JPH04111610A - High-speed cmos differential interface circuit - Google Patents
High-speed cmos differential interface circuitInfo
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- JPH04111610A JPH04111610A JP2229516A JP22951690A JPH04111610A JP H04111610 A JPH04111610 A JP H04111610A JP 2229516 A JP2229516 A JP 2229516A JP 22951690 A JP22951690 A JP 22951690A JP H04111610 A JPH04111610 A JP H04111610A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この発明は、CMOS装置のための高速の入力および8
力インターフエイス回路に関する標準的なCMOS呂力
装置は、シリコンの過剰領域による不都合および供給の
“変動2′を生じることなしには、25 MHzの桁ま
での周波数しか扱うことが出来ないと言う欠点を有して
いる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) This invention provides high speed input and
Standard CMOS power supply devices for power interface circuits have the disadvantage that they can only handle frequencies of the order of 25 MHz without inconveniences due to excess silicon area and supply "fluctuations". have.
この発明の目的は、上記の欠点を有することなく、必要
とされる高速の動作が可能なインターフェイス回路を提
供することである。The object of the invention is to provide an interface circuit capable of the required high speed operation without having the above-mentioned disadvantages.
この発明によれば、出力手段に接続された入力手段と、
さらにこの入力および出力手段に接続されこの入力およ
び出力手段にバイアス電圧を生成するように構成された
バイアス手段とからなる、高速のCMOS差動インター
フェイス回路を提供する。According to this invention, the input means connected to the output means;
A high speed CMOS differential interface circuit is provided further comprising biasing means connected to the input and output means and configured to generate a bias voltage at the input and output means.
この発明の特徴によれば、出力インターフェイス回路で
あるインターフェイス回路であって、その入力手段は入
力信号を差動信号に変換するように構成された変換器を
含み、さらにその出力手段は差動信号によって伝送ライ
ンを駆動するための差動電流を形成する電流生成器であ
る、出力インターフェイス回路を提供する。According to a feature of the invention, an interface circuit is an output interface circuit, the input means includes a converter configured to convert an input signal to a differential signal, and the output means includes a differential signal. An output interface circuit is provided, which is a current generator that forms a differential current for driving a transmission line.
この発明の他の特徴によれば、その入力手段は検出した
差動入力信号を増幅するように構成された増幅器および
検a器を含み、さらにその出力手段は差動入力信号を単
一信号に変換するように構成された、差動からシングル
エンドレバルへの変換器である、入力インターフェイス
回路を提供する。According to other features of the invention, the input means includes an amplifier and a detector configured to amplify the detected differential input signal, and the output means converts the differential input signal into a single signal. An input interface circuit is provided that is a differential to single-ended level converter configured to convert.
(実施例)
以下にこの発明の実施例を、添付の図面を参照して説明
する。(Example) Examples of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
第1図(a)は、出力インターフェイス回路のブロック
図を示す。CMOSレベルのインターフェイスへのシン
グルエンド入力は、出力ステージ2への入力が4vと5
■のシングルエンドレベルに対して2v異なった信号と
なるように、変換器1によってレベルシフトされかつ減
衰された、差動信号に変換される。インターフェイスの
出力は、IVの差動スウィングで50Ωの伝送ライン3
を駆動することが可能な差動電流である。バイアス回路
、すなわち基準バイアス生成器4は、差動出力をセット
しさらにシングルエンドから差動への変換器1と出力ス
テージ2へのバイアス電流を生成するために用いられる
、制御電圧を形成する。FIG. 1(a) shows a block diagram of the output interface circuit. The single-ended input to the CMOS level interface is 4v and 5v to the output stage 2.
The signal is level-shifted and attenuated by the converter 1 and converted into a differential signal so that the signal differs by 2v from the single-end level of (2). The output of the interface is a 50Ω transmission line 3 with a differential swing of IV.
It is a differential current that can be driven. A bias circuit, reference bias generator 4, forms a control voltage that is used to set the differential output and to generate the bias current to the single-ended to differential converter 1 and output stage 2.
第1図(b)は、入力インターフェイス回路のブロック
図を示す。公称入力は4.5vと5vの間でシングルエ
ンドスウィングする1vの作動信号である。入力インタ
ーフェイスはこの入力を検出し、これを増幅器5によっ
て増幅し、さらに差動からシングルエンドレベルへの変
換器において、CMOSレベルのシングルエンド信号に
変換する。上述したのと同一のバイアス回路4は制御電
圧を発生し、差動増幅器入力ステージ5に対するバイア
ス電流を設定する。この制御電圧はさらに変換器6にも
供給される。変換器6からの出力は回路7においてバッ
ファされる。FIG. 1(b) shows a block diagram of the input interface circuit. The nominal input is a 1v actuation signal that swings single-ended between 4.5v and 5v. The input interface detects this input, amplifies it by an amplifier 5, and converts it to a CMOS level single-ended signal in a differential to single-ended level converter. A bias circuit 4, identical to that described above, generates a control voltage and sets the bias current for the differential amplifier input stage 5. This control voltage is also supplied to the converter 6. The output from converter 6 is buffered in circuit 7.
第2図に、基準バイアス生成器の詳細を示している。電
流ミラーMS、M6はダイオードD1およびD2をバイ
アスする。素子M3.M4の電源電圧は名目的には等し
く、この事はダイオードのdVbeがM2を横切って降
下していることを暗示している。MlとM2のウェルは
対応するソースに結合され、生成された基準電流I(N
ウェル0MO8製造過程)上の基板バイアス効果を打ち
消す。基準は、次のようにして得られる。FIG. 2 shows details of the reference bias generator. Current mirror MS, M6 biases diodes D1 and D2. Element M3. The supply voltages of M4 are nominally equal, which implies that the diode dVbe is dropping across M2. The Ml and M2 wells are coupled to their corresponding sources and the generated reference current I(N
The substrate bias effect on the well 0 MO8 manufacturing process is canceled. The standard is obtained as follows.
なお、dVtmは、素子M1.M2と素子M3.M4と
のしきい値電圧のミスマツチによる素子Ml、M2のソ
ースにおける電圧ミスマツチを示し、2およびNはドレ
イン幅および長さを、W/Lは素子対MS。Note that dVtm is the element M1. M2 and element M3. It shows the voltage mismatch at the source of device M1, M2 due to threshold voltage mismatch with M4, 2 and N are the drain width and length, and W/L is the device vs. MS.
M4とMI M2の比を、それぞれ示す。B(>0(P
)はp−チャンネルMO8,PMO8素子に対する電流
利得因子である。カスケードされた電流ミラー8は、入
力および出力インターフェイスの両者においてバイアス
電流を制御するために用いられるバイアス電圧vbを発
生する。さらに素子M7〜M12の始動回路もまた設置
されている。The ratios of M4 and MI M2 are shown respectively. B(>0(P
) is the current gain factor for the p-channel MO8, PMO8 elements. A cascaded current mirror 8 generates a bias voltage vb that is used to control the bias current at both the input and output interfaces. Furthermore, a starting circuit for elements M7 to M12 is also provided.
シングルエンドから差動レベルへの変換器の詳細を第3
図に示す。入力データは、第1および第2のPMO8素
子10.10aを駆動する前に、インバータ9によって
バッファされる。なおこの素子10.10aは、シング
ルエンド出力HIGHを形成するために、出力ノードを
Vddに短絡するのに使用される、シングルエンド出力
LOWは名目的にVddよりも1v低く、電流源11に
よってバイアスされたPMO8負荷によって設定されて
いる。電流源の値はバイアス電圧■と素子幅によって設
定される。Details of single-ended to differential level converter in Part 3
As shown in the figure. The input data is buffered by the inverter 9 before driving the first and second PMO8 elements 10.10a. Note that this element 10.10a is used to short the output node to Vdd in order to form a single-ended output HIGH, the single-ended output LOW is nominally 1v below Vdd and biased by current source 11. It is set by the PMO8 load. The value of the current source is set by the bias voltage ■ and the element width.
素子長は基準バイアス生成器における素子M3のそれぞ
れと同じである。この回路は、第4図の回路に提供され
る2個の8力信号VsigとVsigを形成する。The element length is the same as each of elements M3 in the reference bias generator. This circuit forms the two eight-power signals Vsig and Vsig that are provided to the circuit of FIG.
基準バイアス生成器によって生成されたバイアス電流は
Boo(P)、pチャンネルMO8FET電流利得に比
例し、その結果PMO8負荷を横切る電圧降下は、1次
の桁ではBoo(P)に対して独立している。The bias current generated by the reference bias generator is proportional to Boo(P), the p-channel MO8FET current gain, so that the voltage drop across the PMO8 load is independent of Boo(P) by the first order of magnitude. There is.
第4図を参照すると、出力ステージは、ソース結合の差
動対12−15のカスケードを使用している。Referring to FIG. 4, the output stage uses a cascade of source-coupled differential pairs 12-15.
これらの差動対では、バイアス電流は各ステージ間で3
つの要素で調整され、最終ステージにおいて10mAの
公称電流を形成する。信号VsigとVsigは第1ス
テージ12へ供給される。各ステージの(最終から離れ
た)公称差動出力電圧スウィングはpk−pk(ピーク
ツーピーク)で2v、すなわちシングルエンド8カは4
vから5Vヘスウイングする。In these differential pairs, the bias current is 3 between each stage.
The final stage produces a nominal current of 10 mA. Signals Vsig and Vsig are provided to the first stage 12. The nominal differential output voltage swing of each stage (away from the final) is 2v pk-pk (peak-to-peak), or 4v for the single-ended 8
Swing from v to 5V.
最終ステージ15はIVpk−pk(50mVシングル
エンド)の公称差動出力を形成するために、50 oh
mの負荷を駆動することが8来る。上述したように、最
終のものは別にして、各差動対の8力電圧スウィングは
PチャンネルBooから独立している。The final stage 15 is 50 oh
8 comes to drive a load of m. As mentioned above, apart from the final one, the eight-power voltage swing of each differential pair is independent of the P-channel Boo.
第5図を参照すると、入力インターフェイスにおける第
1ステージの設計は、出力インターフェイスの出力ステ
ージにおいてイ吏用されたものと同様の原理に基づいて
いる。入力される差動入力信号I/P、 I/P は、
基準バイアス生成器からの信号VBによって制御される
電流源17によってバイアスされるPMO8負荷を用い
た、差動増幅器16によって増幅される。この信号はそ
の後、ソースフォロワ18を介してレベルシフトされ、
これによって差動増幅器の出力が次段の、差動からCM
OSレベルへの変換器のPMO8入力素子19を確実に
オン状態に設定するようにしている。CMOS論理レベ
ルを補償し出力の立ち上がりおよび立ち下がり時間を減
少させるために、インターフェイス出力において、2個
のインバータ20が必要とされている。Referring to FIG. 5, the design of the first stage in the input interface is based on similar principles to that used in the output stage of the output interface. The input differential input signal I/P, I/P is
It is amplified by a differential amplifier 16 with a PMO8 load biased by a current source 17 controlled by a signal VB from a reference bias generator. This signal is then level shifted via the source follower 18,
This allows the output of the differential amplifier to be transferred from the differential to CM of the next stage.
It is ensured that the PMO8 input element 19 of the converter to OS level is set to the on state. Two inverters 20 are required at the interface output to compensate for the CMOS logic levels and reduce the output rise and fall times.
高速の差動入力および出力インターフェイスは、クロッ
クエンコードのデータをそれぞれ用いて300MHzお
よび200MHzの動作が可能であるとされている。速
度は、出力および入力インターフェイスそれぞれにおけ
るシングルエンドから差動へ、および差動からシングル
エンドレベルへの変換器によって限定される。入力およ
び畠カラッチ等による遅延を計算に入れることによって
、結合型人出力インターフェイスの通常のクロック動作
は60 MHzに限定される。しかしながら、クロック
エンコードされたデータを用いることによって、結合型
入出力インターフェイスの最大動作周波数は200 M
Hzとなる。両インターフェイスともビアポーラ素子と
のインターフェイスが可能である。The high speed differential input and output interfaces are said to be capable of 300 MHz and 200 MHz operation with clock encoded data, respectively. Speed is limited by single-ended to differential and differential to single-ended level converters at the output and input interfaces, respectively. By accounting for input and delay due to Hatake Carracci et al., the typical clock operation of the combined human output interface is limited to 60 MHz. However, by using clock-encoded data, the maximum operating frequency of the combined input/output interface is 200 M
Hz. Both interfaces can interface with via-polar elements.
第1図(a)は出力インターフェイス回路のブロック図
、第1図(b)は入力インターフェイス回路のブロック
図、第2図はバイアス生成器の回路図、第3図はシング
ルエンドから差動レベルへの変換器の回路図、第4図は
差動出力ステージの回路図、および第5図は入力増幅器
と差動からシングルエンドレベルへの変換器の回路図で
ある。
1;変換器 2:主力ステージ 3:伝送ライン4:基
準バイアス生成器 5:差動増幅器6:変換器 M5.
M6 :電流ミラーDID2:ダイオードFigure 1 (a) is a block diagram of the output interface circuit, Figure 1 (b) is a block diagram of the input interface circuit, Figure 2 is the circuit diagram of the bias generator, and Figure 3 is from single-ended to differential level. FIG. 4 is a circuit diagram of the differential output stage, and FIG. 5 is a circuit diagram of the input amplifier and differential to single-ended level converter. 1; Converter 2: Main stage 3: Transmission line 4: Reference bias generator 5: Differential amplifier 6: Converter M5.
M6: Current mirror DID2: Diode
Claims (4)
の入力および出力手段に接続されかつこの入力および出
力手段へのバイアス電圧を生成するように構成されたバ
イアス手段、とからなる、高速CMOS差動インターフ
ェイス回路。(1) A high speed CMOS device comprising an input means interconnected to the output means and biasing means further connected to the input and output means and configured to generate a bias voltage to the input and output means. Differential interface circuit.
入力手段は入力信号を差動信号に変換するように構成さ
れた変換器を含み、さらに出力手段はこの差動信号に基
づいて伝送ラインを駆動するための差動電流を供給する
電流生成器である、請求項1に記載のインターフェイス
回路。(2) This circuit is an output interface circuit,
The input means includes a converter configured to convert the input signal into a differential signal, and the output means further includes a current generator that provides a differential current for driving the transmission line based on the differential signal. 2. The interface circuit of claim 1, wherein:
入力手段は検出された差動入力信号を増幅するように構
成された増幅器および検出器を含み、さらに、出力手段
は差動入力信号を単一信号に変換するように構成された
差動からシングルエンドレベルへの変換器である、請求
項1に記載のインターフェイス回路。(3) This circuit is an input interface circuit, and
The input means includes an amplifier and a detector configured to amplify the detected differential input signal, and the output means further includes a differential to single signal configured to convert the differential input signal to a single signal. 2. The interface circuit of claim 1, wherein the interface circuit is an end-level converter.
のダイオードに接続されかつこれをバイアスするように
構成された電流ミラーと、バイアス電圧を形成するよう
に構成された異なる電流ミラーからなる、請求項1に記
載のインターフェイス回路。(4) the biasing means consists of a current mirror connected to and configured to bias a pair of diodes to generate a reference current and a different current mirror configured to form a bias voltage; The interface circuit according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2229516A JPH04111610A (en) | 1990-08-30 | 1990-08-30 | High-speed cmos differential interface circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2229516A JPH04111610A (en) | 1990-08-30 | 1990-08-30 | High-speed cmos differential interface circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04111610A true JPH04111610A (en) | 1992-04-13 |
Family
ID=16893399
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2229516A Pending JPH04111610A (en) | 1990-08-30 | 1990-08-30 | High-speed cmos differential interface circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04111610A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100804650B1 (en) * | 2006-01-20 | 2008-02-20 | 삼성전자주식회사 | Differential-to-single-ended converter and phase locked loop circuit having the same |
JP2009538074A (en) * | 2006-05-23 | 2009-10-29 | トムソン ライセンシング | Image sensor circuit |
-
1990
- 1990-08-30 JP JP2229516A patent/JPH04111610A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100804650B1 (en) * | 2006-01-20 | 2008-02-20 | 삼성전자주식회사 | Differential-to-single-ended converter and phase locked loop circuit having the same |
JP2009538074A (en) * | 2006-05-23 | 2009-10-29 | トムソン ライセンシング | Image sensor circuit |
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