JP2017126658A - 電流出力回路及び光送信器 - Google Patents

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Abstract

【課題】高速信号伝送を実現する。【解決手段】実施形態に係わる電流出力回路は、出力ノード(Nout)と、入力信号(Vin, Vip)に基づき位相が相補の関係を有する第１及び第２の信号(Vop, Von)を出力する第１の回路(11)と、第１及び第２の信号に基づき出力ノードから出力電流を出力する第２の回路(12)と、を備える。第２の回路は、第１及び第２の端子を備え、第１の端子が第１の電源に接続される第１の電流源(CS1)と、第１の信号が入力される第３の端子、及び、第１の信号により制御される第１の電流経路を挟む第４及び第５の端子を備え、第４の端子が第２の端子に接続され、第５の端子が出力ノードに接続される第１のトランジスタ(M1)と、を備える。第２の信号は、第５の端子に入力される。【選択図】図１

Description

実施形態は、電流出力回路及び光送信器に関する。
情報化社会の発展と電子デバイスの高性能化により、情報通信機器における信号伝送速度の向上は、重要性を増してきている。光伝送は、このような信号伝送速度の向上を実現するためのキーテクノロジーである。
特開２０１３−１８３１４７号公報
実施形態は、高速信号伝送を実現する技術を提案する。
実施形態によれば、電流出力回路は、出力ノードと、入力信号に基づき相補関係の位相を有する第１及び第２の信号を出力する第１の回路と、前記第１及び第２の信号に基づき前記出力ノードから出力電流を出力する第２の回路と、を備える。前記第２の回路は、第１及び第２の端子を備え、前記第１の端子が第１の電源に接続される第１の電流源と、前記第１の信号が入力される第３の端子、及び、前記第１の信号により制御される第１の電流経路を挟む第４及び第５の端子を備え、前記第４の端子が前記第２の端子に接続され、前記第５の端子が前記出力ノードに接続される第１のトランジスタと、を備える。前記第２の信号は、前記第５の端子に入力される。
光送信器の実施例を示す図。 図１の光送信器の入力電圧と出力電流との関係を示す図。 実施例のアイパターンを示す図。 比較例のアイパターンを示す図。 光送信器の第１の変形例を示す図。 光送信器の第２の変形例を示す図。 光送信器の第３の変形例を示す図。 適用例としての光伝送システムを示す図。 光送信器の例を示す図。 光受信器の例を示す図。 適用例としてのストレージシステムを示す図。
以下、図面を参照しながら実施形態を説明する。
（実施例）
図１は、光送信器(optical transmitter)の例を示している。
光送信器は、出力ノードNoutから出力電流iLDを出力する電流出力回路10と、出力電流iLDにより駆動される発光素子LDと、を備える。
発光素子LDは、電流出力回路10の出力ノードNoutと電源(例えば、3.3V) VCC2との間に接続される。発光素子LDは、例えば、面発光レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser: VCSEL）である。発光素子LDは、出力電流iLDに基づいて光信号を発生する。
電流出力回路10は、変調電流iM3を発生する変調電流回路（modulated current circuit）11と、バイアス電流iM1を発生するバイアス電流回路（bias current circuit）12と、を備える。出力電流iLDは、バイアス電流iM1と変調電流iM3が合算された電流である。即ち、iLD= iM1+iM3である。
まず、バイアス電流回路12を説明する。
バイアス電流回路12は、電流源CS1、トランジスタM1、及び、コンデンサC1を備える。電流源CS1は、２つの電流端子を備える。電流源CS1の２つの電流端子の一方は、電源（例えば、0V）Vssに接続される。トランジスタM1は、変調電圧Vopが入力される制御端子、及び、変調電圧Vopにより制御される電流経路を挟む２つの電流端子を備える。トランジスタM1の２つの電流端子のうちの一方は、電流源CS1の２つの電流端子の他方に接続される。トランジスタM1の２つの電流端子のうちの他方は、出力ノードNoutに接続される。コンデンサC1は、２つの端子を備える。コンデンサC1の２つの端子の一方は、電源Vssに接続され、他方は、トランジスタM1の２つの電流端子の一方に接続される。コンデンサC1は、例えば、200fFのキャパシタンスを有する。コンデンサC1の２つの端子の一方は、電源VCC1またはVCC2に接続してもよい。
変調電圧Vonは、トランジスタM1の２つの電流端子の他方に入力される。
電流源CS1は、例えば、ゲートに一定電圧が印加されるNチャネルFET (Field Effect Transistor)である。電流源CS1は、例えば、抵抗素子であってもよい。トランジスタM1は、例えば、ゲート（制御端子）に変調電圧Vopが入力されるNチャネルFETである。コンデンサC1は、独立した素子であってもよいし、配線や回路素子などの寄生容量を利用してもよい。後者の場合、独立した素子としてのコンデンサは、省略可能である。
このようなバイアス電流回路12において、バイアス電流iM1は、直流電流と補助電流を含む。直流電流は、電流源CS1に依存する。直流電流は、発光素子LDがレーザ発振するための閾値電流よりも大きい方が望ましい。補助電流は、変調電圧Vop、トランジスタM1、及びコンデンサC1に依存する。
次に、変調電流回路11を説明する。
変調電流回路11は、電流源CS2、トランジスタM2, M3、及び、抵抗素子R1を備える。
電流源CS2は、２つの電流端子を備える。電流源CS2の２つの電流端子の一方は、電源Vssに接続される。
トランジスタM2は、入力信号（差動信号）Vip, Vinの一方Vinが入力される制御端子、及び、入力信号Vinにより制御される電流経路を挟む２つの電流端子を備える。トランジスタM2の２つの電流端子のうちの一方は、電流源CS2の２つの電流端子の他方に接続される。トランジスタM2の２つの電流端子のうちの他方は、抵抗素子R1を介して、電源（例えば、1.2V）VCC1に接続される。
変調電圧Vopは、トランジスタM2の２つの電流端子のうちの他方から出力される。即ち、トランジスタM2の２つの電流端子のうちの他方は、バイアス電流回路12内のトランジスタM1の制御端子に接続される。
トランジスタM3は、入力信号（差動信号）Vip, Vinの他方Vipが入力される制御端子、及び、入力信号Vipにより制御される電流経路を挟む２つの電流端子を備える。トランジスタM3の２つの電流端子のうちの一方は、電流源CS2の２つの電流端子の他方に接続される。
変調電圧Vonは、トランジスタM3の２つの電流端子のうちの他方から出力される。即ち、トランジスタM3の２つの電流端子のうちの他方は、バイアス電流回路12内のトランジスタM1の２つの電流端子の他方に接続される。
電流源CS2は、例えば、ゲートに一定電圧が印加されるNチャネルFETである。電流源CS2は、例えば、抵抗素子であってもよい。トランジスタM2は、例えば、ゲート（制御端子）に入力信号Vinが入力されるNチャネルFETである。トランジスタM3は、例えば、ゲート（制御端子）に入力信号Vipが入力されるNチャネルFETである。
抵抗素子R1の代わりにトランジスタを用いてもよい。また、高速化のため、抵抗素子R1と電源VCC1の間にインダクタ素子を追加してもよい。
このような変調電流回路11において、変調電圧（modulation voltage）Vop, Vonは、入力信号としての電気信号（差動信号）Vip, Vinに依存し、かつ、相補関係の位相を有する。
変調電圧Vopは、出力電流iLDの立ち上がりと立ち下がりを急峻にする。即ち、変調電圧Vopは、バイアス電流iM1のうち補助電流を生成することにより、出力電流iLDの立ち上がりと立ち下がりを急峻にする。また、補助電流は、トランジスタM1の制御端子の充放電とコンデンサC1の充放電とにより発生する。従って、補助電流の発生に伴う消費電力は非常に少ない（例えば、100μW以下）。
変調電流回路11は、上述のように、差動増幅回路を備える。これは、入力信号Vip, Vinが、高速信号伝送に有効な差動信号（相補関係の位相を有する正相信号と逆相信号）であるからである。一方、光伝送では、コストの増大を抑えるため、光信号は、シングルエンド信号である。
従って、一般的には、差動増幅回路の2つの出力信号のうちの一方、即ち、トランジスタM3のドレインからの変調電圧Vonは、電流出力回路10の出力ノードNoutに供給され、その他方、即ち、トランジスタM2のドレインからの信号は、使用されない。
しかし、本実施例では、差動増幅回路の2つの出力信号のうちの他方、即ち、トランジスタM2のドレインからの変調電圧Vopも、使用される。変調電圧Vopは、上述のように、トランジスタM1の制御端子に入力され、補助電流を発生させる。このように、本実施例では、差動増幅回路の2つの出力信号を有効活用することで、補助電流を発生させるための複雑な回路を設けることなく（消費電力の増大なく）、出力電流iLDの立ち上がりと立ち下がりを急峻にできる。
尚、高速化のため、図１の光送信器において、トランジスタM1, M2, M3は、電源VCC1用のトランジスタとするのが望ましい。発光素子LDの順方向電圧が2.1V以上であるとき、VCC1を1.2Vとし、VCC2を3.3Vとすれば、トランジスタM1, M2, M3にVCC1を超える電圧が印加されることはない。これにより、トランジスタM1, M2, M3の信頼性を向上できる。
さらなる信頼性の向上のため、VCC1を3.3Vとしてもよい。あるいは、発光素子LDとトランジスタM1, M3との間に、電源VCC2用のトランジスタをカスコード接続してもよい。
また、入力信号Vip, Vinは、差動信号（相補関係の位相を有する正相信号と逆相信号）であるが、シングルエンド信号であってもよい。この場合、例えば、入力信号（正相信号）VipをトランジスタM3の制御端子に入力し、その平均電圧をトランジスタM2の制御端子に入力すればよい。これにより、本例と同様、変調電圧Vop, Vonが得られる。
図２は、図１の光送信器の入力電圧と出力電流との関係を示している。
図２のVip、Vin、iM3、Vop、Von、iM1、iLDは、それぞれ、図１のVip、Vin、iM3、Vop、Von、iM1、iLDに対応する。
入力信号（入力電圧）Vip, Vinは、例えば、変調速度が約12Gbpsであり、電圧値が約700mV〜約1100mVの範囲内で変化する。変調電流iM3は、図１のトランジスタ(FET) M3のドレイン電流であり、変調電圧Vipに同期して変化する。即ち、変調電圧VipがHigh levelになると、変調電流iM3もHigh levelになり、変調電圧VipがLow levelになると、変調電流iM3もLow levelになる。変調電流iM3は、例えば、電流値が約0mA〜約5mAの範囲内で変化する。変調電流iM3の最大値は、図１の電流源CS2を流れる直流電流（例えば、約5mA）にほぼ等しい。
変調電圧Vop, Vonは、例えば、電圧値が約950mV〜約1200mVの範囲内で変化する。
バイアス電流iM1は、図１のトランジスタ(FET) M1のドレイン電流である。バイアス電流iM1のうちの直流電流は、図１の電流源CS1を流れる直流電流（例えば、約3mA）にほぼ等しい。また、図１のトランジスタM1は、ソースフォロワ回路として機能する。即ち、変調電圧Vopが変化すると、図１のトランジスタM1のソースは、変調電圧Vopの位相と同じ位相で変化する。
その結果、変調電圧Vopに同期した変位電流（補助電流）が図１のコンデンサC1に流れる。例えば、変調電圧Vopは、その立ち下がりにより、バイアス電流iM1に負のピーク電流（波形の中心からのピーク高さが約-1.0mA〜-1.5mA）を発生させる。また、変調電圧Vopは、その立ち上がりにより、バイアス電流iM1に正のピーク電流（波形の中心からのピーク高さが約1.0mA〜1.5mA）を発生させる。
出力電流ILDは、バイアス電流iM1と変調電流iM3とを合算した電流である。
ここで、変調電流iM3の立ち上がり/立ち下がり（太線A）のスルーレート（単位時間当たりの信号変化量）は、例えば、発光素子LDの寄生容量により、低くなる。しかし、バイアス電流iM1のピーク電流（太線B）は、この変調電流iM3の立ち上がり/立ち下がりを補正する。これにより、出力電流iLDの立ち上がり/立ち下がり（太線C）のスルーレートが向上する。
図３は、図２のVip, Vin, iM3, iLDのアイパターンを示している。
アイパターンとは、波形データをサンプリングし、これらを重ね合わせて表示した波形図のことである。
同図によれば、図２と同様に、変調電流iM3の立ち上がり/立ち下がり（太線A）のスルーレートは低いが、出力電流iLDは、スルーレートが向上し、急峻な立ち上がり/立ち下がり（太線C）を有する。従って、パルス幅の縮小が可能になり、図１の電流出力回路の高速化を図ることができる。
発光素子LDは、レーザ発振する閾値電流以上、光出力の飽和が発生する飽和電流以下において、駆動電流（出力電流iLD）に比例した光信号を発生する。このため、発光素子LDの動作帯域が十分に高い場合、駆動電流（出力電流iLD）の立ち上がり/立ち下がりのスルーレートが向上すると、光信号の立ち上がり/立ち下がりのスルーレートも向上する。これにより、図１の光送信器の高速化が可能となる。
一方、図４に示す比較例（アイパターン）によれば、変調電流iM3の立ち上がり/立ち下がり（太線A）がそのまま出力電流iLDとなる。このため、出力電流iLDの立ち上がり/立ち下がり（太線C）のスルーレートは、低いままであり、光伝送速度の向上は難しい。但し、比較例は、図１においてトランジスタM1及びコンデンサC1を省略した光送信器とする。
このように、本実施例によれば、電流出力回路の出力電流の立ち上がり/立ち下がりが急峻になることで、電流出力回路の高速化、及び、光送信器のデータ転送速度の高速化が可能となる。
（変形例）
図５は、光送信器の第１の変形例を示している。
本例は、図１の光送信器のバイアス電流回路12の変形例である。本例の光送信器の変調電流回路11は、図１の光送信器の変調電流回路11と同じであるため、図１と同じ符号を付すことによりその詳細な説明を省略する。
バイアス電流回路12は、電流源CS1, CS3、トランジスタM1、及び、コンデンサC1を備える。電流源CS1は、２つの電流端子を備える。電流源CS1の２つの電流端子の一方は、電源（例えば、0V）Vssに接続される。電流源CS3は、２つの電流端子を備える。電流源CS3の２つの電流端子の一方は、電源Vssに接続され、その他方は、電流出力回路10の出力ノードNoutに接続される。
トランジスタM1は、変調電圧Vopが入力される制御端子、及び、変調電圧Vopにより制御される電流経路を挟む２つの電流端子を備える。トランジスタM1の２つの電流端子のうちの一方は、電流源CS1の２つの電流端子の他方に接続される。トランジスタM1の２つの電流端子のうちの他方は、出力ノードNoutに接続される。
コンデンサC1は、２つの端子を備える。コンデンサC1の２つの端子の一方は、電源Vssに接続され、他方は、トランジスタM1の２つの電流端子の一方に接続される。コンデンサC1は、例えば、200fFのキャパシタンスを有する。コンデンサC1の２つの端子の一方は、電源VCC1またはVCC2に接続してもよい。
変調電圧Vonは、トランジスタM1の２つの電流端子の他方に入力される。
電流源CS1, CS3は、それぞれ、例えば、ゲートに一定電圧が印加されるNチャネルFET (Field Effect Transistors)である。電流源CS1, CS3は、それぞれ、例えば、抵抗素子であってもよい。トランジスタM1は、例えば、ゲート（制御端子）に変調電圧Vopが入力されるNチャネルFETである。コンデンサC1は、独立した素子であってもよいし、配線や回路素子などの寄生容量を利用してもよい。後者の場合、独立した素子としてのコンデンサは、省略可能である。
このようなバイアス電流回路12において、バイアス電流に含まれる直流電流は、トランジスタM1に流れるバイアス電流iM1のうちの直流電流と、電流源CS3による直流電流iCS3との合計となる。図５のバイアス電流回路12のバイアス電流の直流電流が図１のバイアス電流回路12のバイアス電流の直流電流と同じとした場合、電流源CS1, CS3の比率を変更することで、直流電流の大きさを変えることなく、補助電流の大きさのみを制御することが可能である。これは、電流出力回路10が出力する出力電流iLDの立ち上がり/立ち下がりのスルーレートを細かく制御できることを意味する。従って、本例によれば、出力電流iLDの波形を細かく制御でき、高速信号伝送の更なる高信頼化が可能となる。
図６は、光送信器の第２の変形例を示している。
本例も、図１の光送信器のバイアス電流回路12の変形例である。本例の光送信器の変調電流回路11は、図１の光送信器の変調電流回路11と同じであるため、図１と同じ符号を付すことによりその詳細な説明を省略する。
図１の光送信器では、出力電流iLDは、電流出力回路10内に入力される方向に流れる。このため、発光素子LDのアノードが電源VCC2に接続され、カソードが出力ノードNoutに接続される。これに対し、本例の光送信器では、出力電流iLDは、電流出力回路10外に出力される方向に流れる。このため、発光素子LDのアノードが出力ノードNoutに接続され、カソードが電源Vssに接続される。また、出力電流iLDは、バイアス電流iM4から変調電流iM3を減算した電流である。即ち、iLD= iM4-iM3である。
バイアス電流回路12は、電流源CS4、トランジスタM4、及び、コンデンサC2を備える。電流源CS4は、２つの電流端子を備える。電流源CS4の２つの電流端子の一方は、電源(例えば、3.3V) VCC2に接続される。
トランジスタM4は、変調電圧Vonが入力される制御端子、及び、変調電圧Vonにより制御される電流経路を挟む２つの電流端子を備える。トランジスタM4の２つの電流端子のうちの一方は、電流源CS4の２つの電流端子の他方に接続される。トランジスタM4の２つの電流端子のうちの他方は、出力ノードNoutに接続される。
コンデンサC2は、２つの端子を備える。コンデンサC2の２つの端子の一方は、電源VCC2に接続され、他方は、トランジスタM4の２つの電流端子の一方に接続される。コンデンサC2は、例えば、200fFのキャパシタンスを有する。コンデンサC2の２つの端子の一方は、電源VssまたはVCC1に接続してもよい。
変調電圧Vopは、トランジスタM4の２つの電流端子の他方に入力される。
電流源CS4は、例えば、ゲートに一定電圧が印加されるPチャネルFET (Field Effect Transistors)である。電流源CS4は、例えば、抵抗素子であってもよい。トランジスタM4は、例えば、ゲート（制御端子）に変調電圧Vonが入力されるPチャネルFETである。コンデンサC2は、独立した素子であってもよいし、配線や回路素子などの寄生容量を利用してもよい。後者の場合、独立した素子としてのコンデンサは、省略可能である。
このようなバイアス電流回路12において、発光素子LDのアノードは、電流出力回路10の出力ノードNoutに接続され、そのカソードは、電源（例えば、0V）Vssに接続される。また、入力信号Vip, Vinは、差動信号（相補関係の位相を有する正相信号と逆相信号）である。本例では、入力信号（正相信号）VipがトランジスタM2の制御端子に入力され、入力信号（逆相信号）VinがトランジスタM3の制御端子に入力される。
本例では、図１の光送信器と異なり、変調電圧VipがHigh levelになると、変調電流iM3がLow levelになり、変調電圧VipがLow levelになると、変調電流iM3がHigh levelになる。しかしながら、先述のように、出力電流iLDは、バイアス電流iM4から変調電流iM3を減算した電流である。これにより、変調電圧VipがHigh levelになると、出力電流iLDもHigh levelになり、変調電圧VipがLow levelになると、出力電流iLDもLow levelになる。
本例においても、トランジスタM4により補助電流を発生させることにより、電流出力回路10の出力電流iLDの立ち上がり/立ち下がりを急峻にできる。従って、電流出力回路10の高速化、及び、光送信器のデータ転送速度の高速化が可能となる。
本例では、トランジスタM2, M3は、電源VCC1用のトランジスタとし、トランジスタM4は、電源VCC2用のトランジスタとするのが望ましい。発光素子LDの順方向電圧が2.1V以上であるとき、出力ノードNoutの電圧も2.1V以上となるため、電流出力回路10の電源VCC1を3.3Vとしてもよい。あるいは、VCC1を1.2Vとし、信頼性の向上のため、トランジスタM3のドレイン端子に、電源VCC2用のトランジスタをカスコード接続してもよい。
また、入力信号Vin, Vipは、差動信号（相補関係の位相を有する正相信号と逆相信号）であるが、シングルエンド信号であってもよい。この場合、例えば、入力信号（正相信号）VipをトランジスタM2の制御端子に入力し、その平均電圧をトランジスタM3の制御端子に入力すればよい。
図７は、光送信器の第３の変形例を示している。
本例は、図６の光送信器の変調電流回路11の変形例である。本例のバイアス電流回路12は、図６の光送信器のバイアス電流回路12と同じであるため、図６と同じ符号を付すことによりその詳細な説明を省略する。
本例では、出力電流iLDは、バイアス電流iM4に変調電流iM6を合算した電流である。即ち、iLD= iM4+iM6である。
変調電流回路11は、電流源CS5、トランジスタM5, M6、及び、抵抗素子R2を備える。
電流源CS5は、２つの電流端子を備える。電流源CS5の２つの電流端子の一方は、電源（例えば、3.3V）VCC1に接続される。
トランジスタM5は、入力信号（差動信号）Vip, Vinの一方Vipが入力される制御端子、及び、入力信号Vipにより制御される電流経路を挟む２つの電流端子を備える。トランジスタM5の２つの電流端子のうちの一方は、電流源CS5の２つの電流端子の他方に接続される。トランジスタM5の２つの電流端子のうちの他方は、抵抗素子R2を介して、電源（例えば、0V）Vssに接続される。
変調電圧Vonは、トランジスタM5の２つの電流端子のうちの他方から出力される。即ち、トランジスタM5の２つの電流端子のうちの他方は、バイアス電流回路12内のトランジスタM4の制御端子に接続される。
トランジスタM6は、入力信号（差動信号）Vip, Vinの他方Vinが入力される制御端子、及び、入力信号Vinにより制御される電流経路を挟む２つの電流端子を備える。トランジスタM6の２つの電流端子のうちの一方は、電流源CS5の２つの電流端子の他方に接続される。
変調電圧Vopは、トランジスタM6の２つの電流端子のうちの他方から出力される。即ち、トランジスタM6の２つの電流端子のうちの他方は、バイアス電流回路12内のトランジスタM4の２つの電流端子の他方に接続される。
電流源CS5は、例えば、ゲートに一定電圧が印加されるPチャネルFETである。電流源CS5は、例えば、抵抗素子であってもよい。トランジスタM5は、例えば、ゲート（制御端子）に入力信号Vipが入力されるPチャネルFETである。トランジスタM6は、例えば、ゲート（制御端子）に入力信号Vinが入力されるPチャネルFETである。
このような変調電流回路11において、変調電圧Vop, Vonは、入力信号としての電気信号（差動信号）Vip, Vinに依存し、かつ、相補関係の位相を有する。
変調電圧Vonは、出力電流iLDの立ち上がりと立ち下がりを急峻にする。即ち、変調電圧Vonは、バイアス電流iM4のうち補助電流を生成することにより、出力電流iLDの立ち上がりと立ち下がりを急峻にする。また、補助電流は、トランジスタM4の制御端子の充放電とコンデンサC2の充放電とにより発生する。従って、補助電流の発生に伴う消費電力は非常に少ない（例えば、100μW以下）。
本例では、トランジスタM5, M6は、電源VCC1用のトランジスタとし、トランジスタM4は、電源VCC2用のトランジスタとするのが望ましい。低消費電力化のため、電源VCC1の値は電源VCC2の値より小さくしてもよい。
また、入力信号Vip, Vinは、差動信号（相補関係の位相を有する正相信号と逆相信号）であるが、シングルエンド信号であってもよい。この場合、例えば、入力信号（正相信号）VipをトランジスタM5の制御端子に入力し、その平均電圧をトランジスタM6の制御端子に入力すればよい。
本例においても、トランジスタM6により補助電流を発生させることにより、電流出力回路10の出力電流iLDの立ち上がり/立ち下がりを急峻にできる。従って、電流出力回路10の高速化、及び、光送信器のデータ転送速度の高速化が可能となる。
（その他）
上述の実施例及び各変形例では、電流出力回路の出力ノードに発光素子のみが接続される。但し、電流出力回路の出力ノードと電源との間に、並列接続された発光素子及び抵抗素子を接続してもよい。この場合、変調電流回路の負荷が小さくなるため、より高速なデータ転送を実現できる。しかし、この場合、発光素子LDのみを接続した場合と同じ電流を発光素子LDに流すためには、電流源CS1〜CS5の電流（直流電流）を増やす必要があるため、消費電力が増大する。従って、低消費電力化に重点を置く場合は、電流出力回路の出力ノードに発光素子のみを接続するのが望ましい。
（適用例）
上述の光送信器を有する光伝送システムの例を説明する。
図８は、光伝送システムの例を示している。
光伝送システム20は、電気信号（差動信号）Va1, Va2を光信号に変換し、その光信号を送信する光送信器（optical transmitter）21と、光信号を受信し、その光信号を電気信号（差動信号）Vb1, Vb2に変換する光受信器（optical receiver）22と、を備える。光信号は、例えば光ファイバを備えた光ケーブルにより伝送される。
本例は、光信号が一方向に伝送される例であるが、光信号は、双方向に伝送可能であってもよい。例えば、光送信器21及び光受信器22を共に光送受信が可能な光トランシーバとすれば、光信号の双方向伝送が可能となる。いずれの場合も、光信号のチャネル数は、１つでもよいし、複数でもよい。また、光信号の双方向伝送が可能な場合、光信号の伝送方向に応じてチャネル数を異ならせてもよい。
図９は、光送信器の例を示している。
光送信器21は、電気信号Va1, Va2を増幅するインターフェース回路（IF: Interface）21-1と、インターフェース回路21-1の出力信号Vin, Vipに基づいて出力電流iLDを出力する電流出力回路（Driver）21-2と、出力電流iLDに基づいて光信号を発生する発光素子（例えば、面発光レーザ（VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting Laser））LDと、を備える。
電流出力回路21-2は、例えば、図１、図５など、の電流出力回路である。また、電流出力回路21-2及び発光素子LDは、例えば、図６、図７など、の電流出力回路及び発光素子に置き換えることも可能である。
図１０は、光受信器の例を示している。
光受信器22は、光信号を電気信号（電流信号）に変換する受光素子（例えば、p-i-nフォトダイオード（Photo diode: PD）22-1と、受光素子22-1が生成した電流信号を電圧信号に変換するトランスインピーダンスアンプ（Trans-impedance Amplifier: TIA）22-2と、トランスインピーダンスアンプ22-2の出力信号を増幅するリミッティングアンプ（Limiting Amplifier: LA）22-3と、リミッティングアンプ22-3の出力信号Vb1’, Vb2’に基づいて出力信号Vb1, Vb2を出力するインターフェース（IF）回路22-4と、を備える。
トランスインピーダンスアンプ22-2は、シングルエンド入力であるが、差動入力に代えてもよい。また、トランスインピーダンスアンプ22-2の出力信号は、シングルエンド信号であるが、差動信号に代えてもよい。
リミッティングアンプ22-3は、トランスインピーダンスアンプ22-2の出力信号と基準電圧Vref（例えば、トランスインピーダンスアンプ22-2の出力信号の平均電圧）とを比較することにより、トランスインピーダンスアンプ22-2からのシングルエンド信号を差動信号に変換する。
図１１は、光伝送システムを適用したストレージシステムの例を示している。
このストレージシステムは、デバイス（例えば、SSD（Solid State Drive）、ハードディスクなど）30と、デバイス30に対してデータのリード／ライトを指示するホスト（例えば、コンピュータ、サーバなど）40と、これらを接続する光伝送システム20と、を備える。
ストレージシステムでは、デバイス30とホスト40とがSATA（Serial ATA: advanced technology attachment）やSAS（Serial Attached SCSI: small computer system interface）やPCIe（Peripheral Component Interconnect Express）といったインターフェース規格に基づいて接続される。これらインターフェース規格では、高速の信号伝送（例えば12Gbps）、が用いられる。従って、光伝送システム20として上述の光伝送システムを採用するのは有効である。
（むすび）
以上、実施形態によれば、高速信号伝送を実現できる。
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。上述の実施形態で説明したブロック、ブロック内の回路、回路内の素子などは一例であり、これらを同様の機能を果たす代替品に適宜置換可能である。
例えば、上記の実施形態において、MOSトランジスタは、MOSトランジスタ以外の電界効果トランジスタ、バイポーラトランジスタ、Bi-CMOSトランジスタなど、に置き換えることもできる。また、発光素子は、発光ダイオード、半導体レーザなど、の種々の発光素子を使用可能である。また、受光素子は、PINフォトダイオード、MSMフォトダイオード、アバランシェ・フォトダイオード、フォトコンダクタなど、の種々の受光素子を使用可能である。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
10： 電流出力回路、 11： 変調電流回路、 12： バイアス電流回路、 20： 光伝送システム、 21： 光送信器、 22： 光受信器、 30： デバイス、 40： ホスト、 LD： 発光素子。

Claims (5)

  1. 出力ノードと、入力信号に基づき相補関係の位相を有する第１及び第２の信号を出力する第１の回路と、前記第１及び第２の信号に基づき前記出力ノードから出力電流を出力する第２の回路と、を具備し、
    前記第２の回路は、
    第１及び第２の端子を備え、前記第１の端子が第１の電源に接続される第１の電流源と、
    前記第１の信号が入力される第３の端子、及び、前記第１の信号により制御される第１の電流経路を挟む第４及び第５の端子を備え、前記第４の端子が前記第２の端子に接続され、前記第５の端子が前記出力ノードに接続される第１のトランジスタと、
    を備え、
    前記第２の信号は、前記第５の端子に入力される、
    電流出力回路。
  2. 前記第２の回路は、前記第４の端子及び前記第１の電源間に接続されるコンデンサをさらに備える、
    請求項１に記載の電流出力回路。
  3. 前記第２の回路は、
    第６及び第７の端子を備え、前記第６の端子が前記第１の電源に接続され、前記第７の端子が前記出力ノードに接続される第２の電流源、
    をさらに備える、
    請求項１乃至２に記載の電流出力回路。
  4. 前記第１の回路は、
    第８及び第９の端子を備え、前記第８の端子が第２の電源に接続される第３の電流源と、
    前記入力信号が入力される第１０の端子、及び、前記入力信号により制御される第２の電流経路を挟む第１１及び第１２の端子を備え、前記第１１の端子が前記第９の端子に接続され、前記第１２の端子が第３の電源に接続される第２のトランジスタと、
    前記入力信号の反転信号が入力される第１３の端子、及び、前記反転信号により制御される第３の電流経路を挟む第１４及び第１５の端子を備え、前記第１４の端子が前記第９の端子に接続される第３のトランジスタと、
    を備え、
    前記第１の信号は、前記第１２の端子から出力され、
    前記第２の信号は、前記第１５の端子から出力される、
    請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電流出力回路。
  5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電流出力回路と、
    前記電流出力回路の前記出力ノード及び第４の電源間に接続される発光素子と、
    を具備する光送信器。
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