(57)【要約】【課題】電流出力時の制御遅延を抑え、且つ電流を出力しない時には発光素子の電流を確実にオフすることができる電流源回路及び発光素子駆動回路を提供する。【解決手段】スイッチ１９ａは、トランジスタ１５ａのベースの接続先を差動増幅器１３及び接地のいずれかに切り替える。スイッチ１９ｂは、接続点１４ａと差動増幅器１３の反転入力端との接続状態を切り替える。差動増幅器１３の反転入力端は接続点１４ｂに接続されている。スイッチ１９ｂは、電流Ｉｏｕｔを出力する際に、トランジスタ１５ａのベースと差動増幅器１３とを接続し、電流Ｉｏｕｔの出力を停止する際に、トランジスタ１５ａのベースを接地する。第２のスイッチは、電流出力の際に、接続点１４ａと差動増幅器１３の反転入力端とを接続し、電流出力を停止する際に、接続点１４ａと差動増幅器１３の反転入力端とを非接続とする。【選択図】図２
2008153544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子に電流を供給する電流源回路であって、
差動増幅器と、
前記発光素子に電流を供給する第１の電流源と、
前記差動増幅器の出力に接続され、前記差動増幅器の出力の飽和を抑制する第２の電流源と、
前記差動増幅器の出力と前記第１の電流源との接続状態を切り替えるスイッチと
を備えることを特徴とする、電流源回路。
【請求項２】
前記第１の電流源は、一方の電流端子が前記発光素子に接続される第１のトランジスタ、及び前記第１のトランジスタの他方の電流端子と接地電位線との間に接続された第１の抵抗を含み、
前記第２の電流源は、一方の電流端子が電源電位線に接続された第２のトランジスタ、及び前記第２のトランジスタの他方の電流端子と接地電位線との間に接続された第２の抵抗を含み、
前記差動増幅器の反転入力端は、前記第２のトランジスタの他方の電流端子と前記第２の抵抗との第２の接続点に接続されており、
前記スイッチは、前記第１のトランジスタの制御端子と前記差動増幅器の出力との間に接続され、前記第１のトランジスタの制御端子の入力を前記差動増幅器の出力もしくは接地電位線の何れかに接続する第１のスイッチ、及び、前記第１のトランジスタの他方の電流端子と前記第１の抵抗との第１の接続点と、前記差動増幅器の反転入力端との接続状態を切り替える第２のスイッチを含み、
前記第１のスイッチは、前記発光素子へ電流を出力するときに、前記第１のトランジスタの制御端子と前記差動増幅器の出力とを接続し、前記発光素子への電流出力を停止するときに、前記第１のトランジスタの制御端子を接地電位線に接続し、
前記第２のスイッチは、前記発光素子へ電流を出力するときに、前記第１の接続点と前記差動増幅器の反転入力端とを接続し、前記発光素子への電流出力を停止するときに、前記第１の接続点と前記差動増幅器の反転入力端とを非接続とする
ことを特徴とする、請求項１に記載の電流源回路。
【請求項３】
発光素子に電流を供給する電流源回路であって、
差動増幅器と、
前記発光素子に電流を供給する第１の電流源と、
前記差動増幅器の出力の飽和を抑制する第２の電流源と、
前記差動増幅器の出力を前記第１及び第２の電流源の何れかに接続するスイッチと
を備えることを特徴とする、電流源回路。
【請求項４】
前記第１の電流源は、一方の電流端子が前記発光素子に接続される第１のトランジスタ、及び前記第１のトランジスタの他方の電流端子と接地電位線との間に接続された第１の抵抗を含み、
前記第２の電流源は、一方の電流端子が電源電位線に接続された第２のトランジスタ、及び前記第２のトランジスタの他方の電流端子と接地電位線との間に接続された第２の抵抗を含み、
前記スイッチは、前記差動増幅器の出力を前記第１のトランジスタの制御端子もしくは前記第２のトランジスタの制御端子のいずれかに接続する第３のスイッチ、前記第３のスイッチと前記第１のトランジスタの制御端子との間に接続され、前記第１のトランジスタの制御端子を前記第３のスイッチもしくは接地電位線のいずれかに接続する第４のスイッチ、及び、前記差動増幅器の反転入力端を、前記第１のトランジスタの他方の電流端子と前記第１の抵抗との第１の接続点、もしくは前記第２のトランジスタの他方の電流端子と前記第２の抵抗との第２の接続点のいずれかに接続する第５のスイッチを含み、
前記第３及び第４のスイッチは、前記発光素子へ電流を出力するときに、前記差動増幅器の出力と前記第１のトランジスタの制御端子とを接続し、前記発光素子への電流を停止するときに、前記差動増幅器の出力と前記第２のトランジスタの制御端子とを接続し、前記第１のトランジスタの制御端子を接地電位線に接続し、
前記第５のスイッチは、前記発光素子へ電流を出力するときに、前記差動増幅器の反転入力端と前記第１の接続点とを接続し、前記発光素子への電流を停止するときに、前記差動増幅器の反転入力端と前記第２の接続点とを接続する
ことを特徴とする、請求項３に記載の電流源回路。
【請求項５】
送信信号に応じて発光素子を駆動する発光素子駆動回路であって、
バイアス電流を前記発光素子に供給するバイアス部と、
前記送信信号に応じた変調電流を前記発光素子に供給する変調部と
を備え、
前記バイアス部及び前記変調部の少なくとも一方が、請求項１または３に記載の電流源回路を含むことを特徴とする、発光素子駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流源回路及び発光素子駆動回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信用のレーザダイオード（以下、ＬＤ）に電流を供給するための従来の電流源回路の構成としては、例えば特許文献１または２に記載されたものがある。特許文献１に記載された回路を図８（ａ）に示す。この回路１００ａは、ＮＰＮ型のトランジスタ１０１と、トランジスタ１０１にベース電圧を供給する差動増幅器１０２と、トランジスタ１０１のエミッタと接地ラインとの間に接続された抵抗１０３とを備えており、トランジスタ１０１のエミッタと抵抗１０３との接続点１０４が差動増幅器１０２の反転入力端に接続され、負帰還回路を構成している。この回路１００ａは、差動増幅器１０２の非反転入力端に入力される電圧Ｖｉｎに比例する電流を、トランジスタ１０１のコレクタに接続されるＬＤに供給する。
【０００３】
また、特許文献２に記載された回路を図８（ｂ）に示す。この回路１００ｂは、ＮＰＮ型のトランジスタ１１０と、トランジスタ１１０のエミッタと接地ラインとの間に接続された抵抗１１１とを備えている。この回路１００ｂは、トランジスタ１１０のベースに入力される電圧Ｖｉｎに比例する電流を、トランジスタ１１０のコレクタに接続されるＬＤに供給する。
【特許文献１】特開２００３−１６３５４７号公報
【特許文献２】特開平６−１６４０３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図８（ａ）のように差動増幅器で負帰還ループを構成した電流源は、電圧・電流変換ゲイン（トランスコンダクタンス）が出力電流に依らず一定となる利点を有しており、光通信用のＬＤ駆動回路の電流源（バイアス電流源、変調電流源）として多く使用される。しかし、ＬＤを非発光状態にするために差動増幅器１０２の出力電圧Ｖｏｕｔが０［Ｖ］に制御されると、差動増幅器１０２の出力端から電流が流れず、トランジスタ１０１のトランスコンダクタンスが０となり、負帰還ループが形成されなくなってしまう。そして、ＬＤを発光状態に切り替える際には、ＬＤ駆動回路内に設けられるオートパワーコントロール（ＡＰＣ）回路によって電圧Ｖｉｎが上昇するが、トランジスタ１０１がターンオンするために必要なベース−エミッタ間電圧に達するまで負帰還ループが形成されず、制御遅延が生じる。そのため、ＡＰＣ回路の出力が高速で変化する場合（バースト制御時など）、この制御遅延により、過渡応答（オーバーシュート等）を示す場合がある。
【０００５】
また、差動増幅器１０２の出力にオフセット成分が含まれる場合、電圧Ｖｉｎを０［Ｖ］に制御しても出力電圧Ｖｏｕｔは０［Ｖ］にならず、このオフセット成分に応じた電流がトランジスタ１０１に流れ、負帰還ループが形成される。この場合、電圧Ｖｉｎが０［Ｖ］であるにも関わらずＬＤに電流が流れてしまい、場合によってはＬＤの閾値電流を超える電流が流れてしまう。また差動増幅器にオフセットが無いとしても、通常、差動増幅器の非反転端子の最低入力電圧は、差動増幅器を駆動する回路の最低出力電圧が接地電位０Ｖからわずかに高い電位（数１０ｍＶ）である為、やはり同様に負帰還ループが形成され、ＬＤに電流が流れてしまい、場合によってはＬＤの閾値電流を超える電流が流れてしまう。
【０００６】
また、図８（ａ）に示す回路１００ａのトランスコンダクタンスが１／Ｒａ［Ｖ／Ａ］（Ｒａ：抵抗１０３の抵抗値）といった一定値となるのに対して、図８（ｂ）に示す回路１００ｂのトランスコンダクタンスは、ｇｍ／（１＋ｇｍ・Ｒｂ）［Ｖ／Ａ］（ｇｍ：トランジスタ１１０のトランスコンダクタンス、Ｒｂ：抵抗１１１の抵抗値）となり、トランジスタ１１０に流れる電流によって非線形に変化する。すなわち、回路１００ｂのトランスコンダクタンスは、電流量が大きい場合には１／Ｒｂ［Ｖ／Ａ］に近くなりほぼ一定値となるが、電流量が小さい場合には１／ｇｍ［Ｖ／Ａ］となる。回路１００ｂの構成では、入力電圧Ｖｉｎ（すなわちベース電圧）が０［Ｖ］になるとＬＤ電流を確実にオフすることが可能であるが、このような非線形特性により、やはり制御遅延が生じてしまう。
【０００７】
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、電流出力時の制御遅延を抑え、且つ電流を出力しない時には発光素子の電流を確実にオフすることができる電流源回路及び発光素子駆動回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した課題を解決するために、本発明による第１の電流源回路は、発光素子に電流を供給する電流源回路であって、差動増幅器と、発光素子に電流を供給する第１の電流源と、差動増幅器の出力に接続され、差動増幅器の出力の飽和を抑制する第２の電流源と、差動増幅器の出力と第１の電流源との接続状態を切り替えるスイッチとを備えることを特徴とする。
【０００９】
この第１の電流源回路によれば、発光素子への電流出力が停止されるときに、差動増幅器の出力と第１の電流源とをスイッチにより非接続状態にできる。従って、差動増幅器の非反転入力端への入力電圧値や差動増幅器のオフセット成分に依存することなく、発光素子への出力電流を確実にオフすることができる。他方、差動増幅器の出力が第２の電流源に接続されていることから、差動増幅器は動作を維持し続けることとなる。また、発光素子へ電流を出力するときには、第１の電流源と差動増幅器の出力とをスイッチにより接続し、発光素子へ電流を供給できる。
【００１０】
このように、第１の電流源回路によれば、発光素子への電流出力を停止している間も差動増幅器が第２の電流源との動作を維持し続けるので、発光素子への電流出力を開始する際に第１の電流源との接続関係が素早く形成され、制御遅延を抑えることができる。また、電流を出力しない時には、差動増幅器の出力と第１の電流源とが非接続状態とされるので、発光素子の電流を確実にオフすることができる。
【００１１】
また、第１の電流源回路は、第１の電流源が、一方の電流端子が発光素子に接続される第１のトランジスタ、及び第１のトランジスタの他方の電流端子と接地電位線との間に接続された第１の抵抗を含み、第２の電流源が、一方の電流端子が電源電位線に接続された第２のトランジスタ、及び第２のトランジスタの他方の電流端子と接地電位線との間に接続された第２の抵抗を含み、差動増幅器の反転入力端が、第２のトランジスタの他方の電流端子と第２の抵抗との第２の接続点に接続されており、スイッチが、第１のトランジスタの制御端子と差動増幅器の出力との間に接続され、第１のトランジスタの制御端子の入力を差動増幅器の出力もしくは接地電位線の何れかに接続する第１のスイッチ、及び、第１のトランジスタの他方の電流端子と第１の抵抗との第１の接続点と、差動増幅器の反転入力端との接続状態を切り替える第２のスイッチを含み、第１のスイッチが、発光素子へ電流を出力するときに、第１のトランジスタの制御端子と差動増幅器の出力とを接続し、発光素子への電流出力を停止するときに、第１のトランジスタの制御端子を接地電位線に接続し、第２のスイッチが、発光素子へ電流を出力するときに、第１の接続点と差動増幅器の反転入力端とを接続し、発光素子への電流出力を停止するときに、第１の接続点と差動増幅器の反転入力端とを非接続とすることを特徴としてもよい。
【００１２】
この第１の電流源回路では、発光素子への電流出力が停止されるときには、第１のトランジスタの制御端子が第１のスイッチにより接地電位線に接続されるので、差動増幅器の非反転入力端への入力電圧値や差動増幅器のオフセット成分に依存することなく、発光素子への出力電流を確実にオフすることができる。また、それと同時に、第１のトランジスタの他方の電流端子と第１の抵抗との接続点（第１の接続点）と差動増幅器の反転入力端とが第２のスイッチにより非接続とされるので、第１のトランジスタから差動増幅器への負帰還経路が遮断される。他方、差動増幅器の反転入力端が、第２のトランジスタの他方の電流端子と第２の抵抗との接続点（第２の接続点）に接続されていることから、差動増幅器の非反転入力に加わっている０Ｖからわずかに高い電位（数１０ｍＶ）によって、差動増幅器、第２のトランジスタ、及び第２の抵抗による負帰還回路が形成されており、差動増幅器は負帰還ループ動作を維持し続けることとなる。
【００１３】
また、発光素子へ電流を出力するときには、第１のトランジスタの制御端子と差動増幅器の出力とが第１のスイッチにより接続され、第１の接続点と差動増幅器の反転入力端とが第２のスイッチにより接続されるので、差動増幅器、第１のトランジスタ、及び第１の抵抗による負帰還回路が形成され、発光素子へ電流が供給される。このとき、発光素子へ電流を供給する電流源としてのトランスコンダクタンスは１／Ｒ１［Ｖ／Ａ］（Ｒ１：第１の抵抗値）であり、出力電流に依らず一定となる。
【００１４】
このように、上記電流源回路によれば、発光素子へ電流を出力するときのトランスコンダクタンスが一定となり、且つ、発光素子への電流出力を停止している間も、差動増幅器が第２のトランジスタとの負帰還ループ動作を維持し続けるので、発光素子への電流出力を開始する際に第１のトランジスタとの間で負帰還ループが素早く形成され、制御遅延を抑えることができる。また、電流を出力しない時には、第１のトランジスタの制御端子が接地電位線に接続されるので、発光素子の電流を確実にオフすることができる。
【００１５】
また、本発明による第２の電流源回路は、発光素子に電流を供給する電流源回路であって、差動増幅器と、発光素子に電流を供給する第１の電流源と、差動増幅器の出力の飽和を抑制する第２の電流源と、差動増幅器の出力を第１及び第２の電流源の何れかに接続するスイッチとを備えることを特徴とする。
【００１６】
この第２の電流源回路によれば、発光素子への電流出力が停止されるときに、スイッチにより差動増幅器の出力を第２の電流源に接続し、差動増幅器の出力と第１の電流源とを非接続状態にできる。従って、差動増幅器の非反転入力端への入力電圧値や差動増幅器のオフセット成分に依存することなく、発光素子への出力電流を確実にオフすることができる。他方、差動増幅器の出力が第２の電流源に接続されるので、差動増幅器は動作を維持し続けることとなる。また、発光素子へ電流を出力するときには、第１の電流源と差動増幅器の出力とをスイッチにより接続し、発光素子へ電流を供給できる。
【００１７】
このように、第２の電流源回路によれば、発光素子への電流出力を停止している間も差動増幅器が第２の電流源との動作を維持し続けるので、発光素子への電流出力を開始する際に第１の電流源との接続関係が素早く形成され、制御遅延を抑えることができる。また、電流を出力しない時には、差動増幅器の出力は第１の電流源に接続されないので、発光素子の電流を確実にオフすることができる。
【００１８】
また、第２の電流源回路は、第１の電流源が、一方の電流端子が発光素子に接続される第１のトランジスタ、及び第１のトランジスタの他方の電流端子と接地電位線との間に接続された第１の抵抗を含み、第２の電流源が、一方の電流端子が電源電位線に接続された第２のトランジスタ、及び第２のトランジスタの他方の電流端子と接地電位線との間に接続された第２の抵抗を含み、スイッチが、差動増幅器の出力を第１のトランジスタの制御端子もしくは第２のトランジスタの制御端子のいずれかに接続する第３のスイッチ、第３のスイッチと第１のトランジスタの制御端子との間に接続され、第１のトランジスタの制御端子を第３のスイッチもしくは接地電位線のいずれかに接続する第４のスイッチ、及び、差動増幅器の反転入力端を、第１のトランジスタの他方の電流端子と第１の抵抗との第１の接続点、もしくは第２のトランジスタの他方の電流端子と第２の抵抗との第２の接続点のいずれかに接続する第５のスイッチを含み、第３及び第４のスイッチが、発光素子へ電流を出力するときに、差動増幅器の出力と第１のトランジスタの制御端子とを接続し、発光素子への電流を停止するときに、差動増幅器の出力と第２のトランジスタの制御端子とを接続し、第１のトランジスタの制御端子を接地電位線に接続し、第５のスイッチが、発光素子へ電流を出力するときに、差動増幅器の反転入力端と第１の接続点とを接続し、発光素子への電流を停止するときに、差動増幅器の反転入力端と第２の接続点とを接続することを特徴とする。
【００１９】
この第２の電流源回路では、発光素子への電流出力が停止されるときには、第１のトランジスタの制御端子が第４のスイッチにより接地電位線に接続されるので、差動増幅器の非反転入力端への入力電圧値や差動増幅器のオフセット成分に依存することなく、発光素子への出力電流を確実にオフすることができる。また、それと同時に、第１の接続点と差動増幅器の反転入力端とが第５のスイッチにより非接続とされるので、第１のトランジスタから差動増幅器への負帰還経路が遮断される。他方、差動増幅器の反転入力端が第５のスイッチにより第２の接続点に接続され、差動増幅器の出力端が第３のスイッチにより第２のトランジスタの制御端子に接続されることから、差動増幅器の非反転入力に加わっている０Ｖからわずかに高い電位（数１０ｍＶ）によって、差動増幅器、第２のトランジスタ、及び第２の抵抗による負帰還回路が形成され、差動増幅器は第２のトランジスタとの間で負帰還ループ動作を行う。
【００２０】
また、発光素子へ電流を出力するときには、第１のトランジスタの制御端子と差動増幅器の出力端とが第３及び第４のスイッチにより接続され、第１の接続点と差動増幅器の反転入力端とが第５のスイッチにより接続されるので、差動増幅器、第１のトランジスタ、及び第１の抵抗による負帰還回路が形成され、発光素子へ電流が出力される。
【００２１】
上記電流源回路によれば、前述した第１の電流源回路と同様に、発光素子へ電流を出力するときのトランスコンダクタンスが一定となり、且つ、発光素子への電流出力を停止している間も、差動増幅器の非反転入力に加わっている０Ｖからわずかに高い電位（数１０ｍＶ）によって、差動増幅器が第２のトランジスタとの間で負帰還ループ動作を維持し続けるので、発光素子へ電流を出力する際に第１のトランジスタとの間で負帰還ループが素早く形成され、制御遅延を抑えることができる。また、電流を出力しない時には、第１のトランジスタの制御端子が接地電位線に接続されるので、発光素子の電流を確実にオフすることができる。
【００２２】
また、本発明による発光素子駆動回路は、送信信号に応じて発光素子を駆動する発光素子駆動回路であって、バイアス電流を発光素子に供給するバイアス部と、送信信号に応じた変調電流を発光素子に供給する変調部とを備え、バイアス部及び変調部の少なくとも一方が、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電流源回路を含むことを特徴とする。この発光素子駆動回路によれば、発光素子への電流を供給する際の制御遅延を抑え、且つ電流を供給しない時には発光素子の電流を確実にオフすることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明による電流源回路及び発光素子駆動回路によれば、電流出力時の制御遅延を抑え、且つ電流を出力しない時には発光素子の電流を確実にオフすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照しながら本発明による電流源回路及び発光素子駆動回路の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２５】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明による発光素子駆動回路の第１実施形態として、レーザダイオード駆動回路（以下ＬＤ駆動回路とする）の構成を示す図である。ＬＤ駆動回路１は、光モジュール３を駆動するための回路である。光モジュール３は、信号光Ｐを生成するレーザダイオード（以下ＬＤとする）３１と、この信号光Ｐを検出（モニタ）するフォトダイオード（以下ＰＤとする）３２とを有する。ＬＤ３１は、外部からの送信信号ＴＸに応じた変調電流Ｉｍｏｄと定常的なバイアス電流Ｉｂｉａｓとを含む駆動電流ＩｄをＬＤ駆動回路１から受け、駆動電流Ｉｄに応じたレーザ光である信号光Ｐを出力する。
【００２６】
ＬＤ３１の出力特性は、温度等により大きく変動する。従って、信号光強度及び消光比を一定に保つため、バイアス電流Ｉｂｉａｓ及び変調電流Ｉｍｏｄを温度変化等に応じて制御する必要がある。そこで、ＬＤ駆動回路１は、送信信号ＴＸに応じた駆動電流ＩｄをＬＤ３１へ供給しつつ、その時の光出力をＰＤ３２で検知し、ＰＤ３２の出力信号Ｉｍｏｎが一定になるように、駆動電流Ｉｄ（すなわち、バイアス電流Ｉｂｉａｓ及び変調電流Ｉｍｏｄ）を制御する。
【００２７】
ＬＤ駆動回路１は、バイアス電流源４、変調電流源５、変調回路部７、及びＡＰＣ回路９を備える。バイアス電流源４は、ＬＤ３１の一端に接続されており、ＡＰＣ回路９からの信号Ｖｂに応じた大きさのバイアス電流ＩｂｉａｓをＬＤ３１に供給する。また、変調電流源５及び変調回路部７は、送信信号ＴＸに応じて変調された電流ＩｍｏｄをＬＤ３１に供給するための変調部を構成している。変調電流源５は、ＡＰＣ回路９からの信号Ｖｍに応じた大きさの定電流Ｉｍを、変調回路部７に供給する。バイアス電流源４及び変調電流源５には、ＬＤ３１の発光／非発光の制御を行うための信号ＳｄがＬＤ駆動回路１の外部から入力される。バイアス電流源４及び変調電流源５は、この信号Ｓｄが発光を指示する場合に定常的なバイアス電流Ｉｂｉａｓ及び定電流Ｉｍを出力し、非発光を指示する場合にこれらの出力を停止する。
【００２８】
変調回路部７は、定電流Ｉｍを送信信号ＴＸに応じて変調し、変調電流Ｉｍｏｄを生成する。変調回路部７は一対のトランジスタ７ａ，７ｂにより構成されている。トランジスタ７ａ，７ｂのエミッタ同士は互いに接続され、且つ変調電流源５に接続されている。また、トランジスタ７ａのコレクタはＬＤ３１のカソードに接続され、トランジスタ７ｂのコレクタは抵抗８を介して電源電位線Ｖｃｃに接続されている。なお、ＬＤ３１のアノードは電源電位線Ｖｃｃに接続される。トランジスタ７ａのベース、及びトランジスタ７ｂのベースには、ＬＤ駆動回路１の外部からそれぞれ送信信号ＴＸ１及びその反転信号ＴＸ２が入力される。これにより、ＬＤ３１には、送信信号ＴＸ１に応じて変調された変調電流Ｉｍｏｄとバイアス電流Ｉｍｏｄとが駆動電流Ｉｄとして供給される。
【００２９】
ＡＰＣ回路９は、ＰＤ３２からの信号Ｉｍｏｎに基づいて、信号Ｖｂ及びＶｍを生成する。すなわち、ＡＰＣ回路９は、ＬＤ３１の信号光強度及び消光比を一定に保つため、ＰＤ３２の出力信号Ｉｍｏｎが一定になるように、バイアス電流Ｉｂｉａｓ及び定電流Ｉｍの大きさを制御する。
【００３０】
図２は、本実施形態のバイアス電流源４及び変調電流源５に含まれる共通の構成（電流源回路）を示す回路図である。図２に示す電流源回路１０は、差動増幅器１３、第１のトランジスタ１５ａ、第２のトランジスタ１５ｂ、第１の抵抗１７ａ、第２の抵抗１７ｂ、第１のスイッチ１９ａ、及び第２のスイッチ１９ｂを備える。これらのうち、第１のトランジスタ１５ａ及び第１の抵抗１７ａは、ＬＤ３１に電流を供給するための第１の電流源を構成しており、第２のトランジスタ１５ｂ及び第２の抵抗１７ｂは、差動増幅器１３の出力の飽和を抑制するための第２の電流源を構成している。また、スイッチ１９ａ及び１９ｂは、差動増幅器１３の出力と第１の電流源との接続状態を切り替えるためのスイッチを構成している。
【００３１】
この電流源回路１０は、入力端１２ａに入力された信号Ｖｂ（またはＶｍ）に応じた大きさの電流Ｉｏｕｔを出力端１２ｂから出力する。この出力端１２ｂは、図１に示す変調回路部７を介して或いは直接にＬＤ３１に接続され、電流Ｉｏｕｔは、バイアス電流Ｉｂｉａｓまたは定電流ＩｍとしてＬＤ３１に提供される。また、この電流源回路１０は、入力端１２ｃに入力された信号Ｓｄの値に応じて電流Ｉｏｕｔを出力または停止する。
【００３２】
トランジスタ１５ａ及び１５ｂは、例えばＮＰＮ型のバイポーラトランジスタによって構成される。トランジスタ１５ａの一方の電流端子（本実施形態ではコレクタ）は、出力端１２ｂに接続されている。トランジスタ１５ａの他方の電流端子（エミッタ）と接地電位線ＧＮＤとの間には抵抗１７ａが接続されている。トランジスタ１５ａの制御端子（ベース）は、スイッチ１９ａによって差動増幅器１３の出力端または接地電位線ＧＮＤに接続される。差動増幅器１３は、トランジスタ１５ａ，１５ｂの各制御端子に制御電圧Ｖｃを提供するための回路であり、その非反転入力端には入力端１２ａを介して信号Ｖｂ（またはＶｍ）が入力される。
【００３３】
トランジスタ１５ｂの一方の電流端子（本実施形態ではコレクタ）は、電源電位線Ｖｃｃに接続されている。トランジスタ１５ｂの他方の電流端子（エミッタ）と接地電位線ＧＮＤとの間には抵抗１７ｂが接続されており、また、トランジスタ１５ｂと抵抗１７ｂとの接続点１４ｂ（第２の接続点）は差動増幅器１３の反転入力端に接続されている。トランジスタ１５ｂの制御端子（ベース）は、差動増幅器１３の出力端に接続されている。
【００３４】
スイッチ１９ａは、トランジスタ１５ａのベースの接続先を差動増幅器１３の出力端及び接地電位線ＧＮＤのいずれかに切り替える。スイッチ１９ａは、信号Ｓｄにより制御され、信号Ｓｄが例えば論理０の場合（電流Ｉｏｕｔを出力するとき）に差動増幅器１３の出力端とトランジスタ１５ａのベースとを接続し、論理１の場合（電流Ｉｏｕｔの出力を停止するとき）にトランジスタ１５ａのベースを接地電位線ＧＮＤに接続する。また、スイッチ１９ｂは、トランジスタ１５ａのエミッタと抵抗１７ａとの接続点１４ａ（第１の接続点）と、差動増幅器１３の反転入力端との接続状態を切り替える。スイッチ１９ｂは、信号Ｓｄにより制御され、信号Ｓｄが例えば論理０の場合に接続点１４ａと差動増幅器１３の反転入力端とを接続し、論理１の場合にこれらを非接続とする。
【００３５】
このような構成を備える電流源回路１０の作用効果を説明する。信号Ｓｄの論理が１になると、トランジスタ１５ａのベースがスイッチ１９ａにより接地電位線ＧＮＤに接続されるので、差動増幅器１３の非反転入力端への入力電圧値や差動増幅器１３のオフセット成分に依存することなく、出力電流Ｉｏｕｔが確実にオフとなる。また、それと同時に、接続点１４ａと差動増幅器１３の反転入力端とがスイッチ１９ｂにより非接続とされるので、トランジスタ１５ａから差動増幅器１３への負帰還経路が遮断される。他方、差動増幅器１３の反転入力端が接続点１４ｂに接続されていることから、差動増幅器１３、トランジスタ１５ｂ、及び抵抗１７ｂによる負帰還回路が形成されており、差動増幅器１３はトランジスタ１５ｂとの間で負帰還ループ動作を保ち続け、差動増幅器１３の出力の飽和を抑制する。
【００３６】
また、信号Ｓｄの論理が０になると、トランジスタ１５ａのベースと差動増幅器１３の出力端とがスイッチ１９ａにより接続され、接続点１４ａと差動増幅器１３の反転入力端とがスイッチ１９ｂにより接続されるので、差動増幅器１３、トランジスタ１５ａ、及び抵抗１７ａによる負帰還回路が形成され、出力端１２ｂから電流Ｉｏｕｔが出力される。このとき、ＬＤ３１へ電流Ｉｏｕｔを供給する電流源としてのトランスコンダクタンスは、１／Ｒ１［Ｖ／Ａ］（Ｒ１：抵抗１７ａの値）で一定となる。
【００３７】
このように、本実施形態の電流源回路１０によれば、電流Ｉｏｕｔを出力するときのトランスコンダクタンスが電流Ｉｏｕｔに依らず一定となり、且つ、電流Ｉｏｕｔの出力を停止している間も差動増幅器１３がトランジスタ１５ｂとの間で負帰還ループの動作を続けるので、電流Ｉｏｕｔの出力を開始する際にトランジスタ１５ａとの間で負帰還ループが素早く形成され、制御遅延を抑えることができる。また、電流Ｉｏｕｔを出力しない時にはＬＤ３１の電流を確実にオフすることができる。
【００３８】
ここで、従来の電流源回路の問題点について言及する。図３は、図８（ａ）に示した従来の電流源回路１００ａにおいて、差動増幅器１０２がオフセットを持たないとき（或いは、オフセットが負のとき）の光出力の立ち上がりの様子、及び各信号の変化の様子を概略的に示すグラフである。また、図４は、従来の電流源回路１００ａにおいて、差動増幅器１０２が正のオフセットを持つときの光出力の立ち上がりの様子、及び各信号の変化の様子を概略的に示すグラフである。なお、図３及び図４において、（ａ）は差動増幅器１０２への入力電圧Ｖｉｎ（グラフＧ１）、差動増幅器１０２からの出力電圧Ｖｏｕｔ（グラフＧ２）、及び差動増幅器１０２の反転入力端への帰還電圧（グラフＧ３）を示している。また、（ｂ）は電流源回路１００ａからの出力電流を示しており、（ｃ）は発光素子の光出力を示している。
【００３９】
ＬＤへの電流出力を停止するには入力電圧Ｖｉｎを０［Ｖ］とするが、差動増幅器１０２がオフセットを持たないか、或いはオフセットが負である場合、出力電圧Ｖｃが０［Ｖ］以下になるので、トランジスタ１０１に電流が流れず、トランジスタ１０１のトランスコンダクタンスが０となり、負帰還ループが形成されなくなってしまう。そして、ＬＤを発光状態に切り替える際には、ＡＰＣ回路によって電圧Ｖｉｎを上昇させるが、トランジスタ１０１がターンオンするために必要なベース−エミッタ間電圧に達するまで負帰還ループが形成されず、図３（ａ）に示すように、制御遅延（遅延時間ｔ１）が生じる。そのため、ＡＰＣ回路の出力が高速で変化する場合（バースト制御時など）、この制御遅延により、図３（ｂ），（ｃ）に示すような過渡応答（オーバーシュート等）を示す場合がある。
【００４０】
また、差動増幅器１０２の出力に正のオフセットが含まれる場合、図４（ａ）に示すように、電圧Ｖｉｎを０［Ｖ］に制御しても出力電圧Ｖｏｕｔは正の値Ｖ１をとり、抵抗１０３の両端にこの電圧Ｖ１に応じた電圧Ｖ２が発生し、トランジスタ１０１に電流が流れるので、負帰還ループが形成される。従って、図４（ｂ）に示すように、入力電圧Ｖｉｎが０［Ｖ］であるにも関わらずＬＤに電流ＩＡが流れてしまい、場合によってはＬＤの閾値電流を超え、ＬＤは発光状態となってしまう（図４（ｃ））。
【００４１】
対して、本実施形態の電流源回路１０における光出力の立ち上がりの様子、及び各信号の変化の様子を図５（ａ）〜（ｄ）に示す。図５（ａ）は、図２に示した差動増幅器１３への入力信号ＶｂまたはＶｍ（グラフＧ４）、差動増幅器１３からの出力電圧Ｖｃ及び差動増幅器１３の反転入力端への帰還電圧（共にグラフＧ５）を示している。また、図５（ｂ）は出力電流Ｉｏｕｔを示しており、図５（ｃ）はＬＤ３１の光出力を示しており、図５（ｄ）は信号Ｓｄの論理の遷移を示している。
【００４２】
本実施形態の電流源回路１０によれば、電流Ｉｏｕｔを出力しない状態（図中の期間Ｂ）であっても差動増幅器１３の負帰還ループ動作が維持されるので、図５（ａ）に示すように差動増幅器１３の出力電圧Ｖｃが或る値Ｖ３（＞０）に維持され、電流出力開始時の制御遅延を抑えて入力信号ＶｂまたはＶｍ（グラフＧ４）の立ち上がりとほぼ同時に電流出力（図５（ｂ））を立ち上げることができる。また、図５（ｂ）に示すように期間ＢではＬＤ３１の電流を確実にオフすることができるので、図５（ｃ）に示すようにＬＤ３１を確実に消灯できる。
【００４３】
ここで、本実施形態においてトランジスタ１５ｂ及び抵抗１７ｂを設ける理由について詳しく説明する。仮にトランジスタ１５ｂ及び抵抗１７ｂが設けられないとすると、電流出力停止時にはスイッチ１９ａ及び１９ｂにより負帰還ループが遮断されるので、差動増幅器１３の出力電圧Ｖｃは不安定となる。そして、差動増幅器１３の入力オフセットが大きい場合、出力電圧Ｖｃは電源電圧Ｖｃｃ及び接地電位ＧＮＤのいずれかの電位に振られる。
【００４４】
図６は、出力電圧Ｖｃが電源電圧Ｖｃｃに近い高電圧に振られた場合における光出力の立ち上がりの様子、及び各信号の変化の様子を示すグラフである。図６（ａ）は、入力信号ＶｂまたはＶｍ（グラフＧ６）、出力電圧Ｖｃ（グラフＧ７）、及び差動増幅器１３の反転入力端への帰還電圧（グラフＧ８）を示している。また、図６（ｂ）は出力電流Ｉｏｕｔを示しており、図６（ｃ）はＬＤ３１の光出力を示しており、図６（ｄ）は信号Ｓｄの論理の遷移を示している。
【００４５】
出力電圧Ｖｃが電源電圧Ｖｃｃに近い高電圧に振られた状態でスイッチ１９ａ及び１９ｂを切り替えて負帰還回路を動作させると、図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、過大な出力電流Ｉｏｕｔが瞬間的に流れてしまう。これにより、規格を超えた光出力がＬＤ３１から出力されてしまうおそれがある。
【００４６】
また、出力電圧Ｖｃが接地電位ＧＮＤに振られた場合には、トランジスタ１５ａのベース電位が０［Ｖ］になるので、トランジスタ１５ａは直ぐにはターンオンせず、ターンオンに必要なベース−エミッタ間電圧と差動増幅器１３のドライブ能力とで定まる一定時間の遅延の後にターンオンし、負帰還ループが形成される。この場合、光出力の立ち上がりの様子、及び各信号の変化の様子は、図３（ａ）〜（ｃ）と同様になる。
【００４７】
これに対し、本実施形態のようにトランジスタ１５ｂ及び抵抗１７ｂを設けると、差動増幅器１３は電流源回路１０の電流出力状態に依らず常に負帰還ループ動作を行うことができるので、信号Ｓｄの変化に対して図５（ｂ）に示したように安定した過渡応答が得られる。
【００４８】
なお、本実施形態において、抵抗１７ｂの値は抵抗１７ａの値よりも大きいことが好ましい。抵抗１７ａと抵抗１７ｂとの比を１：Ｍ（Ｍ＞１）とすると、トランジスタ１５ｂには大きさがＩｏｕｔ／Ｍの無効電流が流れることとなる。従って、Ｍを大きく設定することで、この無効電流を小さくすることができる。また、本実施形態の電流源回路１０を集積回路で実現する場合、トランジスタ１５ａ及び１５ｂのエミッタ長の比を１：Ｍの関係にしておけば、トランジスタ１５ａ及び１５ｂのエミッタ側に生じる電圧がほぼ等しくなるので、スイッチ１９ｂを切り替える先後で差動増幅器１３の反転入力端の電圧値を合わせることができる。
【００４９】
（第２の実施の形態）
図７は、本発明による電流源回路の第２実施形態の構成を示す回路図である。図７を参照すると、本実施形態の電流源回路１１は、第１実施形態の電流源回路１０と同様に、差動増幅器１３、第１のトランジスタ１５ａ、第２のトランジスタ１５ｂ、第１の抵抗１７ａ、及び第２の抵抗１７ｂを備える。また、電流源回路１１は、第１実施形態の第１のスイッチ１９ａ及び第２のスイッチ１９ｂに代えて、第３のスイッチ２１ａ、第４のスイッチ２１ｂ、及び第５のスイッチ２１ｃを備える。なお、第１実施形態と同様に、第１のトランジスタ１５ａ及び第１の抵抗１７ａは、ＬＤ３１に電流を供給するための第１の電流源を構成しており、第２のトランジスタ１５ｂ及び第２の抵抗１７ｂは、差動増幅器１３の出力の飽和を抑制するための第２の電流源を構成している。また、本実施形態では、スイッチ２１ａ〜２１ｃが、差動増幅器１３の出力を第１及び第２の電流源の何れかに接続するためのスイッチを構成している。
【００５０】
スイッチ２１ａは、差動増幅器１３の出力端の接続先をトランジスタ１５ａのベース及びトランジスタ１５ｂのベースのいずれかに切り替える。また、スイッチ２１ｂは、スイッチ２１ａとトランジスタ１５ａとの間に接続され、トランジスタ１５ａのベースの接続先をスイッチ２１ａ及び接地電位線ＧＮＤのいずれかに切り替える。スイッチ２１ａ及び２１ｂは、信号Ｓｄにより各々制御され、信号Ｓｄが例えば論理０の場合（電流Ｉｏｕｔを出力するとき）に差動増幅器１３の出力端とトランジスタ１５ａのベースとを接続する。また、論理１の場合（電流Ｉｏｕｔの出力を停止するとき）には、スイッチ２１ａが差動増幅器１３の出力端とトランジスタ１５ｂのベースとを接続し、スイッチ２１ｂがトランジスタ１５ａのベースを接地電位線ＧＮＤに接続する。
【００５１】
スイッチ２１ｃは、差動増幅器１３の反転入力端の接続先を接続点１４ａ及び１４ｂのいずれかに切り替える。スイッチ２１ｃは、信号Ｓｄにより制御され、信号Ｓｄが例えば論理０の場合に差動増幅器１３の反転入力端と接続点１４ａとを接続し、論理１の場合に差動増幅器１３の反転入力端と接続点１４ｂとを接続する。
【００５２】
このような構成を備える電流源回路１１の作用効果を説明する。信号Ｓｄの論理が１になると、トランジスタ１５ａのベースがスイッチ２１ｂにより接地電位線ＧＮＤに接続されるので、差動増幅器１３の非反転入力端への入力電圧値や差動増幅器１３のオフセット成分に依存することなく、出力電流Ｉｏｕｔが確実にオフとなる。また、それと同時に、接続点１４ａと差動増幅器１３の反転入力端とがスイッチ２１ｃにより非接続とされるので、トランジスタ１５ａから差動増幅器１３への負帰還経路が遮断される。他方、差動増幅器１３の反転入力端がスイッチ２１ｃにより接続点１４ｂに接続され、差動増幅器１３の出力端がスイッチ２１ｂによりトランジスタ１５ｂのベースに接続されることから、差動増幅器１３、トランジスタ１５ｂ、及び抵抗１７ｂによる負帰還回路が形成され、差動増幅器１３はトランジスタ１５ｂとの間で負帰還ループ動作を行う。
【００５３】
また、信号Ｓｄの論理が０になると、トランジスタ１５ａのベースと差動増幅器１３の出力端とがスイッチ２１ａ及び２１ｂにより接続され、接続点１４ａと差動増幅器１３の反転入力端とがスイッチ２１ｃにより接続されるので、差動増幅器１３、トランジスタ１５ａ、及び抵抗１７ａによる負帰還回路が形成され、電流Ｉｏｕｔが出力される。このとき、ＬＤ３１へ電流Ｉｏｕｔを供給する電流源としてのトランスコンダクタンスは、第１実施形態の電流源回路１０と同様に、１／Ｒ１［Ｖ／Ａ］（Ｒ１：抵抗１７ａの値）で一定となる。
【００５４】
このように、本実施形態の電流源回路１１によれば、第１実施形態の電流源回路１０と同様に、電流Ｉｏｕｔを出力するときのトランスコンダクタンスが電流Ｉｏｕｔに依らず一定となり、且つ、電流Ｉｏｕｔの出力を停止している間も差動増幅器１３がトランジスタ１５ｂとの間で負帰還ループの動作を続けるので、電流Ｉｏｕｔの出力を開始する際にトランジスタ１５ａとの間で負帰還ループが素早く形成され、制御遅延を抑えることができる。また、電流Ｉｏｕｔを出力しない時にはＬＤ３１の電流を確実にオフすることができる。
【００５５】
また、本実施形態の電流源回路１１では、第１実施形態の電流源回路１０と異なり、電流Ｉｏｕｔを出力している間はトランジスタ１５ｂ及び抵抗１７ｂに電流（無効電流）が流れないので、電流Ｉｏｕｔを出力する際の消費電力を低減できる。
【００５６】
本発明による電流源回路及び発光素子駆動回路は、上記した各実施形態に限られるものではなく、他にも様々な変形が可能である。例えば、上記各実施形態では第１及び第２のトランジスタとしてバイポーラトランジスタを例示したが、本発明には、ＭＯＳＦＥＴなどの電界効果トランジスタを用いてもよい。この場合、各実施形態における制御端子はゲートに、電流端子はソースまたはドレインにそれぞれ読み替えられる。
【００５７】
また、上記各実施形態では本発明による電流源回路をバイアス電流源及び変調電流源の双方に適用しているが、本発明の電流源回路はこれらのうち何れか一方にのみ適用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】図１は、本発明による発光素子駆動回路の第１実施形態として、ＬＤ駆動回路の構成を示す図である。
【図２】図２は、本実施形態のバイアス電流源及び変調電流源に含まれる共通の構成（電流源回路）を示す回路図である。
【図３】図３は、図８（ａ）に示す従来の電流源回路において、差動増幅器がオフセットを持たないとき（或いは、オフセットが負のとき）の光出力の立ち上がりの様子、及び各信号の変化の様子を概略的に示すグラフである。
【図４】図４は、図８（ａ）に示す従来の電流源回路において、差動増幅器が正のオフセットを持つときの光出力の立ち上がりの様子、及び各信号の変化の様子を概略的に示すグラフである。
【図５】図５は、第１実施形態の電流源回路における光出力の立ち上がりの様子、及び各信号の変化の様子を示すグラフである。（ａ）は、差動増幅器への入力信号（グラフＧ４）、差動増幅器からの出力電圧及び差動増幅器の反転入力端への帰還電圧（共にグラフＧ５）を示している。（ｂ）は、出力電流を示している。（ｃ）は、ＬＤの光出力を示している。（ｄ）は、各スイッチを制御する信号の論理の遷移を示している。
【図６】図６は、差動増幅器の出力電圧が電源電圧に近い高電圧に振られた場合における光出力の立ち上がりの様子、及び各信号の変化の様子を示すグラフである。（ａ）は、差動増幅器への入力信号（グラフＧ６）、差動増幅器からの出力電圧（グラフＧ７）、及び差動増幅器の反転入力端への帰還電圧（グラフＧ８）を示している。（ｂ）は、出力電流を示している。（ｃ）は、ＬＤの光出力を示している。（ｄ）は、各スイッチを制御する信号の論理の遷移を示している。
【図７】図７は、本発明による電流源回路の第２実施形態の構成を示す回路図である。
【図８】図８（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ特許文献１及び２に記載された回路である。
【符号の説明】
【００５９】
１…ＬＤ駆動回路、３…光モジュール、４…バイアス電流源、５…変調電流源、７…変調回路部、９…ＡＰＣ回路、１０，１１…電流源回路、１３…差動増幅器、１４ａ…第１の接続点、１４ｂ…第２の接続点、１５ａ…第１のトランジスタ、１５ｂ…第２のトランジスタ、１７ａ…第１の抵抗、１７ｂ…第２の抵抗、１９ａ…第１のスイッチ、１９ｂ…第２のスイッチ、２１ａ…第３のスイッチ、２１ｂ…第４のスイッチ、２１ｃ…第５のスイッチ。
【図１】
2008153544.tif 000003
【図２】
2008153544.tif 000004
【図３】
2008153544.tif 000005
【図４】
2008153544.tif 000006
【図５】
2008153544.tif 000007
【図６】
2008153544.tif 000008
【図７】
2008153544.tif 000009
【図８】
2008153544.tif 000010