JP2005191677A - 差動出力バッファ回路及び差動出力バッファ回路を有する半導体装置 - Google Patents

差動出力バッファ回路及び差動出力バッファ回路を有する半導体装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 同時にスルーレートを任意に変化させることができ安定したデータ転送を可能とする差動出力バッファ回路及び差動出力バッファ回路を有する半導体装置を得る。
【解決手段】 NMOSトランジスタQN1がオンすると、P側出力ドライバPFPのゲートが抵抗Raを介して接地電圧に接続されるようにして、P側出力ドライバPFPのゲート電圧を低下させ、P側出力ドライバPFPがオンしやすい状態にしてDP出力端子に出力する信号の立ち上がり速度を速くし、PMOSトランジスタQP1がオンすると、N側出力ドライバNFPのゲートは抵抗Rbを介して電源電圧VDDに接続されるようにして、N側出力ドライバNFPのゲート電圧を上昇させ、N側出力ドライバNFPがオンしやすい状態にしてDP出力端子に出力する信号の立ち下がり速度を速くした。
【選択図】 図2

Description

本発明は、差動出力バッファ回路や差動出力バッファ回路を有する半導体装置に関し、出力ドライバ回路や差動出力ドライバ回路等のトランシーバ回路を含んだUSB等のインタフェース機能を搭載した半導体装置の差動出力バッファ回路に関するものである。
USB(Universal Serial Bus)は共通のコネクタで様々な周辺機器を接続することができるインタフェースであり、USBの転送速度には1.5Mbpsのロースピード、12Mbpsのフルスピード、そして480Mbpsのハイスピードの3種類が定義されている。
スルーレートの切り替えは、デバイス側(又はスレーブ側)の差動入出力端子の正極側か負極側を既定の抵抗、例えば1.5kΩでプルアップすることで、ホスト側(又はマスター側)が電圧上昇(ハイレベル)を読み取り、転送速度を認識する。例えば、正極側をプルアップした場合はフルスピード、負極側をプルアップした場合はロースピードとなる。なお、ハイスピードは、フルスピードで認識後、レジスタを読んでハイスピードに切り替わる。
一方、USBのAC特性規格の中には「ドライバの立ち上がり時間」、「ドライバの立ち下がり時間」等に加えて、「ドライバ出力の立ち上がりと立ち下がりのマッチング」なるものがある。この項目は、図6(a)で示すように、ドライバ出力時の正極側データ信号DPの立ち上がり時間と負極側データ信号DMの立ち下がり時間、又は、正極側データ信号DPの立ち下がり時間と負極側データ信号DMの立ち上がり時間の割合を既定したもので、フルスピードやロースピードといった転送速度の如何に関わらず定義されており、立ち上がりと立ち下がりの割合が同じであることが望ましい。ちなみに、前記AC特性規格では、ロースピードの場合、立ち上がり及び立ち下がり時間は75〜300nsec、マッチング、すなわち{(DP立ち下がり時間/DM立ち下がり時間)×100}は80〜125%である。フルスピード及びハイスピードの場合は、立ち上がり及び立ち下がり時間は4〜20nsec、マッチングは90〜111.11%となっている。
また、USBのDC特性規格には、「ドライバ出力立ち上がり、立ち下がり交差電圧(クロスオーバーボルテージ)」という項目もある。これは、文字どおり立ち上がり信号と立ち下がり信号が交差する時の電圧であり、この項目も転送速度に大きく関係してくる。規格値は各スピード共通で、1.3〜2.0Vである。
なお、プリバッファに含まれるスルーレート切り換え手段によって、出力段から第1スルーレートで信号出力を行う第1駆動状態と、出力段から第2スルーレートで信号出力を行う第2駆動状態とが切り換えられるようにして、第1スルーレートと第2スルーレートにおいて出力段を共用することができ、バッファ回路のチップレイアウトの面積縮小化を図ることができる出力バッファ回路、差動出力バッファ回路及び半導体集積回路があった(例えば、特許文献1参照。)。
特開2002−43926号公報
しかし、データ転送時にはデバイス側で配線をプルアップするため、データ転送を行う信号線の電圧上昇に伴って、プルアップした側のスルーレートが若干変化してしまい、図6(b)で示すように立ち上がりと立ち下がりのマッチング及びクロスオーバーボルテージVcoがずれてしまうという問題があった。また、電源電圧にひっぱられて、プルアップされている端子はプルアップされてない端子に比べて、立ち上がりが早く、立ち下がりが遅くなる傾向があった。更に、ロースピードとフルスピードを共通トランシーバで設計している場合は、転送速度によって、プルアップ端子を正極側又は負極側に変更しないといけないため、片方の端子だけをあらかじめプルアップを想定して設計するという対策ができなかった。また、外付けの素子の値やその精度、ケーブルの容量、温度やプロセスのばらつきによっても、微妙にスルーレートが変わってくるが、前記のようにスルーレートが変わると、外的要因等によっては規格から外れ、転送エラーを起こす可能性があった。
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、データ転送時に出力端子がプルアップされる等の外的要因によってスルーレートが変化しても、マッチング等の規格から外れないようスルーレートを補正する回路を備えることによって、同時にスルーレートを任意に変化させることができ安定したデータ転送を可能とする差動出力バッファ回路及び差動出力バッファ回路を有する半導体装置を得ることを目的とする。
この発明に係る差動出力バッファ回路は、入力信号から、相反する信号レベルをなす正極側及び負極側の1対の信号を対応して生成し、対応するDP出力端子及びDM出力端子に出力する正極側出力バッファ回路部及び負極側出力バッファ回路部を備えた、前記入力信号から1対の差動信号を生成して出力する差動出力バッファ回路において、
前記正極側出力バッファ回路部及び負極側出力バッファ回路部は、
ハイレベルの信号を出力する際に対応する出力端子に電流を供給するP側出力ドライバと、
ローレベルの信号を出力する際に対応する出力端子から電流を吸い込むN側出力ドライバと、
入力信号に応じた前記P側出力ドライバ及びN側出力ドライバに対する駆動信号をそれぞれ生成して出力する駆動回路部と、
前記P側出力ドライバ又はN側出力ドライバのいずれかがオンする際、該オンする出力ドライバの制御電極に、設定されたバイアス電圧を供給するバイアス電圧供給回路部と、
をそれぞれ備え、
前記バイアス電圧供給回路部は、複数の抵抗の接続を変えることにより、前記バイアス電圧が設定されるものである。
具体的には、前記バイアス電圧供給回路部は、
前記P側出力ドライバがオンする際に制御電極に入力される制御信号によってオンする第1のスイッチ回路と、
前記P側出力ドライバをオンさせる所定の電圧とP側出力ドライバの制御電極との間に該第1のスイッチ回路を介して接続された第1の抵抗回路と、
前記N側出力ドライバがオンする際に制御電極に入力される制御信号によってオンする第2のスイッチ回路と、
前記P側出力ドライバをオンさせる所定の電圧とP側出力ドライバの制御電極との間に該第2のスイッチ回路を介して接続された第2の抵抗回路と、
を備え、
前記第1及び第2の各抵抗回路は、複数の抵抗の接続をトリミング素子の切断によって変えることにより合成抵抗値がそれぞれ設定されるようにした。
また、前記バイアス電圧供給回路部は、
前記P側出力ドライバがオンする際に制御電極に入力される制御信号によってオンする第1のスイッチ回路と、
前記P側出力ドライバをオンさせる所定の電圧とP側出力ドライバの制御電極との間に該第1のスイッチ回路を介して接続された第1の抵抗回路と、
前記N側出力ドライバがオンする際に制御電極に入力される制御信号によってオンする第2のスイッチ回路と、
前記P側出力ドライバをオンさせる所定の電圧とP側出力ドライバの制御電極との間に該第2のスイッチ回路を介して接続された第2の抵抗回路と、
を備え、
前記第1及び第2の各抵抗回路は、複数の抵抗の接続を、入力された制御信号によってスイッチングするスイッチのスイッチング制御を行って変えることにより抵抗値がそれぞれ設定されるようにしてもよい。
また、この発明に係る半導体装置は、入力信号から、相反する信号レベルをなす正極側及び負極側の1対の信号を対応して生成し、対応するDP出力端子及びDM出力端子に出力する正極側出力バッファ回路部及び負極側出力バッファ回路部を備えた、前記入力信号から1対の差動信号を生成して出力する差動出力バッファ回路を有する半導体装置において、
前記正極側出力バッファ回路部及び負極側出力バッファ回路部は、
ハイレベルの信号を出力する際に対応する出力端子に電流を供給するP側出力ドライバと、
ローレベルの信号を出力する際に対応する出力端子から電流を吸い込むN側出力ドライバと、
入力信号に応じた前記P側出力ドライバ及びN側出力ドライバに対する駆動信号をそれぞれ生成して出力する駆動回路部と、
前記P側出力ドライバ又はN側出力ドライバのいずれかがオンする際、該オンする出力ドライバの制御電極に、設定されたバイアス電圧を供給するバイアス電圧供給回路部と、
をそれぞれ備え、
前記バイアス電圧供給回路部は、複数の抵抗の接続を変えることにより、前記バイアス電圧が設定されるものである。
本発明の差動出力バッファ回路及び差動出力バッファ回路を有する半導体装置によれば、USB等を使用したデータ転送において、温度、プロセス変動や、データ転送時に端子がプルアップされる等の出力端子の外的要因変化でスルーレートが変化して転送エラーを起こしかねない場合においても、P側出力ドライバ及びN側出力ドライバの各制御電極の電圧を調整することができるため、スルーレートを容易に変更することができる。
また、出力信号の立ち上がり及び立ち下がりの両方のスルーレートを変更することで微調整が可能であり、差動出力構成の正極側及び負極側の各出力バッファ回路部にバイアス電圧供給回路部を備えているため、マッチング等の規格からも外れないよう補正することができる。更に、スルーレートを任意の値にあらかじめ設定又はリアルタイムに変化させることができるため、安定したデータ転送を行うことができる。
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差動出力バッファ回路の例を示した図である。図1では、USBインタフェースブロックの差動入出力端子を有する一般的な半導体装置におけるドライバブロックの構成を例にして示している。
図1において、差動出力バッファ回路1は、フルスピード用正極側出力バッファ回路部2と、フルスピード用負極側出力バッファ回路部3と、ロースピード用正極側出力バッファ回路部4と、ロースピード用負極側出力バッファ回路部5と、インバータ6とを備えている。
フルスピード用正極側出力バッファ回路部2は、PMOSトランジスタからなるP側出力ドライバPFP、NMOSトランジスタからなるN側出力ドライバNFPと、P側出力ドライバPFPをドライブするフルスピード用の正極Pチャネル側プリドライバFPPと、N側出力ドライバNFPをドライブするフルスピード用の正極Nチャネル側プリドライバFPNと、P側出力ドライバPFP及びN側出力ドライバNFPの各ゲート電圧の調整を行うゲート電圧調整回路11とを備えている。
フルスピード用負極側出力バッファ回路部3は、P側出力ドライバPFM、N側出力ドライバNFMと、P側出力ドライバPFMをドライブするフルスピード用の負極Pチャネル側プリドライバFMPと、N側出力ドライバNFMをドライブするフルスピード用の負極Nチャネル側プリドライバFMNと、P側出力ドライバPFM及びN側出力ドライバNFMのゲート電圧の調整を行うゲート電圧調整回路12とを備えている。
ロースピード用正極側出力バッファ回路部4は、P側出力ドライバPLP、N側出力ドライバNLPと、P側出力ドライバPLPをドライブするロースピード用の正極Pチャネル側プリドライバLPPと、N側出力ドライバNLPをドライブするロースピード用の正極Nチャネル側プリドライバLPNと、P側出力ドライバPLP及びN側出力ドライバNLPのゲート電圧の調整を行うゲート電圧調整回路13とを備えている。
ロースピード用負極側出力バッファ回路部5は、P側出力ドライバPLM、N側出力ドライバNLMと、P側出力ドライバPLMをドライブするロースピード用の負極Pチャネル側プリドライバLMPと、N側出力ドライバNLMをドライブするロースピード用の負極Nチャネル側プリドライバLMNと、P側出力ドライバPLM及びN側出力ドライバNLMのゲート電圧の調整を行うゲート電圧調整回路14とを備えている。なお、正極Pチャネル側プリドライバFPP,LPP、正極Nチャネル側プリドライバFPN,LPN、負極Pチャネル側プリドライバFMP,LMP及び負極Nチャネル側プリドライバFMN,LMNは駆動回路部を、ゲート電圧調整回路11〜14はバイアス電圧供給回路部をそれぞれなす。
フルスピード用正極側出力バッファ回路部2において、電源電圧VDDと接地電圧との間には、P側出力ドライバPFP及びN側出力ドライバNFPが直列に接続されており、P側出力ドライバPFPとN側出力ドライバNFPとの接続部はDP出力端子に接続されている。フルスピード用の正極Pチャネル側プリドライバFPP及びフルスピード用の正極Nチャネル側プリドライバFPNの各入力端には入力信号INがそれぞれ入力されている。
フルスピード用の正極Pチャネル側プリドライバFPPの出力端はP側出力ドライバPFPのゲートに、フルスピード用の正極Nチャネル側プリドライバFPNの出力端はN側出力ドライバNFPのゲートにそれぞれ接続されている。また、フルスピード用の正極Pチャネル側プリドライバFPP及びフルスピード用の正極Nチャネル側プリドライバFPNには、それぞれイネーブル信号FSENが入力されている。更に、P側出力ドライバPFP及びN側出力ドライバNFPの各ゲート間にはゲート電圧調整回路11が接続されている。
フルスピード用負極側出力バッファ回路部3において、電源電圧VDDと接地電圧との間には、P側出力ドライバPFM及びN側出力ドライバNFMが直列に接続されており、P側出力ドライバPFMとN側出力ドライバNFMとの接続部はDM出力端子に接続されている。フルスピード用の負極Pチャネル側プリドライバFMP及びフルスピード用の負極Nチャネル側プリドライバFMNの各入力端には入力信号INの信号レベルをインバータ6で反転させた信号がそれぞれ入力されている。
フルスピード用の負極Pチャネル側プリドライバFMPの出力端はP側出力ドライバPFMのゲートに、フルスピード用の負極Nチャネル側プリドライバFMNの出力端はN側出力ドライバNFMのゲートにそれぞれ接続されている。また、フルスピード用の負極Pチャネル側プリドライバFMP及びフルスピード用の負極Nチャネル側プリドライバFMNには、それぞれイネーブル信号FSENが入力されている。更に、P側出力ドライバPFM及びN側出力ドライバNFMの各ゲート間にはゲート電圧調整回路12が接続されている。
同様に、ロースピード用正極側出力バッファ回路部4において、電源電圧VDDと接地電圧との間には、P側出力ドライバPLP及びN側出力ドライバNLPが直列に接続されており、P側出力ドライバPLPとN側出力ドライバNLPとの接続部はDP出力端子に接続されている。ロースピード用の正極Pチャネル側プリドライバLPP及びロースピード用の正極Nチャネル側プリドライバLPNの各入力端には入力信号INがそれぞれ入力されている。
ロースピード用の正極Pチャネル側プリドライバLPPの出力端はP側出力ドライバPLPのゲートに、ロースピード用の正極Nチャネル側プリドライバLPNの出力端はN側出力ドライバNLPのゲートにそれぞれ接続されている。また、ロースピード用の正極Pチャネル側プリドライバLPP及びロースピード用の正極Nチャネル側プリドライバLPNには、それぞれイネーブル信号LSENが入力されている。更に、P側出力ドライバPLP及びN側出力ドライバNLPの各ゲート間にはゲート電圧調整回路13が接続されている。
ロースピード用負極側出力バッファ回路部5において、電源電圧VDDと接地電圧との間には、P側出力ドライバPLM及びN側出力ドライバNLMが直列に接続されており、P側出力ドライバPLMとN側出力ドライバNLMとの接続部はDM出力端子に接続されている。ロースピード用の負極Pチャネル側プリドライバLMP及びロースピード用の負極Nチャネル側プリドライバLMNの各入力端には入力信号INの信号レベルをインバータ6で反転させた信号がそれぞれ入力されている。
ロースピード用の負極Pチャネル側プリドライバLMPの出力端はP側出力ドライバPLMのゲートに、ロースピード用の負極Nチャネル側プリドライバLMNの出力端はN側出力ドライバNLMのゲートにそれぞれ接続されている。また、ロースピード用の負極Pチャネル側プリドライバLMP及びロースピード用の負極Nチャネル側プリドライバLMNには、それぞれイネーブル信号LSENが入力されている。更に、P側出力ドライバPLM及びN側出力ドライバNLMの各ゲート間にはゲート電圧調整回路14が接続されている。転送速度を決定するイネーブル信号FSEN及びLSENによって選択されたプリドライバによって動作制御されるP側出力ドライバ及びN側出力ドライバにより、入力信号INに応じた信号が、1対のDP出力端子及びDM出力端子からそれぞれ出力される。
例えば、転送速度がフルスピードの場合は、フルスピード用の正極Pチャネル側プリドライバFPP、正極Nチャネル側プリドライバFPN、負極Pチャネル側プリドライバFMP及び負極Nチャネル側プリドライバFMNがそれぞれ作動し、ロースピード用の正極Pチャネル側プリドライバLPP、正極Nチャネル側プリドライバLPN、負極Pチャネル側プリドライバLMP及び負極Nチャネル側プリドライバLMNがそれぞれ動作を停止する。このため、入力信号INに応じた信号が、P側出力ドライバPFP及びN側出力ドライバNFPの接続部からDP出力端子に出力されると共にP側出力ドライバPFM及びN側出力ドライバNFMの接続部からDM出力端子に出力される。
また、転送速度がロースピードの場合は、ロースピード用の正極Pチャネル側プリドライバLPP、正極Nチャネル側プリドライバLPN、負極Pチャネル側プリドライバLMP及び負極Nチャネル側プリドライバLMNがそれぞれ作動し、ハイスピード用の正極Pチャネル側プリドライバFPP、正極Nチャネル側プリドライバFPN、負極Pチャネル側プリドライバFMP及び負極Nチャネル側プリドライバFMNがそれぞれ動作を停止する。このため、入力信号INに応じた信号が、P側出力ドライバPLP及びN側出力ドライバNLPの接続部からDP出力端子に出力されると共にP側出力ドライバPLM及びN側出力ドライバNLMの接続部からDM出力端子に出力される。
次に、ゲート電圧調整回路11〜14の回路例を図2に示す。なお、ゲート電圧調整回路11〜14は同じ回路構成であることから、図2では、ゲート電圧調整回路11を例にして示している。
図2において、ゲート電圧調整回路11は、PMOSトランジスタQP1、NMOSトランジスタQN1及び抵抗Ra,Rbで構成されている。P側出力ドライバPFPのゲートと接地電圧との間にはNMOSトランジスタQN1と抵抗Raが直列に接続されている。NMOSトランジスタQN1のゲートには、NMOSトランジスタQN1のスイッチング制御を行う制御信号PCTLが入力されている。
また、電源電圧VDDとN側出力ドライバNFPとの間には抵抗RbとPMOSトランジスタQP1が直列に接続されている。PMOSトランジスタQP1のゲートには、PMOSトランジスタQP1のスイッチング制御を行う制御信号NCTLが入力されている。
このような構成において、DP出力端子に出力する信号の立ち上がり速度は、P側出力ドライバPFPのゲート電圧を制御することで変えることができ、DP出力端子に出力する信号の立ち下がり速度は、N側出力ドライバNFPのゲート電圧を制御することで変えることができる。P側出力ドライバPFPのゲートは、オン抵抗の小さいNMOSトランジスタQN1と抵抗Raとの直列回路を介して接地電圧に接続されている。
NMOSトランジスタQN1がオフしているときは、P側出力ドライバPFPに対してはゲート電圧調整回路11がない状態であり、制御信号PCTLによってNMOSトランジスタQN1がオンすると、P側出力ドライバPFPのゲートは抵抗Raを介して接地電圧に接続された状態になる。このため、P側出力ドライバPFPのゲート電圧は低下し、P側出力ドライバPFPはオンしやすい状態になることから、DP出力端子に出力する信号の立ち上がり速度を速くすることができる。
また、N側出力ドライバNFPのゲートは、オン抵抗の小さいPMOSトランジスタQP1と抵抗Rbとの直列回路を介して電源電圧VDDに接続されている。PMOSトランジスタQP1がオフしているときは、N側出力ドライバNFPに対してはゲート電圧調整回路11がない状態であり、制御信号PCTLによってPMOSトランジスタQP1がオンすると、N側出力ドライバNFPのゲートは抵抗Rbを介して電源電圧VDDに接続された状態になる。このため、N側出力ドライバNFPのゲート電圧は上昇し、N側出力ドライバNFPはオンしやすい状態になることから、DP出力端子に出力する信号の立ち下がり速度を速くすることができる。
このように、P側出力ドライバPFP及びN側出力ドライバNFPの両方に対して作動するゲート電圧調整回路11を設けたことから、DP出力端子から出力される信号に対して、立ち上がり及び立ち下がりのスルーレートを同時に変更することができるため、スルーレートの微調整が可能になる。例えば、図3ではDP出力端子の波形例を示しており、(a)はDP出力端子にプルアップ抵抗が接続された場合にゲート電圧調整回路11によってスルーレートが調整された場合の波形を示し、(b)はDP出力端子にプルアップ抵抗が接続された場合の従来の波形を示し、(c)はDP出力端子にプルアップ抵抗が接続されなかった場合の波形を示している。
図3で示すように、データ転送時にDP出力端子がプルアップされる等の外的要因によりスルーレートが変化しても、マッチング等の規格から外れないようスルーレートを補正することができる。なお、ゲート電圧調整回路12〜14においてもゲート電圧調整回路11と同様であるのでその説明を省略する。
また、正極側と負極側の各出力バッファ回路部にそれぞれこのようなゲート電圧調整回路を設けることにより、前述した差動出力の規格である「マッチング」や、「クロスオーバーボルテージ」に対する調整も可能になる。
図4は、図2の抵抗Ra及びRbの内部構成例を示した図である。
図4において、図2の抵抗Raは、直列に接続された複数の抵抗と該各抵抗に対応して並列に接続された各ヒューズで構成されており、例えば3つの抵抗Ra1〜Ra3と、各抵抗Ra1〜Ra3に対応して並列に接続されたヒューズHa1〜Ha3とで構成されている。同様に図2の抵抗Rbは、直列に接続された複数の抵抗と該各抵抗に対応して並列に接続された各ヒューズで構成されており、例えば3つの抵抗Rb1〜Rb3と、各抵抗Rb1〜Rb3に対応して並列に接続されたヒューズHb1〜Hb3とで構成されている。
通常は、NMOSトランジスタQN1及びPMOSトランジスタQP1はオフしている。ただし、フルスピード又はロースピード時に、正極側若しくは負極側のどちらかがプルアップされるか、又はDP出力端子に外付けされた素子等の外的要因の影響で、図6(b)のようにスルーレートが変わってしまい、データ転送に対して不具合が生じる可能性がある場合、あらかじめシミュレーション等で予測しておいたトリミングテーブルに基づいて、ヒューズHa1〜Ha3,Hb1〜Hb3に対して任意にトリミングを施しておく。
このようにすることにより、NMOSトランジスタQN1及びPMOSトランジスタQP1がオンすることで、P側出力ドライバPFPのゲートは接地電圧に、N側出力ドライバNFPのゲートは電源電圧VDDに、あらかじめトリミングして決めておいた抵抗値を介してそれぞれ接続される。このため、PMOSトランジスタQP1及びNMOSトランジスタQN1の各ゲート電圧を変えることができ、所望のスルーレートに変更することができる。
図5は、図2の抵抗Ra及びRbの他の内部構成例を示した図である。なお、図5では、図4と同じもの又は同様のものは同じ符号で示している。
図5において、図2の抵抗Raは、直列に接続された複数の抵抗と該各抵抗に対応して設けられた各スイッチングトランジスタで構成されており、例えば3つの抵抗Ra1〜Ra3と、各抵抗Ra1〜Ra3に対応して設けられたNMOSトランジスタQa1〜Qa3とで構成されている。同様に図2の抵抗Rbは、直列に接続された複数の抵抗と該各抵抗に対応して設けられた各スイッチングトランジスタで構成されており、例えば3つの抵抗Rb1〜Rb3と、各抵抗Rb1〜Rb3に対応して設けられたPMOSトランジスタQb1〜Qb3とで構成されている。
NMOSトランジスタQN1のソースと接地電圧との間には、抵抗Ra1〜Ra3及びNMOSトランジスタQa3が直列に接続されている。また、抵抗Ra1とRa2の接続部と接地電圧との間にはNMOSトランジスタQa1が、抵抗Ra2とRa3の接続部と接地電圧との間にはNMOSトランジスタQa2がそれぞれ接続されている。NMOSトランジスタQa1〜Qa3の各ゲートには、制御信号SELP1〜SELP3が対応して外部から入力されている。電源電圧VDDとPMOSトランジスタQP1のソースとの間には、PMOSトランジスタQb3及び抵抗Rb1〜Rb3が直列に接続されている。また、電源電圧VDDと抵抗Rb1とRb2の接続部との間にはPMOSトランジスタQb1が、電源電圧VDDと抵抗Rb2とRb3の接続部との間にはPMOSトランジスタQb2がそれぞれ接続されている。PMOSトランジスタQb1〜Qb3の各ゲートには、制御信号SELN1〜SELN3が対応して外部から入力されている。
通常は、NMOSトランジスタQN1及びPMOSトランジスタQP1はオフしている。ただし、フルスピード又はロースピード時に、正極側若しくは負極側のどちらかがプルアップされるか、又はDP出力端子に外付けされた素子等の外的要因の影響で、図6(b)のようにスルーレートが変わってしまい、データ転送に対して不具合が生じる可能性がある。このような場合、NMOSトランジスタQN1をオンさせると同時にNMOSトランジスタQa1〜Qa3のいずれか1つを選択してオンさせることにより、P側出力ドライバPFPのゲートは、NMOSトランジスタQa1〜Qa3のいずれか1つをオンさせて選択した抵抗値を介して接地電圧に接続される。したがって、P側出力ドライバPFPのゲート電圧は低下してP側出力ドライバPFPはオンしやすくなり、DP出力端子に出力する信号の立ち上がりスルーレートを所望の値にリアルタイムに変更することができる。
同様に、PMOSトランジスタQP1をオンさせると同時にPMOSトランジスタQb1〜Qb3のいずれか1つを選択してオンさせることにより、N側出力ドライバNFPのゲートは、PMOSトランジスタQb1〜Qb3のいずれか1つをオンさせて選択した抵抗値を介して電源電圧VDDに接続される。したがって、N側出力ドライバNFPのゲート電圧は上昇してN側出力ドライバNFPはオンしやすくなり、DP出力端子に出力する信号の立ち下がりスルーレートを所望の値にリアルタイムに変更することができる。
なお、図4及び図5においても、ゲート電圧調整回路11を例にして示したが、ゲート電圧調整回路12〜14の場合は、それぞれゲート電圧調整回路11と同様であるのでその説明を省略する。
本発明の第1の実施の形態における差動出力バッファ回路の例を示した図である。 図1のゲート電圧調整回路11〜14の回路例を示す。 図1のDP出力端子又はDM出力端子からの出力信号の例を示した図である。 図2の抵抗Ra及びRbの内部構成例を示した図である。 図2の抵抗Ra及びRbの他の内部構成例を示した図である。 DP出力端子及びDM出力端子からの出力信号の従来例を示した図である。
符号の説明
1 差動出力バッファ回路
2 フルスピード用正極側出力バッファ回路部
3 フルスピード用負極側出力バッファ回路部
4 ロースピード用正極側出力バッファ回路部
5 ロースピード用負極側出力バッファ回路部
6 インバータ
11〜14 ゲート電圧調整回路
PFP,PFM,PLP,PLM P側出力ドライバ
NFP,NFM,NLP,NLM N側出力ドライバ
QN1,Qa1〜Qa3 NMOSトランジスタ
QP1,Qb1〜Qb3 PMOSトランジスタ
Ra,Rb,Ra1〜Ra3,Rb1〜Rb3 抵抗
Ha1〜Ha3,Hb1〜Hb3 ヒューズ

Claims (4)

  1. 入力信号から、相反する信号レベルをなす正極側及び負極側の1対の信号を対応して生成し、対応するDP出力端子及びDM出力端子に出力する正極側出力バッファ回路部及び負極側出力バッファ回路部を備えた、前記入力信号から1対の差動信号を生成して出力する差動出力バッファ回路において、
    前記正極側出力バッファ回路部及び負極側出力バッファ回路部は、
    ハイレベルの信号を出力する際に対応する出力端子に電流を供給するP側出力ドライバと、
    ローレベルの信号を出力する際に対応する出力端子から電流を吸い込むN側出力ドライバと、
    入力信号に応じた前記P側出力ドライバ及びN側出力ドライバに対する駆動信号をそれぞれ生成して出力する駆動回路部と、
    前記P側出力ドライバ又はN側出力ドライバのいずれかがオンする際、該オンする出力ドライバの制御電極に、設定されたバイアス電圧を供給するバイアス電圧供給回路部と、
    をそれぞれ備え、
    前記バイアス電圧供給回路部は、複数の抵抗の接続を変えることにより、前記バイアス電圧が設定されることを特徴とする差動出力バッファ回路。
  2. 前記バイアス電圧供給回路部は、
    前記P側出力ドライバがオンする際に、制御電極に入力される制御信号によってオンする第1のスイッチ回路と、
    前記P側出力ドライバをオンさせる所定の電圧とP側出力ドライバの制御電極との間に該第1のスイッチ回路を介して接続された第1の抵抗回路と、
    前記N側出力ドライバがオンする際に制御電極に入力される制御信号によってオンする第2のスイッチ回路と、
    前記P側出力ドライバをオンさせる所定の電圧とP側出力ドライバの制御電極との間に該第2のスイッチ回路を介して接続された第2の抵抗回路と、
    を備え、
    前記第1及び第2の各抵抗回路は、複数の抵抗の接続をトリミング素子の切断によって変えることにより合成抵抗値がそれぞれ設定されることを特徴とする請求項1記載の差動出力バッファ回路。
  3. 前記バイアス電圧供給回路部は、
    前記P側出力ドライバがオンする際に制御電極に入力される制御信号によってオンする第1のスイッチ回路と、
    前記P側出力ドライバをオンさせる所定の電圧とP側出力ドライバの制御電極との間に該第1のスイッチ回路を介して接続された第1の抵抗回路と、
    前記N側出力ドライバがオンする際に制御電極に入力される制御信号によってオンする第2のスイッチ回路と、
    前記P側出力ドライバをオンさせる所定の電圧とP側出力ドライバの制御電極との間に該第2のスイッチ回路を介して接続された第2の抵抗回路と、
    を備え、
    前記第1及び第2の各抵抗回路は、複数の抵抗の接続を、入力された制御信号によってスイッチングするスイッチのスイッチング制御を行って変えることにより抵抗値がそれぞれ設定されることを特徴とする請求項1記載の差動出力バッファ回路。
  4. 入力信号から、相反する信号レベルをなす正極側及び負極側の1対の信号を対応して生成し、対応するDP出力端子及びDM出力端子に出力する正極側出力バッファ回路部及び負極側出力バッファ回路部を備えた、前記入力信号から1対の差動信号を生成して出力する差動出力バッファ回路を有する半導体装置において、
    前記正極側出力バッファ回路部及び負極側出力バッファ回路部は、
    ハイレベルの信号を出力する際に対応する出力端子に電流を供給するP側出力ドライバと、
    ローレベルの信号を出力する際に対応する出力端子から電流を吸い込むN側出力ドライバと、
    入力信号に応じた前記P側出力ドライバ及びN側出力ドライバに対する駆動信号をそれぞれ生成して出力する駆動回路部と、
    前記P側出力ドライバ又はN側出力ドライバのいずれかがオンする際、該オンする出力ドライバの制御電極に、設定されたバイアス電圧を供給するバイアス電圧供給回路部と、
    をそれぞれ備え、
    前記バイアス電圧供給回路部は、複数の抵抗の接続を変えることにより、前記バイアス電圧が設定されることを特徴とする半導体装置。
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