JPS598973B2 - Light emitting diode drive circuit - Google Patents
Light emitting diode drive circuitInfo
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- JPS598973B2 JPS598973B2 JP54164077A JP16407779A JPS598973B2 JP S598973 B2 JPS598973 B2 JP S598973B2 JP 54164077 A JP54164077 A JP 54164077A JP 16407779 A JP16407779 A JP 16407779A JP S598973 B2 JPS598973 B2 JP S598973B2
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は発光ダイオードの高速駆動回路に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a high-speed driving circuit for light emitting diodes.
発光ダイオードは扱い易いことや信頼度が高い 。Light emitting diodes are easy to handle and highly reliable.
ことなどから、半導体レーザ等と共に光信号伝送の光源
として多く使用されている。しかしながら、前者は後者
に比べて応答周波数が低いため、応答周波数以上の変調
速度で駆動する場合には、駆動回路に高速化の工夫を施
す必要がある。一般に発光ダイオードの応答周波数は、
発光ダイオードの接合部におけるキャリヤの再結合時間
、拡散容量、接合容量、によつて決まる。For this reason, it is often used as a light source for optical signal transmission along with semiconductor lasers and the like. However, since the former has a lower response frequency than the latter, when driving at a modulation speed higher than the response frequency, it is necessary to take measures to increase the speed of the drive circuit. Generally, the response frequency of a light emitting diode is
It is determined by the carrier recombination time, diffusion capacitance, and junction capacitance at the junction of the light emitting diode.
このため拡散容量および接合容量を急速に充放電すれば
、キャリヤの再結合時間で決まる応答周波数まで、原理
的には変調速度を高めることができる。このような高速
化の手法としては、従来から抵抗とコンデンサの並列回
路によつて駆動パルスの立上り、および立下り時の過渡
的な駆動インピーダンスを小さくし、発光ダイオードの
駆動電流にピーキングをかける方法がある。また駆動電
圧パルスをオーバシュートとヤングシュートがあるパル
ス波形にして、発光ダイオードの駆動電流にピーキング
をかける方法も知られている。第1図は両者のピーキン
グを有し、例えばRZ符号などのパルス符号で発光ダイ
オードを変調するための従来の駆動回路の1例を示すも
のである。Therefore, by rapidly charging and discharging the diffusion capacitance and the junction capacitance, it is possible in principle to increase the modulation speed up to the response frequency determined by the carrier recombination time. A conventional method for increasing speed is to use a parallel circuit of resistors and capacitors to reduce the transient drive impedance at the rise and fall of the drive pulse, and to apply peaking to the light-emitting diode drive current. There is. A method is also known in which the drive voltage pulse is made into a pulse waveform with overshoot and Young shoot to apply peaking to the drive current of the light emitting diode. FIG. 1 shows an example of a conventional drive circuit for modulating a light emitting diode with a pulse code, such as an RZ code, having both peaking.
第1図において、1は駆動パルス発生回路で、入力信号
に対応してオーバシュートとアンタンエートを有する電
圧パルスを発生する。2は電源端子、3はトランジスタ
、4はコンデンサ、5は抵抗、6は発光ダイオードであ
る。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a drive pulse generation circuit that generates a voltage pulse having overshoot and antanate in response to an input signal. 2 is a power supply terminal, 3 is a transistor, 4 is a capacitor, 5 is a resistor, and 6 is a light emitting diode.
第2図は第1図の要部における信号波形の1例を示し、
駆動電圧パルス発生回路1に入力信号電圧VIを加えた
ときに、トランジスタ3のベースに加えられる駆動電圧
パルスVBと、発光ダイオード6に流れる電流IL)お
よび発光ダイオード6の発光出力Pを示したものである
。Figure 2 shows an example of the signal waveform in the main part of Figure 1,
When the input signal voltage VI is applied to the drive voltage pulse generation circuit 1, the drive voltage pulse VB applied to the base of the transistor 3, the current IL flowing through the light emitting diode 6), and the light emitting output P of the light emitting diode 6 are shown. It is.
駆動電圧パルスVBがオーバシュートとアンタンエート
を有すること、およびコンデンサ4と抵抗5が過渡的な
駆動インピーダンスを小さくすること、との両者のピー
キング効果により、第2図のごとくLED駆動電流IL
に大きなオーバシュートとアンタンエートを生じさせる
ことができる。これにより発光ダイオード6の拡散容量
と接合容量を(以下、両容量を発光ダイオード6の容量
と略す)急速に充放電させて、発光出力Pの立上り時間
と立下り時間を短縮でき、発光ダイオード6の応答周波
数を越える変調速度で駆動することができる。しかしな
がら、この方法では発光ダイオード6の容量の充電ルー
トと放電ルートは同じになる。すなわち「トランジスタ
3、コンデンサ4と抵抗5、発光ダイオード6」のルー
トとなり、トランジスタ3は充電時も放電時もオン状態
でなければならない。このため、立下り時にもピーキン
グの効果を十分活かすには、第2図のごとく入力パルス
が無いときにもアンタンエート側の電流に相当するバイ
アス電流1Fを常時流しておく必要がある。したがつて
従来の発光ダイオードの高速駆動法は、常時バイアス電
流1Fが必要なため、信頼度的に望ましくない欠点があ
つた。また発光ダイオードは半導体レーザに比べて光フ
アイバとの結合効率が低く、光フアイバへの入射電力が
1桁程度少ないため、特に高速の光信号伝送を行なう場
合には、伝送系のS/N設計が厳しい。上述の発光ダイ
オード高速駆動法では、発光ダイオード6から信号とし
て有効に取り出し得る発光出力の最大値は、第2図のご
とく発光ダイオード6の最大許客電流1maxとすると
、高速化用にオーバシユート電流1Bとアンタンエート
電流1Fが必要なため、〔Imax−(IR+IF)〕
の電流値に相当する発光出力に制限される。このため発
光ダイオードを用いた高速光信号伝送において、従来の
発光ダイオードの高速駆動法は、伝送系のS/N設計を
大幅に厳しくする欠点があつた。本発明は従来の技術の
上記欠点を改善することを目的とし、発光ダイオードの
容量を充電するルートと放電させるルートを分離するこ
とによつて、バイアス電流1Fを不要とすることを基本
とし、その特徴は、入力パルスのパルス幅に相当する時
間だけ発光ダイオードに電流を供給する駆動回路を具備
し、該入力パルスの立上り時間に同期して該発光ダイオ
ードの容量を急速に充電する回路と、該入力パルスの立
下り時間に同期して該発光ダイオードの容量を急速に放
電させる回路とを該発光ダイオードに接続した発光ダイ
オード駆動回路にある。以下図面により実施例を詳細に
説明する。第3図は本発明の一実施例を示し、ここで7
は主駆動パルス発生回路、8は充電パルス発生回路、9
は放電パルス発生回路である。また11,12,および
13はそれぞれトランジスタ、14はダイオード、15
および16は抵抗、17は発光ダイオードである。主駆
動パルス発生回路7は入力信号VIのパルス幅に相当す
る時間だけ駆動電圧パルスを発生する。充電パルス発生
回路8は入力信号Iの立上りに同期して、短い駆動電圧
パルスを発生し、放電パルス発生回路9は入力信号VI
の立下りに同期して短い駆動電圧パルスを発生する。こ
れらの駆動電圧パルスの発生は、周知のごとく通常の論
理回路と電流切替回路の組合せで容易に実現できる。第
4図に、第3図の要部の信号波形の1例を示す。Due to the peaking effect of both the drive voltage pulse VB having overshoot and anthanate and the capacitor 4 and resistor 5 reducing the transient drive impedance, the LED drive current IL increases as shown in FIG.
can cause large overshoots and anthanumates. As a result, the diffusion capacitance and junction capacitance of the light emitting diode 6 (hereinafter, both capacitances are abbreviated as the capacitance of the light emitting diode 6) can be rapidly charged and discharged, and the rise time and fall time of the light emitting output P can be shortened. can be driven at a modulation speed that exceeds the response frequency of However, in this method, the charging route and the discharging route for the capacitance of the light emitting diode 6 are the same. That is, the route is "transistor 3, capacitor 4 and resistor 5, and light emitting diode 6", and transistor 3 must be in an on state both during charging and discharging. Therefore, in order to make full use of the peaking effect even at the falling edge, it is necessary to keep the bias current 1F corresponding to the anthanate side current constantly flowing even when there is no input pulse as shown in FIG. Therefore, the conventional high-speed driving method of a light emitting diode requires a constant bias current of 1 F, which has an undesirable drawback in terms of reliability. In addition, compared to semiconductor lasers, light-emitting diodes have lower coupling efficiency with optical fibers, and the power incident on the optical fibers is about an order of magnitude lower. Therefore, especially when performing high-speed optical signal transmission, it is important to consider the S/N design of the transmission system. is tough. In the above-described high-speed light-emitting diode driving method, the maximum value of the light emission output that can be effectively extracted as a signal from the light-emitting diode 6 is, assuming that the maximum permissible current of the light-emitting diode 6 is 1max as shown in FIG. and an anthanate current of 1F are required, [Imax-(IR+IF)]
The light emitting output is limited to the current value corresponding to the current value. For this reason, in high-speed optical signal transmission using light-emitting diodes, the conventional high-speed driving method for light-emitting diodes has the drawback of making the S/N design of the transmission system significantly stricter. The present invention aims to improve the above-mentioned drawbacks of the conventional technology, and is based on the basic principle of eliminating the need for a bias current of 1F by separating the route for charging and the route for discharging the capacitance of a light emitting diode. The features include a drive circuit that supplies current to the light emitting diode for a time corresponding to the pulse width of the input pulse, and a circuit that rapidly charges the capacity of the light emitting diode in synchronization with the rise time of the input pulse; The light-emitting diode drive circuit includes a light-emitting diode and a circuit that rapidly discharges the capacitance of the light-emitting diode in synchronization with the fall time of an input pulse. Embodiments will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 3 shows one embodiment of the invention, where 7
8 is the main drive pulse generation circuit, 8 is the charging pulse generation circuit, and 9 is the main drive pulse generation circuit.
is a discharge pulse generation circuit. Further, 11, 12, and 13 are transistors, 14 is a diode, and 15 is a transistor.
16 is a resistor, and 17 is a light emitting diode. The main drive pulse generation circuit 7 generates a drive voltage pulse for a time corresponding to the pulse width of the input signal VI. The charging pulse generating circuit 8 generates a short driving voltage pulse in synchronization with the rising edge of the input signal I, and the discharging pulse generating circuit 9 generates a short driving voltage pulse in synchronization with the rising edge of the input signal VI.
A short drive voltage pulse is generated in synchronization with the falling edge of . As is well known, generation of these drive voltage pulses can be easily realized by a combination of an ordinary logic circuit and a current switching circuit. FIG. 4 shows an example of the signal waveform of the main part of FIG. 3.
第3図において入力信号VIが加わると、第4図のごと
く主駆動パルス発生回路7からの駆動電圧パルスVBN
がトランジスタ11のベースに、充電パルス発生回路8
からの駆動電圧パルスVBRがトランジスタ12のベー
スに、それぞれ同時に加わるので、立上り部分にオーバ
シユートを有する電流1Lが発光ダイオードに流れる。
このため発光ダイオード17の容量が急速に充電されて
、発光出力Pの立上り時間が速められる。次に入力信号
Vがなくなると、放電パルス発生回路9からの駆動電圧
パルスVBFがトランジスタ13のベースに加わるので
、充電時とは異なり、「発光ダイオード17、トランジ
スタ13、ダイオード14、]からなる放電ルートが構
成される。このときトランジスタ13のオン抵抗とダイ
オード14のオン抵抗は共に小さいため、発光ダイオー
ドの容量は急速に放電されて、発光出力Pの立下り時間
が速められる。このように本発明では発光ダイオードの
容量を充電するルートと放電させるルートとが異なるの
で、従来例のように発光ダイオードの立下り時間を速め
るためのバイアス電流1pを流すことなく、発光ダイオ
ードの高速駆動を実現できる。When the input signal VI is applied in FIG. 3, the drive voltage pulse VBN from the main drive pulse generation circuit 7 is generated as shown in FIG.
is connected to the base of the transistor 11, and the charging pulse generating circuit 8 is connected to the base of the transistor 11.
Since the driving voltage pulses VBR from VBR are simultaneously applied to the bases of the transistors 12, a current 1L having an overshoot at the rising edge flows through the light emitting diode.
Therefore, the capacitance of the light emitting diode 17 is rapidly charged, and the rise time of the light emitting output P is accelerated. Next, when the input signal V disappears, the drive voltage pulse VBF from the discharge pulse generation circuit 9 is applied to the base of the transistor 13, so unlike during charging, a discharge consisting of "light emitting diode 17, transistor 13, diode 14," At this time, since the on-resistance of the transistor 13 and the on-resistance of the diode 14 are both small, the capacitance of the light emitting diode is rapidly discharged, and the fall time of the light emitting output P is accelerated. In the invention, since the route for charging and the route for discharging the capacity of the light emitting diode are different, the light emitting diode can be driven at high speed without flowing the bias current 1p to speed up the fall time of the light emitting diode as in the conventional example. .
したがつて、第4図において、発光ダイオード17の最
大許客電流を]]Nlaxlオーバシユート電流をIR
R、アンタンエート電流をIFFとすると、発光ダイオ
ード17から信号として有効に取り出し得る発光出力P
の最大値は(Imax−1RR)の電流で決まる値とな
り、アンタンエート電流IPFは発光出力Pを制限する
要因とはならない。以上説明したように、発光ダイオー
ドにバイアス電流を常時流す必要がないため、発光ダイ
オードを高速駆動しても信頼度は低下しない。また発光
ダイオードを用いた高速光信号伝送において、アンタン
エート電流は発光ダイオードの発光出力を制限する要因
とならないため、大きな発光出力が得られて伝送系のS
/N設計が容易になる利点がある。なお、主駆動パルス
と充電パルスを発生する回路は発光ダイオードに同一ル
ートで電流を供給するので、同一回路で構成してもよい
。Therefore, in FIG. 4, the maximum permissible current of the light emitting diode 17 is expressed as IR
R, and if the anthanate current is IFF, then the light emission output P that can be effectively extracted as a signal from the light emitting diode 17
The maximum value of is determined by the current (Imax-1RR), and the anthanate current IPF does not become a factor that limits the light emission output P. As explained above, since it is not necessary to constantly flow a bias current to the light emitting diode, reliability does not decrease even if the light emitting diode is driven at high speed. In addition, in high-speed optical signal transmission using light-emitting diodes, the anthanate current does not become a factor that limits the light-emitting output of the light-emitting diode, so a large light-emitting output can be obtained and the transmission system's S
/N There is an advantage that the design becomes easy. Note that since the circuits that generate the main drive pulse and the charging pulse supply current to the light emitting diode through the same route, they may be configured by the same circuit.
第1図は従来の発光ダイオード駆動回路を示す回路図、
第2図は第1図の従来回路の要部における信号波形図、
第3図は本発明による発光ダイオード駆動回路の一実施
例を示す回路図、第4図は第3図の回路の要部における
信号波形図である。
1 ・・・・・・駆動パルス発生回路、2・・・・・・
電源端子、3・・・・・・トランジスタ、4・・・・・
・コンデンサ、5・・・・・・抵抗、6・・・・・・発
光ダイオード、T・・・・・・主駆動パルス発生回路、
8・・・・・・充電パルス発生回路、9・・・・・・放
電パルス発生回路、10・・・・・・電源端子、11,
12,13・・・・・・トランジスタ、14・・・・・
・ダイオード、15,16・・・・・・抵抗、1T・・
・・・・発光ダイオード。Figure 1 is a circuit diagram showing a conventional light emitting diode drive circuit.
Fig. 2 is a signal waveform diagram of the main part of the conventional circuit shown in Fig. 1;
FIG. 3 is a circuit diagram showing an embodiment of the light emitting diode drive circuit according to the present invention, and FIG. 4 is a signal waveform diagram of the main part of the circuit shown in FIG. 3. 1... Drive pulse generation circuit, 2...
Power supply terminal, 3...Transistor, 4...
・Capacitor, 5... Resistor, 6... Light emitting diode, T... Main drive pulse generation circuit,
8...Charging pulse generation circuit, 9...Discharge pulse generation circuit, 10...Power terminal, 11,
12, 13...transistor, 14...
・Diode, 15, 16...Resistance, 1T...
...Light emitting diode.
Claims (1)
オードに電流を供給する駆動回路を具備し、該入力パル
スの立上り時間に同期して該発光ダイオードの容量を急
速に充電する回路と、該入力パルスの立下り時間に同期
して該発光ダイオードの容量を急速に放電させる回路と
を該発光ダイオードに接続したことを特徴とする発光ダ
イオードの駆動回路。1. A drive circuit that supplies current to the light emitting diode for a time corresponding to the pulse width of the input pulse, and a circuit that rapidly charges the capacity of the light emitting diode in synchronization with the rise time of the input pulse; 1. A driving circuit for a light emitting diode, characterized in that a circuit for rapidly discharging the capacitance of the light emitting diode in synchronization with the falling time of the light emitting diode is connected to the light emitting diode.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54164077A JPS598973B2 (en) | 1979-12-19 | 1979-12-19 | Light emitting diode drive circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54164077A JPS598973B2 (en) | 1979-12-19 | 1979-12-19 | Light emitting diode drive circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5687189A JPS5687189A (en) | 1981-07-15 |
| JPS598973B2 true JPS598973B2 (en) | 1984-02-28 |
Family
ID=15786335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54164077A Expired JPS598973B2 (en) | 1979-12-19 | 1979-12-19 | Light emitting diode drive circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS598973B2 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4999469B2 (en) * | 2006-01-25 | 2012-08-15 | パナソニック株式会社 | Optical transmission circuit |
| TWI355784B (en) * | 2007-10-19 | 2012-01-01 | Phihong Technology Co Ltd | Laser diode driving circuit and method for driving |
| US20120098462A1 (en) * | 2009-10-29 | 2012-04-26 | Sharp Kabushiki Kaisha | LED Driver Circuit, Light Source Device, And LCD Device |
| JP5583999B2 (en) | 2010-03-24 | 2014-09-03 | 太陽誘電株式会社 | Visible light communication transmitter and visible light communication system |
-
1979
- 1979-12-19 JP JP54164077A patent/JPS598973B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5687189A (en) | 1981-07-15 |
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