KR100459884B1 - 상한 전압 제한기 및 이를 채용한 레이저 다이오드 구동장치 - Google Patents

상한 전압 제한기 및 이를 채용한 레이저 다이오드 구동장치 Download PDF

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KR100459884B1 KR10-1998-0043836A KR19980043836A KR100459884B1 KR 100459884 B1 KR100459884 B1 KR 100459884B1 KR 19980043836 A KR19980043836 A KR 19980043836A KR 100459884 B1 KR100459884 B1 KR 100459884B1
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Abstract

본 발명은 상한 전압이 제한되는 가변 전압 제한기 및 이를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치를 기재한다. 본 발명에 따른 상한 전압 제한기 및 이를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치는, 연산 증폭기(Operational Amplifier)와 다이오드를 조합하여 전압 강하가 아주 작은 이상적인 다이오드 특성을 갖는 상한 전압이 제한되는 가변 전압 제한기(Variable Voltage Limiter)를 구현한다. 또한 이를 이용하는 전류 공급기에 부가하여 사용하는 경우, 즉 상한(가변) 전압 제한기 뒷단에 전압의 변화에 선형적으로 비례하여 전류를 발생시키는 회로를 부가하여 사용하면 전류의 공급을 제한하는 전류 구동기를 구성할 수 있는데, 이 전류 구동기를 이용하여 광세기를 일정하게 유지시키는 레이저 다이오드 구동 장치(driver)를 구성함으로써, 전류의 제한을 단지 가변(상한) 전압 제한기의 제한 전압 만을 조절하여 공급 전류를 제한하는 방법으로 레이저 다이오드에 공급되는 최대 전류를 제한하면서 광세기를 일정하게 유지하도록 사용한다.

Description

상한 전압 제한기 및 이를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치
본 발명은 상한 전압이 제한되는 상한 전압 제한기 및 이를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치에 관한 것이다.
레이저 다이오드의 사양(Spec.)은 제작 회사 마다 제각기 다르다. 그러므로 용도에 따라 다양한 사양의 레이저 다이오드가 선택될 수 있으며, 광출력의 정도를 변화시켜야 할 뿐만 아니라, 레이저 다이오드의 최대 출력을 변화시켜야 하는 경우가 종종 발생하게 된다. 이러한 경우 회로에서 레이저 다이오드에 흐르는 최대 전류량을 변화시키는 것이 결코 간단하지 않다. 이러한 이유로 레이저 다이오드의 제작회사의 사양(Spec.)에 따라 쉽게 레이저 다이오드에 흐르는 전류량을 쉽게 바꿀수 있는 레이저 다이오드 구동 장치가 요구된다.
반도체 다이오드를 사용하는 전류 제한기(Limiter) 회로 등은 다이오드의 순방향 전압 강하를 이용할 수 있는데, 이 것은 온도 변화에 의해 변화하기 때문에 고정밀도 회로를 만드는 데 부적당한 경우가 많다. 또한, 다음과 같은 문제점들이 있다.
첫째, 전압 제한기의 상한값을 가변하기가 용이하지 않다.
둘째, 제너 다이오드를 이용하는 전압 제한기를 구성 하는 경우, 특성에 맞는 제너 다이오드 선택이 어렵다.
세째, 전류 공급기의 구성에서 전류 제한값의 가변에 어려움이 많다.
네째, 광세기를 일정하게 유지시키는 레이저 다이오드 구동기에서 전류 제한값의 가변이 어렵다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로, 연산 증폭기(Operational Amplifier)와 다이오드를 조합하여 전압 강하가 아주 작은 이상적인 다이오드 특성을 가지며 상한 전압이 제한되는 가변 전압 제한기(Variable Voltage Limiter)를 구현하여 이 회로의 상한 전압(이하 상한 임계 전압)을 사용자가 손쉽게 변화시켜 사용할 수 있는 상한 전압 제한기를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 상기 상한(가변) 전압 제한기 뒷단에 전압의 변화에 선형적으로 비례하여 전류를 발생시키는 전류 구동기를 부가하여 용이하게 전류의 공급을 일정하게 제한하는 레이저 다이오드 구동 장치(driver)를 구성함으로써, 전류 제한값의 가변이 용이하며 레이저 다이오드에 공급되는 최대 전류를 제한하면서 광세기를 일정하게 유지하도록 하는 레이저 다이오드 구동 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 상한 전압이 제한되는 본 발명에 따른 제1의 가변 전압 제한기의 회로도,
도 2는 상한 전압이 제한되는 본 발명에 따른 제2의 가변 전압 제한기의 회로도,
도 3은 도 1 혹은 도 2의 가변 전압 제한기를 채용한 본 발명에 따른 레이저 다이오드 구동 장치의 회로도,
도 4는 도 1 혹은 도 2의 가변 전압 제한기를 채용한 본 발명에 따른 또 다른 레이저 다이오드 구동 장치의 회로도,
그리고 도 5는 도 3 또는 도 4의 레이저 다이오드 구동 장치에서 광세기가 일정하게 유지되도록 광 검출부를 부가한 레이저 다이오드 구동 장치의 회로도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11, 12, 13. 연산증폭기 31. 캐패시터
32. 저항기 33. 아날로그 스위치(SW)
34. 저항기(R) 37. 캐패시터
38. (제1)연산 증폭기 40. 스위치(SW)
41. PNP형의 트랜지스터(Q) 43. 레이저 다이오드
48. 연산 증폭기 50. 가변 저항기
51. NOT GATE 52. 캐패시터
70. 분압기 71, 72, 저항기
74. 수광소자(Photodiode) 76. 연산 증폭기
78. 전압 팔로워(follower) 회로 80. 제2연산 증폭기
82. 캐패시터 83. 연산증폭기
90. 보호용 다이오드 100. 상한 전압 제한기
310. 정현파 신호 발생기 320. 하이패스필터(High Pass Filter)
340. 전류 구동기(Current Driver) 350. 차동증폭기
360. TTL INPUT 단자 400. 수광부
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 상한 전압이 제한되는 가변 전압 제한기는, +입력단자에는 입력 전압이 접속된 연산증폭기; 상기 연산증폭기의 -입력 단자에는 직렬로 접속된 두 저항기; 상기 두 저항기 중 상기 연산증폭기의 -입력 단자에 직접 접속되지 않은 저항기와 접지점 사이에 접속된 캐패시터; 및 상기 연산증폭기의 출력단자와 상기 두 저항기의 접속 절점 사이에 접속된 다이오드;를 구비하고, 상기 저항기와 캐패시터의 접속 절점에는 상한 임계 전압의 기준이 되는 기준 전압이 인가되며, 상기 다이오드는 캐소드 측이 상기 연산증폭기의 출력단에 접속되며, 상기 연산 증폭기의 출력단은 포화 전압 검출단에 접속되며, 상기 두 저항기 및 다이오드의 접속 절점을 전압 출력단으로 한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 저항기와 캐패시터의 접속 절점에는, 상기 기준 전압이 +입력 단자에 인가되고 -입력 단자와 출력 단자가 전기적으로 접속된 기준 전압 팔로워 형태의 연산증폭기가 더 접속되고, 상기 두 저항기 및 다이오드의 접속 절점에는, -입력 단자와 출력 단자가 전기적으로 접속된 출력 전압 팔로워 형태의 연산증폭기의 +입력 단자가 더 접속되어, 상기 출력 전압 팔로워 형태의 연산증폭기 출력단자가 상기 전압 출력단으로 되고, 상기 접지점과 상기 두 저항기 및 다이오드의 접속 절점 사이에 다이오드가 더 접속되며, 상기 다이오드는 애노드 쪽이 상기 접지점과 접속되도록 배치된 것이 바람직하다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 상한 전압이 제한되는 가변 전압 제한기를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치는, +입력단자에는 입력 전압이 접속된 연산증폭기와, 상기 연산증폭기의 -입력 단자에는 직렬로 접속된 두 저항기와, 상기 두 저항기 중 상기 연산증폭기의 -입력 단자에 직접 접속되지 않은 저항기와 접지점 사이에 접속된 캐패시터 및 상기 연산증폭기의 출력단자와 상기 두 저항기의 접속 절점 사이에 접속된 다이오드를 구비하고, 상기 저항기와 캐패시터의 접속 절점에는 상한 임계 전압의 기준이 되는 기준 전압이 인가되며, 상기 다이오드는 캐소드 측이 상기 연산증폭기의 출력단에 접속되며, 상기 연산 증폭기의 출력단은 포화 전압 검출단에 접속되며, 상기 두 저항기 및 다이오드의 접속 절점을 전압 출력단으로 하는 상한 전압 제한기; 상기 입력 전압이 포화되는 경우에도 항상 전류 변조가 가능하도록 광 검출 피크값을 측정하는데 사용되는 정현파를 제공하는 정현파 입력기; 상기 정현파 입력기 및 상한 전압 제한기의 합성 출력 전압에 대응하는 전류를 상기 레이저 다이오드에 제공하는 전류 구동기; 상기 정현파 입력기로부터의 정현파 신호를 상기 전류 구동기에 입력할 것인가를 결정하는 제1의 TTL 입력단; 및 상기 전류 구동기의 작동 여부를 결정하는 제2의 TTL 입력단;을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 정현파 입력기는, 상기 입력 전압이 포화되는 경우에도 항상 전류 변조가 가능하도록 광 검출 피크값을 측정하는데 사용되는 정현파를 생성하는 정현파 발생기; 상기 정현파 발생기의 출력단에서 나오는 정현파 신호 중 직류 성분을 제거하고 정현파 신호 만을 통과시키는 하이패스필터; 및 상기 제1의 TTL 입력단의 신호에 따라 상기 하이패스필터로부터의 정현파 신호를 상기 전류 구동기에 제공하는 제1스위치;를 구비한다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 상한 전압 제한기에서, 상기 저항기와 캐패시터의 접속 절점에는, 상기 기준 전압이 +입력 단자에 인가되고 -입력 단자와 출력 단자가 전기적으로 접속된 기준 전압 팔로워 형태의 연산증폭기가 더 접속되고, 상기 두 저항기 및 다이오드의 접속 절점에는, -입력 단자와 출력 단자가 전기적으로 접속된 출력 전압 팔로워 형태의 연산증폭기의 +입력 단자가 더 접속되어, 상기 출력 전압 팔로워 형태의 연산증폭기 출력단자가 상기 전압 출력단으로 되며, 상기 접지점과 상기 두 저항기 및 다이오드의 접속 절점 사이에 다이오드가 더 접속되며, 상기 다이오드는 애노드 쪽이 상기 접지점과 접속되도록 배치된 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 전류 구동기는, 상기 정현파 신호와 상기 상한 전압 제한기의 출력 신호의 합성 신호를 증폭하는 연산 증폭기; 컬렉터 쪽에 음의 전압원이 접속되고, 에미터 쪽에 레이저 다이오드가 접속되어, 베이스에 인가되는 상기 연산 증폭기의 출력에 따라 상기 레이저 다이오드에 흐르는 전류를 제어하는 트랜지스터; 상기 트랜지스터의 베이스와 상기 연산 증폭기의 출력단 사이에 접속되어, 상기 제1의 TTL 입력단에 NOT 논리 게이트가 접속된 형태를 갖는 상기 제2의 TTL 입력단에서 제공되는 제어 신호에 따라 상기 연산 증폭기의 출력이 상기 트랜지스터에 제공되는 것을 단속하는 제2스위치; 상기 트랜지스터의 에미터와 상기 레이저 다이오드의 캐소드 사이에 접속된 제1저항기; 상기 제1저항기 양단의 전위차를 증폭하는 차동 증폭기; 상기 차동 증폭기의 출력단과 상기 연산 증폭기의 입력단 사이에 접속된 제2저항기; 및 상기 제1저항기와 접지단 사이에 애노드가 접지되도록 접속된 레이저 다이오드;를 구비하되, 상기 연산 증폭기의 -입력단자와 출력 단자 사이에 접속되어 귀환 이득에 의한 발진 방지를 위한 캐패시터를 더 구비하는 동시에 상기 트랜지스터의 콜렉터와 에미터 사이에 흐르는 전류의 변화에 따라 상기 트랜지스터의 콜렉터에 접속된 음의 전압원의 전압 요동을 제거하기 위한 바이패스 캐패시터를 더 구비하며, 상기 정현파 입력기의 출력 전압은 상기 상한 전압 제한기의 출력 전압 보다 작도록 제한된 것이 바람직하다.
특히, 본 발명에 있어서, 상기 전류 구동기는, 상기 정현파 신호와 상기 상한 전압 제한기의 출력 신호의 합성 신호를 증폭하는 제1연산 증폭기; 상기 제2의 TTL 입력단에서 제공되는 제어 신호에 따라 디스에이블되기도 하며, 상기 제1연산 증폭기의 입력단에 음의 입력단이 접속되고 상기 제1연산 증폭기의 출력단에 분압기를 통하여 양의 입력단이 접속되어 상기 제1연산 증폭기의 출력에 따라 상기 레이저 다이오드에 흐르는 전류를 제어하는 제2연산 증폭기; 상기 제2연산 증폭기의 출력단과 상기 레이저 다이오드의 캐소드 사이에 접속된 제1저항기; 상기 제1저항기 양단의 전위차를 증폭하는 차동 증폭기; 상기 차동 증폭기의 출력단과 상기 제1연산 증폭기의 입력단 사이에 접속된 제2저항기; 및 상기 제1저항기와 접지단 사이에 애노드가 접지되도록 접속된 레이저 다이오드;를 구비하되, 상기 제2의 TTL 입력단은 상기 제1의 TTL 입력단에 NOT 논리 게이트를 접속한 형태를 가지며, 상기 분압기는 제1연산 증폭기의 출력단과 접지단 사이에 접속된 두 개의 직렬 저항기로 형성되며, 상기 제1저항기와 상기 레이저 다이오드의 캐소드 사이에 상기 레이저 다이오드를 정전기로부터 보호하기 위한 다이오드가 더 접속된 것이 가장 바람직하다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 또 다른 상한 전압이 제한되는 가변 전압 제한기를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치는, +입력단자에는 입력 전압이 접속된 연산증폭기와, 상기 연산증폭기의 -입력 단자에는 직렬로 접속된 두 저항기와, 상기 두 저항기 중 상기 연산증폭기의 -입력 단자에 직접 접속되지 않은 저항기와 접지점 사이에 접속된 캐패시터 및 상기 연산증폭기의 출력단자와 상기 두 저항기의 접속 절점 사이에 접속된 다이오드를 구비하고, 상기 저항기와 캐패시터의 접속 절점에는 상한 임계 전압의 기준이 되는 기준 전압이 인가되며, 상기 다이오드는 캐소드 측이 상기 연산증폭기의 출력단에 접속되며, 상기 연산 증폭기의 출력단은 포화 전압 검출단에 접속되며, 상기 두 저항기 및 다이오드의 접속 절점을 전압 출력단으로 하는 상한 전압 제한기; 상기 입력 전압이 포화되는 경우에도 항상 전류 변조가 가능하도록 광 검출 피크값을 측정하는데 사용되는 정현파를 제공하는 정현파 입력기; 상기 정현파 입력기 및 상한 전압 제한기의 합성 출력 전압에 대응하는 전류를 상기 레이저 다이오드에 제공하는 전류 구동기; 레이저 광세기를 전압으로 검출하는 레이저 광 검출기; 상기 레이저 광세기의 크기를 정하여 주는 제1의 기준전압제공 수단; 상기 정현파 입력기로부터의 정현파 신호를 상기 전류 구동기에 입력할 것인가를 결정하는 제1의 TTL 입력단; 및 상기 전류 구동기의 작동 여부를 결정하는 제2의 TTL 입력단;을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 정현파 입력기는, 상기 입력 전압이 포화되는 경우에도 항상 전류 변조가 가능하도록 광 검출 피크값을 측정하는데 사용되는 정현파를 생성하는 정현파 발생기; 상기 정현파 발생기의 출력단에서 나오는 정현파 신호 중 직류 성분을 제거하고 정현파 신호 만을 통과시키는 하이패스필터; 및 상기 제1의 TTL 입력단의 신호에 따라 상기 하이패스필터로부터의 정현파 신호를 상기 전류 구동기에 제공하는 제1스위치;를 구비한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 상한 전압 제한기에서, 상기 저항기와 캐패시터의 접속 절점에는, 상기 기준 전압이 +입력 단자에 인가되고 -입력 단자와 출력 단자가 전기적으로 접속된 기준 전압 팔로워 형태의 연산증폭기가 더 접속되고, 상기 두 저항기 및 다이오드의 접속 절점에는, -입력 단자와 출력 단자가 전기적으로 접속된 출력 전압 팔로워 형태의 연산증폭기의 +입력 단자가 더 접속되어, 상기 출력 전압 팔로워 형태의 연산증폭기 출력단자가 상기 전압 출력단으로 되며, 상기 접지점과 상기 두 저항기 및 다이오드의 접속 절점 사이에 다이오드가 더 접속되며, 상기 다이오드는 애노드 쪽이 상기 접지점과 접속되도록 배치된 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 전류 구동기는, 상기 정현파 신호와 상기 상한 전압 제한기의 출력 신호의 합성 신호를 증폭하는 연산 증폭기; 컬렉터 쪽에 음의 전압원이 접속되고, 에미터 쪽에 레이저 다이오드가 접속되어, 베이스에 인가되는 상기 연산 증폭기의 출력에 따라 상기 레이저 다이오드에 흐르는 전류를 제어하는 트랜지스터; 상기 트랜지스터의 베이스와 상기 연산 증폭기의 출력단 사이에 접속되어, 상기 제1의 TTL 입력단에 NOT 논리 게이트를 접속한 형태를 갖는 상기 제2의 TTL 입력단에서 제공되는 제어 신호에 따라 상기 연산 증폭기의 출력이 상기 트랜지스터에 제공되는 것을 단속하는 제2스위치; 상기 트랜지스터의 에미터와 상기 레이저 다이오드의 캐소드 사이에 접속된 제1저항기; 상기 제1저항기 양단의 전위차를 증폭하는 차동 증폭기; 상기 차동 증폭기의 출력단과 상기 연산 증폭기의 입력단 사이에 접속된 제2저항기; 및 상기 제1저항기와 접지단 사이에 애노드가 접지되도록 접속된 레이저 다이오드;를 구비한 것이 바람직하다.
특히, 본 발명에 있어서, 상기 전류 구동기는, 상기 정현파 신호와 상기 상한 전압 제한기의 출력 신호의 합성 신호를 증폭하는 제1연산 증폭기; 상기 제2의 TTL 입력단에서 제공되는 제어 신호에 따라 디스에이블되기도 하며, 상기 제1연산 증폭기의 입력단에 음의 입력단이 접속되고 상기 제1연산 증폭기의 출력단에 분압기를 통하여 양의 입력단이 접속되어 상기 제1연산 증폭기의 출력에 따라 상기 레이저 다이오드에 흐르는 전류를 제어하는 제2연산 증폭기; 상기 제2연산 증폭기의 출력단과 상기 레이저 다이오드의 캐소드 사이에 접속된 제1저항기; 상기 제1저항기 양단의 전위차를 증폭하는 차동 증폭기; 상기 차동 증폭기의 출력단과 상기 제1연산 증폭기의 입력단 사이에 접속된 제2저항기; 및 상기 제1저항기와 접지단 사이에 애노드가 접지되도록 접속된 레이저 다이오드;를 구비하되, 상기 제2의 TTL 입력단은 상기 제1의 TTL 입력단에 NOT 논리 게이트를 접속한 형태를 가지며, 상기 분압기는 제1연산 증폭기의 출력단과 접지단 사이에 접속된 두 개의 직렬 저항기로 형성되며, 상기 제1저항기와 상기 레이저 다이오드의 캐소드 사이에 상기 레이저 다이오드를 정전기로부터 보호하기 위한 다이오드가 더 접속된 것이 가장 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 레이저 광 검출기는, 레이저 다이오드 내에 내장된 수광 소자; 상기 수광 소자에 의해 검출된 광 검출 전류를 증폭하는 제1연산 증폭기; 및 상기 제1연산 증폭기의 출력 전압과 상기 제1의 기준전압제공 수단에서 제공되는 제1기준 전압이 합성된 신호를 -입력 단자로 제공받아 증폭하는 제2연산 증폭기;를 구비하고, 상기 제2연산 증폭기의 -입력단자와 출력단자 사이에 접속되어 귀환 이득에 의한 발진을 방지하기 위한 캐패시터를 더 구비한다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 제1의 기준전압제공 수단은, 제1전압원; 상기 제1전압원에서 제공되는 전압을 분압하여 제1기준 전압을 제공하는 가변 저항기; 및 상기 제1기준 전압을 그대로 유지하면서 상기 가변저항기에서 제공되는 전류를 증폭하여 상기 제2연산 증폭기의 -입력 단자에 제공하는 전압 팔로워;를 구비한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 전류 구동기는 상기 연산 증폭기의 -입력단자와 출력 단자 사이에 접속되어 귀환 이득에 의한 발진 방지를 위한 캐패시터를 더 구비하는 동시에 상기 트랜지스터의 콜렉터와 에미터 사이에 흐르는 전류의 변화에 따라 상기 트랜지스터의 콜렉터에 접속된 음의 전압원의 전압 요동을 제거하기 위한 바이패스 캐패시터를 더 구비하며, 상기 정현파 입력기의 출력 전압은 상기 상한 전압 제한기의 출력 전압 보다 작도록 제한된 것이 바람직하다.
이하 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 상한 전압이 제한되는 가변 전압 제한기 및 이를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치를 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2는 각각 상한 전압이 제한되는 상한(가변) 전압 제한기의 회로도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 상한 전압 제한기는 연산증폭기(11, 12, 13), 저항기(R1, R2), 캐패시터(C1) 및 다이오드(D1혹은 D1, D2) 만으로 구성된다. 여기서, 연산증폭기(11)의 +입력단자에는 입력 전압(VIN)이 접속되고 -입력 단자에는 두 저항기(R2, R1) 및 캐패시터(C1)가 순차로 직렬 접속되고, 이 캐패시터(C1)의 일측 단자는 접지되며, 연산증폭기(11)의 출력단자와 두 저항기(R1, R2) 사이에는 다이오드(D1)가 접속된다. 이 때, 다이오드(D1)의 캐소드 쪽이 연산증폭기(11)의 출력단자에 접속된다. 또한, 나머지 두 연산증폭기(12, 13)는 각각 그 -입력 단자 및 출력 단자가 전기적으로 접속된 전압 팔로워의 형태로 회로가 구성된다. 이들 중 연산증폭기(12)의 +입력단자에는 상한 전압의 기준이 되는 기준 전압 VREF가 인가되고 그 출력 단자는 저항기(R1)와 캐패시터(C1)의 접속 절점에 연결된다. 나머지 연산증폭기(13)의 +입력단자는 두 저항기(R1, R2) 및 다이오드(D1)의 애노드와의 접속절점에 접속되고 출력단자는 가변전압 제한기의 출력단으로 사용된다. 그리고 연산 증폭기(11)의 출력단자에는 포화전압 검출을 위한 포화 전압 단자(VSAT)가 더 접속된다. 이상과 같은 구조가, 도 1에 도시된 바와 같은 제1의 상한 전압 제한기이고, 도 2에 도시된 바와 같은 제2의 상한 전압 제한기에는 제1의 상한 전압 제한기에서 두 저항기(R1, R2), 다이오드(D1)의 애노드 및 연산증폭기(13)의 +입력단자와의 접속절점과 접지점 사이에 다이오드(D2)가 추가로 접속된다. 이 때 다이오드(D2)의 접속 방향은 애노드 쪽이 접지점에 접속되도록 한다.
한편, 이러한 상한 전압 제한기를 채용하여 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같은 레이저 다이오드 구동 장치를 구성하여 레이저에 안정적으로 전류를 공급할 수 있다. 도 5의 레이저 다이오드 구동 장치는 도 3의 레이저 다이오드 구동 장치에서 레이저의 출력 광세기를 일정하게 유지시키 위하여 레이저 다이오드의 출력 광을 수광하여 레이저 다이오드에 제공되는 전류를 제어하기 위한 수광부가 추가된다. 이러한 레이저 다이오드 구동장치 및 이 들 사이의 차이점을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같은 상한 전압 제한기를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치는, 일반적으로 사용되는 통신용 DFB 레이저 다이오드(Distributed Feedback Laser Diode)를 구동하기 위한 장치로서 애노드(Anode)가 케이스에 접지되어 음의 전류를 레이저 다이오드에 인가하도록 되어있는 전류 구동기(Current Driver)(340), 이 전류 구동기(340)의 3 입력 신호를 제공하기 위한 수단들 즉, 정현파 신호(Sinusoidal Signal)(310) 입력 신호 V1, 상한 전압이 제한된 입력 신호 V2및 전류 구동기(340)의 동작의 On/Off를 결정하는 입력 신호 V3를 각각 제공하는 수단들로 구성된다.
여기서, 정현파 신호(Sinusoidal Signal) 입력 신호 V1을 제공하는 정현파 입력기(300)는 정현파 신호(Sinusoidal Signal) 발생기(310), 캐패시터(31)와 저항(32)로 구성되어 직류 성분을 차단하고 교류성분 만을 통과시키는 하이패스필터(High Pass Filter; HPF)(320) 및 하이패스필터(320)을 통과한 정현파의 교류성분을 전류 구동기(340)에 인가할 것인가의 여부를 결정하는 아날로그 스위치(SW, 33)를 구비한다. 아날로그 스위치(SW)(33)에는 TTL INPUT(330) 단자가 접속되어 있어서, 이를 통하여 0 V가 입력되면 아날로그 스위치(33)는 접지(Ground)와 연결되어 HPF(320)의 출력은 전류 구동기(Current Driver)(340)에 입력되지 못하게 하고, 5 V가 입력되면 스위치(SW)(33)는 접지(Ground)와 연결이 끊어져 HPF(320)의 출력은 전류 구동기(Current Driver)(340)에 저항기(R)(34)를 통해 입력하게 되어 전류 구동기(Current Driver)(340)가 교류 성분의 전류를 발생하게 된다.
입력 신호 V2를 제공하는 수단은 VIN측 단자에 양의 입력 전압(VREF1)을 제공하기 위한 가변 저항기(50)이 접속된 상한 전압 제한기(Voltage Limiter)(100)로 구성된다.
입력 신호 V3를 제공하는 수단은 입력단에 TTL INPUT 단자(360)이 접속된 NOT GATE(51)로 구성된다.
그리고 전류 구동기(Current Driver)(340)는 저항기(R1)(34), 저항기(R2)(49), 연산 증폭기(38), 저항기(R9)(35), 저항기 R(36), 저항기(R3)(39), 스위치(SW)(40), PNP형의 트랜지스터(Q)(41), 저항기 R8(42), 레이저 다이오드(43), 차동증폭기(350), 연산증폭기(38)의 음의 입력과 출력에 연결되어 귀환이득에 의한 발진 방지를 위한 캐패시터(37), 트랜지스터에서 콜렉터와 에미터 사이에 흐르는 전류의 변화에 의하여 전원 -VEE의 흔들림을 제거하기 위한 바이패스 캐패시터로서의 캐패시터(52)를 구비한다. 여기서, 차동 증폭기(350)는 저항기 R8(42; 제1저항기) 양단 전압을 증폭하기 위한 것으로, R4(44), R5(45), R6(46), R7(47) 및 연산 증폭기(48)를 구비한다. 차동 증폭기(350)의 출력은 제2저항기(49)를 통하여 연산 증폭기(38)의 음의 입력단으로 귀환한다.
이와 같은 전류 구동기의 또 다른 실시예가 도 4에 도시된다. 이는 도 3의 전류 구동기에서 저항기(39), 스위치(40), 트랜지스터(41), 음의 전압원(-VEE) 및 바이패스 캐패시터(52)를 없앤 대신에 분압기(70), 연산 증폭기(80) 및 다이오드(90)을 구비한 점이 다르다. 도시된 바와 같이, 이 전류 구동기 실시예에서, 제1연산 증폭기(38), 저항기 R8(42; 제1저항기), 차동 증폭기(350) 및 저항기(49; R2)의 동작은 도 3의 전류 구동기에서의 동작과 유사하다. 다만, 제2연산 증폭기(80)는 음의 입력단이 제1연산 증폭기(38)의 입력단에 접속되고 양의 입력단이 제1연산 증폭기(38)의 출력단에 분압기(70)를 통하여 접속되어 제1연산 증폭기(38)의 출력에 따라 레이저 다이오드(43)에 흐르는 전류를 제어한다. 이 제2연산 증폭기(80)는 제2의 TTL 입력단(360)에서 제공되는 제어 신호가 NOT 게이트(52)에 의해 반전된 신호에 따라 디스에이블되기도 한다.
또한, 분압기(70)는 제1연산 증폭기(38)의 출력단과 접지단 사이에 접속된 두 개의 직렬 저항기(71, 72)로 형성된다. 이 두 직렬 저항기(71, 72)의 절점에 상기 제2연산 증폭기(80)의 양의 입력단이 접속된다. 제2연산 증폭기(80)의 음의 입력단은 상기 제1연산 증폭기(38)의 음의 입력단과 저항기들(34, 35, 49)의 접속 절점에 접속된다.
그리고, 부가된 다이오드(90)는 제1저항기(42)와 레이저 다이오드(43)의 캐소드 사이에 접속되어 레이저 다이오드(43)를 정전기로부터 보호한다.
다음에, 도 5에 도시된 바와 같은 상한(가변) 전압 제한기를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치는, 상기(도 3)와 같은 구성의 레이저 구동 장치에서 레이저 다이오드의 방출광 세기를 일정하게 하기 위하여 상한 전압 제한기(100)의 VIN입력단에 가변 저항기(50) 대신에 레이저 다이오드의 방출광 세기를 알 수 있도록 하는 수광부(400)가 접속된다. 이 수광부(400)는 도 3의 VREF1대신에 레이저 다이오드 내에 내장되어 있는 수광소자(Photodiode)(74)와 수광 소자(74)를 이용하여 레이저 다이오드의 광세기를 전압 신호로 검출하여 주는 연산 증폭기(76)와, 광세기의 크기를 정하여 주는 (-)VREF1를 설정하기 위한 전압 팔로워(follower) 회로(78) 및 증폭기(76)의 출력 전압과 (-)VREF1와 같은 전압으로 출력되는 전압 팔로워(follower)(78)의 출력 전압을 증폭하는 연산증폭기(83)를 구비한다. 연산증폭기(76)의 출력단은 연산증폭기(83)의 (-)입력단자에 접속됨으로써 하나의 귀환회로를 형성한다. 연산증폭기(83)는 수광소자(74)에서 검출되는 광세기에 비례하는 전압의 크기가 음의 정전압 (-)VREF1의 세기와 항상 같도록 귀환회로가 형성되게 제작된다. 연산 증폭기(83)의 음의 입력과 출력에 연결된 캐패시터(82)는 궤환의 이득에 의한 발진을 제거하고 전류 구동기(Current Driver)(340)의 교류 입력 단자 V1에 교류 전압이 입력되는 경우에 수광소자의 교류성분을 제거하기 위하여 부가하고, 저항기(81)는 연산증폭기(83)의 이득 특성을 변화시키기 위하여 부가한다.
이상과 같은 구성의 상한 전압 제한기 및 이를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치는 다음과 같이 동작한다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같은 상한 전압이 제한되는 가변 전압 제한기의 회로에서, 연산증폭기(12)는 전압 팔로워(follower)로 동작하므로, 연산증폭기(12)의 입력 정전압 VREF와 연산증폭기(12)의 출력 전압은 같다. 마찬가지로, 연산증폭기(13)의 입력 전압 VREF와 연산증폭기(13)의 출력 전압은 같다. 여기서 연산증폭기의 기본특성을 이용하면, 연산증폭기(11)의 입력신호(VIN)와 출력신호(VA)는 같아야 한다. 그러나 VA에 R1을 통하여 정전압 VREF가 연결되어 있다. R1이 다이오드의 순방향 저항 Rf및 연산증폭기(11)의 Open Output 저항이 충분히 작은 경우는 VA는 변화가 없다. 이는 곧 VIN=VA가 됨을 말한다. 마찬가지의 방법으로 VIN이 VREF보다 작은 경우에도 VA=VIN이어야한다. 그러나 VA가 VREF보다 큰 경우에는 다이오드 D1은 OFF상태가 되므로 결국 VA=VREF가 된다. 이는 VA가 VIN과 같지 않으므로, 연산증폭기(11)의 출력은 연산증폭기(11)의 출력의 양의 포화전압으로 출력을 하게 된다. 도 1의 C1의 동작 특성은 VIN이 수백 Hz 이상일 경우에 연산증폭기(12)의 출력이 영향을 받게되어 정전압 특성을 상실하게 된다. VIN의 인가 주파수에 관계없이 정전압 특성을 유지하도록 하기 위하여 부착한다. 연산증폭기(13)은 상한 전압이 제한된 전압 VA가 다른 회로와 연결되어 사용되는 경우에 전압 제한기의 출력 저항이 R1,D1에 의하여 출력 저항이 작은 값이 아니므로, 연결하여 사용되는 소자의 입력 저항의 크기에 따른 동적특성이 달라지는 경우를 방지하기 위하여 전압 팔로워(follower)로서 부착을 한다.
이를 정리하면 VIN< VREF인 경우는VOUT= VIN이다. 그리고 VIN> VREF인 경우는VOUT= VREF이며, 이 경우 연산증폭기(11)의 출력은 연산증폭기(11) 출력의 양의 포화전압으로 출력을 하게된다.
또한, 도 1의 가변 전압제한기(100)는 입력을 VIN,VREF로, 출력을VOUT과 VSAT로 정의하여 각각 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같은 전류 제한기가 부착된 레이저 다이오드의 전류 공급기 및 전류 제한기가 부착되고 광세기를 일정하게 유지시키는 레이저 다이오드 구동기에 사용한다.
도 2는 도 1의 가변 전압 제한기에 비하여 다이오드 D2가 추가되어 있다. VIN이 0보다 작은 전압으로 입력되는 경우에 연산증폭기(11)의 출력이 (-)포화 전압으로 출력하게 된다. 이 경우 상한 전압 제한기로서의 주파수 특성이 저하되는데 이를 D2의 순방향 항복 전압으로 제한함으로써 전압 제한기의 주파수 특성을 향상시키며, 상한 전압 제한기로서의 특징은 그대로 지니고 있다. 도 1의 가변 전압 제한기와 마찬가지로, 도 2의 가변 전압 제한기(110)도 입력을 VIN,VREF로, 출력을 VOUT과 VSAT로 정의하여 각각 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같은 전류 제한기가 부착된 레이저 다이오드의 전류 공급기 및 전류 제한기가 부착되고 광세기를 일정하게 유지시키는 레이저 다이오드 구동기에 사용한다.
도 3은 레이저 다이오드 구동기의 회로를 보여주고 있다. 일반적으로 사용되는 통신용 DFB 레이저 다이오드(Distributed Feedback Laser Diode)는 에노드(Anode)가 케이스에 접지되어 음의 전류를 레이저 다이오드에 인가하도록 되어있다. 이러한 광통신용 레이저 다이오드의 구동 회로에서 전류 구동기(Current Driver)(340)의 입력은 정현파 신호(Sinusoidal Signal)(310) 입력 V1, 상한 전압이 제한된 입력 V2, 전류 구동기(Current Driver)(340)의 동작의 On/Off를 결정하는 입력 신호 V3로 구성되어 있다.
먼저, 정현파 신호(Sinusoidal Signal)(310)의 출력은 캐패시터(31)과 저항(32)로 구성된 하이패스필터(High Pass Filter; HPF)(320)를 지나면서 직류성분은 통과하지 못하고, 단지 교류 성분만 통과하게 된다. 이렇게 통과한 교류성분은 아날로그 스위치(SW, 33)에 의하여 전류 구동기(Current Driver)에 인가여부가 결정지어지는데, TTL INPUT(330) 단자를 통하여 0 V가 입력되면 아날로그 스위치(SW)(33)는 접지(Ground)와 연결되어 HPF(320)의 출력은 전류 구동기(Current Driver)(340)에 입력되지 못하게 한다. 그러나 TTL INPUT(330) 단자를 통하여 5 V가 입력되면 스위치(SW)(33)은 접지(Ground)와 연결이 끊어져 HPF(320)의 출력은 전류 구동기(Current Driver)(340)에 저항기(R)(34)를 통해 입력하게 되어 전류 구동기(Current Driver)(340)가 교류 성분의 전류를 발생하게 된다. 입력 전압 VIN에 대한 전류 증폭도는 R2(49)/R1(34)의 비로 특징지어 진다. 여기서 전류(I)는 트랜지스터 Q(41)의 에미터와 콜렉터를 통과하는 전류를 나타낸다.
그리고 입력 V2에서, 양의 입력(VREF1)은 상한 전압 제한기(Voltage Limiter, 100)을 통과하여 전류 구동기(Current Driver)(340)에 입력되는데, 그 입력 전압은 양의 임계전압(VREF)으로 제한된다. 만약 양의 입력(VREF1)이 양의 임계전압(VREF)으로 입력되는 경우에는 상한 전압 제한기(Voltage Limiter, 100)의 출력 VSAT가 연산증폭기(도 1 및 도 2의 설명참고)의 양의 포화 전압으로 출력하게 된다. 이로써 양의 입력(VREF1)이 양의 임계전압(VREF) 보다 크게 입력되었는지의 여부를 판별할 수 있는 신호를 제공하게 된다.
도 3의 전류 구동기(Current Driver)(340)의 동작 원리는 다음과 같다. TTL INPUT(360) 단자에 0 V가 입력이 되면 Not Gate(51)를 지나면서 V3는 5 V가 되고 스위치(SW)(40)가 오프된다. 이는 PNP형의 트랜지스터(Q)(41)의 입력이 0이 되므로, 트랜지스터(Q)(41)의 콜렉터와 에미터 간에 전류 흐름이 0암페어가 되도록 한다. 이는 곧 레이저 다이오드(43)에 흐르는 전류의 크기를 0암페어로 만듦으로써, 레이저 다이오드(43)의 동작을 OFF시킨다. 그러나 TTL INPUT(360) 단자에 5 V가 입력이 되면 V3는 0 V가 되어 스위치(SW)(40)가 온되며, 연산 증폭기(38)의 출력이 저항기(R3)(39)를 통과하여 트랜지스터(Q)(41)의 베이스에 입력됨으로써, 레이저 다이오드(43)에 흐르는 전류의 양을 조절한다.
만약 V1= 0 V이고, 그리고 TTL INPUT(360)이 5 V가 입력되며, V2가 0 V가 아닌 경우를 설명한다.
연산증폭기(38)의 출력은 저항기 R3(39)을 지나 트랜지스터(Q41)의 베이스에 입력되는데, 저항기 R3(39)는 트랜지스터(Q)(41)의 베이스에 입력되는 전류의 크기를 특징지운다. 이때 트랜지스터(Q)(41)의 콜렉터와 에미터 간에 흐르는 전류의 양은 트랜지스터(Q)(41)의 베이스와 에미터 간의 전류의 크기에 비례하여 흐른다. 이렇게 흐르는 전류의 양(I)은 저항기 R8(42)를 지나면서 저항기 R8(42)의 양단간의 전압(전압의 크기 : I x R8)으로 바뀌어 진다. 이 저항기 R8(42)에 인가되는 양단간의 전압은 차동증폭기(350)에 의하여 순수하게 저항기 R8(42)의 양단에 인가되는 전압과 차동증폭기(350)의 전압이득의 곱으로 연산증폭기(48)에 출력으로 나온다. 차동증폭기(350)에서, R4(44)=R5(45), R6(46)=R7(47)인 경우에, 차동 증폭기(350)의 증폭율(A)은 다음 수학식 1로 표시된다.
A = -R7/R5
연산 증폭기(48)의 출력 전압 V은 A x I x R8가 된다. 그런데, 연산 증폭기(38)의 음의 입력 단자는 양의 입력 단자와 전위가 같은 가상 접지 전압이므로, 아래와 같은 수학식 2를 만족한다.
V = - R2/ R9x VIN
= - A I R8
출력 전압 V와 저항기 R8(42)에 흐르는 전류와의 수학식 1 및 2에 의하여, 레이저 다이오드에 흐르는 전류(I)는 다음 수학식 3과 같이 크기가 정하여 진다.
I = {R5R2VIN} / {R9R8R7}
그러므로, VIN에 대하여 적절히 저항기 R5, R2, R9, R8, R7을 조절하여 전류의 증폭비를 조절할 수 있다. 연산증폭기(38)의 음의 입력과 출력에 연결된 캐패시터(37)는 귀환의 이득에 의한 발진을 제거하기 위하여 부가한다. 그리고 캐패시터(52)는 트랜지스터에서 콜렉터와 에미터 사이에 흐르는 전류의 변화에 의하여 전원 -VEE의 흔들림을 제거하기 위한 바이패스 캐패시터로서의 역할을 하도록 부가한다. 단, 도 3에서 교류 입력 신호 V1첨두치 전압 크기는 직류입력신호 V2의 크기에 비하여 작은 경우로 제한한다.
그런데 도 4의 실시예도 상기 설명된 도 3의 실시예와 동작이 유사하다. 다만, TTL INPUT(360) 단자에 0 V가 입력이 되면 Not Gate(51)를 지나면서 V3는 5 V가 되고 제2연산 증폭기(80)에 전압이 인가되어 레이저 다이오드(43)의 동작을 OFF시킨다. 그러나 TTL INPUT(360) 단자에 5 V가 입력이 되면 V3는 0 V가 되어 연산 증폭기(38)의 출력이 분압기(70)를 통과하여 제2연산 증폭기(80)의 양의 입력단에 입력됨으로써, 제2연산 증폭기(80)의 출력 변화에 따라 레이저 다이오드(43)에 흐르는 전류의 양이 조절된다.
도 5는 레이저 다이오드의 광세기의 출력을 일정하게 유지하도록 하여주는 레이저 다이오드 구동기를 보여준다. 이는 도 3의 VREF1대신에 레이저 다이오드 내에 내장되어 있는 수광소자(Photodiode)(74)를 이용한 레이저 다이오드의 광세기를 전압으로 바꾸어 주는 증폭기(76)와 광세기의 크기를 정하여 주는 VREF2로 대치되어 있다. 이는 레이저의 광세기를 전압으로 바꾸어 주는 증폭기(76)의 출력 전압과 VREF2와 같이 전압으로 출력되는 전압 팔로워(follower)(78)의 출력이 연산증폭기 (83)의 음의 입력단자로 입력된다. 여기서 광세기를 일정하게 유지하도록 하는 귀환회로의 동작을 살펴보면, 상한 전압이 제한되는 가변 전압제한기(100)과 전류 구동기(Current Driver)(340)에서 레이저 다이오드에 공급되는 전류에 의해 발생하는 광의 세기가 수광소자(74)에 의하여 검출되고, 다시 연산증폭기(76)에 의하여 전압으로 바뀐다. 연산증폭기(76)의 출력은 연산증폭기(83)에 음의 입력단자에 입력됨으로써 하나의 귀환회로를 형성한다. 연산증폭기(83)의 기본특성을 이용하면 수광소자(74)에서 검출되는 광세기에 비례하는 전압의 크기는 음의 정전압 (-)VREF1의 세기와 항상 같도록 귀환회로가 형성됨으로써, 음의 정전압 (-)VREF1가 일정한 정전압이 입력되는 경우에는 항상 레이저 출력광의 세기가 일정하게 유지됨을 알 수 있다. 연산 증폭기(83)의 음의 입력과 출력에 연결된 캐패시터(82)는 귀환 이득에 의한 발진을 제거하기 위하여 부가하였을 뿐만 아니라, 전류 구동기(Current Driver)(340)의 교류 입력 단자 V1에 교류전압이 입력되는 경우에 수광소자의 교류성분을 제거하기 위하여 부가한다. 그리고 저항기(81)는 연산증폭기(83)의 이득특성을 변화시키기 위하여 부가한다. 도 5에서도 레이저 다이오드에 인가되는 최대 전류의 크기는 VREF에 의하여 제한되는 임계 전압으로 전류 구동기(Current Driver)에서 흐르는 전류의 크기가 정해진다. 또한 전류 구동기(Current Driver)의 입력단자 V3에 입력되는 TTL INPUT(440) 단자를 통한 디지탈 신호가 5V인 경우는 전류 구동기가 레이저 다이오드에 전류를 공급하고, 0V인 경우는 전류 구동기(Current Driver)가 레이저 다이오드에 전류를 공급하지 않는다. 그리고 TTL INPUT(430) 단자의 디지탈 신호가 5V인 경우는 전류 구동기(Current Driver)에 교류신호 V1이 인가되고, 0V인 경우는 전류 구동기(Current Driver)에 교류신호 V1이 0 V가 입력되도록 아날로그 스위치(73)를 부가한다. 도 5에서 전류 구동기(340)은 도 3의 전류 구동기(340)와 똑같은 회로로 구성된다. 단, 도 3에서와 마찬가지로, 도 5에서 교류 입력신호 V1첨두치 전압 크기는 직류 입력 신호 V2의 크기에 비하여 작은 경우로 제한한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 상한 전압 제한기 및 이를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치는, 연산 증폭기(Operational Amplifier)와 다이오드를 조합하여 전압 강하가 아주 작은 이상적인 다이오드 특성을 갖는 상한 전압이 제한되는 가변 전압 제한기(Variable Voltage Limiter)를 구현한다. 이 회로는 상한 제한 전압(이하 상한 임계 전압)을 사용자가 손쉽게 변화시켜 사용할 수 있는 상한 전압 제한기가 된다. 또한 이를 이용하는 전류 공급기에 부가하여 사용하는 경우, 즉 상한(가변) 전압 제한기 뒷단에 전압의 변화에 선형적으로 비례하여 전류를 발생시키는 회로를 부가하여 사용하면 전류의 공급을 제한하는 전류 구동기를 구성할 수 있는데, 이 전류 구동기를 이용하여 광세기를 일정하게 유지시키는 레이저 다이오드 구동 장치(driver)를 구성함으로써, 전류의 제한을 단지 가변(상한) 전압 제한기의 제한 전압 만을 조절하여 공급 전류를 제한하는 방법으로 레이저 다이오드에 공급되는 최대 전류를 제한하면서 광세기를 일정하게 유지하도록 사용한다. 따라서, 다음과 같은 장점을 갖는다.
첫째, 상한 전압이 제한되는 가변 전압 제한기로 레이저 다이오드에 제공되는 전류 제한이 가능하다.
둘째, 본 발명은 입력 전압(VREF) 만을 조정하여 전압 제한기의 상한 전압 임계값을 조절할 수 있으므로 조작이 간편하다.
세째, 입력전압(VREF)이 전류 공급기에 의하여 레이저 다이오드에 공급되는 최대전류의 량을 제한할 수 있다.
네째, 전압 비교기의 출력은 입력 신호가 상한 임계전압 보다 큰 경우는 (+)포화전압으로 출력된다. 이 신호를 모니터용(Alarm) 신호로 사용할 수 있다.
다섯째, 입력 전압(VREF)이 전류 공급기에 의하여 레이저 다이오드에 공급되는 최대전류의 량을 제한하고 레이저의 광출력을 일정하게 유지하도록 하여준다.
여섯째, TTL 신호에 의하여 레이저 다이오드 구동 장치의 Shut-Down 기능을 부가할 수 있으므로 레이저 다이오드가 과전류 혹은 오동작에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (33)

  1. +입력단자에는 입력 전압이 접속된 연산증폭기;
    상기 연산증폭기의 -입력 단자에는 직렬로 접속된 두 저항기;
    상기 두 저항기 중 상기 연산증폭기의 -입력 단자에 직접 접속되지 않은 저항기와 접지점 사이에 접속된 캐패시터; 및
    상기 연산증폭기의 출력단자와 상기 두 저항기의 접속 절점 사이에 접속된 다이오드;를 구비하고,
    상기 저항기와 캐패시터의 접속 절점에는 상한 임계 전압의 기준이 되는 기준 전압이 인가되며, 상기 다이오드는 캐소드 측이 상기 연산증폭기의 출력단에 접속되며, 상기 연산 증폭기의 출력단은 포화 전압 검출단에 접속되며, 상기 두 저항기 및 다이오드의 접속 절점을 전압 출력단으로 한 것을 특징으로 하는 상한 전압 제한기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 저항기와 캐패시터의 접속 절점에는, 상기 기준 전압이 +입력 단자에 인가되고 -입력 단자와 출력 단자가 전기적으로 접속된 기준 전압 팔로워 형태의 연산증폭기가 더 접속되고, 상기 두 저항기 및 다이오드의 접속 절점에는, -입력 단자와 출력 단자가 전기적으로 접속된 출력 전압 팔로워 형태의 연산증폭기의 +입력 단자가 더 접속되어, 상기 출력 전압 팔로워 형태의 연산증폭기 출력단자가 상기 전압 출력단으로 된 것을 특징으로 하는 상한 전압 제한기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 접지점과 상기 두 저항기 및 다이오드의 접속 절점 사이에 다이오드가 더 접속되며, 상기 다이오드는 애노드 쪽이 상기 접지점과 접속되도록 배치된 것을 특징으로 하는 상한 전압 제한기.
  4. +입력단자에는 입력 전압이 접속된 연산증폭기와, 상기 연산증폭기의 -입력 단자에는 직렬로 접속된 두 저항기와, 상기 두 저항기 중 상기 연산증폭기의 -입력 단자에 직접 접속되지 않은 저항기와 접지점 사이에 접속된 캐패시터 및 상기 연산증폭기의 출력단자와 상기 두 저항기의 접속 절점 사이에 접속된 다이오드를 구비하고, 상기 저항기와 캐패시터의 접속 절점에는 상한 임계 전압의 기준이 되는 기준 전압이 인가되며, 상기 다이오드는 캐소드 측이 상기 연산증폭기의 출력단에 접속되며, 상기 연산 증폭기의 출력단은 포화 전압 검출단에 접속되며, 상기 두 저항기 및 다이오드의 접속 절점을 전압 출력단으로 하는 상한 전압 제한기;
    상기 입력 전압이 포화되는 경우에도 항상 전류 변조가 가능하도록 광 검출 피크값을 측정하는데 사용되는 정현파를 제공하는 정현파 입력기;
    상기 정현파 입력기 및 상한 전압 제한기의 합성 출력 전압에 대응하는 전류를 상기 레이저 다이오드에 제공하는 전류 구동기;
    상기 정현파 입력기로부터의 정현파 신호를 상기 전류 구동기에 입력할 것인가를 결정하는 제1의 TTL 입력단; 및
    상기 전류 구동기의 작동 여부를 결정하는 제2의 TTL 입력단;을
    구비한 것을 특징으로 하는 상한 전압 제한기를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 정현파 입력기는,
    상기 입력 전압이 포화되는 경우에도 항상 전류 변조가 가능하도록 광 검출 피크값을 측정하는데 사용되는 정현파를 생성하는 정현파 발생기;
    상기 정현파 발생기의 출력단에서 나오는 정현파 신호 중 직류 성분을 제거하고 정현파 신호 만을 통과시키는 하이패스필터; 및
    상기 제1의 TTL 입력단의 신호에 따라 상기 하이패스필터로부터의 정현파 신호를 상기 전류 구동기에 제공하는 제1스위치;를
    구비한 것을 특징으로 하는 상한 전압 제한기를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 상한 전압 제한기에서, 상기 저항기와 캐패시터의 접속 절점에는, 상기 기준 전압이 +입력 단자에 인가되고 -입력 단자와 출력 단자가 전기적으로 접속된 기준 전압 팔로워 형태의 연산증폭기가 더 접속되고, 상기 두 저항기 및 다이오드의 접속 절점에는, -입력 단자와 출력 단자가 전기적으로 접속된 출력 전압 팔로워 형태의 연산증폭기의 +입력 단자가 더 접속되어, 상기 출력 전압 팔로워 형태의 연산증폭기 출력단자가 상기 전압 출력단으로 된 것을 특징으로 하는 상한 전압 제한기를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치.
  7. 제4항 또는 제6항에 있어서,
    상기 상한 전압 제한기에서, 상기 접지점과 상기 두 저항기 및 다이오드의 접속 절점 사이에 다이오드가 더 접속되며, 상기 다이오드는 애노드 쪽이 상기 접지점과 접속되도록 배치된 것을 특징으로 하는 상한 전압 제한기를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 전류 구동기는,
    상기 정현파 신호와 상기 상한 전압 제한기의 출력 신호의 합성 신호를 증폭하는 연산 증폭기;
    컬렉터 쪽에 음의 전압원이 접속되고, 에미터 쪽에 레이저 다이오드가 접속되어, 베이스에 인가되는 상기 연산 증폭기의 출력에 따라 상기 레이저 다이오드에 흐르는 전류를 제어하는 트랜지스터;
    상기 트랜지스터의 베이스와 상기 연산 증폭기의 출력단 사이에 접속되어, 상기 제2의 TTL 입력단에서 제공되는 제어 신호에 따라 상기 연산 증폭기의 출력이 상기 트랜지스터에 제공되는 것을 단속하는 제2스위치;
    상기 트랜지스터의 에미터와 상기 레이저 다이오드의 캐소드 사이에 접속된 제1저항기;
    상기 제1저항기 양단의 전위차를 증폭하는 차동 증폭기;
    상기 차동 증폭기의 출력단과 상기 연산 증폭기의 입력단 사이에 접속된 제2저항기; 및
    상기 제1저항기와 접지단 사이에 애노드가 접지되도록 접속된 레이저 다이오드;를
    구비한 것을 특징으로 하는 상한 전압 제한기를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2의 TTL 입력단은 상기 제1의 TTL 입력단에 NOT 논리 게이트를 접속한 것을 특징으로 하는 상한 전압 제한기를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 전류 구동기는,
    상기 정현파 신호와 상기 상한 전압 제한기의 출력 신호의 합성 신호를 증폭하는 제1연산 증폭기;
    상기 제2의 TTL 입력단에서 제공되는 제어 신호에 따라 디스에이블되기도 하며, 상기 제1연산 증폭기의 입력단에 음의 입력단이 접속되고 상기 제1연산 증폭기의 출력단에 분압기를 통하여 양의 입력단이 접속되어 상기 제1연산 증폭기의 출력에 따라 상기 레이저 다이오드에 흐르는 전류를 제어하는 제2연산 증폭기;
    상기 제2연산 증폭기의 출력단과 상기 레이저 다이오드의 캐소드 사이에 접속된 제1저항기;
    상기 제1저항기 양단의 전위차를 증폭하는 차동 증폭기;
    상기 차동 증폭기의 출력단과 상기 제1연산 증폭기의 입력단 사이에 접속된 제2저항기; 및
    상기 제1저항기와 접지단 사이에 애노드가 접지되도록 접속된 레이저 다이오드;를
    구비한 것을 특징으로 하는 상한 전압 제한기를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2의 TTL 입력단은 상기 제1의 TTL 입력단에 NOT 논리 게이트를 접속한 것을 특징으로 하는 상한 전압 제한기를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 분압기는 제1연산 증폭기의 출력단과 접지단 사이에 접속된 두 개의 직렬 저항기로 형성된 것을 특징으로 하는 상한 전압 제한기를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제1저항기와 상기 레이저 다이오드의 캐소드 사이에 상기 레이저 다이오드를 정전기로부터 보호하기 위한 다이오드가 더 접속된 것을 특징으로 하는 상한 전압 제한기를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치.
  14. 제4항에 있어서,
    상기 입력 전압은 상기 연산 증폭기의 +입력단에 접속된 가변 저항기에 의해 전압원에서 제공되는 전압이 분압된 것임을 특징으로 하는 상한 전압 제한기를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치.
  15. 제4항에 있어서,
    상기 전류 구동기는 상기 연산 증폭기의 -입력단자와 출력 단자 사이에 접속되어 귀환 이득에 의한 발진 방지를 위한 캐패시터를 더 구비한 것을 특징으로 하는 상한 전압 제한기를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치.
  16. 제8항에 있어서,
    상기 전류 구동기는 상기 트랜지스터의 콜렉터와 에미터 사이에 흐르는 전류의 변화에 따라 상기 트랜지스터의 콜렉터에 접속된 음의 전압원의 전압 요동을 제거하기 위한 바이패스 캐패시터를 더 구비한 것을 특징으로 하는 상한 전압 제한기를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치.
  17. 제4항에 있어서,
    상기 정현파 입력기의 출력 전압은 상기 상한 전압 제한기의 출력 전압 보다 작도록 제한된 것을 특징으로 하는 상한 전압 제한기를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치.
  18. +입력단자에는 입력 전압이 접속된 연산증폭기와, 상기 연산증폭기의 -입력 단자에는 직렬로 접속된 두 저항기와, 상기 두 저항기 중 상기 연산증폭기의 -입력 단자에 직접 접속되지 않은 저항기와 접지점 사이에 접속된 캐패시터 및 상기 연산증폭기의 출력단자와 상기 두 저항기의 접속 절점 사이에 접속된 다이오드를 구비하고, 상기 저항기와 캐패시터의 접속 절점에는 상한 임계 전압의 기준이 되는 기준 전압이 인가되며, 상기 다이오드는 캐소드 측이 상기 연산증폭기의 출력단에 접속되며, 상기 연산 증폭기의 출력단은 포화 전압 검출단에 접속되며, 상기 두 저항기 및 다이오드의 접속 절점을 전압 출력단으로 하는 상한 전압 제한기;
    상기 입력 전압이 포화되는 경우에도 항상 전류 변조가 가능하도록 광 검출 피크값을 측정하는데 사용되는 정현파를 제공하는 정현파 입력기;
    상기 정현파 입력기 및 상한 전압 제한기의 합성 출력 전압에 대응하는 전류를 상기 레이저 다이오드에 제공하는 전류 구동기;
    레이저 광세기를 전압으로 검출하는 레이저 광 검출기;
    상기 레이저 광세기의 크기를 정하여 주는 제1의 기준전압제공 수단;
    상기 정현파 입력기로부터의 정현파 신호를 상기 전류 구동기에 입력할 것인가를 결정하는 제1의 TTL 입력단; 및
    상기 전류 구동기의 작동 여부를 결정하는 제2의 TTL 입력단;을
    구비한 것을 특징으로 하는 상한 전압 제한기를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 정현파 입력기는,
    상기 입력 전압이 포화되는 경우에도 항상 전류 변조가 가능하도록 광 검출 피크값을 측정하는데 사용되는 정현파를 생성하는 정현파 발생기;
    상기 정현파 발생기의 출력단에서 나오는 정현파 신호 중 직류 성분을 제거하고 정현파 신호 만을 통과시키는 하이패스필터; 및
    상기 제1의 TTL 입력단의 신호에 따라 상기 하이패스필터로부터의 정현파 신호를 상기 전류 구동기에 제공하는 제1스위치;를
    구비한 것을 특징으로 하는 상한 전압 제한기를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 상한 전압 제한기에서, 상기 저항기와 캐패시터의 접속 절점에는, 상기 기준 전압이 +입력 단자에 인가되고 -입력 단자와 출력 단자가 전기적으로 접속된 기준 전압 팔로워 형태의 연산증폭기가 더 접속되고, 상기 두 저항기 및 다이오드의 접속 절점에는, -입력 단자와 출력 단자가 전기적으로 접속된 출력 전압 팔로워 형태의 연산증폭기의 +입력 단자가 더 접속되어, 상기 출력 전압 팔로워 형태의 연산증폭기 출력단자가 상기 전압 출력단으로 된 것을 특징으로 하는 상한 전압 제한기를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치.
  21. 제18항 또는 제20항에 있어서,
    상기 상한 전압 제한기에서, 상기 접지점과 상기 두 저항기 및 다이오드의 접속 절점 사이에 다이오드가 더 접속되며, 상기 다이오드는 애노드 쪽이 상기 접지점과 접속되도록 배치된 것을 된 것을 특징으로 하는 상한 전압 제한기를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 전류 구동기는,
    상기 정현파 신호와 상기 상한 전압 제한기의 출력 신호의 합성 신호를 증폭하는 연산 증폭기;
    컬렉터 쪽에 음의 전압원이 접속되고, 에미터 쪽에 레이저 다이오드가 접속되어, 베이스에 인가되는 상기 연산 증폭기의 출력에 따라 상기 레이저 다이오드에 흐르는 전류를 제어하는 트랜지스터;
    상기 트랜지스터의 베이스와 상기 연산 증폭기의 출력단 사이에 접속되어, 상기 제2의 TTL 입력단에서 제공되는 제어 신호에 따라 상기 연산 증폭기의 출력이 상기 트랜지스터에 제공되는 것을 단속하는 제2스위치;
    상기 트랜지스터의 에미터와 상기 레이저 다이오드의 캐소드 사이에 접속된 제1저항기;
    상기 제1저항기 양단의 전위차를 증폭하는 차동 증폭기;
    상기 차동 증폭기의 출력단과 상기 연산 증폭기의 입력단 사이에 접속된 제2저항기; 및
    상기 제1저항기와 접지단 사이에 애노드가 접지되도록 접속된 레이저 다이오드;를
    구비한 것을 특징으로 하는 상한 전압 제한기를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제2의 TTL 입력단은 상기 제1의 TTL 입력단에 NOT 논리 게이트를 접속한 것을 특징으로 하는 상한 전압 제한기를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치.
  24. 제18항에 있어서,
    상기 전류 구동기는,
    상기 정현파 신호와 상기 상한 전압 제한기의 출력 신호의 합성 신호를 증폭하는 제1연산 증폭기;
    상기 제2의 TTL 입력단에서 제공되는 제어 신호에 따라 디스에이블되기도 하며, 상기 제1연산 증폭기의 입력단에 음의 입력단이 접속되고 상기 제1연산 증폭기의 출력단에 분압기를 통하여 양의 입력단이 접속되어 상기 제1연산 증폭기의 출력에 따라 상기 레이저 다이오드에 흐르는 전류를 제어하는 제2연산 증폭기;
    상기 제2연산 증폭기의 출력단과 상기 레이저 다이오드의 캐소드 사이에 접속된 제1저항기;
    상기 제1저항기 양단의 전위차를 증폭하는 차동 증폭기;
    상기 차동 증폭기의 출력단과 상기 제1연산 증폭기의 입력단 사이에 접속된 제2저항기; 및
    상기 제1저항기와 접지단 사이에 애노드가 접지되도록 접속된 레이저 다이오드;를
    구비한 것을 특징으로 하는 상한 전압 제한기를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 제2의 TTL 입력단은 상기 제1의 TTL 입력단에 NOT 논리 게이트를 접속한 것을 특징으로 하는 상한 전압 제한기를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 분압기는 제1연산 증폭기의 출력단과 접지단 사이에 접속된 두 개의 직렬 저항기로 형성된 것을 특징으로 하는 상한 전압 제한기를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치.
  27. 제24항에 있어서,
    상기 제1저항기와 상기 레이저 다이오드의 캐소드 사이에 상기 레이저 다이오드를 정전기로부터 보호하기 위한 다이오드가 더 접속된 것을 특징으로 하는 상한 전압 제한기를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치.
  28. 제22항에 있어서,
    상기 레이저 광 검출기는,
    레이저 다이오드 내에 내장된 수광 소자;
    상기 수광 소자에 의해 검출된 광 검출 전류를 증폭하는 제1연산 증폭기; 및
    상기 제1연산 증폭기의 출력 전압과 상기 제1의 기준전압제공 수단에서 제공되는 제1기준 전압이 합성된 신호를 -입력 단자로 제공받아 증폭하는 제2연산 증폭기;를
    구비한 것을 특징으로 하는 상한 전압 제한기를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 레이저 광 검출기는 상기 제2연산 증폭기의 -입력단자와 출력단자 사이에 접속되어 귀환 이득에 의한 발진을 방지하기 위한 캐패시터를 더 구비한 것을 특징으로 하는 상한 전압 제한기를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 제1의 기준전압제공 수단은,
    제1전압원;
    상기 제1전압원에서 제공되는 전압을 분압하여 제1기준 전압을 제공하는 가변 저항기; 및
    상기 제1기준 전압을 그대로 유지하면서 상기 가변저항기에서 제공되는 전류를 증폭하여 상기 제2연산 증폭기의 -입력 단자에 제공하는 전압 팔로워;를
    구비한 것을 특징으로 하는 상한 전압 제한기를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치.
  31. 제22항에 있어서,
    상기 전류 구동기는 상기 연산 증폭기의 -입력단자와 출력 단자 사이에 접속되어 귀환 이득에 의한 발진 방지를 위한 캐패시터를 더 구비한 것을 특징으로 하는 상한 전압 제한기를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치.
  32. 제26항에 있어서,
    상기 전류 구동기는 상기 트랜지스터의 콜렉터와 에미터 사이에 흐르는 전류의 변화에 따라 상기 트랜지스터의 콜렉터에 접속된 음의 전압원의 전압 요동을 제거하기 위한 바이패스 캐패시터를 더 구비한 것을 특징으로 하는 상한 전압 제한기를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치.
  33. 제22항에 있어서,
    상기 정현파 입력기의 출력 전압은 상기 상한 전압 제한기의 출력 전압 보다 작도록 제한된 것을 특징으로 하는 상한 전압 제한기를 채용한 레이저 다이오드 구동 장치.
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