專利名稱：光發(fā)送電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及帶有波形整形功能的光發(fā)送電路。
背景技術：
近年來，隨著信息通信的高速發(fā)展，光傳輸?shù)母咚倩?、容量的增大化、傳輸距離的遠距離化的不斷發(fā)展，要求非常先進的傳輸技術。例如，作為光傳輸技術的1種方式有PON(Passive Optical Network無源光網(wǎng)絡)系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，以時分復用方式連接1個中繼局(switching office)和多個用戶住所，但是近年來即便在這樣的中繼局和用戶住所之間的傳輸中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪h距離化、高速化也在不斷發(fā)展。為了進行遠距離傳輸而增大應當發(fā)送的功率電平，因此應當驅動大電流，從而導致驅動晶體管的尺寸變大，但由此而帶來的是晶體管及與其連接的布線的負載電容也將變大。其結果是出現(xiàn)不能充分地響應上升、下降(rising/falling)，從而產(chǎn)生了難以高速響應這樣的問題。當在接收器中接收傳輸后的數(shù)據(jù)時，若接收到上升、下降特性不充分的數(shù)據(jù)，則會引起碼型效應(Pattern Effect)，有可能導致數(shù)據(jù)缺失等數(shù)據(jù)品質惡化。
以往，在用于發(fā)送數(shù)據(jù)的光發(fā)送電路(optical transmitter circuits光發(fā)射電路)中，在低速通信時主要使用在功耗方面有優(yōu)勢的單驅動方式，但隨著通信速度達到622Mbps、1.25 Gbps、...這樣高的速度，使用差動驅動方式正在成為主流。
其中，作為對發(fā)送數(shù)據(jù)的波形整形所采取的對策的一例，公知的有如下的技術與激光二極管的調制電流振幅聯(lián)動來控制激光二極管驅動用差動開關晶體管(laser diode driving differential switchtransistors)的輸入電壓振幅(參照專利文獻1)。
專利文獻1日本特開平5-218543號公報發(fā)明內容但是，在上述以往的差動驅動方式中，雖然進行與驅動電流相應的波形的鈍化改善、過沖(overshoot)的抑制等波形整形，但是為了實現(xiàn)對稱的眼孔圖樣(eye pattem)而用具有相同能力的互補輸出的開關驅動電路控制差動開關晶體管，因此無法進行注重于上升特性(或下降特性)的數(shù)據(jù)波形的改善，尤其是在通信速度超過1Gbps這樣的高速化情況下，存在著難以實現(xiàn)充分的上升特性(或者下降特性)這樣的問題。
為了解決上述問題，本發(fā)明的技術解決方案采用了如下結構在構成發(fā)光元件驅動用差動開關的兩個晶體管中的一個晶體管上并聯(lián)連接輔助開關晶體管。
例如，以比驅動差動開關晶體管的信號早的定時輸入驅動輔助開關晶體管的信號?；蛘?，驅動輔助開關晶體管的信號的振幅比驅動差動開關晶體管的信號的振幅大?；蛘撸_關驅動電路驅動輔助開關晶體管的能力強于驅動差動開關晶體管的能力?；蛘撸寗虞o助開關晶體管的信號的DC電壓電平比驅動差動開關晶體管的信號的DC電壓電平高?；蛘撸寗虞o助開關晶體管的信號的高電平期間比驅動差動開關晶體管的信號的高電平期間長。
通過采用如上所述的本發(fā)明的結構，能夠驅動輸出進行了波形整形的上升(或者下降)陡峭的信號，其結果是，即便在高速、遠距離傳輸時也能夠構建無數(shù)據(jù)品質惡化、穩(wěn)定的光通信系統(tǒng)。


圖1是本發(fā)明第一實施方式的光發(fā)送電路的電路圖。
圖2是本發(fā)明第二實施方式的光發(fā)送電路的電路圖。
圖3是本發(fā)明第三實施方式的光發(fā)送電路的電路圖。
圖4是本發(fā)明第四實施方式的光發(fā)送電路的電路圖。
圖5是本發(fā)明第五實施方式的光發(fā)送電路的電路圖。
圖6是本發(fā)明第六實施方式的光發(fā)送電路的電路圖。
圖7是本發(fā)明第七實施方式的光發(fā)送電路的電路圖。
圖8是本發(fā)明的光發(fā)送電路的第一變形例的電路圖。
圖9是本發(fā)明的光發(fā)送電路的第二變形例的電路圖。
圖10是本發(fā)明的光發(fā)送電路的第三變形例的電路圖。
標號說明1 發(fā)光元件2 發(fā)光元件驅動用差動開關3 調制電流源4 偏置電流源11、12、13帶有延遲功能的開關驅動電路21、22、23開關驅動電路31、32、33開關驅動電路41、42、43開關驅動電路51、52開關驅動電路53帶有占空比(duty)調整功能的開關驅動電路61、62帶有延遲功能的開關驅動電路63帶有延遲功能·占空比調整功能的開關驅動電路71、72、73開關驅動電路IN 1、IN2、IN3開關驅動信號IN11、IN12、IN13 開關驅動電路輸入信號M1、M2發(fā)光元件驅動用差動開關晶體管M3發(fā)光元件驅動用輔助開關晶體管VB2 偏置電壓(固定電壓)具體實施方式
<第一實施方式>
圖1示出本發(fā)明的光發(fā)送電路的第一實施方式。本實施方式的光發(fā)送電路包括激光二極管(LD)等發(fā)光元件1；發(fā)光元件驅動用差動開關2，由源極連接在一起的第一晶體管和第二晶體管M1、M2構成；第三晶體管M3，與第一晶體管M1并聯(lián)連接以構成輔助開關；電流Im的調制電流源3，連接在第一、第二、第三晶體管M1、M2、M3的源極上；偏置電流源4，向LD1提供偏置電流Ib；帶有延遲功能的開關驅動電路11、12、13，分別驅動第一晶體管M1、第二晶體管M2、第三晶體管M3。IN11、IN12、IN13是開關驅動電路輸入信號，IN1、IN2、IN3是開關驅動信號，V+、V-是電源電壓。另外，在圖1中，與電路結構一同示出開關驅動信號IN1、IN2、IN3各自的波形。
對上述結構加以說明。首先，當漏極連接在LD1上的第一晶體管M1由第一開關驅動信號IN1開啟而處于導通狀態(tài)，第二晶體管M2由第二開關驅動信號IN2截止而處于非導通狀態(tài)時，用偏置電流源4設定的電流Ib被附加在用調制電流源3設定的電流Im上來共同流過LD1，在LD1中經(jīng)過電流-光轉換后輸出。接著，第一晶體管M1由第一開關驅動信號IN1截止而處于非導通狀態(tài)，第二晶體管M2由第二開關驅動信號IN2開啟而處于導通狀態(tài)時，用調制電流源3設定的電流Im不再流過LD1，因此僅是用偏置電流源4設定的電流Ib流過LD1，在LD1中經(jīng)過電流-光轉換后輸出。這樣，通過用調制電流源3設定的電流Im的導通、截止來生成、發(fā)送通信用數(shù)據(jù)的高低電平。
在此，第一晶體管和第二晶體管M1、M2應當驅動大電流，因此晶體管尺寸增大為數(shù)mm，因此第一與第二晶體管M1、M2的柵極電容和連接在該晶體管M1、M2上的布線電容將變得非常大。因此，即便保持該狀態(tài)來驅動LD1，波形也不會急速上升(或急速下降)。因此，在本發(fā)明中，附加與第一晶體管M1并聯(lián)連接的第三晶體管M3作為輔助開關，以比從帶有延遲功能的開關驅動電路11、12向第一晶體管和第二晶體管M1、M2輸入互補的開關驅動信號IN1、IN2來進行驅動稍早的定時，從帶有延遲功能的開關驅動電路13向第三晶體管M3輸入第三開關驅動信號IN3使之導通。采用這樣的結構，能夠以比第一晶體管和第二晶體管M1、M2的響應早的定時開始對LD1的電流驅動，因此上升特性得到改善。
在此，對第一晶體管和第二晶體管M1、M2輸入互補的開關驅動信號IN1、IN2，僅以較早的定時對第三晶體管M3輸入開關驅動信號IN3，但是，只要是能夠使上升特性改善的定時，則對第一晶體管和第二晶體管M1、M2的開關驅動信號IN1、IN2的定時也可以不是差動方式，其各自的延遲量可以不同。
另外，在最好是用相同的定時輸入向第一晶體管M1和第三晶體管M3輸入的信號IN1、IN3的情況下，也可以這樣來構成。
在此，使用3個帶有延遲功能的開關驅動電路11、12、13來驅動第一晶體管M1、第二晶體管M2、第三晶體管M3，但是，也可以使用1個開關驅動電路生成3個驅動信號，來驅動第一晶體管M1、第二晶體管M2、以及第三晶體管M3。
另外，延遲調整功能既可以用所有帶有延遲功能的開關驅動電路11、12、13來實現(xiàn)，也可以將其中的1個或2個開關驅動電路的延遲量取為恒定，使用剩下的帶有延遲功能的開關驅動電路來調整延遲。
<第二實施方式>
圖2示出本發(fā)明的光發(fā)送電路的第二實施方式。本實施方式的光發(fā)送電路的特征在于，取代第一實施方式的光發(fā)送電路中分別驅動第一晶體管、第二晶體管以及第三晶體管M1、M2、M3的帶有延遲功能的開關驅動電路11、12、13而使用沒有延遲功能的普通開關驅動電路21、22、23，并且從開關驅動電路21、22、23輸出的信號的數(shù)據(jù)振幅是不相同的。其中，在此使用普通的開關驅動電路21、22、23進行說明，但是也可以使用帶有延遲功能的開關驅動電路來構成。
在第二實施方式中，在生成數(shù)據(jù)振幅時使為驅動第三晶體管M3而從第三開關驅動電路23輸出的數(shù)據(jù)振幅大于為驅動第一晶體管和第二晶體管M1、M2而從第一和第二開關驅動電路21、22輸出的數(shù)據(jù)振幅。由此，由第三晶體管M3增強第一晶體管M1導通的能力，使其大于第二晶體管M2截止的能力，使上升能力提高，由此實現(xiàn)陡峭的上升特性。
也可以是，通過在生成數(shù)據(jù)振幅時使為驅動第二晶體管M2而從第二開關驅動電路22輸出的數(shù)據(jù)振幅小于為驅動第一晶體管和第三晶體管M1、M3而從第一和第三開關驅動電路21、23輸出的數(shù)據(jù)振幅，由此使第二晶體管M2截止的能力小于第一晶體管和第三晶體管M1、M3導通的能力，使下降能力變弱，從而實現(xiàn)陡峭的上升特性。
另外，也可以是，使從第一和第三開關驅動電路21、23輸出的數(shù)據(jù)振幅相同，并且使其大于從第二開關驅動電路22輸出的數(shù)據(jù)振幅。
<第三實施方式>
圖3示出本發(fā)明的光發(fā)送電路的第三實施方式。本實施方式的光發(fā)送電路的特征在于，取代第一實施方式的光發(fā)送電路中分別驅動第一晶體管、第二晶體管以及第三晶體管M1、M2、M3的帶有延遲功能的開關驅動電路11、12、13而使用沒有延遲功能的普通開關驅動電路31、32、33，并且開關驅動電路31、32、33的驅動能力是不相同的。其中，在此使用普通的開關驅動電路31、32、33進行說明，但是也可以使用帶有延遲功能的開關驅動電路來構成。
在第三實施方式中，設定為用于驅動第三晶體管M3的第三開關驅動電路33的驅動能力大于用于驅動第一晶體管和第二晶體管M1、M2的第一和第二開關驅動電路31、32的驅動能力。由此，由第三晶體管M3增強第一晶體管M1導通的能力，從而實現(xiàn)陡峭的上升特性。
也可以是，使第一和第三開關驅動電路31、33的驅動能力相同，并使其大于第二開關驅動電路32的驅動能力。
<第四實施方式>
圖4示出本發(fā)明的光發(fā)送電路的第四實施方式。本實施方式的光發(fā)送電路的特征在于，取代第一實施方式的光發(fā)送電路中分別驅動第一晶體管、第二晶體管以及第三晶體管M1、M2、M3的帶有延遲功能的開關驅動電路11、12、13而使用沒有延遲功能的普通開關驅動電路41、42、43，并且來自開關驅動電路41、42、43的輸出信號的DC電平是不同的。其中，在此使用普通的開關驅動電路41、42、43進行說明，但是也可以使用帶有延遲功能的開關驅動電路來構成。
在第四實施方式中，設定為用于驅動第三晶體管M3的第三開關驅動電路43輸出的信號的DC電平高于用于驅動第一晶體管和第二晶體管M1、M2的第一和第二開關驅動電路41、42輸出的信號的DC電平。由此，以比第一晶體管和第二晶體管M1、M2的響應早的定時使第三晶體管M3開始導通，開始對LD1的電流驅動，從而實現(xiàn)陡峭的上升特性。
也可以是，使從第一和第三開關驅動電路41、43輸出的信號的DC電平相同，并使其高于從第二開關驅動電路42輸出的信號的DC電平。
<第五實施方式>
圖5示出本發(fā)明的光發(fā)送電路的第五實施方式。本實施方式的光發(fā)送電路的特征在于，取代第一實施方式的光發(fā)送電路中分別驅動第一晶體管、第二晶體管以及第三晶體管M1、M2、M3的帶有延遲功能的開關驅動電路11、12、13而使用沒有延遲功能的普通開關驅動電路51、52及帶有占空比調整功能的開關驅動電路53，并且從開關驅動電路51、52、53輸出的信號的占空比是不同的。
在第五實施方式中，改變從用于驅動第三晶體管M3的第三開關驅動電路53輸出的信號的占空比，使其與為了驅動第一晶體管和第二晶體管M1、M2而從第一和第二開關驅動電路51、52輸出的信號相比，高電平的期間變長。由此，以比第一晶體管和第二晶體管M1、M2的響應早的定時，使第三晶體管M3開始導通，開始對LD1的電流驅動，從而實現(xiàn)陡峭的上升特性。
另外，既可以單獨使用第一～第五實施方式的結構，也可以如下述的第六和第七實施方式所例示的那樣，組合使用其中的幾個實施方式的結構。通過使用組合這些實施方式的結構而成的結構，能夠進一步改善發(fā)光元件輸出波形的上升特性，并且能夠實現(xiàn)無弊病(無下降特性的惡化等)的驅動輸出波形。
<第六實施方式>
圖6示出本發(fā)明的光發(fā)送電路的第六實施方式。本實施方式的光發(fā)送電路是組合第一實施方式和第五實施方式而成的光發(fā)送電路。在圖6中，61、62是帶有延遲功能的開關驅動電路，63是帶有延遲功能和占空比調整功能的開關驅動電路。
<第七實施方式>
圖7示出本發(fā)明的光發(fā)送電路的第七實施方式。本實施方式的光發(fā)送電路是組合第二實施方式和第四實施方式而成的光發(fā)送電路。在圖7中，71、72、73是開關驅動電路。
此外，上述各實施方式可以分別進行以下那樣的變形。其中，僅圖示說明第一實施方式的變形例。
<第一變形例>
也可以是，如圖8所示那樣將第二晶體管M2的輸入取為所希望的固定電壓VB2。
<第二變形例>
在至此為止示出的實施方式中，在目前的結構中附加同樣結構的開關晶體管M3，調整其輸入，由此進行上升特性的改善。但是，在此，附加開關晶體管M3等效于改變差動開關2其本身的驅動能力，與改變對發(fā)光元件驅動用差動開關晶體管M1、M2的控制信號相比，能夠得到非常大的改善效果。
因此，如圖9所示，即便只是附加第三晶體管M3的方法，由于發(fā)光元件驅動用差動開關2自身的驅動能力改變，由第一晶體管和第三晶體管M1、M3構成的復合晶體管導通的能力大于第二晶體管M2截止的能力，因此也能夠實現(xiàn)陡峭的上升能力。
<第三變形例>
如圖10所示，能夠設定為第一晶體管M1和第三晶體管M3的尺寸之和大于第二晶體管M2的尺寸。由此，由第三晶體管M3增強第一晶體管M1導通的能力，使其大于第二晶體管M2截止的能力，使上升能力提高，從而實現(xiàn)陡峭的上升特性。
可以設定為將第一晶體管M1和第二晶體管M2作為差動開關取為相同尺寸并使其大于第三晶體管M3的尺寸，也可以使第一晶體管M1和第三晶體管M3的尺寸之和大于第二晶體管M2的尺寸。
進而，當使第一晶體管和第三晶體管M1、M3與第二晶體管M2的電路結構、布局相同，僅晶體管尺寸不同時，在保持了波形對稱性的基礎上，上升特性得到改善，因此能夠實現(xiàn)更優(yōu)良的輸出波形。
以上，說明了上升特性的改善，但是當想要改善下降特性時，取代第三晶體管M3而附加與第二晶體管M2并聯(lián)連接的第四晶體管作為輔助開關即可。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明的光發(fā)送電路是具有波形整形功能的光發(fā)送電路，一般能夠靈活運用于光通信用裝置。
權利要求
1.一種光發(fā)送電路，其特征在于，包括發(fā)光元件；發(fā)光元件驅動用差動開關，由其漏極連接在上述發(fā)光元件上的第一晶體管和其源極連接在上述第一晶體管的源極上的第二晶體管構成；第三晶體管，并聯(lián)連接在上述第一晶體管上；調制電流源，連接在上述第一晶體管、第二晶體管以及第三晶體管的源極上；偏置電流源，用于向上述發(fā)光元件提供偏置電流；以及開關驅動電路，用于驅動上述第一晶體管、第二晶體管以及第三晶體管。
2.根據(jù)權利要求1所述的光發(fā)送電路，其特征在于以比驅動上述第一晶體管和第二晶體管的信號早的定時輸入驅動上述第三晶體管的信號。
3.根據(jù)權利要求1所述的光發(fā)送電路，其特征在于驅動上述第三晶體管的信號的振幅與驅動上述第一晶體管和第二晶體管的信號中至少一個信號的振幅不同。
4.根據(jù)權利要求3所述的光發(fā)送電路，其特征在于驅動上述第三晶體管的信號的振幅比驅動上述第一晶體管和第二晶體管的信號的振幅大。
5.根據(jù)權利要求1所述的光發(fā)送電路，其特征在于上述開關驅動電路驅動上述第三晶體管的能力與驅動上述第一晶體管和第二晶體管的能力中的至少一個能力不同。
6.根據(jù)權利要求5所述的光發(fā)送電路，其特征在于上述開關驅動電路驅動上述第三晶體管的能力大于驅動上述第一晶體管和第二晶體管的能力。
7.根據(jù)權利要求1所述的光發(fā)送電路，其特征在于驅動上述第三晶體管的信號的DC電壓電平與驅動上述第一晶體管和第二晶體管的信號中至少一個信號的DC電壓電平不同。
8.根據(jù)權利要求7所述的光發(fā)送電路，其特征在于驅動上述第三晶體管的信號的DC電壓電平比驅動上述第一晶體管和第二晶體管的信號的DC電壓電平高。
9.根據(jù)權利要求1所述的光發(fā)送電路，其特征在于驅動上述第三晶體管的信號的占空比與驅動上述第一晶體管和第二晶體管的信號中至少一個信號的占空比不同。
10.根據(jù)權利要求9所述的光發(fā)送電路，其特征在于驅動上述第三晶體管的信號的高電平期間比驅動上述第一晶體管和第二晶體管的信號的高電平期間長。
11.根據(jù)權利要求1、2、3、5、7、9中任意一項所述的光發(fā)送電路，其特征在于驅動上述第二晶體管的信號與固定電壓連接。
12.一種光發(fā)送電路，其特征在于，包括發(fā)光元件；發(fā)光元件驅動用差動開關，由其漏極連接在上述發(fā)光元件上的第一晶體管和其源極連接在上述第一晶體管的源極上的第二晶體管構成；第三晶體管，并聯(lián)連接在上述第一晶體管上；調制電流源，連接在上述第一晶體管、第二晶體管以及第三晶體管的源極上；偏置電流源，用于向上述發(fā)光元件提供偏置電流。
13.根據(jù)權利要求1、2、3、5、7、9、1 2中任意一項所述的光發(fā)送電路，其特征在于上述第一晶體管和上述第三晶體管的尺寸之和大于上述第二晶體管的尺寸。
全文摘要
由第一晶體管和第二晶體管(M1、M2)構成發(fā)光元件驅動用差動開關(2)。其中，與漏極連接在發(fā)光元件(1)上的第一晶體管(M1)并聯(lián)連接第三晶體管(M3)作為輔助開關。并且，以比將互補的開關驅動信號(IN1、IN2)輸入到第一晶體管和第二晶體管(M1、M2)來進行驅動更早的定時，將第三開關驅動信號(IN3)輸入到第三晶體管(M3)以使之導通。從而改善具有大功率電平的發(fā)光元件輸出的上升特性。
文檔編號H04B10/14GK101084613SQ20058004396
公開日2007年12月5日 申請日期2005年8月17日 優(yōu)先權日2004年12月22日
發(fā)明者西村佳壽子, 木村博 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社