PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE10196994B4 29.06.2006
Titel Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung
Anmelder Asahi Kasei Microsystems Co., Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Aiba, Yusuke, Atsugi, Kanagawa, JP;
Ikeda, Masaki, Sagamihara, Kanagawa, JP;
Fujita, Takeshi, Isehara, Kanagawa, JP;
Hirose, Hideaki, Yokohama, Kanagawa, JP;
Maruo, Akio, Ebina, Kanagawa, JP
Vertreter KRAMER - BARSKE - SCHMIDTCHEN, 81245 München
DE-Anmeldedatum 21.12.2001
DE-Aktenzeichen 10196994
WO-Anmeldetag 21.12.2001
PCT-Aktenzeichen PCT/JP01/11292
WO-Veröffentlichungsnummer 0000251009
WO-Veröffentlichungsdatum 27.06.2002
Date of publication of WO application in German translation 13.11.2003
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 29.06.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.06.2006
Free division/divided out on the grounds of lack of unity 10164923.1;
10164922.3
IPC-Hauptklasse H03K 17/041(2006.01)A, F, I, 20060110, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G11B 7/125(2006.01)A, L, I, 20060110, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung, bei der ein Transistor zur Durchführung eines Hochgeschwindigkeits-Schaltens eines Stroms, der durch den Transistor fließt, geschaltet wird, sowie eine Hochfrequenzstromquelle, bei der die Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung verwendet wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Hochfrequenz-Überlagerungsschaltung, bei der ein Ausgangssignal von einem Oszillator bei der Schaltsteuerung einer Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung verwendet wird, sowie eine Hochfrequenzstromquelle, bei der die Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung zur Extraktion eines Hochfrequenzstroms verwendet wird.

Ferner ist die vorliegende Erfindung für eine Laserdiodentreiberschaltung zum Ansteuern einer Laserdiode in einer Vorrichtung zum Lesen und Schreiben von Daten auf einem) Speichermedium, wie z.B. einer CD-R, einer CD-RW oder einem DVD-RAM geeignet.

In einer Vorrichtung zum Lesen und Schreiben von Daten auf einem) Speichermedium, wie z.B. einer CD-R, einer CD-RW oder einem DVD-RAM, werden eine Laserdiode und eine Laserdiodentreiberschaltung zur Bestrahlung des Speichermediums mit Licht zum Lesen oder Schreiben von Daten verwendet.

Gewöhnlich ist eine Laserdiodentreiberschaltung aus einem Oszillator 2, einer Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung (oder Hochfrequenzstromquelle) 2 und einer Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung 3 aufgebaut, wie es in 9 gezeigt ist.

Die Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung (Hochfrequenzstromquelle) 2 ist zum Schalten eines Stroms, der durch eine Laserdiode 4 fließt, auf der Basis eines Oszillationsausgangsignals von dem Oszillator 1 angeordnet. Die Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung 2 bildet eine Hochfrequenz-Überlagerungsschaltung. Die Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung 3 ist zum Schalten eines Stroms, der durch eine Laserdiode 4 fließt, auf der Basis eines extern zugeführten Signals angeordnet.

Als derartige Laserdiodentreiberschaltung wird eine Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung verlangt, bei der ein großer Strom zum Ansteuern einer Laserdiode mit hoher Geschwindigkeit ansteigen gelassen wird, und bei der das Überschwingen des Stroms begrenzt wird, wenn der Strom ansteigt.

Beispielsweise ist eine Schaltung (ähnlich einer Schaltung gemäß JP 01-115181 A), die in 10 gezeigt ist, als herkömmliche Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung bekannt.

Diese herkömmliche Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung weist einen Ausgangs-MOS-Transistor Q1, einen Schalter SW1, der mit dem Drain des MOS-Transistors Q1 verbunden ist, einen MOS-Transistor Q2, der eine vorbestimmte Vorspannung an den MOS- Transistor Q1 liefert, und eine Konstantstromquelle I1 auf, die einen konstanten Strom an den MOS-Transistor Q2 liefert.

Wie es in 11 gezeigt ist, besteht der Schalter SW1 aus einem Schalt-MOS-Transistor Q3. Ein Schaltsignal wird durch einen Puffer BF an das Gate des MOS-Transistors Q3 angelegt.

In der so ausgebildeten herkömmlichen Schaltung wird ein Strom, der durch den MOS-Transistor Q1 fließt, durch Ausführen einer Unterbrechungs/Schließ-Steuerung des Schalters SW1 geschaltet.

Da in dieser herkömmlichen Schaltung der Schalter SW1 in den Strompfad des MOS-Transistors Q1 eingesetzt ist, wie es in 10 gezeigt ist, findet aufgrund des Einschaltwiderstands des Schalters SW1 ein Spannungsabfall statt. Um einen Ausgangsbürdenbereich des Schalters sicherzustellen, ist es daher notwendig, den Einschaltwiderstand des Schalters SW1 zu vermindern.

Um dies zu erreichen, muss der MOS-Transistor Q3, der als Schalter SW1 verwendet wird, wie es in 11 gezeigt ist, vergrößert Werden, d.h. das Verhältnis (W/L) der Kanalbreite (W) und der Kanallänge (L) muss erhöht werden, was zu einer Zunahme der Gatekapazität Cg des MOS-Transistors Q3 führt.

Folglich hat diese herkömmliche Schaltung den Nachteil, dass die Durchführung eines Hochgeschwindigkeits-Schaltens des Schalters SW1 schwierig ist. Sie hat auch den Nachteil, dass dann, wenn der Ausgangstrom ansteigt, eine Ladungsinjektion durch den Schalter SW1 leicht ein beträchtliches Überschwingen verursachen kann. Es ist eine weitere Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung aus der JP 2000-252521 A bekannt, die in 12 gezeigt ist.

Diese weitere herkömmliche Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung weist einen Ausgangs-MOS-Transistor Q1, einen MOS-Transistor Q2, der eine vorbestimmte Vorspannung an den MOS-Transistor Q1 liefert, und eine Konstantstromquelle I1 auf, die einen konstanten Strom an den MOS-Transistor Q2 liefert. Das Gate des MOS-Transistors Q1 und das Gate des MOS-Transistors Q2 sind durch einen Schalter SW2 miteinander verbunden und das Gate des MOS-Transistors Q1 ist durch einen Schalter SW3 geerdet.

In dieser so angeordneten weiteren herkömmlichen Schaltung wird eine an das Gate des MOS-Transistors Q1 angelegte Spannung durch abwechselndes Schließen des Schalters SW2 und des Schalters SW3 zum Schalten eines Stroms IAusgang gesteuert, der von dem MOS-Transistor Q1 gezogen wird.

Das heißt, dass die Gatespannung an dem MOS-Transistor Q1 auf eine von dem MOS-Transistor Q2 gelieferte Versorgungsvorspannung Vb durch Einstellen der Schalter SW2 und SW3 auf den geschlossenen bzw. unterbrochenen Zustand eingestellt wird, um den MOS-Transistor Q1 einzuschalten. Alternativ wird die Gatespannung an dem MOS-Transistor Q1 durch Ändern der Zustände der Schalter SW2 und SW3 auf das Massepotenzial Vss eingestellt, so dass die Schalter SW2 und SW3 auf den unterbrochenen Zustand bzw. den geschlossenen Zustand eingestellt werden, um den MOS-Transistor Q1 auszuschalten.

In dieser weiteren herkömmlichen Schaltung wird die Anstiegszeit &tgr;, während der die Gatespannung an dem MOS-Transistor Q1 von dem Massepotenzial Vss auf die Versorgungsvorspannung Vb ansteigt, durch die folgende Gleichung (1) bestimmt: &tgr; = R × Cg(1)

In dieser Gleichung ist R die Summe des Einschaltwiderstands Ron des Schalters SW2 und des Werts von 1/Gm des Transistors Q2 und Cg ist die Gatekapazität des MOS-Transistors Q1.

Dies zeigt, dass die Verminderung des Einschaltwiderstands Ron des Schalters SW2 oder die Verminderung des Werts von 1/Gm des Transistors Q2 erforderlich sind, um ein Hochgeschwindigkeits-Stromschalten zu ermöglichen.

Zur Verminderung des Einschaltwiderstands des Schalters SW2 muss der als Schalter SW2 verwendete MOS-Transistor Q3, wie es in 21 gezeigt ist, vergrößert werden, d.h. das Verhältnis (W/L) der Kanalbreite (W) und der Kanallänge (L) muss erhöht werden, was zu einer Zunahme der Gatekapazität Cg des MOS-Transistors Q3 führt.

Folglich hat auch die weitere herkömmliche Schaltung den Nachteil, dass die Durchführung eines Hochgeschwindigkeits-Schaltens des Schalters SW2 schwierig ist. Sie hat auch den Nachteil, dass dann, wenn der Ausgangstrom ansteigt, leicht ein beträchtliches Überschwingen stattfinden kann, da die Ladungsinjektion durch den Schalter SW2 an dem Gate des Transistors Q1 stattfindet.

Zur Verminderung von 1/Gm des MOS-Transistors Q2 ist es erforderlich, den Strom I1 zu erhöhen, der durch den MOS-Transistor Q2 fließt, oder den MOS-Transistor Q2 zu vergrößern, d.h. den Wert von W/L. Die Erhöhung des Stroms I1 hat jedoch den Nachteil, dass der Stromverbrauch in der Schaltung erhöht wird.

Die Vergrößerung des MOS-Transistors Q2, d.h. des Werts von W/L, umfasst die Vergrößerung des MOS-Transistors Q1, wenn der Ausgangsstrom konstant aufrechterhalten wird, da der MOS-Transistor Q1 und der MOS-Transistor Q2 in der Stromspiegelbeziehung stehen. Es resultiert auch eine Erhöhung der Gatekapazität des MOS-Transistors Q1. Folglich besteht ein Nachteil dahingehend, dass die Schaltungsfläche vergrößert wird, während der Effekt der Erhöhung der Schaltgeschwindigkeit nicht ausreichend groß ist.

Wenn ein Bedarf dahingehend besteht, einen großen Strom durch den MOS-Transistor Q1 fließen zu lassen, muss die Transistorgröße (W/L) des MOS-Transistors Q1 erhöht werden, was zu einer Zunahme der Gatekapazität Cg des MOS-Transistors Q1 führt. Es resultiert einer Zunahme der Anstiegszeit &tgr;. Folglich weist auch diese weitere herkömmliche Schaltung den Nachteil auf, dass ein Hochgeschwindigkeits-Schalten des MOS-Transistors Q1 nur schwer durchgeführt werden kann.

In dem in dieser Art von Laserdiodentreiberschaltung verwendeten Oszillator wird die Frequenz des unerwünschten Emissionsrauschens von der Schaltung durch die Oszillationsfrequenz des Oszillators bestimmt, da das Oszillationsausgangssignal von dem Oszillator zur Steuerung der Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung verwendet wird. Daher ist ein Oszillator erforderlich, bei dem die Variation der Oszillationsfrequenz begrenzt ist und bei dem die Oszillationsfrequenz nicht leicht durch eine Temperaturänderung oder eine Änderung der Versorgungsspannung während des Betriebs verändert wird, und zwar unter Berücksichtigung der Einfachheit, mit der eine Einrichtung zur Unterdrückung eines unerwünschten Emissionsrauschens eingesetzt werden kann.

Beispielsweise ist ein Ringoszillator, wie er in 13 gezeigt ist, als herkömmlicher Oszillator bekannt, der dem in 9 gezeigten Oszillator entspricht.

Bei diesem Ringoszillator sind Inverter (Invertierungsvorrichtungen) 4, z.B. CMOS-Inverter, in Reihe in einer ungeraden Anzahl von Stufen verbunden, wie es in 13 gezeigt ist, und ein Ausgangssignal von der letzten Stufe wird in den Eingang der anfänglichen Stufe zur Durchführung einer selbstangeregten Oszillation zurückgeführt.

Die Oszillationsfrequenz f eines solchen Ringoszillators wird durch die folgende Gleichung (2) ausgedrückt: f = 1/2n&tgr;(2)

In dieser Gleichung ist n die Anzahl von Stufen, in der die Inverter 4 verbunden sind und &tgr; ist die Verzögerungszeit pro Stufe der Inverter 4.

Der Oszillator, der wie vorstehend beschrieben angeordnet ist, hat einen Nachteil dahingehend, dass sich die Betriebsgeschwindigkeit des Inverters 4 aufgrund einer Änderung der Betriebstemperatur, einer Änderung der Versorgungsspannung, eines Unterschieds zwischen den Bedingungen des Herstellungsverfahrens oder dergleichen ändert, und die Oszillationsfrequenz kann leicht stark variieren.

Von dem in 14 gezeigten Oszillator ist bekannt, das er so gestaltet ist, dass er bezüglich einer Variation der Oszillationsfrequenz verbessert ist. Das heißt, dass dieser Oszillator so gestaltet ist, dass er die Variation der Oszillationsfrequenz durch Bereitstellen eines Strombegrenzers für jeden der Inverter 5 bereitstellt, wobei der Begrenzer den Strom i begrenzt, der an die Inverter 5 abgegeben wird. Der Stromwert i des Strombegrenzers kann variabel gemacht werden, so dass die Oszillationsfrequenz geändert werden kann.

Dieser Oszillator weist jedoch auch den Nachteil auf, dass die Oszillationsfrequenz aufgrund von Änderungen der Versorgungsspannung oder einer Variation des Kapazitätswerts der kapazitiven Elemente Cm variiert. Es besteht auch ein Problem dahingehend, dass die Oszillationsfrequenz variiert, wie dies bei dem in 13 gezeigten Oszillator der Fall ist, wenn der Wert des Grenzstroms des Strombegrenzers hoch ist.

Patent Abstracts of Japan, 01115181 A, 8.5.1989, beschreibt eine Stromschalterschaltung mit einem Ausgangstransistor, der einen Strom durch eine Laserdiode schaltet, und mit einer Steuerschaltung, die durch einen Sourcefolger ausgebildet ist und die eine Schaltsteuerung des Ausgangstransistors vornimmt, wobei ein Ausgangsanschluss des Sourcefolgers mit einem Eingangsanschluss des Ausgangstransistors verbunden ist.

Im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Probleme ist eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung einer Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung, die mit einer hohen Geschwindigkeit betrieben werden kann.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Hochfrequenzstromquelle, die so angeordnet ist, dass sie durch Kombination mit der vorstehend genannten Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung einen Hochfrequenzstrom erzeugt.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Hochfrequenz-Überlagerungsschaltung, die bei einer hohen Geschwindigkeit stabil betrieben werden kann.

Eine erfindungsgemäße Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung weist einen Ausgangstransistor auf, der einen Strom schaltet und ausgibt, und eine Steuerschaltung, die aus einem Sourcefolger ausgebildet ist, und die eine Schaltsteuerung des Ausgangstransistors durchführt, einen Ausgangsanschluss des Sourcefolgers, der mit einem Eingangsanschluss des Ausgangstransistors verbunden ist, wobei der Sourcefolger durch einen ersten Schalter mit einer Energieversorgung verbunden ist.

In der erfindungsgemäßen Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung ist ein zweiter Schalter an dem Eingangsanschluss bereitgestellt, mit dem der Eingangsanschluss des Ausgangstransistors in einen geerdeten Zustand oder in einen vorbestimmten Potenzialzustand gesetzt wird.

Die erfindungsgemäße Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung umfasst ferner eine Vorspannungs-Erzeugungsschaltung, die eine vorbestimmte Vorspannung erzeugt, die an einen Eingangsanschluss des Sourcefolgers zu liefern ist.

In der erfindungsgemäßen Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung stehen ein vorbestimmter Transistor, der in die Vorspannungs-Erzeugungsschaltung einbezogen ist, und der Ausgangstransistor in einer Stromspiegel-Beziehung.

In der erfindungsgemäßen Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung umfasst die Vorspannungs-Erzeugungsschaltung ein Stabilisierungsmittel, das eine erzeugte Vorspannung stabilisiert.

In der erfindungsgemäßen Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung wird die Steuerung des Spannungseingangs an den Ausgangstransistor, wie es vorstehend beschrieben worden ist, direkt durch die Verwendung des Sourcefolgers ohne einen dazwischenliegenden Schalter durchgeführt. Daher kann der Ausgangstransistor so betrieben werden, dass er mit hoher Geschwindigkeit schaltet, während ein Überschwingen selbst in einem Fall begrenzt wird, bei dem ein großer Strom durch den Ausgangstransistor fließen gelassen wird.

In der erfindungsgemäßen Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung ist auch die Vorspannungs-Erzeugungsschaltung bereitgestellt und ein vorbestimmter Transistor, der in die Vorspannungs-Erzeugungsschaltung einbezogen ist, und der Ausgangstransistor stehen in einer Stromspiegel-Beziehung. In diesem Fall kann daher der Strom, der durch den Ausgangstransistor fließt, durch das Größenverhältnis der beiden Transistoren je nach Wunsch eingestellt werden.

Ferner umfasst die Vorspannungs-Erzeugungsschaltung in der erfindungsgemäßen Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung ein Stabilisierungsmittel zur Stabilisierung einer erzeugten Vorspannung. In diesem Fall kann daher eine Variation der Vorspannung von dem Sourcefolger vermindert werden, wenn der Sourcefolger einen Ein/Aus-Vorgang durchführt.

Eine erfindungsgemäße Hochfrequenzstromquelle weist eine Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung des Stromziehtyps (Drainstromtyp) und eine Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung des Stromversorgungstyps (Sourcestromtyp) auf und erzeugt einen Hochfrequenzstrom gemäß einem extern zugeführten Steuersignal. Die Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung des Stromziehtyps weist einen ersten Ausgangstransistor, der einen Strom schaltet und ausgibt, und eine erste Steuerschaltung auf, die aus einem ersten Sourcefolger ausgebildet ist und die eine Schaltsteuerung des ersten Ausgangstransistors durchführt, wobei ein Ausgangsanschluss des ersten Sourcefolgers mit einem Eingangsanschluss des ersten Ausgangstransistors verbunden ist, wobei der erste Sourcefolger durch einen ersten Schalter eine Versorgungsspannung zuführt. Die Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung des Stromversorgungstyps weist einen zweiten Ausgangstransistor, der einen Strom schaltet und ausgibt, und eine zweite Steuerschaltung auf, die aus einem zweiten Sourcefolger ausgebildet ist und die eine Schaltsteuerung des zweiten Ausgangstransistors durchführt, wobei ein Ausgangsanschluss des zweiten Sourcefolgers mit einem Eingangsanschluss des zweiten Ausgangstransistors verbunden ist, wobei der zweite Sourcefolger durch einen zweiten Schalter geerdet ist.

Wie vorstehend beschrieben werden in der erfindungsgemäßen Hochfrequenzstromquelle die Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung des Stromversorgungstyps und die Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung des Stromziehtyps, die für ein Schalten bei hoher Geschwindigkeit betrieben werden, kombiniert, wodurch ein Hochfrequenzstrom ohne Gleichstromkomponente erzeugt werden kann.

Eine erfindungsgemäße Hochfrequenz-Überlagerungsschaltung weist einen Oszillator und eine Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung auf, die ein Hochgeschwindigkeits-Schalten eines Ausgangsstroms auf der Basis eines Oszillationsausgangssignals von dem Oszillator ausführt. Die Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung weist einen Ausgangstransistor, der einen Strom schaltet und ausgibt, und eine Steuerschaltung auf, die aus einem Sourcefolger ausgebildet ist und die eine Schaltsteuerung des Ausgangstransistors durchführt. Ein Ausgangsanschluss des Sourcefolgers ist mit einem Eingangsanschluss des Ausgangstransistors verbunden und der Sourcefolger ist durch einen Schalter mit einer Energieversorgung verbunden.

Die so angeordnete erfindungsgemäße Hochfrequenz-Überlagerungsschaltung ermöglicht den stabilen Betrieb einer Laserdiode bei hoher Geschwindigkeit.

1 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Konfiguration einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung zeigt;

2 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Konfiguration einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung zeigt;

3 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Konfiguration einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung zeigt;

4 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Konfiguration einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung zeigt;

5 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine Konfiguration einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochfrequenzstromquelle zeigt;

6 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine konkrete Konfiguration von 5 zeigt;

7 ist ein Wellenformdiagramm, das ein Beispiel einer Ausgangssignalwellenform in der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochfrequenzstromquelle ist;

8 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Überlagerungsschaltung zeigt;

9 ist ein Blockdiagramm einer herkömmlichen Laserdioden-Treiberschaltung;

10 ist ein Schaltungsdiagramm einer herkömmlichen Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung;

11 ist ein Diagramm, das eine konkrete Konfiguration eines Schalters in 20 zeigt;

12 ist ein Schaltungsdiagramm einer anderen herkömmlichen Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung;

13 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines herkömmlichen Oszillators zeigt; und

14 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines anderen herkömmlichen Oszillators zeigt.

Nachstehend werden erfindungsgemäße Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Eine Konfiguration einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.

Wie es in 1 gezeigt ist, weist die erste Ausführungsform der Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung einen n-Typ-MOS-Transistor Q11, der einen Strom schaltet und ausgibt, und eine Steuerschaltung 11 auf, die eine Schaltsteuerung des MOS-Transistors Q11 durchführt.

In der Steuerschaltung 11 ist ein Sourcefolger durch einen n-Typ-MOS-Transistor Q12 und eine Konstantstromquelle I2 ausgebildet, die eine Last an dem Transistor Q12 ist. Ein Schalter SW11, der z.B. aus einem MOS-Transistor ausgebildet ist, ist mit dem MOS-Transistor Q12 zur Ausführung einer Schaltsteuerung eines Stroms verbunden, der durch den MOS-Transistor Q12 fließt. Die Steuerschaltung 11 umfasst einen Schalter SW12, der das Gate des MOS-Transistors 11 erden kann.

Insbesondere ist ein Gate des MOS-Transistors 12 mit einem Vorspannungsanschluss 12 verbunden und eine an dem Vorspannungsanschluss 12 zugeführte Vorspannung Vb wird an das Gate angelegt. Ebenso ist ein Drain des MOS-Transistors Q12 über den Schalter SW11 mit einer Energieversorgungsleitung 13 verbunden und eine Source des MOS-Transistors Q12 ist über die Konstantstromquelle I2 geerdet.

Die Source des MOS-Transistors Q12 ist mit dem Gate des MOS-Transistors Q11 verbunden und dieses Gate kann über den Schalter SW12 geerdet werden. Der Drain des MOS-Transistors Q11 ist mit einem Ausgangsanschluss 14 verbunden und die Source des MOS-Transistors Q11 ist geerdet.

Die zur Pegelverschiebung verwendete Konstantstromquelle I2 kann durch einen Widerstand oder einen MOS-Transistor ersetzt werden.

Nachstehend wird der Betrieb der so ausgebildeten ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 1 beschrieben.

In der ersten Ausführungsform wird die Vorspannung Vb während des Betriebs an das Gate des MOS-Transistors Q12 angelegt.

In einem Zustand, bei dem der Schalter SW11 unterbrochen ist, während der Schalter SW12 geschlossen ist, ist das Gate des MOS-Transistors Q11 durch den Schalter SW12 geerdet, das Potenzial am Gate beträgt 0 V, der MOS-Transistor Q11 befindet sich im Aus-Zustand und daher fließt kein Ausgangsstrom IAusgang durch den MOS-Transistor Q11.

Andererseits wird in einem Zustand, bei dem der Schalter SW11 geschlossen ist, während der Schalter SW12 unterbrochen ist, die Sourcespannung des MOS-Transistors Q12 an das Gate des MOS-Transistors Q11 angelegt und dadurch wird Ladung an das Gate geliefert, so dass die Gatespannung Vg erhöht wird. Der MOS-Transistor Q11 wird dadurch eingeschaltet und ein Ausgangsstrom IAusgang fließt durch den MOS-Transistor Q11.

Folglich wird die Gatespannung Vg an dem MOS-Transistor Q11 durch abwechselndes Schließen der Schalter SW11 und SW12 der Steuerschaltung 11 zur Durchführung des Schaltvorgangs gesteuert. Der Ausgangsstrom IAusgang wird dadurch durch den MOS-Transistor Q11 als intermittierender Strom fließen gelassen.

Wenn der Übertragungsleitwert des MOS-Transistors Q12 gm, der Substrateffekt-Übertragungsleitwert gds und gm » gds ist, dann wird die Ausgangsimpedanz Zo des MOS-Transistors Q12 durch die Gleichung (3) ausgedrückt: Zo ≈ 1/gm(3)

Dadurch wird dann, wenn die Gatekapazität des MOS-Transistors Q11 Cg ist, die Zeit &tgr;, während der die Gatespannung Vg des MOS-Transistors Q11 von 0 V auf ein vorbestimmtes Potenzial steigt, durch die folgende Gleichung (4) ausgedrückt: &tgr; = Zo × Cg = Cg/gm(4)

Der Übertragungsleitwert gm des MOS-Transistors Q12 kann leicht erhöht werden. Bei einem Vergleich zwischen der Gleichung (4) und der Gleichung (1) ist es schwierig, den Einschaltwiderstand Ron des Schalters SW2 sowie den Wert 1/Gm des MOS-Transistors Q2 zu reduzieren, wohingegen 1/gm des MOS-Transistors Q12 einfach reduziert werden kann. Wenn die Schaltung so ausgebildet wird, dass 1/gm « R, dann kann die Anstiegszeit &tgr; der Gatespannung Vg des MOS-Transistors viel kürzer sein als bei einer herkömmlichen Schaltung. Folglich kann der MOS-Transistor Q11 so betrieben werden, dass er ein Hochgeschwindigkeits-Schalten ausführt, z.B. bei 400 MHz.

Gemäß der ersten Ausführungsform, die vorstehend beschrieben worden ist, wird die Steuerung der Gatespannung an dem MOS-Transistor Q11, der ein Ausgangstransistor ist, unter Verwendung eines Sourcefolgers durchgeführt, wodurch der MOS-Transistor Q11 den Schaltvorgang selbst in dem Fall mit hoher Geschwindigkeit ausführen kann, wenn ein großer Strom durch den MOS-Transistor Q11 fließen gelassen wird.

Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.

Die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung ist so angeordnet, dass ein Verfahren zum Anlegen der Vorspannung Vb an das Gate des MOS-Transistors Q12 in der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform in einer konkreten Form angegeben wird, und dass der durch den MOS-Transistor Q11 gezogene Strom IAusgang über das Größenverhältnis des Transistors je nach Wunsch eingestellt werden kann, wie es vorstehend beschrieben worden ist.

In der zweiten Ausführungsform wird daher die in 1 gezeigte Steuerschaltung 11 durch eine in 2 gezeigte Steuerschaltung 11A ersetzt und eine Vorspannungs-Erzeugungsschaltung 21 und ein n-Typ-MOS-Transistor Q21 werden hinzugefügt, wie es in 2 gezeigt ist. Nachstehend wird die Konfiguration der zweiten Ausführungsform beschrieben.

Wie es in 2 gezeigt ist, ist die Konfiguration der Steuerschaltung 11A im Wesentlichen mit der Konfiguration der in 1 gezeigten Steuerschaltung 11 identisch, jedoch unterscheidet sich die Steuerschaltung 11A von der Steuerschaltung 11 darin, dass die in 1 gezeigte Konstantstromquelle I2 durch einen MOS-Transistor Q22 ersetzt ist.

Der MOS-Transistor Q21 ist zwischen dem Drain des MOS-Transistors Q11 und dem Ausgangsanschluss 14 eingesetzt, der in Reihe mit dem Drain des MOS-Transistors Q11 verbunden wird.

Wie es in 2 gezeigt ist, wird die Vorspannungs-Erzeugungsschaltung 21 z.B. aus einer Konstantstromquelle I3, einem n-Typ-MOS-Transistor Q23 und einem n-Typ-MOS-Transistor Q24 ausgebildet, und diese Komponenten werden in Reihe zwischen einer Energieversorgungsleitung 13 und der Masse verbunden.

Der MOS-Transistor Q23, der MOS-Transistor Q12 und der MOS-Transistor Q21 bilden einen Stromspiegel. Das heißt, das Gate und der Drain des MOS-Transistors Q23 sind mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt verbunden, der mit jedem der Gates des MOS-Transistors Q12 und des MOS-Transistors Q21 verbunden ist.

Auch der MOS-Transistor Q24 und der MOS-Transistor Q22 bilden einen Stromspiegel. Das heißt, das Gate und der Drain des MOS-Transistors Q24 sind mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt verbunden, der mit dem Gate des MOS-Transistors Q22 verbunden ist.

Bezüglich der anderen Aspekte ist die Konfiguration der zweiten Ausführungsform mit der Konfiguration der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform identisch. Daher werden die gleichen Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und deren Beschreibung wird nicht wiederholt.

Nachstehend wird der Betrieb der so angeordneten zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.

In der zweiten Ausführungsform wird die Vorspannung Vb von der Vorspannungs-Erzeugungsschaltung 21 während des Betriebs an das Gate des MOS-Transistors Q12 angelegt.

In einem Zustand, bei dem der Schalter SW11 unterbrochen ist, während der Schalter SW12 geschlossen ist, ist das Gate des MOS-Transistors Q11 durch den Schalter SW12 geerdet, der MOS-Transistor Q11 befindet sich im Aus-Zustand und daher fließt kein gezogener Strom (Drainstrom) IAusgang durch den MOS-Transistor Q11.

Andererseits wird in einem Zustand, bei dem der Schalter SW11 geschlossen ist, während der Schalter SW12 unterbrochen ist, die Sourcespannung des MOS-Transistors Q12 zur Erhöhung der Gatespannung Vg an das Gate des MOS-Transistors Q11 angelegt. Der MOS-Transistor Q11 wird dadurch eingeschaltet und gezogener Strom IAusgang fließt durch den MOS-Transistor Q11.

Wie vorstehend erwähnt bilden der MOS-Transistor Q24 und der MOS-Transistor Q22 einen Stromspiegel und der MOS-Transistor Q23 und der MOS-Transistor Q12 bilden auch einen Stromspiegel.

Daher wird das gleiche Potenzial an die Gates der MOS-Transistoren Q24 und Q22 angelegt, so dass der Strom gemäß dem Verhältnis der Transistorgrößen dieser beiden Transistoren durch den MOS-Transistor Q22 fließt.

Wenn das Größenverhältnis der MOS-Transistoren Q23 und Q12 mit dem Größenverhältnis der MOS-Transistoren Q24 und Q22 identisch ist, dann sind die Gate-Sourcespannungen Vgs der MOS-Transistoren Q23 und Q12 gleich. Da die Gatespannungen an den MOS-Transistoren Q23 und Q12 gleich sind, weisen die MOS-Transistoren Q23 und Q12 gleiche Sourcespannungen auf. Entsprechend sind die Gatespannungen an den MOS-Transistoren Q24 und Q11 gleich. Da sich die beiden Transistoren in der Stromspiegel-Beziehung befinden, wird der Strom IAusgang der durch den MOS-Transistor Q11 fließt, durch die nachstehende Gleichung (5) ausgedrückt: IAusgang = I × (K1/K2)(5)

In dieser Gleichung ist I der Strom, der durch den MOS-Transistor Q24 fließt, K1 ist die Transistorgröße des MOS-Transistors Q11 und K2 ist die Transistorgröße des MOS-Transistors Q24.

In der zweiten Ausführungsform wird wie vorstehend beschrieben die Steuerung der Gatespannung an dem MOS-Transistor Q11 unter Verwendung eines Sourcefolgers durchgeführt, wodurch der gleiche Effekt wie bei der ersten Ausführungsform erreicht wird.

Auch in der zweiten Ausführungsform ist die Vorspannungs-Erzeugungsschaltung 21 bereitgestellt und die Anordnung ist derart, dass der MOS-Transistor Q24 und der MOS-Transistor Q11, welche die Vorspannungs-Erzeugungsschaltung 21 bilden, eine Stromspiegel-Beziehung aufweisen. Daher ist es möglich, den Strom, der durch den MOS-Transistor Q11 fließt, durch das Größenverhältnis der MOS-Transistoren Q11 und Q24 je nach Wunsch einzustellen.

Ferner ist in der zweiten Ausführungsform die Drainspannung des MOS-Transistors Q11 durch den MOS-Transistor Q21 fixiert, so dass die Abhängigkeit des Ausgangsstroms IAusgang von der Ausgangsanschlussspannung selbst in einer Situation verringert werden kann, wenn das Potenzial an dem Ausgangsanschluss 14 fluktuiert.

Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.

Die dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung ist so angeordnet, dass ein Verfahren zum Anlegen der Vorspannung Vb an das Gate des MOS-Transistors Q12 in der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform in einer konkreten Form angegeben wird, und dass der durch den MOS-Transistor Q11 gezogene Strom IAusgang über das Größenverhältnis des Transistors je nach Wunsch eingestellt werden kann, wie es nachstehend beschrieben ist.

In der dritten Ausführungsform wird daher die in 1 gezeigte Steuerschaltung 11 durch eine in 3 gezeigte Steuerschaltung 11B ersetzt und eine Vorspannungs-Erzeugungsschaltung 31 wird hinzugefügt, wie es in 3 gezeigt ist. Nachstehend wird die Konfiguration der dritten Ausführungsform beschrieben.

Wie es in 3 gezeigt ist, ist die Konfiguration der Steuerschaltung 11B im Wesentlichen mit der Konfiguration der in 1 gezeigten Steuerschaltung 11 identisch, jedoch ist die in 1 gezeigte Konstantstromquelle I2 durch einen MOS-Transistor Q22 ersetzt und das Gate des MOS-Transistors Q22 ist mit einer Energieversorgungsleitung 13 verbunden.

Wie es in 3 gezeigt ist, ist die Vorspannungs-Erzeugungsschaltung 31 aus den n-Typ-MOS-Transistoren Q31 bis Q34, usw., aufgebaut. Der MOS-Transistor Q31 und der MOS-Transistor Q32 sind in Reihe zwischen der Energieversorgungsleitung 13 und der Masse verbunden und der MOS-Transistor Q33 und der MOS-Transistor Q34 sind in Reihe zwischen der Energieversorgungsleitung 13 und der Masse verbunden

Der MOS-Transistor Q31 wirkt als Konstantstromquelle, wobei der MOS-Transistor Q31 mit einer vorbestimmten Vorspannung versorgt wird, die an das Gate desselben angelegt wird.

Die Spannung an einem gemeinsamen Verbindungspunkt zwischen dem MOS-Transistor Q31 und dem MOS-Transistor Q32 wird als Vorspannung Vb entnommen, die an die Gates der MOS-Transistoren Q33 und Q12 angelegt wird. Folglich stehend die MOS-Transistoren Q33 und Q12 in einer Stromspiegel-Beziehung.

Ferner weist der MOS-Transistor Q33 eine Rückkopplungsschaltung zur Stabilisierung der Vorspannung Vb auf, die durch den MOS-Transistor Q32 ausgebildet wird. Ein Kondensator C11 zur Verhinderung eine Oszillation ist zwischen dem Gate des MOS-Transistors Q33 und der Masse geschaltet.

Auch das Gate des MOS-Transistors Q34 ist wie das Gate des MOS-Transistors Q22 mit der Energieversorgungsleitung 13 verbunden und die gleiche Spannung wird an das Gate angelegt. Folglich stehend die MOS-Transistoren Q34 und Q22 in einer Stromspiegel-Beziehung.

Bezüglich der anderen Aspekte ist die Konfiguration der dritten Ausführungsform mit der Konfiguration der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform identisch. Daher werden die gleichen Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und deren Beschreibung wird nicht wiederholt.

Nachstehend wird der Betrieb der so angeordneten dritten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.

In der dritten Ausführungsform wird die Vorspannung Vb von der Vorspannungs-Erzeugungsschaltung 31 während des Betriebs an das Gate des MOS-Transistors Q12 angelegt.

In einem Zustand, bei dem der Schalter SW11 unterbrochen ist, während der Schalter SW12 geschlossen ist, ist das Gate des MOS-Transistors Q11 durch den Schalter SW12 geerdet, der MOS-Transistor Q11 befindet sich im Aus-Zustand und daher fließt kein gezogener Strom (Drainstrom) IAusgang durch den MOS-Transistor Q11.

Andererseits wird in einem Zustand, bei dem der Schalter SW11 geschlossen ist, während der Schalter SW12 unterbrochen ist, die Sourcespannung des MOS-Transistors Q12 zur Erhöhung der Gatespannung Vg an das Gate des MOS-Transistors Q11 angelegt. Der MOS-Transistor Q11 wird dadurch eingeschaltet und gezogener Strom IAusgang fließt durch den MOS-Transistor Q11.

Wie vorstehend erwähnt bilden der MOS-Transistor Q34 und der MOS-Transistor Q22 einen Stromspiegel und der MOS-Transistor Q33 und der MOS-Transistor Q12 bilden auch einen Stromspiegel.

Daher wird das gleiche Potenzial an die Gates der MOS-Transistoren Q34 und Q22 angelegt, so dass der Strom gemäß dem Verhältnis der Transistorgrößen dieser beiden Transistoren durch den MOS-Transistor Q22 fließt.

Wenn das Größenverhältnis der MOS-Transistoren Q33 und Q12 mit dem Größenverhältnis der MOS-Transistoren Q34 und Q22 identisch ist, dann sind die Gate-Sourcespannungen Vgs der MOS-Transistoren Q33 und Q12 gleich. Da die Gatespannungen an den MOS-Transistoren Q33 und Q12 gleich sind, weisen die MOS-Transistoren Q33 und Q12 gleiche Sourcespannungen auf. Entsprechend sind die Gatespannungen an den MOS-Transistoren Q32 und Q11 gleich. Da sich die beiden Transistoren in der Stromspiegel-Beziehung befinden, wird der Strom IAusgang der durch den MOS-Transistor Q11 fließt, durch die nachstehende Gleichung (6) ausgedrückt: IAusgang = I × (K1/K3)(6)

In dieser Gleichung ist I der Strom, der durch den MOS-Transistor Q32 fließt, K1 ist die Transistorgröße des MOS-Transistors Q11 und K3 ist die Transistorgröße des MOS-Transistors Q32.

In der dritten Ausführungsform, wie sie in 3 gezeigt ist, weist der MOS-Transistor Q33 eine durch den MOS-Transistor Q32 ausgebildete Rückkopplungsschaltung zur Stabilisierung der erzeugten Vorspannung Vb auf. Nachstehend wird dieses beschrieben.

Wenn die Ausgangsimpedanz der MOS-Transistoren Q31 und Q32 den Wert Zo hat und der Leitwert des MOS-Transistors Q32 den Wert gm hat, dann ergibt sich die Verstärkung G der durch den MOS-Transistor Q32 und die anderen Komponenten gebildeten offenen Schleife durch die folgende Gleichung (7): G = –(gm/Zo)(7)

Selbst wenn das Ausgangssignal von dieser offenen Schleife (die Sourcespannung des MOS-Transistors Q33) geändert wird, wird es an das Gate des MOS-Transistors Q33 zurückgeführt, während die Änderung durch die Rückkopplungsschaltung mit Zo/gm multipliziert wird. Da Zo/gm « 1 und da das Ausmaß der Rückkopplung extrem klein ist, ist die Änderung der Vorspannung Vb extrem klein.

Folglich wird die Änderung der an das Gate des MOS-Transistors Q12 angelegten Vorspannung Vb beim Ein- oder Ausschalten des MOS-Transistors Q12 durch die Rückkopplungsschaltung verringert.

In der dritten Ausführungsform wird wie vorstehend beschrieben die Steuerung der Gatespannung an dem MOS-Transistor Q11 unter Verwendung eines Sourcefolgers durchgeführt, wodurch der gleiche Effekt wie bei der ersten Ausführungsform erreicht wird.

Auch in der dritten Ausführungsform ist die Vorspannungs-Erzeugungsschaltung 31 bereitgestellt und die Anordnung ist derart, dass der MOS-Transistor Q32 und der MOS-Transistor Q11, welche die Vorspannungs-Erzeugungsschaltung 31 ausbilden, eine Stromspiegel-Beziehung aufweisen. Daher ist es möglich, den Strom, der durch den MOS-Transistor Q11 fließt, durch das Größenverhältnis der MOS-Transistoren Q11 und Q32 je nach Wunsch eingestellt werden.

Als nächstes wird eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.

Während es sich bei dem MOS-Transistor Q11 der ersten bis dritten Ausführungsform um einen n-Typ-Transistor des Stromziehtyps (Drainstromtyp) handelt, wird als entsprechender Transistor in der vierten Ausführungsform ein Transistor des Stromversorgungstyps (Sourcestromtyp) bereitgestellt.

In der vierten Ausführungsform wird daher der in 1 gezeigte n-Typ-MOS-Transistor Q11 durch einen p-Typ-MOS-Transistor Q41 ersetzt und die in 1 gezeigte Steuerschaltung 11 wird durch eine Steuerschaltung 11C ersetzt.

Das heißt, in der Steuerschaltung 11C ist ein Sourcefolger durch einen p-Typ-MOS-Transistor Q42 und eine Konstantstromquelle I2 ausgebildet, die eine Last an dem p-Typ-MOS-Transistor Q42 ist. Ein Schalter SW11, der z.B. aus einem MOS-Transistor ausgebildet ist, ist mit dem MOS-Transistor Q42 zur Ausführung einer Schaltsteuerung eines Stroms verbunden, der durch den MOS-Transistor Q42 fließt. Die Steuerschaltung 11C umfasst einen Schalter SW12 zur Verbindung des Gates des MOS-Transistors Q41 mit einer Energieversorgungsleitung 13.

Insbesondere ist das Gate des MOS-Transistors Q42 mit einem Vorspannungsanschluss 12 verbunden und eine an dem Vorspannungsanschluss 12 zugeführte Vorspannung Vb wird an das Gate angelegt. Auch der Drain des MOS-Transistors Q42 kann über den Schalter SW11 geerdet werden und die Source des MOS-Transistors Q42 ist über die Konstantstromquelle I2 mit der Energieversorgungsleitung 13 verbunden.

Die Source des MOS-Transistors Q42 ist mit dem Gate des MOS-Transistors Q41 verbunden und dieses Gate kann über den Schalter SW12 mit der Energieversorgungsleitung 13 verbunden werden. Der Drain des MOS-Transistors Q41 ist mit einem Ausgangsanschluss 14 verbunden und die Source des MOS-Transistors Q41 ist mit der Energieversorgungsleitung 13 verbunden.

Die zur Pegelverschiebung verwendete Konstantstromquelle I2 kann durch einen Widerstand oder einen MOS-Transistor ersetzt werden.

In der so angeordneten vierten Ausführungsform wird die Gatespannung Vg an dem MOS-Transistor Q41 durch abwechselndes Schließen der Schalter SW11 und SW12 der Steuerschaltung 11C zur Durchführung des Schaltvorgangs gesteuert. Der Ausgangsstrom IAusgang wird dadurch durch den MOS-Transistor Q41 als intermittierender Strom fließen gelassen.

In der vierten Ausführungsform wirkt der MOS-Transistor Q41 jedoch als Stromabgabetyp, während der MOS-Transistor Q11 in der ersten Ausführungsform als Stromziehtyp wirkt. In dieser Hinsicht unterscheiden sich die beiden Ausführungsformen voneinander.

Gemäß der vierten Ausführungsform, die vorstehend beschrieben worden ist, wird die Steuerung der Gatespannung an dem MOS-Transistor Q41, der ein Ausgangstransistor ist, unter Verwendung eines Sourcefolgers durchgeführt, wodurch der MOS-Transistor Q41 den Schaltvorgang selbst in dem Fall mit hoher Geschwindigkeit ausführen kann, wenn ein großer Strom durch den MOS-Transistor Q41 fließen gelassen wird.

Die vierte Ausführungsform entspricht der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform. Die erste Ausführungsform in dem Modus der vierten Ausführungsform kann jedoch in einer konkreten Form angeordnet werden, die der zweiten Ausführungsform oder der dritten Ausführungsform entspricht, wie sie in einer konkreten Form entsprechend der zweiten oder dritten Ausführungsform angeordnet ist.

Als nächstes wird die Konfiguration einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochfrequenzstromquelle unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.

Diese Ausführungsform der Hochfrequenzstromquelle wird durch Kombinieren einer Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung des Stromversorgungstyps 51 (Sourcestromtyp) und einer Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung des Stromziehtyps 52 (Drainstromtyp) ausgebildet, so dass ein Hochfrequenzstrom IAusgang erzeugt wird, wie es z.B. in 7 gezeigt ist.

In dieser Ausführungsform wird daher der Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung 51 ein externes Steuersignal (Schaltsignal) durch einen Inverter 53 zugeführt und das gleiche Steuersignal wird direkt der Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung 52 zugeführt. Auf der Basis des Steuersignals stoppt die Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung 52 das Ziehen des Stroms, wenn die Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung 51 den Strom zuführt und die Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung 51 stoppt die Zuführung des Stroms, wenn die Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung 52 den Strom zieht.

6 zeigt ein konkretes Beispiel der Konfiguration der Ausführungsform der in 5 gezeigten Hochfrequenzstromquelle.

Wie es in 6 gezeigt ist, wird die Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung 51 des Stromversorgungstyps z.B. aus der in 4 gezeigten Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung ausgebildet. Daher wird die Beschreibung der Konfiguration dieser Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung nicht wiederholt. Auch die Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung 52 des Stromziehtyps wird z.B. aus der in 1 gezeigten Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung ausgebildet. Daher wird die Beschreibung der Konfiguration dieser Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung nicht wiederholt.

In dieser Ausführungsform sind sowohl der Drain des MOS-Transistors Q41, der den Hochgeschwindigkeits-Stromschalter 51 aufbaut, als auch der Drain des MOS-Transistors Q11, der den Hochgeschwindigkeits-Stromschalter 52 aufbaut, mit einem gemeinsamen Ausgangsanschluss 14 verbunden, wie es in 6 gezeigt ist, und die Ströme, die durch die MOS-Transistoren Q41 und Q11 fließen, werden abwechselnd durch den Ausgangsanschluss 14 abgegeben (vgl. 7).

In der Ausführungsform der so ausgebildeten Hochfrequenzstromquelle werden die Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltungen 51 und 52 des Stromversorgungstyps bzw. des Stromziehtyps, die ein Schalten mit hoher Geschwindigkeit bereitstellen, kombiniert, wodurch ein Hochfrequenz-Strom ohne Gleichstromkomponente und mit einem großen Stromwert erzeugt werden kann.

Als nächstes wird eine erste Ausführungsform der Hochfrequenz-Überlagerungsschaltung unter Bezugnahme auf 8 beschrieben.

Wie es in 8 gezeigt ist, ist die erste Ausführungsform der Hochfrequenz-Überlagerungsschaltung aus einem Oszillator 301 und einer Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung 302 ausgebildet, in der die Schaltsteuerung eines Ausgangsstroms auf der Basis einer Ausgangsspannung von dem Oszillator 301 ausgeführt wird. Eine Laserdiode (nicht gezeigt) ist mit der Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung 302 verbunden und ein Strom, der durch die Laserdiode fließt, wird gesteuert.

Der Oszillator 301 kann ein gewöhnlicher Oszillator sein.

Die in 1 gezeigte Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung wird als Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung 302 verwendet. In dieser Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung 302 werden die Schalter SW11 und SW12 der in 1 gezeigten Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung jedoch durch einen p-Typ-MOS-Transistor Q301 bzw. einen n-Typ-MOS-Transistor Q302 ersetzt. Die Ausgangsspannung von dem Oszillator 301 wird zur Ausführung einer Schaltsteuerung an jedes der Gates der MOS-Transistoren Q301 und Q302 angelegt.

Bezüglich der anderen Aspekte ist die Konfiguration der Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung 302 mit der Konfiguration der in 1 gezeigten Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung identisch. Daher werden die gleichen Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und deren Beschreibung wird nicht wiederholt.

In der so ausgebildeten ersten Ausführungsform kann eine Oszillationsfrequenz von dem Oszillator 301 stabil erhalten werden. Auch die Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung 302 kann mit hoher Geschwindigkeit arbeiten. In der ersten Ausführungsform kann die Laserdiode daher mit hoher Geschwindigkeit stabil angesteuert werden.

Die erste Ausführungsform wurde bezüglich eines Falls beschrieben, bei dem die in 1 gezeigte Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung als Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung 302 verwendet wird. Alternativ kann jedoch eine der in den 2, 3 und 4 gezeigten Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltungen verwendet werden. Ferner kann die in 6 gezeigte Hochfrequenzstromquelle verwendet werden.

In der erfindungsgemäßen Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung wird wie vorstehend beschrieben die Steuerung des Spannungseingangs an einen Ausgangstransistor unter Verwendung eines Sourcefolgers ausgeführt. Daher kann der Ausgangstransistor so betrieben werden, dass er ein Schalten mit hoher Geschwindigkeit selbst dann durchführt, wenn ein großer Strom durch den Ausgangstransistor fließen gelassen wird.

In der erfindungsgemäßen Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung wird auch eine Vorspannungserzeugungsschaltung bereitgestellt und ein Transistor, der in der Vorspannungserzeugungsschaltung enthalten ist, und der Ausgangstransistor weisen eine Stromspiegelbeziehung auf. In diesem Fall kann daher der Strom, der durch den Ausgangstransistor fließt, durch das Größenverhältnis der beiden Transistoren je nach Wunsch eingestellt werden.

Ferner umfasst in der erfindungsgemäßen Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung die Vorspannungserzeugungsschaltung eine Stabilisierungsschaltung zur Stabilisierung einer erzeugten Vorspannung. In diesem Fall kann daher eine Variation der Vorspannung von dem Sourcefolger verringert werden, wenn der Sourcefolger einen Ein/Aus-Vorgang ausführt.

In der erfindungsgemäßen Hochfrequenzstromquelle werden eine Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung des Stromversorgungstyps und eine Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung des Stromziehtyps, die mit hoher Geschwindigkeit schalten, kombiniert, wodurch ein Hochfrequenzstrom ohne Gleichstromkomponente erzeugt werden kann.

Mit einer erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Überlagerungsschaltung kann eine Laserdiode stabil mit hoher Geschwindigkeit betrieben werden.


Anspruch[de]
  1. Eine Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung, die

    einen Ausgangstransistor (Q11), der einen Strom schaltet und ausgibt; und

    eine Steuerschaltung (11), die aus einem Sourcefolger ausgebildet ist, und die eine Schaltsteuerung des Ausgangstransistors (Q11) durchführt, umfasst,

    wobei ein Ausgangsanschluss des Sourcefolgers mit einem Eingangsanschluss des Ausgangstransistors (Q11) verbunden ist und der Sourcefolger durch einen ersten Schalter (SW11) mit einer Energieversorgung (13) verbunden ist.
  2. Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung nach Anspruch 1, bei der ein zweiter Schalter (SW12) an dem Eingangsanschluss bereitgestellt ist, mit dem der Eingangsanschluss des Ausgangstransistors (Q11) in einen geerdeten Zustand oder in einen vorbestimmten Potenzialzustand gesetzt wird.
  3. Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung nach Anspruch 1 oder 2, die ferner eine Vorspannungs-Erzeugungsschaltung (21, 31) umfasst, die eine vorbestimmte Vorspannung erzeugt, die an einen Eingangsanschluss des Sourcefolgers zu liefern ist.
  4. Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung nach Anspruch 3, bei der ein vorbestimmter Transistor (Q24, Q32), der in die Vorspannungs-Erzeugungsschaltung (21, 31) einbezogen ist, und ein Ausgangstransistor (Q11) in einer Stromspiegel-Beziehung stehen.
  5. Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung nach Anspruch 3 oder 4, bei der die Vorspannungs-Erzeugungsschaltung (31) ein Stabilisierungsmittel aufweist, das eine erzeugte Vorspannung stabilisiert.
  6. Eine Hochfrequenzstromquelle, die eine Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung des Stromziehtyps (52) und eine Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung des Stromversorgungstyps (51) aufweist und die einen Hochfrequenzstrom gemäß einem extern zugeführten Steuersignal erzeugt,

    bei der die Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung des Stromziehtyps (52) einen ersten Ausgangstransistor (Q11), der einen Strom schaltet und ausgibt, und eine erste Steuerschaltung (11) aufweist, die aus einem ersten Sourcefolger ausgebildet ist und die eine Schaltsteuerung des ersten Ausgangstransistors (Q11) durchführt, wobei ein Ausgangsanschluss des ersten Sourcefolgers mit einem Eingangsanschluss des ersten Ausgangstransistors (Q11) verbunden ist, wobei der erste Sourcefolger durch einen ersten Schalter (SW11) der Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung des Stromziehtyps (52) eine Versorgungsspannung zuführt; und

    bei der die Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung des Stromversorgungstyps (51) einen zweiten Ausgangstransistor (Q41), der einen Strom schaltet und ausgibt, und eine zweite Steuerschaltung (11C) aufweist, die aus einem zweiten Sourcefolger ausgebildet ist und die eine Schaltsteuerung des zweiten Ausgangstransistors (Q41) durchführt, wobei ein Ausgangsanschluss des zweiten Sourcefolgers mit einem Eingangsanschluss des zweiten Ausgangstransistors (Q41) verbunden ist, wobei der zweite Sourcefolger durch einen zweiten Schalter (SW11) der Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung des Stromversorgungstyps (51) geerdet ist.
  7. Eine Hochfrequenz-Überlagerungsschaltung mit einem Oszillator (301) und einer Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung (302), die ein Hochgeschwindigkeits-Schalten eines Ausgangsstroms auf der Basis eines Oszillationsausgangssignals von dem Oszillator (301) ausführt,

    bei der die Hochgeschwindigkeits-Stromschalterschaltung (302) einen Ausgangstransistor (Q11), der einen Strom schaltet und ausgibt, und eine Steuerschaltung (11) umfasst, die aus einem Sourcefolger ausgebildet ist und die eine Schaltsteuerung des Ausgangstransistors (Q11) durchführt; und

    bei der ein Ausgangsanschluss des Sourcefolgers mit einem Eingangsanschluss des Ausgangstransistors (Q11) verbunden ist und der Sourcefolger durch einen Schalter (Q301) mit einer Energieversorgung (13) verbunden ist.
Es folgen 8 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

  Patente PDF

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com