KR100740359B1 - 전자 부품을 작동시키는 구동 회로 - Google Patents

전자 부품을 작동시키는 구동 회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적어도 2가지 불연속적인 전류 세기 사이에서 전환 제어되는 가변 전류에 따라, 예컨대 레이저 다이오드와 같은 전자 부품(36)을 작동시키는 구동 회로(16)에 관한 것이다. 상기 구동 회로는 적어도 2가지 불연속적인 전류 세기 사이에서 가변 전류가 전환 제어될 때 발생하는 초기 과도 진동(initial transient oscillation)을 감쇠시키는 회로 요소를 포함한다. 상기 구동 회로(16)는, 상기 회로가 전류 미러 회로(38)(current mirror)를 구비하고, 상기 전류 미러 회로가 상기 가변 전류의 주파수에 의존하는 미러 계수(mirror factor)를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

전자 부품을 작동시키는 구동 회로 {DRIVER CIRCUIT FOR DRIVING AN ELECTRONIC COMPONENT}
도 1은 공급 전압원, 구동 회로 및 레이저 다이오드를 구비한 회로의 형태로 된 본 발명의 전형적인 기술 분야를 나타내는 모식적 평면도.
도 2는 주파수에 의존하는 미러 계수를 갖지 않는 전류 미러 회로를 구비한 구동 회로의 이상적으로 간략화된 블록 회로도.
도 3은 도 2에 따른 구동 회로의 내부 제어 전류 신호 및 이상적인 출력 신호의 시간 경과를 보여주는 파형도.
도 4는 구동 제어 신호의 이상적인 시간 경과 및 실제 시간 경과의 예.
도 5는 도 2에 기재된 구동 회로의 모놀리식 집적 트랜지스터의 횡단면도.
도 6은 전자 부품에 의해 야기되는 커패시턴스 및 인덕턴스를 갖는 실제 구동 회로의 블록 회로도.
도 7은 본 발명의 실시예인 실제 구동 회로의 블록 회로도.
도 8은 도 6 및 도 7에 기재된 구동 회로의 출력 신호의 계산된 시간 경과를 보여주는 파형도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
16: 구동 회로 18, 87: 공급 전압 단자
36: 전자 부품 38: 전류 미러 회로
40: 제 1 직렬 회로 42: 기준 저항
44: 기준 트랜지스터 46: 제어 전원
48: 제 2 직렬 회로 50: 추가의 저항
52: 추가의 트랜지스터 86: 유도성 레지스터
88: 커패시터 90: 감쇠 저항
본 발명은 적어도 2가지 불연속적인 전류 세기 사이에서 전환 제어되는 가변 전류에 따라 전자 부품을 작동시키는 구동 회로에 관한 것으로, 상기 구동 회로는 적어도 2가지 불연속적인 전류 세기 사이에서 가변 전류가 전환될 때 나타나는 초기 과도 진동을 감쇠시키는 회로 요소를 포함한다.
상기와 같은 유형의 구동 회로에 의해 작동되는 전자 부품의 예는 레이저 다이오드이다.
상기와 같은 장점을 갖는, 레이저 다이오드를 작동시키는 구동 회로는 유럽 특허 출원 공개 공보 제 810 700호에 공지되어 있다.
레이저 다이오드를 기초로 하는 반도체 레이저는 예를 들어 CD 및 DVD 등의 기록 매체에 데이터를 기록 입력하기 위해 이용된다. 고속으로 이루어지는 상기 기록 입력은 정확한 시간적 정의 및 정확한 출력을 갖는 광학적 광펄스(optical light pulse)를 필요로 한다. 따라서, 광출력을 생성하기 위해서는, 소정의 레벨 및 정확한 시간적 특성을 갖는 전류 펄스를 제공할 수 있는 구동 제어 회로가 필요하다.
상기와 같은 펄스의 생성시에는 매우 일반적으로, 구동 전압 및/또는 구동 전류를 제 1 레벨로부터 제 2 레벨로 전환 제어할 때 초기 과도 진동(링잉, ringing)이 나타나게 되는 문제가 있다. 이와 같은 초기 과도 진동은 바람직하지 않은 것이다.
초기 과도 진동시 나타나는 이상적인 전압 또는 전류 곡선으로부터의 편차의 정도는, 여기되는 진동 회로의 품질 계수(Q)를 좌우한다.
서문에 언급된 EP 810 700 A2호에서는 진동 회로-품질 계수(Q)가 R-C 구성 요소의 병렬 접속에 의해서 감소된다. 그러나 이와 같은 조치는 문제가 있는데, 그 이유는 상기 조치가 전류의 상승 속도 내지 하강 속도를 심하게 감소시키기 때문이다. 추가의 단점은, 피할 수 없는 하우징 커패시턴스(housing capacitance) 및 본딩 커패시턴스(bonding capacitance)의 작용으로 인해 제안된 조치의 효과가 감소된다는 것이다. 또한, 구동 회로를 집적 회로로서 구현하는 경우, 상기 제안을 실현하기 위해서는 상당한 칩 면적이 필요하다.
상기와 같은 내용을 배경으로 하는 본 발명의 과제는, 초기 과도 진동이 감소된 구동 회로를 제공하는 것이다.
상기 과제는 서문에 언급된 유형의 구동 회로가 전류 미러 회로(current mirror circuit)를 포함하고, 상기 전류 미러 회로가 가변 전류의 주파수에 의존하는 미러 계수(mirror factor)를 가짐으로써 해결된다.
상기와 같은 특징에 의해 상기 과제는 완전히 해결된다. 미러 계수를 총합에 있어서 주파수에 의존하도록 실현함으로써, 초기 과도 진동이 감소되는 것으로 판명되었다. 주파수에 의존하는 미러 계수를 갖는 본 발명에 따르면, 1 나노초(nanosecond) 미만의 짧은 상승 시간 및 하강 시간을 갖고, 수백 mA까지의 높은 증폭 전류 펄스를 갖는 레이저 다이오드도 감소된 초기 과도 진동(링잉, ringing)을 갖도록 구동 제어될 수 있다.
바람직하게는, 전류 미러 회로가 기준 저항 및 기준 트랜지스터로 이루어진 제 1 직렬 회로를 포함하고, 상기 기준 트랜지스터가 제 1 공급 전압 단자와 제어 전류원의 출력측 사이에 배치된다. 또한 바람직한 전류 미러 회로는 추가의 저항 및 추가의 트랜지스터로 이루어진 제 2 직렬 회로를 포함하고, 상기 추가 트랜지스터는 제 2 공급 전압 단자와 상기 전류 미러 회로의 출력측 사이에 배치되며, 상기 출력측을 통해 전자 부품이 구동 제어된다. 이 경우에는 기준 트랜지스터뿐만 아니라 추가의 트랜지스터도 공통의 제어 전류원에 의해서 제어된다.
상기와 같은 전류 미러 회로의 장점은 상기 회로가 모놀리식으로(monolithically) 집적될 수 있다는 것이다. 추가의 장점은 주파수(f)에 의존하는 미러 계수(K(f))가 회로 기술적인 수단에 의해서 실현될 수 있다는 것이며, 이 경우 상기 기술적인 수단은 트랜지스터의 효과적인 콜렉터-베이스 커패시턴스를 감소시키고 더 나아가 큰 칩 면적을 필요로 하지 않으면서 모닐리식으로 집적될 수 있다.
상기 전류 미러 회로가 기준 저항을 교락(僑絡, bridge over)시키는 커패시턴스(또는 커패시터)를 갖는 것도 또한 바람직하다.
상기 전류 미러 회로가 추가의 저항과 직렬 접속된 인덕턴스(또는 인덕터)를 갖는 것도 또한 바람직하다.
상기와 같은 2가지 조치들은 각각 개별적으로뿐만 아니라 상호 조합된 형태로도, 주파수에 의존하는 미러 계수(K(f))를 실현하기 위한 회로 기술적인 조치가 된다.
상기 조치들은 각각 구동 회로의 효과적인 콜렉터-베이스 커패시턴스를 본질적으로 감소시킨다.
인덕턴스를 삽입하고 및/또는 커패시턴스를 병렬 접속시킴으로써, 구동 회로의 작용을 미치는 콜렉터-베이스-커패시턴스의 변위 전류는 주파수를 통해서 강하하는 미러 계수(K(f))에 의해서만 증폭된다. 상기 변위 전류는 실질적으로 기준 트랜지스터 및 저항을 통해 기준 분기에서 공급 전압으로 흘러간다.
상기와 같은 조치는 구동 회로의 효과적인 콜렉터-베이스 커패시턴스를 감소시키고, 이와 같은 감소에 의해서는 기본적으로 전류 에지(current flank)의 경사도가 상승하게 된다. 그러나 상기 효과와 반대로 실제로는 주파수 가변 미러 계수가 에지의 경사도를 감소시킬 것이다. 전체적으로 상기 2가지 반대되는 효과에 의해서는, 특히 인덕턴스를 접속시킴으로써 전류 에지의 경사도가 약간만 감소되어도 초기 과도 진동(링잉)은 극적으로 감소된다.
레이저 다이오드의 구동 제어에 적용하는 경우의 추가 장점은, 레이저 다이오드-전류의 높은 변화 속도에 의해 레이저 다이오드에서 나타나는 전압 강하가 더 이상 구동 모듈의 공급 전압과 연관되지 않음으로써, 구동 제어 회로의 원치 않는 영향이 감소되거나 또는 심지어 완전히 나타나지 않는다는 것이다.
또한 커패시턴스가 다수의 개별 커패시턴스에 의해 실현되는 것도 바람직하다.
이와 같은 설계는 초기 과도 진동 특성의 최상화에 기여한다고 나타났으며, 이 경우 인덕턴스는 유지될 수 있다.
인덕턴스가 제 1 공급 전압 단자와 제 2 공급 전압 단자 사이에서 전도성 접속부를 중간에 접속함으로써 실현되는 것도 바람직하다.
상기 전도성 접속이 본딩 와이어에 의해서 실현되는 것도 또한 바람직하다.
특히 바람직한 실시예는, 전도성 접속부가 전류 미러 회로를 지지하는, 프린팅 회로 상에 있는 스트립 형상의 선로에 의해 실현되는 것을 특징으로 한다.
기준 트랜지스터 및 추가의 트랜지스터가 바이폴라 pnp-트랜지스터 또는 p-채널-전계 효과 트랜지스터로서 구성되는 것도 또한 바람직하다.
대안적인 한 바람직한 실시예는, 기준 트랜지스터 및 추가의 트랜지스터가 바이폴라 npn-트랜지스터 또는 n-채널-전계 효과 트랜지스터로서 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 조치들은 모두, 칩 면적을 현저하게 확대시키지 않으면서 상기 트랜지스터가 모놀리식으로 집적된 하나의 회로 내에 집적될 수 있다는 장점을 갖는다.
마지막으로, pnp-트랜지스터의 n-웰 또는 npn-트랜지스터의 p-웰이 감쇠 저항을 통해 기준 전위에 접속되는 것도 또한 바람직하다.
그럼으로써, 관련 pn-접합부의 커패시턴스를 통해 흐르는 변위 전류는 직접 공급 전압에 이격되어 흐를 수 있다. 그 결과 종종 웰로 구성된 n-층 또는 p-층은 일정한 전위에 유지된다. 웰과 기판 사이의 상당히 큰 커패시턴스에 의해 나타나는 바람직하지 않은 변위 전류는 작게 유지된다. 따라서 저항은 전자 부품, 예컨대 레이저 다이오드로의 리드선의 인덕턴스와 연관되어 있는 진동 회로의 품질 계수(Q)를 감소시킨다. 결국, 이와 같은 조치는 초기 과도 진동을 감소시킬 수 있다.
추가의 장점은 상세한 설명 및 첨부된 도면에 기재되어 있다.
전술한 및 후술될 특징부의 구성은, 기술된 조합 형태로만 사용되지 않고 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 다른 조합 형태 또는 단독으로도 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예는 도면에 도시되어 있고, 하기의 상세한 설명부에서 자세하게 설명된다.
도 1의 도면 부호 (10)는 회로, 특히 레이저 다이오드에 대한 구동 회로의 적용 회로를 지시한다. 상기 구동 회로(10)는 공급 전압원(12)을 포함하고, 상기 공급 전압원은 구동 칩(16)을 구비하는 구동 모듈(14)에 전력을 공급한다. 구동 칩(16)은 적어도 하나의 제 1 공급 전압 입력측(18)을 포함하고, 상기 공급 전압 입력측은 본딩 와이어(20)를 통해 구동 모듈(14) 상의 접속 핀(22)에 접속되어 있다. 또한 상기 구동 칩(16)은 적어도 하나의 접지 접속단자(24)를 포함하고, 상기 접지 접속단자는 본딩 와이어(26)를 통해 구동 모듈(14) 상의 접속 핀(28)에 접속되어 있다. 2개의 접속 핀(22 및 28)이 공급 전압원(12)의 다양한 출력측에 접속됨으로써, 구동 칩(16)에는 자신의 공급 전압 입력측(18) 및 접지 접속단자(24)를 통해 공급 전압이 인가되고, 상기 공급 전압은 공급 전압원(12)으로부터 공급된다.
또한 구동 칩(16)은 적어도 하나의 제어 신호 출력측(30)을 포함하고, 상기 출력측은 본딩 와이어(32)를 통해 구동 모듈(14)의 접속 핀(34)에 연결되어 있다. 구동 모듈(14)의 접속 핀(34)과 접속 핀(28) 사이에는 전자 부품(36), 예컨대 레이저 다이오드가 접속되어 있다. 따라서, 레이저 다이오드(36)는 구동 칩(16)의 제어 신호 출력측(30)을 통해 전류(I_LD)에 의해서 구동 제어된다. 이 경우 회로(10)는 레이저 다이오드(36)에 0 내지 수백 mA까지 범위의 전류(I_LD)를 공급할 수 있다. 어느 정도 세기의 전류가 어느 시간에 설정되어야 하는가에 대한 정보는 구동 모듈(14)의 추가 단자를 통해 구동 칩(16)에 공급되거나 또는 구동 모듈(14) 자체에 의해서 생성된다.
도 2에는 도 1의 적용 회로가 전기적 회로도로서 도시되어 있으며, 이 경우 회로(10)는 구동 회로(16)를 포함하고, 상기 구동 회로(16)는 전류 미러 회로(38)를 포함한다. 따라서, 도면 부호 (16)은 전기적 구동 회로뿐만 아니라 구동 회로가 집적되어 있는 물리적인 구동 칩(16)도 지시하고 있다. 전류 미러로서는 일반적으로 전류 제어된 부호 반전을 갖는 전류원이 언급된다. 도 2에 도시된 전류 미러(38)는 기준 저항(42) 및 트랜지스터 다이오드로서 접속된 기준 트랜지스터(44)로 이루어진 제 1 직렬 회로(40)를 포함한다. 상기 제 1 직렬 회로(40)는 공급 전압 입력측(18)과 제어 전류원(46) 사이에 접속되어 있으며, 상기 제어 전류원은 전류 미러(38) 및 그와 더불어 구동 회로(16)의 제어 신호 출력측에 접속된 레이저 다이오드(36)를 제어한다.
도면 부호 (48)은 추가의 저항(50) 및 추가의 트랜지스터(52)로 이루어진 제 2 직렬 회로를 지시한다. 상기 제 2 직렬 회로(48)는 공급 전압 입력측(18)과 구동 회로(16)의 제어 신호 출력측(30) 사이에 배치된다. 제어 전류원(46)은 기준 트랜지스터(44)뿐만 아니라 추가의 트랜지스터(52)도 제어한다. 레이저 다이오드(36)의 구동 제어를 위해 필요한 전류(I_LD)는 추가의 트랜지스터(52)에 의해서 공급되며, 상기 추가의 트랜지스터(52)는 기준 트랜지스터(44)와 접속되어 전류 미러 회로(38)를 실현한다. 전류 미러 회로(38)의 과제는, 제어 전류(I0)를 가급적 정확하게 규정된 계수(K)만큼 증폭시키는 것이다. 이와 같은 증폭을 실현하기 위해서는 하기의 조건들이 충족되어야 한다.
다른 무엇보다도 추가 트랜지스터(52)의 이미터 면적의 비율과 트랜지스터 다이오드로서 접속된 기준 트랜지스터(44)의 이미터 면적의 비율에 의해서 상기 계수(K)가 제공되어야 한다. 또한 저항 (42)와 (50)의 비율도 동일하게 상기 팩터(K)에 상응해야 한다.
이 경우 저항(42 및 50)은 각각 다수의 이미터 핑거에 의해 실현된 트랜지스터(44 및 52) 내부에 균등한 전류가 분배되도록 한다. 상기 추가의 저항(50)은 더 나아가 소위 얼리 효과(Early Effect)를 감소시키는데, 상기 효과는 트랜지스터(44 및 52)의 콜렉터-이미터-전압에 대한 출력 전류(I_LD)의 바람직하지 않은 의존성을 야기한다.
따라서, K의 값은 사용되고 있는 트랜지스터 및 저항 그리고 그와 더불어 집적 회로로서 실현된 구동 회로(16)의 설계에 의해서 결정된다. 이 경우 상기 K의 값은 제어 전류(I0)에 대한 요구, 구동 회로(16)의 동적 특성에 대한 요구 및 변환비의 정확도(증폭 K)에 대한 요구의 타협으로서 형성된다. 통상적으로 바이폴라 트랜지스터 기술을 사용하는 경우의 상기 K의 값은 4 내지 20 사이에 있다. 구동 회로(16) 내지 구동 칩(16)의 나머지 회로는 제어 전류원(46)에 의해서 대표적으로 기술되며, 본 발명의 이해를 위해 제어 전류원을 이곳에서 추가로 고려할 필요는 없다.
하기에서는 도 3을 참조하여, 도 2에 따른 구동 회로의 내부 제어 전류 신호 및 이상적인 출력 신호의 시간 경과가 고찰된다. 도면 부호 (54)로 지시된 곡선은 도 2의 제어 전류원(46)으로부터 출발하는 제어 전류(I0)의 특성에 상응한다. 도면 부호 (56)으로 지시된 곡선은 이상적으로는 구동 회로(16)에 의해 공급되는, 제어 전류(I0)가 계수 K로 증폭된 전류 특성에 상응한다. 이와 같은 이상적인 특성은, 불가피한 인덕턴스를 통한 전압 강하(U_L)가 충분히 작아질 정도로 전류의 상승 속도가 느린 경우에 얻어질 수 있다. 이 경우 상기 인덕턴스는 법칙 U_L = L·dI/dt에 따라 생성된다. 동일한 이유로, 커패시턴스를 통한 전압 변화(U_C)시에 나타나는 구동 회로(16)의 불가피한 커패시턴스의 변위 전류(I_C)는 충분히 작아야만 한다. I_C에 대해서는 공지된 바와 같이 I_C = C·dU_C/dt가 적용된다.
그러나 CD 또는 DVD의 기록 입력과 관련하는 레이저 다이오드의 구동 제어시에 나타나는 전류 세기의 변화시에는 상기 조건들이 충족되지 않는다. 실제 회로에서는 초기 과도 진동이 나타난다. 도 4에서 실선으로 지시된 곡선(56)은 도 3의 곡선(56)에 상응한다. 다시 말해, 구동 회로(16)의 출력 신호의 바람직한 또는 이상적인 시간 특성에 상응한다. 그러나 전술한 인덕턴스 및 커패시터에 의해, 상기와 같은 이상적인 특성(56)에는 오버슈팅 진동(58, 64; overshooting oscillation - 상방향 과도적 진동 변화) 및 언더슈팅 진동(60, 62; undershooting oscillation - 하방향 과도적 진동 변화)이 중첩되며, 상기 오버슈팅 진동 및 언더슈팅 진동은 전자 부품(36), 예컨대 CD 또는 DVD의 기록 입력을 실행하는 레이저 다이오드의 제어 정확도에 악영향을 미친다.
장해를 야기하는 인덕턴스는 본딩 와이어 인덕턴스 및 하우징 커패시턴스의 형태로 구동 모듈(14) 내부에 존재할 뿐만 아니라, 공급 전압 및 레이저 다이오드(36)에 전력을 공급하는 공급 선로 내부에도 존재한다. 이와 같은 인덕턴스는 근래의 구성 기술에 의해서는 완전히 회피될 수 없다. 본딩 와이어 인덕턴스에 대한 값은 약 1 nH의 범위에 있다.
레이저 다이오드(36)로의 접속 선로에 대해서는 수 nH의 값이 전형적이다. 구동 모듈(14) 및 구동 칩(16)에 공급 전압을 공급하는 것도 또한 인덕턴스와 연관이 있다.
상기 인덕턴스는 회로(10)의 커패시턴스와 함께 진동 회로를 형성하고, 상기 진동 회로는 도 4에 도시된 초기 과도 진동(오버슈팅 진동(58, 64), 언더슈팅 진동(60, 62))을 유도한다. 이 경우 커패시턴스는 주로 구동 트랜지스터로서 작동하는 추가의 트랜지스터(52)에 의해 형성된다. 추가의 커패시턴스는 선로 커패시턴스로부터, 예컨대 레이저 다이오드에 상응하게 회로(10)를 접속시키는 도체 레일의 커패시턴스로부터 생긴다.
이 경우, 진동 회로 특유의 공진 주파수는 일반적으로 각각 상이하며, 다양한 진동 회로의 다양한 특유의 공진 주파수를 중첩함으로써, 상이한 형태의 전류 특성이 얻어질 수 있다. 이 경우 편차의 레벨, 다시 말해 도 4에 기재된 초기 과도 진동과 이상적인 특성(56)과의 편차의 정도는 여기되는 진동 회로의 품질 계수(Q)를 좌우한다.
도 5는 도 2에 따른 구동 회로(16)의 모놀리식 집적 트랜지스터(44, 52)의 횡단면을 보여준다. 도시된 트랜지스터는 p형으로 도핑된 이미터 층(60) 상에 금속 이미터 접속단자(58)를 갖는 바이폴라 pnp-트랜지스터이다. 상기 층(60)은 n형으로 도핑된 베이스 층(62) 내에 매립되어 있으며, 이 경우 상기 베이스 층은 금속 베이스 콘택(64)과 접촉된다. 베이스 층(62)은 p형으로 도핑된 콜렉터 층(66) 내에 설치되어 있으며, 상기 콜렉터 층은 금속 콜렉터 접속단자(68)와 접촉된다. 이와 같은 층구조는 절연되고 n형으로 도핑된 웰(70) 내부에 매립되어 있으며, 상기 웰은 동일하게 p형 전도성 기판(72) 내에 설치된다.
전하 캐리어 농도가 제 1 농도로부터 제 2 농도로 이행되는 층에서는, 도시된 pnp-트랜지스터의 불가피한 기생 커패시턴스(74, 76)가 형성된다. 도면 부호 (74)는 상기와 같은 불가피한 기생 콜렉터-베이스-커패시턴스를 지시한다. 그와 유사하게 도면 부호 (76)은 콜렉터 층(66)과 n-웰(70) 사이의 불가피한 기생 커패시턴스를 지시하고, 도면 부호 (78)은 n-웰(70)과 p-기판(72) 사이의 불가피한 기생 커패시턴스를 지시한다. 유리한 초기 과도 진동 특성에 의해, 기생 인덕턴스뿐만 아니라 기생 커패시턴스도 가급적 최소로 될 수 있다. 현재의 제조 기술 및 전자 부품(36)을 구동 제어하기 위해 필요한 현재의 전류 세기에서는, 도 5에 기술된 커패시턴스가 더이상 축소될 수 없다. 하지만, 초기 과도 진동 특성에 대한 커패시턴스의 영향은 적절한 회로 조치에 의해서 영향을 받을 수 있다. 이와 같은 내용은 특히 콜렉터-베이스-접합부의 커패시턴스(74)에 적용된다.
도 6은 실제 회로에서 나타나는 것과 같은 선로 인덕턴스 및 트랜지스터 커패시턴스가 추가된 도 2에 따른 회로 장치를 보여준다. 상기 회로 장치에는 특히 공급 전압원(12)과 공급 전압 입력측(18) 사이에 있는 공급 선로의 인덕턴스(80), 구동 회로(16)의 제어 신호 출력측(30)과 구동 제어될 레이저 다이오드(36) 사이에 있는 구동 제어 선로의 인덕턴스(82) 그리고 구동 회로(16)의 접지 접속단자(24)의 인덕턴스(84)가 속한다. 콜렉터-베이스-커패시턴스(74)는 특히 추가 트랜지스터(52), 다시 말해 구동 트랜지스터에서 작용한다. 따라서, 상기 콜렉터-베이스-커패시턴스(74)는 도 6에서 추가 트랜지스터(52)의 제어 입력측(베이스)과 상기 추가 트랜지스터의 콜렉터 사이에 지시되어 있다. 콜렉터-웰-커패시턴스(76)는 도 6의 회로도에서는 추가 저항(50) 및 추가 트랜지스터(52)로 구성된 제 2 직렬 회로(48)에 병렬로 배치되어 있다. 웰-기판-커패시턴스(78)는 도 6의 회로도에서 공급 전압 입력측(18)과 접지 접속단자(24) 사이에 배치된다.
하기에서는 도 7을 참조하여, 전류 미러 회로(38)의 주파수에 의존하는 증폭 계수(K)가 형성됨으로써 진동 특성에 바람직한 영향을 미치는 회로 기술적 조치들이 설명된다.
주파수에 의존하는 미러 계수(K(f))를 실현함으로써, 작용을 미치는 콜렉터-베이스-커패시턴스(74)가 본질적으로 감소될 수 있다.
도 7에 따른 실시예의 범위에서는, 상기와 같은 커패시턴스의 감소가 추가의 저항(50) 및 추가의 트랜지스터(구동 트랜지스터)(52)로 구성된 제 2 직렬 회로(48)와 공급 선로 인덕턴스(80)의 접속부에 인덕턴스(86)가 삽입됨으로써 실현된다. 상기 인덕턴스(86)가 구동 회로(16) 외부에 접속됨으로써, 인덕턴스(86)는 구동 회로(16)의 제 2 공급 전압 입력측(87)과 접속된다. 따라서, 상기 인덕턴스(86)는 예를 들어 본딩 와이어로서 실현될 수 있다.
인덕턴스(86)의 접속과 대안적으로 또는 보완적으로, 커패시턴스(88)가 기준 저항(42)에 대해 병렬로 접속될 수 있다. 그럼으로써, 콜렉터-베이스-커패시턴스(74)의 변위 전류는 다만 주파수를 통해서 하강하는 미러 계수(K(f))에 의해서만 증폭된다. 달리 말해서: 콜렉터-베이스-커패시턴스(74)의 작용이 미러 비율 (K(f))에 의해 스케일링(scaling) 된다는 내용이 이용된다. 달리 말해서: 도 7에 기재된 특수한 회로 설계에서는 콜렉터-베이스-접합부의 유효한 커패시턴스가 콜렉터-베이스-커패시턴스(74)에 비례한다. 이와 같은 콜렉터-베이스-커패시턴스(74)에 할당된 변위 전류는 실질적으로 기준 트랜지스터(44) 및 기준 저항(42)을 통해서 공급 전압으로 흐른다. 이미 위에서 언급된 바와 같이, 상기 조치는 작용을 미치는 콜렉터-베이스-커패시턴스(74)를 감소시킴으로써, 기본적으로 전류 에지의 경사도를 상승시킨다. 급경사의 전류 에지는 다른 한편으로 주파수 가변적인 K-계수에 의해서 감소된다. 전체적으로 볼 때 인덕턴스(86)의 접속 및/또는 커패시턴스(88)의 접속은 전술된 방식에 따라, 에지 경사도가 약간만 감소된 경우에도 초기 과도 진동(링잉, ringing)을 극적으로 감소시킨다. 추가의 장점은, 레이저 다이오드 전류(I_LD)의 높은 변화 속도에 의해 레이저 다이오드(36)에서 생성되는 전압 강하가 더이상 구동 모듈(14)의 공급 전압과 결부되지 않는다는 것이다. 따라서 전술한 전압 강하에 의한 구동 제어 회로의 바람직하지 않은 영향들이 회피된다.
도 7은 또한 콜렉터-웰-커패시턴스(76), 다시 말해 트랜지스터를 절연하기 위해 필요한 n-웰(70)이 저항(90)을 통해 공급 전압 입력측(18)에 접속되는 것을 보여준다. 그 결과, 콜렉터-웰-커패시턴스(76)를 통해 흐르는 변위 전류는 직접 공급 전압으로 흐를 수 있게 된다. 그럼으로써 특히 n-웰(70)은 일정한 전위로 유지된다. 따라서, 상기와 같지 않은 경우에는 결과적으로, 웰(70)과 기판(72) 사이의 상당히 큰 커패시턴스(78)의 결과로서 나타날 수 있는 바람직하지 않은 변위 전류가 작게 유지된다. 이와 같은 맥락에서 저항(90)은 구동 제어 선로의 인덕턴스(82)와 접속해서 발생되는 진동 회로의 품질 계수(Q)를 감소시키는 기능을 가지며, 그럼으로써 초기 과도 진동의 진폭은 작게 유지된다. 도 7에 도시된 보조 커패시턴스(100)는 구동 회로(16)를 구현하는 구동 칩을 위한 공급 전압 공급부 내부에서 본딩 와이어 인덕턴스(80)의 영향을 감소시킨다.
도 8은 인덕턴스(86)의 다양한 값에 대해 산출된, 레이저 다이오드(36)에 대한 구동 제어 전류(I_LD)의 시간 경과를 보여준다. 이 경우 곡선(92)은 존재하지 않은 인덕턴스(86)에 상응한다. 곡선(94)은 구동 제어 선로의 인덕턴스(82)가 3 nH인 경우에 인덕턴스(86)에 대한 300 pH의 값에 의해 계산된다. 도 8에서 알 수 있는 바와 같이, 300 pH를 갖는 상기와 같은 유형의 인덕턴스(86)를 접속함으로써, 초기 과도 진동 과정의 진폭이 감소된다. 추가의 감소는 600 pH의 인덕턴스(86)를 접속함으로써 실현된다. 상기 값에 대한 결과는 곡선(96)에 의해서 나타나 있다. 곡선(96)의 특성으로부터 알 수 있는 바와 같이, 초기 과도 진동은 에지 경사도를 상승 및 하강에 대해 거의 동일하게 유지함에 의해 거의 완전하게 회피될 수 있다.
비교 가능한 결과들은 도 7에 도시된 방식으로 커패시턴스(88)를 접속한 경우에 얻어질 수 있다. 또한 비교 가능한 결과들은 인덕턴스(86)와 커패시턴스(88)가 조합된 경우에 얻어질 수 있다. 마지막으로, 회로의 사이즈 설계(dimensioning) 및 그와 더불어 커패시턴스(88) 및/또는 인덕턴스(86)의 사이즈 설계는 본딩 와이어의 길이와 같은 기술적인 주변 조건, 부하(레이저 다이오드(36))의 인덕턴스 그리고 구동 제어 신호의 상승 시간 및 하강 시간에 대한 요구에 의존한다.
본 발명은 또한 전술한 바와 같이 pnp-트랜지스터(44 및 52)로 이루어진 전류 미러 회로(38)를 필요로 하는 접지된 레이저 다이오드(36)의 경우를 설명할 수 있다. 그러나, 본 발명의 원리가 동일하게 npn-트랜지스터를 구비한 전류 미러 회로에도 적용될 수 있다는 것은 자명하다. 이 경우, 레이저 다이오드(36)는 접지 대신에 양(positive)의 기준 전위에 접속된다. 마찬가지로 본 발명은 CMOS-기술로 된 회로에도 적용될 수 있다.
본 발명에 의해, 초기 과도 진동이 감소된 구동 회로를 제공할 수 있게 되었다.

Claims (11)

  1. 가변 전류에 의해 전자 부품(36)을 작동시키는 구동 회로(16)로서,
    상기 전류는 적어도 2가지 불연속적인 전류 세기 사이에서 전환되도록 제어되며,
    상기 구동 회로(16)는 전류 미러 회로(38)를 포함하며,
    상기 전류 미러 회로(38)는 제 1 공급 전압 단자(18)와 제어 전류원(46) 사이에 있고 기준 저항(42) 및 기준 트랜지스터(44)로 이루어진 제 1 직렬 회로(40)를 구비하고,
    상기 전류 미러 회로(38)는 제 2 공급 전압 단자(87)와 상기 전류 미러 회로(38)의 출력부(30) 사이에 있는 추가의 저항(50) 및 추가의 트랜지스터(52)로 이루어진 제 2 직렬 회로(48)를 구비하며,
    상기 전류 미러 회로(38)의 출력부(30)를 통해 전자 부품(36)이 구동 제어되며,
    상기 기준 트랜지스터(44) 뿐만 아니라 상기 추가의 트랜지스터(52)가 공통의 제어 전류원(46)에 의해 제어되는, 구동 회로에 있어서,
    상기 구동 회로(16)는, 적어도 2가지 불연속적인 전류 세기 사이에서의 상기 가변 전류의 전환 제어시에 발생하는 초기 과도 진동을 감쇠시키는 회로 소자를 구비하며,
    상기 전류 미러 회로(38)는 상기 추가의 저항(50)에 직렬 접속된 인덕턴스(86)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 구동 회로.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류 미러 회로(38)는 기준 저항(42)을 교락시키는 커패시턴스(88)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 구동 회로.
  4. 삭제
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 커패시턴스(88)는 다수의 개별 커패시턴스에 의해서 실현되는 것을 특징으로 하는, 구동 회로.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 인덕턴스(86)는 상기 제 1 공급 전압 단자(18)와 제 2 공급 전압 단자(87) 사이에 접속된 도전성 접속 부분에 의하여 실현되는 것을 특징으로 하는, 구동 회로.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 도전성 접속 부분은 본딩 와이어에 의해 실현되는 것을 특징으로 하는, 구동 회로.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 도전성 접속 부분은 상기 전류 미러 회로(38)를 지지하는 프린팅 회로 상에 있는 스트립 형상의 선로에 의해 실현되는 것을 특징으로 하는, 구동 회로.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 트랜지스터(44) 및 추가의 트랜지스터(52)는 바이폴라 pnp-트랜지스터 또는 p-채널-전계 효과 트랜지스터로서 구성되는 것을 특징으로 하는, 구동 회로.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 트랜지스터(44) 및 추가의 트랜지스터(52)는 바이폴라 npn-트랜지스터 또는 n-채널-전계 효과 트랜지스터로서 구성되는 것을 특징으로 하는, 구동 회로.
  11. 제 9 항에 있어서,
    pnp-트랜지스터의 n-웰 또는 npn-트랜지스터의 p-웰은 감쇠 저항(90)을 통해 기준 전위에 접속되는 것을 특징으로 하는, 구동 회로.
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