S C H ALTU N G S AN O RDN U NG UND VERFAHREN ZUR ANSTEUERUNG VON L I C H T E M I T T I E R E N D E N BAUELEMENTEN

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das technische Gebiet der Ansteuerung von hchtemittieren- den Bauelementen

Die vorliegende Erfindung betrifft im Spezielleren eine Schaltungsanordnung, insbesondere Treiberschaltung, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Ansteuern mindestens eines hchtemittierenden Bauelements gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11 Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff Licht bzw lichtemittierend nicht nur der für das Auge sichtbare Bereich der elektromagnetischen Strahlung verstanden, der sich in einem Wellenlan- genbereich von etwa 380 Nanometer bis etwa 780 Nanometer erstreckt (, was einer Frequenz von etwa 789 Terahertz bis herab zu etwa 385 Terahertz entspricht) Vielmehr wird unter dem Begriff Licht bzw lichtemittierend das gesamte, also auch das für das Auge nicht sichtbare elektromagnetische Wellenlangen- bzw Frequenzspektrum verstanden, insbesondere der l[nfra]R[ot]-Bereιch (Wellenlangenbereich bis zu etwa 2 000 Nanometer bzw Frequenzbereich bis herab zu etwa 150 Terahertz), zum Beispiel eine Wellenlange von etwa 850 Nanometer bzw eine Frequenz von etwa 350 Terahertz

Stand der Technik

Aus dem Stand der Technik bekannte exemplarische Schaltungsanordnungen zur Ansteuerung eines hchtemittierenden Bauelements E zum Zwecke der Datenübertragung vom lichtemittierenden Bauelement E (= sogenannte Quelle) zu einem lichtempfangenden Bauelement (= sogenannte Senke) sind in Fig 5A bis Fig 5C dargestellt

Typischerweise wird zur optischen Datenübertragung als lichtemittierendes Bauelement E, insbesondere als optisches Sendeelement oder als optische Quelle, ein Halbleiterlaser oder eine Leuchtdiode benutzt

Dieser Halbleiterlaser oder diese Leuchtdiode wird gemäß dem Stand der Technik beispielsweise von einer elektronischen Treiberschaltung S1 (vgl Fig 5A), S2 (vgl Fig 5B) oder S3 (vgl Fig 5C) mit der notwendigen Betriebsspannung, dem Vorstrom (Bias-Strom) und dem Modulationsstrom für den korrekten Betrieb versorgt

Die Treiberschaltung S1 , S2, S3 kann sowohl als eine integrierte Schaltung (oder IC = Integrated Circuit) als auch diskret aus einzelnen Komponenten auf einer Leiterplatte (oder PCB = Printed Circuit Board) aufgebaut sein Beim in Fig 5A gezeigten Beispiel aus dem Stand der Technik kann das hchtemittierende Bauelement E über einen ersten Strompfad I ₁ und zusatzlich über einen zweiten Strompfad I ₂ mit Strom versorgt werden Hierzu fließt im ersten Strompfad der Strom I ₁ von einer Gleichspannungsquelle Q über das hchtemittierende Bauelement E zu einer Konstantstromquelle K1 für I ₁ Durch Aktivschalten oder Zuschalten des zweiten Strompfads I ₂ mittels eines den Strompegel des hchtemittierenden Bauelements E steuernden Umschalters U fließt durch das hchtemittierende Bauelement E

der Gesamtstrom l _ges = I ₁ + I ₂ , ansonsten der Strom I ₁ . Zur Stromversorgung des zweiten Strompfads I ₂ ist eine Konstantstromquelle K2 vorgesehen.

Die Modulation des lichtemittierenden Bauelements E erfolgt also in Form von Stromeinstellung oder Strommodulation, das heißt durch zeitliches Variieren der durch das lichtemittierende Bauelement E fließenden Stromstärken zwischen den Werten I ₁ und I ₁ + I ₂ .

Die Anordnung von Umschalter U und Blindlast R bewirkt, dass am dem Umschalter U in Bezug auf den zweiten Strompfad I ₂ zugeordneten Knotenpunkt stets der gleiche Strom fließt, wobei der Strom I ₂ in dem Falle, dass der zweite Strompfad I ₂ nicht dem lichtemittierenden Bauelement E zugeschaltet ist, in der

Blindlast R im Wesentlichen in thermische Energie umgewandelt wird, was beispielsweise zu etwa fünfzig Prozent der Betriebszeit des lichtemittierenden Bauelements der Fall sein kann; allerdings ist der Strom I ₂ unvorteilhafterweise auch dann vorhanden, wenn dieser Strom I ₂ gar nicht benötigt wird.

Des Weiteren sind beim in Fig. 5A gezeigten Beispiel aus dem Stand der Technik die beiden Konstantstromquellen K1 und K2 im Hochfrequenzpfad angeordnet, was notwendigerweise parasitäre Kapazitäten nach sich zieht. Auch treten beim in Fig. 5A gezeigten Beispiel aus dem Stand der Technik notwendigerweise ein unerwünschter hoher Spannungsabfall bzw. eine hohe Sättigungsspannung auf.

Bei der in Fig. 5B dargestellten zweiten exemplarischen Treiberschaltung S2 gemäß dem Stand der

Technik fließt bei Aktivschalten oder Zuschalten des zweiten Strompfads I ₂ mittels des den Strompegels steuernden Einschalters U durch das lichtemittierende Bauelement E der Strom I ₁ + I ₂ , ansonsten der Strom I ₁ ; allerdings ist der Strom I ₂ unvorteilhafterweise auch dann vorhanden, wenn dieser Strom I ₂ gar nicht benötigt wird.

Die Betriebsspannung des lichtemittierenden Bauelements E hängt von der durch die Spannungsquelle Q zur Verfügung gestellten Versorgungsspannung (= zum Beispiel etwa drei Volt) und von der Konstantstromquelle K1 bzw. von den Konstantstromquellen K1 , K2 ab.

Bei der in Fig. 5C dargestellten dritten exemplarischen Treiberschaltung S3 gemäß dem Stand der Technik fließt in Abhängigkeit von der Stellung des den Strompegel steuernden Umschalters U durch das lichtemittierende Bauelement E der Strom I ₁ + 0,5 I ₂ oder der Strom I ₁ - 0,5 I ₂ , das heißt auch hier beträgt die Stromdifferenz I ₂ .

Die Anordnung einer (nicht obligatorischen) Spule L, an der beispielsweise eine Spannung von etwa

0,5 VoIt abfällt, dient üblicherweise der Impedanzerhöhung der Konstantstromquelle K1 bei hohen Frequenzen und ermöglicht demzufolge den Einsatz einer Konstantstromquelle K1 , die keine hohe Ausgangsimpedanz bei hohen Frequenzen aufweist.

Neben der vorbeschriebenen Treiberschaltung S3 ist auch aus der Druckschrift US 6 667 661 B1 aus dem Stand der Technik eine Treiberschaltung mit Spule bekannt.

Unvorteilhafterweise erforderlich ist bei der in Fig. 5C dargestellten elektronischen Treiberschaltung S3 jedoch die Anordnung externer, das heißt außerhalb der integrierten Schaltung angeordneter Bauelemen- te, wie etwa eines Kondensators C.

Aufgrund der Anordnung aus Spule L und Kondensator C können des Weiteren unerwünschte elektromagnetische Störeffekte, wie etwa elektromagnetische Schwingungen, auftreten. Mit dem Problem der Vermeidung elektromagnetischer Schwingungen einer Lasertreiberschaltung mit signalverstärkter Datenübertragung befasst sich in diesem Zusammenhang beispielsweise die Druckschrift US 7 133 429 B2 aus dem Stand der Technik.

Ein weiterer Nachteil konventioneller Schaltungsanordnungen ist deren hoher Spannungsabfall an den, zum lichtemittierenden Bauelement in Reihe liegenden, Bauelementen. Insbesondere für Anwendungen bei denen nur eine kleine Versorgungsspannung zur Verfügung steht, steht dieses im Widerspruch zum Ziel, am lichtemittierenden Bauelement eine möglichst hohe Betriebsspannung bereit zu stellen.

Die technische Problemstellung, eine Treiberschaltung zur optischen Datenübertragung mit geringem Leistungsbedarf bereit zu stellen, ist beispielsweise aus den Druckschriften US 6 965 722 B1 sowie US 7 154 923 B2 aus dem Stand der Technik bekannt. Der Aufbau der in diesen Druckschriften be- schriebenen Treiberschaltungen ist jedoch sehr komplex.

Zudem haben aus dem Stand der Technik bekannte Schaltungsanordnungen nachteiligerweise hohe Ausgangswiderstände (= Realteile der Ausgangsimpedanzen). Dies begrenzt die Geschwindigkeit, insbesondere für das Einschwingen (oder Settling) der Schaltungsanordnung, denn die maximale Schaltfre- quenz f verhält sich im Wesentlichen reziprok proportional zum Produkt aus Gesamtkapazität C und Gesamtwiderstand R am Ausgang der Ansteuer- oder Treiberschaltung, wobei

- die Gesamtkapazität C zum Beispiel im Wesentlichen durch die parasitäre kapazitive Wirkung des lichtemittierenden Bauelements dominiert ist und

- der Gesamtwiderstand R im Wesentlichen durch die Parallelschaltung des Ausgangswiderstands der Treiberschaltung und des Eingangswiderstands des lichtemittierenden Bauelements gegeben ist.

Schließlich ist ein weiteres technisches Problem konventioneller Schaltungsanordnungen eine (zu) niedrige Ausgangsspannung am lichtemittierenden Bauelement, denn die Konstantstromquelle(n) benötigt/en eine(n) Spannung(sabfall) von beispielsweise etwa 0,5 VoIt (ein geringer Spannungsabfall in Höhe von beispielsweise etwa 0,2 Volt erfolgt auch an der die Versorgungsspannung zur Verfügung stellenden

Spannungsquelle, sofern es sich um eine geregelte Spannungsquelle handelt).

Ein weiterer geringer Spannungsabfall in Höhe von beispielsweise etwa 0,1 Volt erfolgt am Schaltelement U, so dass am lichtemittierenden Bauelement (zu) wenig Spannung abfällt und damit am lichtemittieren- den Bauelement (zu) wenig Spannung zur Verfügung steht.

Darstellung der vorliegenden Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile

Ausgehend von den vorstehend dargelegten Nachteilen und Unzulänglichkeiten sowie unter Würdigung des umrissenen Standes der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, dass die vorstehend dargelegten Nachteile und Unzulänglichkeiten vermieden werden; insbesondere sollen Strombedarf und Ausgangswiderstand möglichst niedrig sein, so dass eine möglichst hohe Frequenz oder Schaltgeschwindigkeit sowie eine möglichst hohe Ausgangsspannung für das licht- emittierende Bauelement erzielt werden können.

Diese Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch ein Verfahren mit den im Anspruch 11 angegebenen Merkmalen gelöst.

Das lichtemittierende Bauelement wird - in der ersten Schaltposition des Schaltelements mit einer ersten Betriebsspannung beaufschlagt,

- in der zweiten Schaltposition des Schaltelements mit einer zweiten Betriebsspannung beaufschlagt und

- durch Umschalten zwischen der ersten Betriebsspannung und der zweiten Betriebsspannung angesteuert; insbesondere wird das lichtemittierende Bauelement durch Umschalten zwischen den Schaltpositionen angesteuert, von denen zumindest die erste Schaltposition des Schaltelements und die zwei- te Schaltposition des Schaltelements für die Betriebsfrequenz niederimpedant sind.

Das Schaltelement ist zweckmäßigerweise als mindestens ein Einschalter oder als mindestens ein Umschalter oder als mindestens ein Wechselschalter, zum Beispiel als mindestens ein Schalttransistor, wie etwa als mindestens ein MtetallOtxidelStemiconductorJFtieldlEtffectlTtransistor], ausgebildet. Auf diese Weise sind mindestens zwei Betriebszustände der Schaltungsanordnung mit jeweils niedrigen Impedanzen, insbesondere ohne weitere Stromverluste, erzielbar.

Ein Versorgungselement im Sinne der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise als mindestens eine Spannungsquelle oder als Kombination aus Stromquelle und Stützkondensator realisiert sein, so dass für die relevanten Betriebsfrequenzen eine niedrige Ausgangsimpedanz entsteht.

Das lichtemittierende Bauelement ist somit durch Variieren seiner Betriebsspannung mittels Umschaltens der auf das lichtemittierende Bauelement beaufschlagten Spannung, insbesondere der in das lichtemittierende Bauelement eingeprägten Spannung, ansteuerbar und kann beispielsweise zur optischen Daten- übertragung dienen. Hierzu wandelt das lichtemittierende Bauelement elektrische Signale in optische

Signale um, die in einen Lichtwellenleiter, beispielsweise in eine Glasfaser oder in eine Kunststofffaser, eingekoppelt werden.

Bei der vorliegenden Erfindung wird das lichtemittierende Bauelement somit spannungsgesteuert ("volta- ge-driven") in mindestens zwei Arbeitspunkten betrieben, die mittels des Schaltelements sowie optionalerweise mittels mindestens einer Steuerungseinrichtung, insbesondere Signalquelle, zum Steuern des Schaltelements konfigurierbar sind.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist aufgrund ihres niedrigen Strombedarfs besonders vor- teilhaft. Der Strombedarf ist besonders niedrig, weil es - im Unterschied zum Stand der Technik - außerhalb des lichtemittierenden Bauelements keinen weiteren Strompfad gibt.

Des Weiteren wird der Fachmann bei der vorliegenden Erfindung die vergleichsweise hohe, für das lichtemittierende Bauelement zur Verfügung stehende Ausgangsspannung besonders zu schätzen wissen.

Ferner ist die niedrige Ausgangsimpedanz ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung. Dies ermöglicht eine hohe Geschwindigkeit, insbesondere für das Einschwingen der Schaltungsanordnung, denn die maximale Schaltfrequenz f verhält sich im Wesentlichen reziprok proportional zum Produkt aus Gesamtkapazität C und Gesamtwiderstand R am Ausgang der Ansteuer- oder Treiberschaltung, wobei - die Gesamtkapazität C zum Beispiel im Wesentlichen durch die parasitäre kapazitive Wirkung des lichtemittierenden Bauelements dominiert ist und

- der Gesamtwiderstand R im Wesentlichen durch die Parallelschaltung des Ausgangswiderstands der Treiberschaltung und des Eingangswiderstands des lichtemittierenden Bauelements gegeben ist.

Beim lichtemittierenden Bauelement kann es sich insbesondere um einen elektrooptischen Wandler han- dein, zum Beispiel um eine lichtemittierende Diode (= L[ight]E[mitting]D[iode]), wie etwa um eine Leuchtdiode, oder um einen Laser (= Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation), wie etwa um einen Halbleiterlaser.

Das Ansteuern des lichtemittierenden Bauelements erfolgt zum Beispiel zum Zwecke der Datenübertra- gung von mindestens einem lichtemittierenden Bauelement (= sogenannte Quelle) zu mindestens einem lichtempfangenden Bauelement (= sogenannte Senke).

Die Datenübertragung kann zum Beispiel über mindestens ein Trägermedium, wie etwa über Glasfaser oder über Kunststofffaser, oder auch über Luft als Trägermedium oder durch Vakuum erfolgen.

Die vorliegende Erfindung betrifft schließlich die Verwendung mindestens einer Schaltungsanordnung, insbesondere mindestens einer Treiberschaltung, gemäß der vorstehend dargelegten Art und/oder eines Verfahrens gemäß der vorstehend dargelegten Art

- in mindestens einer, insbesondere mobilen, Telekommunikationsanlage, zum Beispiel in mindestens einem Kommunikationsgerät, wie etwa in mindestens einem Mobiltelefon,

- in mindestens einer, insbesondere mobilen, Datenkommunikationsanlage oder in mindestens einer, insbesondere mobilen, Datenverarbeitungseinrichtung, zum Beispiel in mindestens einem Handheld, in mindestens einem Notebook oder in mindestens einem P[ersonal]D[igital]A[ssistant],

- in mindestens einer, insbesondere mobilen, Datenaufzeichnungs- und/oder -Wiedergabeeinrichtung, zum Beispiel in mindestens einem Camcorder, in mindestens einer Digitalkamera oder in mindestens einem H[igh]D[efinition]T[ele]V[ision], oder

- in mindestens einem Fortbewegungsmittel, zum Beispiel in mindestens einem Fahrerassistenzsystem oder in mindestens einem Navigationssystem eines Automobils.

In einem mobilen Kommunikationsgerät oder in einer mobilen Datenverarbeitungseinrichtung ist die vorliegende Erfindung besonders vorteilhaft einsetzbar, denn bei diesen Anwendungsgebieten ist die durch die Batterie bzw. durch die Akkumulatoreneinheit, umgangssprachlich auch Akku, zur Verfügung gestellte Versorgungsspannung begrenzt; im Sinne einer möglichst langen Betriebszeit des Akkus ist ein durch die vorliegende Erfindung ermöglichter effizienter Umgang mit der Versorgungsspannung und der Leistungs- aufnähme von besonderem Nutzen.

Im Ergebnis können durch das Ansteuern des lichtemittierenden Bauelements mittels Umschaltens seiner Betriebsspannung, also durch den vorliegenden spannungsgetriebenen ("voltage-driven") Ansatz gemäß der vorliegenden Erfindung eine sehr niedrige Ausgangsimpedanz und damit eine sehr hohe Frequenz oder Schaltgeschwindigkeit erzielt werden.

Der Fachmann auf dem technischen Gebiet der Ansteuerung von lichtemittierenden Bauelementen wird insbesondere zu schätzen wissen, dass die Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung wie auch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung sowohl eine niedrige Ausgangsimpedanz als auch einen geringen Energiebedarf aufweisen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Wie bereits vorstehend erörtert, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird einerseits auf die dem An- spruch 1 sowie dem Anspruch 11 nachgeordneten Ansprüche verwiesen, andererseits werden weitere

Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung nachstehend unter Anderem anhand der durch Fig. 1 bis Fig. 4C veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 in schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, die nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet;

Fig. 2 in schematischer Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung ge- maß der vorliegenden Erfindung, die nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet;

Fig. 3 in schematischer Darstellung ein drittes Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, die nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet;

Fig. 4A in schematischer Darstellung ein viertes Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, die nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet;

Fig. 4B in diagrammatischer Darstellung die gegen die Gate-Source-Spannung aufgetragene Drainstrom- Kennlinie für den in der Schaltungsanordnung aus Fig. 4A enthaltenen Transistor;

Fig. 4C in schematischer Detaildarstellung eine zwei Transistoren aufweisende Variante der Schaltungsanordnung aus Fig. 4A;

Fig. 5A in schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 5B in schematischer Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung gemäß dem Stand der Technik; und

Fig. 5C in schematischer Darstellung ein drittes Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung gemäß dem Stand der Technik.

Gleiche oder ähnliche Ausgestaltungen, Elemente oder Merkmale sind in Fig. 1 bis Fig. 5C mit identi- sehen Bezugszeichen versehen.

Bester Weg zur Ausführung der vorliegenden Erfindung

Zur Vermeidung überflüssiger Wiederholungen beziehen sich die nachfolgenden Erläuterungen hinsicht- lieh der Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung - soweit nicht anderweitig angegeben -

- sowohl auf das in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung 100

- als auch auf das in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung 100'

- als auch auf das in Fig. 3 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung 100"

- als auch auf das in Fig. 4A, in Fig. 4B, in Fig. 4C dargestellte vierte Ausführungsbeispiel einer Schal- tungsanordnung 100"'.

Im anhand Fig. 1 veranschaulichten ersten Ausführungsbeispiel (Grundkonzept) der vorliegenden Erfindung ist eine Schaltungsanordnung 100, nämlich eine Ansteuerschaltung oder Treiberschaltung, zum Ansteuern eines lichtemittierenden Bauelements 20, beispielsweise einer lichtemittierenden Diode (= L[ight]E[mitting]D[iode]) oder Leuchtdiode oder eines Lasers, zum Beispiel eines Halbleiterlasers, gezeigt.

Diese Schaltung 100 weist neben dem lichtemittierenden Bauelement 20 zwei gegen ein Bezugspotential oder Referenzpotential W, insbesondere gegen Erdpotential oder Massepotential oder Nullpotential, be- triebene Versorgungselemente in Form von Spannungsquellen 10 bzw. 10' (Akkumulatoreinheit) zur Versorgung der Schaltungsanordnung 100 mit erster Betriebsspannung U ₁ bzw. mit zweiter Betriebsspannung U ₂ auf.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist der Schaltungsanordnung 100 ferner ein Schaltelement 30, insbesondere ein Umschalter oder Wechselschalter, zum Beispiel für jede Schaltposition jeweils ein Schalttransistor, wie etwa jeweils ein MtetallOtxidelStemiconductorl-FtieldJEtffectlTtransistor], zugeordnet.

Dieses Schaltelement 30 ist zum Ansteuern des lichtemittierenden Bauelements 20 mittels Schaltens zumindest zwischen einer ersten Schaltposition und einer zweiten Schaltposition ausgebildet.

Hierbei fällt in der ersten Schaltposition des Schaltelements 30 die gesamte oder nahezu die gesamte von der ersten Spannungsquelle 10 bereit gestellte Spannung U ₁ am lichtemittierenden Bauelement 20 ab; exemplarisch können in der ersten Schaltposition des Schaltelements 30 mindestens etwa neunzig Prozent, zum Beispiel etwa 99 Prozent, der von der ersten Spannungsquelle 10 bereit gestellten Span- nung am lichtemittierenden Bauelement 20 abfallen.

Hingegen fällt in der zweiten Schaltposition des Schaltelements 30 die gesamte oder nahezu die gesamte von der zweiten Spannungsquelle 10' bereit gestellte Spannung U ₂ am lichtemittierenden Bauelement 20 ab; exemplarisch können in der zweiten Schaltposition des Schaltelements 30 mindestens etwa neunzig Prozent, zum Beispiel etwa 99 Prozent, der von der zweiten Spannungsquelle 10' bereit gestellten Spannung am lichtemittierenden Bauelement 20 abfallen.

Die Schaltungsanordnung 100' gemäß dem anhand Fig. 2 veranschaulichten zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist als Versorgungselemente zwei parallel zueinander geschaltete Stromquellen 10 bzw. 10' auf, deren Ausgänge jeweils mittels eines Stützkondensators 12 bzw. 12' kapazitiv gestützt sind.

Zur Versorgung mit Versorgungsspannung 14 (sogenannte Urspannung), zum Beispiel in der Größenordnung von etwa drei Volt, weist die Schaltungsanordnung 100' ein Versorgungselement in Form einer Batterie auf.

Wie also in Fig. 2 dargestellt, kann das Versorgungselement auch als ausgangsseitig kapazitiv gestützte Stromquelle, etwa als Kombination oder Zusammenschaltung aus für Anwendungen bei niedrigen Frequenzen optimierter Stromquelle 10, 10' und Stützkondensator 12, 12', ausgebildet sein.

Die Stromquelle 10 bzw. 10' dient hierbei zur bedarfsgemäßen Stromnachführung. Der Stützkondensator

12 bzw. 12' dient dazu, die Impedanz des Knotens N bzw. N' für den Bereich der Schalt- und Betriebsfrequenzen der Treiberschaltung 100' zu verringern.

Da sich eine Erhöhung der Kapazität am Knotenpunkt N bzw. N' vorteilhaft auf die Stützwirkung an die- sem Knotenpunkt N bzw. N' auswirkt, ist bei der Dimensionierung der Stromquelle 10 bzw. 10' keine O- bergrenze für deren parasitäre Ausgangskapazität zu beachten, denn die Ausgestaltung gemäß Fig. 2 ist gegen parasitäre Kapazitäten unempfindlich.

Hierdurch kann die Stromquelle 10 bzw. 10' so dimensioniert werden, dass sie auch bei sehr geringer Spannungsdifferenz zwischen der Versorgungsspannung 14 und der Spannung am Knotenpunkt N bzw.

N' bestimmungsgemäß arbeitet.

In der ersten Schaltposition des Schaltelements 30 wird das lichtemittierende Bauelement 20 mit dem Knotenpunkt N verbunden, an dem eine exemplarische Spannung von etwa 2,8 Volt anliegt. In der zwei- ten Schaltposition des Schaltelements 30 wird das lichtemittierende Bauelement 20 mit dem Knotenpunkt

N' verbunden, an dem eine exemplarische Spannung von etwa 2,3 Volt anliegt.

Hierbei ist der den Ausgang der Stromquelle 10 bzw. 10' und die erste bzw. zweite Schaltposition des Schaltelements 30 verknüpfende Knotenpunkt N bzw. N' durch den Stützkondensator 12 bzw. 12' hoch- kapazitiv gestützt sowie mit dem zu übertragenden Signal im Wesentlichen "nicht bewegt", das heißt konstant.

Unter Berücksichtigung eines exemplarischen Spannungsverlustes am Schaltelement 30 in Höhe von beispielsweise etwa 0,1 Volt werden auf diese Weise beim lichtemittierenden Bauelement 20 hochfre- quent zwischen etwa 2,7 Volt und etwa 2,2 Volt wechselnde Signale ermöglicht, denn durch die kapazitive Stützung der Knoten N bzw. N' wird "beidseitig" eine Abgrenzung oder Trennung zwischen dem niederfrequenten Zweig der Stromquelle 10, 10' und dem hochfrequenten Zweig des lichtemittierenden Bauelements 20 herbei geführt.

Hierbei wirkt sich in vorteilhafter Weise aus, dass der niederkapazitive und kleinflächige Umschalter 30 so gut wie keinen kapazitiven Beitrag leistet und ein hochfrequentes, das heißt sehr schnelles Schalten zwischen den beiden im Wesentlichen statischen Zuständen ermöglicht.

Im Ergebnis ermöglicht die Schaltungsanordnung 100' gemäß dem anhand Fig. 2 veranschaulichten zweiten Ausführungsbeispiel eine besonders effektive Nutzung der Versorgungsspannung 14 sowie die

Möglichkeit der Modifikation für die durch die Stromquellen 10 bzw. 10' zur Verfügung gestellten Stromstärken 0,5 h bzw. 0,5 I ₂ (-> Schalten zwischen der Stromstärke I ₁ am lichtemittierenden Bauelement 20 in der ersten Schaltposition und der Stromstärke I ₂ am lichtemittierenden Bauelement 20 in der zweiten Schaltposition, sofern eine im zeitlichen Mittel gleichverteilte Aktivierung beider Schaltpositionen vorliegt).

Auch kann bei der Treiberschaltung 100' die Ausgangsimpedanz bei hohen Frequenzen sehr niedrig

gehalten werden, denn diese Ausgangsimpedanz ist lediglich durch den parasitären Widerstand des Schaltelements 30 limitiert, so dass eine sehr hohe Betriebsfrequenz oder Schaltgeschwindigkeit erzielt werden kann.

Im besonderen Fall der vorliegenden Erfindung kann eine sehr hohe Ausgangsspannung für das lichtemittierende Bauelement 20 erzielt werden, denn über den Schalter 30 erfolgt nur ein sehr geringer Spannungsabfall; zudem ist die Stromquelle 10, 10' vorteilhafterweise im Versorgungspfad und nicht im hochfrequenten Signalpfad angeordnet.

Bei der Schaltungsanordnung 100" gemäß dem anhand Fig. 3 veranschaulichten dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist zwischen den zweiten Knotenpunkt N' und die zweite Schaltposition des Schaltelements 30 eine in Vorwärtsrichtung, insbesondere zur zweiten Schaltposition des Schaltelements 30 hin, gepolte Diode 30', zum Beispiel eine pn-Diode oder eine Schottky-Diode, geschaltet. Diese Diode 30' leitet in Vorwärtsrichtung, das heißt zum Schaltelement 30 hin, und sperrt in Rückwärtsrichtung.

Durch den Einsatz einer derartigen, zwischen den Knoten N' und den Eingang des lichtemittierenden Bauelements 20 geschalteten Diode 30' als zweite Komponente des Schaltelements 30 wird insofern eine Vereinfachung desselben erreicht, als nur ein Schaltelement angesteuert wird und demzufolge nur ein Ansteuersignal existiert.

Die Diode 30' übernimmt hierbei die Funktion der zweiten (, in Fig. 3 rechten) Schaltstellung, nämlich jeweils dann zu leiten, wenn der erste (, in Fig. 3 linke) Strompfad des Schalters 30 ausgeschaltet ist.

Eine eventuell nicht vernachlässigbare Durchlassspannung der in Vorwärtsrichtung gepolten Diode 30', zum Beispiel in der Größenordnung von etwa 0,2 Volt im Falle einer Schottky-Diode, führt zu einem entsprechend großen Spannungsverlust zwischen der Spannung am Knotenpunkt N' und der dem lichtemittierenden Bauelement 20 zur Verfügung stehenden Betriebsspannung.

Da dieser Spannungsverlust aber nur bei derjenigen Schaltposition auftritt, der beabsichtigterweise eine verringerte Betriebsspannung am lichtemittierenden Bauelement 20 zugeordnet ist, kann eine Kompensation des Spannungsverlusts durch Anheben der Spannung am Knotenpunkt N' erfolgen.

Bei der Schaltungsanordnung 100"' gemäß dem anhand Fig. 4A veranschaulichten vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist zwischen den zweiten Knotenpunkt N' und die zweite Schaltpositi- on des Schaltelements 30 ein n-Kanal-MtetallOtxidelStemiconductorJFtieldlEtffectJTtransis tor] 30' geschaltet,

- dessen Drainanschluss D' mit dem zweiten Knotenpunkt N',

- dessen Gateanschluss G' mit einem Stützversorgungselement 34, insbesondere mit einer Stützspannungsquelle (zum Beispiel etwa 2,8 Volt), und - dessen Sourceanschluss S' mit dem Eingangsanschluss des lichtemittierenden Bauelements 20 verbunden ist.

Die Kennlinie für den Drainstrom I _D ' dieses n-Kanal-MOSFET 30' ist in Fig. 4B gegen die Gate-Source- Spannung U _{G S} ^: dieses n-Kanal-MOSFET 30' (= von Gate G' des n-Kanal-MOSFET 30' nach Source S' des n-Kanal-MOSFET 30' gemessene Spannung) aufgetragen, wobei die der zweiten Schaltposition zugeordnete Stromstärke I ₂ mit einer exemplarischen Größenordnung von etwa einem Milliampere bei einer

Gate-Source-Spannung U _G s _' von beispielsweise etwa 0,6 Volt auftritt.

In einer zu Fig. 4A alternativen, anhand Fig. 4C veranschaulichten Ausgestaltung der Schaltungsanordnung 100'" gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Schaltelement als zwei n-Kanal- MtetallOtxidelStemiconductorlFtieldlEtffectlTtransistorls 30 bzw. 30' ausgebildet,

- deren jeweilige Drainanschlüsse D bzw. D' über den Knoten N bzw. N' mit der ersten Stromquelle 10 bzw. mit der zweiten Stromquelle 10' verbunden sind,

- deren Gateanschluss G mit einer Steuerungseinrichtung 40, zum Beispiel in Form einer Signalquelle, bzw. deren Gateanschluss G' über ein optionales Widerstandselement 50 mit einer Stützspannungs- quelle oder mit einem Stützversorgungselement 34 verbunden ist und

- deren jeweilige Sourceanschlüsse S bzw. S' miteinander sowie mit dem Eingangsanschluss des lichtemittierenden Bauelements 20 verbunden sind.

Hierbei ist bei der anhand Fig. 4C veranschaulichten Variante der Schaltungsanordnung 100'" gemäß der vorliegenden Erfindung ein Regelungs-λ/erarbeitungselement 22 in Form eines Komparators oder in

Form eines Verstärkers vorgesehen,

- dessen erster Eingangsanschluss mit der zweiten kapazitiv gestützten Stromquelle 10' verbunden ist,

- dessen optionaler zweiter Eingangsanschluss mit einer optionalen Referenzspannungsquelle 26 verbunden ist und - dessen Ausgangsanschluss mit dem Stützversorgungselement 34 verbunden ist.

Ein derartiges Regelungs-λ/erarbeitungselement 22 kann - obwohl in Fig. 4A nicht explizit dargestellt - auch bei der Schaltungsanordnung 100"' gemäß dem anhand Fig. 4A veranschaulichten vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein.

Der Komparator oder Verstärker 22 ist dazu ausgebildet,

- die am Knotenpunkt N' anliegende Spannung zu ermitteln,

- die ermittelte Spannung mit der durch die Referenzspannungsquelle 26 bereit gestellten Referenzspannung Vref zu vergleichen und - im Bedarfsfalle die Spannung des Stützversorgungselements 34 dergestalt nachzuregeln oder zu steuern, insbesondere dergestalt anzuheben oder abzusenken, dass sich die Spannung am Knotenpunkt N' dem Wert der Referenzspannung Vref annähert.

Grundsätzlich kann die vorliegende Erfindung in vielfältiger Weise ausgestaltet werden; insbesondere durch Hinzufügen zusätzlicher Bauelemente oder zusätzlicher Bauteile in die Signal- und Regelpfade lässt sich die vorliegende Erfindung an bestimmte Erfordernisse anpassen.

Exemplarisch sei auf das optionale Widerstandselement 50 in Fig. 4C aufmerksam gemacht, das zur Verbindung des Stützversorgungselements 34 mit dem Gate-Anschluss G' des Transistors 30' genutzt werden kann, um durch induktives Anheben oder "Peaking" das Verhältnis der Steilheiten der fallenden

Signalflanke gegenüber der steigenden Signalflanke zu verändern.

In diesem Zusammenhang sei darauf aufmerksam gemacht, dass der Begriff "Verbindung" im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch Verbindungen oder Verbindungsarten umfasst, die durch zusätzlich eingebrachte Bauelemente oder Bauteile erfolgen.

Bezugszeichenliste

100 Schaltungsanordnung, insbesondere Ansteuerschaltung oder Treiberschaltung

(= erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 1 ) 100' Schaltungsanordnung, insbesondere Ansteuerschaltung oder Treiberschaltung

(= zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 2) 100" Schaltungsanordnung, insbesondere Ansteuerschaltung oder Treiberschaltung

(= drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 3) 100'" Schaltungsanordnung, insbesondere Ansteuerschaltung oder Treiberschaltung (= viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 4)

10 erstes Versorgungselement, insbesondere erste Spannungsquelle, beispielsweise erste Akkumula- toreinheit, zum Versorgen der Schaltungsanordnung 100, 100', 100", 100'" mit Spannung, insbesondere mit Gleichspannung

10' zweites Versorgungselement, insbesondere zweite Spannungsquelle, beispielsweise zweite Akku- mulatoreinheit, zum Versorgen der Schaltungsanordnung 100, 100', 100", 100'" mit Spannung, insbesondere mit Gleichspannung

12 Stützkondensator, insbesondere kapazitive Stützung, des ersten Versorgungselements 10 12' Stützkondensator, insbesondere kapazitive Stützung, des zweiten Versorgungselements 10' 14 Versorgungsspannung, insbesondere Urspannung, des Versorgungselements 10, 10' 20 lichtemittierendes Bauelement, insbesondere elektrooptischer Wandler, beispielsweise lichtemittierende Diode (= L[ight]E[mitting]D[iode]) bzw. Leuchtdiode oder Laser, wie etwa Halbleiterlaser 22 Regelungs- und/oder Verarbeitungselement, insbesondere Komparator und/oder Verstärker, zum

Beispiel Operationsverstärker

26 Bezugsspannungsquelle oder Referenzspannungsquelle 30 Schaltelement, insbesondere Einschalter oder Umschalter oder Wechselschalter, beispielsweise Schalttransistor, wie etwa MtetallOtxidelStemiconductorJFtieldlEtffectlTtransistor oder MOS- Transistor, zum Beispiel n-Kanal-F[eld]E[ffekt]T[ransistor]

30' zweite Komponente des Schaltelements 30, insbesondere in Vorwärtsrichtung, insbesondere zum Schaltelement 30 hin, gepolte Diode, zum Beispiel pn-Diode oder Schottky-Diode und/oder Schalt- transistor, beispielsweise MtetallOtxidelStemiconductorlFtieldJEtffectlTtransistor oder MOS-

Transistor, zum Beispiel n-Kanal-F[eld]E[ffekt]T[ransistor]

34 Stützversorgungselement, insbesondere Stützspannungsquelle, des Transistors 30' 40 Steuerungseinrichtung, insbesondere Signalquelle, des Transistors 30 50 Widerstand, insbesondere Ohmsches Widerstandselement C Kondensator

(= drittes Beispiel aus dem Stand der Technik; vgl. Fig. 5C) D Drainanschluss des Transistors 30 D' Drainanschluss des Transistors 30'

E lichtemittierendes Bauelement, insbesondere elektrooptischer Wandler, beispielsweise lichtemittie- rende Diode (= L[ight]E[mitting]D[iode]) bzw. Leuchtdiode oder Laser, wie etwa Halbleiterlaser

(= Beispiele aus dem Stand der Technik; vgl. Fig. 5A, Fig. 5B, Fig. 5C) G Gateanschluss des Transistors 30 G' Gateanschluss des Transistors 30'

K1 weitere Schaltungskomponente, nämlich Konstantstromquelle für I ₁ (= Beispiele aus dem Stand der Technik; vgl. Fig. 5A, Fig. 5B, Fig. 5C)

K2 zweite weitere Schaltungskomponente, nämlich Konstantstromquelle für I ₂

(= Beispiele aus dem Stand der Technik; vgl. Fig. 5A, Fig. 5B, Fig. 5C)

K2' dritte weitere Schaltungskomponente, nämlich Konstantstromquelle für l ₂ /2 (= drittes Beispiel aus dem Stand der Technik; vgl. Fig. 5C)

L Spule (= drittes Beispiel aus dem Stand der Technik; vgl. Fig. 5C)

N erster, insbesondere niederohmscher, Knoten oder Knotenpunkt zwischen erstem Versorgungselement 10, erstem Stützkondensator 12 und erster Schaltposition des Schaltelements 30

N' zweiter, insbesondere niederohmscher, Knoten oder Knotenpunkt zwischen zweitem Versorgungselement 10, zweitem Stützkondensator 12 und zweiter Schaltposition des Schaltelements 30 Q Spannungsquelle, insbesondere Akkumulatoreinheit oder Akku

(= Beispiele aus dem Stand der Technik; vgl. Fig. 5A, Fig. 5B, Fig. 5C)

R Blindlast

(= erstes Beispiel aus dem Stand der Technik; vgl. Fig. 5A)

S Sourceanschluss des Transistors 30 S' Sourceanschluss des Transistors 30'

51 Schaltungsanordnung

(= erstes Beispiel aus dem Stand der Technik; vgl. Fig. 5A)

52 Schaltungsanordnung

(= zweites Beispiel aus dem Stand der Technik; vgl. Fig. 5B) S3 Schaltungsanordnung

(= drittes Beispiel aus dem Stand der Technik; vgl. Fig. 5C)

T Steuerungseinrichtung, insbesondere Signalquelle, zum Steuern (des Schaltens) des Schaltelements U, insbesondere Einschaltersteuerung oder Umschaltersteuerung oder Wechselschaltersteuerung (= Beispiele aus dem Stand der Technik; vgl. Fig. 5A, Fig. 5B, Fig. 5C)

U Schaltelement, insbesondere Einschalter oder Umschalter oder Wechselschalter

(= Beispiele aus dem Stand der Technik; vgl. Fig. 5A, Fig. 5B, Fig. 5C)

Vref durch Bezugsspannungsquelle 26 bereit gestellte Bezugsspannung oder durch Referenzspannungsquelle 26 bereit gestellte Referenzspannung W Bezugspotential oder Referenzpotential, insbesondere Erdpotential oder Massepotential oder Nullpotential