專利名稱：半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路和半導(dǎo)體激光器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路和半導(dǎo)體激光器裝置。
背景技術(shù)：
近來，光通信速度的增長已經(jīng)并且還在快速地進行，并且Gb/s光通信系統(tǒng)投入使用。諸如 VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser,垂直腔面發(fā)射激光器)之類的半導(dǎo)體激光二極管作為短波長光收發(fā)器的光源，用于高速的光通信系統(tǒng)。半導(dǎo)體激光器二極管由半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路控制。利用傳輸線，半導(dǎo)體激光器二極管耦合至半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路，這是由于制造它們，使得每個半導(dǎo)體激光器二極管和相關(guān)聯(lián)的一個半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路分別成為不同的半導(dǎo)體1C。在半導(dǎo)體激光器二極管和其驅(qū)動電路之間實現(xiàn)阻抗匹配，以便以低的功率損耗和 反射將來自驅(qū)動電路的驅(qū)動信號傳送給半導(dǎo)體激光器二極管。如上面提到的，傳輸線用于將半導(dǎo)體激光器二極管和其驅(qū)動電路耦合在一起。因此，實現(xiàn)傳輸線和驅(qū)動電路之間的阻抗匹配，以便以低的功率損耗和反射將來自驅(qū)動電路的驅(qū)動信號傳送至半導(dǎo)體激光器二極管。在用以阻抗匹配的各種方法中，例如，存在一種通過提供用于與半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路連接的終端電阻器的方法，并且存在另一種通過提供阻尼電阻器的方法，如日本專利申請?zhí)亻_No. 2003-243766中公開的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)上面提到的日本專利申請?zhí)亻_No. 2003-243766，存在由于提供新的阻尼電阻器所引起的元件數(shù)目增加的問題。此外，存在安裝元件的困難主要由于增加的元件數(shù)目而變得更高的問題。當終端電阻器用于阻抗匹配時，存在抖動級別主要由于終端電位變化導(dǎo)致的驅(qū)動信號的DC電平的變化而惡化的問題。鑒于上面提到的問題，期望提供利用簡單結(jié)構(gòu)，在實現(xiàn)阻抗匹配的同時抑制終端電位的變化的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路和半導(dǎo)體激光器裝置。根據(jù)本公開的一實施例，提供了一種通過向連接至輸出端子的半導(dǎo)體激光器二極管提供驅(qū)動電流來控制所述半導(dǎo)體激光器二極管的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路，包含恒流源，其配置為向所述輸出端子提供電流，所述恒流源一端連接至第一電源端子，并且另一端連接至所述輸出端子；電流吸收電路，其一端連接至所述輸出端子，并且另一端連接至第二電源端子；電流源電路，其配置為將預(yù)定電流提供至所述輸出端子和所述電流吸收電路之一，所述電流源電路一端連接至所述第一電源端子，并且另一端連接至所述輸出端子；以及終端電阻器，其具有與所述半導(dǎo)體激光器二極管的電阻成分相等的電阻成分，所述終端電阻器一端連接至所述電流吸收電路的所述一端，而另一端連接至所述電流源電路的所述另一端。
根據(jù)本公開的另一實施例，提供了一種通過向連接至輸出端子的半導(dǎo)體激光器二極管提供驅(qū)動電流來控制所述半導(dǎo)體激光器二極管的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路，包含恒流源，其配置為向所述輸出端子提供電流，所述恒流源一端連接至第一電源端子，并且另一端連接至所述輸出端子；電流源電路，其一端連接至所述第一電源端子，并且另一端連接至所述輸出端子；電流吸收電路，其配置為吸收從所述恒流源和所述電流源電路之一提供的電流，所述電流吸收電路一端連接至所述輸出端子，另一端連接至所述第二電源端子；以及終端電阻器，其具有與所述半導(dǎo)體激光器二極管的電阻成分相等的電阻成分，所述終端電阻器一端連接至所述電流吸收電路的所述一端，而另一端連接至所述電流源電路的所述另一端。根據(jù)本公開的另一實施例，提供了包括上面提到的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路和半導(dǎo)體激光器二極管的半導(dǎo)體激光器裝置。根據(jù)本公開，利用簡單的構(gòu)造，在取得阻抗匹配的同時抑制了終端電位的變化。本公開的這些和另一些目標、特征和優(yōu)點將根據(jù)附圖中圖示的本發(fā)明的具體實施 例的詳細描述而變得更加明顯。


圖I是圖示根據(jù)第一實施例的半導(dǎo)體激光器裝置的示圖；圖2A和2B是圖示根據(jù)第一實施例的半導(dǎo)體激光器二極管的示圖；圖3是圖示根據(jù)第一實施例的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路的示圖；圖4是圖示根據(jù)第一實施例的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路的電路圖；圖5是圖示流過根據(jù)第一實施例的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路的電流信號的示圖；圖6是圖示流過根據(jù)第一實施例的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路的電流信號的示圖；圖7A和7B是圖示流過根據(jù)第一實施例的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路的電流信號的DC電平的示圖；圖8是圖示根據(jù)第一實施例的修改I的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路的示圖；圖9是圖示流過根據(jù)第一實施例的修改I的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路的電流信號的示圖；圖10是圖示流過根據(jù)第一實施例的修改I的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路的電流信號的示圖；圖11是圖示根據(jù)第二實施例的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路的示圖；圖12是圖示根據(jù)第三實施例的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路的示圖；以及圖13是圖示根據(jù)第三實施例的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路的操作的時序圖。
具體實施例第一實施例圖I是圖示根據(jù)第一實施例的半導(dǎo)體激光器裝置I的示圖。半導(dǎo)體激光器裝置I包括具有半導(dǎo)體激光器二極管121的半導(dǎo)體激光器電路120和驅(qū)動所述半導(dǎo)體激光器電路120的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路100。根據(jù)此實施例，半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路100和半導(dǎo)體激光器電路120安裝在不同的半導(dǎo)體IC上。另外，半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路100和半導(dǎo)體激光器電路120可以安裝在同一個半導(dǎo)體IC上。半導(dǎo)體激光器裝置I包括耦合在半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路100和半導(dǎo)體激光器電路120之間的傳輸線111。傳輸線111形成在印刷電路板110上。傳輸線111具有500hm的特征阻抗。圖2A是圖示半導(dǎo)體激光器二極管121的等效電路的示圖。如圖2A中所圖示的，用二極管器件122、與二極管器件122串聯(lián)連接的微分電阻器Rs、內(nèi)部電阻器Rp和內(nèi)部電容器Cp表示半導(dǎo)體激光器二極管121。二極管器件122和微分電阻器Rs形成的串聯(lián)連接、內(nèi)部電阻器Rp以及內(nèi)部電容器Cp并聯(lián)連接。具體而言，微分電阻器Rs—端連接至二極管器件122的一端。內(nèi)部電阻器Rp的一端連接至微分電阻器Rs的另一端，并且另一端連接至二極管器件122的另一端。內(nèi)部電容器Cp的一端連接至微分電阻器Rs的另一端，并且另一端連接至二極管器件122的另一端。圖2B是圖示半導(dǎo)體激光器二極管121的I-V曲線的示圖。在流經(jīng)半導(dǎo)體激光器·二極管121的電流高于或等于激光閾值(lasing threshold) Ith的區(qū)域中，用具有近似Rs的斜率的直線表示I-V曲線，并且I-V曲線遵循歐姆法則。斜率Rs等于上面提到的微分電阻器Rs的電阻。圖3是圖不半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路100的不圖。半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路100包括電流源電路101，其一端連接在第一電源電位(圖3中的Ncc)并且另一端連接至輸出端子105 ;電流吸收電路102，其一端連接至輸出端子105并且另一端連接至第二電源端子(圖3中的GND);恒流源103，其一端連接至第一電源電位并且另一端連接至輸出端子105 ;以及終端電阻器104，其一端連接至輸出端子105并且另一端連接至第二電源端子。恒流源103向輸出端子105提供電流信號。電流源電路101響應(yīng)于來自更高層(未圖示)的控制信號將預(yù)定的電流信號引導(dǎo)至輸出端子105和電流吸收電路102中的一個。參照圖4，描述半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路100的細節(jié)。電流源電路101具有第一電流源10、第一導(dǎo)電型晶體管Mll和M12、以及高阻斷電壓第一導(dǎo)電型晶體管M13和M14。另夕卜，在本實施例中，將第一導(dǎo)電型晶體管說明為PMOS晶體管。第一電流源10在一端連接至Vcc，并且將恒定的電流Im提供給PMOS晶體管Mll和M12。PMOS晶體管Mll在其源極連接至第一電流源10的另一端，并且在其漏極連接至高阻斷電壓PMOS晶體管M13的源極。PMOS晶體管Mll的柵極的輸入是來自更高層(未圖示)的控制信號DP。PMOS晶體管M12在其源極連接至第一電流源10的另一端，并且在其漏極連接至高阻斷電壓PMOS晶體管M14的源極。PMOS晶體管M14的柵極的輸入是來自更高層(未圖示)的控制信號XDP。高阻斷電壓PMOS晶體管M13在其漏極連接至稍后描述的終端電阻器104的電阻元件Rl的一端。高阻斷電壓PMOS晶體管M14在其漏極連接至電阻元件Rl的另一端和輸出端子105。另外，高阻斷電壓PMOS晶體管M13和M14是這樣的晶體管其用于保護低阻斷電壓晶體管(如，PMOS晶體管Mll和M12)和構(gòu)成第一電流源10的晶體管。為了防止將高電壓施加到這些低阻斷電壓晶體管，將控制信號VCASP輸入至高阻斷電壓PMOS晶體管M13和M14的柵極。PMOS晶體管Ml I和PMOS晶體管M12互補地工作。這允許將來自第一電流源10的電流信號Im引導(dǎo)至PMOS晶體管Mll和PMOS晶體管M12中的一個。稍后描述每個晶體管的工作的細節(jié)。另外，圖3中所示的電流源電路101的一端對應(yīng)于第一電流源10的一端，并且其另一端對應(yīng)于高阻斷電壓PMOS晶體管M14的漏極。類似于高阻斷電壓PMOS晶體管M14的漏極，高阻斷電壓PMOS晶體管M13的漏極也連接至終端電阻器104。將高阻斷電壓PMOS晶體管M13的漏極命名為電流源電路101的第三端子。電流吸收電路102具有第二電流源20、高阻斷電壓第二導(dǎo)電型晶體管M21和M22以及第二導(dǎo)電型晶體管M23和M24。另外，在本實施例中，將第二導(dǎo)電型晶體管說明為NMOS
晶體管。第二電流源20在一端耦合至地GND。在第二電流源20中存在恒定電流Im的流動。高阻斷電壓NMOS晶體管M21在其漏極連接至第三電源電位(圖4中的Vcc’)，并且在其源極連接至NMOS晶體管M23的漏極。高阻斷電壓NMOS晶體管M22在其漏極連接至輸出端·子105和電流源電路101的另一端，并且在其源極連接至NMOS晶體管M24的漏極。另外，高阻斷電壓NMOS晶體管M21和M22是這樣的晶體管其用于保護低阻斷電壓晶體管(如，NMOS晶體管M23和M24)以及構(gòu)成第二電流源20的晶體管。為了防止將高電壓施加到這些低阻斷電壓晶體管，將控制信號VCASN輸入至高阻斷電壓NMOS晶體管M21和M22的柵極。NMOS晶體管M23和M24在其源極連接至第二電流源20的另一端。來自更高層(未圖示)的控制信號DN和XDN分別輸入至NMOS晶體管M23和M24的柵極。NMOS晶體管M23和M24互補地工作。這允許電流信號Im從NMOS晶體管M23和M24中的一個流向第二電流源20。稍后描述每個晶體管的工作的細節(jié)。恒流源103包括第三電流源30和高阻斷電壓第一導(dǎo)電型(PMOS)晶體管M3。第三電流源30在一端連接至Vcc，并且在另一端連接至高阻斷電壓PMOS晶體管M3的源極。第三電流源30將電流信號Ic提供至輸出端子105。高阻斷電壓PMOS晶體管M3在其漏極連接至輸出端子105。高阻斷電壓PMOS晶體管M3是用于保護低阻斷電壓晶體管(如，構(gòu)成第三電流源30的晶體管)的晶體管。為了防止將高電壓施加到這種低阻斷電壓晶體管，將控制信號VCASP輸入至高阻斷電壓PMOS晶體管M3的柵極。終端電阻器104具有電阻元件Rl和電容元件Cl。電阻元件Rl —端連接至輸出端子105，并且另一端連接至高阻斷電壓PMOS晶體管M13的漏極。電容元件Cl 一端連接至電阻元件Rl的另一端，并且另一端耦合至地GND。電阻元件Rl和電容元件Cl構(gòu)成阻尼器(snubber)型終端電阻器。將電阻元件Rl和電容元件Cl的特征阻抗確定為具有使得實現(xiàn)半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路100和傳輸線111之間的阻抗匹配的這種值。將終端電阻器104的電阻成分確定為等于半導(dǎo)體激光器二極管121的電阻成分。具體而言，電阻元件Rl的電阻設(shè)為等于半導(dǎo)體激光器二極管121的微分電阻器Rs的電阻(Rl=Rs)。接下來，圖5和6用于說明半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路100的工作。在半導(dǎo)體激光器裝置I用作二進制發(fā)送器的情況下說明本實施例，所述二進制發(fā)送器發(fā)送指示數(shù)據(jù)“I”的High (高)信號或者指示數(shù)據(jù)“0”的低(Low)信號。首先，說明半導(dǎo)體激光器裝置I在其從半導(dǎo)體激光器電路120輸出指示數(shù)據(jù)“I”的High信號時如何工作。在這種情況下，控制信號從更高層(未圖示)輸入至半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路100，使得PMOS晶體管Mll和NMOS晶體管M24截止，并且PMOS晶體管M12和NMOS晶體管M23導(dǎo)通。
在圖5中，圖示了電流信號在PMOS晶體管Mll和NMOS晶體管M24截止并且PMOS晶體管M12和NMOS晶體管M23導(dǎo)通時如何流動。由于PMOS晶體管Mll截止并且PMOS晶體管M12導(dǎo)通，因此來自第一電流源10的電流信號Im通過PMOS晶體管M12和高阻斷電壓PMOS晶體管M14流向其中高阻斷電壓PMOS晶體管M14的漏極和電阻元件Rl的一端彼此連接的接觸點C。由于NMOS晶體管M24截止，因此已經(jīng)流向接觸點C的電流信號Im流向輸出端子105。饋送到輸出端子105的是來自恒流源103的第三電流源30的電流信號Ic。結(jié)果，將電流信號Im+Ic從輸出端子105饋送至半導(dǎo)體激光器電路120。半導(dǎo)體激光器電路120輸出與電流信號Im+Ic對應(yīng)的High信號。由于NMOS晶體管M23導(dǎo)通，并且NMOS晶體管M24截止，因此電流吸收電路102的第二電流源20運行來提供經(jīng)由NMOS晶體管M23流動的電流信號Im?，F(xiàn)在考慮半導(dǎo)體激光器電路120的兩端之間的電位差。如圖5中所示，半導(dǎo)體激光器電路120的兩端之間的電位差由與不依賴電流的電壓VO和微分電阻器Rs的兩端之間的電位差確定。由于電流信號Im+Ic流經(jīng)微分電阻器Rs，因此微分電阻器Rs的兩端之·間的電位差由(Im+Ic) XRs給出。結(jié)果，半導(dǎo)體激光器電路120的兩端之間的電位差由(Im+Ic) X Rs+V0 給出。圖5的與輸出端子105連接的節(jié)點A的電位和電阻元件Rl與電容元件Cl之間的節(jié)點B的電位每一個均等于半導(dǎo)體激光器電路120的兩端之間的電位差(Im+Ic) XRs+V0o接下來，說明半導(dǎo)體激光器裝置I在其從半導(dǎo)體激光器電路120輸出指示數(shù)據(jù)“0”的Low信號時如何工作。在這種情況下，控制信號從更高層(未圖示)輸入至半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路100，使得PMOS晶體管Ml I和NMOS晶體管M24導(dǎo)通，并且PMOS晶體管M12和NMOS晶體管M23截止。在圖6中，圖示了電流信號在PMOS晶體管Mll和NMOS晶體管M24導(dǎo)通，并且PMOS晶體管M12和NMOS晶體管M23截止時如何流動。由于PMOS晶體管Mll導(dǎo)通并且PMOS晶體管Ml2截止，因此來自第一電流源10的電流信號Im通過PMOS晶體管Ml I和電阻元件Rl流向接觸點C。由于NMOS晶體管M24導(dǎo)通，因此已經(jīng)流向接觸點C的電流信號Im通過NMOS晶體管M22流向第二電流源20。饋送到輸出端子105的是來自恒流源103的第三電流源30的電流信號Ic。結(jié)果，將電流信號Ic從輸出端子105饋送至半導(dǎo)體激光器電路120。半導(dǎo)體激光器電路120輸出與電流信號Ic對應(yīng)的Low信號?，F(xiàn)在考慮半導(dǎo)體激光器電路120的兩端之間的電位差。由于電流信號Ic被饋送至半導(dǎo)體激光器電路120，因此半導(dǎo)體激光器電路120的兩端之間的電位差由IcXRs+VO給出。節(jié)點A的電位等于半導(dǎo)體激光器電路120的兩端之間的電位差I(lǐng)cXRs+VO。接下來，考慮節(jié)點B的電位。由于電流信號Im流經(jīng)電阻元件R1，因此電阻元件Rl的兩端之間的電位差由RlXIm給出。結(jié)果，節(jié)點B的電位由(IcXRs+V0)+ (Rl X Im)給出。結(jié)果，節(jié)點B的電位由(IcXRs+VO)+ (Rl X Im)給出。這里通過假設(shè)Rl=Rs,獲得的是(IcX Rs+V0) + (Rs X Im) = (Im+Ic) X Rs+V0 作為節(jié)點 B 的電位。通過以此方式使得終端電阻器104的電阻元件Rl的電阻幾乎等于半導(dǎo)體激光器電路120的微分電阻器Rs的電阻，在半導(dǎo)體激光器裝置I輸出High信號的情況下或者在其輸出Low信號的情況下，終端電阻器104的終端電位(節(jié)點B的電位)可以保持幾乎恒定。使用圖7，說明終端電位的DC電平和電流信號的DC電平之間的關(guān)系。當半導(dǎo)體激光器裝置I輸出指示數(shù)據(jù)“I”的High信號時，半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路100生成具有高DC電平的電流信號Im+Ic。另一方面，當半導(dǎo)體激光器裝置I輸出指示數(shù)據(jù)“0”的Low信號時，半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路100生成具有低DC電平的電流信號Ic。圖7A是圖示電流信號的DC電平在當終端電位很大程度上波動時的變化的示圖。當終端電位在很大程度上波動時，電流信號的DC電平也在很大程度上波動。這導(dǎo)致抖動惡化，引起半導(dǎo)體激光器裝置I的輸出信號的波形失真。圖7B是圖示電流信號的DC電平在當終端電位如本實施例那樣保持幾乎恒定時的變化的示圖。根據(jù)本實施例，電流信號的DC電平的變化可以通過將終端電位保持幾乎恒定而得到抑制，并且抖動的級別可以得到改善。這降低了半導(dǎo)體激光器裝置I的輸出信號的波形的惡化。在根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體激光器裝置I的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路100中，如之前描述的那樣，電流源電路101在輸出High信號時將電流信號Im引導(dǎo)至輸出端子105，并且電流源電路101在輸出Low信號時將電流信號Im引導(dǎo)至電流吸收電路102。這可以將終端電阻器104的終端電位保持幾乎恒定。以此方式，通過終端電阻器104的這種簡單的構(gòu) 造，半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路100可以在實現(xiàn)阻抗匹配的同時通過將終端電位保持幾乎恒定來抑制DC電平的變化，從而改善了抖動的級別。在之前的描述中說明了終端電阻器104的電阻元件Rl的電阻等于半導(dǎo)體激光器二極管121的微分電阻器Rs的電阻，然而不一定是此情況。電阻元件Rl的電阻不一定與微分電阻器Rs的電阻一致，而是可以以大約5%的偏離與微分電阻器Rs的電阻偏離。電阻元件Rl的電阻越接近微分電阻器Rs的電阻，則終端電位波動越小。這抑制了 DC電平的變化，使得可以改善抖動的級別。修改I接下來，圖8用于說明根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路100的修改I。根據(jù)此修改的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路100A與半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路100不同之處在于，高阻斷電壓NMOS晶體管M21在其漏極連接至電阻元件Rl的另一端。通過使用用于根據(jù)本第一實施例的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路100的相同的附圖標記來指代一致的組成元件，省略了說明。電流源電路IOlA的高阻斷電壓PMOS晶體管M13在其漏極耦合至地GND。另外，電流吸收電路102A的高阻斷電壓NMOS晶體管M21在其漏極連接至終端電阻器104的電阻元件Rl的另一端。接下來，圖9和10用于說明半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路100A的工作。首先，說明半導(dǎo)體激光器裝置I在其從半導(dǎo)體激光器電路120輸出指示數(shù)據(jù)“I”的High信號時如何工作。在這種情況下，控制信號從更高層(未圖示)輸入至半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路100A，使得PMOS晶體管Mll和NMOS晶體管M24截止，并且PMOS晶體管M12和NMOS晶體管M23導(dǎo)通。在圖9中，圖示了電流信號在PMOS晶體管Mll和NMOS晶體管M24截止并且PMOS晶體管M12和NMOS晶體管M23導(dǎo)通時如何流動。由于PMOS晶體管Mll截止并且PMOS晶體管Ml2導(dǎo)通，因此來自第一電流源10的電流信號Im通過PMOS晶體管M12流向接觸點C。由于NMOS晶體管M24截止并且NMOS晶體管M23導(dǎo)通，因此已經(jīng)流向接觸點C的電流信號Im經(jīng)由電阻元件Rl流向NMOS晶體管M23。結(jié)果，通過電流源電路IOlA將電流信號Im引導(dǎo)至電流吸收電路102A。
饋送到輸出端子105的是來自恒流源103的第三電流源30的電流信號Ic。結(jié)果，將電流信號Ic從輸出端子105饋送至半導(dǎo)體激光器電路120。半導(dǎo)體激光器電路120輸出與電流信號Ic對應(yīng)的High信號。這里，由此得出由于電流信號Ic流經(jīng)微分電阻器Rs，因此半導(dǎo)體激光器電路120的兩端之間的電位差由IcXRs+VO給出。節(jié)點A的電位變得等于半導(dǎo)體激光器電路120的兩端之間的電位差，即IcXRs+VO。接著，考慮節(jié)點B的電位。由于電流信號Im流經(jīng)電阻元件Rl，因此電阻元件Rl的兩端之間的電位差由Rl X Im給出。結(jié)果，節(jié)點B的電位由(IcXRs+VO)-(RlXIm)給出。 接下來，說明半導(dǎo)體激光器裝置I在其從半導(dǎo)體激光器電路120輸出指示數(shù)據(jù)“0”的Low信號時如何工作。在這種情況下，控制信號從更高層(未圖示)輸入至半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路100A，使得PMOS晶體管Ml I和NMOS晶體管M24導(dǎo)通，并且PMOS晶體管M12和NMOS晶體管M23截止。在圖10中，圖示了電流信號在PMOS晶體管Mll和NMOS晶體管M24導(dǎo)通并且PMOS晶體管M12和NMOS晶體管M23截止時如何流動。由于PMOS晶體管Mll導(dǎo)通，并且PMOS晶體管M12截止，因此來自第一電流源10的電流信號Im流經(jīng)PMOS晶體管Mil。另外，由于NMOS晶體管M23截止，并且NMOS晶體管M24導(dǎo)通，因此第二電流源20牽引或吸收通過NMOS晶體管M24的電流信號Im。由于PMOS晶體管M14截止，因此第二電流源20牽引或吸收從恒流源103饋送的電流信號Ic的部分。結(jié)果，將電流信號Im從恒流源103饋送至電流吸收電路102A。饋送至輸出端子105的是由于從自恒流源103的第三電流源30饋送的電流信號Ic中減去電流信號Im而得到的電流信號Ic-Im。結(jié)果，將電流信號Ic-Im從輸出端子105饋送至半導(dǎo)體激光器電路120。半導(dǎo)體激光器電路120輸出與電流信號Ic-Im對應(yīng)的Low信號。這里，由此得出由于電流信號Ic-Im流經(jīng)微分電阻器Rs，因此半導(dǎo)體激光器電路120的兩端之間的電位差由(Ic - Im) XRs+VO給出。節(jié)點A的電位和節(jié)點B的電位每一個均等于半導(dǎo)體激光器電路120的兩端之間的電位差，即(Ic - Im) XRs+VO。當半導(dǎo)體激光器裝置I輸出High信號時，終端電位如之前描述的那樣由(IcXRs+VO)-(Rl X Im)給出。這里，如果Rl=Rs,則半導(dǎo)體激光器裝置I輸出High信號時的終端電壓由(IcXRs+VO)-(Rl X Im) = (Ic-Im) XRs+VO給出，并且變得等于半導(dǎo)體激光器裝置I輸出Low信號時的終端電位。也可以如之前針對根據(jù)本修改的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路100A描述的那樣，通過將高阻斷電壓NMOS晶體管M21的漏極連接至電阻元件Rl的另一端來實現(xiàn)與第一實施例類似的效果。第二實施例接下來，圖11用于說明根據(jù)本實施例的第二實施例的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路200。除了終端電阻器204包括可變電阻器40取代電阻元件Rl之外，根據(jù)此實施例的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路200與根據(jù)第一實施例的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路100相同。半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路200安裝在半導(dǎo)體激光器裝置I上取代半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路100。如圖11中所示，終端電阻器204具有可變電阻器40，其在一端連接至輸出端子105并且在另一端連接至高阻斷電壓PMOS晶體管M13的漏極。根據(jù)此實施例的可變電阻器40具有多個(數(shù)目N)電阻元件R1、R2…RN和多個開關(guān)SW2 SWN，所述多個開關(guān)SW2 SWN與來自給定的數(shù)目N的電阻元件之中的除了電阻元件Rl之外的多個電阻元件R2 RN連接。具體而言，電阻元件Rk和開關(guān)SWk (k是處于2、的范圍中的整數(shù))串聯(lián)連接。電阻元件Rk和開關(guān)SWk的這種串聯(lián)連接稱為電阻電路。電阻元件Rl和多個電阻電路并聯(lián)連接。選擇開關(guān)SW2 SWN的接通或斷開狀態(tài)可以改變可變電阻器40的電阻。半導(dǎo)體激光器電路120的微分電阻器Rs具有在制造時導(dǎo)致電阻的可變性。結(jié)果，存在這樣的情況即使將終端電阻器104的電阻元件Rl設(shè)計為具有與微分電阻器Rs相同的電阻(Rl=Rs),它們實際上也不具有相同的電阻。因此，根據(jù)此實施例，終端電阻器104使用可變電阻器40取代電阻元件Rl，使得可以根據(jù)在制造時導(dǎo)致的微分電阻器Rs的電阻的可變性來確定可變電阻器40的電阻。在確定可變電阻器40的電阻的各種方式之中，存在這樣的方式例如通過測量部分(未圖示)測量節(jié)點B的電位的值，其中一個值在輸出High信號時獲得而另一個值在輸出·Low信號時獲得，然后控制開關(guān)SW2 SWN以使得這些測量值之間的差異最小化。具體而言，在測量部分選擇開關(guān)SW2 SWN的接通和斷開狀態(tài)的一個組合的同時，半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路200生成電流信號Im+Ic和電流信號Ic。測量部分測量半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路200生成電流信號Im+Ic時的節(jié)點B的電位值以及半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路200生成電流信號Ic時的節(jié)點B的電位值。測量部分持續(xù)此處理直到發(fā)現(xiàn)開關(guān)SW2 SWN的接通和斷開的適當組合，以保持節(jié)點B的電位幾乎恒定。例如可以在將半導(dǎo)體激光器裝置I啟動或出貨的時刻確定可變電阻器40的電阻。根據(jù)此實施例的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路200使得即使在存在半導(dǎo)體激光器電路120的微分電阻器Rs的電阻的可變性的情況下，也可以如之前描述的那樣在實現(xiàn)與第一實施例類似效果的同時，通過終端電阻器204中的可變電阻器40保持終端電位幾乎恒定。這允許半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路200通過抑制DC電平的變化來改善抖動的級別，而與制造時導(dǎo)致的半導(dǎo)體激光器電路120的可變性無關(guān)。另外，根據(jù)此實施例，可變電阻器40用于取代第一實施例中示出的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路100的電阻元件Rl，但是可變電阻器40可用于取代修改I中示出的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路100的電阻元件Rl。第三實施例接下來，圖12用于說明根據(jù)第三實施例的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路300。除了提供了去加重(de-emphasis)電路305之外，根據(jù)此實施例的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路300與根據(jù)第一實施例的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路100相同。半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路300安裝在半導(dǎo)體激光器裝置I上取代半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路100。如圖12中所示，去加重電路305具有第一到第三端子。第一端子連接至第一電源電位(圖12中的Vcc)，第二和第三端子連接至電流源電路101。去加重電路305包括一端連接至Vcc并且生成電流信號Ie的電流源50以及PMOS晶體管M51和M52。PMOS晶體管M51在其源極連接至電流源50的另一端，并且在其漏極連接至PMOS晶體管Mll的漏極。PMOS晶體管51的柵極的輸入是來自更高層(未圖示)的控制信號XDPE。
PMOS晶體管M52在其源極連接至電流源50的另一端，并且在其漏極連接至PMOS晶體管M12的漏極。PMOS晶體管M52的柵極的輸入是來自更高層(未圖示)的控制信號DPE。電流源50的一端對應(yīng)于去加重電路305的第一端子,并且PMOS晶體管M51的漏極對應(yīng)于去加重電路305的第二端子。另外，PMOS晶體管M52的漏極對應(yīng)于去加重電路305
的第三端子。接下來，圖13用于說明根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路300的工作。圖13是半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路300生成的控制信號DP、XDP、DN、XDN、DPE、XDPE和電流信號的時序圖。如圖13中所示，在半導(dǎo)體激光器裝置I輸出表示數(shù)據(jù)“0”的Low信號的情況下，控制信號XDP為High，使得PMOS晶體管Ml2截止，并且控制信號XDN為High，使得NMOS晶體管M24導(dǎo)通?？刂菩盘朌P為Low，使得PMOS晶體管Mll導(dǎo)通，并且控制信號DN為Low， 使得NMOS晶體管M23截止。另外，控制信號DPE為Low并且控制信號XDPE為High。這使PMOS晶體管M52導(dǎo)通并且使PMOS晶體管M51截止。來自電流源50的電流信號Ie經(jīng)由PMOS晶體管M52輸入至高阻斷電壓PMOS晶體管M14。電流信號Ie和Im處于反相，并且電流信號Ie在幅值上相比于電流信號Im是低的。接下來，在時刻tl，假設(shè)半導(dǎo)體激光器裝置I將其輸出數(shù)據(jù)從“0”改變?yōu)椤癐”。在此時刻，控制信號XDP和XDN從High切換到Low。這使PMOS晶體管M12導(dǎo)通并且使NMOS晶體管M24截止?？刂菩盘朌P從Low切換到High，使得PMOS晶體管Mll截止，并且控制信號DN從Low切換到High，使得NMOS晶體管M23導(dǎo)通。在時刻tl，控制信號DPE和XDPE不切換。結(jié)果，在時刻tl之前，高阻斷電壓PMOS晶體管M14接收來自電流源50的電流信號Ie，而在時刻tl和之后，高阻斷電壓PMOS晶體管M14除了接收電流信號Ie之外，還接收來自第一電流源10的電流信號。以此方式，在半導(dǎo)體激光器裝置I的輸出數(shù)據(jù)切換之前，電流信號Ie輸入至高阻斷電壓PMOS晶體管M14，結(jié)果是在輸出數(shù)據(jù)切換的定時(時刻tl)，允許高幅值電流信號流經(jīng)高阻斷電壓PMOS晶體管M14。這增大了作為在時刻tl半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路300的輸出電流的電流信號的幅值，使得電流信號達到峰值。在一旦從時刻tl經(jīng)過預(yù)定持續(xù)時間td的時刻t2，半導(dǎo)體激光器裝置I使PMOS晶體管M51導(dǎo)通并且使PMOS晶體管M52截止。具體而言，控制信號XDPE切換至Low，并且控制信號DPE切換至High。這將電流信號Ie引導(dǎo)至高阻斷電壓PMOS晶體管M13，因此沒有電流信號保持流經(jīng)高阻斷電壓PMOS晶體管M14，減小了來自半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路300的電流信號的流速。接下來，在時刻t3，假設(shè)半導(dǎo)體激光器裝置I將其輸出數(shù)據(jù)從“I”改變到“O”。在此時刻，控制信號XDP和XDN從Low切換到High。這使PMOS晶體管M12截止并且使NMOS晶體管M24導(dǎo)通。控制信號DP和DN從High切換到Low，使得PMOS晶體管Mll導(dǎo)通，使得NMOS晶體管M23截止。如上所述，在時刻t2，來自半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路300的電流信號的流速通過使PMOS晶體管M51導(dǎo)通并且使PMOS晶體管M52截止而減小。輸出數(shù)據(jù)從“ I”切換至“0”的時刻t3之前和之后的電流信號的幅值之間的差異12低于時刻t2之前電流信號的幅值和時刻t3之后電流信號的幅值之間的差異II。由于預(yù)先在時刻t2減小了電流信號的幅值，因此這縮短了指示時刻t3后轉(zhuǎn)變到電流信號的預(yù)定幅值的總時間的轉(zhuǎn)變持續(xù)時間。高阻斷電壓晶體管的增益帶寬積特性(ft特性)相比于低阻斷電壓晶體管的增益帶寬積特性總體上是差的，阻礙了半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路的高速驅(qū)動。根據(jù)此實施例，去加重電路305和電流源電路101并聯(lián)連接，并且在一旦電流源電路101將電流信號Im引導(dǎo)到的目的地已被切換(即，輸出數(shù)據(jù)已被切換)之后經(jīng)過預(yù)定持續(xù)時間td，去加重電路305將與電流信號Im反相的電流提供給電流源電路101，允許調(diào)節(jié)由半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路300輸出的電流信號的流速。這允許半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路300的高速驅(qū)動。根據(jù)此實施例，電流源50允許電流信號Ie流經(jīng)半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路300，并且期望考慮電流信號Ie調(diào)節(jié)由恒流源103創(chuàng)建的電流信號Ic。根據(jù)此實施例，恒流源103創(chuàng)建的電流信號Ic的流速減小了依據(jù)電流信號Ie的流速所確定的預(yù)定量。根據(jù)此實施例，高阻斷電壓PMOS晶體管M13和M14連接至去加重電路305，使得高阻斷電壓PMOS晶體管M13和M14的源極到達峰值。這是由于PMOS晶體管的電流驅(qū)動能力·相比于NMOS晶體管的電流驅(qū)動能力是低的。由于高阻斷電壓PMOS晶體管M13和M14的驅(qū)動速度在很大程度上影響整個半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路300的驅(qū)動速度，因此整個半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路300的驅(qū)動速度可以通過使得高阻斷電壓PMOS晶體管M13和M14的源極到達峰值而得到改善。然而，與高阻斷電壓PMOS晶體管M13和M14類似地，可以使得高阻斷電壓NMOS晶體管M21和M22的源極到達峰值。在根據(jù)第一實施例的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路100中提供去加重電路305的情況下描述了此實施例，但是可以在根據(jù)修改I的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路100A或者根據(jù)第二實施例的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路200中提供去加重電路305。本公開包含與2011年5月18日向日本專利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請JP2011-111159中公開的主題有關(guān)的主題，其全部內(nèi)部通過引用的方式合并在此。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，依據(jù)設(shè)計需要和其他因素，可以出現(xiàn)各種修改、組合、部分組合和替換，只要其在所附權(quán)利要求書或其等同體的范圍內(nèi)即可。
權(quán)利要求
1.一種通過向連接至輸出端子的半導(dǎo)體激光器二極管提供驅(qū)動電流來控制所述半導(dǎo)體激光器二極管的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路，包含 恒流源，其配置為向所述輸出端子提供電流，所述恒流源一端連接至第一電源端子，并且另一端連接至所述輸出端子； 電流吸收電路，其一端連接至所述輸出端子，并且另一端連接至第二電源端子； 電流源電路，其配置為將預(yù)定電流提供至所述輸出端子和所述電流吸收電路之一，所述電流源電路一端連接至所述第一電源端子，并且另一端連接至所述輸出端子；以及 終端電阻器，其具有與所述半導(dǎo)體激光器二極管的電阻成分相等的電阻成分，所述終端電阻器一端連接至所述電流吸收電路的所述一端，而另一端連接至所述電流源電路的所述另一端。
2.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路， 其中，所述電流源電路包括 第一晶體管，其配置為將所述預(yù)定電流提供給所述輸出端子，以及 第二晶體管，其配置為將所述預(yù)定電流提供給所述電流吸收電路，并且 其中，第一晶體管和第二晶體管互補地工作。
3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路，其中，所述終端電阻器包括 電阻元件，其一端連接至所述第一晶體管的源極，并且另一端連接至所述第二晶體管的源極，以及 電容元件，其一端連接至所述電阻元件的所述另一端，并且另一端連接至所述第二電源端子。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路， 其中，所述終端電阻器包含 可變電阻器，其具有與所述電阻元件并聯(lián)連接的多個電阻電路，每一個電阻電路具有第二電阻元件和與所述第二電阻元件串聯(lián)連接的開關(guān)。
5.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路，還包含 電流源，其與所述電流源電路并聯(lián)連接，并且配置為一旦所述電流源電路將所述預(yù)定電流提供到的目的地已被切換后經(jīng)過預(yù)定持續(xù)時間，就將與所述預(yù)定電流反相的電流提供給所述電流源電路。
6.一種通過向連接至輸出端子的半導(dǎo)體激光器二極管提供驅(qū)動電流來控制所述半導(dǎo)體激光器二極管的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路，包含 恒流源，其配置為向所述輸出端子提供電流，所述恒流源一端連接至第一電源端子，并且另一端連接至所述輸出端子； 電流源電路，其一端連接至所述第一電源端子，并且另一端連接至所述輸出端子；電流吸收電路，其配置為吸收從所述恒流源和所述電流源電路之一提供的電流，所述電流吸收電路一端連接至所述輸出端子，另一端連接至第二電源端子；以及 終端電阻器，其具有與所述半導(dǎo)體激光器二極管的電阻成分相等的電阻成分，所述終端電阻器一端連接至所述電流吸收電路的所述一端，而另一端連接至所述電流源電路的所述另一端。
7.一種半導(dǎo)體激光器裝置，包含半導(dǎo)體激光器二極管；以及 半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路，其通過向連接至輸出端子的半導(dǎo)體激光器二極管提供驅(qū)動電流來控制所述半導(dǎo)體激光器二極管， 其中，所述半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路包括 恒流源，其配置為向所述輸出端子提供電流，所述恒流源一端連接至第一電源端子，并且另一端連接至所述輸出端子， 電流吸收電路，其一端連接至所述輸出端子，并且另一端連接至第二電源端子， 電流源電路，其配置為將預(yù)定電流提供至所述輸出端子和所述電流吸收電路之一，所述電流源電路一端連接至所述第一電源端子，并且另一端連接至所述輸出端子，以及 終端電阻器，其具有與所述半導(dǎo)體激光器二極管的電阻成分相等的電阻成分，所述終端電阻器一端連接至所述電流吸收電路的所述一端，而另一端連接至所述電流源電路的所 述另一端。
全文摘要
一種通過向連接至輸出端子的半導(dǎo)體激光器二極管提供驅(qū)動電流來控制該半導(dǎo)體激光器二極管的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路包含恒流源，其配置為向所述輸出端子提供電流，所述恒流源連接至第一電源端子和所述輸出端子；電流吸收電路，其連接至所述輸出端子和第二電源端子；電流源電路，其配置為將預(yù)定電流提供至所述輸出端子或所述電流吸收電路，所述電流源電路連接至所述第一電源端子和所述輸出端子；以及終端電阻器，其具有與所述半導(dǎo)體激光器二極管的電阻成分相等的電阻成分，所述終端電阻器連接至所述電流吸收電路和所述電流源電路。
文檔編號H01S5/042GK102790353SQ20121014670
公開日2012年11月21日 申請日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月18日
發(fā)明者中島勝也, 宮島良文 申請人:索尼公司