发明名称 具有整波电路之高速雷射驱动器
摘要 本发明提供一种具有整波电路之高速雷射驱动器。上述整波电路(wave shaping circuit)包括用一电阻性元件(resistive device)用以取代传统的定电流源,以加快操作速度。上述具有整波电路之高速雷射驱动器进一步包括一动态输出控制电路(dynamic control circuit)。上述动态输出控制电路具有一可调元件(tunable device),可控制输出增益以消除输出电流的突波(overshoot)。
申请公布号 TWI283951 申请公布日期 2007.07.11
申请号 TW091104506 申请日期 2002.03.11
申请人 财团法人工业技术研究院 发明人 周明忠
分类号 H01S3/00(2006.01) 主分类号 H01S3/00(2006.01)
代理机构 代理人
主权项 1.一种具有整波电路之高速雷射驱动器,上述整波 电路包括一塑形级(shaping stage)及一缓冲级(buffering stage),该塑形级包括一整波差动对,其整波差动对 具有一共通源极(common source)及一电阻器,其电阻器 串接于该共通源极,以设定该整波差动对之输出电 压振幅,该缓冲级包括一随耦差动对,各具一闸极 以接收来自该整波差动对之输出电压,及一可变电 阻差动对,具有一与该随耦差动对之闸极交错耦合 (cross-coupled)之闸极对,以利用不同作用区(active region)来调整其电阻値,进而控制该缓冲级之输出 电压。 2.如申请专利范围第1项之具有整波电路之高速雷 射驱动器,其中,上述不同作用区包括一能将该可 变电阻差动对之电阻値调高之饱和区(saturation region)及一能将该可变电阻差动对之电阻値调低之 三极区(triode region)。 3.如申请专利范围第1项之具有整波电路之高速雷 射驱动器,其中,上述整波差动对及随耦差动对皆 是一对金属氧化物半导体(MOS)。 4.如申请专利范围第1项之具有整波电路之高速雷 射驱动器,其中,上述可变电阻差动对是一对金属 氧化物半导体(MOS)。 5.如申请专利范围第1项之具有整波电路之高速雷 射驱动器,其中,上述可变电阻差动对是一对可变 电阻器。 6.一种具有整波电路之高速雷射驱动器,包括: 一第一整波元件,包括一具有一源极、一闸极及一 汲极之第一N型金属氧化物半导体(NMOS)及一串接于 该第一N型金属氧化物半导体汲极之第一电阻器, 其中上述闸极自外部接收一第一输入电压,上述第 一电阻器之自由端连接至一外部操作电压; 一第二整波元件,包括一具有一源极、一闸极及一 汲极之第二N型金属氧化物半导体(NMOS)及一串接于 该第二N型金属氧化物半导体汲极之第二电阻器, 其中,上述闸极自外部接收一第二输入电压且上述 第二电阻器之自由端(free end)连接至上述外部操作 电压; 一第一输出振幅设定(output swing-setting)电阻器,耦 接于地面及该第一及第二整波元件之源极之间; 一随耦差动对,包括一具有一源极、一闸极及一汲 极之第三N型金属氧化物半导体(NMOS)及一具有一源 极、一闸极及一汲极之第四N型金属氧化物半导体 (NMOS),其中,上述第三及第四N型金属氧化物半导体( NMOS)之汲极同时连接至上述外部操作电压,其闸极 分别连接至上述第一及第二整波元件中电阻器与N 型金属氧化物半导体(NMOS)之串接点; 一可变电阻差动对,包括一具有一源极、一闸极及 一汲极之第五N型金属氧化物半导体(NMOS)及一具有 一源极、一闸极及一汲极之第六N型金属氧化物半 导体(NMOS),其中,上述第五及第六N型金属氧化物半 导体(NMOS)之源极同时接地,上述第五N型金属氧化 物半导体(NMOS)之汲极串接至上述第三N型金属氧化 物半导体(NMOS)之源极且其闸极连接至上述第四N型 金属氧化物半导体(NMOS)之闸极,及上述第六N型金 属氧化物半导体(NMOS)之汲极串接至上述第四N型金 属氧化物半导体(NMOS)之源极且其闸极连接至上述 第三N型金属氧化物半导体(NMOS)之闸极; 一动态控制电路,包括一第一动态控制元件、一第 二动态控制元件、一第二输出振幅设定电阻器及 一动态调整元件(elelnent),上述第一动态控制元件 包括一具有一源极、一闸极及一汲极之第七N型金 属氧化物半导体(NMOS)及一其一端串接于该第七N型 金属氧化物半导体汲极而另一端连接至该外部操 作电压之第三电阻器,上述第二动态控制元件包括 一具有一源极、一闸极及一汲极之第八N型金属氧 化物半导体(NMOS)及一其一端串接于该第八N型金属 氧化物半导体汲极而另一端连接至该外部操作电 压之第四电阻器,上述第二输出振幅设定(current- setting)电阻器,并联于上述动态调整元件(element)且 耦接于地面及上述第一及第二动态控制元件之源 极之间,其中,上述第七及第八N型金属氧化物半导 体(NMOS)之闸极分别连接至上述第四及第六N型金属 氧化物半导体(NMOS)之串接点与第三及第五N型金属 氧化物半导体(NMOS)之串接点,及上述动态调整元件 (element)之源极系为接地; 一输出级电路,包括一输出差动对及一输出电流控 制元件,上述输出差动对包括一具有一源极、一闸 极及一汲极之第九N型金属氧化物半导体(NMOS)及一 具有一源极、一闸极及一汲极之第十N型金属氧化 物半导体(NMOS),上述输出电流控制元件包括一具有 一源极、一闸极及一汲极之第十一N型金属氧化物 半导体(NMOS),其中,上述第九N型金属氧化物半导体( NMOS)之汲极透过一电阻器连接至该外部操作电压 且其闸极连接至上述第一动态控制元件,上述第十 N型金属氧化物半导体(NMOS)之汲极透过一雷射二级 体连接至该外部操作电压且其闸极连接至上述第 二动态控制元件,上述第十一N型金属氧化物半导 体(NMOS)之汲极连接至上述第九及第十N型金属氧化 物半导体(NMOS)之源极、其闸极连接至一外部控制 电压及其源极接地; 一位移电路,包括一具有一源极、一闸极及一汲极 之第一P型金属氧化物半导体(PMOS)、一有一源极、 一闸极及一汲极之第二P型金属氧化物半导体(PMOS) 、一具有一源极、一闸极及一汲极之第十二N型金 属氧化物半导体(NMOS)及一位移电阻器,其中,上述 第一及第二P型金属氧化物半导体(PMOS)之源极连接 至该外部操作电压且其相接之闸极连接至第二P型 金属氧化物半导体(PMOS)之汲极,上述第十二N型金 属氧化物半导体(NMOS)串接于地面及上述第二P型金 属氧化物半导体(PMOS)汲极之间且其闸极连接至一 外部控制电压,上述位移电阻器串接于地面及上述 第一P型金属氧化物半导体(PMOS)汲极之间差动对以 形成一输出节点连接至上述动态调整元件。 7.如申请专利范围第6项之具有整波电路之高速雷 射驱动器,其中,上述第一及第二输入电压之幅度 相同但极性相反。 8.如申请专利范围第6项之具有整波电路之高速雷 射驱动器,其中,上述动态调整元件(element)是一金 属氧化物半导体(NMOS)。 9.如申请专利范围第6项之具有整波电路之高速雷 射驱动器,其中,上述可变电阻差动对等效于一对 可变电阻器。 10.如申请专利范围第6项之具有整波电路之高速雷 射驱动器,其中,上述动态调整元件(element)是一可 变电阻。 11.一种具有整波电路之高速雷射驱动器,包括: 复数个串接(cascading)整波电路,上述复数个串接整 波电路具有一金属氧化物半导体差动输入对及一 金属氧化物半导体差动输出对,用以将自上述金属 氧化物半导体差动输入对输入之正弦信号转变成 方波信号并自上述金属氧化物半导体差动输出对 输出; 一动态控制电路,包括一金属氧化物半导体差动输 入对、一动态调整元件及一金属氧化物半导体差 动输出对,用以自上述金属氧化物半导体差动输入 对接收上述方波信号后,使用上述动态调整元件来 调整所接收之方波信号幅度,并将已调整幅度之方 波信号自上述金属氧化物半导体差动输出对输出; 一输出级电路,包括一金属氧化物半导体差动输入 对、及一第一闸控型元件,用以自上述金属氧化物 半导体差动输入对接收上述已调整幅度之方波信 号,并自上述第一闸控型元件之闸极输入一外部控 制电压以控制流经外接应用电路之雷射二极体之 电流大小,以使上述雷射二极体发光输出所接收之 方波信号;及 一位移电路,包括一第二闸控型元件及一调整电阻 器,用以自上述第二闸控型元件输入上述外部控制 电压以控制上述调整电阻器上之压降,以调整上述 动态调整元件之输入。 12.如申请专利范围第11项之具有整波电路之高速 雷射驱动器,其中,上述动态调整元件(element)是一 可变电阻。 13.如申请专利范围第11项之具有整波电路之高速 雷射驱动器,其中,上述动态调整元件是一金属氧 化物半导体。 图式简单说明: 第1图系一典型雷射驱动器结构图; 第2图系一根据第1图之典型整波电路图; 第3图系一非理想定电流源特征图; 第4图系一整波输出讯号比较图; 第5图系一根据第1图之典型输出控制电路图; 第6图系一本发明高速雷射驱动器电路图; 第7图系一第6图中之整波电路放大图; 第8图系一第6图中之动态控制电路及输出级电路 放大图; 第9图系一第6图中之位移电路实施例;及 第10图系一习知与本发明之比较图。
地址 新竹县竹东镇中兴路4段195号
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