JP4284347B2 - Serial data detection circuit - Google Patents
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Description
本発明は、USB等を使用した高速シリアル通信システムに使用するシリアルデータ検出回路と該シリアルデータ検出回路を使用した受信データ信号処理装置に関する。 The present invention relates to a serial data detection circuit used in a high-speed serial communication system using USB or the like, and a received data signal processing apparatus using the serial data detection circuit.
近年、製品のインタフェースが高速化されており、高速シリアル通信を使用したシステムの開発が進んでおり、例えば、このような高速シリアル通信としてUSBを使用したものがある。USBの規格としては、USB1.1規格があったが、該規格よりも高速な480Mbpsの通信速度を得ることができるUSB2.0規格を使用したシステムの開発が進んでいる。このようなシステムでデータを受信する場合、伝送媒体の接続の有無及び受信データの有無を、信号の振幅レベルの値で判定し、該値が所定のしきい値を超えている場合は、受信データに対して所定の信号再生処理を行い、しきい値を超えていない場合は、受信データに対して該信号再生処理を行わないようにしている。 In recent years, product interfaces have been speeded up, and systems using high-speed serial communication have been developed. For example, there is one using USB as such high-speed serial communication. As the USB standard, there was the USB 1.1 standard, but development of a system using the USB 2.0 standard capable of obtaining a communication speed of 480 Mbps, which is faster than the standard, is progressing. When receiving data with such a system, the presence / absence of connection of the transmission medium and the presence / absence of received data are determined by the value of the amplitude level of the signal. A predetermined signal reproduction process is performed on the data, and when the threshold value is not exceeded, the signal reproduction process is not performed on the received data.
図10は、該USB2.0規格に準拠した受信データ信号処理装置の従来例を示したブロック図である。
図10の受信データ信号処理装置100は、シリアル伝送線路DP,DMから伝送された相反する信号レベルを有する1対のシリアルデータ信号を内部でディジタル信号に変換する通常の信号処理を行うノーマルレシーバ101と、該ノーマルレシーバ101から出力された信号に対して所定の処理を行って出力するディジタル信号処理回路102と、シリアル伝送線路DP,DMからシリアル信号を受信したか否かの検出を行う信号検出用レシーバ103とを備えている。
FIG. 10 is a block diagram showing a conventional example of a received data signal processing apparatus compliant with the USB 2.0 standard.
The received data
更に、信号検出用レシーバ103の出力信号OUTbを積分して出力する積分回路104と、該積分回路104の出力信号を波形整形して、ノーマルレシーバ101のイネーブル制御を行うためのレシーバイネーブル信号REを生成しノーマルレシーバ101に出力するシュミット回路105とを備えている。信号検出用レシーバ103、積分回路104及びシュミット回路105は、シリアル伝送線路DP,DMからシリアルデータ信号が入力されたか否かの検出を行い、該検出結果に応じてノーマルレシーバ101の駆動制御を行うシリアルデータ検出回路106を構成している。
Further, the
USB等のシステムでは、アイドル状態の時にはシリアル伝送線路DP,DMの各ノードがロー(Low)レベルになる。この時、ノーマルレシーバ101の出力は不安定状態になり、ディジタル信号処理回路102の信号処理で不具合が発生する場合があった。このような不具合を回避するために、信号検出用レシーバ103を設け、該信号検出用レシーバ103で信号を検出した期間のみ、ノーマルレシーバ101が作動するように制御する。このため、信号検出用レシーバ103には、しきい値にオフセットを設けたものを使用する。
In a system such as a USB, each node of the serial transmission lines DP and DM is at a low level when in an idle state. At this time, the output of the
図11は、図10の各部の信号例を示したタイミングチャートである。信号検出用レシーバ103は、しきい値にオフセットが設けられたレシーバをなし、シリアル伝送線路DP,DMからのシリアルデータ信号の受信を検出すると、該データ信号に応じたパルス信号を生成し出力信号OUTbとして出力する。該出力信号OUTbは、積分回路104で積分された後、シュミット回路105で波形整形されて2値の信号に変換され、レシーバイネーブル信号REとしてノーマルレシーバ101に出力される。
FIG. 11 is a timing chart showing signal examples of the respective units in FIG. The
すなわち、シリアルデータ検出回路106は、シリアル伝送線路DP,DMからのシリアルデータ信号の受信を検出すると、レシーバイネーブル信号REをハイ(High)レベルに立ち上げてノーマルレシーバ101を作動させる。また、シリアルデータ検出回路106は、シリアルデータ信号の受信を検出していない場合は、レシーバイネーブル信号REをローレベルにしてノーマルレシーバ101の動作を停止させる。
That is, when the serial
ここで、図12は、図10の信号検出用レシーバ103の回路例を示した図である。図12の信号検出用レシーバ103は、ノーマルタイプのレシーバと同じ回路構成をなしているが、Pチャネル型MOSトランジスタ(以下、PMOSトランジスタと呼ぶ)である入力トランジスタ111と112を異なるサイズのトランジスタにすることによって、オフセットを設けている。なお、PMOSトランジスタ113のゲートには、一定のバイアス電圧が印加されている。
Here, FIG. 12 is a diagram illustrating a circuit example of the
一方、図13は、図10の信号検出用レシーバ103の他の回路例を示した図である。
図13の信号検出用レシーバ103では、PMOSトランジスタである入力トランジスタ121と122は同じサイズのPMOSトランジスタであって差動対をなしている。入力トランジスタ121とNチャネル型MOSトランジスタ(以下、NMOSトランジスタと呼ぶ)との接続部に、定電流源130による定電流iaがPMOSトランジスタ131〜133によって加えられ、しきい値にオフセットが設けられている。
On the other hand, FIG. 13 is a diagram showing another circuit example of the
In the
なお、本願発明と異なるが、差動信号のシリアルデータの信号が入力される第1及び第2のトランジスタからなる差動回路と、オフセット信号が入力される第3及び第4のトランジスタからなる差動回路を設けると共に、第1のトランジスタのドレインと第3のトランジスタのドレインとの接続点のレベルと、第2のトランジスタのドレインと第4のトランジスタのドレインとの接続点のレベルとを比較するコンパレータが設けられ、該コンパレータからは、シリアルデータ信号が与えられていないときには出力レベルは一定となり、シリアルデータ信号が与えられると、入力データに応じてレベルが変化するような出力が得られるシリアルデータ信号の検出回路があった(例えば、特許文献1参照。)。
しかし、図12及び図13のような構成では、プロセス、温度等の変動によって、信号検出用レシーバ103内のトランジスタの特性が変わり、オフセットが変動するという問題があった。該オフセットのばらつきを小さくするためには、各入力トランジスタのゲート面積を大きくする方法が考えられるが、このようにすると信号検出用レシーバ103の動作スピードが低下するという問題が発生すると共に、抑えることができるオフセットのばらつき範囲にも限界があった。
However, the configuration as shown in FIGS. 12 and 13 has a problem that the characteristics of the transistors in the
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、オフセット用の電流量をプロセス、温度等に応じて調整することにより、オフセットのばらつきを低減し高速動作を可能にした、USB規格等に準拠したシリアルデータ検出回路を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and by adjusting the amount of offset current according to the process, temperature, etc., variation in offset can be reduced and high-speed operation can be achieved. An object of the present invention is to obtain a serial data detection circuit compliant with the USB standard or the like.
この発明に係るシリアルデータ検出回路は、相反する信号レベルを有する1対のシリアルデータ信号が入力されたか否かの検出を行うシリアルデータ検出回路において、所定の一方の前記シリアルデータ信号に対してオフセットを設け、他方の前記シリアルデータ信号の電圧が該オフセットを設けたシリアルデータ信号の電圧よりも大きくなると、シリアルデータ信号を検出したことを示す所定の信号を出力する、差動増幅回路を有する信号検出回路部と、異なる所定の各定電圧を差動増幅して出力する、一方の入力電圧に対してオフセットを設ける差動増幅回路部と、該差動増幅回路部の各出力信号の電圧が同じになるように、該差動増幅回路部のオフセットを制御すると共に前記信号検出回路部における差動増幅回路のオフセットを制御するオフセット制御回路部とを備えるものである。 The serial data detection circuit according to the present invention is a serial data detection circuit for detecting whether or not a pair of serial data signals having opposite signal levels are input, and is offset with respect to a predetermined one of the serial data signals And a signal having a differential amplifier circuit that outputs a predetermined signal indicating that the serial data signal is detected when the voltage of the other serial data signal is larger than the voltage of the serial data signal provided with the offset. A differential amplification circuit unit that differentially amplifies and outputs each different predetermined constant voltage, outputs an offset with respect to one input voltage, and a voltage of each output signal of the differential amplification circuit unit Control the offset of the differential amplifier circuit unit and control the offset of the differential amplifier circuit in the signal detection circuit unit to be the same That those with an offset control circuit unit.
本発明のシリアルデータ検出回路によれば、差動増幅回路部とオフセット制御回路部のフィードバック信号を用いて、信号検出回路部のオフセット値を決めている。このことから、プロセス、温度等が変動した場合においても、該オフセット値の変動を低減させることができ、USB規格等に準拠した安定したシステムを提供することができると共に、シリアルデータを受信した時にシリアルデータ信号を検出したことを示す信号を高速に生成することができる。 According to the serial data detection circuit of the present invention, the offset value of the signal detection circuit unit is determined using the feedback signals of the differential amplifier circuit unit and the offset control circuit unit. Therefore, even when the process, temperature, etc. fluctuate, the fluctuation of the offset value can be reduced, a stable system compliant with the USB standard can be provided, and when serial data is received A signal indicating that the serial data signal is detected can be generated at high speed.
具体的には、信号検出回路部に、レシーバの出力信号を保持して出力し、出力信号がシリアルデータ信号を検出したか否かを示す信号をなすフリップフロップを使用することにより、シリアルデータ信号の検出を正確に行うことができると共に該検出に要する時間を短くすることができる。 Specifically, the signal detection circuit unit holds and outputs the output signal of the receiver and uses a flip-flop that makes a signal indicating whether the output signal has detected a serial data signal. Can be accurately detected, and the time required for the detection can be shortened.
また、信号検出回路部に、レシーバの出力信号が入力され、出力信号がシリアルデータ信号を検出したか否かを示す信号をなす直列入力・直列出力型のシフトレジスタを使用することによって、ノイズ等の混入に起因するシリアルデータ信号の誤検出を防止することができる。 In addition, by using a serial input / serial output type shift register in which the output signal of the receiver is input to the signal detection circuit unit and the output signal indicates whether a serial data signal has been detected, noise, etc. It is possible to prevent erroneous detection of the serial data signal due to the mixing of.
また、具体的には、信号検出回路部に、第1レシーバ及び第2レシーバの各出力信号のOR演算が行われた結果を示す信号を保持して出力し、出力信号がシリアルデータ信号を検出したか否かを示す信号をなすフリップフロップを使用するようにした。このことから、シリアルデータ信号の検出を正確に行うことができると共に該検出に要する時間を短くすることができ、1対のシリアルデータ信号の信号レベルが所定レベルで一定になる時間が所定値を超える異常状態が発生しても後段の回路に該異常状態のデータを出力することができるため、該後段の回路によって該異常状態に対する処理を行わせることができる。 Specifically, the signal detection circuit unit holds and outputs a signal indicating the result of OR operation of the output signals of the first receiver and the second receiver, and the output signal detects the serial data signal. A flip-flop that makes a signal indicating whether or not it has been used is used. As a result, the serial data signal can be detected accurately and the time required for the detection can be shortened, and the time during which the signal level of the pair of serial data signals becomes constant at a predetermined level is set to a predetermined value. Even if an abnormal state exceeding the above value occurs, the data on the abnormal state can be output to the subsequent circuit, so that the processing on the abnormal state can be performed by the subsequent circuit.
また、信号検出回路部に、第1レシーバ及び第2レシーバの各出力信号のOR演算が行われた結果を示す信号を順次保持して出力し、出力信号がシリアルデータ信号を検出したか否かを示す信号をなす直列入力・直列出力型のシフトレジスタを使用するようにした。このことから、シリアルデータ信号の検出を正確に行うことができ、1対のシリアルデータ信号の信号レベルが所定レベルで一定になる時間が所定値を超える異常状態が発生しても後段の回路に該異常状態のデータを出力することができるため、該後段の回路によって該異常状態に対する処理を行わせることができる。更に、ノイズ等の混入に起因するシリアルデータ信号の誤検出を防止することができる。 Whether or not the signal detection circuit unit sequentially holds and outputs a signal indicating the result of the OR operation of the output signals of the first receiver and the second receiver, and whether the output signal detects a serial data signal or not. A serial input / serial output type shift register that produces a signal indicating the above is used. As a result, the serial data signal can be accurately detected, and even if an abnormal state occurs in which the signal level of the pair of serial data signals is constant at a predetermined level exceeds a predetermined value, Since the data of the abnormal state can be output, the subsequent circuit can be processed for the abnormal state. Further, it is possible to prevent erroneous detection of the serial data signal due to the mixing of noise or the like.
一方、信号検出回路部において、レシーバの出力信号を積分し該積分して得られた信号を2値の信号に変換してシリアルデータ信号を検出したか否かを示す信号を生成するようにした。このことから、回路規模の増大を小さくして回路のレイアウト面積の増加を小さくすることができる。 On the other hand, the signal detection circuit unit integrates the output signal of the receiver and converts the signal obtained by the integration into a binary signal to generate a signal indicating whether or not a serial data signal has been detected. . Therefore, an increase in circuit scale can be reduced and an increase in circuit layout area can be reduced.
また、信号検出回路部において、第1レシーバ及び第2レシーバの各出力信号を合成して積分し該積分して得られた信号を2値の信号に変換してシリアルデータ信号を検出したか否かを示す信号を生成するようにした。このことから、回路規模の増大を小さくして回路のレイアウト面積の増加を小さくすることができる。 Whether or not the signal detection circuit unit synthesizes and integrates the output signals of the first receiver and the second receiver and converts the signal obtained by the integration into a binary signal to detect a serial data signal. A signal indicating this is generated. Therefore, an increase in circuit scale can be reduced and an increase in circuit layout area can be reduced.
また、前記差動増幅回路部及びレシーバは、同じ回路構成で同じ特性を有する差動増幅回路、及び同じ回路構成で同じ特性を有するオフセット回路をそれぞれ備えるようにした。このことから、プロセス、温度等が変動した場合においても、レシーバのオフセット値の変動を更に低減させることができる。 The differential amplifier circuit section and the receiver each include a differential amplifier circuit having the same characteristics with the same circuit configuration and an offset circuit having the same characteristics with the same circuit configuration. From this, even when the process, temperature, etc. fluctuate, fluctuations in the offset value of the receiver can be further reduced.
一方、前記差動増幅回路部、第1レシーバ及び第2レシーバは、同じ回路構成で同じ特性を有する差動増幅回路、及び同じ回路構成で同じ特性を有するオフセット回路をそれぞれ備えるようにした。このことから、プロセス、温度等が変動した場合においても、各レシーバのオフセット値の変動を更に低減させることができる。 On the other hand, the differential amplifier circuit unit, the first receiver, and the second receiver each include a differential amplifier circuit having the same characteristics with the same circuit configuration, and an offset circuit having the same characteristics with the same circuit configuration. From this, even when the process, temperature, etc. fluctuate, fluctuations in the offset value of each receiver can be further reduced.
また、本発明の受信データ信号処理装置は、シリアルデータ検出回路において、差動増幅回路部とオフセット制御回路部のフィードバック信号を用いて、信号検出回路部のオフセット値を決めている。このことから、プロセス、温度等が変動した場合においても、該オフセット値の変動を低減させることができ、USB規格等に準拠する安定したシステムを提供することができると共に、シリアルデータを受信した時にシリアルデータ信号を検出したことを示す信号を高速に生成することができるため、シリアルデータ信号の受信を正確に検出することができ、受信した信号に対する正確な信号処理を行うことができる。 In the received data signal processing apparatus of the present invention, in the serial data detection circuit, the offset value of the signal detection circuit unit is determined using the feedback signals of the differential amplifier circuit unit and the offset control circuit unit. Therefore, even when the process, temperature, etc. fluctuate, the fluctuation of the offset value can be reduced, a stable system compliant with the USB standard etc. can be provided, and when serial data is received Since a signal indicating that a serial data signal has been detected can be generated at high speed, reception of the serial data signal can be detected accurately, and accurate signal processing can be performed on the received signal.
次に、図面に示す実施の形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
第1の実施の形態.
図1は、本発明の第1の実施の形態におけるシリアルデータ検出回路の例を示した回路図である。なお、図1では、USB2.0規格に準拠する受信データ信号処理装置に使用した場合を例にして示している。
図1において、受信データ信号処理装置1は、シリアル伝送線路DP,DMから伝送された相反する信号レベルを有する1対のシリアルデータ信号を内部でディジタル信号に変換する、通常の信号処理を行うノーマルレシーバ2と、該ノーマルレシーバ2から出力された信号に対して所定の処理を行って出力するディジタル信号処理回路3と、シリアル伝送線路DP,DMからシリアルデータ信号が入力されたか否かの検出を行うシリアルデータ検出回路4とで構成されている。
Next, the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings.
First embodiment.
FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a serial data detection circuit according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows an example in which the received data signal processing apparatus conforms to the USB 2.0 standard.
In FIG. 1, a received data
シリアルデータ検出回路4は、シリアル伝送線路DP,DMからシリアルデータ信号が入力されたことを検出すると、レシーバイネーブル信号REをハイレベルに立ち上げてノーマルレシーバ2を作動させる。また、シリアルデータ検出回路4は、シリアルデータ信号が入力されたことを検出していない場合は、レシーバイネーブル信号REをローレベルにしてノーマルレシーバ2の動作を停止させる。
When the serial data detection circuit 4 detects that a serial data signal is input from the serial transmission lines DP and DM, the serial data detection circuit 4 raises the receiver enable signal RE to a high level to operate the
シリアルデータ検出回路4は、シリアル伝送線路DP,DMが対応する入力端に接続されて1対のシリアルデータ信号が入力される差動増幅回路で構成されたレシーバ11と、該レシーバ11の出力信号がクロック信号入力端に入力されたDフリップフロップ12とを備えている。レシーバ11は、しきい値に所定のオフセットを有している。Dフリップフロップ12の出力端Qからノーマルレシーバ2の動作制御を行うためのレシーバイネーブル信号REが出力され、Dフリップフロップ12のD入力端には電源電圧VDDが印加されている。
The serial data detection circuit 4 includes a
また、シリアルデータ検出回路4は、レシーバ11の出力信号を積分する積分回路13と、該積分回路13から出力された信号の波形整形を行って出力するシュミット回路14と、シュミット回路14から入力される信号に応じてパルスを生成しDフリップフロップ12のリセット信号入力端Rに出力するパルス発生回路15とを備えている。
The serial data detection circuit 4 is input from the
更に、シリアルデータ検出回路4は、所定の基準電圧Vrを生成して出力する基準電圧発生回路16と、反転入力端に入力された信号に対してオフセットを設けた差動増幅器をなすリファレンスレシーバ17と、該リファレンスレシーバ17からの出力電圧Vo1及びVo2の電圧比較を行い、該比較結果に応じた電圧をレシーバ11とリファレンスレシーバ17にそれぞれ出力するオペアンプ18とを備えている。なお、パルス発生回路15はリセット信号発生回路をなし、基準電圧発生回路16及びリファレンスレシーバ17は差動増幅回路部をなし、オペアンプ18はオフセット制御回路部をなす。
Further, the serial data detection circuit 4 includes a reference
レシーバ11において、非反転入力端にはシリアル伝送線路DPが、反転入力端にはシリアル伝送線路DMがそれぞれ接続され、出力端はDフリップフロップ12と積分回路13にそれぞれ接続されている。
リファレンスレシーバ17において、反転入力端には基準電圧Vrが入力され、非反転入力端には接地電圧が入力されている。リファレンスレシーバ17の出力電圧Vo1は、オペアンプ18の反転入力端に入力され、リファレンスレシーバ17の出力電圧Vo2は、オペアンプ18の非反転入力端に入力される。オペアンプ18の出力信号は、オフセットを制御する制御信号Scとしてレシーバ11とリファレンスレシーバ17にそれぞれ出力される。
In the
In the
ここで、図2は、レシーバ11の内部回路例を示した図である。
図2において、レシーバ11は、差動増幅回路部21と、出力回路部22と、オフセット回路部23とで構成されている。
差動増幅回路部21は、PMOSトランジスタ31〜33とNMOSトランジスタ34,35で構成されており、電源電圧VDDと接地電圧との間にPMOSトランジスタ31,32及びNMOSトランジスタ34が直列に接続されている。
Here, FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an internal circuit of the
In FIG. 2, the
The differential
また、PMOSトランジスタ33とNMOSトランジスタ35の直列回路が、PMOSトランジスタ32とNMOSトランジスタ34の直列回路と並列に接続されている。NMOSトランジスタ34及び35は、それぞれゲートとドレインが接続されてダイオードをなしている。PMOSトランジスタ31のゲートには所定の定電圧が印加されてバイアスされており、PMOSトランジスタ31は定電流源をなしている。PMOSトランジスタ32のゲートは、非反転入力端をなしてシリアル伝送線路DPが接続され、PMOSトランジスタ33のゲートは、反転入力端をなしてシリアル伝送線路DMが接続されている。
A series circuit of the
出力回路部22は、PMOSトランジスタ37,38及びNMOSトランジスタ39,40で構成されており、PMOSトランジスタ37及び38はカレントミラー回路を形成している。また、NMOSトランジスタ39はNMOSトランジスタ34と、NMOSトランジスタ40はNMOSトランジスタ35とそれぞれカレントミラー回路を形成している。電源電圧VDDと接地電圧との間には、PMOSトランジスタ37とNMOSトランジスタ39の直列回路と、PMOSトランジスタ38とNMOSトランジスタ40の直列回路がそれぞれ並列に接続されている。PMOSトランジスタ37とNMOSトランジスタ39の接続部がレシーバ11の出力端をなし、出力信号OUT1が出力される。
The output circuit unit 22 includes
PMOSトランジスタ37及び38の各ゲートは接続されてPMOSトランジスタ38のドレインに接続されている。NMOSトランジスタ39のゲートはNMOSトランジスタ34のゲートに接続され、該接続部がNMOSトランジスタ34のドレインに接続されている。同様に、NMOSトランジスタ40のゲートはNMOSトランジスタ35のゲートに接続され、該接続部がNMOSトランジスタ35のドレインに接続されている。
The gates of the
次に、オフセット回路部23は、PMOSトランジスタ41及び42で構成されており、電源電圧VDDと、NMOSトランジスタ35のドレインとの間に、PMOSトランジスタ41と42の直列回路が接続されている。PMOSトランジスタ41のゲートは接地電圧に接続され、PMOSトランジスタ42のゲートには、オペアンプ18からの制御信号Scが入力されている。
Next, the offset
このようなレシーバ11の構成において、NMOSトランジスタ34のドレイン電流をi1とし、NMOSトランジスタ35のドレイン電流をi2とする。更に、オフセット回路部23からNMOSトランジスタ35のドレインに流れる電流をi3とし、PMOSトランジスタ33のドレイン電流をi4とする。電流i2は電流i3と電流i4との和であり、電流i3は、レシーバ11のしきい値にオフセットを設けるためのものである。
In such a configuration of the
電流i1は、シリアル伝送線路DPからの入力電圧の電圧値で決まり、電流i4は、シリアル伝送線路DMからの入力電圧の電圧値で決まる。電流i3の電流値に比例して、レシーバ11のしきい値のオフセットが大きくなり、該オフセット値は、オペアンプ18から入力される制御信号Scの電圧で調整することができる。すなわち、オペアンプ18からの入力電圧が小さくなるほど電流i3は大きくなってオフセットが大きくなり、オペアンプ18からの入力電圧が大きくなるほど電流i3は小さくなってオフセットが小さくなる。このように、オペアンプ18の出力信号Scに応じて、レシーバ11のオフセットを調整することができる。
The current i1 is determined by the voltage value of the input voltage from the serial transmission line DP, and the current i4 is determined by the voltage value of the input voltage from the serial transmission line DM. The offset of the threshold value of the
一方、図3は、リファレンスレシーバ17の内部回路例を示した図である。なお、図3では、図2と同じものは同じ符号で示し、ここではその説明を省略する。
図3において、リファレンスレシーバ17は、差動増幅回路部21と、オフセット回路部23とで構成されている。差動増幅回路部21において、PMOSトランジスタ32のゲートには接地電圧が入力され、PMOSトランジスタ33のゲートには基準電圧Vrが入力されている。PMOSトランジスタ32とNMOSトランジスタ34の接続部からは出力電圧Vo1が出力され、PMOSトランジスタ33とNMOSトランジスタ35の接続部からは出力電圧Vo2が出力される。
On the other hand, FIG. 3 is a diagram showing an example of an internal circuit of the
In FIG. 3, the
このように、リファレンスレシーバ17から出力された差動出力はオペアンプ18の対応する入力端にそれぞれ入力され、リファレンスレシーバ17は、オペアンプ18からの比較結果を示す電圧がフィードバックされてオフセットの調整が行われる。オペアンプ18は、リファレンスレシーバ17の出力電圧Vo1及びVo2が同じになるようにリファレンスレシーバ17のオフセットを調整する。このため、レシーバ11及びリファレンスレシーバ17は、基準電圧Vrに応じたしきい値となり、プロセス、温度、電源電圧等が変化してもレシーバ11及びリファレンスレシーバ17のしきい値は一定になる。
In this way, the differential outputs output from the
一方、USB2.0規格で規定されたシリアルデータ信号の振幅は400mVであり、USB1.1規格で規定された3.3Vからかなり小さい値になっている。このようにシリアルデータ信号の振幅が小さくなってデータ受信を判定することが難しくなった場合においても、図1〜図3で示したシリアルデータ検出回路4は、シリアル伝送線路DP,DMからのシリアルデータ信号の受信判定を正確に行うことができる。また、シリアルデータ検出回路4は、従来のようにオフセットのばらつきを抑制するために入力トランジスタのゲート面積を大きくする必要がなく、高速動作を行うことができる。 On the other hand, the amplitude of the serial data signal defined by the USB 2.0 standard is 400 mV, which is considerably smaller than 3.3 V defined by the USB 1.1 standard. Thus, even when the amplitude of the serial data signal becomes small and it becomes difficult to determine data reception, the serial data detection circuit 4 shown in FIGS. 1 to 3 uses the serial transmission lines DP and DM. Data signal reception determination can be performed accurately. Further, the serial data detection circuit 4 does not need to increase the gate area of the input transistor in order to suppress the variation in offset as in the prior art, and can perform high-speed operation.
次に、図4は、図1〜図3で示したシリアルデータ検出回路4の各部の波形例を示したタイミングチャートであり、図4を用いてシリアルデータ検出回路4におけるレシーバイネーブル信号REの生成動作例について説明する。なお、VPは図2のPMOSトランジスタ32とNMOSトランジスタ34との接続部の電圧を示し、VMは図2のPMOSトランジスタ33とNMOSトランジスタ35との接続部の電圧を示している。また、V1は差動出力のオフセット電圧を示しており、該オフセット電圧V1は基準電圧Vrに比例した電圧になる。
Next, FIG. 4 is a timing chart showing an example of the waveform of each part of the serial data detection circuit 4 shown in FIGS. 1 to 3, and the generation of the receiver enable signal RE in the serial data detection circuit 4 using FIG. An operation example will be described. Note that VP represents a voltage at a connection portion between the
レシーバ11の出力信号OUT1がDフリップフロップ12のクロック信号となり、Dフリップフロップ12は、D入力端に電源電圧VDDが印加されていることから該クロック信号が立ち上がると出力端Qからハイレベルのレシーバイネーブル信号REが出力され、ノーマルレシーバ2を作動させる。レシーバ11から出力された信号OUT1は、同時に積分回路13にも入力され、積分回路13で積分されてシュミット回路14に出力される。
The output signal OUT1 of the
シュミット回路14は、入力された信号を2値の信号に波形整形した信号S1をパルス発生回路15に出力する。シリアル伝送線路DP,DMからシリアルデータが入力されている間は、レシーバ11からパルス信号が出力され、この間はパルス発生回路15の出力端からはローレベルの信号が出力される。シリアル伝送線路DP,DMからシリアルデータが入力されなくなると、レシーバ11の出力信号OUT1はローレベルとなりパルス発生回路15の出力端からはハイレベルのパルス信号Srが出力される。
The
パルス発生回路15は、入力された信号S1がハイレベルからローレベルに立ち下がると、所定のワンショットパルスを信号SrとしてDフリップフロップ12のリセット信号入力端Rに出力する。Dフリップフロップ12は、リセット信号入力端Rにハイレベルのパルスが入力されると、該パルスの立ち下がりと同時に出力端Qからのレシーバイネーブル信号REをハイレベルからローレベルに立ち下げ、ノーマルレシーバ2の動作を停止させる。
When the input signal S1 falls from the high level to the low level, the
このように、本第1の実施の形態におけるシリアルデータ検出回路は、オペアンプ18を用いて、異なる所定の定電圧が入力されたリファレンスレシーバ17の1対の出力電圧Vo1及びVo2が、同じ電圧になるように該リファレンスレシーバ17の差動増幅回路部21に対するオフセット調整をオフセット回路部23に行わせると共に、該リファレンスレシーバ17に対して行わせるオフセット調整と同じオフセット調整をレシーバ11に対しても行わせ、レシーバ11のオフセットが一定になるようにした。このようにすることにより、USB規格等に規定されたシリアルデータ検出用のレシーバにおけるオフセットのばらつきを低減させることができ、USB2.0規格等のような振幅が小さいシリアルデータ信号の検出を正確かつ高速に行うことができる。
As described above, the serial data detection circuit according to the first embodiment uses the
第2の実施の形態.
USB規格においては、シリアル伝送線路からの1対のシリアルデータ信号が所定のビット長以上ハイレベル又はローレベルである状態を禁止している。しかし、前記第1の実施の形態では、このような状態が発生するとシリアルデータ信号が検出できなかったとしてノーマルレシーバ2の動作を停止させるため、前記のような異常状態の発生を検出することができない。そこで、シリアル伝送線路からの1対のシリアルデータ信号が所定のビット長以上ハイレベル又はローレベルである状態が発生してもノーマルレシーバ2の動作を停止させないようにしたものを本発明の第2の実施の形態とする。
Second embodiment.
In the USB standard, a pair of serial data signals from a serial transmission line is prohibited from being in a high level or low level for a predetermined bit length or more. However, in the first embodiment, when such a state occurs, the operation of the
図5は、本発明の第2の実施の形態におけるシリアルデータ検出回路の例を示した回路図である。なお、図5では、図1と同じものは同じ符号で示しており、ここではその説明を省略すると共に図1との相違点のみ説明する。また、図5においても、USB2.0規格に準拠する受信データ信号処理装置に使用した場合を例にして示している。
図5における図1との相違点は、レシーバ51及びOR回路52を追加したことと、レシーバ51の追加に伴って図1の積分回路13の回路構成を変えて積分回路53にしたことにあり、これらのことから図1のシリアルデータ検出回路4をシリアルデータ検出回路4aに、図1の受信データ信号処理装置1を受信データ信号処理装置1aにしたことにある。
FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a serial data detection circuit according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 5, the same components as those in FIG. FIG. 5 also shows an example in which the received data signal processing apparatus conforms to the USB 2.0 standard.
5 differs from FIG. 1 in that a
図5において、受信データ信号処理装置1aは、ノーマルレシーバ2と、ディジタル信号処理回路3と、シリアル伝送線路DP,DMからシリアルデータ信号が入力されたか否かの検出を行うシリアルデータ検出回路4aとで構成されている。
シリアルデータ検出回路4aは、シリアル伝送線路DP,DMからシリアルデータ信号が入力されたことを検出すると、レシーバイネーブル信号REをハイレベルに立ち上げてノーマルレシーバ2を作動させる。また、シリアルデータ検出回路4aは、シリアルデータ信号が入力されたことを検出していない場合は、レシーバイネーブル信号REをローレベルにしてノーマルレシーバ2の動作を停止させる。
In FIG. 5, a received data
When the serial
シリアルデータ検出回路4aは、レシーバ11と、シリアル伝送線路DP,DMが対応する入力端に接続され、1対のシリアルデータ信号が入力される差動増幅回路で構成されたレシーバ51と、該レシーバ11及び51の各出力信号OUT1,OUT2に対してOR演算を行うOR回路52と、該OR回路52の出力信号がクロック信号入力端に入力されたDフリップフロップ12とを備えている。
The serial
なお、この場合、レシーバ11は第1レシーバを、レシーバ51は第2レシーバをそれぞれなす。レシーバ51は、レシーバ11と同様、しきい値に所定のオフセットを有している。また、シリアルデータ検出回路4aは、レシーバ11及び51の各出力信号を合成して積分する積分回路53と、該積分回路53から出力された信号の波形整形を行って出力するシュミット回路14と、パルス発生回路15と、基準電圧発生回路16と、リファレンスレシーバ17と、オペアンプ18とを備えている。
In this case, the
レシーバ11の出力端は、OR回路52の一方の入力端と積分回路53にそれぞれ接続されている。また、レシーバ51において、非反転入力端にはシリアル伝送線路DMが、反転入力端にはシリアル伝送線路DPがそれぞれ接続され、出力端はOR回路52の他方の入力端と積分回路53にそれぞれ接続されている。一方、オペアンプ18の出力信号は、オフセットを制御する制御信号Scとして、レシーバ11,51及びリファレンスレシーバ17にそれぞれ出力される。なお、レシーバ51の内部回路例は、図2のレシーバ11と同じであることからその説明を省略する。ただし、レシーバ51の場合、図2のPMOSトランジスタ32のゲートにシリアル伝送線路DMが接続され、図2のPMOSトランジスタ33のゲートにシリアル伝送線路DPが接続されている。
The output terminal of the
次に、図6は、図5で示したシリアルデータ検出回路4aの各部の波形例を示したタイミングチャートであり、図6を用いてシリアルデータ検出回路4aにおけるレシーバイネーブル信号REの生成動作例について説明する。なお、図6では、レシーバ11及び51の差動出力の各オフセット電圧は、それぞれV1となる。
レシーバ11及び51の各出力信号OUT1,OUT2がOR回路52でOR演算されて得られた信号がDフリップフロップ12のクロック信号となる。また、レシーバ11及び51から出力された各信号OUT1,OUT2は、同時に積分回路53にも入力され、積分回路53で合成し積分されてシュミット回路14に出力される。
Next, FIG. 6 is a timing chart showing a waveform example of each part of the serial
A signal obtained by performing an OR operation on the output signals OUT1 and OUT2 of the
ここで、図7は、図5で示した積分回路53の内部回路例を示した図であり、図7において、積分回路53は、PMOSトランジスタ61、NMOSトランジスタ62,63及びローパスフィルタ64で構成されている。電源電圧VDDと接地電圧との間には、PMOSトランジスタ61とNMOSトランジスタ62が直列に接続されている。更に、NMOSトランジスタ62と並列にNMOSトランジスタ63が接続され、PMOSトランジスタ61のゲートは接地電圧に接続されている。NMOSトランジスタ62のゲートにレシーバ11からの出力信号OUT1が入力され、NMOSトランジスタ63のゲートにレシーバ51からの出力信号OUT2が入力されている。PMOSトランジスタ61、NMOSトランジスタ62及び63の接続部がローパスフィルタ64の入力端に接続されている。
7 is a diagram showing an example of an internal circuit of the integrating
ここで、NMOSトランジスタ62及び63の各電流駆動能力は、PMOSトランジスタ61よりもそれぞれ大きくし、PMOSトランジスタ61のオン抵抗に対してNMOSトランジスタ62及び63の各オン抵抗は十分に小さいものとする。このようにすることにより、NMOSトランジスタ62及び63の各ゲートに入力されたそれぞれの信号OUT1,OUT2は、信号レベルが反転されてローパスフィルタ64に入力され、ローパスフィルタ64で積分されてシュミット回路14に出力される。
Here, it is assumed that the current drive capability of the
シュミット回路14は、入力された信号を2値の信号に波形整形し信号レベルを反転させてパルス発生回路15に出力することから、図5の場合、シュミット回路14はインバータ回路をなしている。なお、図1で示した積分回路13は、図7のNMOSトランジスタ63をなくした構成にしてもよく、このようにした場合、図1のシュミット回路14においてもインバータ回路をなすようにすればよい。
Since the
シリアル伝送線路DP,DMからシリアルデータ信号が入力されている間は、レシーバ11及び51からそれぞれパルス信号が出力され、この間はパルス発生回路15の出力端からはローレベルの信号Srが出力される。シリアル伝送線路DP,DMからシリアルデータ信号が入力されなくなると、レシーバ11及び51の各出力信号OUT1,OUT2はそれぞれローレベルとなりパルス発生回路15の出力端からはハイレベルのパルス信号Srが出力される。
While serial data signals are input from the serial transmission lines DP and DM, pulse signals are output from the
また、例えば、シリアル伝送線路DPから規格で定められた以上の長さのローレベルの信号が入力されると、シリアル伝送線路DMから該ローレベルの長さと同じ長さのハイレベルの信号が入力される。この間、レシーバ11の出力端からはローレベルの信号OUT1が出力されるのに対して、レシーバ51の出力端からはハイレベルの信号OUT2が出力されるため、シュミット回路14の出力信号S1はハイレベルを維持し、パルス発生回路15からパルス信号が出力されることはなく、Dフリップフロップ12からはハイレベルのレシーバイネーブル信号REが出力される。
Further, for example, when a low level signal having a length longer than that defined in the standard is input from the serial transmission line DP, a high level signal having the same length as the low level is input from the serial transmission line DM. Is done. During this time, the low-level signal OUT1 is output from the output terminal of the
なお、シリアル伝送線路DMから規格で定められた以上の長さのローレベルの信号が入力される場合も同様である。このようにして、シリアル伝送線路DP,DMから規格で定められた以上の時間、信号レベルが反転しない場合が生じても、シリアルデータ検出回路4aによってノーマルレシーバ2の動作を停止させることをなくすことができる。
The same applies when a low-level signal having a length longer than that defined by the standard is input from the serial transmission line DM. In this way, even if the signal level does not invert from the serial transmission lines DP and DM for a time longer than that specified in the standard, the operation of the
このように、本第2の実施の形態におけるシリアルデータ検出回路は、シリアル伝送線路DPをレシーバ11の非反転入力端とレシーバ51の反転入力端にそれぞれ接続すると共にシリアル伝送線路DMをレシーバ11の反転入力端とレシーバ51の非反転入力端にそれぞれ接続し、オペアンプ18を用いて、異なる所定の定電圧が入力されたリファレンスレシーバ17の1対の出力電圧Vo1及びVo2が、同じ電圧になるように該リファレンスレシーバ17の差動増幅回路部21に対するオフセット調整をオフセット回路部23に行わせると共に、該リファレンスレシーバ17に対して行わせるオフセット調整と同じオフセット調整をレシーバ11及び51に対してもそれぞれ行わせ、レシーバ11及び51のオフセットがそれぞれ一定になるようにした。
As described above, the serial data detection circuit according to the second embodiment connects the serial transmission line DP to the non-inverting input terminal of the
このようにすることにより、前記第1の実施の形態と同様の効果を得ることができると共に、シリアル伝送線路からの1対のシリアルデータが所定のビット長以上ハイレベル又はローレベルである異常状態が発生してもノーマルレシーバを作動させることができ、後段の回路に該異常状態のデータを出力することができるため、該後段の回路によって該異常状態に対する処理を行うことができる。 By doing this, the same effect as in the first embodiment can be obtained, and an abnormal state where a pair of serial data from the serial transmission line is at a high level or a low level over a predetermined bit length Even if this occurs, the normal receiver can be operated and the data of the abnormal state can be output to the subsequent circuit, so that the processing of the abnormal state can be performed by the subsequent circuit.
なお、前記第1及び第2の各実施の形態では、Dフリップフロップ12は1段である場合を例にして説明したが、該Dフリップフロップ12の後段に少なくとも1つのDフリップフロップを直列に接続して、直列入力・直列出力型のシフトレジスタを形成するようにしてもよい。例えば3つのDフリップフロップ12,12a,12bを使用して該シフトレジスタを形成する場合、Dフリップフロップ12の出力端QをDフリップフロップ12aのクロック信号入力端に接続し、Dフリップフロップ12aの出力端QをDフリップフロップ12bのクロック信号入力端に接続する。
In the first and second embodiments, the case where the D flip-
Dフリップフロップ12bの出力端Qから出力される信号がレシーバイネーブル信号REとしてノーマルレシーバ2に出力される。また、Dフリップフロップ12,12a,12bにおいて、各D入力端にはそれぞれ電源電圧VDDが印加され、各リセット信号入力端Rにはそれぞれパルス発生回路15からの信号Srがそれぞれ入力されている。このようにすることにより、シリアルデータ信号の検出に要する時間が長くなるが、ノイズ等の要因でレシーバが反応した時にレシーバイネーブル信号REを誤って出力することが発生しにくくなる。また、Dフリップフロップの段数は、受信データ信号処理装置を使用するシステムに応じた数にすればよい。
A signal output from the output terminal Q of the D flip-flop 12b is output to the
また、前記第1及び第2の実施の形態では、Dフリップフロップ12を使用したが、該Dフリップフロップを使用せずにシュミット回路14の出力信号S1をレシーバイネーブル信号REにすることもできる。このようにした場合、図1は図8のように、図5は図9のようにそれぞれなり、シリアルデータ信号の検出に要する時間が長くなり、プロセス等の変動でも該時間が変わるが、回路規模を小さくすることができる。
In the first and second embodiments, the D flip-
1,1a 受信データ信号処理装置
2 ノーマルレシーバ
3 ディジタル信号処理回路
4,4a シリアルデータ検出回路
11,51 レシーバ
12 Dフリップフロップ
13,53 積分回路
14 シュミット回路
15 パルス発生回路
16 基準電圧発生回路
17 リファレンスレシーバ
18 オペアンプ
21 差動増幅回路部
22 出力回路部
23 オフセット回路部
52 OR回路
DESCRIPTION OF
Claims (1)
所定の一方の前記シリアルデータ信号に対してオフセットを設け、他方の前記シリアルデータ信号の電圧が該オフセットを設けたシリアルデータ信号の電圧よりも大きくなると、シリアルデータ信号を検出したことを示す所定の信号を出力する、差動増幅回路を有する信号検出回路部と、
異なる所定の各定電圧を差動増幅して出力する、一方の入力電圧に対してオフセットを設ける差動増幅回路部と、
該差動増幅回路部の各出力信号の電圧が同じになるように、該差動増幅回路部のオフセットを制御すると共に前記信号検出回路部における差動増幅回路のオフセットを制御するオフセット制御回路部と、
を備えることを特徴とするシリアルデータ検出回路。 In a serial data detection circuit for detecting whether or not a pair of serial data signals having opposite signal levels are input,
An offset is provided with respect to one of the predetermined serial data signals, and when the voltage of the other serial data signal becomes larger than the voltage of the serial data signal with the offset, a predetermined serial data signal is detected. A signal detection circuit unit having a differential amplifier circuit for outputting a signal;
A differential amplification circuit section that differentially amplifies and outputs different predetermined constant voltages, and provides an offset with respect to one input voltage;
Offset control circuit unit for controlling the offset of the differential amplifier circuit unit and controlling the offset of the differential amplifier circuit in the signal detection circuit unit so that the voltages of the output signals of the differential amplifier circuit unit are the same. When,
A serial data detection circuit comprising:
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