JP2018186112A - Dmlドライバ - Google Patents
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DMLドライバ50は、電源電位VCCからLDに対して電流を供給する電源回路51と、LDに対して並列的に接続されて、入力された変調信号D0に応じて電流の一部をバイパスさせるドライバ回路52とから構成されている。
また、電源回路51は、一端がVCCに接続され、他端が接続ノードNに接続された高周波チョークコイルLから構成されている。
LDは、アノード端子が接続ノードNに接続されており、カソード端子がGNDに接続されている。
このため、高周波チョークコイルLの実装にはある程度の回路面積が必要となり、結果として、送信フロントエンド全体の回路面積をサイズダウンできないという問題点があった。
また、本発明にかかる上記DMLドライバの一構成例は、前記ドライバ回路が、前記第2の抵抗素子と並列接続された第2の容量素子をさらに備えるものである。
[第1の実施の形態]
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかるDMLドライバ10について説明する。図1は、第1の実施の形態にかかるDMLドライバの構成を示す回路図である。
LDは、アノード端子が接続ノードNに接続されており、カソード端子がGNDに接続されている。
次に、本実施の形態にかかるDMLドライバ10の動作について説明する。
電源電位VCCから電源回路11を介して供給される供給電流をICCとし、ドライバ回路12へ流れるバイパス(引き抜き)電流をI0とし、LDへ流れる駆動電流をILDとした場合、ICC=I0+ILDとなる。
例えば、変調信号D0の「1」に対応する光強度に必要なLDのアノード−カソード間電圧VLDおよび駆動電流ILDをVLDminおよびILDminとした場合、バイパス電流I0maxは、I0max=ICC−ILDminである。これにより、抵抗値R0+R1=VLDmin/I0maxとなり、抵抗値R0はQ0のベース電流から決定される。
図2に示すように、変調信号D0を示す入力電圧Vinとして、変調信号D0が「1」すなわちhighレベルを示す入力電圧Vinhighが入力された場合、LDのアノード−カソード間電圧VLDおよびLDに流れる駆動電流ILDをVLDmin(最小値)およびILDmin(最小値)とする。
また、これら最小値と最大値の間の領域において、VLDとILDは線形比例するものとする。
また、変調信号D0が値「0」を示し、Vin,VLD,およびILDが、Vinlow,VLDmax,およびILDmaxである場合、供給電流ICCおよびバイパス電流I0は、I0min+ILDmaxおよびI0min(最小値)となる。
図4は、DMLドライバの消費電力とバイパス電流との関係を示すグラフであり、式(5)にILDmax,ILDmin,VLDmax,VLDminに関する回路定数の一例を代入してプロットしたものである。
したがって、PminにおけるVCCの値をVCCminとし、R2の値をR2minとすると、VCCminとR2minは次の式(6)および式(7)で表すことができる。
また、図6は、図1のDMLドライバの他の派生回路構成例である。ここでは、ドライバ回路12の抵抗素子R1に対して並列的に容量素子(第2の容量素子)C1を接続した例が示されている。これにより、ドライバ回路12の周波数特性を改善することができる。この際、容量素子C1に加えて図5の容量素子C2を設けてもよい。
このように、本実施の形態は、ドライバ回路12を、変調信号D0に応じてオンオフ動作するトランジスタQ0と、Q0のエミッタ端子と接地電位GNDとの間に接続された抵抗素子R0と、Q0のコレクタ端子と接続ノードNとの間に接続された抵抗素子R1とから構成し、電源回路11を、一端が電源電位VCCに接続され、他端が接続ノードNに接続された抵抗素子R2から構成したものである。
これにより、DMLドライバ10での消費電力Pを最小化することが可能となる。
次に、図7を参照して、本発明の第2の実施の形態にかかるDMLドライバ10について説明する。図7は、第2の実施の形態にかかるDMLドライバの構成を示す回路図である。
長距離光通信では、データ伝送容量の増大に合わせて、伝送速度が100Gbpsから400Gbpsさらには1Tbpsへと進化しつつある。一方、変調方式についても、今までのNRZ符号変調などの2値変調方式から、4値変調方式PAM4(PAM:Pulse Amplitude Modulation)などの多値変調方式が導入されつつある。本実施の形態では、本発明のDMLドライバ10をPAM4に対応させた例について説明する。
回路群12Aは、変調信号D0に基づいてオンオフ動作する、n(nは2以上の整数)個の基本ドライバ回路13Aが並列的に接続された回路である。
回路群12Bは、変調信号(第2の変調信号)D1に基づいてオンオフ動作する、n×2個の基本ドライバ回路13Bが並列的に接続された回路である。
なお、電源電位VCCおよび抵抗素子R2については、第1の実施の形態と同様にして、本実施の形態にも適用可能である。
また、図10は、図7のDMLドライバの他の派生回路構成例である。ここでは、基本ドライバ回路13A,13Bの抵抗素子R1に対して並列的に容量素子C1を接続した例が示されている。これにより、基本ドライバ回路13A,13Bの周波数特性を改善することができる。この際、容量素子C1に加えて図9の容量素子C2を設けてもよい。
このように、本実施の形態は、ドライバ回路12に、トランジスタQ0、抵抗素子R0,R1からなる基本ドライバ回路13Aがn個並列接続されてなる回路群12Aを設けるとともに、変調信号D0とは独立した変調信号D1に応じてオンオフ動作するトランジスタQ1と、Q1のエミッタ端子と接地電位GNDとの間に接続された抵抗素子R0と、Q1のコレクタ端子と接続ノードNに接続された抵抗素子R1とからなる基本ドライバ回路13Bがn×2個並列接続されてなる回路群12Bを設けたものである。
これにより、第1の実施の形態と同様の作用効果を、PAM4変調方式のDMLドライバ10でも得ることができる。
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。
Claims (5)
- アノード端子とカソード端子がそれぞれ接続ノードと接地電位に接続されているLDに対して電流を供給する電源回路と、前記LDと並列的に接続されて、入力された第1の変調信号に応じて前記電流の一部をバイパスさせるドライバ回路とを備えるDMLドライバであって、
前記ドライバ回路は、前記第1の変調信号に応じてオンオフ動作する第1のトランジスタと、前記第1のトランジスタの第1の出力端子と前記接地電位との間に接続された第1の抵抗素子と、前記第1のトランジスタの第2の出力端子と前記接続ノードとの間に接続された第2の抵抗素子とを備え、
前記電源回路は、一端が電源電位に接続され、他端が前記接続ノードに接続された第3の抵抗素子からなる
ことを特徴とするDMLドライバ。 - 請求項1に記載のDMLドライバにおいて、
前記第1の変調信号がhighレベルを示す電圧Vinhighであるとき、前記LDのアノード−カソード間電圧および駆動電流をVLDminおよびILDminとし、前記第1の変調信号がlowレベルを示す電圧Vinlowであるとき、前記LDのアノード−カソード間電圧および駆動電流をVLDmaxおよびILDmaxとし、前記ドライバ回路の消費電力が最小となる場合に前記ドライバ回路に流れるバイパス電流をI0max_minとした場合、前記電源電位および前記第3の抵抗素子は、それぞれ次の式に示す電位VCCminおよび抵抗値R2minを有することを特徴とするDMLドライバ。
- 請求項1または請求項2に記載のDMLドライバにおいて、
前記電源回路は、前記第3の抵抗素子と並列接続された第1の容量素子をさらに備えることを特徴とするDMLドライバ。 - 請求項1〜請求項3のいずれかに記載のDMLドライバにおいて、
前記ドライバ回路は、前記第2の抵抗素子と並列接続された第2の容量素子をさらに備えることを特徴とするDMLドライバ。 - 請求項1〜請求項4のいずれかに記載のDMLドライバにおいて、
前記ドライバ回路は、
前記第1のトランジスタ、前記第1の抵抗素子、および前記第2の抵抗素子からなる第1の基本ドライバ回路がn(nは2以上の整数)個並列接続されてなる第1の回路群を備え、
さらに、前記第1の変調信号とは独立した第2の変調信号に応じてオンオフ動作する第2のトランジスタと、前記第2のトランジスタの第1の出力端子と接地電位との間に接続された第1の抵抗素子と、前記第2のトランジスタの第2の出力端子と前記接続ノードに接続された第2の抵抗素子とからなる第2の基本ドライバ回路がn×2個並列接続されてなる第2の回路群を備える
ことを特徴とするDMLドライバ。
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