JPH01207980A - 発光ダイオード駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、パルス形式の光通信の分野等において発光ダ
イオードを駆動するために用いられる発光ダイオード駆
動回路に関するものである。 （従来の技術） 従来から、パルス形式の光通信の分野等における発光源
として、発光ダイオードが広く用いられている。 例えば長波長発光ダイオードは１００　Ｍｂｐｓ以上の
高速化が可能であるため、伝送距離が１〜２ｋｍのＬＡ
Ｎや計算機ネットワーク、および公衆通信における局間
通信等の光源として有望視されている。 第５図は従来の発光ダイオード駆動回路の構成の一例を
示すものである。 同図において１はアノードが接地された発光ダイオード
、２はコレクタか発光ダイオード１のカソードに接続さ
れたトランジスタである。 そして第６図は第５図の回路における各信号の波形を示
す図である。図中（ａ）は入力信号の波形、（ｂ）は発
光ダイオード駆動電流の波形、（ｃ）は発光ダイオード
の光出力の波形をそれぞれ示す。 第５図において、トランジスタ２のベース（制御側端子
）Ｂに第６図（ａ）に示す信号か与えられるとトランジ
スタ２か導通し、発光ダイオード２を介して！・ランジ
スタ２のコレクタＣから第６図（ｂ）に示す様な電流が
流れ、発光ダイオード１が発光する。 しかしながら発光ダイオードは容量性の負荷であるため
、その光出力波形が駆動電流波形の積分波形となり、光
出力波形が第６図（ｃ）に示した様に歪む傾向があった
。 発光ダイオードは、応答が狭帯域性であるため、駆動周
波数が高くなるほど前記発光波形の歪みが大きくなり、
駆動電流に追従しなくなる。 （発明が解決しようとする課題） このように従来の発光ダイオード駆動回路により発光ダ
イオードを駆動し、この発光ダイオードを局間通信に用
いると、通信速度を大きくすることかできなくなるとい
う問題かあった。 本発明はこのような事情によりなされたもので、発光ダ
イオードを高い駆動周波数で駆動しても発光波形の歪み
か少なく、その発光タイオードを局間通信に用いた場合
には、通信速度を相当大きくすることかできる発光ダイ
オード駆動回路の提供を目的としている。 ［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の発光ダイオード駆動回路は、発光ダイオードに
対して直列に接続された駆動トランジスタと、高電位と
低電位との間で２値的に変化する主駆動パルスを前記駆
動トランジスタの制御側端子に印加する主駆動パルス発
生回路と、前記主駆動パルスの立上り時に前記主駆動パ
ルスを前記高電位よりも高い電位まで上昇させるための
オーバシュートパルスを発生するオーバシュートパルス
発生回路と、前記主駆動パルスの立下り時に前記主駆動
パルスを前記低電位よりも低い電位まで降下させるため
のアンダンニートパルスを発生する。アンダシュートパ
ルス発生回路とを備えている。 （作　用） 本発明の発光ダイオード駆動回路では、主駆動パルスを
その立」ユリ時に高い電位まで上昇させる作用をなすオ
ーバシュートパルスと、主駆動パルスをその立下り時に
低い電位まで降下させる作用をなすアンダシュートパル
スを発生する回路を備えているので、入力パルスの立上
りに同期して発光ダイオードが急速に充電される一方、
入力パルスの立下りに同期して発光ダイオードか急速に
放電される。 これにより発光ダイオードの立上りおよび立下り時の光
出力の歪みが補正される。 （実施例） 以下、本発明の実施例の詳細を図面に基づいて説明する
。 第１図は本発明の一実施例の構成を示す図である。 同図において３は発光ダイオードの主駆動パルスを発生
する主駆動パルス発生回路、４は前記主駆動パルスをそ
の立上り時に所定の電位まで上昇させる作用をなすオー
バシュートパルスを発生す−５〜 るオーバシュートパルス発生回路、５は前記主駆動パル
スをその立下り時に所定の電位まで降下させる作用をな
すアンダシュートパルスを発生するアンダシュートパル
ス発生回路である。 また６はベースが主駆動パルス発生回路３に接続され、
コレクタか電源（Ｖ　ｃｃ）に接続されたトランジスタ
、７はベースかオーバシュートパルス発生回路４に接続
され、コレクタが電源（Ｖ　ｃｃ）に接続されたトラン
ジスタ、８はベースかアンダシュートパルス発生回路５
に接続され、コレクタか発光ダイオード９のカソードに
接続され、エミッタが電源（Ｖ　ＥＥ）に接続されたト
ランジスタである。 なお発光ダイオード９のアノードはトランジスタ６およ
び７のエミッタに接続されている。 第２図はこの回路における各信号の波形を示す図である
。なお各信号については後述する。 第３図は前記オーバシュートパルス発生回路４をゲート
素子（ディジタル素子）で構成した場合の例である。 第３図ては、ＮＡＮＤゲート４ａの一方の入力にＮＯＴ
ゲート４ｂ〜４ｄが直列に接続されたラインの出力端が
接続され、ＮＡＮＤゲート４ａの他方の人力には入力パ
ルスを供給するラインか接続され、さらにＮＯＴゲート
の直結ラインの入力端か入力パルスの供給ラインに接続
されている。 さらにＮＡＮＤケート４ａの出力にＮＯＴゲート４ｅが
介挿されている。 第４図は前記アンダシュートパルス発生回路５をゲート
素子（ディジタル素子）で構成した場合の例である。 この例ては、ＮＡＮＤゲート５ａの一方の入力にＮＯＴ
ゲート５ｂ〜５ｄか直列に接続されたラインの出力端か
接続され、ＮＡＮＤゲート５ａの他方の入力には入力パ
ルスを供給するラインか接続され、さらにＮＯＴゲート
の直結ラインの入力端か入力パルスの供給ラインに接続
されている。 さらにＮＡＮＤゲート５ａの出力にはＮＯＴゲート５ｅ
が介挿され、前記入力パルスの供給ラインにおける、Ｎ
ＯＴゲートの直結ラインの入力端が接続されている位置
の前段にＮＯＴゲート５ｆか介挿されている。 本実施例の回路において主駆動パルス発生回路３は、端
子ＩＮから供給される入力信号のパルス幅に相当する時
間たけ高電位と低電位との間で２値的に変化する主駆動
パルスを発生する。 またオーバシュートパルス発生回路４は前記入力信号の
立−Ｌりに同期して短い駆動電圧パルスを発生する。こ
のパルスは主駆動パルスの立上り時に主駆動パルスを、
前記高電位よりも高い電位まで上昇させるように作用す
る。 またアンダシュートパルス発生回路５は前記入力信号の
立下りに同期して短い駆動電圧パルスを発生する。 このパルスは主駆動パルスの立下り時に主駆動パルスを
前記低電位よりも低い電位まで降下させるように作用す
る。 まず第２図（ａ）に示した様な入力信号か端子ＩＮに供
給されると、主駆動パルス発生回路３から駆動電圧パル
スかトランジスタ６に与えられる。 そしてオーバシュートパルス発生回路４から第２図（ｂ
）に示す様な駆動電圧パルスかトランジスタフに与えら
れ、入力パルスの立上り時には発光ダイオード９に大き
な電流か流れる。 これにより発光ダイオード９か急速に充電され、発光ダ
イオード９の光出力の立上り時間か速められる。 また入力信号の立下り時にはアンダシ１−ト／”ルス発
生回路５から第２図（ｃ）に示す様な駆動゛電圧パルス
がトランジスタ８に加わる。 このとき、発光ダイオード９のインピーダンスは極めて
小さいので、入力パルスの立下り時には発光ダイオード
９が急速に放電し、発光ダイオード９の光出力の立下り
時間が速められる。 この結果、発光ダイオード９の駆動電流は、第２図（ｄ
）に示したように立上りおよび立下りが増強された波形
になり、発光ダイオード９の光出力波形は、第２図（ｅ
）に示したように歪みの少ない波形となる。 このように本実施例の回路では、発光ダイオ−ドの容量
を充電するルートと、放電させるルートとを分離し、人
力パルスの立上りに同期して発光ダイオードの容量を急
速に充電するパルスを発生するオーバシュートパルス発
生回路４と、入力パルスの立下りに同期して発光ダイオ
ードを急速に放電させるパルスを発生するアンダシュー
トパルス発生回路５とを設けたので、発光ダイオード９
の光出力の歪みが補正される。 ［発明の効果］ 以上説明したように本発明の発光ダイオード駆動回路は
、入力パルスの立上りに同期して発光ダイオードの容量
が急速に充電される一方、入力パルスの立下りに同期し
て発光ダイオードか急速に放電されるので、発光ダイオ
ードを相当高い駆動周波数で駆動しても発光波形の歪み
が少ない。 したがって局間通信用の発光ダイオードを駆動した場合
には、通信速度を相当大きくすることができる。 そして本発明回路におけるオーバシュートパルス発生回
路およびアンダシュートパルス発生回路をディジタル素
子で構成することにより光伝送回路のモノリシックＩＣ
化が可能となり、駆動回路の信頼性が向」ニしコストか
低減される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す回路図、第２図
は第１図における各信号の波形を示す図、第３図は同実
施例におけるオーバシュートパルス発生回路の構成を示
す図、第４図は同実施例におけるアンダシュートパルス
発生回路の構成を示す図、第５図は従来の発光ダイオー
ド駆動回路の構成の一例を示す回路図、第６図は第５図
における各信号の波形を示す図である。 １．９・・発光ダイオード ２．６〜８・・・トランジスタ ３・・・・・主駆動パルス発生回路 ４・・・・・・オーバシュートパルス発生回路５・・・
・・・アンダシュートパルス発生回路出願人　　　　　
　株式会社　東　芝 代理人　弁理士　　須　山　佐　− 第１図 （ｅ） 第２図 コ↓Ｒ 手　　続　　補　　正　　書　（自発）］、事件の表示
　　特願昭６３−３３５３８号２、発明の名称 発光ダイオード駆動回路 ３、補正をする者 事件との関係・特許出願人 （３０７）　　株式会社　東芝 ４、　代　　理　　人　　　　　〒　１０１東京都千代
田区神田多町２丁目１番地 神田東山ビル　電話　０３　（２５４）　１０３９（７
７８４）　　弁理士　　　須　　山　　佐　　−５、補
正の対象 明細書全文および図面 ６、補正の内容 明　　細　　書 １、発明の名称 発光ダイオード駆動回路 ２、特許請求の範囲 電流スイッチ回路の片側のトランジスタのコレクタに発
光ダイオードのカソードを接続し、主駆動パルスの高電
位、低電位変化に追従して発光ダイオードの両端の電位
を急速に変化させる回路を発光ダイオードと並列に接続
すると同時に上記電流スイッチ回路の電流源トランジス
タのベースに主駆動パルスの立ち上かりに同期して短時
間高電位のパルスを発生する回路を接続して主駆動パル
スの立ち上がり時に駆動電流を増強することを特徴とす
る発光ダイオード駆動回路。 ３、発明の詳細な説明 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、パルス形式の光通信の分野において、発光ダ
イオードを駆動するために用いられる発光ダイオード駆
動回路に関するものである。 （従来の技術） パルス形式の光通信の分野における発光源として、発光
ダイオードとレーザダイオードが広く用いられている。 発光ダイオードはレーザダイオードに比べ、低価格、長
寿命、温度変動等の点で優れ、伝送距離か数ｋｍのＬＡ
Ｎや計算機ネットワークおよび公衆通信における局間通
信等の発光源として注目されている。 第４図は、従来の発光ダイオード駆動回路の構成の一例
を示すものである。 同図において、発光ダイオード４１はアノードが接地さ
れ、カソードは電流スイッチ回路のトランジスタ４３の
コレクタに接続されている。トランジスタ４３のベース
に主駆動パルスが与えられ、トランジスタ４３のベース
電位がトランジスタ４３′のベース電位よりも高くなる
と、トランジスタ４３か導通して駆動電流が流れ発光ダ
イオード４１か発光する。 しかしながら、発光ダイオード４１は容量性の負荷であ
るため、その光出力波形か駆動電流波形の積分波形とな
り、光出力波形は歪む。発光ダイオ−１’４１は応答か
狭帯域性であるため、駆動周波数か高くなると前記発光
波形の歪みが大きくなり、駆動電流波形に追従しなくな
る。 第５図に各部波形を示す。 図中（ａ）は主駆動パルス波形、（ｂ）は発光ダイオー
ド駆動電流の波形、（ｃ）は発光ダイオードの光出力波
形をそれぞれ示す。 （発明が解決しようとする課題） このように従来の発光ダイオード駆動回路を用いて発光
ダイオードを駆動した場合、発光波形は歪み、駆動周波
数を高くすると、つまり通信速度を大きくすると、発光
波形の歪みが大きくなるという問題かあった。 本発明は、このような事情によりなされたもので、発光
ダイオードを高い駆動周波数で駆動した場合でも、発光
波形の歪みか少ない発光ダイオード駆動回路を提供する
ことを目的としている。 ［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、主駆動パルスの高電位、低電位変化に追従し
て発光ダイオードの両端の電位を急速に変化させる回路
を発光ダイオードと並列に接続し、駆動電流の制御を発
光ダイオードに接続した電流スイッチ回路の電流源トラ
ンジスタのベース電位の設定により行い、それと同時に
電流源トランジスタのベースには主駆動パルスの立ち上
がりに同期して短時間高電位のパルスを発生する回路を
接続して、主駆動パルスの立ち上がり時に発光ダイオー
ドの駆動電流を増強するものである。 （作　用） 本発明の発光ダイオード駆動回路では、発光ダイオード
に並列に接続した回路により発光ダイオードの両端電圧
を大きくオーバースイングまたはアンダースイングさせ
゛発光ダイオードに蓄積する電荷の充放電を急速に行い
、光出力波形のスピードアップを行うと同時に、電流ス
イッチ回路の電流源トランジスタのベースに主駆動パル
スの立ち上がりに同期して短時間高電位のパルスを発生
する回路を接続して、主駆動パルスの立ち上かり時に発
光ダイオード駆動電流を増強する。 これにより、発光ダイオードの光出力の立ち上がり／立
ち下がり時の光波形は高速化され、光出力波形の歪みは
補正される。 （実施例） 以下、本発明の実施例の詳細を図面に基づいて説明する
。 第１図は、本発明の実施例の構成を示す図である。同図
において、１１は発光ダイオード、］４は主駆動パルス
発生回路、１７は主駆動パルスの立ち上がりに同期して
短時間高電位のパルスを発生する回路、１６は発光ダイ
オードに並列に接続したスピードアップ回路である。 第３図は、前記］６の発光ダイオードに並列に接続され
たスピードアップ回路の構成例の一例であり、他にも考
えられる。発光ダイオードに流れる電流が小さくなると
、電流−電圧特性の非直線性により発光ダイオードの内
部抵抗がＩＯ数Ωから数にΩにまで増大する。このため
消光時の自己放電時定数は高速動作する発光ダイオード
では無視できない値であり、このため電流スイッチ回路
のターンオフ時もしばらく発光ダイオードの発光が続き
消光が遅れる。これを防ぐため第３図に示す回路により
、放電時定数を小さくし、発光ダイオードの両端電圧を
オーバースイングまたはアンダースイングさせ、発光ダ
イオードに蓄積する電荷の充放電を急速に行う。しかし
ながら、スピーアップ回路１６によりアンダースイング
時に発光ダイオードの両端の電圧が下がりすぎるために
、次の発光時に光出力の時間遅れが引き起こる。これを
防止するために、主駆動パルスの立ち上がり時に発光ダ
イオード駆動電流を増強する必要がある。 この目的のために、第１図１７の主駆動パルスの立ち上
がりに同期して短時間高電位のパルスを発生し、抵抗１
８により駆動電流の制御を行う。主駆動パルスの立ち上
がり時には、駆動電流が増強することにより、高速な光
出力波形が得られ、歪みも補正される。 第２図は、本発明による発光ダイオード駆動口路の各部
波形である。同図（ａ）はトランジスタ１３のベースに
与えられた主駆動パルス波形、（ｂ）は主駆動パルスの
立ち上がりに同期して短時間高電位のパルスを発生する
回路１７の出力波形、（Ｃ）は発光ダイオードからの光
出力波形を示す。第２図（Ｃ）に示すように、立ち上が
り、立ち下がりが高速化された光出力波形となり、歪み
が少ない。 ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の発光ダイオード駆動回路
は発光ダイオードの両端の電位をオーバースイングまた
はアンダースイングさせ電荷の充放電を急速に行うスピ
ードアップ回路と、駆動電流を主駆動パルスの立ち上が
りに同期して増強することにより、高速な光出力波形が
得られ、また歪みも少ない。 したがって、局間通信等に発光ダイオードを用いた場合
には、通信速度を大きくできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す発光ダイオード駆動回路
の構成図、第２図は第１図における各部波形、第３図は
スピードアップ回路の構成図、第４図は従来の発光ダイ
オード駆動回路の構成の一例を示す図、第５図は第４図
における各部波形を示す図である。 １、　］、４１・・・・・・・発光ダイオード１２．１
８．３３．３５．４２・・・・・・・・抵抗１３．１３
′、１５．１５′、４３．４３′・・・・・・・・・ト
ランジスタ １４．４４・・・・・・・・主駆動パルス発生回路１６
・・・・・・・・スピードアップ回路］７・・・・・・
・短パルス発生回路 ３１．３２・・・・・・・ダイオード ３４・・・・・・・・コイル ４５・・・・・・・・定電流源 出願人　　　　　　株式会社　東芝 代理人　弁理士　　須　山　佐　− ｆＤ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）発光ダイオードに対して直列に接続された駆動ト
   ランジスタと、高電位と低電位との間で２値的に変化す
   る主駆動パルスを前記駆動トランジスタの制御側端子に
   印加する主駆動パルス発生回路と、前記主駆動パルスの
   立上り時に前記主駆動パルスを前記高電位よりも高い電
   位まで上昇させるためのオーバシュートパルスを発生す
   るオーバシュートパルス発生回路と、前記主駆動パルス
   の立下り時に前記主駆動パルスを前記低電位よりも低い
   電位まで降下させるためのアンダシュートパルスを発生
   するアンダシュートパルス発生回路とを備えてなること
   を特徴とする発光ダイオード駆動回路。