前記駆動される装置の端子から
分取される信号と前記第一のｄｃ電圧の前記増幅された
データ信号に対する和である信号の検波および積分によ
って得られる第一の信号との間の減算によって得られる
第一の差信号に比例するように自動的に調整することを
特徴とする前記非直線闇値装置の駆動方法を提供するこ
とにある。

本発明のさらに別の目的は前記方法を実施することので
きる駆動回路を提供することにある。

本発明の前記およびその他の特色は以下例として示され
限定的意義を有しないその好ましい具体例の記載をその
ブロック図を示す添付図面と共に参照することによって
明らかとなろう。図面は光フアィバによるデータ伝送装
置に用いられる半導体レーザの駆動回路に関する。図中
、１はしーザの駆動電流の変調のための信号を供給する
ようになされたデ−夕信号のための入力線を示す。

前記信号は増幅器ＡＭにより適宜に増幅されレーザの適
確な駆動のための適切な電力レベルのデータ信号を与え
ることができる。２は適確に増幅されたデータ信号が適
宜なｄｃ電圧と重ね合わされて移送される増幅器ＡＭか
らの出力線を示す。

この出力線は３本の線３，４，５に理論的に分割され、
これらの中、線５は負荷ＬＯに直接接続される線である
。さらに詳述すれば、負荷ＬＯ中における本具体例の動
作に不可欠な構成部分、すなわち抵抗Ｒおよびダイオー
ドの記号で簡略化して示した半導体レーザＵが図示され
ている。

この抵抗の機能はしーザによって与えられる低インピー
ダンスと増幅器ＡＭの出力インピーダンスとを整合させ
ることにある。

電流発生器ＧＣ２は線６を通してレーザＵに対して必要
なバイアス電流を供給し、特性曲線によって与えられる
閥値の直上における静止状態での動作点を形成するよう
になされている。

線２から分割される別の線４は増幅器ＡＭの出力側にお
けるデータ信号およびｄｃ電圧が図中ＤＭとしてそのブ
ロックを示した通常の検波および積分回路の入力側に存
在するように動作する。

フロツクＯＭから送出される信号は線８を介して通常の
差動増幅器ＡＥＩの二つの入力の中の一方のものに接続
されており、この増幅器の第二の入力にはバイアスをか
けられたレーザに与えられるｄｃ電圧に対応する信号が
線７によって与えられる。この信号は負荷を形成する利
用装置、すなわち半導体レーザから直接分取される。デ
ータ信号の不存在下あるいは０ビットの存在時において
この信号は前記のように装置の形式、寿命の程度、温度
等による極めて広い範囲の値をとって変化し得る装置Ｕ
の閥値電圧と一致する。差動増加器ＡＥＩによってなさ
れる比較の結果は線１ ０に供給される電圧値、したが
って増幅器ＡＭの出力端に存在するｄｃ電圧値を制御す
ることのできる電圧発生器ＧＴに対して線９を介して加
えられる。電気的信号で制御することのできる電圧発生
器は当業者に周知のものであり、このような発生器の一
つの可能な具体例はｒ共通コレクタ」形の通常のトラン
ジスタとして構成することができる。

制御信号がトランジスタのベースに対して電流の変化と
して与えられ出力電圧はェミッタからとり出すことがで
きる。このような形式のトランジスタの出力インピーダ
ンスの低いことは知られており、したがってそれは理想
的な電圧発生器に極めて近いものとなる。図中、３は線
２が分割された中の第三の線を示し、この線３は増幅器
ＡＭの出力に存在する信号をピーク・ピーク検波器ＤＰ
、すなわちその出力に入力に存在するデータ信号のピー
ク・ピーク電圧と同様な振幅を有するｄｃ電圧を生じる
ものとして知られている検波器に移送する。

前記ｄｃ電圧は線１ １を介して第二の差動増幅器ＡＥ
２に移送され、この増幅器の第二の入力には負荷装置Ｌ
Ｏの変調電流を一定値に固定および維持されるように基
準電圧が線１２を介して加えられる。

増幅器の入力に存在する電圧値の間の差は誤差信号を線
１３に生じさせ、この誤差信号は電流発生器丈１、した
がってまた線１４を介して増幅器ＡＭの出力におけるデ
ータ信号のピーク・ピーク値を制御する。

電圧発生器ＧＴの具体例について説明したのと同様にし
て当業者にとっては電流発生器ＧＣＩの導入は何等困難
なことではない。

たとえば「共通ェミツタ」形のトランジスタ等が高いコ
レクタインピ−ダンスを有し、しかもそのベース端子に
電流変化の形態としての制御信号を加えることができる
ので理想的な電流発生器に良好に近似したものとするこ
とができる。前記のように電圧発生器ＧＴならびに電流
発生器ＧＣＩは線２における増幅器ＡＭの出力側の信号
の電気的な値を変化させる。

さらに詳述すれば、増幅された信号のピーク・ピーク振
幅は電流発生器丈１によって供給される電流値にしたが
い、また０ビットの存在下もしくはデータ信号の不存在
下での電圧値は電圧発生器の出力側に存在する電圧の値
にしたがって変化する。増幅器ＡＭの構成について説明
すると、この増幅器は一つまたはそれ以上の能動素子（
たとえば共通ェミッタ側トランジスタ）からなるＢ級ま
たはＣ級増幅段より形成することができ、そして電圧発
生器ＣＴをェミッタと直列にそして一方電流発生機丈１
をコレクタと直列に綾瞳することができる。

このようにして電圧発生器ＣＴにより与えられる電圧の
変化が増幅器ＡＭの出力における電圧変化を生じさせか
つ電流発生器ＣＴＩにより与えられる電流の変化が利得
の変化を生じさせる。増幅器がＡ級増幅器である場合に
は、その出力の利得および電圧制御は通常の技術によっ
て行なうことができる。

本例において提案された回路の動作を以下図面を参照し
て説明する。

入力端子に接続された線１にデータ信号が存在しないと
きには、半導体レーザＵには電流発生器ＧＣ２によって
閥値電流よりもわずかに大きな電流によるバイアスが与
えられている。

これらの条件下では、レーザ端子に装置の形式、劣化の
程度、温度等の関数としてその値が定まる電圧差が形成
される。この回路の一つの目的はデータ信号の不存在下
または０ビットとの一致時における増幅器ＡＭの出力端
子の電圧値を、装置の形式にかかわらず全ゆる動作条件
下で駆動される装置Ｕの端子に存在する値と等しくする
ことにある。このようにして増幅器ＡＭから装置Ｕへの
またはその逆方向への電流の移送はいずれも生じない。
この駆動回路の別の目的は、増幅器ＡＭによって増幅さ
れたデータ信号の振幅を制御する可能性を与えてこの振
幅を時間的にそしてまた周囲条件の変化に対して一定に
保持できるようにすることにある。し−ザの変調信号の
振幅は外部的な手動または自動制御によって調節するこ
とができる。これらの目的は、新規な構成に係る二つの
帰還ループによって得られる。以下ブロックＡＭ，Ｌ○
，ＤＭ，ＡＥＩおよびＧＴからなるループについてその
動作を説明する。

装置Ｕに電流発生器ＧＣ２により与えられるバイアス電
流の効果として直線電圧が線７に形成され、一方駆動デ
ータの流れの０ビットに関する値に対応するｄｃ電圧が
線８に存在する。後者の電圧は増幅器ＡＭにより与えら
れる信号についての検波器ＤＭ中で行なわれる検波およ
び積分動作によって得られる。差動増幅器ＡＥＩはその
入力に線７および８から前記二種の電圧を受けてそれら
の振幅を比較しその出力にそれらの間の差に比例する増
幅された信号を生じる。この誤差信号は電圧発生器ＧＴ
に送られて増幅器ＡＭの出力を前記差動増幅器ＡＥＩの
入力における電圧の間の差が０になるまで変化させる。
これらの条件下では、線５および７の前記電圧が等しく
、このためにデータ信号の不存在下または０ビットとの
一致下では増幅器ＡＭから装置Ｕへのまたはその逆方向
への電流の移送は生じない。フロツクＡＭ，ＤＰ，ＡＥ
２およびＧＣＩからなる他の帰還ループに関しては、振
幅を時間的に一定なものとし、それと共に、振幅の手動
または自動調節自体を容易に行ない得るようにする目的
のための以下のデータ信号処理がなされる。

ピーク・ピーク検波器ＤＰは増幅器Ａ肌こよって増幅さ
れてその出力に生じたデータ信号を線３を介して受け、
線１１によって差動増幅器ＡＥ２の一方の入力に接続さ
れており、この増幅器ＡＥ２の入力にはデータ信号のピ
ーク・ピーク電圧に比例した振幅の直線電圧が存在する
。

電圧発生器から到来する基準電圧が線１２に存在する。
この電圧値は別の制御指令によって手動または自動的に
調節することができる。たとえば、レーザによって放出
される光出力値を一定に維持させる制御信号を与えるこ
とができる。増幅器ＡＥ２はこれら二種の電圧を比較し
てそれらの間の差に比例する増幅された信号をその出力
に生じる。この後者の増幅器ＡＥ２はすでに述べたよう
に増幅器ＡＭの利得を決定する供給電流を変化させて電
流発生器ＧＣＩを制御する。このようにして増幅器ＡＭ
の出力に存在する増幅されたデータ信号の振幅は基準電
圧に厳格にしたがった挙動を示す。駆動回路の入力また
はこの増幅器ＡＭの出力において該増幅器ＡＭの出力利
得変化のためにデータ信号の振幅に変化が生じると、検
波器ＤＰから生じる電圧が変化して差敷増幅器ＡＥ２の
出力における誤差信号を形成して電流発生器ＣＣＩによ
り与えられる電流を変化させ、このようにして増幅器Ａ
Ｍの当初の利得変化を補償する該増幅器の新たな利得変
化が自動的に得られる。前記基準電圧は手動調節の他レ
ーザから放出される光信号の振幅によっても変化させる
ことができる。

すなわち、この信号の一部分が取り出され通常の光検知
器で電気信号に変換された後に検波および積分される。
得られた電圧は駆動される装置により放出される信号に
関する制御信号を得るためのさらに別の帰還にも用いる
ことができる。前記の記載は例示として与えられたもの
であって何等限定的な意義を有するものではなく、した
がって本発明の範囲から逸脱することなく種々の変形お
よび変更が可能なことは明らかである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の−実施例を示すブロック図である。 図中：ＡＥ１，ＡＥ２・・・・・・差動増幅器、ＡＭ…
…増幅器、ＤＰ・・・・・・ピーク・ピーク検波器、Ｄ
Ｍ・・・・・・検波積分器、ＧＣ１，ＧＣ２・・・・・
・電流発生器、ＧＴ・・・・・・電圧発生器、Ｕ・・・
・・・半導体レーザ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 非直線閾値装置を駆動する方法において、前記装置
   からのまたは前記装置に対する電流の流れを０ビツトの
   存在下またはデータ信号の不存在下において除去するた
   めに前記装置に送られるデータ信号を増幅して第一のｄ
   ｃ電圧に対して加算し、該ｄｃ電圧の振幅を前記駆動さ
   れる装置の端子から分取される信号と前記第一のｄｃ電
   圧の前記増幅されたデータ信号に対する和である信号の
   検波および積分によって得られる第一の信号との間の減
   算によって得られる第一の差信号に比例するように自動
   的に調整することを特徴とする前記非直線閾値装置の駆
   動方法。 ２ 前記データ信号の増幅率がそれが前記和信号の検波
   および積分によって得られる第二の信号からの基準ｄｃ
   電圧の減算によって得られる第二の差信号に比例するよ
   うに自動的に調整しそれによって前記増幅された情報信
   号の振幅が前記基準電圧にしたがって変化するようにな
   したことを特徴とする前記特許請求の範囲第１項の非直
   線閾値装置の駆動方法。 ３ 前記基準電圧が手動的に調整される振幅を有するｄ
   ｃ電圧であることを特徴とする前記特許請求の範囲第２
   項記載の非直線閾値装置の駆動方法。 ４ 前記基準電圧が前記駆動される装置により放出され
   る任意の形態のエネルギを電気的出力に変換し次いで検
   波および積分することによって得られることを特徴とす
   る前記特許請求の範囲第２項記載の非直線閾値装置の駆
   動方法。 ５ 非直線閾値装置の駆動方法を実施することのできる
   駆動回路において、該騒動回路がその入力に加えられる
   情報信号の電力値を増大させることができ、その第一の
   端子１４に注入される電流の関数としての可変利得およ
   びその第二の端子１０に加えられる電圧にしたがって変
   化する出力ｄｃ電圧を有する増幅器ＡＭと、インピーダ
   ンス整合抵抗Ｒおよびこれに直列に結合された閾値バイ
   アス装置Ｕよりなりかつ前記抵抗の前記装置への接続点
   に入力端子７を備えている負荷ＬＯと、前記増幅器ＡＭ
   の出力に接続された第一の検波および積分器ＤＭと、前
   記第一の検波および積分器ＤＭの出力および負荷ＬＯに
   対する前記結合端子７にそれぞれ接続される二つの入力
   を有しこれら入力に存在する信号の振幅の間の差に比例
   する前記第一の差信号を出力に生じ得る第一の差動増幅
   器ＡＥ１と、出力電圧が前記第一の増幅器ＡＥ１により
   与えられる第一の差信号によって制御されかつ前記増幅
   器ＡＭの出力において所望の電圧変化が得られるように
   前記第二の端子１０に対して接続されている電圧発生器
   ＧＴを含むことを特徴とする前記駆動回路。 ６ 前記駆動回路が前記増幅器の出力に接続された第二
   の検波および積分器ＤＰと、前記第二の検波および積分
   器ＤＰの出力に接続された一方の入力および任意の基準
   電圧源に接続された他方の入力を有しかつこれら入力に
   存在する信号の振幅の間の差に比例する第二の差信号を
   出力に生じ得る第二の差動増幅器ＡＥ２と、出力電流が
   前記第二の差動増幅器ＡＥ２によって供給される第二の
   差信号によって制御されかつ増幅器ＡＭに所望の利得変
   化が得られるように前記第一の端子１４に接続された第
   一の電流発生器ＧＣ１とを含むことを特徴とする前記特
   許請求の範囲第５項記載の駆動回路。