專利名稱：發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路、以及使用該驅(qū)動(dòng)電路的光通信器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于光通信和光記錄媒體的記錄/重放的發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路，特別涉及適合實(shí)施于使用發(fā)光延遲大的發(fā)光元件的近距離數(shù)據(jù)通信的發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路，以及使用該驅(qū)動(dòng)電路的光通信器件。
背景技術(shù)：
圖7是表示典型的現(xiàn)有技術(shù)的作為驅(qū)動(dòng)電路的光發(fā)送器的電結(jié)構(gòu)方框圖。該光發(fā)送器1是(日本)特公平4-64216號公報(bào)(公告目1992年10月14日)的圖9所示的光發(fā)送器。該光發(fā)送器1驅(qū)動(dòng)作為發(fā)光元件2的半導(dǎo)體激光器或發(fā)光二極管。來自信號源3的輸入信號s1被輸入到緩沖放大器4，該緩沖放大器4將輸入的基準(zhǔn)電壓vref1和輸入信號s1進(jìn)行差分放大。對OR電路5的一個(gè)輸入直接提供緩沖放大器4的輸出信號s2，同時(shí)對OR電路5的另一個(gè)輸入供給信號s2d，即由電阻r和電容c構(gòu)成的低通濾波器將上述輸出信號s2進(jìn)行延遲而生成信號s2d。因此，所述OR電路5在所述信號s2、s2d至少一個(gè)處于預(yù)定的基準(zhǔn)電壓vref2(未圖示)以上的期間輸出驅(qū)動(dòng)輸出s3。
所述OR電路5還將所述驅(qū)動(dòng)輸出s3反向后形成的差動(dòng)輸出s3a，這些輸出s3、s3a被分別提供給構(gòu)成差動(dòng)電流驅(qū)動(dòng)器的晶體管q1、q2的基極。所述晶體管q1、q2的發(fā)射極都通過恒流源6接地。晶體管q1的集電極通過所述發(fā)光元件2被連接到高電平Vcc的電源線，晶體管q2的集電極被直接連接到所述高電平Vcc的電源線。由此，對應(yīng)于所述輸入信號s1的輸出信號s2和其延遲信號s2d僅在所述基準(zhǔn)電壓vref2以上的期間使晶體管q1導(dǎo)通(ON)。由此，在發(fā)光元件2為半導(dǎo)體激光器的情況下，如果該晶體管q1的集電極電流i超過振蕩閾值ith，則發(fā)光元件2點(diǎn)亮，產(chǎn)生輸出光pho。
圖8是說明如上述那樣構(gòu)成的光發(fā)送器1的工作的波形圖。如果假設(shè)緩沖放大器4中的延遲時(shí)間小到可忽略的程度，例如，作為輸入信號s1，如果平均值為所述基準(zhǔn)電壓vref1，并且將占空率為50％的輸入信號s1輸入到緩沖放大器4，則緩沖放大器4的輸出信號s2也為所述占空率為50％的信號。如果將輸出信號s2通過電阻r和電容c構(gòu)成的低通濾波器來延遲，則成為具有某個(gè)時(shí)間常數(shù)的上升下降信號s2d。然后，如果對這些信號s2、s2d進(jìn)行OR運(yùn)算，則作為驅(qū)動(dòng)輸出s3，輸出占空率比輸入信號s1大的電壓脈沖。而且，通過發(fā)光元件2的上升延遲，實(shí)際的輸出光pho的占空率比所述驅(qū)動(dòng)輸出s3小。
這里，圖9表示所述發(fā)光元件2為半導(dǎo)體激光器時(shí)的驅(qū)動(dòng)電流iLD和光輸出pLD的關(guān)系。半導(dǎo)體激光器顯示非線性的特性，即如果驅(qū)動(dòng)電流iLD超過所述振蕩閾值ith，則激光器開始振蕩，光輸出PLd的功率急劇上升并顯示開始發(fā)光的非線性特性。
圖10表示發(fā)光元件2為發(fā)光二極管時(shí)的驅(qū)動(dòng)電流iLD和光輸出pLD的關(guān)系。在發(fā)光二極管中，光輸出pLED與驅(qū)動(dòng)電流iLED成正比地增大，在某個(gè)電平時(shí)增加率減小。
于是，無論哪種情況，從發(fā)光元件2的驅(qū)動(dòng)開始起至發(fā)光元件2達(dá)到規(guī)定亮度電平時(shí)存在延遲，所以實(shí)際的輸出光pho的占空率與所述驅(qū)動(dòng)輸出s3相比已減少。
因此，由所述低通濾波器來增大輸入信號s1的占空率，通過調(diào)整其時(shí)間常數(shù)，可獲得與該輸入信號s1的占空率相同的(在圖8中為所述50％)輸出光pho。
更詳細(xì)地說，驅(qū)動(dòng)輸出s3的占空率相對所述輸入信號s1的占空率的增加量按照所述低通濾波器的時(shí)間常數(shù)來變化。此外，該低通濾波器的時(shí)間常數(shù)可通過該占空率的增加來調(diào)整，使得可以消除所述輸出光pho的占空率對所述驅(qū)動(dòng)輸出s3的占空率的減少。由此，可以獲得占空率與該輸入信號s1相同的(在圖8中為所述50％)輸出光pho。
這里，在發(fā)光元件2的發(fā)光延遲時(shí)間上存在制造偏差。因此，對使用的每個(gè)發(fā)光元件2測定發(fā)光延遲，進(jìn)行低通濾波器的時(shí)間常數(shù)的調(diào)整。
在上述現(xiàn)有技術(shù)中，為了使輸入信號s1和實(shí)際的輸出光pho的占空率相同而進(jìn)行調(diào)整，可是所述輸出光pho的脈沖寬度的校正量僅由低通濾波器的截止頻率(fc＝1/(2πrc))來確定。因此，在將低通濾波器集成在集成電路上時(shí)，存在不能調(diào)整校正量的問題。特別是在所述輸入信號s1處于高頻率的情況下，占空率的偏差十分明顯。
以下，關(guān)于輸入信號s1的頻率和占空率的偏差關(guān)系，以在發(fā)光元件2中有500psec的延遲，不能校正該延遲的結(jié)構(gòu)為例來說明。以輸入信號s1的頻率低的情況為例，如果傳輸速率為250Mbps，所述輸入信號s1的占空率為所述50％，脈沖寬度為4nsec，并且脈沖周期為8nsec，則輸出光pho的脈沖寬度為3.5nsec，占空率為43.75％。與此相對，即使作為相同的結(jié)構(gòu)(發(fā)光元件2的延遲為500psec)，如果輸入信號s1的頻率升高，傳輸速率為500Mbps，所述輸入信號s1的占空率為所述50％，脈沖寬度為2nsec，并且脈沖周期為4nsec，則脈沖寬度變?yōu)?.5nsec，占空率變?yōu)?7.5％。
因此，如上所述，如果不能進(jìn)行校正量的調(diào)整，則在要實(shí)現(xiàn)更高速的光通信裝置的情況下，存在良品率下降等問題。此外，為了調(diào)整校正量，在將低通濾波器的電阻r或電容c安裝在集成電路外部的情況下，信號s2的線路露出在集成電路的外部，所以還存在容易受到外部干擾噪聲的影響，信號的抖動(dòng)特性惡化的問題。而且，為了增大校正量，需要增大低通濾波器的時(shí)間常數(shù)，而如果增大時(shí)間常數(shù)，則存在依賴于信號頻率的抖動(dòng)增大的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可以更高速地驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件的發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路和使用它的光通信器件。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路包括延遲電路，對輸入信號進(jìn)行延遲；運(yùn)算電路，求所述輸入信號和延遲信號的邏輯和信號，通過該信號來驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件，使具有該發(fā)光元件的發(fā)光延遲的輸出光和所述輸入信號的占空率一致；以及可變偏移量的電平偏移電路，被插入在所述延遲電路和運(yùn)算電路之間；其特征在于，通過該電平偏移電路，可調(diào)整所述延遲信號邏輯的維持時(shí)間。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過調(diào)整電平偏移電路的電平偏移量，可以按照每個(gè)發(fā)光元件的延遲時(shí)間來調(diào)整延遲信號的有效期間。由此，可以從電路外部使輸出光的占空率最佳，同時(shí)可以增大脈沖寬度失真的校正量。此外，延遲電路不需要過大的時(shí)間常數(shù)，因而即使在用低通濾波器來實(shí)現(xiàn)該延遲電路的情況下，也不需要外部附帶電容，不易受到外部噪聲的影響，并且還可抑制依賴于信號頻率的抖動(dòng)。因此，特別是發(fā)光元件為脈沖寬度失真大的發(fā)光二極管時(shí)，通過響應(yīng)來自外部的控制信號來吸收發(fā)光元件的特性偏差，可以用低成本來實(shí)現(xiàn)更高速的光傳輸和光記錄/重放。
此外，本發(fā)明的發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路的特征在于，它包括延遲電路，對輸入信號進(jìn)行延遲；電平偏移電路，將所述延遲電路的輸出信號進(jìn)行電平偏移；以及驅(qū)動(dòng)電路，通過所述電平偏移電路的輸出信號和所述輸入信號的邏輯和信號來驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件。
在該結(jié)構(gòu)中，不僅根據(jù)延遲電路的輸入信號的延遲量，而且根據(jù)電平偏移電路的電平偏移量，可以相對于輸入信號來校正發(fā)光元件的輸出光的脈沖寬度失真。因此，與僅用延遲電路進(jìn)行校正的情況相比，可以增大脈沖寬度的校正量。此外，與可確保同樣校正量的結(jié)構(gòu)之間相比較，與僅用延遲電路進(jìn)行校正的情況相比，可以降低延遲電路的時(shí)間常數(shù)。因此，不需要設(shè)置外部電容，不易受到干擾噪聲的影響。此外，由于可以降低延遲電路的時(shí)間常數(shù)，所以還可抑制依賴于信號頻率的抖動(dòng)。這樣，特別是在發(fā)光元件為脈沖寬度失真大的發(fā)光二極管時(shí)，可以用低成本來實(shí)現(xiàn)更高速的光傳輸和光記錄/重放。特別是在所述電平偏移電路的電平偏移量可從外部調(diào)整的情況下，可以響應(yīng)來自外部的控制信號來吸收發(fā)光元件的特性偏差，所以可以用低成本來實(shí)現(xiàn)更高速的光傳輸和光記錄/重放。
而且，除了上述結(jié)構(gòu)以外，為了使所述輸出光的占空率與所述輸入信號的占空率一致，還可以包括控制電平偏移電路的偏移量的反饋電路。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可以穩(wěn)定獲得占空率始終具有與輸入信號的占空率相等的輸出光。
本發(fā)明的其他目的、特征、以及優(yōu)點(diǎn)通過以下記述將變得更明顯。此外，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在參照附圖的以下說明中將變得明確。


圖1是表示作為本發(fā)明一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路的光發(fā)送器的電結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖2是說明圖1所示的光發(fā)送器的工作波形圖。
圖3是表示圖1所示的光發(fā)送器中的延遲電路和電平偏移電路的一結(jié)構(gòu)例的電路圖。
圖4是說明使用了圖3所示的電平偏移電路情況下的光發(fā)送器工作的波形圖。
圖5是表示作為本發(fā)明另一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路的光發(fā)送器的電結(jié)構(gòu)方框圖。
圖6是表示圖5所示的光發(fā)送器中的延遲電路和電平偏移電路的一結(jié)構(gòu)例的電路圖。
圖7是表示作為典型的現(xiàn)有技術(shù)的驅(qū)動(dòng)電路的光發(fā)送器的電結(jié)構(gòu)方框圖。
圖8是說明圖7所示的光發(fā)送器工作的波形圖。
圖9是表示發(fā)光元件為半導(dǎo)體激光器情況下的驅(qū)動(dòng)電流和光輸出的關(guān)系曲線圖。
圖10是表示發(fā)光元件為發(fā)光二極管情況下的驅(qū)動(dòng)電流和光輸出的關(guān)系曲線圖。
具體實(shí)施例方式
對于本發(fā)明的一實(shí)施例，根據(jù)圖1～圖4說明如下。
圖1是表示作為本發(fā)明一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路的光發(fā)送器11的電結(jié)構(gòu)方框圖。該光發(fā)送器11適合于將作為IEEE1394-1995和IEEE1394a-2000的物理層的傳輸線路從金屬布線置換成光纖的系統(tǒng)(所謂的OP iLink)使用的光通信器件。此外，在該光發(fā)送器11中，作為發(fā)光元件12，可以驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體激光器或發(fā)光二極管，特別適合于發(fā)光延遲大的發(fā)光二極管。
從信號源G1、G2輸出適于高速傳輸?shù)牟顒?dòng)輸入信號S1、S1a，這些輸入信號被輸入到將它們的差分放大的緩沖放大器A1中。緩沖放大器A1的差動(dòng)輸出信號S2、S2a在由后述的低通濾波器等實(shí)現(xiàn)的延遲電路DEL1、DEL2中分別被延遲后，差動(dòng)信號S3、S3a被輸入到電平偏移電路SH。
電平偏移電路SH例如對于未圖示的中心電壓Vref1將所述信號S3、S3a進(jìn)行電平偏移形成的一對信號S4、S4a，以便所述信號S3、S3a的高電平側(cè)和低電平側(cè)為相互不同的電壓，并將這些信號S4、S4a輸出到放大器A2。所述放大器A2將電平偏移后的信號S4和信號S4a進(jìn)行相互比較，將這些信號S4、S4a的電平切換后，輸出開始進(jìn)行電平變化的差動(dòng)信號S5、S5a。
另一方面，所述輸入信號S1、S1a被分別分配給兩個(gè)系統(tǒng)的信號線路，該輸入信號S1、S1a也被輸入到與所述緩沖放大器A1相同的緩沖放大器A3。該緩沖放大器A3形成與所述輸出信號S2、S2a同樣的差動(dòng)輸出信號S6、S6a。
而且，作為所述放大器A2的正相輸出的信號S5和作為緩沖放大器A3的正相輸出的信號S6被輸入到OR電路13，進(jìn)行它們的OR運(yùn)算。而作為所述放大器A2的反向輸出的信號S5a和作為緩沖放大器A3的反向輸出的信號S6a被輸入到AND電路14，進(jìn)行它們的AND運(yùn)算。
來自所述OR電路13的輸出信號S7和來自AND電路14的輸出信號S8成為差動(dòng)信號，被輸入到比較它們的放大器A4，放大器A4的差動(dòng)輸出信號S9、S9a被分別提供給構(gòu)成差動(dòng)電流驅(qū)動(dòng)器的晶體管Q1、Q2的基極。所述晶體管Q1、Q2的發(fā)射極通過恒流源15被同時(shí)接地。此外，晶體管Q1的集電極通過所述發(fā)光元件12連接到高電平Vcc的電源線路，晶體管Q2的集電極被直接連接到所述高電平Vcc的電源線路。
由此，僅在正相的輸出信號S9為高電平期間使晶體管Q1導(dǎo)通(ON)，基于這樣的開關(guān)動(dòng)作的調(diào)制脈沖電流流到發(fā)光元件12。在所述發(fā)光元件12為半導(dǎo)體激光器的情況下，如果該晶體管Q1的集電極電流I1超過振蕩閾值Ith，則該發(fā)光元件12點(diǎn)亮，產(chǎn)生輸出光PHO。
圖2是說明上述那樣構(gòu)成的光發(fā)送器11的工作的波形圖。假設(shè)輸入信號S1、S1a是占空率為50％的矩形波，并可以忽略緩沖放大器A1、A3的信號傳輸延遲。在延遲電路DEL1、DEL2中，相對所述輸入信號S1、S1a延遲了任意時(shí)間T輸出信號S3、S3a。該延遲電路DEL1、DEL2的輸出信號S3、S3a通常具有有限的上升時(shí)間和下降時(shí)間，所以通過電平偏移電路SH將DC電平進(jìn)行電平偏移，成為信號S4、S4a。然后，由放大器A2比較來自所述電平偏移電路SH的信號S4、S4a后，來自該放大器A2的輸出信號S5、S5a相對所述輸入信號S1、S1a被延遲并成為占空率不同的波形。
更詳細(xì)地說，延遲電路DEL1、DEL2的輸出信號S3、S3a通常具有有限的上升時(shí)間和下降時(shí)間。因此，將輸出信號S3、S3a進(jìn)行電平偏移后的信號S4、S4a的大小關(guān)系交替的時(shí)刻(放大器A2的輸出信號S5、S5a變化的時(shí)刻)與輸出信號S3、S3的大小關(guān)系交替的時(shí)刻相比，僅變化電平偏移電路SH產(chǎn)生的偏移量對應(yīng)的部分。因此，與以下結(jié)構(gòu)、即沒有電平偏移電路SH(緩沖放大器A2比較信號S3、S3a的結(jié)構(gòu))相比，緩沖放大器A2的輸出信號S5、S5a的占空率僅變化與電平偏移電路SH產(chǎn)生的偏移量對應(yīng)的部分。
例如，在該電平偏移電路SH產(chǎn)生的電平偏移量為正的情況下，作為放大器A2的正相輸出信號S5的占空率變大，而在電平偏移量為負(fù)的情況下，信號S5的占空率變小。再有，在圖2中，例示了電平偏移電路SH進(jìn)行可增大輸出信號S3、S3a的電平的電平偏移的情況，所以所述信號S5的占空率變大。
因此，在通過延遲電路DEL1、DEL2和電平偏移電路SH的信號S5、S5a、以及與輸入信號S1、S1a相等的信號S6、S6a中，將正相輸出S5和S6進(jìn)行OR運(yùn)算，將反向輸出S5a和S6a進(jìn)行AND運(yùn)算，可獲得占空率與所述輸入信號S1、S1a不同的電壓脈沖信號S9。
圖3是表示所述延遲電路DEL1、DEL2和電平偏移電路SH的一構(gòu)成例的電路圖。在本例中，所述延遲電路DEL1、DEL2由電阻R1、R2和電容C1、C2構(gòu)成的低通濾波器來實(shí)現(xiàn)。通過任意地設(shè)定所述電阻R1、R2和電容C1、C2的值，可以調(diào)整延遲量。此外，為了差動(dòng)工作，在將電阻R1、R2和電容C1、C2形成在集成電路上時(shí)，兩個(gè)低通濾波器可以形成精度相對高的截止頻率。
電平偏移電路SH由晶體管Q3、Q4、電阻R3和恒流源16、17而構(gòu)成。在高電平Vcc的電源線路和接地線路之間，連接晶體管Q3、電阻R3和恒流源16的串聯(lián)電路。而在兩線路之間，還連接晶體管Q4和恒流源17的串聯(lián)電路。而且，在晶體管Q4、Q3的基極上，分別輸入所述信號S3、S3a，從電阻R3和恒流源16的連接點(diǎn)輸出所述信號S4a，從晶體管Q4和恒流源17的連接點(diǎn)輸出所述信號S4。
因此，電平偏移電路SH的電平偏移量為電阻R3的電阻值和恒流源16的電流Io之積的電壓。如果所述電流Io增大，則電平偏移量增加，從而可以增大后述的脈沖寬度校正量。因而，通過從外部調(diào)整恒流源16、17的電流Io的值，可以調(diào)整所述電平偏移量。在該電平偏移電路SH中，雖然僅在電阻反向輸出側(cè)設(shè)置電平偏移用電阻R3，但這是因?yàn)榘l(fā)光元件12發(fā)光的時(shí)間通常比施加電流脈沖的高電平時(shí)間短，所以僅在延長施加電流脈沖的高電平時(shí)間的方向上設(shè)置進(jìn)行脈沖寬度校正的電阻R3就可以。這樣，可以減少電路元件。
圖4表示使用低通濾波器作為所述延遲電路DEL1、DEL2情況下的各部分的信號波形。除了信號S3、S3a；S4、S4a以外，與上述圖2相同。
如上所述，與以往的光發(fā)送器1那樣使用僅由低通濾波器來實(shí)現(xiàn)的延遲電路的情況相比，再通過使用電平偏移電路SH，可以理解對發(fā)光元件12的驅(qū)動(dòng)信號S9為高電平的期間進(jìn)行校正時(shí)的校正量變大。然后，使延遲電路DEL1、DEL2的延遲時(shí)間固定，如上所述，通過從外部端子對電平偏移量進(jìn)行微調(diào)整，可對所述驅(qū)動(dòng)信號S9為高電平的期間的長度進(jìn)行微調(diào)整，可進(jìn)行充分的脈沖寬度失真校正。而與不具有電平偏移電路SH，僅通過低通濾波器的時(shí)間常數(shù)來校正脈沖寬度失真的情況相比(圖7的結(jié)構(gòu))，在延遲電路DEL1、DEL2中不需要過大的時(shí)間常數(shù)。因此，不需要外部附帶電容C1、C2，不易受到外部干擾噪聲的影響。此外，不需要大的時(shí)間常數(shù)，所以還可以抑制依賴于信號頻率的抖動(dòng)。由此，特別是即使發(fā)光元件12為脈沖寬度失真大的發(fā)光二極管，也可以用低成本來實(shí)現(xiàn)更高速的光傳輸。
對于本發(fā)明的另一實(shí)施例，根據(jù)圖5和圖6說明如下。
圖5是表示作為本發(fā)明另一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路的光發(fā)送器21的電結(jié)構(gòu)方框圖。該光發(fā)送器21與上述的光發(fā)送器11相類似，將相同的參考標(biāo)號附以對應(yīng)的部分，并省略其說明。在該光發(fā)送器21中，應(yīng)該注意的是以下的結(jié)構(gòu)，即檢測輸出光PHO的占空率，通過施加反饋結(jié)構(gòu)來對應(yīng)于該檢測結(jié)果而使電平偏移電路SHa的電平偏移量變化，從而調(diào)整脈沖寬度失真，由此，將所述輸出光PHO的占空率穩(wěn)定地保持為所述輸入信號S1、S1a的占空率。
因此，在所述光發(fā)送器21中，設(shè)置監(jiān)視來自發(fā)光元件12的輸出光PHO電平的受光元件PD，在互阻抗放大器A5中將來自該受光元件PD的與所述輸出光PHO的強(qiáng)度對應(yīng)的電流I2變換成電壓信號S10。在平均值電路22中，檢測所述電壓信號S10的其平均值，將其平均值信號S11提供給放大器A6的反向輸入端。所述電壓信號S10還在峰值檢測電路23中保持其峰值。而且，峰值檢測電路23輸出的所述電壓信號S10的峰值的信號S12由電阻R7、R8分壓，同時(shí)將通過分壓生成的信號S13提供給放大器A6的非反向輸入端。放大器A6將與所述平均值信號S11和信號S13的差分對應(yīng)的電平控制信號VCTL提供給所述電平偏移電路SHa。
圖6是表示所述電平偏移電路SHa的一結(jié)構(gòu)例的電路圖。在該電平偏移電路SHa中，對與上述電平偏移電路SH對應(yīng)的部分附以相同的參照標(biāo)號來表示。在該電平偏移電路SHa中，設(shè)置獲得差動(dòng)跨導(dǎo)放大器結(jié)構(gòu)的晶體管Q5和Q6。更詳細(xì)地說，在電平偏移電路SHa的電阻R3和恒流源16a之間，插入晶體管Q5，向該晶體管Q5的基極提供所述控制信號VCTL。此外，在晶體管Q4和恒流源17a之間，插入電阻R4和晶體管Q6，向該晶體管Q6的基極提供來自基準(zhǔn)電壓源24的基準(zhǔn)電壓Vref2。而且，將所述晶體管Q5、Q6的發(fā)射極間由電阻RE來連接。進(jìn)而，恒流源16a、17a產(chǎn)生的電流為Io/2，而所述信號S4從電阻R4和晶體管Q6的連接點(diǎn)輸出。
因此，可以在放大器A2的正相輸入的傳輸線路和反向輸入的傳輸線路的雙方線路中設(shè)置電平偏移電路，通過改變所述基準(zhǔn)電壓Vref2所對應(yīng)的控制信號VCTL的電平，可以調(diào)整它們的電平偏移量。此外，通過改變電阻RE的值，使跨導(dǎo)放大器的跨導(dǎo)發(fā)生變化，所以按照電阻RE的值，可以任意地設(shè)定對輸入信號S1、S1a的脈沖寬度失真的靈敏度。
因此，對所述控制信號VCTL的電平進(jìn)行控制，使得通過電阻R7、R8將來自互阻抗放大器A5的電壓信號S10的峰值進(jìn)行分壓后的信號S13與平均值信號S11一致。其結(jié)果，通過將所述電阻R7、R8之比設(shè)定為所述輸入信號S1、S1a的占空率，可穩(wěn)定獲得具有占空率始終與該輸入信號S1、S1a的占空率相等的輸出光PHO。
這樣，在本實(shí)施例的電平偏移電路SHa中，設(shè)置用于將延遲后的正相輸入信號S3進(jìn)行電平偏移的電阻R4、以及用于將延遲后的反向輸入信號S4進(jìn)行電平偏移的電阻R3，使所述信號S3進(jìn)行流入電阻R4的電流量和該電阻R4的電阻值之積的電壓的電平偏移，同時(shí)使所述信號S3a進(jìn)行流過電阻R3的電流量和該電阻R3的電阻值之積的電平偏移。而且，晶體管Q4·Q5和電阻RE構(gòu)成的跨導(dǎo)放大器按照來自外部的控制信號VCTL來控制流入各個(gè)電阻R3、R4的電流量。由此，電平偏移電路SHa可以對應(yīng)于控制信號VCTL來調(diào)整將輸入信號S3和S3a分別進(jìn)行電平偏移時(shí)的電平偏移量。而且，通過晶體管Q4·Q5的發(fā)射極間的電阻RE的值，可以任意地設(shè)定與輸入信號S1、S1a對應(yīng)的的脈沖寬度失真校正的靈敏度。
在該電平偏移電路SHa中，沒有所述電阻R4的電路在所述電平偏移電路SH中可從外部調(diào)整恒流源16、17的電流Io的值，在該電路中，通過控制信號VCTL的電壓，可以控制電阻R3的電平偏移量。
具體地說，通過將從上述電平偏移電路SHa中除去電阻R4后的電路用作圖1所示的電平偏移電路SH，按照控制信號VCTL的電壓電平，可以實(shí)現(xiàn)可調(diào)整電平偏移量的電平偏移電路SH。此外，在以下的電路、即圖3所示的電平偏移電路SH的晶體管Q4和恒流源17之間設(shè)置電阻R4，將構(gòu)成可從電阻R4和恒流源17的連接點(diǎn)輸出信號S4的電路用作圖5所示的電平偏移電路SHa，也可按照放大器A6的輸出信號來調(diào)整恒流源16·17的電流量Io。無論哪種結(jié)構(gòu)，如果檢測輸出光的占空率，按照其檢測結(jié)果來改變電平偏移電路SHa的電平偏移量，則都可獲得與圖5同樣的效果。
再有，在上述光發(fā)送器11、21中，如果緩沖放大器A1的輸出阻抗足夠低，而后級電路(例如，延遲電路DEL1、DEL2等)的輸入阻抗足夠高，則省略所述緩沖放大器A3，作為所述信號S6、S6a，可使用所述信號S2、S2a。其中，在延遲電路DEL1、DEL2使所述緩沖放大器A1的輸出信號S2、S2a中產(chǎn)生波形變鈍的低通濾波器的情況下，緩沖放大器A1的輸出信號S2、S2a與不設(shè)置低通濾波器的情況相比，上升時(shí)間和下降時(shí)間變慢，所以最好是設(shè)置緩沖放大器A3。
此外，放大器A4不將來自O(shè)R電路13的信號S7和來自AND電路14的信號S8的差動(dòng)信號進(jìn)行相互比較，根據(jù)基準(zhǔn)電平來鑒別其中的任何一個(gè)就可以。這種情況下，可以省略O(shè)R電路13或AND電路14的其中一個(gè)。但是，通過同時(shí)使用這些電路13、14，放大器A4將信號作為差動(dòng)信號來使用，適合所述高速的光傳輸。
如上所述，本發(fā)明的發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路特征在于，通過延遲電路(DEL1·DEL2)使輸入信號延遲，通過運(yùn)算電路(放大器A4·OR電路13·AND電路14)求出的所述輸入信號和延遲信號的邏輯和信號來驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件(12)，在使具有該發(fā)光元件的發(fā)光延遲的輸出光和所述輸入信號的占空率一致的發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路中，在所述延遲電路和運(yùn)算電路之間插入偏移量可變的電平偏移電路(SH、SHa)，可調(diào)整所述延遲信號的邏輯的維持時(shí)間。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在補(bǔ)償以下現(xiàn)象時(shí)，即在驅(qū)動(dòng)用于光通信和光記錄媒體的記錄/重放的發(fā)光元件時(shí)，因所述發(fā)光元件的發(fā)光延遲使輸出光的占空率比輸入信號的占空率小的現(xiàn)象，在通過低通濾波器等的延遲電路來延遲輸入信號，通過由該延遲信號和所述輸入信號的邏輯和信號(在使用邏輯積信號的情況下，為其反向信號)驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件，即使所述輸入信號非有效，也可通過所述延遲信號來點(diǎn)亮所述發(fā)光元件的發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路中，在所述延遲電路和運(yùn)算電路之間插入偏移量可變的電平偏移電路，通過該電平偏移電路來調(diào)整所述延遲信號的邏輯的維持時(shí)間。
在該結(jié)構(gòu)中，通過由延遲信號和所述輸入信號的邏輯和信號來驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件，從而延長點(diǎn)亮?xí)r間，同時(shí)用偏移量可變的電平偏移電路對所述延遲信號進(jìn)行電平偏移，來調(diào)整延遲信號的有效期間。
因此，通過所述電平偏移電路調(diào)整恒流源的電流，從電路外部來改變其偏移量，可以對應(yīng)于每個(gè)發(fā)光元件的延遲時(shí)間來調(diào)整延遲信號的有效期間。由此，可以從電路外部使輸出光的占空率最佳化，同時(shí)可以增大脈沖寬度失真的校正量。此外，在對延遲電路不需要過大的時(shí)間常數(shù)，因而由低通濾波器來實(shí)現(xiàn)該延遲電路的情況下，不需要外部附帶電容，不易受到外部干擾噪聲的影響，還可以抑制依賴于信號頻率的抖動(dòng)。這樣，特別是即使發(fā)光元件是脈沖寬度失真大的發(fā)光二極管，也可以用低成本來實(shí)現(xiàn)更高速的光傳輸和光記錄/重放。
此外，在本發(fā)明的發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路中，所述輸入信號是差動(dòng)信號，所述運(yùn)算電路也可以由分別輸入來自所述電平偏移電路的輸出和所述輸入信號的邏輯和電路(13)和邏輯積電路(14)、以及將它們的輸出進(jìn)行相互比較的比較電路(A4)構(gòu)成。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過由邏輯和電路和邏輯積電路及比較電路來構(gòu)成所述運(yùn)算電路，該運(yùn)算電路將信號作為差動(dòng)信號來處理，適合于所述高速的光傳輸和光記錄/重放。
而且，在本發(fā)明的發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路中，所述電平偏移電路由差動(dòng)輸入跨導(dǎo)放大器構(gòu)成，電阻(R3、R4)和電流之積的電壓成為電平偏移量，所述電流也可以從電路外部進(jìn)行調(diào)整。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在所述運(yùn)算電路的差動(dòng)輸入中同時(shí)設(shè)置電平偏移電路，使它們的電平偏移量可調(diào)整，同時(shí)通過改變電阻RE的值來改變跨導(dǎo)，可以任意地設(shè)定對輸入信號的脈沖寬度失真校正的靈敏度。
此外，本發(fā)明的發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路還可以包括控制電平偏移電路的偏移量的反饋電路(受光元件PD·互阻抗放大器A5平均值電路22·峰值檢測電路23)，使得所述輸出光的占空率與所述輸入信號的占空率一致。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可以穩(wěn)定獲得具有占空率始終與輸入信號的占空率相等的輸出光。
而且，本發(fā)明的發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路的所述發(fā)光元件也可以是發(fā)光二極管。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，發(fā)光二極管的發(fā)光延遲特別大，所以本發(fā)明是有效的。
此外，本發(fā)明的光通信器件也可以用于依據(jù)IEEE1394的上述發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在將作為IEEE1394-1995和IEEE1394a-2000的物理層的傳輸線路從金屬布線置換成光纖的系統(tǒng)(所謂的OPiLINK)中，可以獲得上述各作用效果。
發(fā)明的詳細(xì)說明項(xiàng)目中形成的具體實(shí)施形態(tài)或?qū)嵤├K究用于了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，但不是僅限定于這樣的具體例并被狹義地解釋，在本發(fā)明的精神和以下記述的權(quán)利要求事項(xiàng)的范圍內(nèi)，可以進(jìn)行各種變更來實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路，包括延遲電路(DEL1·DEL2)，對輸入信號進(jìn)行延遲；運(yùn)算電路(13·14·A4)，求所述輸入信號和延遲信號的邏輯和信號，通過該信號來驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件(D1)，使具有該發(fā)光元件(D1)的發(fā)光延遲的輸出光和所述輸入信號的占空率一致；以及可變偏移量的電平偏移電路(SH，SHa)，被插入在所述延遲電路(DEL1·DEL2)和運(yùn)算電路(13·14·A4)之間；通過該電平偏移電路(SH，SHa)，可調(diào)整所述延遲信號邏輯的維持時(shí)間。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述輸入信號是差動(dòng)信號，所述運(yùn)算電路(13·14·A4)由分別輸入來自所述電平偏移電路(SH，SHa)的輸出和所述輸入信號的邏輯和電路(13)和邏輯積電路(14)、以及將它們的輸出相互比較的比較電路(A4)構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述電平偏移電路(SHa)由差動(dòng)輸入跨導(dǎo)放大器構(gòu)成，電阻(R3·R4)和電流之積電壓為電平偏移量，所述電流可從電路外部來調(diào)整。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路，其中，還包括對電平偏移電路(SH，SHa)的偏移量進(jìn)行控制的反饋電路(A5·22·23·A6)，使得所述輸出光的占空率與所述輸入信號的占空率一致。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述發(fā)光元件(D1)是發(fā)光二極管。
6.一種依據(jù)IEEE1394的光通信器件，其中，包括權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路。
7.一種發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路，包括延遲電路(DEL1·DEL2)，對輸入信號進(jìn)行延遲；電平偏移電路(SH，SHa)，將所述延遲電路(DEL1·DEL2)的輸出信號進(jìn)行電平偏移；以及驅(qū)動(dòng)電路(13·14·A4)，通過所述電平偏移電路的輸出信號和所述輸入信號的邏輯和信號來驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件。
8.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述電平偏移電路(SH，SHa)的電平偏移量可從外部調(diào)整。
9.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路，其中，包括反饋電路(A5·22·23·A6)，該電路檢測所述發(fā)光元件(D1)的輸出光的占空率，按照其檢測結(jié)果來控制所述電平偏移電路(SH、SHa)的電平偏移量。
10.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述輸入信號是差動(dòng)信號，在所述輸入信號的正相信號的傳輸線路和所述輸入信號的反向信號的傳輸線路的雙方中，配有所述延遲電路(DEL1·DEL2)和電平偏移電路(SH，SHa)，同時(shí)所述驅(qū)動(dòng)電路(13·14·A4)包括邏輯和電路(13)，輸入所述輸入信號的正相信號和電平偏移后的所述正相信號；邏輯積電路(14)，輸入所述輸入信號的反向信號和電平偏移后的所述反向信號；以及比較電路(A4)，比較所述邏輯和電路(13)和邏輯積電路(14)的輸出。
11.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述輸入信號是差動(dòng)信號，在所述電平偏移電路(SH，SHa)中，僅對于自身的電流和自身的電阻值之積的電壓設(shè)置將輸入的信號進(jìn)行電平偏移的電阻(R3·R4)，而且，在發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路中，配有按照控制信號來設(shè)定流過所述電阻(R3·R4)的電流的跨導(dǎo)放大器(Q5·Q6·RE)。
12.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述延遲電路(DEL1·DEL2)是低通濾波器(R1·C1·R2·C2)，將該低通濾波器(R1·C1·R2·C2)和電平偏移電路(SH，SHa)集成在集成電路上。
全文摘要
通過延遲電路來延遲輸入信號。進(jìn)而，在延遲電路和OR電路之間插入可變偏移量的電平偏移電路，可調(diào)整所述延遲信號的有效邏輯的維持時(shí)間。此外，通過所述OR電路求所述輸入信號與所述電平偏移電路的輸出信號的邏輯和信號，通過該邏輯和信號來驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件。由此，在可使具有該發(fā)光元件的發(fā)光延遲的輸出光和所述輸入信號的占空率一致的光發(fā)送器中，響應(yīng)來自外部的控制信號并調(diào)整所述偏移量，可以吸收發(fā)光元件的特性偏差，所以可以更高速地驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件。
文檔編號H04B10/07GK1426174SQ0215573
公開日2003年6月25日 申請日期2002年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月11日
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