JPH0199267A - 発光素子駆動回路 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明はディジタル光通信用送信機における発光素子
駆動回路に関し、特に光出力波形の安定化に関する回路
である。

〔従来の技術〕

第５図は例えばｒＩＥＥＥ　　ＪＯＵＲＮＡＬ　、ＯＦ
　　５ＱＬＩＤＥ−５ＴＡＴＥ　　ＣＩＲＣｌｌｌＴＳ
、　ＶＯＬ、　５Ｃ−２１，ＮＯ，６，ＤＥＣＥＭＢＥ
Ｒ１９８６、Ｐ９Ｇ９〜Ｐ９１５　：　Ｉｎｔｅｇｒａ
ｔｅｄ　　Ｃ１ｒｃｕｉｔｓ　ｆｏｒａ　　２００−Ｍ
ｂｉｔ／ｓ　　Ｆｉｂｅｒ−Ｏｐｔｉｃ　　ＬｉｎＪ　
に示された従来の発光素子駆動回路であり、図において
、（１）、（２）は差動対を成す第１及び第２のトラン
ジスタ、（３）はエミッタ電流の定電流制御用の第３の
トランジスタ、（４）はエミッタ電流設定用の第４のト
ランジスタ、（５）は発光素子、　（９）〜（ｌＯ）は
抵抗器、（１１）は接地（ＧＮＤ）側、（１２）は負電
源、（１４）は正相信号入力端子、（１５）は逆相信号
入力端子である。

次に動作について説明する。正相信号入力端子（１４）
と逆相信号入力端子（１５）に人力されるディジタル変
調信号は、第１のトランジスタ（１）と第２のトランジ
スタ（２）をスイッチングし、第１のトランジスタ（１
）のコレクタ電流として上記ディジタル変調信号に対応
した変調信号を流し、コレクタに接続された発光素子（
５）を点滅駆動させる。

上記変調信号は、第４のトランジスタ（４）のコレクタ
に接続された駆動電流設定用抵抗（８）の抵抗値を調整
することにより設定され、更に第４のトランジスタ（４
）は、一般的な差動増幅回路で公知である様に第３のト
ランジスタ（３）のベース−エミッタ間電圧の温度変動
をキャンセルし、発光素子（５）の駆動電流の温度安定
化を行う。又、抵抗（９）　、　（１０）はダンピング
抵抗であり、発光素子駆動電流のリンキングを抑圧する
。

次に発光素子（５）の駆動電流立上り特性を考えると、
一般的に正相信号入力端子（１４）及び逆相信号入力端
子（１５）に人力される信号はＬＯＧＩＣレベルであり
、その時信号振幅はＥＣＬ論理では０．８　Ｖ、ＴＴＬ
論理では５ｖである。しかしながら、第１及び第２のト
ランジスタ（１）　、　（２）がスイッチングするのに
必要な振幅値は約１５０ｍＶであり、上記一般論理レベ
ルに対して充分低い値が設定されている。その為、第１
のトランジスタ（１）は一般論理レベルによって完全導
通状態になった後、エミッタ電流は第３のトランジスタ
（３）のベース−コレクタ間容量Ｃｂｃとベース−エミ
ッタ間容量Ｃｂｅを介して流れ、結果的には発光素子駆
動電流の立上り波形に大きなサグを発生させる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の発光素子駆動回路は、正相信号入力端子（１４）
と逆相信号入力端子（１５）に入力される変調信号の人
力振幅をトランジスタスイッチング信号の振幅値に対し
て充分大きくとり、更に一定としているため、サグの大
せい光出力波形となり、特に光出力を小さく設定した発
光素子を従来回路に使用した場合、光出力波形にサグの
影響が顕著となり光出力信号が不安定となる問題があっ
た。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、発光素子が有する光出力によらず一定の発光
素子光出力波形が得られる発光素子駆動回路を提供する
ことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る発光素子駆動回路は、発光素子駆動用の
パルス変調信号を入力とし、この変調信号の振幅値を使
用発光素子の光出力に応じて任意の比率で抑圧すると共
に、振幅抑圧したパルス変調信号を、人力時と同等の位
相極性で駆動回路へ出力する振幅制限器を設けたもので
ある。

〔作用〕

この発明における発光素子駆動回路は、一定の振幅を有
する変調信号を、発光素子の光出力に応じて抑圧し、発
光素子駆動電流波形に適度のサグを発生させることによ
り、発光素子の光出力によらず一定の発光素子光出力波
形が得られる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図は本実施例による発光素子駆動回路を示す構成図であ
り、　（１）〜（工２）は上記従来回路と全く同一のも
のである。図中、（１３）は振幅制限器、（１６）は出
力振幅設定端子である。第２図は、第１図に示した発光
素子駆動回路中の第１のトランジスタ（１）が導通状態
となった時の発光素子駆動部の交流等価回路図であり、
図において、（１ａ）は第１のトランジスタのベース、
（１ｂ）は第１のトランジスタのコレクタ、（ｌｃ）は
第１のトランジスタのエミッタ、（１ｄ）は第１のトラ
ンジスタのベース・エミッタ間容量、（ｌｅ）は第１の
トランジスタの等価電流源、（３ａ）は第３のトランジ
スタのベース・コレクタ間容量、（３ｂ）は第３のトラ
ンジスタのベース・エミッタ間容量である。

第３図は、第１図に示した発光素子駆動回路の各部波形
図であり、図において（２７）は第１のトランジスタの
ベース入力電圧波形、（２８）は第２のトランジスタの
ベース入力電圧波形、（２９）は発光素子駆動電流波形
である。

第４図は、第１図に示した振幅制限器（１３）の詳細構
成をも示した発光素子運動回路の一実施例であり、図中
、（１７）〜（１９）は電流切換回路を構成するトラン
ジスタ、（２０）　、　（２１）は差動電圧出力用のト
ランジスタ、（２２）〜（２６）は抵抗器である。

次に上記構成に基づいて本実施例の動作を説明する前に
、先ず発光素子駆動電流の立上りのサグ量は、第１のト
ランジスタ（１）の人力振幅だけに依存し、発光素子駆
動電流値によらないことを第２図、第３図を用いて説明
する。

第３図において、第１のトランジスタのベース入力電圧
波形（２７）と第２のトランジスタのベース入力電圧波
形（２８）の振幅２　Ｖ　Ｉｎは、第１のトランジスタ
（１）がスイッチングするのに必要な信号振幅２ｖ０よ
り充分大きく、第１のトランジスタ（１）が完全に導通
状態になった後にさらにオーバードライブする。そして
第５図に示す如く、エミッタ電流は第３のトランジスタ
（３）のベース−コレクタ容量Ｃｂｃとベース−エミッ
タ容量Ｃｂａを介して流れ、その結果発光素子駆動電流
波形（２９）は立上りにサグを有する波形となる。

ここで、第２図の交流等価回路を用いて発光素子駆動電
流波形（２９）のサグ量Ｉ、と第１のトランジスタのベ
ース入力電圧波形（２７）の過剰な振り込み振幅Ｖｌｎ
−ＶＯの関係を考察する。

各パラメータは第１のトランジスタ（１）が完全に導通
状態になったときのパラメータとする。このときＶｌｎ
”’ＶＯとＩ、には以下の関係が成り立つ。

Ｖｌｎ−ｖ０＝　　Ｖ　　’　　”　　Ｖｂａ　　　　
　　　　　　　　　　（３）Ｉｓ　　−ｇ　ｍＶｂｅ　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（４）（１）
〜（４）の式より Ｉｓ＝ ｇｒａ　　　　　　　　　　Ｖｌｎ−ｖ。

ここで、 ■、６：第６：トランジスタのベース・エミッタ間電圧 Ｖ′　：第１のトランジスタのエミッタ電位Ｃπ：第１
のトランジスタと第３のトランジスタのベース・エミッ
タ間容量 Ｃμ＝第３のトラジスタのベース・コレクタ間容量 ｉｂ　：第１のトランジスタのベース電流Ｒ；抵抗（６
）の抵抗値 ｇｍ　：第１のトランジスタの相互コンダクタンス ゛（５）式よりＩ、とＶ、ｎ−Ｖ、ノ関係は、としたと
きのＲＬＣ直列回路の電流・電圧の関係に等しい。

（５）式よりＶｌｎ−ＶＯをステップ関数としたときの
Ｉｓの応答は、 但し、 （６）式において、α、βの平方根内はｌ５（ｔ）は−
旦上昇し、指数関数的に減少する第３図に示すような波
形になる。ここで、トランジス＼ り（３）のコレクタ電流をＩとすると、　ＣμはＩにが
成り立つ。そして一般に　Ｃπ＞Ｃμだから、となり、
Ｒｏ　、　Ｌｏ　、　Ｇｏを含む式（６）で示されるｌ
５（ｔ）すなわちサグ量は第３のトランジスタ（３）の
コレクタ電流によらず、はぼ一定の波形になる。従って
、発光素子駆動電流波形（２９）のサグ量は、第３のト
ランジスタ（３）のコレクタ電流によらず一定である。

一般に発光素子の駆動電流のサグは、発光素子光出力波
形の立上り時間短縮に有効である。しかし、発光素子の
電流対先出力特性の非線型性のため、光出力によらず一
定の光出力波形を得るためには光出力が大きいときの駆
動電流のサグ量は、光出力が小さいときの駆動電流のサ
グ量より大きく取る必要がある。（６）式から分かるよ
うに、発光素子駆動電流波形（２９）のサグ量は第１の
トランジスタ（１）の入力振幅２　Ｖｌｎにほぼ比例す
る。

従フて発光素子駆動電流（２９）の大きさに応じて第１
のトランジスタのベース入力端子波形（２７）の振幅を
調整することにより、発光素子光出力によらずサグの小
さい発光素子光出力が得られる。

第１図は、本発明による発光素子駆動回路の一実施例で
ある。第１図において、本発明に係る発光素子駆動回路
は、従来のものに振幅制限器（１３）と出力振幅設定端
子（１６）を加えたものであり、他の部分は従来と同様
の動作を行う。

振幅制限器（１３）は、正相信号入力端子（１４）と逆
相信号入力端子（１５）へ人力される振幅２　Ｖｉｎの
変調信号を任意の比率で抑圧し、変調信号と同一極性の
出力信号を第１のトランジスタ（１）へ、逆極性の信号
を第２のトランジスタ（２）へ出力する。

振幅制限器（１３）の出力振幅は、出力振幅設定端子（
１６）で任意の値に設定される。（６）式から、発光素
子（５）の光出力に応じて第１のトランジスタ（１）と
第２のトランジスタ（２）の人力振幅を適当な値に設定
することにより、発光素子（５）の駆動電流の立上りに
適度のサグが得られ、立上りの急峻なサグの小さい光出
力波形が得られる。

第４図において、振幅制限器（１３）はトランジスタ（
１７）〜トランジスタ（１９）、抵抗（２２）〜（２４
）から成る電流切換スイッチと、トランジスタ（２０）
　、抵抗（２５）及びトランジスタ（２１）、抵抗（２
６）から成る２つのエミッタホロワで構成される。振幅
制限器（１３）の出力振幅はトランジスタ（１９）のコ
レクタ電流と抵抗（２３）〜（２４）の積であり、出力
振幅設定端子（１６）に加える電圧でトランジスタ（１
９）のコレクタ電流を調整することにより、任意の値に
設定できる。

なお、上記実施例ではｎｐｎ）−ランジスタを用いた振
幅制限器について説明したが、ｐｎｐ）−ランジスタを
用いた振幅制限器もしくはダイオードリミッタを用いた
振幅制限器を用いた場合も同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば電流切換スイッチ型の
発光素子駆動回路の駆動信号入力部前に振幅制限器を設
け、前記発光素子駆動回路への信号入力の振幅を発光素
子光出力に応じて適当な値に設定することにより、光出
力に応じた立上りのサグを有する発光素子駆動電流が得
られ、光出力によらず急峻かつサグの小さい立上り特性
を有する発光素子光出力波形が得られるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による発光素子駆動回路の一実施例を
示す図、第２図は第１のトランジスタが導通となったと
きの第１図に示した発光素子駆動回路の発光素子駆動部
の交流等価回路図、第３図は第１図に示した発光素子駆
動回路の各部波形図、第４図は第１図に示したこの発明
の一実施例の回路図、第５図は従来の発光素子駆動回路
を示す図である。 図中、 （１）は第１のトランジスタ、 （２）は第２のトランジスタ、 （３）は第３のトランジスタ、 （４）は第４のトランジスタ、 （５）は発光素子、（１２）は負電源、（１３）は振幅
制限器、（１４）は正相信号入力端子、（１５）は逆相
信号入力端子、 （１６）は出力振幅設定端子、 （１７）〜（２１）はトランジスタ。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電流切換スイッチング回路を成すトランジスタ差
   動回路を備え、この差動回路の差動対を構成する何れか
   一方のトランジスタのコレクタと電源間に発光素子を接
   続すると共に、、各トランジスタのベースへ差動形の発
   光素子駆動信号を入力し、この駆動信号に対応した発光
   素子変調信号をコレクタに発生させて発光素子を駆動す
   る発光素子駆動回路において、上記電流切換回路の前段
   に、上記各発光素子駆動信号を入力信号とし、その信号
   振幅値を任意の比率で抑圧すると共に、各位相極性をそ
   れぞれ入力信号と同一にして上記各ベースへ出力する振
   幅制限器を備えたことを特徴とする発光素子駆動回路。
2. （２）上記振幅制限器は、差動対を成すトランジスタ回
   路から構成された電流切換型スイッチング回路より構成
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の発光
   素子駆動回路。