TW200417151A - Oscillator and high-frequency superposing module for driving laser diode - Google Patents

Description

200417151 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種用於產生高頻信號的振盪器，並 且有關於一種用於驅動雷射二極體的高頻疊加模組，該高 頻疊加模組係包括此種振盪器。 ^ 【先前技術】 雷射二極體驅動電路是高頻振m電路的各種應用甲的 一種。在傳統的雷射二極體驅動電路中，以多重模式驅動 雷射二極體’在該多重模式中，將高頻電流疊加在驅動直 流（DC)電流上，從而防止由雷射二極體溫度的升高而導 致的跳模雜訊的產生。為了將高頻電流疊加到此電流上 ，其係使用產生高頻信號的振盪電路，例如曰本未審查專 利申請案公開號7-93758中所揭露者。 一 第8圖是日本未審查專利申請案公開號卜9繼中所 揭露的雷射二極體驅動電路的電路圖。在此電路中，透過 輸入端LDA冑DC電流提供給雷射二極體LD，並透過電源 輸入端vcc向振盈電路2供電。電阻器以^和R3將預 設的DC偏麼施加給電晶體Q卜該振蘆電路2是考畢兹振 盪器（㈤Pitts oscillatGr)，其振盪頻率是由電容哭 C3、C4和C5以及電感器LM〇L3的值確定之。該振盈電 路2的振盪輸出是透過由電容器^和⑺構成的匹配電路 傳遞給雷射二極體LD。篦s闰介η -，

弟8圖亦展不出了振盪控制端RMS 和接地端GND。當振盧扭^»1 ^ Due aa /¾. » 盈彳工制知RMS的電位等於電源輸入端 V C C的電位時，將預設的值厥& a + 竹頂σ又的偏壓施加在電晶體Q1的基極上以 200417151 電晶體Q1基極的電 開始振盪。當振盪控制端RMS開路時， 位基本上為〇 ’從而停止振蘯。 如上所述的雷射二極體驅動電路需要接通/斷開振盪電 路。例如，當從DVD上讀取資料日车，垃、s 丄項取貝科呀，接通振盪電路以疊加 用於雷射二極體的高頻信號，或者當將資料寫至,1 DVD上時 ，斷開振盪電路以停止疊加高頻信號。遺憾的是，第8圖 所示的傳統雷射二極體聰叙Φ — 位饈驅動電路要化很長的時間來使振盪 電路2開始振盪。足種過程如下所述。如第8圖所示，舍 ::細:請開路（即，未將電壓施加到振盪控制： )π振盪電路2使電晶體Q1的基極線透過電阻器 而連接到接地位準。在這種結構中，當將振盈控制端 RMS轉換成使其電位等於電源輸入端似（電源電壓）的電 位以開始㈣時’振I電路2需要將電晶體Q1基極線上的 =位從接地位準提高到所需的位準。㉟句話說，需要花費 時間對電容H C3、U和c5進行充電直到將電晶體Q1基極 的電位提高到所需的位準為止。 對於用於雷射一極體並需要在短時間内啟動/停止（ = tivate/deactivate)振盪的系統來說，振盪電路較慢的 應不利地影響了整個系統的響應。簡單地說，振盪電路 車乂 k的啟動‘致了不希望有的情形，在這種情形下，從 DVD的碩取以及對则的寫入都需要很長的時間。 已經描述了振盪電路2可應用於雷射二極體驅動電路 。但疋，在需要振盪的啟動/停止的快速響應的應用中會 發生同樣的問題。 200417151 【發明内容】 為了克服上述問題，本發明的較佳實施例提供了一種 具有快速響應的振蘯器，即，提供了一種振璗器、，該振盈 裔僅需要很短的過渡時間從振盪狀態轉換到非振蘯狀態或 本务月的較佳實施例提供了一種用於驅動雷射 0 -纟问頌$加模組，該高頻疊加模組係包括上述快速 響應的振盪器’因此減少了雷射二極體的高頻疊加的接通 與關斷之間的轉換時間。 根據本發明之一較佳實施例，-種振盈器係包括振盈 一牛連接在振盪啟動元件的回授信號的輸入端和接 地之間的雷交哭、、、& » 連接在回授信號的輸入端和電源輸入端 “”苐偏壓電阻裔和連接在回授信號的輸入端和控制 I t的輸入立而之間的第二偏壓電阻器。在該振盛器中，第 偏壓電阻為和第二偏壓電阻器具有這樣的值係使得當控 制電1的輸入端接地時，回授信號的輸入端的偏壓高於接 ^位而低於針對振盪啟動元件的連續振盪的閾值，並且 二拉制電壓的輸入端開路時，回授信號的輸入端的偏壓係 高於該閾值。 該方案使得當控制電壓的輸入端開路時，回授信號的 輸入鳊（電晶體的基極）的偏壓快速地超過預設的閾值， t而減少從非振盪狀態到振盪狀態的過渡時間。同樣地， 田控制電壓的輸入端接地時，回授信號的輸入端（電晶體 的基極）的偏壓快速地下降到低於閾值，從而減少從振盪 200417151 狀態到非振盪狀態的過渡時間。 :據本發明的另一個較佳實施例，—種用於驅動雷射 -士-的向頻疊加模組係包括上述用於疊加針對雷 =:?流的振盪器、連接到雷射二極體陽極的驅：信 〜、别立而、和連接在驅動信號的輸出端和 部分之間的阻枋π阶φ m n裔的輸出 ”的二 因此，針對雷射二極體的高頻 =:Γ以在很短的時間内進行開關轉換，從而提高 田射一極體的整個系統的響應速度。 义透過以下參考附圖對較佳實施例的詳細猫述，將使本 务明的其它特徵、元件、特點和優點變得更明顯。 【實施方式】 第1圖是根據本發明第一較佳實施例的 :極體Π)的高頻疊加模幻的電路圖。在第i圖中，將： 恭電谷益C8和電感器L2的雜訊抑制滤波器電路*設置在 、而LDA和田射-極體LD之間。雷射二極體LD具有陽 1 Tda和連接到接地端GND上的陰㈣他。帛頻疊加

。、係八有用於輪出驅動信號的接線端To和接地端Tg ::了操作高頻疊加模組卜將接線端τ〇和^分別與接 僅而Tda · Tdc相連。如果沒有連接高頻疊加模組卜則 透過由電源端LDA提供@ DC電流來驅動雷射二極體LD 〇 门頻且加杈組1亦具有電源輸入端VCC和接地端GND 阻^盈電路2包括連接在電晶體Q1的基極和集極之間的電 。R1 2和連接在電晶體Q1的射極和接地之間的電阻器 200417151 R3°電阻③⑴和R3—起構成了電晶體Q1的DC偏壓電路 ^刀S電晶M Q1的基極和接地之間連接有包括電容器 C3和電感器L1的串聯電路部分以及具有電容器c4和u :串包路部分。電容器C4和C5之間的節點係連接到電 曰曰體Q1的射極上，以將電容器C4兩端的電壓施加到電晶 體Q1的基極和射極之間。如上所述構成了考畢兹（ Colpi tts )振盪電路。 電容器C6串聯連接在電晶體Q1的射極和驅動信號的 輸出端To之間’而電容器π並聯連接在驅動信號的輸出 端To和接地之間。電容器⑶和α構成了高頻疊加模組ι 和雷射二極體LD之間的阻抗匹配電路3。考畢茲振盪電路 的振盪頻率取決於電容器C3、C4、C5、C6和C7以及電感 器L1的值。 & 在设置在電晶體Q1的射極和接地之間的電阻器R3上 ，即，從電晶體Q1的射極上引出振盪信號。以這種方式 ’將振盪信號發送到雷射二極體LD。 經過控制電壓的輸入端Tc的電壓輸入對振盪進行控制 。將開關SW設置在控制電壓的輸入端“和接地端GND之 間，從而可以透過觸發開關SW來接通/斷開振盪。當開關 SW開路時’電晶體Q1基極的電位係取決於電阻器r 12和 R3之間的分壓比以及被施加到電源輸入端VCC上的電源電 壓。當斯開開關SW (即，控制電壓的輸入端Tc開路）時 ，根據下面的運算式來確定電晶體Q1基極的電位Vbl :

Vbl = Vcc· R3/(R3 + R12) 10 200417151 其中’ Vcc是電源電壓。當接通開關sw (即，控制電 壓的輸入端Tc的電位等於接从a %、+ ^ J电议寻於接地位準）時，就根據下面的 運算式來確定電晶體Q1基極的電位Vb2 : Vb2-Vcc· {R3- R11/(R3+R11)}/{R12+R3. R11/(R3+RH)} 其中，Vcc是電源電壓。請注意的是，在上面的運算 式中，未將k電晶體Qi的基極到射極的電壓降計算進去 在振盪電路2中，電晶體Q i基極的電位必須改變，以滿 足關係式Vb2<Vth<VM，其中，vth是在啟動振盪電路2 (接通）時和停止振盪電路2 (關斷）時之間的閾值。換 句話說，需要確定偏壓電阻器Ru、R12和R3的值，從而 在電晶體Q1基極的電位為VM時使振盪電路2保持接通（ 啟動），或者在電晶體卯基極的電位降到VM時使振盪電 路2斷開（停止）。如果將電阻器R3的值固定為一特定值 ’則:確定電阻器R11和R12的值，以滿足上述的要求。 第2圖係包括兩條曲線，每一條都展示出了電晶體基 桎的電位之變化。曲線A展示出了根據第i圖中的開關卯 的開關狀態而得到的電晶體Q1 I極電位的變化。如圖所 士田啟動振盡包路2 (振盪開始）時，在t〇時斷開開關 sw時，電位以預設的時間常數從Vb2呈指數上升，並在 t〇a時超過閾值Vth。隨後，當在u時接通開關料，第 ^圖中的電容器C3和C4經過電阻器⑴和開關sw對地放 電’電容器C5經過電阻器^放電’從而降低了電晶體卯 &極的電位° #電位下降到低於閾值Vth時，纟tla時停 止振盪電路2(振盪停止）。 200417151 第2圖中的曲線β展示出了第8圖中傳統振盪電路中 的私晶體Q1基極電位的變化。第j圖中開關sw的斷開狀 怨對應於第8圖中將電位施加給控制端RMS的狀態，而第 1圖中開關SW的接通狀態對應於第8圖中控制端娜開路 的狀恶。如曲線B所示，在將電壓施加給控制端RMS時， 電晶體Q1基極的電位從ov開始增加，然後在晚於…的 _千時超過閾值vth。在第8圖中，包括與電晶體q"目連 的電容器心的放電電路部分係具有車交A的放電時間常數 ，因此，當在ti時刻使控制端RMS開路時，電晶體美 ^的電位逐漸減小’從而在晚於tla㈤爪時下祕 Vth以下。 雪如上所述並如第2圖中的曲線所示，第1圖中的振盪 “路2可以響應於開關sw的轉換而被快速地啟動"亭止。 圖的振逢電路2中，可以將偏電阻 二:T接地之間。在這種情形下. 二:： 和以的值以滿足似<咐< 要拒據要喪被如果將電阻^ Μ牙口 h固定為特定值，則需 根據要求確定電阻器Ru和Ri2的值。 第3圖是根據本發明第-如# 二極體LD Μ ^ π » —乂么只轭例的用於驅動雷射 柽體LD的向頻疊加模組】的 中，將包括有電阻哭^ 在弟一較佳貫施例 在電晶Γ 的串聯電路部分設置 高頻信號的阻抗以提高振盈輪出。m曾加了針對 第4圖是根據本發明第三較佳實施例的用於驅動雷射 12 200417151 一極體LD的鬲頻疊加模組1的電路圖。在第三較佳實施例 中，將包括有並聯電路部分（電感器L6和電容器C12 )和 電阻器R3的串聯電路部分設置在電晶體qi的射極和接地 之間。該結構利用電感器L6和電容器C12增加了並聯諧振 頻率。透過使該並聯諧振頻率與振盪頻率相匹配，可以增 加振盈輸出。 第5圖是根據本發明第四較佳實施例的用於驅動雷射 二極體LD的高頻疊加模組丨的電路圖。在第四較佳實施例 中，將電阻器R13設置在電晶體Q1的基極和接地之間。該 結構減小了相對於電源電壓波動之電晶體Q1基極偏壓的 波動，從而穩定了振盪輸出。 第6和7A到7N圖展示出了第i圖中所示的用於驅動 雷射一極體LD的高頻疊加模組1的結構。第6圖是第1圖 中的冋頻噎加杈組丨的截面圖。如圖所示’高頻疊加模組 1包括陶究多層基板10，該陶竟多層基板10包括具有各種 導電圖案11的多個疊壓陶瓷層。陶瓷多層基板10除了導 電圖案11以外亦在其内具有通孔12。高頻疊加模組^亦 包括位於其底部的接線端懸13。陶瓷多層基板W具有 上表面的表面安裝元件14。用覆蓋住陶究多層基板 的側面和上表面的金屬外殼15遮_電路2 (第i圖 ，"N圖是第6圖中所示的陶究多層基板!。的各 :::面圖。弟^到則是從下面看到的各層。第7A圖 展不出了最下面的層，,7"展示出了最上面的層。第 13 200417151 7M圖中的層展不出了在安裝表面上針對晶片組件的圖案。 第7N圖是設置有晶片組件的安裝表面的俯視圖。 第7A圖展不出了接地端G。接地電極G腳佔用了第π 圖中的層整個表面的大部分面積。將界定電感器u的線 路汉置在第7C和7D圖中的層上。將界定電容器邙、以和 C5的電極和接地電極設置在第汀到7κ圖中的層上。如第 7Ν圖所示，將諸如電容器C3和C7、電阻器R3、和 R12以及電晶體Ql等晶片組件安裝在陶瓷多層基板丨〇的 上表面上。第7A到7N圖中的標記係對應於第1圖中電路 元件的各個標記。帛7“"n圖中，兩個電容標記的不同 僅在於子尾a或b，如C6a和C6b，分別表示同一個電容器 的一個電極和另一個電極。 如上所述，較佳地，將電容器和電感器設置在陶瓷多 層基板内’而包括電晶體在内的其他元件都安裝在陶^ 層基板的頂部，從而有助於用於驅動雷射二極體的高頻： 加模組的小型設計。 且 本發明並不局限於上述的每個較佳實施例，在申請 利範圍所述的範圍内各種修改都是可能的。透過將每:不 同較佳實施例中所揭露的技術特徵進行適當地組合而得= 的實施例也包括在本發明的技術範圍内。 【圖式簡單說明】 (一）圖式部分 第1圖疋根據本發明第一較佳實施例的用於驅動雷 二極體的高頻疊加模組的電路圖； ”、 200417151 第2圖包括兩條曲線，每一條都展示出了 中的開關接通/斷開時，^ ^ 1 ^ 鬲頻豐加模組的振盪電路中的雷 晶體基極上的電位是如何變化的，· -第3>圖是/艮據本發明第二較佳實施例的用於驅動雷射 一極體的向頻®加模組的電路圖； 弟4圖是根據本發明楚二一 第二車父佳貫施例的用於驅動雷射 二極體的高頻疊加模組的電路圖； 第5圖是根據本發明第四較佳實施例的用於驅動雷射 一極體的向頻璺加模組的電路圖； 第6圖是高頻疊加模組的截面圖； 第7Αί,] 7N圖是第6圖中所示的陶竞多層基板中各層 的平面圖；並且 第8圖是傳統雷射二極體驅動電路的電路圖 (二）元件代表符號 1 南頻疊加模組 2 振盪電路 3 阻抗匹配電路 4 雜訊抑制濾波器電路 1〇 陶曼多層基板 11 導電圖案 12 通孔 13 接線端電極 14 表面安裝元件 15金屬外殼 15

Claims (1)

1. 200417151 拾、申請專利範圍： 1 · 一種振盈器，其係包括： 一振盈啟動元件； 一連接在該振盪啟動元件的回授信號的輸入端和接地 之間的電容器； 一連接在該回授信號的輸入端和電源輸入端之間的第 一偏壓電阻器；和

   一連接在該回授信號的輸入端和控制電壓的輸入端之 間的第二偏壓電阻器；其中 該第一偏壓電阻器和第二偏壓電阻器具有的值係使得 當該控制電壓的輸入端接地時，該回授信號的輸入端的偏 壓係高於接地電位而低於針對該振盪啟動元件的持續振盪 的閾值，並且當該控制電壓的輸入端開路時，㈣授信號 的輸入端的偏壓係高於該閾值。 2 ·根據申請專利範圍第 是考畢茲振盪器。 1項的振盪器，其中該振盪器 包括： .-種用於驅動一雷射二極體的高頻疊加模組，其係 賞又盈器，其係用於疊加 很據甲請專利範圍第 於該雷射二極體的高頻電流； 一連接到該雷射二極體的陽極 和 〕動^號的輸出端； 盪器輸出部分之 一連接在該驅動信號的輸出端和嗲 間的阻抗匹配電路。 振 16 4·根據申請專利 高頻疊加槿έΒ 3項的用於驅動雷射二極體的 、、、' ，其中，該振I雷^ \ 陶瓷多層美叔^ 、 搌盖電路部分係包括一設置在一 分的元件：並士的導電圖案’和構成該振盪電路至少-部 。 、’將該阻抗匹配電路安裝在該陶究多層基板上 5·根據申請專利笳 高頻疊加模組甘 、的用於驅動雷射二極體的 丨穴、、赴，其更白并一士凡 極體之間的雜1友以 °又置在該電源輸入端和雷射二 雜Λ抑制濾波器電路。 6根據申請專利範圍第5 J百从 高頻疊加模組，甘士 、々用於驅動雷射二極體的 、、 /、中’該雜訊抑制清、d? 口口於4 k ^ 和一電感器。 ρ制濾波裔係包括一電容器 1根據申請專利範圍箆3 高頻疊加模纽…在;… 用於驅動雷射二極體的 的阻抗匹配雷说 芊聯電谷益和並聯電容器 行阻抗匹配。 盈電路和雷射二極體之間進 8 ·根據申請專利範圍第3項 古 貝的用於驅動雷射二極體的 ::…果組’其中，該振盪電路係包括-電晶體、一連 =在㈣晶體的基極和集極之間的第-電阻器和一連接在 μ電曰曰體的射極和接地之間的第二電阻器。 9.根據中請專利範圍第8項的用^驅動雷射二極體的 高頻疊加模組，其巾，—個包括1容器和-電感器的第 「串聯電路和一個包括至少兩個電容器的第二串聯電路係 連接在δ亥電日日體的基極和接地之間。 1 〇 ·根據申請專利笳If!箆q TS ,, 貝的用於驅動雷射二極體 17 200417151 的面頻豐加模組，其中，該振蘯電路是考畢兹振盈電路。 u.根據申請專利範圍第8項的用於驅動雷射二極體 ，頻疊加模組，其中’該串聯電容器係串聯連接在該電 曰曰體的射極和驅動信號的輸出端之間。 根據申請專利範圍第8項的用於㈣#射二極體 的南頻豐加模組，其中，該並聯電 係並聯連接在該驅 動“號的輸出端和接地之間。 1 3 ·根據申請專利範圍第8頊的+人 貝的用於驅動雷射二極體 的南頻豐加模組，其中，一個包括一 .^ ^ , 電阻器和一電感器的 串如電路係設置在該電晶體的射極和接地之間。 14 ·根據申請專利範圍第8項的 項的用於驅動雷射二極體 的南頻登加模組，其中，一個包括 ..^ 並聯電路和一電阻器 的串聯電路係設置在該電晶體的 ☆ J町極和接地之間，其中上 述該並聯電路係具有一電感器和一電容器。 1 5 ·根據申請專利範圍第8 m ^ , 員的用於驅動雷射二極體 的间頻豐加模組，其中，一雷 電阻益係設置在該電晶體的基 極和接地之間。 16 ·根據申請專利範圍第4 ^ w 貝的用於驅動雷射二極體 的阿頻豐加模組，其中，該陶瓷 ^ J： y ^ m ^ ^ ^ θ基板係包括複數個在 上故置有導電圖案的疊壓陶瓷層。 17 ·根據申請專利範圍第4項 ΛΑ « 、々用於驅動雷射一極體 的回頻豐加模組，其中，該陶瓷 瑕 Λ; y- # . S基板係包括複數個形 烕在其中的通孔。 〜 18 ·根據申請專利範圍第 貝的用於驅動雷射二極體 18 200417151 的高頻疊加模組，其更包括一設置以覆蓋該陶瓷多層基板 的側邊的金屬外殼。 拾壹、圖式： 如次頁

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