驅動電路和光學網絡單元的制作方法
【專利摘要】提供了一種驅動電路和光學網絡單元，其能夠減少并不對用于傳送光學信號的發光器件的驅動有所貢獻的反應電流。該驅動電路包括偏置電流供應電路，其用于向該用于傳送光學信號的發光器件供應偏置電流，該發光器件包括在發光電路之中；和調制電流供應電路，其用于向該發光器件供應其幅度根據所要傳送的數據的邏輯值的調制電流。該調制電流供應電路包括差分驅動電路，其用于根據數據的邏輯值切換是否向該發光器件供應電流；和連接在該差分驅動電路的差分輸出之間的終端電阻。該差分驅動電路和發光器件彼此直流耦合；并且由該差分驅動電路供應至該發光器件的電流的供電從該發光電路進行供應。
【專利說明】驅動電路和光學網絡單元
【技術領域】
[0001]本發明涉及驅動電路和光學網絡單元，并且更具體地涉及用于傳送光學信號的發光器件進行驅動的驅動電路以及包括該驅動電路的光學網絡單元。
【背景技術】
[0002]近年來，因特網已經廣泛普及。因此，用戶能夠接入世界各地運行的站點上的各種信息并且獲取該信息。因此，能夠執行諸如ADSL (非對稱數字訂戶線路)和FTTH (光纖到戶)之類的寬帶接入的裝置也已經被快速地廣泛普及。
[0003]IEEE標準802.3ah (注冊商標)-2004 (非專利文獻I)公開了一種作為介質共享通信的無源光學網絡(PON)的系統，其中多個光學網絡單元(ONU)通過共享光學通信線路來與光學線路終端(OLT)執行數據傳輸。具體地，定義了 EPON (以太網(注冊商標)Ρ0Ν)，其中包括通過PON的用戶信息和用于管理和操作PON的控制信息的所有信息以以太網(注冊商標)幀的格式進行通信；以及用于EPON的接入控制協議(MPCP (多點控制協議))和OAM(操作管理和維護)協議。通過在光學線路終端和光學網絡單元之間交換MPCP幀，執行光學網絡單元的加入、離開以及上游接入多路控制等。此外，非專利文獻I通過MPCP消息描述了新的光學網絡單元注冊方法、指示帶寬分配請求的報告以及指示傳輸指令的門限。
[0004]注意到，即使在作為實現每秒千兆比特的通信速度的EPON的GE-PON(千兆比特以太網(注冊商標)無源光學網絡)的下一代技術的標準化為IEEE802.3av (注冊商標)-2009的10G-EP0N中，即其通信速度等于每秒10千兆比特，接入控制協議也以MPCP為前提。
[0005]日本未審查專利公開N0.2010-267924 (專利文獻I)中公開了一種在用于光學通信的發射機中使用的激光驅動電路。具體地，該激光驅動電路包括根據要輸入的突發數據來向激光二極管供應調制電流的調制電路；以及向該激光二極管提供偏置電流的偏置電路。該調制電路包括差分驅動電路。該差分驅動電路和激光二極管通過電容元件彼此交流耦合。此外，在該差分驅動電路中，用于阻抗匹配的終端電阻器被連接在一對晶體管和供電線路之間。
[0006]引用列表
[0007][非專利文獻]
[0008]非專利文獻I JEEE標準802.3ah (注冊商標)-2004
[0009][專利文獻]
[0010]專利文獻1:日本未審查專利公開N0.2010-267924
【發明內容】
[0011](技術問題)
[0012]PON系統采用時分復用方案作為用于從光學網絡單元到光學線路終端的上游方向的通信方案。在時分復用方案中，光學網絡單元向光學線路終端傳送突發光學信號。因此，光學網絡單元需要在要傳送該突發光學信號的時段期間向諸如激光二極管之類的發光器件供應電流，并且在其它時段期間停止電流的供應。
[0013]因此，對于光學網絡單元而言，突發響應特性，S卩，供應至發光器件的電流的開/關速度特性非常重要。
[0014]具體地，與GE-PON相比，在10G-EP0N中，來自每個光學網絡單元的突發光學信號的傳輸時間由于線路速度的提高而減少，這增加了能夠連接至光學線路終端的光學網絡單元的數目。因此，需要通過改進突發響應特性以減少來自相應光學網絡單元的突發光學信號之間的時間間隔來提高PON系統的吞吐量。
[0015]然而，當假設在PON系統的光學網絡單元中使用專利文獻I中所描述的激光驅動電路時，由于該差分驅動電路和諸如激光二極管的發光器件通過電容元件彼此交流耦合，所以突發響應特性由于終端電阻器和電容元件的時間常量而劣化。
[0016]為了防止這樣的突發響應特性的劣化，例如考慮其中執行通過電阻器進行的直流耦合而不是交流耦合的配置。然而，在這樣的配置中，不對發光器件的驅動有所貢獻的反應電流會通過直流耦合從差分驅動電路流向偏置電路。
[0017]作出本發明以解決上述問題。因此，本發明的目標是提供一種能夠減少不對用于傳送光學信號的發光器件的驅動有所貢獻的反應電流的驅動電路和光學網絡單元。
[0018](對問題的解決方案)
[0019]為了解決以上所描述的問題，根據本發明一個方面的驅動電路包括:偏置電流供應電路，該偏置電流供應電路用于向用于傳送光學信號的發光器件供應偏置電流，該發光器件被包括在發光電路中；以及調制電流供應電路，該調制電流供應電路用于向該發光器件供應調制電流，該調制電流的幅度是根據要傳送的數據的邏輯值，其中該調制電流供應電路包括:差分驅動電路，該差分驅動電路用于根據數據的邏輯值來切換是否向該發光器件供應電流；以及終端電阻器，該終端電阻器被連接在該差分驅動電路的差分輸出之間，并且該差分驅動電路和該發光電路彼此直流耦合，并且由該差分驅動電路供應至該發光器件的電流的供電從該發光電路進行供應。
[0020]通過這樣的配置，用于反應電流的路徑的阻抗增加。因此，并不對發光器件的驅動有所貢獻的反應電流被減小，這使得能夠減少功耗。
[0021]優選地，該終端電阻器在發光電路沒有介入的情況下交流耦合至節點，對該節點供應固定電壓。
[0022]通過這樣的配置，不對發光器件的驅動有所貢獻的反應電流被減小并且防止了突發光學信號的振鈴，使得能夠穩定突發響應。
[0023]優選地,該差分驅動電路包括:第一晶體管，該第一晶體管具有第一傳導電極和第二傳導電極，該第一傳導電極直流耦合至該發光器件的第一端；第二晶體管，該第二晶體管具有第一傳導電極和第二傳導電極，該第一傳導電極直流耦合至該發光器件的第二端，并且該第二傳導電極電連接至該第一晶體管的第二傳導電極；以及第一終端電阻器和第二終端電阻器，該第一終端電阻器和第二終端電阻器串聯連接在第一晶體管的第一傳導電極和第二晶體管的第一傳導電極之間，其中第一晶體管的第一傳導電極和第一終端電阻器之間的連接節點直流耦合至該發光器件的第一端和直流供電電壓所供應到的節點之間的連接節點，并且第二晶體管的第一傳導電極和第二終端電阻器之間的連接節點直流耦合至該發光器件的第二端和偏置電流供應電路之間的連接節點。[0024]通過這樣的配置，能夠提供將該差分驅動電路和終端電阻器直流耦合至發光器件的適當電路。
[0025]更優選地，該調制電流供應電路進一步包括:電容器，該電容器連接在固定電壓所供應到的節點與第一終端電阻器和第二終端電阻器之間的連接節點之間。
[0026]通過這樣的配置，能夠提供穩定終端電阻器之間的連接節點的電位的適當電路。
[0027]為了解決以上所描述的問題，根據本發明的一個方面的光學網絡單元是從多個光學網絡單元到光學線路終端的光學信號被時分復用的通信系統中的光學網絡單元，該光學網絡單元包括:發光電路，該發光電路包括用于傳送光學信號的發光器件；以及驅動電路，該驅動電路用于驅動該發光器件，其中該驅動電路包括:偏置電流供應電路，該偏置電流供應電路用于向該發光器件供應偏置電流；以及調制電流供應電路，該調制電流供應電路用于向該發光器件供應調制電流，該調制電流的幅度是根據要傳送的數據的邏輯值，并且該調制電流供應電路包括:差分驅動電路，該差分驅動電路用于根據數據的邏輯值切換是否向該發光器件供應電流；以及終端電阻器，該終端電阻器被連接在該差分驅動電路的差分輸出之間，并且該差分驅動電路和該發光電路彼此直流耦合，并且由該差分驅動電路供應至該發光器件的電流的供電從該發光電路進行供應。
[0028]通過這樣的配置，用于反應電流的路徑的阻抗有所增加。因此，不對發光器件的驅動有所貢獻的反應電流被減小，使得能夠減少功耗。
[0029](發明的有益效果)
[0030]根據本發明，能夠減小不對用于傳送光學信號的發光器件的驅動有所貢獻的反應電流。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]圖1是示出根據本發明實施例的PON系統的配置的示圖。
[0032]圖2是示出根據本發明實施例的PON系統中的光學網絡單元的配置的示圖。
[0033]圖3是示出根據本發明實施例的光學網絡單元中的光學收發器的發射機側的詳細配置的示圖。
[0034]圖4是示出根據本發明實施例的光學網絡單元的光學收發器中的光學輸出和傳送啟用信號的示圖。
[0035]圖5是示出根據本發明實施例的用于其中假設沒有針對光學收發器的驅動電路中的反應電流采取措施的情況的配置的示圖。
[0036]圖6是示出在圖5所示的驅動電路中流動的反應電流的示圖。
[0037]圖7是示出根據本發明實施例的光學收發器的驅動電路的配置的示圖。
[0038]圖8是示出根據本發明實施例的光學收發器的驅動電路的配置的示圖。
[0039]圖9是示出從驅動電路51所輸出的光學信號(連續信號)的測量結果的示圖。
[0040]圖10是示出從驅動電路52所輸出的光學信號(連續信號)的測量結果的示圖。
[0041]圖11是示出從驅動電路53所輸出的光學信號(連續信號)的測量結果的示圖。
[0042]圖12是示出從驅動電路51所輸出的突發光學信號的測量結果的示圖。
[0043]圖13是示出從驅動電路52所輸出的突發光學信號的測量結果的示圖。
[0044]圖14是示出從驅動電路53所輸出的突發光學信號的測量結果的示圖。【具體實施方式】
[0045]以下將使用附圖對本發明的實施例進行描述。注意，附圖中相同或相對應的部分由相同附圖標記所表示并且其描述并不重復。
[0046]圖1是示出根據本發明實施例的PON系統的配置的示圖。
[0047]參考圖1，P0N系統301例如是10G-EP0N，并且包括光學網絡單元202A、202B、202C和202D、光學線路終端201以及分流器(splitter) SPl和SP2。光學網絡單元202A、202B和202C以及光學線路終端201通過分流器SPl和SP2以及光纖OPTF彼此進行連接，并且向/從彼此傳送和接收光學信號。光學網絡單元202D和光學線路終端201通過分流器SP2和光纖OPTF彼此進行連接，并且向/從彼此傳送和接收光學信號。在PON系統301中，從光學網絡單元202A、202B、202C和202D到光學線路終端201的光學信號被時分復用。
[0048]圖2是示出根據本發明實施例的PON系統中的光學網絡單元的配置的示圖。
[0049]參考圖2，光學網絡單元202包括光學收發器21、PON接收處理單元22、緩沖存儲器23、UN傳輸處理單元24、UNI (用戶網絡接口)端口 25、UN接收處理單元26、緩沖存儲器27、PON傳輸處理單元28和控制單元29。
[0050]光學收發器21可從光學網絡單元202移除。光學收發器21接收從光學線路終端201所傳送的下游光學信號，并且將該下游光學信號轉換為電信號并隨后輸出該電信號。
[0051]PON接收處理單元22對來自從光學收發器21所接收的電信號的幀進行重構，并且根據幀的類型來將幀歸類為控制單元29或UN傳輸處理單元24。具體地，PON接收處理單元22經由緩沖存儲器23將數據幀輸出至UN傳輸歷單元24，并且將控制幀輸出至控制單元29。
[0052]控制單元29生成包括各種類型的控制信息的控制幀，并且將該控制幀輸出至UN傳輸處理單元24。
[0053]UN傳輸處理單元24經由UNI端口 25將從PON接收處理單元22所接收的數據幀和從控制單元29所接收的控制幀傳送至諸如個人計算機之類的用戶終端，該用戶終端并未示出。
[0054]UN接收處理單元26將經由UNI端口 25從用戶終端所接收的數據幀經由緩沖存儲器27輸出至PON傳輸處理單元28，并且將經由UNI端口 25從用戶終端所接收的控制幀輸出至控制單元29。
[0055]控制單元29執行與光學線路終端201和光學網絡單元202之間的PON線路的控制和管理相關的家庭側處理，諸如MPCP和0ΑΜ。具體地，通過與連接至PON線路的光學線路終端201交換MPCP消息和OAM消息，執行諸如接入控制之類的各種類型的控制。控制單元29生成包括各種類型的控制信息的控制幀，并且將該控制幀輸出至PON傳輸處理單元28。此外，控制單元29對光學網絡單元202中的相應單元執行各種類型的設置處理。
[0056]PON傳輸處理單元28將從UN接收處理單元26所接收的數據幀以及從控制單元29所接收的控制幀輸出至光學收發器21。
[0057]光學收發器21將從PON傳輸處理單兀28所接收的數據巾貞和控制巾貞轉換為光學信號，并且將該光學信號傳送至光學線路終端201。
[0058]圖3是示出根據本發明實施例的光學網絡單元中的光學收發器的發射機側的詳細配置的示圖。
[0059]參考圖3，光學收發器21包括預緩沖電路61、均衡器電路62、驅動電路51、電流源64至66、定時電路67、發光電路75、主I/F (接口)69、CPU (中央處理器)70、從I/F71、控制寄存器72以及電容器Cl和C2。驅動電路51包括輸出緩沖電路(調制電流供應電路)63和偏置電流供應電路68。預緩沖電路61包括終端電阻器R11。發光電路75包括發光器件LD以及電感器31和32。CPU70包括例如作為EEPROM (電可擦除可編程只讀存儲器)的存儲器單元73。
[0060]預緩沖電路61通過電容器Cl和C2在終端電阻器Rll處接收傳送數據，該傳送數據是來自UN接收處理單元26的數據幀以及來自控制單元29的控制幀，并且放大該傳送數據并且隨后輸出經放大的傳送數據。例如，預緩沖電路61通過信號線路INP和INN接收傳送數據作為均衡信號。
[0061]均衡器電路62對從預緩沖電路61所接收的傳送數據執行波形整形，例如相位失真校正，并且輸出該傳送數據。
[0062]驅動電路51對發光電路75中的發光器件LD進行驅動。更具體地，輸出緩沖電路63包括例如具有兩個晶體管的差分驅動電路，并且基于從均衡器電路62所接收的傳送數據向發光器件75供應差分調制電流。該調制電流是其幅度根據要傳送至光學線路終端201的數據的邏輯值的電流。通過使用差分驅動電路的配置，可以提高調制電流關于傳送數據的邏輯值的變化的響應速度。
[0063]發光電路75向光學線路終端201傳送上游光學信號。在發光電路75中，發光器件LD通過電感器31連接至對其供應已供電電壓Vcc2的供電節點，并且通過電感器32連接至偏置電流供應電路68。發光器件LD基于從偏置電流供應電路68所供應的偏置電流以及從輸出緩沖電路63所供應的調制電流來發光并且改變發光強度。
[0064]電流源64至66分別向預緩沖電路61、均衡器電路62和輸出緩沖電路63供應例如作為電力的電流，并且能夠控制供電的開始和停止。更具體地，電流源64至66基于從控制單元29所接收的傳送啟用信號來切換是否分別向預緩沖電路61、均衡器電路62和輸出緩沖電路63進行供電。
[0065]具體地，當傳送啟用信號被激活時，電流源64至66執行分別對預緩沖電路61、均衡器電路62和輸出緩沖電路63的供電，并且當傳送啟用信號被去激活時，電流源64至66停止供電。
[0066]此外，定時電路67執行控制以強制停止從輸出緩沖電路63向發光器件LD供應調制電流。
[0067]偏置電流供應電路68向發光電路75供應作為電力的偏置電流。此外，偏置電流供應電路68基于從控制單元29所接收的傳送啟用信號來切換是否向發光電路75供應偏置電流。這里，在光學收發器21中，偏置電流的值被設置為使得當偏置電流被供應至處于去往發光器件LD的調制電流的幅度為零的狀態下的發光器件LD時發光器件LD進行發光。
[0068]在發光電路75中，電感器31具有連接至對其供應以供電電壓Vcc2的供電節點的第一端以及第二端。發光器件LD例如是激光二極管，并且具有連接至電感器31的第二端的陽極以及連接至電感器32的第一端的陰極。從輸入緩沖電路63所輸出的調制電流從發光器件LD的陽極流向陰極。[0069]供電電壓Vcc2比供電電壓Vccl的電平更高。供電電壓Vccl例如被供應至預緩沖電路61和均衡器電路62。此外，供電電壓Vcc2例如被供應至輸出緩沖電路63。供電電壓Vccl和供電電壓Vcc2是直流電壓。
[0070]CPU70例如經由包括信號線路SCL和信號線路SDA的I2C總線來與控制單元29交換各種類型的數據。
[0071]主I/F69在CPU70和I2C總線之間提供接口功能。
[0072]從I/F71在CPU70和控制寄存器72之間提供接口功能。
[0073]CPU70通過從I/F71向控制寄存器72寫入各種控制數據。
[0074]電流源66基于寫入控制寄存器72的控制數據APCl來改變供應至輸出緩沖電路63的電流的量。
[0075]偏置電流供應電路68基于寫入控制寄存器72的控制數據APC2來改變供應至發光電路75的電流的量。
[0076]圖4是示出根據本發明實施例的光學網絡單元的光學收發器中的光學輸出和傳送啟用信號的示圖。注意，指示為“數據”的光學輸出的波形的一部分實際上根據傳送數據的邏輯值而具有在僅“偏置”部分的水平與“偏置”部分和“數據”部分的組合的水平之間變化的波形。
[0077]參考圖4，首先，在光學線路終端201不允許上游光學信號的傳輸的時段期間去激活傳送啟用信號。在這種情況下，偏置電流供應電路68不進行操作并且因此不生成偏置電流。
[0078]然后，當光學線路終端201允許上游光學信號的傳輸時，為了從光學網絡單元202傳送上游光學信號，該傳送啟用信號被激活。由此，偏置電流供應電路68開始其操作并且生成偏置電流，并將該偏置電流供應至發光器件LD。
[0079]此外，當傳送啟用信號被激活時，電流源64至66開始其操作并且分別向預緩沖電路61、均衡器電路62和輸出緩沖電路63供應電流。然而，注意，通過定時電路67的控制(定時tl)不向發光器件LD供應來自輸出緩沖電路63的調制電流。
[0080]也就是說，定時電路67在時間TDL過去之后從定時tl到定時t2的時段期間強制停止從輸出緩沖電路63向發光器件LD的調制電流的供應。由此，能夠防止在偏置電流的水平不穩定的狀態下流動的調制電流所導致的過沖(overshoot)的出現等，這使得能夠穩定電路工作。
[0081]然后，當時間TDL已經過去并且開始向發光器件LD供應調制電流時(定時t2)，作為無效數據的前導開始傳送。此后，開始傳送有效數據。
[0082]然后，當傳送啟用信號被去激活以停止從光學網絡單元202傳輸上游光學信號時(定時t3)，輸出緩沖電路63和偏置電流供應電路68停止其操作并且因此停止生成偏置電流和調制電流。
[0083]圖5是示出根據本發明實施例的用于假設沒有針對光學收發器的驅動電路中的反應電流采取措施的情況的配置的示圖。
[0084]參考圖5，驅動電路51進一步包括電阻器13和14以及濾波器電路17。輸出緩沖電路63包括電阻器11和12以及差分驅動電路41。差分驅動電路41包括N溝道MOS晶體管15和16。偏置電流供應電路68包括電流源33。[0085]差分驅動電路41根據傳送數據的邏輯值來切換是否向發光器件LD供應電流。
[0086]電阻器11和12連接在差分驅動電路41的差分輸出之間。電阻器11和電阻器12串聯連接在N溝道MOS晶體管15的漏極和N溝道MOS晶體管16的漏極之間。
[0087]更具體地，電阻器11具有連接至對其供應以供電電壓Vcc2的供電節點的第一端以及第二端。電阻器12具有連接至對其供應以供電電壓Vcc2的供電節點的第一端以及第二端。N溝道MOS晶體管15具有連接至電阻器11的第二端的漏極、連接至電流源66的第一端的源極以及連接至數據節點NO的柵極。N溝道MOS晶體管16具有連接至電阻器12的第二端的漏極、連接至電流源66的第一端的源極以及連接至數據節點NI的柵極。電流源66的第二端連接至對其供應接地電壓的接地節點。此外，偏置電流供應電路68中的電流源33連接在電感器32的第二端和接地節點之間。
[0088]數據節點NO在發射機數據具有邏輯值“O”時被激活。數據節點NI在發射機數據具有邏輯值“I”時被激活。
[0089]差分驅動電路41和發光電路75彼此DC耦合(直流耦合)。也就是說，N溝道MOS晶體管15和電阻器11之間的連接節點直流耦合至發光器件LD的陽極和對其供應作為直流供電電壓的供電電壓Vcc2的節點之間的連接節點。N溝道MOS晶體管16和電阻器12之間的連接節點直流耦合至發光器件LD的陰極和偏置電流供應電路68之間的連接節點。
[0090]更具體地，電阻器11的第二端和N溝道MOS晶體管15的漏極之間的連接節點以及電感器31的第二端和發光器件LD的陽極之間的連接節點通過電阻器13彼此連接。電阻器12的第二節點和N溝道晶體管16的漏極之間的連接節點以及電感器32的第一端和發光器件LD的陰極之間的連接節點通過電阻器14彼此連接。
[0091]在輸出緩沖電路63中，電阻器11和12是用于阻抗匹配的終端電阻器。具體地，在10G-EP0N中，電阻器11和12可用于防止突發光學信號的振鈴。
[0092]發光器件LD例如包括在組件發光模塊中。輸出緩沖電路63、濾波器電路17、電阻器13和14、發光電路75以及偏置電流供應電路68被安裝在印刷電路板(PCB)上。發光電路75和發光模塊利用其間的柔性印刷電路板(FPC)彼此連接。
[0093]輸出緩沖電路63的差分驅動電路41的差分輸出和發光器件LD之間的連接通過傳輸線路來建立。更具體地，N溝道MOS晶體管15的漏極和電阻器11之間的連接節點與發光器件LD的陽極之間的連接由諸如微波傳輸帶線路之類的傳輸線路來建立。此外，N溝道MOS晶體管16的漏極和電阻器12之間的連接節點和發光器件LD的陰極之間的連接由諸如微波傳輸帶線路之類的傳輸線路來建立。傳輸線路具有例如25mm至30mm的長度，并且具有例如25 Ω的特征阻抗。
[0094]對于發光電路75和偏置電流供應電路68而言，無需特別考慮阻抗。優選地，發光電路75和偏置電流供應電路68在直流方面具有低阻抗而在交流方面具有高阻抗。
[0095]電阻器13和14是提供為校正突發光學信號的頻率特性并且對輸出緩沖電路63一側的寄生電容所導致的阻抗降低進行補償的阻尼電阻器。
[0096]濾波器電路17被設置在電阻器13和電阻器14之間以移除諸如在差分驅動電路41和發光電路75之間流動的調制電流之類的高頻分量。
[0097]驅動電路51的操作如下。具體地，當傳送數據具有邏輯值“I”時，N溝道MOS晶體管15被截止并且N溝道MOS晶體管16被導通。由此，電流Ml從發光電路75的供電節點通過差分驅動電路41中的N溝道晶體管16和發光器件LD而流向輸出緩沖電路63的接地節點。也就是說，向發光器件LD供應以特定幅度的調制電流。
[0098]當傳送數據具有邏輯值“O”時，N溝道MOS晶體管15被導通而N溝道MOS晶體管16則被截止。由此，在沒有發光器件LD介入的情況下，電流MO從發光電路75的供電節點通過差分驅動電路41中的N溝道MOS晶體管15而流向輸出緩沖電路63的接地節點。也就是說，去往發光器件LD的調制電路的幅度為零。
[0099]此外，無論傳送數據的邏輯值如何，通過電流源33，偏置電流Ibias從發光電路75的供電節點通過發光器件ID流向偏置電流供應電路68的接地節點。
[0100]圖6是示出在圖5所示的驅動電路中流動的反應電流的示圖。
[0101]參考圖6，在驅動電路51中，當傳送數據具有邏輯值“I”時，反應電流INE從輸出緩沖電路63的供電節點通過電阻器12和電阻器14而流向電流源33的接地節點。
[0102]現在，當電阻器11和電阻器12中每一個的電阻值為Rout，電阻器13和電阻器14中的每一個的電阻值為Rdamp，發光器件LD的正向電壓和差分電阻分別為Vf和Rd，并且經由發光器件LD流動的偏置電流和調制電流分別為Ibias和Imod時，反應電流INE由以下等式表不:
[0103]INE=Vf/(Rout+Rdamp)
[0104]此外，電流源66的輸出電流y由以下等式表示:
[0105]y=Imod+[{Vf+(Rd+Rdamp)XImod}/Rout]
[0106]這里，由于電流源66的輸入具有高阻抗，所以所有反應電流INE都流向電流源33。也就是說，電流源33的輸出電流X由以下等式表示:
[0107]x=Ibias+Vf/(Rout+Rdamp)
[0108]具體地,例如，當Vf=L 4[V]、Rout=25[ Ω ] ? Rdamp=6[ Ω ]時，電流源33的輸出電流X由以下等式表示:
[0109]x=Ibias+45.2
[0110]在本發明的實施例中，通過在光學收發器21的驅動電路中采用諸如以下所示出的配置，減小反應電流INE。
[0111]圖7是示出根據本發明實施例的光學收發器的驅動電路的配置的示圖。
[0112]參考圖7，與圖5所示的驅動電路51相比，在驅動電路52中，電阻器11的第一端和電阻器12的第一端連接至供電節點。由此，由差分驅動電路41供應至發光器件LD的電流的供電由發光電路75供應。也就是說，差分驅動電路41使用從發光電路75所供應的電力來向發光器件LD供應電流。電阻器11和電阻器12之間的連接節點的電位比發光電路75的供電節點低了與電阻器13和電阻器11中的電壓下降相對應的量。也就是說，電阻器11和電阻器12之間的連接的電位由從發光電路75的供電節點所供應的供電電壓Vcc2來確定。
[0113]例如，在輸出緩沖電路63和發光電路75彼此交流耦合而不是彼此直流耦合的配置中，不存在去往差分驅動電路41的直流供電路徑。因此，輸出緩沖電路63中的電阻器11和電阻器12之間的連接節點需要連接至供電節點。
[0114]然而，在驅動電路52中，輸出緩沖電路63和發光電路75彼此直流耦合。因此，由于能夠通過直流耦合從發光電路75供應直流電力，所以無需將電阻器11和電阻器12之間的連接節點連接至供電節點。
[0115]也就是說，通過如圖7所示的電阻器11和電阻器12之間的連接節點和供電節點彼此不連接的配置，用于輸出緩沖電路63和偏置電流供應電路68之間通過發光電路75流動的反應電流INE的路徑包括發光電路75的供電節點和輸出緩沖電路63之間的路徑。
[0116]具體地，反應電流INE從發光電路75的供電節點以該順序通過電感器31、電阻器
13、電阻器11、電阻器12、電阻器14、電感器32和偏置電流供應電路68而流向接地節點。由此，用于反應電流INE的路徑的阻抗與圖5所示的驅動電路51相比有所增加，這使得能夠減小反應電流INE。
[0117]在驅動電路52中，反應電流INE由以下等式表示:
[0118]INE=Vf/{2X (Rout+Rdamp)}
[0119]此外，電流源66的輸出電流y由以下等式表示:
[0120]y=Imod+[{Vf+(Rd+Rdamp)XImod}/Rout]
[0121]這里，由于電流源66的輸入具有高阻抗，所以所有的反應電流INE都流向電流源
33。也就是說，電流源33的輸出電流X由以下等式表示:
[0122]x=Ibias+Vf/{2 X (Rout+Rdamp)}
[0123]具體地，例如，當Vf=1.4[V]、Rout=25[Q]并且Rdamp=6[Q]時，電流源33的輸出電流X由以下等式表示:
[0124]x=Ibias+22.6
[0125]也就是說，與圖5所示的驅動電路51相比，驅動電路52可以使電流消耗降低
22.6mAο
[0126]在驅動電路52中，當傳送數據的占空比恒定時，電阻器11和電阻器12之間的連接節點的電位不變。因此，在該連接節點處，接地電位在交流方面是穩定的。也就是說，當光學收發器21傳送連續光學信號時，能夠獲得穩定的傳輸特性。
[0127]另一方面，當光學收發器21傳送突發光學信號時，傳送數據的占空比在不傳送光學信號的時段期間為零。因此，占空比在光學信號開始傳輸的定時處改變。因此，電阻器11和電阻器12之間的連接節點的電位變得不穩定，這會導致突發光學信號中的振鈴。
[0128]鑒于此，在本發明的實施例中，通過在光學收發器21的驅動電路中進一步采用諸如以下所示的配置，以上所描述的問題也能夠得以解決。
[0129]圖8是示出根據本發明實施例的光學收發器的驅動電路的配置的示圖。
[0130]參考圖8，與圖7所示的驅動電路52相比，在驅動電路53中，輸出緩沖電路63進一步包括電容器19。
[0131]電容器19被連接在對其供應固定電壓的供電電壓Vcc2的節點與電阻器11和電阻器12之間的連接節點之間。也就是說，電阻器11的第一端和電阻器12的第一端通過電容器19連接至供電節點。電容器19的電容值例如為1000pF。
[0132]由此，在沒有發光電路75介入的情況下，電阻器11和12交流耦合至對其供應固定電壓的節點。注意到，該固定電壓并不限于供電電壓Vcc2，并且可以是例如接地電壓。
[0133]這樣，在驅動電路53中，電容元件被連接在其電位可能在圖7所示的驅動電路52中變得不穩定的終端電阻器之間的連接節點與供電節點之間。
[0134]由此，連接節點的電位能夠被穩定在供電電壓Vcc2。此外，由于供電節點和每個終端電阻器彼此交流耦合，所以能夠防止來自諸如圖6所示的供電節點的反應電流INE流動。在驅動電路53中，與圖7所示的驅動電路52中相同的反應電流INE進行流動。
[0135]在驅動電路53中，反應電流INE由以下等式表示:
[0136]INE=Vf/{2X (Rout+Rdamp)}
[0137]此外，電流源66的輸出電流y由以下等式表示
[0138]y=Imod+[{Vf+(Rd+Rdamp)XImod}/Rout]
[0139]這里，由于電流源66的輸入具有高阻抗，所以所有反應電流INE都流向電流源33。也就是說，電流源33的輸出電流X由以下等式表示:
[0140]x=Ibias+Vf/{2 X (Rout+Rdamp)}
[0141]具體地，例如，當1.4[V]、Rout=25[Q]且Rdamp=6[Q]時，電流源33的輸出電流X由以下等式表示:
[0142]x=Ibias+22.6
[0143]也就是說，利用圖7所示的驅動電路52，與圖5所示的驅動電路51相比，驅動電路53可以使電流消耗減小22.6mA。
[0144]圖9是示出從驅動電路51所輸出的光學信號(連續信號)的測量結果的示圖。圖10是示出從驅動電路52所輸出的光學信號(連續信號)的測量結果的示圖。圖11是示出從驅動電路53所輸出的光學信號(連續信號)的測量結果的示圖。圖12是示出從驅動電路51所輸出的突發光學信號的測量結果的示圖。圖13是示出從驅動電路52所輸出的突發光學信號的測量結果的示圖。圖14是示出從驅動電路53所輸出的突發光學信號的測量結果的示圖。
[0145]圖9至圖11示出了光學信號的眼狀圖案。此外，在圖12至圖14中，B是光學信號重復邏輯高電平和邏輯低電平的部分。
[0146]參考圖9至圖11，即使如圖7所示電阻器11的第一端和電阻器12的第一端之間的連接與供電節點斷開連接，并且即使如圖8所示電容器19連接在電阻器11的第一端和電阻器12的第一端以及供電節點之間，眼狀圖案的波形也不失真，并且獲得了與圖5所示的驅動電路相類似的眼狀圖案。也就是說，能夠看到圖7和圖8所示的驅動電路獲得了與圖5所示的驅動電路等同的光學信號傳輸特性。
[0147]此外，在圖13所示的突發光學信號中，與圖12所示的突發光學信號相比，在突發信號升高的部分A處振鈴很大。
[0148]另一方面，在圖14所示的突發光學信號中，與圖13所示的突發光學信號相比，能夠看到在突發信號升高的部分A處沒有振鈴，并且因此突發光學信號傳輸特性被改善。
[0149]在測量時，在圖12至圖14中，從發光電路75的供電節點流向偏置電流供應電路68的接地節點的電流分別是92mA、69mA和69mA。也就是說，在圖7和圖8所示的驅動電路中，與圖5所示的驅動電路相比，電流消耗降低了大約23mA。
[0150]同時，在專利文獻I中所描述的激光驅動電路中，由于差分驅動電路和激光二極管通過電容元件彼此交流耦合，所以突發響應特性由于終端電阻器和電容元件的時間常數而惡化。例如，如果為了防止這樣的突發響應特性惡化而執行通過電阻器的直流耦合而不是交流耦合，則不對激光二極管的驅動有所貢獻的反應電流可以通過直流耦合來從差分驅動電路流向偏置電路。[0151]另一方面，在根據本發明實施例的驅動電路中，輸出緩沖電路63向發光器件LD供應其幅度根據要傳送的數據的邏輯值的調制電流。在輸出緩沖器電路63中，差分驅動電路41根據該數據的邏輯值來切換是否向發光器件LD供應電流。電阻器11和12被連接在差分驅動電路41的差分輸出之間。然后，差分驅動電路41和發光電路75彼此直流耦合，并且由差分驅動電路41供應至發光器件LD的電流的供電從發光電路75進行供應。
[0152]也就是說，輸出緩沖電路63的供電節點與終端電阻器11和12之間的路徑被阻止。然后，針對偏置電流從供電節點供應對輸出緩沖電路63的供電，即從發光電路75的供電節點進行供應。
[0153]通過這樣的配置，用于反應電流的路徑的阻抗增加。因此，例如在圖7中所描述的，由于并不對發光器件的驅動有所貢獻的反應電流減半，所以功耗可以被降低。
[0154]此外，在根據本發明實施例的驅動電路中，在沒有發光電路75介入的情況下，電阻器11和12被交流耦合至對其供應固定電壓的節點。
[0155]也就是說，在輸出緩沖電路63的供電節點與電阻器11和12之間的路徑被阻止的配置中，由于在突發光學信號中可能出現振鈴，所以在輸出緩沖電路63的供電節點與電阻器11和12之間安裝電容器以繞過不期望出現的高頻分量。
[0156]通過這樣的配置，不對發光器件的驅動有所貢獻的反應電流能夠被減小，并且能夠穩定關發響應。
[0157]此外，在根據本發明實施例的驅動電路中，電阻器11和電阻器12串聯連接在N溝道MOS晶體管15的漏極和N溝道MOS晶體管16的漏極之間。N溝道MOS晶體管15的漏極和電阻器11之間的連接節點直流耦合至發光器件LD的陽極和對其供應直流供電電壓的節點之間的連接節點。N溝道MOS晶體管16的漏極和電阻器12之間的連接節點直流耦合至發光器件LD的陰極和偏置電流供應電路68之間的連接節點。
[0158]通過這樣的配置，能夠提供將差分驅動電路41與終端電阻器11和12直流耦合至發光器件LD的適當電路。
[0159]此外，在根據本發明實施例的驅動電路中，電容器19被連接在對其供應固定電壓的節點與電阻器11和電阻器12之間的連接節點之間。
[0160]通過這樣的配置，能夠提供穩定終端電阻器11和終端電阻器12之間的連接節點的電位的適當電路。
[0161]注意，雖然在根據本發明實施例的驅動電路中，差分驅動電路41被配置為包括一級晶體管電路，但是配置并不局限于此。差分驅動電路41可以被配置為包括多級的晶體管電路。在這種情況下，足以將直流供電電流從發光電路75供應至最后一級的電路。
[0162]以上所描述的實施例要在所有方面被認為是說明性而非限制性的。本發明的范圍由所附權利要求而不是以上描述所指示，并且其意在包括落入權利要求等同形式的含義和范圍之內的所有變化。
[0163]附圖標記列表
[0164]11至14和Rl:晶體管
[0165]15和16:N溝道MOS晶體管
[0166]17:濾波器電路
[0167]19:電容器[0168]21:光學收發器
[0169]22:Ρ0Ν接收處理單元
[0170]23:緩沖存儲器
[0171]24:UN傳輸處理單元
[0172]25:UNI 端口
[0173]26:UN接收處理單元
[0174]27:緩沖存儲器
[0175]28:Ρ0Ν傳輸處理單元
[0176]29:控制單元
[0177]31和32:電感器
[0178]33:電流源
[0179]41:差分驅動電路
[0180]51至53:驅動電路
[0181]61:預緩沖電路
[0182]62:均衡器電路
[0183]63:輸出緩沖電路(調制電流供應電路)
[0184]64至66:電流源
[0185]67:定時電路
[0186]68:偏置電流供應電路
[0187]69:主 I/F (接口 )
[0188]70: CPU
[0189]71:從 I/F
[0190]72:控制寄存器
[0191]73:存儲器單元
[0192]75:發光電路
[0193]201:光學線路終端
[0194]202A、202B、202C 和 202D:光學網絡單元
[0195]301:PON 系統
[0196]Cl和C2:電容器
[0197]LD:發光器件
[0198]SPl 和 SP2:分流器
[0199]OPTF:光纖
【權利要求】
1.一種驅動電路，包括: 偏置電流供應電路，所述偏置電流供應電路用于向用于傳送光信號的發光器件供應偏置電流，所述發光器件被包括在發光電路中；以及 調制電流供應電路，所述調制電流供應電路用于向所述發光器件供應調制電流，所述調制電流的幅度是根據要傳送的數據的邏輯值，其中， 所述調制電流供應電路包括: 差分驅動電路，所述差分驅動電路用于根據所述數據的邏輯值來切換是否向所述發光器件供應電流；以及 終端電阻器，所述終端電阻器被連接在所述差分驅動電路的差分輸出之間，并且所述差分驅動電路和所述發光電路彼此直流耦合，并且由所述差分驅動電路供應至所述發光器件的所述電流的供電從所述發光電路進行供應。
2.根據權利要求1所述的驅動電路，其中，所述終端電阻器在所述發光電路沒有介入的情況下交流耦合至節點，對所述節點供應固定電壓。
3.根據權利要求1或2所述的驅動電路，其中， 所述差分驅動電路包括: 第一晶體管，所述第一晶體管具有第一傳導電極和第二傳導電極，所述第一傳導電極直流耦合至所述發光器件的第一端； 第二晶體管，所述第二晶體管具有第一傳導電極和第二傳導電極，所述第一傳導電極直流耦合至所述發光器件的第 二端，并且所述第二傳導電極電連接至所述第一晶體管的第二傳導電極；以及 第一終端電阻器和第二終端電阻器，所述第一終端電阻器和第二終端電阻器串聯連接在所述第一晶體管的第一傳導電極和所述第二晶體管的第一傳導電極之間，其中， 所述第一晶體管的第一傳導電極和所述第一終端電阻器之間的連接節點直流耦合至所述發光器件的第一端和直流供電電壓所供應到的節點之間的連接節點，并且 所述第二晶體管的第一傳導電極和所述第二終端電阻器之間的連接節點直流耦合至所述發光器件的第二端和所述偏置電流供應電路之間的連接節點。
4.根據權利要求3所述的驅動電路，其中， 所述調制電流供應電路進一步包括: 電容器，所述電容器連接在固定電壓所供應到的節點與所述第一終端電阻器和所述第二終端電阻器之間的連接節點之間。
5.一種通信系統中的光學網絡單元，在所述通信系統中，從多個光學網絡單元到光學線路終端的光學信號被時分復用，該光學網絡單元包括: 發光電路，所述發光電路包括用于傳送光學信號的發光器件；以及 驅動電路，所述驅動電路用于驅動所述發光器件，其中， 所述驅動電路包括: 偏置電流供應電路，所述偏置電流供應電路用于向所述發光器件供應偏置電流；以及調制電流供應電路，所述調制電流供應電路用于向所述發光器件供應調制電流，所述調制電流的幅度是根據要傳送的數據的邏輯值，并且所述調制電流供應電路包括:差分驅動電路，所述差分驅動電路用于根據所述數據的邏輯值切換是否向所述發光器件供應電流；以及 終端電阻器，所述終端電阻器被連接在所述差分驅動電路的差分輸出之間，并且所述差分驅動電路和所述發光電路彼此直流耦合，并且由所述差分驅動電路供應至所述發光器件的電流的 供電從所述發光電路進行供應。
【文檔編號】H01S5/042GK103548270SQ201280024322
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年4月2日 優先權日:2011年8月31日
【發明者】湯田秀逸 申請人:住友電氣工業株式會社