KR20110005069A - The apparatus for driving light source and the optical transmitter - Google Patents

The apparatus for driving light source and the optical transmitter Download PDF

Info

Publication number
KR20110005069A
KR20110005069A KR1020090062587A KR20090062587A KR20110005069A KR 20110005069 A KR20110005069 A KR 20110005069A KR 1020090062587 A KR1020090062587 A KR 1020090062587A KR 20090062587 A KR20090062587 A KR 20090062587A KR 20110005069 A KR20110005069 A KR 20110005069A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
current
transistor array
transistor
controller
light emitting
Prior art date
Application number
KR1020090062587A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101071979B1 (en
Inventor
박성민
서미경
한정원
Original Assignee
이화여자대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이화여자대학교 산학협력단 filed Critical 이화여자대학교 산학협력단
Priority to KR1020090062587A priority Critical patent/KR101071979B1/en
Publication of KR20110005069A publication Critical patent/KR20110005069A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101071979B1 publication Critical patent/KR101071979B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30Driver circuits
    • H05B45/37Converter circuits
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/40Details of LED load circuits
    • H05B45/44Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

PURPOSE: An apparatus for driving a light source and an optical transmitter is provided to control a tail current and a modulation current by using a plurality of a PMOS transistor. CONSTITUTION: An apparatus for driving a light source comprises a current source and a controller(210). The current source outputs a current of a certain level. The controller controls the output current of the current source. The controller comprises a first transistor array(230), a second transistor array(240), and the controller(220). The first transistor array comprises a plurality of PMOS transistors. The second transistor array has a symmetric structure with the first transistor array. The controller controls the resistance value of the first and second transistor array.

Description

광원 구동기 및 광송신기{THE APPARATUS FOR DRIVING LIGHT SOURCE AND THE OPTICAL TRANSMITTER}Light source driver and optical transmitter {THE APPARATUS FOR DRIVING LIGHT SOURCE AND THE OPTICAL TRANSMITTER}

본 발명의 광원 구동기 및 송신기에 관한 것으로, 보다 구체적으로 펄스폭 왜곡 문제가 완화되는 광원 구동기 및 광원 구동기를 포함하는 송신기에 관한 것이다. The present invention relates to a light source driver and a transmitter, and more particularly, to a transmitter including a light source driver and a light source driver in which a pulse width distortion problem is alleviated.

최근 들어 데이터 사용량이 늘어남에 따라 많은 양의 데이터를 빠르고 정확하게 전송할 수 있는 광통신 시스템에 대한 관심이 매우 높아지고 있다. 광통신에 사용되는 광케이블은 외부에 의한 간섭이 거의 없어 중계기가 없이도 장거리 통신이 가능하기 때문에 구리선에 비해 훨씬 경제적이다. 따라서 광케이블을 이용한 광통신 시스템은 고속으로 많은 양의 데이터를 전송하기에 아주 적합하다.Recently, as the data usage increases, there is a great interest in an optical communication system capable of transmitting a large amount of data quickly and accurately. The optical cable used for optical communication is much more economical than copper wire because there is little interference from the outside, so long distance communication is possible without a repeater. Therefore, optical communication systems using optical cables are well suited for transmitting large amounts of data at high speed.

뿐만 아니라, 최근, 수직 공진기 면발광 레이저(Vertical Cavity Surface Emitting Laser: VCSEL)가 제조되게 되었으며, 레이저다이오드, 발광다이오드 대신 VCSEL을 사용한 광전송이 실시되게 되었다. VCSEL은 신뢰성이 높고, 고속구동, 대규모 배열화가 가능하면서 대량생산이 가능하므로, 저원가화가 가능한 발광소자(170)의 하나이다.In addition, recently, a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) has been manufactured, and light transmission using VCSEL instead of a laser diode or a light emitting diode has been performed. The VCSEL is one of the light emitting devices 170 capable of low cost because of high reliability, high-speed driving, large-scale arrangement, and mass production.

이러한, VCSEL 다이오드를 이용하기 위해 광통신 시스템의 송신기는 VCSEL 광원 구동기가 필요하며, VCSEL 광원 구동기는 바이어스 전류와 모듈레이션 전류를 흘려주어 VCSEL 다이오드를 구동시킴으로써 출력으로 광파워를 내보낸다. 이렇게 VCSEL 다이오드를 통해 전송된 광파워는 수신기의 PD(Photodiode)를 통해 수신된다. 따라서 수신기에서 BER(Bit Error Rate)를 증가시키지 않고 수신된 신호의 ‘0’과 ‘1’을 잘 판단할 수 있도록 하기 위해서는, VCSEL 광원 구동기(130)에서 최대의 광파워를 출력해주어야 한다. 이때 모듈레이션 전류만이 VCSEL 다이오드의 광파워를 결정하기 때문에, 모듈레이션 전류에 따라 출력 광파워의 크기(peak-to-peak)가 결정된다. In order to use the VCSEL diode, a transmitter of an optical communication system requires a VCSEL light source driver, and the VCSEL light source driver sends a bias current and a modulation current to drive the VCSEL diode to output optical power to the output. The optical power transmitted through the VCSEL diode is received through the PD (photodiode) of the receiver. Therefore, in order to be able to determine '0' and '1' of the received signal well without increasing the BER (Bit Error Rate), the VCSEL light source driver 130 should output the maximum optical power. At this time, since only the modulation current determines the optical power of the VCSEL diode, the magnitude (peak-to-peak) of the output optical power is determined according to the modulation current.

종래의 VCSEL 광원 구동기에서 모듈레이션 전류는 VCSEL광원 구동기의 테일(tail) 전류에 의해 조절이 되므로, 최대의 모듈레이션 전류를 얻기 위해서는 매우 큰 사이즈의 트랜지스터 사용이 불가피하였다. In the conventional VCSEL light source driver, since the modulation current is controlled by the tail current of the VCSEL light source driver, it is inevitable to use a very large transistor in order to obtain the maximum modulation current.

따라서 입력 버퍼단을 통과한 신호를 바로 VCSEL 광원 구동기로 넘겨줄 경우 갑자기 큰 부하가 걸리게 되어 대역폭이 갑자기 줄어들게 되고 이는 VCSEL 광원 구동기가 원하는 속도에서 동작할 수 없게 되는 문제점이 있다. 또한, 사이즈가 큰 트랜지스터의 사용은 낮은 공급 전압에서 모듈레이션 전류를 변화시킬 때 펄스폭 왜곡(Pulse Width Distortion, PWD)문제를 발생시키게 된다.Therefore, when a signal passing through the input buffer stage is immediately passed to the VCSEL light source driver, a sudden big load is applied, and a bandwidth is suddenly reduced, which causes the VCSEL light source driver to not operate at a desired speed. In addition, the use of larger transistors introduces a problem of pulse width distortion (PWD) when changing the modulation current at low supply voltages.

특히 모듈레이션 전류가 작을수록 펄스폭 왜곡은 더욱 심각하게 발생하게 된다. 펄스폭 왜곡이란 아이 다이어그램(eye-diagram)에서 아이(eye)의 수직방향 교차점이 중심점에서 벗어나 위나 아래에 위치하는 것을 말한다. 이러한 펄스 폭 왜 곡은 타이밍 지터(timing jitter)를 유발하게 된다. 타이밍 지터는 수신기로 전송되는 신호의 잡음이므로, 타이밍 지터가 심해지게 되면 신호의 잡음지수 또한 나빠지게 되고, 이는 수신기의 BER(Bit Error Rate)을 증가시키게 되는 문제점이 있다. In particular, the smaller the modulation current, the more severe the pulse width distortion occurs. Pulse-width distortion means that the vertical intersection of the eyes in the eye diagram is located above or below the center point. This pulse width distortion causes timing jitter. Since timing jitter is noise of a signal transmitted to a receiver, when timing jitter becomes severe, the noise figure of the signal also worsens, which increases the bit error rate (BER) of the receiver.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 펄스 폭 왜곡 문제를 완화시키기 위해 테일 전류를 일정하게 유지하면서 모듈레이션 전류를 조절하는 광원 구동기 및 상기한 광원 구동기를 포함하는 송신기를 제공한다. The present invention provides a transmitter including a light source driver and a light source driver for adjusting the modulation current while maintaining a constant tail current to alleviate the pulse width distortion problem to solve the above problems.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 본 광원 구동기는, 일정한 크기의 전류를 출력하는 전류원; 및 트랜지스터 어레이를 이용하여 상기 전류원에서 출력되는 전류를 조절하여 발광소자에 공급하는 조절부;를 포함한다.According to the present invention for achieving the above object, the present light source driver, a current source for outputting a constant magnitude current; And an adjusting unit which adjusts a current output from the current source using a transistor array and supplies the light to the light emitting device.

그리고, 상기 조절부는,병렬로 연결된 복수 개의 피모스(PMOS) 트랜지스터를 포함하는 제1 트랜지스터 어레이; 상기 제1 트랜지스터 어레이와 동일한 개수의 피모스 트랜지스터를 포함하면서, 상기 제1 트랜지스터 어레이와 대칭적 구조를 갖는 제2 트랜지스터 어레이; 및 상기 제1 및 제2 트랜지스터 어레이의 저항값을 제어하는 제어부;를 포함하는 것이 바람직하다.The control unit may include: a first transistor array including a plurality of PMOS transistors connected in parallel; A second transistor array including the same number of PMOS transistors as the first transistor array, and having a symmetrical structure with the first transistor array; And a controller for controlling resistance values of the first and second transistor arrays.

또한, 상기 제어부는, 상기 제1 및 제2 트랜지스터 어레이에 포함되어 있는 피모스 트랜지스터 각각을 온 또는 오프시킴으로써 상기 제1 및 제2 트랜지스터 어레이의 저항값을 조절하는 것이 바람직하다.The controller may adjust the resistance values of the first and second transistor arrays by turning on or off respective PMOS transistors included in the first and second transistor arrays.

그리고, 차동 입력신호를 기초로 상기 전류원에서 출력되는 전류를 스위칭하는 스위칭부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the switching unit for switching the current output from the current source based on the differential input signal; preferably further includes.

또한, 상기 제1 트랜지스터 어레이는 상기 피모스 트랜지스터의 각 게이트는 상기 제어부와 연결되고, 각 소스는 VDD 전압단과 연결되어 있으며, 각 드레인은 상기 발광소자 및 상기 스위칭부와 연결되어 있는 것이 바람직하다.In the first transistor array, each gate of the PMOS transistor may be connected to the controller, each source may be connected to a V DD voltage terminal, and each drain may be connected to the light emitting device and the switching unit. .

그리고, 입력되는 전류를 모두 열로 소모시키는 더미 로드;를 더 포함하고, 상기 제2 트랜지스터 어레이는 상기 피모스 트랜지스터의 각 게이트는 상기 제어부와 연결되고, 각 소스는 VDD 전압단과 연결되어 있으며, 각 드레인은 상기 발광소자 및 상기 더미 로드와 연결되어 있는 것이 바람직하다.And a dummy load for consuming all input current as heat, wherein the second transistor array includes a gate of each of the PMOS transistors connected to the control unit, and a source of the second transistor array connected to the V DD voltage terminal. The drain is preferably connected to the light emitting element and the dummy rod.

또한, 상기 스위칭부는 두 개의 엔모스 트랜지스터를 포함하고, 상기 두 개의 엔모스 트랜지스터의 각 소스는 서로 결합되어 상기 전류원과 연결되고, 각 드레인은 상기 조절부와 연결되며, 각 게이트에는 차동 입력신호가 입력되는 것이 바람직하다.In addition, the switching unit includes two NMOS transistors, each source of the two NMOS transistors is coupled to each other and connected to the current source, each drain is connected to the control unit, and each gate has a differential input signal. It is preferable to be input.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 본 송신기는, 프리앰프단, 광원 구동기 및 발광소자를 포함하는 광송신기에 있어서, 상기 프리앰프단은 이득을 얻는 이득단; 및 대역폭을 얻는 네거티브 커패시턴스 회로;를 포함하고, 상기 광원 구동기는, 일정한 크기의 전류를 출력하는 전류원; 및 트랜지스터 어레이를 이용하여 상기 전류원에서 출력되는 전류를 조절하여 발광소자에 공급하는 조절부;를 포함한다.On the other hand, according to the present invention for achieving the above object, the transmitter, the optical amplifier including a preamplifier stage, a light source driver and a light emitting element, the preamplifier stage is gain gain; And a negative capacitance circuit for obtaining a bandwidth, wherein the light source driver comprises: a current source for outputting a current having a constant magnitude; And an adjusting unit which adjusts a current output from the current source using a transistor array and supplies the light to the light emitting device.

그리고, 상기 조절부는, 병렬로 연결된 복수 개의 피모스(PMOS) 트랜지스터를 포함하는 제1 트랜지스터 어레이; 상기 제1 트랜지스터 어레이와 동일한 개수의 피모스 트랜지스터를 포함하면서, 상기 제1 트랜지스터 어레이와 대칭적 구조를 갖 는 제2 트랜지스터 어레이; 및 상기 제1 및 제2 트랜지스터 어레이의 저항 값을 제어하는 제어부;를 포함하는 것이 바람직하다. The control unit may include: a first transistor array including a plurality of PMOS transistors connected in parallel; A second transistor array including the same number of PMOS transistors as the first transistor array, and having a symmetrical structure with the first transistor array; And a controller for controlling the resistance values of the first and second transistor arrays.

본 발명에 의하면, 복수개의 피모스 트랜지스터를 사용하여 테일 전류를 일정하게 유지하면서 모듈레이션 전류를 조절하기 때문에 펄스 폭 왜곡 문제를 완화시킬 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, since the modulation current is adjusted while maintaining the tail current constant using a plurality of PMOS transistors, there is an effect that can mitigate the pulse width distortion problem.

또한, 광통신 시스템의 송신기가 펄스 폭 왜곡 문제가 완화된 신호를 수신기로 전송하기 때문에 수신기는 보다 깨끗한 신호를 수신받을 수 있다. In addition, since the transmitter of the optical communication system transmits a signal to which the pulse width distortion problem is alleviated, the receiver may receive a cleaner signal.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described the present invention in more detail.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광통신 시스템에 적용된 AC-coupled 송신기의 개략적인 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 송신기는 입력 버퍼단(110), 프리앰프단(120), 광원 구동기(130), 제1 커패시터(140), 제2 커패시터(150), 더미 로드(160), 발광소자(170), 바이어스 전류원(180)을 포함한다. 1 is a schematic block diagram of an AC-coupled transmitter applied to an optical communication system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the transmitter includes an input buffer stage 110, a preamplifier stage 120, a light source driver 130, a first capacitor 140, a second capacitor 150, a dummy load 160, and light emission. Device 170, bias current source 180.

입력 버퍼단(110)은 기가비트급의 초고속 동작을 할 수 있도록 온-칩(on-chip) 입력 터미네이션(termination)을 갖는 CML(current-mode-logic) 구조로 설계된다. The input buffer stage 110 is designed in a CML (current-mode-logic) structure having on-chip input termination to enable gigabit-class ultra-fast operation.

프리앰프단(120)으로, 광원 구동기(130)가 원하는 속도와 넓은 입력신호범위에서 동작할 수 있도록 하기 위해 필요한 소자이다. 따라서 프리앰프단(120)은 충분한 이득과 대역폭을 가져야 하므로, 충분한 이득을 얻는 3단의 이득단(gain stage)과 넓은 대역폭을 얻는 네거티브 커패시턴스(negative capacitance) 회로를 포함한다. The preamplifier stage 120 is a device required to enable the light source driver 130 to operate at a desired speed and a wide input signal range. Therefore, since the preamplifier stage 120 should have sufficient gain and bandwidth, the preamp stage 120 includes three stages of gain to obtain sufficient gain and a negative capacitance circuit to obtain a wide bandwidth.

광원 구동기(130)는 발광소자(170)와 연결되어 모듈레이션 전류를 이용하여 발광소자(170)를 구동시킨다. 광원 구동기(130)가 모듈레이션 전류를 조절하는 방법은 후술하기로 한다. The light source driver 130 is connected to the light emitting device 170 to drive the light emitting device 170 using a modulation current. A method of adjusting the modulation current by the light source driver 130 will be described later.

제1 커패시터(140) 및 제2 커패시터(150)는 인가되는 DC 전류를 제하고, AC 전류만 통과시킨다. The first capacitor 140 and the second capacitor 150 excludes the applied DC current and passes only the AC current.

더미 로드(160)(dummy load)는 임피던스 매칭을 위해 추가된 것으로 입력되는 신호를 반사시키지 않고 열로 다 소모시키는 소자이다. The dummy load 160 is added for impedance matching and is a device that consumes heat without reflecting an input signal.

발광소자(170)는 광원 구동기(130)로부터 모듈레이션 전류를 입력으로 받아 광파워를 출력으로 내보낸다. 이때 모듈레이션 전류에 따라 출력 광파워의 크기가 결정된다. 발광소자(170)은 VCSEL인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The light emitting device 170 receives a modulation current from the light source driver 130 as an input and emits optical power as an output. At this time, the magnitude of the output optical power is determined by the modulation current. The light emitting device 170 is preferably VCSEL, but is not limited thereto.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 구동기(130)의 보다 상세한 구조가 포함된 광통신 시스템의 블록도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 광원 구동기(130)는 제1 및 제2 트랜지스터 어레이(230, 240)의 저항을 조절하는 제어부(220), 로드 전류를 조절하는 제1 및 제2 트랜지스터 어레이(230, 240), 테일 전류를 스위칭하는 스위칭부(250) 및 테일 전류를 공급하는 테일 전류원(260)을 포함한다. 그리고, 제어부(220), 제1 및 제2 트랜지스터 어레이(230, 240)는 발광소자(170)에 입력되는 전류인 모듈레이션 전류의 크기를 조절하므로 조절부(210)라고 칭할 수 있다. 2 is a block diagram of an optical communication system including a more detailed structure of a light source driver 130 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the light source driver 130 may include a controller 220 for adjusting resistance of the first and second transistor arrays 230 and 240, and a first and second transistor array 230 for adjusting load current. 240, a switching unit 250 for switching tail currents, and a tail current source 260 for supplying tail currents. The controller 220 and the first and second transistor arrays 230 and 240 may be referred to as the controller 210 because they adjust the magnitude of the modulation current, which is a current input to the light emitting device 170.

제어부(220)는 제1 및 제2 트랜지스터 어레이(230, 240)에 인가되는 전압을 달리함으로써, 제1 및 제2 트랜지스터 어레이(230, 240)의 저항을 조절한다. 제어부(220)가 제1 및 제2 트랜지스터 어레이(230, 240)를 제어하는 구체적인 방법은 후술한다. The controller 220 adjusts the resistances of the first and second transistor arrays 230 and 240 by different voltages applied to the first and second transistor arrays 230 and 240. A detailed method of controlling the first and second transistor arrays 230 and 240 by the controller 220 will be described later.

제1 및 제2 트랜지스터 어레이(230, 240) 각각은 병렬로 연결된 피모스(PMOS) 트랜지스터 어레이를 포함하며, 제1 트랜지스터 어레이(230) 및 제2 트랜지스터 어레이(240)의 피모스 트랜지스터 어레이는 서로 대칭인 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 설명의 편의를 도모하기 위해 제1 및 제2 트랜지스터 어레이(230, 240) 각각은 4개의 피모스 트랜지스터로 구성되어 있다고 가정한다.Each of the first and second transistor arrays 230 and 240 includes a PMOS transistor array connected in parallel, and the PMOS transistor arrays of the first and second transistor arrays 230 and 240 are mutually different. It is preferred to be symmetric. In the present embodiment, for convenience of description, it is assumed that each of the first and second transistor arrays 230 and 240 is composed of four PMOS transistors.

제1 및 제2 트랜지스터 어레이(230, 240)에 마련되어 있는 피모스(PMOS) 트랜지스터의 각 게이트는 제어부(220)와 연결되어 있고, 각 소스는 VDD 전압단과 연결되어 있다. 그리고, 제1 트랜지스터 어레이(230)에 마련되어 있는 각 피모스 트랜지스터의 드레인은 제1 커패시터(140) 및 스위칭부(250)와 연결되어 있고, 제2 트랜지스터 어레이(240)에 마련되어 있는 각 피모스 트랜지스터의 드레인은 제2 커패시터(150) 및 스위칭부(250)와 연결되어 있다. Each gate of the PMOS transistors provided in the first and second transistor arrays 230 and 240 is connected to the controller 220, and each source is connected to the V DD voltage terminal. A drain of each PMOS transistor provided in the first transistor array 230 is connected to the first capacitor 140 and the switching unit 250, and each PMOS transistor provided in the second transistor array 240 is provided. The drain of is connected to the second capacitor 150 and the switching unit 250.

제어부(220)는 제1 및 제2 트랜지스터 어레이(230, 240)에 마련되어 있는 각 피모스 트랜지스터를 온 및 오프시킴으로써, 광원 구동기(130)의 로드 저항값을 다르게 제어한다. 그리하여, 후술하는 테일 전류가 일정하다 하더라도, 발광소자(170)에 공급되는 모듈레이션 전류는 다르게 된다. The controller 220 controls load resistance values of the light source driver 130 differently by turning on and off PMOS transistors provided in the first and second transistor arrays 230 and 240. Thus, even if the tail current described later is constant, the modulation current supplied to the light emitting device 170 is different.

스위칭부(250)는 차동 입력신호에 기초하여 테일 전류를 스위칭하기위해 제1 엔모스(NMOS) 트랜지스터 및 제2 엔모스 트랜지스터를 포함한다. 제1 엔모스 트랜지스터의 소스와 제2 엔모스 트랜지스터의 소스는 서로 결합되어 테일 전류원(260)에 연결되어 있다. 제1 엔모스 트랜지스터의 드레인은 제1 트랜지스터 어레이(230) 및 제1 커패시터(140)와 연결되어 있고, 제2 엔모스 트랜지스터의 드레인은 제2 트랜지스터 어레이(240) 및 제2 커패시터(150)와 연결되어 있다. 또한 두 개의 엔모스 트랜지스터 각각의 게이트에는 차동 입력신호(IN+, IN-)가 입력된다.The switching unit 250 includes a first NMOS transistor and a second NMOS transistor to switch tail currents based on the differential input signal. The source of the first NMOS transistor and the source of the second NMOS transistor are coupled to each other and connected to the tail current source 260. A drain of the first NMOS transistor is connected to the first transistor array 230 and the first capacitor 140, and a drain of the second NMOS transistor is connected to the second transistor array 240 and the second capacitor 150. It is connected. In addition, differential input signals IN + and IN- are input to gates of each of the two NMOS transistors.

구체적으로, 스위칭부(250)에 마련되어 있는 두 개의 엔모스 트랜지스터 중 하나의 엔모스 트랜지스터가 온되면 다른 하나의 엔모스 트랜지스터는 오프된다. 따라서 테일 전류는 온된 엔모스 트랜지스터로만 흐르게 된다. 그리하여, 테일 전류는 제2 엔모스 트랜지스터가 온된 경우에만 발광소자(170)에 영향을 준다. In detail, when one NMOS transistor of two NMOS transistors provided in the switching unit 250 is turned on, the other NMOS transistor is turned off. The tail current therefore flows only to the on-MOS transistor. Thus, the tail current affects the light emitting device 170 only when the second NMOS transistor is turned on.

다음은 로드 전류를 변경시킴으로써 모듈레이션 전류를 변경시키는 방법에 대해 구체적으로 설명한다. The following describes in detail how to change the modulation current by changing the load current.

기 설명된 바와 같이 모듈레이션 전류를 변화시키기 위해 테일 전류를 변화시키게 되면 펄스 폭 왜곡 문제가 발생하게 된다. 그러나, 본 발명은 테일 전류를 최대 모듈레이션 전류값으로 일정하게 유지하면서 제1 및 제2 트랜지스터 어레이(230, 240)에 마련된 피모스 트랜지스터의 온 및 오프를 조절함으로써 모듈레이션 전류가 조절된다. As described above, changing the tail current to change the modulation current causes a pulse width distortion problem. However, in the present invention, the modulation current is controlled by adjusting on and off of the PMOS transistors provided in the first and second transistor arrays 230 and 240 while maintaining the tail current at the maximum modulation current value.

도 2에 도시된 바와 같이, 테일 전류는 로드 전류와 모듈레이션 전류로 나누어져 흐르게 되며, 로드 전류와 모듈레이션 전류의 비율은 제2 트랜지스터 어레이(240)의 저항값과 발광소자(170)의 저항값에 의해 결정된다. As shown in FIG. 2, the tail current flows divided into the load current and the modulation current, and the ratio of the load current and the modulation current is determined by the resistance value of the second transistor array 240 and the resistance value of the light emitting device 170. Is determined by.

구체적으로, 광원 구동기(130)의 테일 전류가 20mA이고, 발광소자(170)가 갖는 저항값이 50Ω이며, 제2 트랜지스터 어레이의 각 피모스 트랜지스터가 갖는 저항값이 200Ω이라고 가정한다. Specifically, it is assumed that the tail current of the light source driver 130 is 20 mA, the resistance value of the light emitting device 170 is 50 Ω, and the resistance value of each PMOS transistor of the second transistor array is 200 Ω.

그러면, 제2 트랜지스터 어레이(240)에 마련된 피모스 트랜지스터 1개만이 온되면 로드 저항값은 200Ω이 되고, 피모스 트랜지스터 2개가 온되면 로드 저항값은 100Ω이 되며, 피모스 트랜지스터 3개가 온되면 로드 저항값은 67Ω된다. 그리고, 피모스 트랜지스터 4개가 온되면 로드 저항값은 50Ω이 된다. Then, when only one PMOS transistor provided in the second transistor array 240 is turned on, the load resistance value is 200 Ω, when two PMOS transistors are turned on, the load resistance value is 100 Ω, and when the three PMOS transistors are turned on, the load is The resistance value is 67Ω. When the four PMOS transistors are turned on, the load resistance value is 50?.

예를 들어, 제2 트랜지스터 어레이(240)의 피모스 트랜지스터 1개가 온되면, 로드 전류(Iload)와 모듈레이션 전류(Imod)의 비율이 1대 4가 되므로 제2 트랜지스터 어레이(240)에 인가되는 전류는 4mA가 되고 발광소자(170)에 인가되는 모듈레이션 전류는 16mA가 된다. 또한 제2 트랜지스터 어레이(240)의 피모스 트랜지스터 4개가 온되면, 로드 전류(Iload)와 모듈레이션 전류(Imod)의 비율이 1대 1이 되므로 제2 트랜지스터 어레이(240)에 인가되는 로드 전류는 10mA가 되고 발광소자(170)에 인가되는 모듈레이션 전류는 10mA가 된다. For example, when one PMOS transistor of the second transistor array 240 is turned on, the ratio of the load current I load and the modulation current I mod becomes one to four, and thus is applied to the second transistor array 240. The current is 4 mA and the modulation current applied to the light emitting device 170 is 16 mA. In addition, when four PMOS transistors of the second transistor array 240 are turned on, the load current applied to the second transistor array 240 since the ratio of the load current I load and the modulation current I mod becomes one to one. Is 10mA and the modulation current applied to the light emitting device 170 is 10mA.

이와 같이 테일 전류값이 일정하다 하더라도 로드 전류가 다르게 설정되어 발광소자(170)에 입력되는 모듈레이션 전류가 다름을 확인할 수 있다. As described above, even though the tail current value is constant, the load current is set differently so that the modulation current input to the light emitting device 170 is different.

본 실시예에서 피모스 트랜지스터의 개수를 4개 설명하였으나, 피모스 트랜지스터의 개수는 필요에 따라 변경될 수 있으며, 피모스 트랜지스터 자체가 갖는 저항값 또한 변경될 수 있음도 물론이다. Although the number of four PMOS transistors has been described in the present embodiment, the number of PMOS transistors may be changed as necessary, and the resistance value of the PMOS transistor itself may also be changed.

결국, 제2 트랜지스터 어레이(240)에 마련되어 있는 피모스 트랜지스터의 개수와 자체 저항 값을 변경시킴으로써 광원 구동기(130)의 로드 저항값이 조절되고, 로드 저항값에 따른 로드 전류가 변경되기 때문에 발광소자(170)에 입력되는 모듈레이션 전류도 변경될 수 있음을 확인할 수 있다. 이와 같이, 테일 전류를 일정하게 유지하기 때문에 기존의 펄스폭 왜곡 문제가 완화된다. As a result, the load resistance value of the light source driver 130 is adjusted by changing the number of PMOS transistors provided in the second transistor array 240 and the self resistance value, and the load current according to the load resistance value is changed, so that the light emitting device It can be seen that the modulation current input to 170 may also be changed. As such, the tail current is kept constant, so that the conventional pulse width distortion problem is alleviated.

도 3은 본 발명의 광원 구동기(130)를 이용하여 측정한 아이 다이어그램(eye diagram)에 대한 그래프이다. 도 3의 a 내지 d는 발광소자(170)에 인가되는 모듈레이션 전류가 각각 5mA, 8mA, 12mA 및 15mA일 때 측정된 아이 다이어그램에 대한 그래프인 것으로, 펄스폭 왜곡문제가 완화되었음을 확인할 수 있다. 3 is a graph of an eye diagram measured using the light source driver 130 of the present invention. 3A to 3D are graphs of eye diagrams measured when modulation currents applied to the light emitting device 170 are 5 mA, 8 mA, 12 mA, and 15 mA, respectively, and it can be confirmed that the pulse width distortion problem is alleviated.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호의 충분한 이득과 대역폭을 갖는 프리앰프단(120)의 세부 블록도이다.4 is a detailed block diagram of preamplifier stage 120 with sufficient gain and bandwidth of a signal in accordance with one embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 프리앰프단(120)은 충분한 이득을 얻기 위한 이득단(320), 이득단(320)과 연결되고 넓은 대역폭을 얻기 위한 네거티브 커패시턴스 회로(340)를 포함한다.As shown in FIG. 4, the preamplifier stage 120 includes a gain stage 320 for obtaining a sufficient gain and a negative capacitance circuit 340 connected to the gain stage 320 and for obtaining a wide bandwidth.

구체적으로, 이득단(320)은 제1 저항, 제2 저항, 제3 엔모스 트랜지스터(M3), 제4 엔모스 트랜지스터(M4) 및 제1 전류원(I1)을 포함한다. In detail, the gain stage 320 includes a first resistor, a second resistor, a third NMOS transistor M3, a fourth NMOS transistor M4, and a first current source I1.

제3 엔모스 트랜지터는 그 드레인이 제1 저항 및 출력단과 연결되고, 게이트가 입력단과 연결되며, 소스는 제1 전류원(I1) 및 제4 피모스 트랜지스터의 소스와 연결된다. 또한, 제4 엔모스 트랜지스터(M4) 역시 그 드레인이 제2 저항 및 출력단과 연결되고, 게이트가 입력단과 연결되며, 소스가 제1 전류원(I1) 및 제3 엔모스 트랜지스터(M3)와 연결된다.The third NMOS transistor has a drain connected to a first resistor and an output terminal, a gate connected to an input terminal, and a source connected to a source of the first current source I1 and the fourth PMOS transistor. In addition, the fourth NMOS transistor M4 also has a drain connected to the second resistor and the output terminal, a gate connected to the input terminal, and a source connected to the first current source I1 and the third NMOS transistor M3. .

네거티브 커패시턴스 회로(340)는 제5 엔모스 트랜지스터(M5), 제6 엔모스 트랜지스터(M6), 제3 커패시터(C3), 제2 전류원(I2) 및 제3 전류원(I3)을 포함한다.The negative capacitance circuit 340 includes a fifth NMOS transistor M5, a sixth NMOS transistor M6, a third capacitor C3, a second current source I2, and a third current source I3.

제5 엔모스 트랜지스터(M5)는 그 드레인이 제1 저항, 출력단 및 제6 엔모스 트랜지스터(M6)의 게이트와 연결되고, 게이트가 제6 엔모스 트랜지스터(M6)의 드레인과 연결되며, 소스는 제2 전류원(I2) 및 제3 커패시터(C3)와 연결된다. 또한, 제6 엔모스 트랜지스터(M6)는 그 드레인이 제2 저항, 제5 엔모스 트랜지스터(M5)의 게이트 및 출력단과 연결되고, 게이트는 제5 엔모스 트랜지스터(M5)의 드레인과 연결되며, 소스는 제3 커패시터(C3) 및 제4 전류원과 연결된다. 본 실시예에 따른 네거티브 커패시턴스 회로(340)는 음의 커패시턴스 값을 제공하며, 출력 노드의 기생 커패시터(360)의 커패시턴스를 상쇄시킴으로써 이득단(320)의 대역폭을 증가시킨다. The fifth NMOS transistor M5 has a drain connected to a gate of the first resistor, an output terminal, and a sixth NMOS transistor M6, a gate connected to a drain of the sixth NMOS transistor M6, and a source of the fifth NMOS transistor M5. It is connected to the second current source I2 and the third capacitor C3. In addition, the sixth NMOS transistor M6 has a drain thereof connected to the second resistor, the gate and the output terminal of the fifth NMOS transistor M5, and the gate thereof is connected to the drain of the fifth NMOS transistor M5. The source is connected to the third capacitor C3 and the fourth current source. The negative capacitance circuit 340 according to the present embodiment provides a negative capacitance value and increases the bandwidth of the gain stage 320 by canceling the capacitance of the parasitic capacitor 360 of the output node.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.In addition, although the preferred embodiment of the present invention has been shown and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, but the technical field to which the invention belongs without departing from the spirit of the invention claimed in the claims. Of course, various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광통신 시스템에 적용된 AC-coupled 송신기의 개략적인 블록도1 is a schematic block diagram of an AC-coupled transmitter applied to an optical communication system according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 구동기의 보다 상세한 구조가 포함된 광통신 시스템의 블록도,2 is a block diagram of an optical communication system including a more detailed structure of a light source driver according to an embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 광원 구동기를 이용하여 측정한 아이 다이어그램에 대한 그래프, 그리고,3 is a graph of an eye diagram measured using a light source driver of the present invention, and

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호의 충분한 이득과 대역폭을 갖는 프리앰프단의 세부 블록도이다.4 is a detailed block diagram of a preamplifier stage having sufficient gain and bandwidth of a signal according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

110:입력 버퍼단 120: 프리앰프단110: input buffer stage 120: preamp stage

130: 광원 구동기 160: 더미 로드130: light source driver 160: dummy load

170: 발광소자 180: 바이어스 전류원170: light emitting device 180: bias current source

210: 조절부 220: 제어부210: control unit 220: control unit

230: 제1 트랜지스터 어레이 240: 제2 트랜지스터 어레이 230: first transistor array 240: second transistor array

250: 제2 트랜지스터 어레이 260:테일 전류원250: second transistor array 260: tail current source

320: 이득단 330: 네거티브 커패시터320: gain stage 330: negative capacitor

Claims (9)

일정한 크기의 전류를 출력하는 전류원; 및 A current source for outputting a constant current; And 트랜지스터 어레이를 이용하여 상기 전류원에서 출력되는 전류를 조절하여 발광소자에 공급하는 조절부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 구동기.And a controller for controlling a current output from the current source using a transistor array and supplying the light to the light emitting device. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 조절부는,The control unit, 병렬로 연결된 복수 개의 피모스(PMOS) 트랜지스터를 포함하는 제1 트랜지스터 어레이; A first transistor array including a plurality of PMOS transistors connected in parallel; 상기 제1 트랜지스터 어레이와 동일한 개수의 피모스 트랜지스터를 포함하면서, 상기 제1 트랜지스터 어레이와 대칭적 구조를 갖는 제2 트랜지스터 어레이; 및 A second transistor array including the same number of PMOS transistors as the first transistor array, and having a symmetrical structure with the first transistor array; And 상기 제1 및 제2 트랜지스터 어레이의 저항 값을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 구동기. And a controller for controlling resistance values of the first and second transistor arrays. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제어부는,The control unit, 상기 제1 및 제2 트랜지스터 어레이에 포함되어 있는 피모스 트랜지스터 각각을 온 또는 오프시킴으로써 상기 제1 및 제2 트랜지스터 어레이의 저항 값을 조절하는 것을 특징으로 하는 광원 구동기. And controlling the resistance values of the first and second transistor arrays by turning on or off each of the PMOS transistors included in the first and second transistor arrays. 제 2항에 있어서,3. The method of claim 2, 차동 입력신호를 기초로 상기 전류원에서 출력되는 전류를 스위칭하는 스위칭부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 구동기.And a switching unit for switching the current output from the current source based on the differential input signal. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 제1 트랜지스터 어레이는 The first transistor array is 상기 피모스 트랜지스터의 각 게이트는 상기 제어부와 연결되고, 각 소스는 VDD 전압단과 연결되어 있으며, 각 드레인은 상기 발광소자 및 상기 스위칭부와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 광원구동기.Wherein each gate of the PMOS transistor is connected to the controller, each source is connected to a V DD voltage terminal, and each drain is connected to the light emitting element and the switching unit. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 입력되는 전류를 모두 열로 소모시키는 더미 로드;를 더 포함하고,And a dummy load for consuming all input current as heat. 상기 제2 트랜지스터 어레이는 The second transistor array is 상기 피모스 트랜지스터의 각 게이트는 상기 제어부와 연결되고, 각 소스는 VDD 전압단과 연결되어 있으며, 각 드레인은 상기 발광소자 및 상기 더미 로드와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 광원구동기.Wherein each gate of the PMOS transistor is connected to the control unit, each source is connected to a V DD voltage terminal, and each drain is connected to the light emitting element and the dummy rod. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 스위칭부는 두 개의 엔모스 트랜지스터를 포함하고,The switching unit includes two NMOS transistors, 상기 두 개의 엔모스 트랜지스터의 각 소스는 서로 결합되어 상기 전류원과 연결되고, 각 드레인은 상기 조절부와 연결되며, 각 게이트에는 차동 입력신호가 입력되는 것을 특징으로 하는 광원 구동기. Wherein each source of the two NMOS transistors is coupled to each other to be connected to the current source, each drain is connected to the control unit, and a differential input signal is input to each gate. 프리앰프단, 광원 구동기 및 발광소자를 포함하는 광송신기에 있어서,In the optical transmitter comprising a preamp stage, a light source driver and a light emitting element, 상기 프리앰프단은, 이득을 얻는 이득단; 및 상기 이득단과 연결된 네거티브 커패시턴스 회로;를 포함하고, The preamp stage may include a gain stage for obtaining a gain; And a negative capacitance circuit connected to the gain stage. 상기 광원 구동기는, 일정한 크기의 전류를 출력하는 전류원; 및 트랜지스터 어레이를 이용하여 상기 전류원에서 출력되는 전류를 조절하여 상기 발광소자에 공급하는 조절부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광송신기.The light source driver includes a current source for outputting a current having a constant magnitude; And a controller which adjusts a current output from the current source using a transistor array and supplies the light to the light emitting device. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 조절부는,The control unit, 병렬로 연결된 복수 개의 피모스(PMOS) 트랜지스터를 포함하는 제1 트랜지스터 어레이; A first transistor array including a plurality of PMOS transistors connected in parallel; 상기 제1 트랜지스터 어레이와 동일한 개수의 피모스 트랜지스터를 포함하면서, 상기 제1 트랜지스터 어레이와 대칭적 구조를 갖는 제2 트랜지스터 어레이; 및 A second transistor array including the same number of PMOS transistors as the first transistor array, and having a symmetrical structure with the first transistor array; And 상기 제1 및 제2 트랜지스터 어레이의 저항 값을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광송신기. And a controller for controlling resistance values of the first and second transistor arrays.
KR1020090062587A 2009-07-09 2009-07-09 The apparatus for driving light source KR101071979B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090062587A KR101071979B1 (en) 2009-07-09 2009-07-09 The apparatus for driving light source

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090062587A KR101071979B1 (en) 2009-07-09 2009-07-09 The apparatus for driving light source

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110005069A true KR20110005069A (en) 2011-01-17
KR101071979B1 KR101071979B1 (en) 2011-10-10

Family

ID=43612363

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090062587A KR101071979B1 (en) 2009-07-09 2009-07-09 The apparatus for driving light source

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101071979B1 (en)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100810328B1 (en) * 2006-09-21 2008-03-04 삼성전자주식회사 Current driving type light source driving circuit

Also Published As

Publication number Publication date
KR101071979B1 (en) 2011-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10033412B2 (en) Impedance and swing control for voltage-mode driver
US6847232B2 (en) Interchangeable CML/LVDS data transmission circuit
US9866185B2 (en) Optical transmission circuit with upper and lower threshold control
KR100396724B1 (en) Led driving circuit and light transmission module
JP6413265B2 (en) Optical modulator drive circuit
US6738401B2 (en) High speed switching driver
US20030085737A1 (en) Innovative high speed LVDS driver circuit
US9746864B1 (en) Fast transient low drop-out voltage regulator for a voltage-mode driver
CN104426614B (en) Current-to-voltage converting circuit, optical receiver apparatus and optical transmission system
WO2014038239A1 (en) Optical communications module, home-side device, and control method for light-emitting element
US8660158B2 (en) Semiconductor laser drive circuit and semiconductor laser apparatus
US10367583B2 (en) Driver circuit, optical transmission module and optical transmission device
WO2006009242A1 (en) Led drive circuit
US20140376582A1 (en) Power-efficient high-speed driver for a vertical-cavity surface-emitting laser
JP2015076581A (en) Optical transmission circuit, optical transmission device, and optical transmission system
US8358172B2 (en) Peaking circuit, method for adjusting peaking circuit, differential amplifier installing peaking circuit, laser diode driving circuit installing peaking circuit, and data processing unit installing peaking circuit
JP6852302B2 (en) Frequency characteristic adjustment circuit, optical transmitter using this, and optical transceiver
EP3161963A1 (en) Signal conversion
US9774304B2 (en) Trans-impedance amplifier arrangement and control module
WO2016194091A1 (en) Optical communication module and optical communication device provided with same
KR101071979B1 (en) The apparatus for driving light source
JP5794324B2 (en) Drive circuit and home device
JP5956684B2 (en) Driver circuit
Park et al. Design of 250-Mb/s low-power fiber optic transmitter and receiver ICs for POF applications
KR100882882B1 (en) Control device and method for apc and amp at the same time and diriving divice and method using thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140924

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151002

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee