申请/专利权人：南京美辰微电子有限公司

申请日：2017-09-26

公开（公告）日：2024-03-29

公开（公告）号：CN107591680B

主分类号：H01S5/042

分类号：H01S5/042

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.29#授权;2018.06.08#实质审查的生效;2018.01.16#公开

摘要：本发明提出了一种离散式激光驱动器尾电流源，包括：n个BJT电流镜、n个差分驱动单元、一个偏置电流源和一个发光二极管。其中，每个所述BJT电流镜与一个所述差分驱动单元连接，以将该BJT电流镜作为相应的差分驱动单元的尾电流源。所述偏置电流源与所述发光二极管相连，以将该所述偏置电流源作为所述发光二极管的尾电流源。本发明通过BJT电流镜以二进制形式的分组重构技术实现低节点电容和调制电流全动态范围内的高带宽。

主权项：1.一种离散式激光驱动器尾电流源，其特征在于，包括：n个BJT电流镜、n个差分驱动单元、一个偏置电流源和一个发光二极管；其中，每个所述BJT电流镜与一个所述差分驱动单元连接，以将该BJT电流镜作为相应的差分驱动单元的尾电流源；所述偏置电流源与所述发光二极管相连，以将该所述偏置电流源作为所述发光二极管的尾电流源；其中，第i个所述BJT电流镜包括：第一三极管Q2i-1、第二三极管Q2i、第一电阻R2i-1、第二电阻R2i、第一开关S2i-1、第二开关S2i和MOS管，其中，所述第一三极管Q2i-1的集电极接电流输入端，所述第二三极管Q2i的集电极接一个调制电流源，所述第一三极管Q2i-1的发射极与所述第一电阻R2i-1的一端相连，所述第一电阻R2i-1的另一端接地，所述第二三极管Q2i的发射极与所述第二电阻R2i的一端相连，所述第二电阻R2i的另一端接地，所述第一三极管Q2i-1的基极和所述第二三极管Q2i的基极相连，所述第一开关S2i-1的一端与所述MOS管的源极相连，所述第一开关S2i-1的另一端与所述第二开关S2i的一端相连，所述第二开关S2i的另一端接地，所述MOS管的栅极接所述电流输入端，以向所述BJT电流镜提供基极电流，n个BJT电流镜随输入电流的增加离散式依次导通，其中，输出电流IMOD＝∑Ii，i＝1,2…n；I2＝I1，Ii+1＝2*Ii，1in；Ii为第i组BJT电流镜的输出电流，n为BJT电流镜的数量。

全文数据：离散式激光驱动器尾电流源技术领域[0001]本发明涉及微电子技术领域，特别涉及一种离散式激光驱动器尾电流源。背景技术[0002]图1为一种典型的发光二极管驱动电路。IBIAS和IM0D分别为发光二极管和驱动器的尾电流源。由于发光二极管受温度和漂移等因素的影响，调制电流IM0D往往受反馈调节控制，工作范围一般需要从几毫安到100毫安。图2为BJT器件的截止频率ft与电流密度Je的关系曲线。很明显，BJT器件在这样的宽动态范围工作时，只能在特定的电流密度下呈现出最佳工作带宽。[0003]为了保证这种电路的工作过程中的可靠性，提供调制电流IM0D的BJT器件尺寸需要保证最大调制电流时安全工作。因此提供调制电流的BJT器件尺寸往往非常大，这将使得电流源的输出节点存在较大的寄生电容，从而影响电路在大信号工作时的性能。发明内容[0004]本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。[0005]为此，本发明的目的在于提出一种离散式激光驱动器尾电流源。[0006]为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种离散式激光驱动器尾电流源，包括：n个BJT电流镜、n个差分驱动单元、一个偏置电流源和一个发光二极管。其中，每个所述BJT电流镜与一个所述差分驱动单元连接，以将该BJT电流镜作为相应的差分驱动单元的尾电流源。所述偏置电流源与所述发光二极管相连，以将该所述偏置电流源作为所述发光二极管的尾电流源；[0007]其中，每个所述BJT电流镜包括:第一三极管Q2i—i、第二三极管Q2i、第一电阻Rsh、第二电阻R2i、第一开关S2il、第二开关S2i和MOS管，其中，所述第一三极管Q2H的集电极接电流输入端，所述第二三极管Q2i的集电极接一个调制电流源，所述第一三极管Q2i的发射极与所述第一电阻R2H的一端相连，所述第一电阻R2l-1的另一端接地，所述第二三极管Q2i的发射极与所述第二电阻R2i的一端相连，所述第二电阻R2i的另一端接地，所述第一三极管Q2H的基极和所述第二三极管Q2i的基极相连，所述第一开的一端与所述M0S管的源极相连，所述第一开关S2i-1的另一端与所述第二开关s2i的一端相连，所述第二开关s2i的另一端接地，所述M0S管的栅极接所述电流输入端，以向所述BJT电流镜提供基极电流，n个BJT电流镜随输入电流的增加离散式依次导通，[0008]其中，输出电流IM0D=SIi，i=l，2…n;[0009]12=11，Ii+1=2*Ii，li彡n;Ii为第i组BJT电流镜，n为BJT电流镜的数量。[0010]进一步，每个所述BJT电流镜的电流镜像倍数KiIMODIrefzRuI^i，其中，Iref为输入电流值，丨二1…11。[0011]进一步，每个所述BJT电流镜的BJT发射区尺寸之比为Q2iQ2i—!，i=卜-n。[0012]进一步，当输入电流IrefE2i-l*Irefmin，2i*Irefmin时，其中，Irefmin为Iref在其可调节范围内的最小值，开关S2m-1闭合，1彡i，S2p+2闭合，i彡p彡n;S2m打开，lm彡i，S2p+l打开，i彡m彡n。[0013]根据本发明实施例的离散式激光驱动器尾电流源，通过将电流镜以二进制形式分组重构，以实现低节点电容和调制电流全动态范围内的高带宽，通过调制电流全动态范围内的高带宽以及电流镜二进制形式的分组重构技术实现低节点电容和电流分配简洁优化，由于电流源的输出节点不存在寄生电容或寄生电容小，从而不会影响电路在大信号工作时的性能。[0014]本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。附图说明[0015]本发明的上述和或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：[0016]图1为传统的发光二极管驱动电路的电路图；[0017]图2为传统的BJT器件的截止频率ft与电流密度Je的关系曲线图；[0018]图3为根据本发明一个实施例的离散式激光驱动器尾电流源的电路图；[0019]图4为根据本发明另一个实施例的离散式激光驱动器尾电流源的电路图。具体实施方式[0020]下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。[0021]如图3所示，本发明实施例的离散式激光驱动器尾电流源，包括:n个BJT电流镜、n个差分驱动单元、一个偏置电流源和一个发光二极管。[0022]具体地，每个BJT电流镜与一个差分驱动单元连接，以将该BJT电流镜作为相应的差分驱动单元的尾电流源。偏置电流源与发光二极管相连，以将该偏置电流源作为发光二极管的尾电流源。[0023]每个BJT电流镜包括：第—三极管Qh、第二三极管Q2i、第—电阻R2ii、第二电阻R2i、第一开关S2i—i、第二开关S2i和M0S管。[0024]具体地，第一三极管Q2i-1的集电极接电流输入端，第二三极管Q2i的集电极接一个调制电流源，第一三极管Q2i的发射极与第一电阻R2^的一端相连，第一电阻心^的另一端^地^二三极管I的发射极与第二电阻fei的一端相连，第二电阻R2i的另一端接地，第一二极管Q^i的基极和第二三极管Q2i的基极相连，第一开关S2^的一端与105管的源极相连，第一开关^的另一端与第二开关i的一端相连，第二开关S2i的另一端接地，M〇s管的栅极接电流输入端，以向BJT电流镜提供基极电流，n个BJT电流镜随输入电流的增加离散式依次导通。[0025]本发明将输出电流IM0D和驱动器差分对按照如下关系分成n组，其中，输出电流]00=1：11，；1=1，2...11;12=11，11+1=2*11，11彡11;11为第1组耵1'电流镜的输出电流，11为BJT电流镜的数量。[0026]如图4所示，输入电流Iref可变并与输出电流成正比，每个BJT电流镜的电流镜像倍数K=IMODIref=R2i-iR2i，其中，Iref为输入电流值，i=卜_n。每个BJT电流镜的BJT发射区尺寸之比为Q2iQ2i-1，i=1…!!。[0027]当输入电流IrefG2i_l*Irefmin,2i*Irefmin时，其中，Irefmin为Iref在其可调节范围内的最小值，开关S2m-1闭合，1彡m彡i，S2p+2闭合，i彡p彡n;S2m打开，1彡m彡i，S2p+1打开，imn。[0028]根据本发明实施例的离散式激光驱动器尾电流源，通过将电流镜以二进制形式分组重构，以实现低节点电容和调制电流全动态范围内的高带宽，通过调制电流全动态范围内的高带宽以及电流镜二进制形式的分组重构技术实现低节点电容和电流分配简洁优化，由于电流源的输出节点不存在寄生电容或寄生电容小，从而不会影响电路在大信号工作时的性能。[0029]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。[0030]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

权利要求：1.一种离散式激光驱动器尾电流源，其特征在于，包括:n个BJT电流镜、n个差分驱动单元、一个偏置电流源和一个发光二极管。其中，每个所述BJT电流镜与一个所述差分驱动单元连接，以将该BJT电流镜作为相应的差分驱动单元的尾电流源。所述偏置电流源与所述发光二极管相连，以将该所述偏置电流源作为所述发光二极管的尾电流源；其中，每个所述BJT电流镜包括:第一三极管Q2i—1、第二三极管Q2i、第一电阻R2i-1、第二电阻R2i、第一开关Sn、第二开关S2i和MOS管，其中，所述第一三极管Q2l-i的集电极接电流输入端，所述第二三极管Q2i的集电极接一个调制电流源，所述第一三极管Q2i的发射极与所述第一电阻R2i-1的一端相连，所述第一电阻R2i-1的另一端接地，所述第二三极管Q2i的发射极与所述第二电阻R2i的一端相连，所述第二电阻R2i的另一端接地，所述第一三极管Q2i-1的基极和所述第二三极管Q2i的基极相连，所述第一开关的一端与所述MOS管的源极相连，所述第一开关S2H的另一端与所述第二开关S2i的一端相连，所述第二开关S2i的另一端接地，所述MOS管的栅极接所述电流输入端，以向所述BJT电流镜提供基极电流，n个BJT电流镜随输入电流的增加离散式依次导通，其中，输出电流IM0D=EIi，i=l,2."n;I2=Il，Ii+l=2*Ii，l«n;Ii为第i组BJT电流镜的输出电流，n为BJT电流镜的数量。2.如权利要求1所述的离散式激光驱动器尾电流源，其特征在于，每个所述BJT电流镜的电流镜像倍数K二IMOD1ref=Rh—iRh，其中，Iref为输入电流值，i=1…n。3.如权利要求1所述的离散式激光驱动器尾电流源，其特征在于，每个所述BJT电流镜的BJT发射区尺寸之比为Q2iQ2i_i，i=l‘"n。4.如权利要求1所述的离散式激光驱动器尾电流源，其特征在于，当输入电流Iref£*Irefmin，2i*Irefmin时，其中，Irefmin为Iref在其可调节范围内的最小值，开关S2111-1闭合，1彡m彡1，S2P+2闭合，iSP彡n;S2m打开，11，S2p+1打开，imn。

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