发明名称 发光元件驱动电路
摘要 本发明系一种发光元件驱动电路,其采用一适应性负回授控制电路(adaptive feedback control circuit)来调控一驱动电路之增益,用以设定其调变电流之输出,藉此最佳化其输出之讯号位准以使该驱动电路之输出刚好足以切换至所设定之调变电流,如此,可在大范围之调变电流下,获得最佳化之调变电流输出波形,同时补偿因操作条件改变而对输出响应(output response)所产生之例如突波现象(overshoot)及工作周期失真(duty-cycledistortion)等不良影响。其中,该适应性负回授控制电路包括一侦测电路、一差动输出级及一比较电路,而该驱动电路包括一可调式增益控制型差动放大器及一主动输出级。
申请公布号 TW529186 申请公布日期 2003.04.21
申请号 TW091107507 申请日期 2002.04.12
申请人 财团法人工业技术研究院 发明人 蔡嘉明
分类号 H01L33/00 主分类号 H01L33/00
代理机构 代理人
主权项 1.一种发光元件驱动电路,包括:一负回授控制电路,用以输出一负回授电压;一增益控制型差动放大器,包括一可调式差动增益级以根据该负回授电压来产生并输出一最佳化增益位准;及一第一差动输出级,用以根据该最佳化增益位准及一控制该第一差动输出级动作之调变电流来产生并输出一最佳化调变电流输出波形至发光元件,藉以获得高品质之光传输性能。2.如申请专利范围第1项之发光元件驱动电路,其中,该发光元件是一雷射二极体。3.如申请专利范围第1项之发光元件驱动电路,其中,该最佳化增益位准系随操作条件而定。4.如申请专利范围第3项之发光元件驱动电路,其中,该操作条件是指操作温度及输出电流。5.如申请专利范围第1项之发光元件驱动电路,其中,该调变电流系来自任一足以正确控制该第一差动输出级动作之定値电流源。6.如申请专利范围第1项之发光元件驱动电路,其中,该负回授控制电路进一步包括:一侦测电路,用以接收一第一电压及一第二电压以产生一差动电压来侦测并输出一目前增益位准;一第二差动输出级,用以根据该目前增益位准及一控制该第二差动输出级之第二电流来产生一输出电流;及一比较电路,用以比较该输出电流与一参考电流以产生该负回授电压。7.如申请专利范围第6项之发光元件驱动电路,其中,该第一电压是自外部输入之一高电压位准而该第二电压是自外部输入之一低电压位准,藉以利用该高电压位准及该低电压位准之差値来产生该差动电压。8.如申请专利范围第6项之发光元件驱动电路,其中,该第二电压是自外部输入之一高电压位准而该第一电压是自外部输入之一低电压位准,藉以利用该高位准操作电压及该低位准操作电压之差値来产生该差动电压。9.如申请专利范围第6项之发光元件驱动电路,其中,该第一及第二电压系连接至该可调式差动增益级之输。10.如申请专利范围第6项之发光元件驱动电路,其中,该第二电流系来自任一足以正确控制该第二差动输出级动作且与该调变电流保持一第一固定比例之电流源。11.如申请专利范围第10项之发光元件驱动电路,其中,该第一固定比例约落在1-1.3之范围内。12.如申请专利范围第6项之发光元件驱动电路,其中,该参考电流系来自任一比该调变电流小90%以上之任一电流源。13.如申请专利范围第6项之发光元件驱动电路,其中,该参考电流系来自任一与该调变电流保持一第二固定比例之电流源。14.如申请专利范围第13项之发光元件驱动电路,其中,该第二固定比例约落在0.001-0.1之范围内。15.如申请专利范围第6项之发光元件驱动电路,其中,该控制电路进一步包括一回馈电路,其调控该输出电流致使其输出値落在该参考电流范围内。16.一种驱动电路,其配合一正操作电压源、一第一接地电流源、一第二接地电流源、一接地调变电流及一接地参考电流来操作,该驱动电路包括:一第一对调整增益组件(assembly),包括一第一电阻器并联一第一P型金属氧化物半导体场效电晶体(PMOSFET),其中,该第一PMOSFET之源极连接至该正操作电压源;一第二对调整增益组件,包括一第二电阻器并联一第二P型金属氧化物半导体场效电晶体(PMOSFET),其中,该第二PMOSFET之源极连接至该正操作电压源,其闸极连接该第一PMOSFET之闸极以形成一连接点作为一负回授电压之一第一输入端;一第一对差动增益组件,包括一第一及一第二N型金属氧化物半导体场效电晶体(以下简称第一NMOSFET及第二NMOSFET),该第一NMOSFET之汲极连接该第一对调整增益组件以形成一连接点作为一第一输出端,其闸极自外部接收一第一电压,该第二NMOSFET之汲极连接该第二对调整增益组件以形成一连接点作为一第二输出端,其闸极自外部接收一第二电压,其源极同时连接该第一NMOSFET之源极及该第一接地电流源;一第一差动输出级,包括一含有一第三及一第四N型金属氧化物半导体场效电晶体(以下简称第三NMOSFET及第四NMOSFET)之第一对差动输出组件,该第三NMOSFET之汲极透过一负载电阻器连接至该正操作电压源,其闸极连接至该第一输出端,该第四NMOSFET之汲极连接至一雷射二极体之阴极,其闸极连接该第二输出端,其源极同时连接该第三NMOSFET之源极及该接地调变电流,该雷射二极体之阳极连接至该正操作电压源,该雷射二极体之阴极则连接至该驱动电路之电流输出端;一第三对调整增益组件(assembly),包括一第三电阻器并联一第三P型金属氧化物半导体场效电晶体(以下简称第三PMOSFET),其中,该第三PMOSFET之源极连接至该正操作电压源;一第四对调整增益组件,包括一第四电阻器并联一第四P型金属氧化物半导体场效电晶体(以下简称第四PMOSFET),其中,该第四PMOSFET之源极连接至该正操作电压源,其闸极连接该第三PMOSFET之闸极以形成一连接点作为该负回授电压之一第二输入端;一第二对差动增益组件,包括一第五及一第六N型金属氧化物半导体场效电晶体(以下简称第五NMOSFET及第六NMOSFET),该第五NMOSFET之汲极连接该第三对调整增益组件以形成一连接点作为一第三输出端,其闸极接收一低输入电压,该第六NMOSFET之汲极连接该第四对调整增益组件以形成一连接点作为一第四输出端,其闸极接收一高输入电压,其源极同时连接该第五NMOSFET之源极及该第一接地电流源;一第二差动输出级,包括一第二对差动输出组件,其中,该第二对差动输出组件包括一第七及一第八N型金属氧化物半导体场效电晶体(以下简称第七NMOSFET及第八NMOSFET),该第七NMOSFET之汲极连接至该正操作电压源,其闸极连接至该第三输出端,该第八NMOSFET之源极同时连接该第七NMOSFET之源极及该第二接地电流源,其闸极连接该第二输出端;及一电流比较电路,包括一第五及一第六P型金属氧化物半导体场效电晶体(以下简称第五PMOSFET及第六PMOSFET),该第五PMOSFET之源极连接至该正操作电压源,其汲极连接该第八NMOSFET之汲极以形成一连接点作为该第八NMOSFET之输出电流端,该第六PMOSFET之源极连接至该正操作电压源,其汲极连接该接地参考电流源以形成一连接点作为该负回授电压之输出端,其闸极同时连接该第五PMOSFET之闸极及该第五PMOSFET与该第八NMOSFET之汲极连接点。17.如申请专利范围第15项之驱动电路,其中,该第一及第二电压是一对差动电压讯号。18.如申请专利范围第15项之驱动电路,其中,该接地调变电流源提供能使该第一差动输出级正确操作之任一定値之调变电流。19.如申请专利范围第15项之驱动电路,其中,该第一接地电流源提供能使该第一及第二差动增益组件正确操作之任一定値之第一电流。20.如申请专利范围第15项之驱动电路,其中,该第二接地电流源提供能使该第二差动输出级正确操作并与该调变电流保持一第一固定比例之第二电流。21.如申请专利范围第20项之驱动电路,其中,该第一固定比例约落在1-1.3之范围内。22.如申请专利范围第15项之驱动电路,其中,该接地参考电流源提供与该调变电流保持一第二固定比例之参考电流。23.如申请专利范围第22项之驱动电路,其中,该第二固定比例约落在0.001-0.1之范围内。24.如申请专利范围第15项之驱动电路,其中,该参考电流系来自任一比该调变电流小90%以上之任一电流源。25.如申请专利范围第15项之驱动电路,其中,该低输入电压系自外部输入。26.如申请专利范围第15项之驱动电路,其中,该低输入电压系自该第一输出端输入。27.如申请专利范围第15项之驱动电路,其中,该高输入电压系自外部输入。28.如申请专利范围第15项之驱动电路,其中,该高输入电压系自该第二输出端输入。图式简单说明:第1a图系一典型包含二串联差动级(two cascadeddifferential stages)之发光元件电路;第1b图系为第1a图所示之发光元件电路之电流-电压(I-V)曲线关系图;第2a图系另一典型包含二串联差动级(two cascadeddifferential stages)之发光元件电路;第2b图系为第2a图所示之发光元件电路之电流-电压(I-V)曲线关系图;第3a图系一本发明发光元件驱动电路示意图;第3b图系另一本发明发光元件驱动电路示意图;第3c图系根据本发明第3a图所示之电路在不同电流源条件下所产生之电流输出响应(current outputresponse)图;第3d图系根据本发明第3a图所示之一具体实施例;及第3e图系一数位式电路之输出-输入关系图。
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