JP2001352238A - Constant impedance driver and method for designing the same - Google Patents
Constant impedance driver and method for designing the sameInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、負荷を駆動する定
インピーダンスドライバ回路に関するものであり、特に
高速・高周波信号伝送において、負荷とのインピーダン
ス整合を必要とする定インピーダンスドライバ回路及び
その設計方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a constant impedance driver circuit for driving a load, and more particularly to a constant impedance driver circuit that requires impedance matching with a load in high-speed and high-frequency signal transmission, and a design method thereof. Things.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来一般に、用いられているMOSトラ
ンジスタを利用した出力回路を例にとって図面を参照し
て説明する。それぞれの図で同様な部分には同じ符号を
用いているので説明を省略する。2. Description of the Related Art A conventional output circuit using a MOS transistor will be described with reference to the drawings. In the respective drawings, the same reference numerals are used for the same parts, and the description is omitted.
【0003】高速・高周波信号を駆動する時には、信号
伝送時における出力端での信号の反射ノイズを防ぐため
に、前記出力回路の出力インピーダンスは負荷とのイン
ピーダンス整合を行う必要がある。図1は従来一般に用
いられてる出力回路を負荷である伝送線路に接続した図
である。図2は図1のB点での出力電流−電圧特性であ
る。図2のようにMOSトランジスタは電流の飽和領域
(2)がある。この飽和領域(2)では、前記MOSト
ランジスタの出力インピーダンスが一定でなくなる特性
を持つ。特に低電流タイプの前記出力回路ほど前記飽和
領域に達する時間が早く、結果として前記出力インピー
ダンス値のばらつきが大きくなる。When driving high-speed and high-frequency signals, it is necessary to match the output impedance of the output circuit with the load in order to prevent signal reflection noise at the output end during signal transmission. FIG. 1 is a diagram in which an output circuit generally used in the related art is connected to a transmission line as a load. FIG. 2 shows an output current-voltage characteristic at point B in FIG. As shown in FIG. 2, the MOS transistor has a current saturation region (2). In the saturation region (2), the output impedance of the MOS transistor is not constant. In particular, the output circuit of the lower current type has a shorter time to reach the saturation region, and as a result, the variation of the output impedance value increases.
【0004】前記出力回路と前記負荷とのインピーダン
ス整合手法としては、前記出力回路端である図1のRd
の位置にダンピング抵抗と呼ばれる抵抗Rdを挿入する
手法が用いられる。前記ダンピング抵抗Rdの最適値は
下記の式で求められるが、下記の式からわかるように出
力インピーダンス値が動的に変化すると、前記ダンピン
グ抵抗Rdも動的に変化させなければならず、前記出力
回路と前記負荷とのインピーダンス整合が非常に困難と
なる。 <ダンピング抵抗値を求める式> Rd=Zo−Rp Rd:ダンピング抵抗 Rd=Zo−Rn Zo:特性インピーダンス Rp:内部抵抗値 Rn:内部抵抗値 従来、このような前記出力回路と前記負荷とのインピー
ダンス不整合問題を解決するのに、MOSドライバ回路
を定インピーダンス出力回路にする方法があった。As a method of impedance matching between the output circuit and the load, Rd shown in FIG.
Is used to insert a resistor Rd called a damping resistor at the position of. The optimum value of the damping resistor Rd is obtained by the following equation. When the output impedance value dynamically changes as can be seen from the following equation, the damping resistor Rd must be dynamically changed, and the output It becomes very difficult to match the impedance between the circuit and the load. <Equation for Determining Damping Resistance> Rd = Zo−Rp Rd: Damping Resistance Rd = Zo−Rn Zo: Characteristic Impedance Rp: Internal Resistance Rn: Internal Resistance Conventionally, the impedance between the output circuit and the load as described above. In order to solve the mismatch problem, there has been a method of using a MOS driver circuit as a constant impedance output circuit.
【0005】以下、従来の定インピーダンス出力回路に
ついて、第2の従来例(特開平5−267952)に基
づいて説明する。図3は従来例で実現可能な前記定イン
ピーダンス出力回路図である。この発明によると出力端
Bにおける出力電流は、入力端Aからゲート・ソース間
抵抗Rgsを経由しても供給されることとなる。このよ
うな場合には、前記定インピーダンス出力回路を構成す
るMOSトランジスタが飽和領域に達するまでの出力イ
ンピーダンス、すなわち出力インピーダンス特性が一定
である領域での値と、入力抵抗Rgtとゲート・ソース
間抵抗Rgsを付加することによって出力端子B点での
合成出力インピーダンスが異なることがある。Hereinafter, a conventional constant impedance output circuit will be described based on a second conventional example (Japanese Patent Laid-Open No. 5-267952). FIG. 3 is a diagram of the constant impedance output circuit that can be realized in the conventional example. According to the present invention, the output current at the output terminal B is also supplied from the input terminal A via the gate-source resistance Rgs. In such a case, the output impedance until the MOS transistor constituting the constant impedance output circuit reaches the saturation region, that is, the value in the region where the output impedance characteristic is constant, the input resistance Rgt and the gate-source resistance By adding Rgs, the combined output impedance at the output terminal B may differ.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】第1の問題点は、この
第2の従来例では出力インピーダンス特性を一定にする
ために、出力回路のゲートからの電流、すなわち前段回
路(図示せず)の電流を出力端Bに供給する必要があっ
た。通常LSI内部に用いられる前段回路の出力回路の
電流供給能力は、外部の負荷に電流を供給する前記出力
回路の電流供給能力に比べてはるかに小さい。従って、
出力端電流を前記LSI内部からの電流供給に依存する
構造では、十分な電流が供給されない欠点がある。The first problem is that in the second conventional example, the current from the gate of the output circuit, that is, the current of the preceding circuit (not shown) is set in order to keep the output impedance characteristic constant. It was necessary to supply a current to the output terminal B. The current supply capability of the output circuit of the pre-stage circuit usually used inside the LSI is much smaller than the current supply capability of the output circuit that supplies current to an external load. Therefore,
The structure in which the output terminal current depends on the current supply from inside the LSI has a disadvantage that a sufficient current is not supplied.
【0007】第2の問題点は、出力端の電流供給量が前
記出力回路の電流供給量とゲートからの電流供給量に依
存するため、低電流タイプの前記出力回路を実現する時
には、トランジスタサイズをより小さくする必要があ
る。一般に前記トランジスタサイズが小さくなればなる
ほど、出力端電流−電圧特性は飽和領域(2)に達する
のが早くなり、その分ゲートからの電流供給量を増やす
必要がある。しかし、前述したようにゲートからの電流
供給は前記LSI内部の前記出力回路能力に依存する。
よって、この第2の従来例の構造では前記低電流タイプ
の前記出力回路において、定インピーダンス性を実現し
にくいという欠点がある。The second problem is that the current supply amount at the output terminal depends on the current supply amount of the output circuit and the current supply amount from the gate. Therefore, when realizing the low current type output circuit, the transistor size is small. Needs to be smaller. In general, as the size of the transistor becomes smaller, the current-voltage characteristics at the output end reach the saturation region (2) earlier, and the current supply amount from the gate needs to be increased accordingly. However, as described above, the current supply from the gate depends on the output circuit capability inside the LSI.
Therefore, the structure of the second conventional example has a disadvantage that it is difficult to realize constant impedance in the low-current type output circuit.
【0008】本発明は上記従来の問題点を解決するため
に、前段回路の出力端に複数の出力回路を接続し、前記
出力回路間のスイッチングタイミングを遅延させること
で、前記出力回路の電流供給能力を変更することなく必
要な電流を補完することにより、出力インピーダンス特
性が一定になる定インピーダンスドライバ回路の提供を
目的とする。According to the present invention, in order to solve the above-mentioned conventional problems, a plurality of output circuits are connected to an output terminal of a preceding circuit, and a switching timing between the output circuits is delayed to supply a current to the output circuit. It is an object of the present invention to provide a constant impedance driver circuit in which output impedance characteristics are made constant by complementing a necessary current without changing the capability.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明の定インピーダンスドライバ回路は、前段
回路の出力端から電流を供給する複数の出力回路からな
る定インピーダンスドライバ回路において、前記複数の
出力回路のうちの少なくとも1つ以上の出力回路に、そ
の他の出力回路よりも電流を遅らせて出力するための遅
延回路からなるスイッチングタイミング遅延機構を具備
させ、前記遅延機構を具備する前記出力回路は、前記ス
イッチングタイミング遅延機構により、前記遅延機構を
具備しないその他の出力回路から供給される電流が飽和
領域に達するタイミングでスイッチングして出力インピ
ーダンス特性を一定にするように構成したことを特徴と
する。In order to achieve the above object, a constant impedance driver circuit according to the present invention is a constant impedance driver circuit comprising a plurality of output circuits for supplying current from an output terminal of a preceding circuit. At least one or more output circuits of the plurality of output circuits are provided with a switching timing delay mechanism comprising a delay circuit for delaying and outputting a current more than the other output circuits, and the output including the delay mechanism is provided. The circuit is characterized in that the switching timing delay mechanism is configured to switch at a timing when a current supplied from another output circuit not including the delay mechanism reaches a saturation region to make output impedance characteristics constant. I do.
【0010】また、本発明の定インピーダンスドライバ
回路は、複数の出力回路のうちの少なくとも1つ以上の
出力回路に、その他の出力回路よりも電流を遅らせて出
力するために、高電位にシフトする基準電位シフト機構
を具備させ、前記基準電位シフト機構を具備する出力回
路は、前記基準電位シフト機構により、基準電位シフト
機構を具備しないその他の出力回路から供給される電流
が飽和領域に達するタイミングでスイッチングして出力
インピーダンス特性を一定にするように構成したことを
特徴する。Further, the constant impedance driver circuit of the present invention shifts to a high potential in order to output a current to at least one or more of the plurality of output circuits with a current slower than the other output circuits. An output circuit including a reference potential shift mechanism, the output circuit including the reference potential shift mechanism is configured so that the reference potential shift mechanism allows a current supplied from another output circuit not including the reference potential shift mechanism to reach a saturation region. It is characterized in that the output impedance characteristic is switched to be constant.
【0011】また、本発明の定インピーダンスドライバ
回路は、複数の出力回路のうちの少なくとも1つ以上の
前記出力回路に、その他の出力回路よりも電流を遅らせ
て出力するために、その他の出力回路よりも負論理のし
きい値を低電位にシフトし、正論理のしきい値電位を高
電位にシフトするしきい値電位シフト機構を具備させ、
前記しきい値電位シフト機構を具備する出力回路は、前
記しきい値電位シフト機構により、しきい値電位シフト
機構を具備しないその他の出力回路から供給される電流
が飽和領域に達するタイミングでスイッチングして出力
インピーダンス特性を一定にするように構成したことを
特徴とする。Further, the constant impedance driver circuit according to the present invention may further comprise a second output circuit for outputting a current to at least one of the plurality of output circuits with a current delayed more than the other output circuits. A threshold potential shift mechanism that shifts the threshold value of negative logic to a lower potential and shifts the threshold potential of positive logic to a higher potential,
The output circuit including the threshold potential shift mechanism is switched by the threshold potential shift mechanism at a timing when a current supplied from another output circuit not including the threshold potential shift mechanism reaches a saturation region. The output impedance characteristic is made constant.
【0012】本発明の定インピーダンスドライバ回路の
設計方法は、出力回路の出力端電流−電圧曲線を区分的
線形を出し、この区分的線形に近似する直線を求めるス
テップと、前記ステップで求めた区分的線形に近似する
直線から出力端電流−電圧曲線の区分点を割り出す区分
点解析ステップと、前記区分点解析ステップで割り出し
た区分点までの遅延時間を割り出す遅延時間解析ステッ
プと、前記遅延時間解析ステップで割り出された遅延時
間が、前記スイッチングタイミング遅延機構からなる前
記出力回路の遅延スイッチング時間と、前記スイッチン
グタイミング遅延機構を設けない前記出力回路のスイッ
チング時間との差分に等しい時間とするステップと、か
らなる。According to the method of designing a constant impedance driver circuit of the present invention, a step of obtaining a piecewise linear curve of an output-end current-voltage curve of an output circuit, obtaining a straight line approximating the piecewise linear curve, -Point analysis step of calculating a section point of an output-end current-voltage curve from a straight line approximating a linear line, a delay time analysis step of calculating a delay time up to the section point calculated in the section point analysis step, and the delay time analysis A delay time determined in step, the delay switching time of the output circuit comprising the switching timing delay mechanism, and a time equal to the difference between the switching time of the output circuit without the switching timing delay mechanism, , Consisting of
【0013】また、本発明の定インピーダンスドライバ
回路の設計方法は、前記遅延時間解析ステップで割り出
された遅延時間が、前記基準電位シフト機構からなる前
記出力回路の遅延スイッチング時間と、前記基準電位シ
フト機構を設けない前記出力回路のスイッチング時間と
の差分に等しい時間とするステップと、からなる。Further, in the method for designing a constant impedance driver circuit according to the present invention, the delay time determined in the delay time analyzing step may include a delay switching time of the output circuit including the reference potential shift mechanism, Setting the time equal to the difference from the switching time of the output circuit without the shift mechanism.
【0014】また、本発明の定インピーダンスドライバ
回路の設計方法は、前記遅延時間解析ステップで割り出
された遅延時間が、前記しきい値電位シフト機構からな
る前記出力回路の遅延スイッチング時間と、前記しきい
値電位シフト機構を設けない前記出力回路のスイッチン
グ時間との差分に等しい時間とするステップとからな
る。Further, in the method of designing a constant impedance driver circuit according to the present invention, the delay time determined in the delay time analyzing step may include a delay switching time of the output circuit including the threshold potential shift mechanism, Setting the time equal to the difference from the switching time of the output circuit without the threshold potential shift mechanism.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を参照して説明する。それぞれの図で同様な部分には
同じ符号を用いているので説明を省略する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the respective drawings, the same reference numerals are used for the same parts, and the description is omitted.
【0016】図4は本発明の定インピーダンスドライバ
回路の第1の実施例の回路図、図5は本発明の定インピ
ーダンスドライバ回路の第2の実施例回路図、図6は本
発明の定インピーダンスドライバ回路の第3の実施例回
路図、図7は本発明の第1,第2,第3の実施例における
出力端子B点での電流−電圧特性図である。図8は第3
の実施例における論理しきい値シフトの概念図である。 (第1の実施例)まず、図4の第1の実施例が従来と異
なる点は、多段スイッチングさせる複数の出力回路によ
って1つの出力回路を構成する機構にある。この第1の
実施例では、出力回路1はPMOSトランジスタとNM
OSトランジスタとを直列に接続し、PMOSトランジ
スタの一端を電源Vddに、NMOSトランジスタの他
端をGNDに接続し、ゲートを入力端子Aに、接続点を
出力端Bに接続している。他方の出力回路2は、PMO
SトランジスタとNMOSトランジスタとを直列に接続
し、PMOSトランジスタの一端を電源Vddに、NM
OSトランジスタの他端をGNDに接続し、ゲートを遅
延回路3を介して入力端子Aに、接続点を出力端Bに接
続している。FIG. 4 is a circuit diagram of a first embodiment of the constant impedance driver circuit of the present invention, FIG. 5 is a circuit diagram of a second embodiment of the constant impedance driver circuit of the present invention, and FIG. 6 is a constant impedance of the present invention. FIG. 7 is a circuit diagram of a driver circuit according to a third embodiment, and FIG. 7 is a current-voltage characteristic diagram at an output terminal B in the first, second, and third embodiments of the present invention. FIG. 8 shows the third
It is a conceptual diagram of the logical threshold value shift in the Example of FIG. (First Embodiment) First, the first embodiment of FIG. 4 differs from the conventional one in a mechanism in which one output circuit is constituted by a plurality of output circuits that perform multi-stage switching. In the first embodiment, the output circuit 1 includes a PMOS transistor and an NM
The OS transistor is connected in series, one end of the PMOS transistor is connected to the power supply Vdd, the other end of the NMOS transistor is connected to GND, the gate is connected to the input terminal A, and the connection point is connected to the output terminal B. The other output circuit 2 is a PMO
An S transistor and an NMOS transistor are connected in series, and one end of the PMOS transistor is connected to a power supply Vdd, and NM
The other end of the OS transistor is connected to GND, the gate is connected to the input terminal A via the delay circuit 3, and the connection point is connected to the output terminal B.
【0017】図4の第1の実施例は、前記するように出
力回路2の共通のゲートと入力端A間に遅延回路3が設
けられている。この遅延回路はキャパシタンスを用いて
入力端Aの信号を遅延させる回路である。この定インピ
ーダンスドライバ回路は、このスイッチングタイミング
遅延機構を具備することで、前記出力回路1,2間のス
イッチングタイミングを遅延させることが可能となる。
このスイッチングタイミング遅延機構を設けた出力回路
2のスイッチングタイミングは、前記スイッチングタイ
ミング遅延機構を設けない前記出力回路1から出力端子
B点側に供給される電流が飽和領域に達した時点か、ま
たはその前、後にスイッチングする。このように出力回
路2のスイッチングを遅延するこれにより、出力端子B
点での電流−電圧特性は図7に示すように飽和領域
(2)が高Vds(ドレイン−ソース間電位)にシフト
する。これを定インピーダンス性としてみた場合、一定
な出力インピーダンス特性が確保されたことになる。こ
の点についてさらに説明する。In the first embodiment shown in FIG. 4, the delay circuit 3 is provided between the common gate of the output circuit 2 and the input terminal A as described above. This delay circuit is a circuit for delaying the signal at the input terminal A using the capacitance. The constant impedance driver circuit can delay the switching timing between the output circuits 1 and 2 by including the switching timing delay mechanism.
The switching timing of the output circuit 2 provided with the switching timing delay mechanism is determined when the current supplied from the output circuit 1 not provided with the switching timing delay mechanism to the output terminal B side reaches the saturation region, or Switching before and after. As described above, the switching of the output circuit 2 is delayed.
In the current-voltage characteristics at the point, as shown in FIG. 7, the saturation region (2) shifts to a high Vds (drain-source potential). When this is regarded as constant impedance, a constant output impedance characteristic is secured. This will be further described.
【0018】いま、電流が前段回路(図示せず)から端
子Aに供給されているとする。このとき、出力端子Bの
電位は、負荷の状態、負荷インピーダンス及び負荷電源
などによって決まる。図2を見て分かるように、定イン
ピーダンス領域(1)では前記出力端子Bの電位は一定
な出力インピーダンス特性を示すが、前記出力端子Bの
電位Vdsが大きくなると飽和領域(2)に移り、前記
定インピーダンス性としてみた場合動的に変化すること
が分かる。Now, it is assumed that a current is supplied to the terminal A from a preceding circuit (not shown). At this time, the potential of the output terminal B is determined by the state of the load, the load impedance, the load power supply, and the like. As can be seen from FIG. 2, in the constant impedance region (1), the potential of the output terminal B shows a constant output impedance characteristic, but when the potential Vds of the output terminal B increases, the operation shifts to the saturation region (2). It can be seen that it changes dynamically when viewed as the constant impedance.
【0019】ところが、第1の実施例では、前記出力回
路1,2と前記出力回路2のゲートに接続されたスイッ
チングタイミング遅延機構である遅延回路3の作用によ
り、前記出力回路1,2間のスイッチングタイミングを
遅延させることができる。このようにスイッチングのタ
イミングを遅延させることによって、出力回路1から供
給される電流が図2の前記飽和領域(2)に達すると、
前記出力回路2から電流が供給されることで、前記飽和
領域(2)が図7のように見かけ上、高Vdsにシフト
したように見える。このため、前記出力インピーダンス
特性が一定となる領域が増大し、負荷とのインピーダン
ス整合を容易に行えるメリットがある。However, in the first embodiment, the output circuits 1 and 2 are connected to each other by the action of the delay circuit 3 which is a switching timing delay mechanism connected to the gate of the output circuit 2. Switching timing can be delayed. By delaying the switching timing in this way, when the current supplied from the output circuit 1 reaches the saturation region (2) in FIG.
When the current is supplied from the output circuit 2, the saturation region (2) appears to be shifted to a high Vds apparently as shown in FIG. For this reason, there is an advantage that the region where the output impedance characteristic is constant increases and impedance matching with a load can be easily performed.
【0020】次に、この第1の実施例の定インピーダン
スドライバ回路の設計方法を以下に説明する。まず、出
力回路の出力端電流−電圧曲線の区分的線形(piecewis
e-linear)を出し、この区分的線形に近似する直線を求
める。前記区分的線形に近似する直線から出力端電流−
電圧曲線の区分点を割り出し、この割り出されたこの区
分点から、遅延時間を割り出す。Next, a method of designing the constant impedance driver circuit of the first embodiment will be described below. First, the output terminal current-voltage curve piecewise linear (piecewis
e-linear) to obtain a straight line approximating this piecewise linear. The output terminal current −
A section point of the voltage curve is determined, and a delay time is determined from the determined section point.
【0021】前記割り出された遅延時間が前記スイッチ
ングタイミング遅延機構(遅延回路3)を設けた前記出
力回路2の遅延スイッチング時間と、前記スイッチング
タイミング遅延機構を設けない前記出力回路1のスイッ
チング時間との差分に等しい時間とする。 (第2の実施例)図5の第2の実施例は、出力回路1,
2によって構成し、前記出力回路2のソース電位を高く
設定することが可能な基準電位シフト機構を具備する定
インピーダンスドライバ回路である。この第2の実施例
は出力回路2に遅延回路3が設けられておらず、その代
わりに、PMOSトランジスタの一端を抵抗を介して電
源Vddに、NMOSトランジスタの他端も抵抗を介し
てGNDに接続している。The determined delay time is the delay switching time of the output circuit 2 provided with the switching timing delay mechanism (delay circuit 3), and the switching time of the output circuit 1 not provided with the switching timing delay mechanism. Time equal to the difference of (Second Embodiment) A second embodiment of FIG.
2 is a constant impedance driver circuit including a reference potential shift mechanism capable of setting the source potential of the output circuit 2 high. In the second embodiment, the output circuit 2 is not provided with the delay circuit 3, and instead, one end of the PMOS transistor is connected to the power supply Vdd via a resistor, and the other end of the NMOS transistor is connected to GND via a resistor. Connected.
【0022】この第2の実施例が第1の実施例と相違す
る点を以下に説明する。端子Aに電流が供給された場
合、基準電位シフト機構(出力回路2のPMOSトラン
ジスタの一端の抵抗とNMOSトランジスタの他端の抵
抗)を設けた前記出力回路2と、基準電位シフト機構を
設けない前記出力回路1の論理しきい値電位レベルが同
じならば、前記出力回路1と出力回路2のスイッチング
タイミングがずれて、前記出力回路2の電流が出力回路
1の電流より遅延して出力端Bに供給される。これは、
MOSトランジスタがゲート-ソース間電位Vgsによ
ってスイッチングすることと、実際の電流が有限な立ち
上がり時間と立ち下がり時間をもつことによる。よっ
て、第1の実施例と同様に、結果的に出力インピーダン
ス特性を一定にすることが可能である。The differences between the second embodiment and the first embodiment will be described below. When a current is supplied to the terminal A, the output circuit 2 provided with the reference potential shift mechanism (the resistance of one end of the PMOS transistor and the resistance of the other end of the NMOS transistor of the output circuit 2), and the reference potential shift mechanism is not provided. If the logical threshold potential level of the output circuit 1 is the same, the switching timing of the output circuit 1 and the output circuit 2 is shifted, and the current of the output circuit 2 is delayed from the current of the output circuit 1 so that the output terminal B Supplied to this is,
This is because the MOS transistor switches with the gate-source potential Vgs and the actual current has finite rise and fall times. Therefore, similarly to the first embodiment, it is possible to make the output impedance characteristic constant as a result.
【0023】次にこの第2の実施例の定インピーダンス
ドライバ回路の設計方法を以下に説明する。まず、前記
第1の実施例と同様に遅延時間を割り出す。そして、こ
の割り出された遅延時間が、前記基準電位シフト機構か
らなる前記出力回路の遅延スイッチング時間と、前記基
準電位シフト機構を設けない前記出力回路のスイッチン
グ時間との差分に等しい時間とする。 (第3の実施例)図6の第3の実施例は、出力回路1、
2がPMOSトランジスタとNMOSトランジスタとを
直列に接続され、PMOSトランジスタの一端を電源V
ddに、NMOSトランジスタの他端をGNDに接続さ
れ、共通のゲートを入力端子Aに、接続点を出力端Bに
接続している。Next, a method of designing the constant impedance driver circuit according to the second embodiment will be described below. First, a delay time is determined in the same manner as in the first embodiment. Then, the determined delay time is set to a time equal to the difference between the delay switching time of the output circuit including the reference potential shift mechanism and the switching time of the output circuit without the reference potential shift mechanism. (Third Embodiment) A third embodiment of FIG.
2 has a PMOS transistor and an NMOS transistor connected in series, and one end of the PMOS transistor is connected to a power supply V.
dd, the other end of the NMOS transistor is connected to GND, the common gate is connected to the input terminal A, and the connection point is connected to the output terminal B.
【0024】ただし、出力回路2の正論理しきい値が出
力回路1の正論理しきい値より高電位にシフトしてお
り、出力回路2の負論理のしきい値が出力回路1の負論
理しきい値より低電位にシフトするしきい値電位シフト
機構を具備する定インピーダンスドライバ回路である。
図8の破線で示す論理しきい値1を持つ前記出力回路1
と、論理しきい値1より正論理が高電位にシフトし、負
論理が低電位にシフトした一点鎖線で示した論理しきい
値2をもつ出力回路2では、出力回路2のスイッチング
タイミングが前記出力回路1のスイッチングタイミング
より遅延する。このため、結果的に前記第1,第2の実
施例と同様に、前記定インピーダンスドライバ回路の出
力インピーダンス特性が一定となる特性を持つこととな
る。However, the positive logic threshold value of the output circuit 2 is shifted to a higher potential than the positive logic threshold value of the output circuit 1, and the negative logic threshold value of the output circuit 2 is This is a constant impedance driver circuit including a threshold potential shift mechanism for shifting to a potential lower than a threshold.
The output circuit 1 having a logical threshold 1 indicated by a broken line in FIG.
In the output circuit 2 having the logic threshold 2 indicated by the dashed line in which the positive logic shifts to a higher potential than the logic threshold 1 and the negative logic shifts to a lower potential, the switching timing of the output circuit 2 It is delayed from the switching timing of the output circuit 1. As a result, similarly to the first and second embodiments, the constant impedance driver circuit has a characteristic that the output impedance characteristic is constant.
【0025】次に、この第3の実施例の定インピーダン
スドライバ回路の設計方法を以下に説明する。まず、前
記第1の実施例と同様に遅延時間を割り出す。そして、
この割り出された遅延時間が、前記しきい値電位シフト
機構からなる前記出力回路の遅延スイッチング時間と、
前記しきい値電位シフト機構を設けない前記出力回路の
スイッチング時間との差分に等しい時間とする。Next, a method of designing the constant impedance driver circuit according to the third embodiment will be described below. First, a delay time is determined in the same manner as in the first embodiment. And
The determined delay time is a delay switching time of the output circuit including the threshold potential shift mechanism,
The time is set to be equal to the difference from the switching time of the output circuit without the threshold potential shift mechanism.
【0026】前記第1,第2,第3の実施例のいずれも、
電流源として同じ電流供給能力を持ったトランジスタを
使用することで、出力インピーダンスが単一のトランジ
スタを使用した場合の前記出力インピーダンスを超える
ことがなく、飽和領域のみが高Vdsにシフトすること
になる。このことは従来例(特開平5−267952)
に比べ、電流供給能力を前記トランジスタの能力のみで
決定することが可能で、低電流タイプの定インピーダン
スドライバ回路を容易に構成できるメリットがある。In each of the first, second and third embodiments,
By using transistors having the same current supply capability as current sources, the output impedance does not exceed the output impedance when a single transistor is used, and only the saturation region shifts to high Vds. . This is a conventional example (Japanese Patent Laid-Open No. 5-267952).
As compared with the above, the current supply capability can be determined only by the capability of the transistor, and there is an advantage that a low-current type constant impedance driver circuit can be easily configured.
【0027】また従来例(特開平5−267952)に
比べて、前段回路から出力端Bに電流供給を行う必要が
ないため、LSI内部の前段回路の出力回路にかかる負
荷も少ないというメリットがある。以上のことから本実
施例の複数の前記出力回路と前記遅延回路によるスイッ
チングタイミング遅延機構,基準電位シフト機構,しきい
値電位シフト機構を用いることで必要な電流を補完で
き、出力インピーダンス特性を一定にすることが可能で
ある。Further, compared with the conventional example (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 5-267952), there is no need to supply current from the preceding circuit to the output terminal B, so that there is an advantage that the load on the output circuit of the preceding circuit in the LSI is small. . From the above, it is possible to supplement the necessary current by using the switching timing delay mechanism, the reference potential shift mechanism, and the threshold potential shift mechanism by the plurality of output circuits and the delay circuit of the present embodiment, and to keep the output impedance characteristic constant. It is possible to
【0028】なお本発明は、上述した各実施例に限定さ
れるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々
変形して実施することができる。前記実施例では、前記
遅延回路をキャパシタンスで実現しているが、ラッチ回
路やフリップフロップやバッファや抵抗を使用すること
も可能である。The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be implemented in various modifications without departing from the scope of the invention. In the above-described embodiment, the delay circuit is realized by a capacitance, but a latch circuit, a flip-flop, a buffer, or a resistor can be used.
【0029】また、基準電位シフト機構に関しても、抵
抗分圧だけでなく、定電圧源で実現しても可能である。
また1つの定インピーダンスドライバ回路中の出力回路
も図4,5,6,においては2個ずつであるが、複数であ
っても構わない。前記スイッチングタイミング遅延機
構,前記基準電位シフト機構,前記しきい値電位シフト機
構も複数の出力回路に具備しても構わない。また複数の
トランジスタの電流供給能力や、その他の特性にばらつ
きがあっても構わない。Also, the reference potential shift mechanism can be realized by a constant voltage source in addition to the resistance voltage division.
Although the number of output circuits in one constant impedance driver circuit is two each in FIGS. 4, 5, and 6, it may be plural. The switching timing delay mechanism, the reference potential shift mechanism, and the threshold potential shift mechanism may be provided in a plurality of output circuits. Further, the current supply capabilities of the plurality of transistors and other characteristics may vary.
【0030】[0030]
【発明の効果】以上のように本発明によると、前段回路
の出力端から電流を供給する複数の出力回路のうちの少
なくとも1つ以上の出力回路に、スイッチングタイミン
グ遅延機構、基準電位シフト機構、しきい値電位シフト
機構を設けることにより、出力インピーダンスを単一の
トランジスタで電流を供給する場合よりも電流供給量を
増やすことなく必要な電流を補完でき、出力端の出力イ
ンピーダンス特性を一定にすることが可能である。この
ような構成によって、従来よりも負荷とのインピーダン
ス整合を容易に実現できることにより、低電流タイプの
前記出力回路においても前記出力インピーダンス特性を
一定にすることが可能である。As described above, according to the present invention, a switching timing delay mechanism, a reference potential shift mechanism, and a switching timing delay mechanism are provided to at least one or more of the plurality of output circuits for supplying current from the output terminal of the preceding circuit. By providing the threshold potential shift mechanism, the necessary current can be supplemented without increasing the current supply amount as compared with the case where the current is supplied by a single transistor, and the output impedance characteristic at the output terminal is made constant. It is possible. With such a configuration, impedance matching with a load can be more easily realized than in the related art, so that the output impedance characteristics can be made constant even in the low-current type output circuit.
【図1】従来一般に用いられてるMOSドライバ回路を
伝送線路に接続した回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram in which a MOS driver circuit generally used in the related art is connected to a transmission line.
【図2】図1のB点での出力端電流−電圧特性図であ
る。FIG. 2 is an output terminal current-voltage characteristic diagram at point B in FIG. 1;
【図3】従来例の定インピーダンス出力回路図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a conventional example of a constant impedance output circuit.
【図4】本発明の定インピーダンスドライバ回路の第1
の実施例回路図である。FIG. 4 shows a first example of the constant impedance driver circuit of the present invention.
FIG. 3 is a circuit diagram of the embodiment of FIG.
【図5】本発明の定インピーダンスドライバ回路の第2
の実施例回路図である。FIG. 5 shows a second example of the constant impedance driver circuit of the present invention.
FIG. 3 is a circuit diagram of the embodiment of FIG.
【図6】本発明の定インピーダンスドライバ回路の第3
の実施例回路図である。FIG. 6 shows a third example of the constant impedance driver circuit of the present invention.
FIG. 3 is a circuit diagram of the embodiment of FIG.
【図7】本発明の第1、第2、第3の実施例における出
力端子B点での電流−電圧特性図である。FIG. 7 is a current-voltage characteristic diagram at an output terminal point B in the first, second, and third embodiments of the present invention.
【図8】本発明の第3の実施例における論理しきい値シ
フトの概念図である。FIG. 8 is a conceptual diagram of a logical threshold shift according to a third embodiment of the present invention.
1 出力回路 2 出力回路 3 遅延回路 Rd ダンピング抵抗 A 入力端子 B 出力端子 Ids ドレイン-ソース間電流値 Vds ドレインーソース間電位値 (1) 定インピーダンス領域 (2) 飽和領域 Rt 負荷抵抗 Vt 負荷電源 Vdd 電源電位 Vss 接地電位 Rgt 入力抵抗 Rgs ゲート・ソース間抵抗 Reference Signs List 1 output circuit 2 output circuit 3 delay circuit Rd damping resistance A input terminal B output terminal Ids drain-source current value Vds drain-source potential value (1) constant impedance region (2) saturation region Rt load resistance Vt load power supply Vdd Power supply potential Vss Ground potential Rgt Input resistance Rgs Gate-source resistance
Claims (6)
の出力回路からなる定インピーダンスドライバ回路にお
いて、 前記複数の出力回路のうちの少なくとも1つ以上の出力
回路に、その他の出力回路よりも電流を遅らせて出力す
るための遅延回路からなるスイッチングタイミング遅延
機構を具備させ、前記遅延機構を具備する前記出力回路
は、前記スイッチングタイミング遅延機構により、前記
遅延機構を具備しないその他の出力回路から供給される
電流が飽和領域に達するタイミングでスイッチングして
出力インピーダンス特性を一定にするように構成した定
インピーダンスドライバ回路。1. A constant impedance driver circuit comprising a plurality of output circuits for supplying a current from an output terminal of a preceding stage circuit, wherein at least one of the plurality of output circuits has a higher output level than other output circuits. A switching timing delay mechanism comprising a delay circuit for delaying and outputting a current is provided. The output circuit including the delay mechanism is supplied from another output circuit not including the delay mechanism by the switching timing delay mechanism. A constant impedance driver circuit configured to switch at a timing when a current to be supplied reaches a saturation region to make output impedance characteristics constant.
の出力回路からなる定インピーダンスドライバ回路にお
いて、 前記複数の出力回路のうちの少なくとも1つ以上の出力
回路に、その他の出力回路よりも電流を遅らせて出力す
るために、高電位にシフトする基準電位シフト機構を具
備させ、 前記基準電位シフト機構を具備する出力回路は、前記基
準電位シフト機構により、基準電位シフト機構を具備し
ないその他の出力回路から供給される電流が飽和領域に
達するタイミングでスイッチングして出力インピーダン
ス特性を一定にするように構成した定インピーダンスド
ライバ回路。2. A constant impedance driver circuit comprising a plurality of output circuits for supplying a current from an output terminal of a preceding circuit, wherein at least one of the plurality of output circuits has a higher output level than other output circuits. In order to output the current with a delay, a reference potential shift mechanism that shifts to a high potential is provided, and an output circuit including the reference potential shift mechanism is configured so that the reference potential shift mechanism does not include a reference potential shift mechanism. A constant impedance driver circuit configured to switch at a timing when a current supplied from an output circuit reaches a saturation region to make output impedance characteristics constant.
の出力回路からなる定インピーダンスドライバ回路にお
いて、 前記複数の出力回路のうちの少なくとも1つ以上の前記
出力回路に、その他の出力回路よりも電流を遅らせて出
力するために、その他の出力回路よりも負論理のしきい
値を低電位にシフトし、正論理のしきい値電位を高電位
にシフトするしきい値電位シフト機構を具備させ、 前記しきい値電位シフト機構を具備する出力回路は、前
記しきい値電位シフト機構により、しきい値電位シフト
機構を具備しないその他の出力回路から供給される電流
が飽和領域に達するタイミングでスイッチングして出力
インピーダンス特性を一定にするように構成した定イン
ピーダンスドライバ回路。3. A constant impedance driver circuit comprising a plurality of output circuits for supplying a current from an output terminal of a preceding circuit, wherein at least one of the plurality of output circuits is connected to another output circuit. A threshold potential shift mechanism that shifts the negative logic threshold to a lower potential and shifts the positive logic threshold to a higher potential than other output circuits in order to output the current with a delay. The output circuit provided with the threshold potential shift mechanism is configured such that the current supplied from another output circuit not provided with the threshold potential shift mechanism reaches a saturation region by the threshold potential shift mechanism. A constant impedance driver circuit configured to perform switching to make output impedance characteristics constant.
の出力回路からなる定インピーダンスドライバ回路の設
計方法において、 出力回路の出力端電流−電圧曲線を区分的線形を出し、
この区分的線形に近似する直線を求めるステップと、 前記ステップで求めた区分的線形に近似する直線から出
力端電流−電圧曲線の区分点を割り出す区分点解析ステ
ップと、 前記区分点解析ステップで割り出した区分点までの遅延
時間を割り出す遅延時間解析ステップと、 前記遅延時間解析ステップで割り出された遅延時間が、
前記スイッチングタイミング遅延機構からなる前記出力
回路の遅延スイッチング時間と、前記スイッチングタイ
ミング遅延機構を設けない前記出力回路のスイッチング
時間との差分に等しい時間とするステップと、 からなる定インピーダンスドライバ回路の設計方法。4. A method for designing a constant impedance driver circuit comprising a plurality of output circuits for supplying a current from an output terminal of a preceding circuit, wherein a current-voltage curve of an output terminal of the output circuit is expressed in a piecewise linear manner.
A step of obtaining a straight line approximating the piecewise linear, a step of analyzing the section of the current-voltage curve at the output end from the straight line approximating the piecewise linear obtained in the step, Delay time analyzing step to determine the delay time up to the segment point, the delay time determined in the delay time analyzing step,
A method for designing a constant impedance driver circuit comprising: a time equal to a difference between a delay switching time of the output circuit including the switching timing delay mechanism and a switching time of the output circuit without the switching timing delay mechanism. .
時間が、前記基準電位シフト機構からなる前記出力回路
の遅延スイッチング時間と、前記基準電位シフト機構を
設けない前記出力回路のスイッチング時間との差分に等
しい時間とするステップである請求項4に記載の定イン
ピーダンスドライバ回路の設計方法。5. The delay time determined in the delay time analysis step is defined by a delay switching time of the output circuit including the reference potential shift mechanism and a switching time of the output circuit without the reference potential shift mechanism. 5. The method for designing a constant impedance driver circuit according to claim 4, wherein the step of setting the time is equal to the difference.
時間が、前記しきい値電位シフト機構からなる前記出力
回路の遅延スイッチング時間と、前記しきい値電位シフ
ト機構を設けない前記出力回路のスイッチング時間との
差分に等しい時間である請求項4に記載の定インピーダ
ンスドライバ回路の設計方法。6. The delay switching time of the output circuit comprising the threshold potential shift mechanism and the delay switching time of the output circuit without the threshold potential shift mechanism. 5. The method for designing a constant impedance driver circuit according to claim 4, wherein the time is equal to a difference from the switching time.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US7280411B2 (en) | 2002-11-28 | 2007-10-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Output buffer circuit and semiconductor memory using the same |
US7692445B2 (en) | 2006-03-15 | 2010-04-06 | Hitachi, Ltd. | Output buffer circuit and differential output buffer circuit, and transmission method |
JP2014027657A (en) * | 2012-07-24 | 2014-02-06 | Analog Devices Inc | Architecture for high speed serial transmitter |
WO2014103735A1 (en) * | 2012-12-26 | 2014-07-03 | ピーエスフォー ルクスコ エスエイアールエル | Semiconductor device |
-
2001
- 2001-04-03 JP JP2001103998A patent/JP2001352238A/en active Pending
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