JP2005260889A - 差動信号受信回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】 通常の差動増幅回路を用いることなく、差動入力信号から所望の二値化信号を検出し、出力することが可能な差動信号受信回路を提供する。
【解決手段】 1a,1bは電圧増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、3は信号検出部である。本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Vin1,Vin2は、それぞれ前記信号入力部1a,1bに入力される。前記信号入力部1a,1bは、それぞれ入力された電圧を増幅して、前記信号二値化部2a,2bに出力する。そして受信された信号はそれぞれ前記信号二値化部2a,2bによって二値化される。前記信号二値化部2a,2bによって二値化された信号が前記信号検出部3に送られる。前記信号検出部3では、それぞれの二値化信号を元に差動信号を検出し、その結果としてVoutを出力する。
【選択図】 図1
【解決手段】 1a,1bは電圧増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、3は信号検出部である。本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Vin1,Vin2は、それぞれ前記信号入力部1a,1bに入力される。前記信号入力部1a,1bは、それぞれ入力された電圧を増幅して、前記信号二値化部2a,2bに出力する。そして受信された信号はそれぞれ前記信号二値化部2a,2bによって二値化される。前記信号二値化部2a,2bによって二値化された信号が前記信号検出部3に送られる。前記信号検出部3では、それぞれの二値化信号を元に差動信号を検出し、その結果としてVoutを出力する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、高周波な一対の信号入力に対応して差動増幅し、二値化した信号を出力する差動信号受信回路に関する。
従来、高速シリアル伝送においては、差動信号を用いた伝送方式が一般的である。従って、データ受信部では、一対の差動信号を受信し、それを元に二値化されたデータを復元することが必要である。差動信号から二値化データを得るために、一般的に差動増幅回路が用いられる。受信した差動信号を二値化レベルまで増幅することで、二値化データを復元することができる。
また、近年、高速シリアル伝送は高速化が進み、データ信号の周波数帯域はGHz帯まで及んでいる。そのため、受信回路の差動増幅回路には良好な高周波特性が求められている。
また、近年、高速シリアル伝送は高速化が進み、データ信号の周波数帯域はGHz帯まで及んでいる。そのため、受信回路の差動増幅回路には良好な高周波特性が求められている。
このような、高周波特性の良い差動増幅回路としては、以下の文献に示すように、様々な方法が提案されている。
例えば、回路構成が簡単で、高周波特性を改善する帰還型差動増幅回路に関する技術が示されている。これによれば、差動増幅回路の入力段の前段にそれぞれ演算増幅器からなる帰還回路を持ち、入力電圧は前記演算回路の非反転入力端子に接続され、前記差動増幅回路のエミッタ(ソース)電圧を前記演算回路の反転入力端子に接続する。こうように差動増幅回路に入力される電圧に帰還をかけることで、差動増幅回路としての高周波特性を改善することが可能である(特許文献1参照)。
例えば、回路構成が簡単で、高周波特性を改善する帰還型差動増幅回路に関する技術が示されている。これによれば、差動増幅回路の入力段の前段にそれぞれ演算増幅器からなる帰還回路を持ち、入力電圧は前記演算回路の非反転入力端子に接続され、前記差動増幅回路のエミッタ(ソース)電圧を前記演算回路の反転入力端子に接続する。こうように差動増幅回路に入力される電圧に帰還をかけることで、差動増幅回路としての高周波特性を改善することが可能である(特許文献1参照)。
また、例えば、出力段にプッシュプル型の出力バッファを持つことにより、差動増幅回路の高周波特性を改善する技術が示されている。これによれば、プッシュプル回路の出力バッファのエミッタ(ソース)と差動入力信号の一端を高周波バイパスコンデンサを介して接続することで、入力信号によって出力バッファのエミッタ電位が変化し、高周波でもプッシュプル動作を維持することが可能となり、高周波特性を改善することができる(特許文献2参照)。
また、例えば、差動増幅回路に流す電流量を制御するトランジスタのゲートを差動増幅回路の出力部に接続することで差動増幅回路に帰還ループを導入し、差動増幅回路に流れる電流量を決めるトランジスタのゲート電位を差動増幅回路の出力電位から得て、その結果として、差動増幅回路自体に帰還をかけて、高周波特性を改善することが可能な差動増幅器に関する技術が示されている(特許文献3参照)。
特開平8−265064号公報
特開平11−150428号公報
特開2001−274641号公報
上記に示す方法は、いずれも差動増幅回路に帰還回路を組み合わせることで差動増幅回路の高周波特性を改善しようとするものである。しかしながら、入力信号が高周波になれば、やがて差動増幅回路自身の持つ高周波特性の限界を越えてしまい、所望の二値化出力を得ることができなくなってしまうという問題がある。
また、差動増幅回路が高速で動作するためには絶えず大電流を流しつづける必要があり、そのために消費電力の増大を招いてしまうという問題がある。
また、差動増幅回路が高速で動作するためには絶えず大電流を流しつづける必要があり、そのために消費電力の増大を招いてしまうという問題がある。
本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、通常の差動増幅回路を用いることなく、差動入力信号から所望の二値化信号を検出し、出力することが可能な差動信号受信回路を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、請求項1記載の発明は、一対の差動信号を受信する差動信号受信回路であって、個々の差動信号の電圧を入力として受け、増幅して出力する電圧増幅部と、増幅された個々の差動信号を入力し、二値化して、二値化出力として出力する信号二値化部と、個々の二値化出力を元に、同相信号を除去し差動信号を検出する信号検出部と、を有することを特徴とする。
請求項2記載の発明は、一対の差動信号を受信する差動信号受信回路であって、個々の差動信号の電流を入力として受け、増幅して出力する電流増幅部と、増幅された個々の差動信号を入力し、二値化して、二値化出力として出力する信号二値化部と、個々の二値化出力を元に、同相信号を除去し差動信号を検出する信号検出部と、を有することを特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記電圧増幅部の出力を元に、回路に帰還をかける帰還回路を有することを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項2記載の発明において、前記電流増幅部の出力を元に、回路に帰還をかける帰還回路を有することを特徴とする。
請求項5記載の発明は、請求項1または3に記載の発明において、前記信号検出部において、送信元の二値化信号を正しく復元し、二値化データ出力として出力するホールド回路を有することを特徴とする。
請求項6記載の発明は、請求項2または4に記載の発明において、前記信号検出部において、送信元の二値化信号を正しく復元し、二値化データ出力として出力するホールド回路を有することを特徴とする。
請求項7記載の発明は、請求項5記載の発明において、前記ホールド回路から出力される二値化データ出力を受信し、制御信号を前記電圧増幅部に入力することで出力デューティを所望の値に制御する第1のデューティ制御部を有することを特徴とする。
請求項8記載の発明は、請求項6記載の発明において、前記ホールド回路から出力される二値化データ出力を受信し、制御信号を前記電流増幅部に入力することで出力デューティを所望の値に制御する第1のデューティ制御部を有することを特徴とする。
請求項9記載の発明は、請求項5記載の発明において、個々の前記二値化回路から出力される二値化データ出力を受信し、制御信号を前記電圧増幅部に入力することで出力デューティを所望の値に制御する第2のデューティ制御部を有することを特徴とする。
請求項10記載の発明は、請求項6記載の発明において、個々の前記二値化回路から出力される二値化データ出力を受信し、制御信号を前記電流増幅部に入力することで出力デューティを所望の値に制御する第2のデューティ制御部を有することを特徴とする。
請求項11記載の発明は、請求項1,3,5,7,9のいずれか1項に記載の発明において、前記差動信号を受信し、同相ノイズを除去して差動信号を出力するノイズ除去部を有することを特徴とする。
請求項12記載の発明は、請求項2,4,6,8,10のいずれか1項に記載の発明において、前記差動信号を受信し、同相ノイズを除去して差動信号を出力するノイズ除去部を有することを特徴とする。
請求項13記載の発明は、請求項1,3,5,7,9のいずれか1項に記載の発明において、内部回路を入力部の過大な電流放電から保護する静電気保護回路と、前記静電気保護回路の寄生容量を打ち消し、前記差動入力信号を受信して同相ノイズを除去し、差動信号を出力する第2のノイズ除去部と、を有することを特徴とする。
請求項14記載の発明は、請求項2,4,6,8,10のいずれか1項に記載の発明において、内部回路を入力部の過大な電流放電から保護する静電気保護回路と、前記静電気保護回路の寄生容量を打ち消し、前記差動入力信号を受信して同相ノイズを除去し、差動信号を出力する第2のノイズ除去部と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、一対の差動信号を受信する差動信号受信回路であって、個々の差動信号の電圧を入力として受け、増幅して出力する電圧増幅部と、増幅された個々の差動信号を入力し、二値化して、二値化出力として出力する信号二値化部と、個々の二値化出力を元に、同相信号を除去し差動信号を検出する信号検出部と、を有することにより、受信した差動信号を通常の差動増幅回路を用いることなく、良好な高周波特性を持つ回路構成のみを用いて検出することが可能となり、高周波特性の改善につながり、また二値化信号はデジタル的に処理されるために、チップ面積の縮小・消費電力の削減につながり、コスト削減を実現することが可能である。
以下に示す実施例1は、本発明によってもたらされる効果を実現するための基本構成であり、最も好ましい実施形態の1つである。また、実施例2以降は、更なる効果をもたらすための実施形態であり、いずれの実施例も最良の実施形態であると言える。そのため、実施の状況に応じて、適切な実施例を用いることが可能である。
以下に、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
以下に、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
第1の実施例は、本発明によってもたらされる効果を実現するための基本構成となる実施例であり、最初に、差動信号が電圧信号である場合について説明する。
図1は、本発明の第1の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、3は信号検出部である。
本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Vin1,Vin2は、それぞれ電圧差動受信回路の電圧増幅部1a,1bに入力される。前記電圧増幅部1a,1bは、それぞれ入力された電圧を増幅して、信号二値化部2a,2bに出力する。そして増幅された信号は、それぞれ信号二値化部2a,2bによって二値化される。信号二値化部2a,2bによって二値化された信号が信号検出部3に送られる。信号検出部3では、それぞれの二値化信号を元に差動信号を検出し、その結果としてVoutを出力する。
このような回路構成にすることにより、前記差動入力信号Vin1,Vin2はそれぞれ、まず二値化され、デジタル信号として扱うことが可能になる。
図1は、本発明の第1の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、3は信号検出部である。
本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Vin1,Vin2は、それぞれ電圧差動受信回路の電圧増幅部1a,1bに入力される。前記電圧増幅部1a,1bは、それぞれ入力された電圧を増幅して、信号二値化部2a,2bに出力する。そして増幅された信号は、それぞれ信号二値化部2a,2bによって二値化される。信号二値化部2a,2bによって二値化された信号が信号検出部3に送られる。信号検出部3では、それぞれの二値化信号を元に差動信号を検出し、その結果としてVoutを出力する。
このような回路構成にすることにより、前記差動入力信号Vin1,Vin2はそれぞれ、まず二値化され、デジタル信号として扱うことが可能になる。
図2は、電圧差動信号受信回路における電圧増幅部の回路を例示した図であり、前記電圧増幅部1a,1bの実施例としては、本図に示すような回路が挙げられる。
外部から入力される差動入力信号Vinは、入力トランジスタM12のゲートに入力される。入力トランジスタM12のソースは接地され、ドレインには電流源13が接続されている。従って、図2の回路は通常のソース接地回路を構成しており、前記入力信号Vinが反転増幅された信号がドレイン側に表れる。また、前記二値化部2a,2bの実施例としては、インバータを数個直列に繋ぐ構成が挙げられる。
このようにすることで、二値化に用いる過程は単純なソース接地回路とインバータ回路のみで構成することが可能であり、トランジスタの持つ周波数特性を最大限に引き出すことが可能となる。
外部から入力される差動入力信号Vinは、入力トランジスタM12のゲートに入力される。入力トランジスタM12のソースは接地され、ドレインには電流源13が接続されている。従って、図2の回路は通常のソース接地回路を構成しており、前記入力信号Vinが反転増幅された信号がドレイン側に表れる。また、前記二値化部2a,2bの実施例としては、インバータを数個直列に繋ぐ構成が挙げられる。
このようにすることで、二値化に用いる過程は単純なソース接地回路とインバータ回路のみで構成することが可能であり、トランジスタの持つ周波数特性を最大限に引き出すことが可能となる。
また、差動信号を検出する前記信号検出部3の一例としては、入力A,Bが異なるとき(差動信号)にのみ1を返し、A,Bが同じ(同相信号)ならば0を返すEOR回路が挙げられる。信号の差分を取る前に入力をデジタル信号とすることにより、小さいトランジスタを用いて高速に信号を扱うことが可能であり、消費電力の軽減化やチップサイズ縮小化の側面からも有用である。
次に、差動信号が電流信号である場合について説明する。
図3は、本発明の第1の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、3は信号検出部である。電流増幅部4では、入力された電流信号を電圧信号に変換する機構を有する。
一般に、電流増幅による方法は、電圧増幅に比べて高周波特性が良いことが特徴である。従って、このような構成とすることで、より高周波において差動信号を検出することが可能である。
図3は、本発明の第1の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、3は信号検出部である。電流増幅部4では、入力された電流信号を電圧信号に変換する機構を有する。
一般に、電流増幅による方法は、電圧増幅に比べて高周波特性が良いことが特徴である。従って、このような構成とすることで、より高周波において差動信号を検出することが可能である。
図4は、電流差動信号受信回路における電流増幅部の回路を例示した図であり、前記電流増幅部4a,4bの実施例としては、本図に示すような回路が挙げられる。
PchトランジスタM40のゲート・ドレインとNchトランジスタM41のドレインを接続し、その出力電位をVoutとする。さらに、前記NchトランジスタM41のソースと電流源42が接続された構成になっており、入力電流Iinはこのノードに入力される。前記PchトランジスタM40のソースと前記電流源42の一端はそれぞれ電源、グランドに接続されている。前記NchトランジスタM41のゲートは適当な電位Vcで接続されているものとする。本図に示す回路はゲート接地型増幅回路になっている。
PchトランジスタM40のゲート・ドレインとNchトランジスタM41のドレインを接続し、その出力電位をVoutとする。さらに、前記NchトランジスタM41のソースと電流源42が接続された構成になっており、入力電流Iinはこのノードに入力される。前記PchトランジスタM40のソースと前記電流源42の一端はそれぞれ電源、グランドに接続されている。前記NchトランジスタM41のゲートは適当な電位Vcで接続されているものとする。本図に示す回路はゲート接地型増幅回路になっている。
第2の実施例は、前記実施例1の増幅部に帰還回路が設けられた実施例であり、最初に、差動信号が電圧信号である場合について説明する。
図5は、本発明の第2の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、3は信号検出部である。帰還回路5a,5bにより、電圧増幅部1a,1bの高周波特性が更に改善されることが期待される。
図5は、本発明の第2の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、3は信号検出部である。帰還回路5a,5bにより、電圧増幅部1a,1bの高周波特性が更に改善されることが期待される。
図6は、電圧差動信号受信回路における電圧増幅部及び帰還回路の回路を例示した図であり、電圧増幅部1a,1bと帰還回路5a,5bの一例としては、本図のような回路構成が挙げられる。
外部から入力される差動入力信号Vinは、入力トランジスタM12のゲートに入力される。前記入力トランジスタM12のソースは抵抗14を通して接地され、ドレインには電流源13が接続されている。また、出力端子Voutのあるノードは帰還抵抗15によってトランジスタM12のソースと接続されている。このようにすることで、通常のソース接地回路よりも高周波特性を改善することが可能である。
外部から入力される差動入力信号Vinは、入力トランジスタM12のゲートに入力される。前記入力トランジスタM12のソースは抵抗14を通して接地され、ドレインには電流源13が接続されている。また、出力端子Voutのあるノードは帰還抵抗15によってトランジスタM12のソースと接続されている。このようにすることで、通常のソース接地回路よりも高周波特性を改善することが可能である。
次に、差動信号が電流信号である場合について説明する。
図7は、本発明の第2の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、3は信号検出部である。帰還回路5a,5bにより、電流増幅部4a,4bの高周波特性が更に改善されることが期待される。
図7は、本発明の第2の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、3は信号検出部である。帰還回路5a,5bにより、電流増幅部4a,4bの高周波特性が更に改善されることが期待される。
図8は、電流差動信号受信回路における電流増幅部及び帰還回路の回路を例示した図であり、前記電流増幅部4a,4bと前記帰還回路5a,5bの一例としては、本図のような回路構成が挙げられる。
本図に示すように、前記帰還回路5の信号入力部では、電流源50とNchトランジスタM51のドレイン、さらにNchトランジスタM52のゲートをそれぞれ接続し、その電位をそれぞれ信号二値化部2への出力とする。さらに前記NchトランジスタM51のソースと前記NchトランジスタM52のドレインがそれぞれ接続された構成になっており、入力信号はこのノードに入力される。前記電流源50の一端と前記NchトランジスタM52のソースはそれぞれ電源、グランドに接続されている。前記NchトランジスタM51のゲートはそれぞれ適当な電位Vcで接続されているものとする。この帰還回路5の信号入力部はゲート接地型増幅回路になっている。
このような構成にすることで、各出力電位によって前記NchトランジスタM52が流そうとする電流が変化し、回路に帰還の効果が加味されるので、さらに周波数特性は良好なものとなる。
本図に示すように、前記帰還回路5の信号入力部では、電流源50とNchトランジスタM51のドレイン、さらにNchトランジスタM52のゲートをそれぞれ接続し、その電位をそれぞれ信号二値化部2への出力とする。さらに前記NchトランジスタM51のソースと前記NchトランジスタM52のドレインがそれぞれ接続された構成になっており、入力信号はこのノードに入力される。前記電流源50の一端と前記NchトランジスタM52のソースはそれぞれ電源、グランドに接続されている。前記NchトランジスタM51のゲートはそれぞれ適当な電位Vcで接続されているものとする。この帰還回路5の信号入力部はゲート接地型増幅回路になっている。
このような構成にすることで、各出力電位によって前記NchトランジスタM52が流そうとする電流が変化し、回路に帰還の効果が加味されるので、さらに周波数特性は良好なものとなる。
実施例3は、前記実施例1にホールド回路が設けられた実施例であり、最初に、差動信号が電圧信号である場合について説明する。
図9は、本発明の第3の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路である。ホールド回路6は2つの入力A、Bに対して出力Zを返す論理回路であり、その論理テーブルを図10に示す。図10に示すように、入力A,Bが異なる値となったときにある値を出力し、A、Bが同じ値になったときは値をホールドする。
図9は、本発明の第3の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路である。ホールド回路6は2つの入力A、Bに対して出力Zを返す論理回路であり、その論理テーブルを図10に示す。図10に示すように、入力A,Bが異なる値となったときにある値を出力し、A、Bが同じ値になったときは値をホールドする。
図11は、電圧差動信号受信回路におけるホールド回路の動作を示した図であり、電圧増幅部1a,1bが受信した差動信号を信号二値化部2a,2bでそれぞれ二値化し、ホールド回路6に入力したときの動作を示している。
通常のデータ伝送において、前記ホールド回路6の出力Zは、送信元の二値化信号を復元している。また、受信した差動信号に同相ノイズが乗った場合にも、前記ホールド回路6はノイズを除去し、元の信号を復元していることがわかる。このような構成にすることで、通常の差動増幅器を用いることなく、論理演算的な処理によって、差動信号を二値化することが可能である。
通常のデータ伝送において、前記ホールド回路6の出力Zは、送信元の二値化信号を復元している。また、受信した差動信号に同相ノイズが乗った場合にも、前記ホールド回路6はノイズを除去し、元の信号を復元していることがわかる。このような構成にすることで、通常の差動増幅器を用いることなく、論理演算的な処理によって、差動信号を二値化することが可能である。
図12は、電圧差動信号受信回路におけるホールド回路を例示した図であり、論理回路を用いたホールド回路6の回路構成例としては、本図のようなものが挙げられる。
本図では、前記ホールド回路6はインバータ600,601,602,603とスイッチ604,605からなるラッチ回路とXOR回路606とで構成されており、XOR回路606の出力が1のときに、にスイッチ604がオフ、スイッチ605がオンされる。逆にXOR回路606の出力が0のときに、スイッチ604はオン、スイッチ605がオフされる。
従って、この回路は、入力AとBが異なる値であれば入力Aを出力Zにスルーし、入力AとBが同じ値であれば、出力Zを保持することになり、図11で示すような所望の出力を得ることが可能である。
本図では、前記ホールド回路6はインバータ600,601,602,603とスイッチ604,605からなるラッチ回路とXOR回路606とで構成されており、XOR回路606の出力が1のときに、にスイッチ604がオフ、スイッチ605がオンされる。逆にXOR回路606の出力が0のときに、スイッチ604はオン、スイッチ605がオフされる。
従って、この回路は、入力AとBが異なる値であれば入力Aを出力Zにスルーし、入力AとBが同じ値であれば、出力Zを保持することになり、図11で示すような所望の出力を得ることが可能である。
図13は、電圧差動信号受信回路におけるホールド回路をトランジスタレベルで構成した例を示す図である。
本図では、前記ホールド回路6は2つのPchトランジスタ610,611と、Nchトランジスタ612,613とを直列に繋いだ構成になっており、614はインバータであり、それぞれのトランジスタのゲートに入力Aの反転と入力Bを入力する。
この回路を用いれば図12に示したものよりも簡単な回路構成で所望の出力を得ることが可能である。
本図では、前記ホールド回路6は2つのPchトランジスタ610,611と、Nchトランジスタ612,613とを直列に繋いだ構成になっており、614はインバータであり、それぞれのトランジスタのゲートに入力Aの反転と入力Bを入力する。
この回路を用いれば図12に示したものよりも簡単な回路構成で所望の出力を得ることが可能である。
次に、差動信号が電流信号である場合について説明する。
図14は、本発明の第3の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路である。ホールド回路6は2つの入力A、Bに対して出力Zを返す論理回路であり、その論理テーブルは図10に示した通りである。図10に示すように、入力A,Bが異なる値となったときにある値を出力し、A、Bが同じ値になったときは値をホールドする。
また、電流差動信号受信回路におけるホールド回路の動作例は図11に示したものと同様であるため、説明を省略する。
また、電流差動信号受信回路におけるホールド回路の回路例は、図12、図13に示したものと同様であるため、説明を省略する。
このように、電流増幅入力を用いることで、さらに高周波特性の良い二値化回路を構成することが可能である。
図14は、本発明の第3の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路である。ホールド回路6は2つの入力A、Bに対して出力Zを返す論理回路であり、その論理テーブルは図10に示した通りである。図10に示すように、入力A,Bが異なる値となったときにある値を出力し、A、Bが同じ値になったときは値をホールドする。
また、電流差動信号受信回路におけるホールド回路の動作例は図11に示したものと同様であるため、説明を省略する。
また、電流差動信号受信回路におけるホールド回路の回路例は、図12、図13に示したものと同様であるため、説明を省略する。
このように、電流増幅入力を用いることで、さらに高周波特性の良い二値化回路を構成することが可能である。
第4の実施例は、前記実施例2にホールド回路が設けられた実施例であり、最初に、差動信号が電圧信号である場合について説明する。
図15は、本発明の第4の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路である。ホールド回路6は2つの入力A、Bに対して出力Zを返す論理回路であり、その論理テーブルは図10に示した通りである。図10に示すように、入力A,Bが異なる値となったときにある値を出力し、A、Bが同じ値になったときは値をホールドする。
また、電流差動信号受信回路におけるホールド回路の動作例は図11に示したものと同様であるため、説明を省略する。
また、電流差動信号受信回路におけるホールド回路の回路例は、図12、図13に示したものと同様であるため、説明を省略する。
このように、電圧増幅部に帰還回路を用いることで、さらに高周波特性の良い二値化回路を構成することが可能である。
図15は、本発明の第4の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路である。ホールド回路6は2つの入力A、Bに対して出力Zを返す論理回路であり、その論理テーブルは図10に示した通りである。図10に示すように、入力A,Bが異なる値となったときにある値を出力し、A、Bが同じ値になったときは値をホールドする。
また、電流差動信号受信回路におけるホールド回路の動作例は図11に示したものと同様であるため、説明を省略する。
また、電流差動信号受信回路におけるホールド回路の回路例は、図12、図13に示したものと同様であるため、説明を省略する。
このように、電圧増幅部に帰還回路を用いることで、さらに高周波特性の良い二値化回路を構成することが可能である。
次に、差動信号が電流信号である場合について説明する。
図16は、本発明の第4の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路である。ホールド回路6は2つの入力A、Bに対して出力Zを返す論理回路であり、その論理テーブルは図10に示した通りである。図10に示すように、入力A,Bが異なる値となったときにある値を出力し、A、Bが同じ値になったときは値をホールドする。
また、電流差動信号受信回路におけるホールド回路の動作例は図11に示したものと同様であるため、説明を省略する。
また、電流差動信号受信回路におけるホールド回路の回路例は、図12、図13に示したものと同様であるため、説明を省略する。
このように、電流増幅部に帰還回路を用いることで、さらに高周波特性の良い二値化回路を構成することが可能である。
図16は、本発明の第4の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路である。ホールド回路6は2つの入力A、Bに対して出力Zを返す論理回路であり、その論理テーブルは図10に示した通りである。図10に示すように、入力A,Bが異なる値となったときにある値を出力し、A、Bが同じ値になったときは値をホールドする。
また、電流差動信号受信回路におけるホールド回路の動作例は図11に示したものと同様であるため、説明を省略する。
また、電流差動信号受信回路におけるホールド回路の回路例は、図12、図13に示したものと同様であるため、説明を省略する。
このように、電流増幅部に帰還回路を用いることで、さらに高周波特性の良い二値化回路を構成することが可能である。
第5の実施例は、前記実施例3に第1のデューティ制御部が設けられた実施例であり、最初に、差動信号が電圧信号である場合について説明する。
図17は、本発明の第5の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、7はデューティ制御部である。デューティ制御部7の出力は、制御信号として電圧増幅部の1a,1bの信号入力部に入力(1aでは、下方から入力;1bでは、上方から入力)される。
これによって、出力信号のデューティ所望の値にするように制御することが可能であり、高周波特性のよい二値化回路を構成することが可能である。
例えば、図2の回路を電圧増幅部に用いた場合、制御信号によって電流源11の電流量を制御することで、所望のデューティを得ることが可能となる。
図17は、本発明の第5の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、7はデューティ制御部である。デューティ制御部7の出力は、制御信号として電圧増幅部の1a,1bの信号入力部に入力(1aでは、下方から入力;1bでは、上方から入力)される。
これによって、出力信号のデューティ所望の値にするように制御することが可能であり、高周波特性のよい二値化回路を構成することが可能である。
例えば、図2の回路を電圧増幅部に用いた場合、制御信号によって電流源11の電流量を制御することで、所望のデューティを得ることが可能となる。
一般に、差動信号を用いた高速シリアル伝送方式においては、8b/10b変換されたデータが用いられる。8b/10b変換されたデータは、デューティが50%になるという性質を持つ。しかし、受信した差動信号を二値化する際には、デバイスや温度のばらつきによって入力回路やインバータのスレッシュ電圧が決まるために、復元された二値化信号のデューティが崩れてしまう(図18中、二値化信号1,2)。
そこで、前記デューティ制御部7を導入することで、図18中のVthを制御し、デューティをおよそ50%に復元された二値化信号を得ることが可能である。
また、前記デューティ制御部7の構成としては様々な方法が考えられるが、一例としてはローパスフィルタを用いて出力電圧の平均を取り、コンパレータ等によって基準電位と比較する方法が挙げられる。
そこで、前記デューティ制御部7を導入することで、図18中のVthを制御し、デューティをおよそ50%に復元された二値化信号を得ることが可能である。
また、前記デューティ制御部7の構成としては様々な方法が考えられるが、一例としてはローパスフィルタを用いて出力電圧の平均を取り、コンパレータ等によって基準電位と比較する方法が挙げられる。
次に、差動信号が電流信号である場合について説明する。
図19は、本発明の第5の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、7はデューティ制御部である。デューティ制御部7の出力は、制御信号として電流増幅部4a,4bの信号入力部に入力(4aでは、下方から入力;4bでは、上方から入力)される。
これによって、出力信号のデューティ所望の値にするように制御することが可能であり、高周波特性のよい二値化回路を構成することが可能である。
図19は、本発明の第5の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、7はデューティ制御部である。デューティ制御部7の出力は、制御信号として電流増幅部4a,4bの信号入力部に入力(4aでは、下方から入力;4bでは、上方から入力)される。
これによって、出力信号のデューティ所望の値にするように制御することが可能であり、高周波特性のよい二値化回路を構成することが可能である。
第6の実施例は、前記実施例4に第1のデューティ制御部が設けられた実施例であり、最初に、差動信号が電圧信号である場合について説明する。
図20は、本発明の第6の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、7はデューティ制御部である。デューティ制御部7の出力は、制御信号として電圧増幅部の1a,1bの信号入力部に入力(1aでは、下方から入力;1bでは、上方から入力)され、更に、電圧増幅部1a,1bの各々に帰還回路5a,5bを設けることにより、回路に帰還をかけている。
これによって、出力信号のデューティ所望の値にするように制御することが可能であり、また、電圧増幅部に帰還回路を用いることで、更に高周波特性の良い二値化回路を構成することが可能である。
図20は、本発明の第6の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、7はデューティ制御部である。デューティ制御部7の出力は、制御信号として電圧増幅部の1a,1bの信号入力部に入力(1aでは、下方から入力;1bでは、上方から入力)され、更に、電圧増幅部1a,1bの各々に帰還回路5a,5bを設けることにより、回路に帰還をかけている。
これによって、出力信号のデューティ所望の値にするように制御することが可能であり、また、電圧増幅部に帰還回路を用いることで、更に高周波特性の良い二値化回路を構成することが可能である。
次に、差動信号が電流信号である場合について説明する。
図21は、本発明の第6の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、7はデューティ制御部である。デューティ制御部7の出力は、制御信号として電流増幅部の4a,4bの信号入力部に入力(4aでは、下方から入力;4bでは、上方から入力)され、更に、電流増幅部4a,4bの各々に帰還回路5a,5bを設けることにより、回路に帰還をかけている。
これによって、出力信号のデューティ所望の値にするように制御することが可能であり、また、電流増幅部に帰還回路を用いることで、更に高周波特性の良い二値化回路を構成することが可能である。
図21は、本発明の第6の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、7はデューティ制御部である。デューティ制御部7の出力は、制御信号として電流増幅部の4a,4bの信号入力部に入力(4aでは、下方から入力;4bでは、上方から入力)され、更に、電流増幅部4a,4bの各々に帰還回路5a,5bを設けることにより、回路に帰還をかけている。
これによって、出力信号のデューティ所望の値にするように制御することが可能であり、また、電流増幅部に帰還回路を用いることで、更に高周波特性の良い二値化回路を構成することが可能である。
第7の実施例は、前記実施例3に第2のデューティ制御部が設けられた実施例であり、最初に、差動信号が電圧信号である場合について説明する。
図22は、本発明の第7の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、8a,8bはデューティ制御部である。
デューティ制御部8aの出力は、制御信号として電圧増幅部1aの信号入力部に入力される。また、デューティ制御部8bの出力は、制御信号として電圧増幅部1bの信号入力部に入力される。
本図に示すように、差動信号の各々の出力結果にデューティ制御をかけることでも、デューティを所望の値とする制御を行うことが可能である。
図22は、本発明の第7の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、8a,8bはデューティ制御部である。
デューティ制御部8aの出力は、制御信号として電圧増幅部1aの信号入力部に入力される。また、デューティ制御部8bの出力は、制御信号として電圧増幅部1bの信号入力部に入力される。
本図に示すように、差動信号の各々の出力結果にデューティ制御をかけることでも、デューティを所望の値とする制御を行うことが可能である。
次に、差動信号が電流信号である場合について説明する。
図23は、本発明の第7の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、8a,8bはデューティ制御部である。
デューティ制御部8aの出力は、制御信号として電流増幅部4aの信号入力部に入力される。また、デューティ制御部8bの出力は、制御信号として電流増幅部4bの信号入力部に入力される。
本図に示すように、差動信号の各々の出力結果にデューティ制御をかけることでも、デューティを所望の値とする制御を行うことが可能であり、特に、電流増幅入力を用いることで、更に高周波性の良い二値化回路を構成することが可能である。
図23は、本発明の第7の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、8a,8bはデューティ制御部である。
デューティ制御部8aの出力は、制御信号として電流増幅部4aの信号入力部に入力される。また、デューティ制御部8bの出力は、制御信号として電流増幅部4bの信号入力部に入力される。
本図に示すように、差動信号の各々の出力結果にデューティ制御をかけることでも、デューティを所望の値とする制御を行うことが可能であり、特に、電流増幅入力を用いることで、更に高周波性の良い二値化回路を構成することが可能である。
第8の実施例は、前記実施例4に第2のデューティ制御部が設けられた実施例であり、最初に、差動信号が電圧信号である場合について説明する。
図24は、本発明の第8の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、8a,8bはデューティ制御部である。
デューティ制御部8aの出力は、制御信号として電圧増幅部1aの信号入力部に入力され、更に、電圧増幅部1aに帰還回路5aを設けることにより、回路に帰還をかけている。
また、デューティ制御部8bの出力については、前記デューティ制御部8aの出力についての説明と同様であるので、説明を省略する。
図24は、本発明の第8の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、8a,8bはデューティ制御部である。
デューティ制御部8aの出力は、制御信号として電圧増幅部1aの信号入力部に入力され、更に、電圧増幅部1aに帰還回路5aを設けることにより、回路に帰還をかけている。
また、デューティ制御部8bの出力については、前記デューティ制御部8aの出力についての説明と同様であるので、説明を省略する。
本図に示すように、差動信号の各々の出力結果にデューティ制御をかけることでも、デューティを所望の値とする制御を行うことが可能であり、更に、電圧増幅部に帰還回路を用いることで、更に高周波性の良い二値化回路を構成することが可能である。
次に、差動信号が電流信号である場合について説明する。
図25は、本発明の第8の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電圧増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、8a,8bはデューティ制御部である。
デューティ制御部8aの出力は、制御信号として電流増幅部4aの信号入力部に入力され、更に、電流増幅部4aに帰還回路5aを設けることにより、回路に帰還をかけている。
また、デューティ制御部8bについては、前記デューティ制御部8aの出力についての説明と同様であるので、説明を省略する。
図25は、本発明の第8の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電圧増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、8a,8bはデューティ制御部である。
デューティ制御部8aの出力は、制御信号として電流増幅部4aの信号入力部に入力され、更に、電流増幅部4aに帰還回路5aを設けることにより、回路に帰還をかけている。
また、デューティ制御部8bについては、前記デューティ制御部8aの出力についての説明と同様であるので、説明を省略する。
本図に示すように、差動信号の各々の出力結果にデューティ制御をかけることでも、デューティを所望の値とする制御を行うことが可能であり、更に、電流増幅部に帰還回路を用いることで、更に高周波性の良い二値化回路を構成することが可能である。
実施例9は、前記実施例1に第1のノイズ除去部が設けられた実施例であり、最初に、差動信号が電圧信号である場合について説明する。
図26は、本発明の第9の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、3は信号検出部であり、9はノイズ除去部である。
本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Vin1,Vin2は、ノイズ除去部9により同相ノイズを除去され、その後それぞれ電圧増幅部1a,1bに入力される。前記電圧増幅部1a,1bは、入力された電圧を増幅して信号二値化部2a,2bに出力する。そして受信された信号はそれぞれ信号二値化部2a,2bによって二値化される。前記信号二値化部2a,2bによって二値化された信号が信号検出部3に送られる。信号検出部3では、それぞれの二値化信号を元に差動信号を検出し、その結果としてVoutを出力する。
このような回路構成にすることにより、前記受信信号Vin1,Vin2は同相ノイズを除去された後、それぞれまず二値化され、デジタル信号として扱うことが可能になる。
図26は、本発明の第9の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、3は信号検出部であり、9はノイズ除去部である。
本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Vin1,Vin2は、ノイズ除去部9により同相ノイズを除去され、その後それぞれ電圧増幅部1a,1bに入力される。前記電圧増幅部1a,1bは、入力された電圧を増幅して信号二値化部2a,2bに出力する。そして受信された信号はそれぞれ信号二値化部2a,2bによって二値化される。前記信号二値化部2a,2bによって二値化された信号が信号検出部3に送られる。信号検出部3では、それぞれの二値化信号を元に差動信号を検出し、その結果としてVoutを出力する。
このような回路構成にすることにより、前記受信信号Vin1,Vin2は同相ノイズを除去された後、それぞれまず二値化され、デジタル信号として扱うことが可能になる。
図27は、電圧差動信号受信回路における電圧増幅部の回路を例示した図であり、前記電圧増幅部1a,1bの実施例としては、本図に示すような回路が挙げられる。
外部から入力される差動入力信号Vinは、入力トランジスタM12のゲートに入力される。前記入力トランジスタM12のソースは接地され、ドレインには電流源13が接続されている。従って、図27の回路は通常のソース接地回路を構成しており、前記入力信号Vinが反転増幅された信号がドレイン側に表れる。また、前記二値化部2a,2bの実施例としては、インバータを数個直列に繋ぐ構成が挙げられる。
こうすることで、二値化に用いる過程は単純なソース接地回路とインバータ回路のみで構成することが可能であり、トランジスタの持つ周波数特性を最大限に引き出すことが可能となる。
外部から入力される差動入力信号Vinは、入力トランジスタM12のゲートに入力される。前記入力トランジスタM12のソースは接地され、ドレインには電流源13が接続されている。従って、図27の回路は通常のソース接地回路を構成しており、前記入力信号Vinが反転増幅された信号がドレイン側に表れる。また、前記二値化部2a,2bの実施例としては、インバータを数個直列に繋ぐ構成が挙げられる。
こうすることで、二値化に用いる過程は単純なソース接地回路とインバータ回路のみで構成することが可能であり、トランジスタの持つ周波数特性を最大限に引き出すことが可能となる。
また、差動信号を検出する前記信号検出部3の一例としては、入力A,Bが異なるとき(差動信号)にのみ1を返し、A,Bが同じ(同相信号)ならば0を返すEOR回路が挙げられる。信号の差分を取る前に入力をデジタル信号とすることにより、小さいトランジスタを用いて高速に信号を扱うことが可能であり、消費電力の軽減化やチップサイズ縮小化の側面からも有用である。
また、同相ノイズを除去するノイズ除去部9の構成例としては、近接した2つのインダクタに入力Vin1,Vin2を通すバランの構成が挙げられる。これを実際にICチップ上で実現する時の一例を図28に示す。
図28は、電圧差動信号受信回路におけるノイズ除去部の構成を例示した図である。
本図に示すように、異なるメタル配線層を用いて2つのスパイラルインダクタを同じ場所に作る。
このようにすることによって、2つのインダクタは、電流の流れる向きが互いに逆(差動信号)の場合は互いの磁界を打ち消しあうが、同じ向きに電流が流れる(同相信号)場合には磁界を強めあい、インピーダンスが高くなるので、その結果として同相信号は減衰して除去されることになる。この構成は、通常のIC上でも容易に実現可能でありながら、同相除去に優れた効果を示している。
図28は、電圧差動信号受信回路におけるノイズ除去部の構成を例示した図である。
本図に示すように、異なるメタル配線層を用いて2つのスパイラルインダクタを同じ場所に作る。
このようにすることによって、2つのインダクタは、電流の流れる向きが互いに逆(差動信号)の場合は互いの磁界を打ち消しあうが、同じ向きに電流が流れる(同相信号)場合には磁界を強めあい、インピーダンスが高くなるので、その結果として同相信号は減衰して除去されることになる。この構成は、通常のIC上でも容易に実現可能でありながら、同相除去に優れた効果を示している。
次に、差動信号が電流信号である場合について説明する。
図29は、本発明の第9の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、3は信号検出部であり、9はノイズ除去部である。
本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Iin1,Iin2は、ノイズ除去部9により同相ノイズを除去され、その後それぞれ電流増幅部4a,4bに入力される。一般に、電流増幅による方法は電圧増幅による方法に比べ、高周波特性が良いことが特徴である。
従って、本図に示すような構成とすることで、より高周波において差動信号を検出することが可能である。
図29は、本発明の第9の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、3は信号検出部であり、9はノイズ除去部である。
本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Iin1,Iin2は、ノイズ除去部9により同相ノイズを除去され、その後それぞれ電流増幅部4a,4bに入力される。一般に、電流増幅による方法は電圧増幅による方法に比べ、高周波特性が良いことが特徴である。
従って、本図に示すような構成とすることで、より高周波において差動信号を検出することが可能である。
図30は、電流差動信号受信回路における電流増幅部の回路を例示した図であり、前記電流増幅部4a,4bの実施例としては、本図に示すような回路が挙げられる。
PchトランジスタM40のゲート・ドレインとNchトランジスタM41のドレインを接続し、その出力電位をVoutとする。さらに、前記NchトランジスタM41のソースと電流源42が接続された構成になっており、入力電流Iinはこのノードに入力される。前記PchトランジスタM40のソースと前記電流源42の一端はそれぞれ電源、グランドに接続されている。前記NchトランジスタM41のゲートは適当な電位Vcで接続されているものとする。本図に示す回路はゲート接地型増幅回路になっている。
PchトランジスタM40のゲート・ドレインとNchトランジスタM41のドレインを接続し、その出力電位をVoutとする。さらに、前記NchトランジスタM41のソースと電流源42が接続された構成になっており、入力電流Iinはこのノードに入力される。前記PchトランジスタM40のソースと前記電流源42の一端はそれぞれ電源、グランドに接続されている。前記NchトランジスタM41のゲートは適当な電位Vcで接続されているものとする。本図に示す回路はゲート接地型増幅回路になっている。
実施例10は、前記実施例2に第1のノイズ除去部が設けられた実施例であり、最初に、差動信号が電圧信号である場合について説明する。
図31は、本発明の第10の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、3は信号検出部であり、9はノイズ除去部である。
本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Vin1,Vin2は、ノイズ除去部9により同相ノイズを除去され、その後それぞれ電圧増幅部1a,1bに入力される。また、帰還回路5a,5bにより、電圧増幅部1a,1bの高周波特性はさらに改善されることが期待される。
図31は、本発明の第10の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、3は信号検出部であり、9はノイズ除去部である。
本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Vin1,Vin2は、ノイズ除去部9により同相ノイズを除去され、その後それぞれ電圧増幅部1a,1bに入力される。また、帰還回路5a,5bにより、電圧増幅部1a,1bの高周波特性はさらに改善されることが期待される。
図32は、電圧差動信号受信回路における電圧増幅部及び帰還回路の回路を例示した図であり、電圧増幅部1a,1bと帰還回路5a,5bの一例としては、本図のような回路構成が挙げられる。
外部から入力される差動入力信号Vinは、入力トランジスタM12のゲートに入力される。前記入力トランジスタM12のソースは抵抗14を通して接地され、ドレインには電流源13が接続されている。また、出力端子Voutのあるノードは帰還抵抗15によってトランジスタM12のソースと接続されている。このようにすることによって、通常のソース接地回路よりも高周波特性を改善することが可能である。
外部から入力される差動入力信号Vinは、入力トランジスタM12のゲートに入力される。前記入力トランジスタM12のソースは抵抗14を通して接地され、ドレインには電流源13が接続されている。また、出力端子Voutのあるノードは帰還抵抗15によってトランジスタM12のソースと接続されている。このようにすることによって、通常のソース接地回路よりも高周波特性を改善することが可能である。
次に、差動信号が電流信号である場合について説明する。
図33は、本発明の第10の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、3は信号検出部であり、9はノイズ除去部である。
本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Iin1,Iin2は、ノイズ除去部9により同相ノイズを除去され、その後それぞれ電流増幅部4a,4bに入力される。また、帰還回路5a,5bにより、電流増幅部4a,4bの高周波特性はさらに改善されることが期待される。
図33は、本発明の第10の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、3は信号検出部であり、9はノイズ除去部である。
本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Iin1,Iin2は、ノイズ除去部9により同相ノイズを除去され、その後それぞれ電流増幅部4a,4bに入力される。また、帰還回路5a,5bにより、電流増幅部4a,4bの高周波特性はさらに改善されることが期待される。
図34は、電流差動信号受信回路における電流増幅部及び帰還回路の回路を例示した図であり、前記電流増幅部4a,4bと前記帰還回路5a,5bの一例としては、本図のような回路構成が挙げられる。
本図に示すように、帰還回路5の信号入力部では、電流源50とNchトランジスタM51のドレイン、さらにNchトランジスタM52のゲートをそれぞれ接続し、その電位をそれぞれ信号二値化部2への出力とする。さらに前記NchトランジスタM51のソースと前記NchトランジスタM52のドレインがそれぞれ接続された構成になっており、入力信号はこのノードに入力される。前記電流源50の一端と前記NchトランジスタM52のソースはそれぞれ電源、グランドに接続されている。前記NchトランジスタM51のゲートはそれぞれ適当な電位Vcで接続されているものとする。この帰還回路5の信号入力部はゲート接地型増幅回路になっている。
このような構成にすることで、各出力電位によって前記NchトランジスタM52が流そうとする電流が変化し、回路に帰還の効果が加味されるので、さらに周波数特性は良好なものとなる。
本図に示すように、帰還回路5の信号入力部では、電流源50とNchトランジスタM51のドレイン、さらにNchトランジスタM52のゲートをそれぞれ接続し、その電位をそれぞれ信号二値化部2への出力とする。さらに前記NchトランジスタM51のソースと前記NchトランジスタM52のドレインがそれぞれ接続された構成になっており、入力信号はこのノードに入力される。前記電流源50の一端と前記NchトランジスタM52のソースはそれぞれ電源、グランドに接続されている。前記NchトランジスタM51のゲートはそれぞれ適当な電位Vcで接続されているものとする。この帰還回路5の信号入力部はゲート接地型増幅回路になっている。
このような構成にすることで、各出力電位によって前記NchトランジスタM52が流そうとする電流が変化し、回路に帰還の効果が加味されるので、さらに周波数特性は良好なものとなる。
実施例11は、前記実施例3に第1のノイズ除去部が設けられた実施例であり、最初に、差動信号が電圧信号である場合について説明する。
図35は、本発明の第11の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、9はノイズ除去部である。
本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Vin1,Vin2は、ノイズ除去部9により同相ノイズを除去され、その後それぞれ電圧増幅部1a,1bに入力される。また、前記ホールド回路6は2つの入力A、Bに対して出力Zを返す論理回路であり、その論理テーブルを図10に示す。図10に示すように、入力A,Bが異なる値となったときにある値を出力し、A、Bが同じ値になったときは値をホールドする。
図35は、本発明の第11の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、9はノイズ除去部である。
本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Vin1,Vin2は、ノイズ除去部9により同相ノイズを除去され、その後それぞれ電圧増幅部1a,1bに入力される。また、前記ホールド回路6は2つの入力A、Bに対して出力Zを返す論理回路であり、その論理テーブルを図10に示す。図10に示すように、入力A,Bが異なる値となったときにある値を出力し、A、Bが同じ値になったときは値をホールドする。
前記電圧増幅部1a,1bが受信した差動信号を前記信号二値化部2a,2bでそれぞれ二値化し、前記ホールド回路6に入力したときの動作を図11に示す。図11の詳細については、前記第3の実施例にて説明しているので、説明を省略する。
また、前記ホールド回路6の回路構成例としては図12のものが挙げられる。図12の詳細については、前記第3の実施例にて説明しているので、説明を省略する。
また、前記ホールド回路6の回路構成例としては図12のものが挙げられる。図12の詳細については、前記第3の実施例にて説明しているので、説明を省略する。
次に、差動信号が電流信号である場合について説明する。
図36は、本発明の第11の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、9はノイズ除去部である。
本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Iin1,Iin2は、ノイズ除去部9により同相ノイズを除去され、その後それぞれ電流増幅部4a,4bに入力される。また、ホールド回路6は2つの入力A、Bに対して出力Zを返す論理回路であり、その論理テーブルは図10に示した通りである。図10に示すように、入力A,Bが異なる値となったときにある値を出力し、A、Bが同じ値になったときは値をホールドする。
図36は、本発明の第11の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、9はノイズ除去部である。
本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Iin1,Iin2は、ノイズ除去部9により同相ノイズを除去され、その後それぞれ電流増幅部4a,4bに入力される。また、ホールド回路6は2つの入力A、Bに対して出力Zを返す論理回路であり、その論理テーブルは図10に示した通りである。図10に示すように、入力A,Bが異なる値となったときにある値を出力し、A、Bが同じ値になったときは値をホールドする。
また、電流差動信号受信回路におけるホールド回路の動作例は図11に示したものと同様であるため、説明を省略する。
また、電流差動信号受信回路におけるホールド回路の回路例は、図12、図13に示したものと同様であるため、説明を省略する。
このように、電流増幅入力を用いることで、さらに高周波特性の良い二値化回路を構成することが可能である。
また、電流差動信号受信回路におけるホールド回路の回路例は、図12、図13に示したものと同様であるため、説明を省略する。
このように、電流増幅入力を用いることで、さらに高周波特性の良い二値化回路を構成することが可能である。
実施例12は、前記実施例4に第1のノイズ除去部が設けられた実施例であり、最初に、差動信号が電圧信号である場合について説明する。
図37は、本発明の第12の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、9はノイズ除去部である。
本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Vin1,Vin2は、ノイズ除去部9により同相ノイズを除去され、その後それぞれ電圧増幅部1a,1bに入力される。また、ホールド回路6は2つの入力A、Bに対して出力Zを返す論理回路であり、その論理テーブルは図10に示した通りである。
図37は、本発明の第12の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、9はノイズ除去部である。
本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Vin1,Vin2は、ノイズ除去部9により同相ノイズを除去され、その後それぞれ電圧増幅部1a,1bに入力される。また、ホールド回路6は2つの入力A、Bに対して出力Zを返す論理回路であり、その論理テーブルは図10に示した通りである。
また、電流差動信号受信回路におけるホールド回路の動作例は図11に示したものと同様であるため、説明を省略する。
また、電流差動信号受信回路におけるホールド回路の回路例は、図12、図13に示したものと同様であるため、説明を省略する。
このように、電圧増幅部に帰還回路を用いることで、さらに高周波特性の良い二値化回路を構成することが可能である。
また、電流差動信号受信回路におけるホールド回路の回路例は、図12、図13に示したものと同様であるため、説明を省略する。
このように、電圧増幅部に帰還回路を用いることで、さらに高周波特性の良い二値化回路を構成することが可能である。
次に、差動信号が電流信号である場合について説明する。
図38は、本発明の第12の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、9はノイズ除去部である。
本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Iin1,Iin2は、ノイズ除去部9により同相ノイズを除去され、その後それぞれ電流増幅部4a,4bに入力される。また、ホールド回路6は2つの入力A、Bに対して出力Zを返す論理回路であり、その論理テーブルは図10に示した通りである。
図38は、本発明の第12の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、9はノイズ除去部である。
本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Iin1,Iin2は、ノイズ除去部9により同相ノイズを除去され、その後それぞれ電流増幅部4a,4bに入力される。また、ホールド回路6は2つの入力A、Bに対して出力Zを返す論理回路であり、その論理テーブルは図10に示した通りである。
また、電流差動信号受信回路におけるホールド回路の動作例は図11に示したものと同様であるため、説明を省略する。
また、電流差動信号受信回路におけるホールド回路の回路例は、図12、図13に示したものと同様であるため、説明を省略する。
このように、電流増幅部に帰還回路を用いることで、さらに高周波特性の良い二値化回路を構成することが可能である。
また、電流差動信号受信回路におけるホールド回路の回路例は、図12、図13に示したものと同様であるため、説明を省略する。
このように、電流増幅部に帰還回路を用いることで、さらに高周波特性の良い二値化回路を構成することが可能である。
実施例13は、前記実施例5に第1のノイズ除去部が設けられた実施例であり、最初に、差動信号が電圧信号である場合について説明する。
図39は、本発明の第13の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、7はデューティ制御部であり、9はノイズ除去部である。
本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Vin1,Vin2は、ノイズ除去部9により同相ノイズを除去され、その後それぞれ電圧増幅部1a,1bに入力される。また、デューティ制御部7の出力は、制御信号として電圧増幅部の1a,1bの信号入力部に入力(1aでは、下方から入力;1bでは、上方から入力)される。
これによって、出力信号のデューティ所望の値にするように制御することが可能であり、高周波特性のよい二値化回路を構成することが可能である。
例えば、図2の回路を電圧増幅部に用いた場合、制御信号によって電流源11の電流量を制御することで、所望のデューティを得ることが可能となる。
図39は、本発明の第13の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、7はデューティ制御部であり、9はノイズ除去部である。
本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Vin1,Vin2は、ノイズ除去部9により同相ノイズを除去され、その後それぞれ電圧増幅部1a,1bに入力される。また、デューティ制御部7の出力は、制御信号として電圧増幅部の1a,1bの信号入力部に入力(1aでは、下方から入力;1bでは、上方から入力)される。
これによって、出力信号のデューティ所望の値にするように制御することが可能であり、高周波特性のよい二値化回路を構成することが可能である。
例えば、図2の回路を電圧増幅部に用いた場合、制御信号によって電流源11の電流量を制御することで、所望のデューティを得ることが可能となる。
一般に、差動信号を用いた高速シリアル伝送方式においては、8b/10b変換されたデータが用いられる。8b/10b変換されたデータは、デューティが50%になるという性質を持つ。しかし、受信した差動信号を二値化する際には、デバイスや温度のばらつきによって入力回路やインバータのスレッシュ電圧が決まるために、復元された二値化信号のデューティが崩れてしまう(図18中、二値化信号1,2)。
そこで、前記デューティ制御部7を導入することで、図18中のVthを制御し、デューティをおよそ50%に復元された二値化信号を得ることが可能である。
また、前記デューティ制御部7の構成としては様々な方法が考えられるが、一例としてはローパスフィルタを用いて出力電圧の平均を取り、コンパレータ等によって基準電位と比較する方法が挙げられる。
そこで、前記デューティ制御部7を導入することで、図18中のVthを制御し、デューティをおよそ50%に復元された二値化信号を得ることが可能である。
また、前記デューティ制御部7の構成としては様々な方法が考えられるが、一例としてはローパスフィルタを用いて出力電圧の平均を取り、コンパレータ等によって基準電位と比較する方法が挙げられる。
次に、差動信号が電流信号である場合について説明する。
図40は、本発明の第13の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、7はデューティ制御部であり、9はノイズ除去部である。
本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Iin1,Iin2は、ノイズ除去部9により同相ノイズを除去され、その後それぞれ電流増幅部4a,4bに入力される。また、デューティ制御部7の出力は、制御信号として電流増幅部4a,4bの信号入力部に入力(4aでは、下方から入力;4bでは、上方から入力)される。
これによって、出力信号のデューティ所望の値にするように制御することが可能であり、高周波特性のよい二値化回路を構成することが可能である。
図40は、本発明の第13の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、7はデューティ制御部であり、9はノイズ除去部である。
本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Iin1,Iin2は、ノイズ除去部9により同相ノイズを除去され、その後それぞれ電流増幅部4a,4bに入力される。また、デューティ制御部7の出力は、制御信号として電流増幅部4a,4bの信号入力部に入力(4aでは、下方から入力;4bでは、上方から入力)される。
これによって、出力信号のデューティ所望の値にするように制御することが可能であり、高周波特性のよい二値化回路を構成することが可能である。
実施例14は、前記実施例6に第1のノイズ除去部が設けられた実施例であり、最初に、差動信号が電圧信号である場合について説明する。
図41は、本発明の第14の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、7はデューティ制御部であり、9はノイズ除去部である。
本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Vin1,Vin2は、ノイズ除去部9により同相ノイズを除去され、その後それぞれ電圧増幅部1a,1bに入力される。また、デューティ制御部7の出力は、制御信号として電圧増幅部の1a,1bの信号入力部に入力(1aでは、下方から入力;1bでは、上方から入力)され、更に、電圧増幅部1a,1bの各々に帰還回路5a,5bを設けることにより、回路に帰還をかけている。
これによって、出力信号のデューティ所望の値にするように制御することが可能であり、また、電圧増幅部に帰還回路を用いることで、更に高周波特性の良い二値化回路を構成することが可能である。
図41は、本発明の第14の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、7はデューティ制御部であり、9はノイズ除去部である。
本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Vin1,Vin2は、ノイズ除去部9により同相ノイズを除去され、その後それぞれ電圧増幅部1a,1bに入力される。また、デューティ制御部7の出力は、制御信号として電圧増幅部の1a,1bの信号入力部に入力(1aでは、下方から入力;1bでは、上方から入力)され、更に、電圧増幅部1a,1bの各々に帰還回路5a,5bを設けることにより、回路に帰還をかけている。
これによって、出力信号のデューティ所望の値にするように制御することが可能であり、また、電圧増幅部に帰還回路を用いることで、更に高周波特性の良い二値化回路を構成することが可能である。
次に、差動信号が電流信号である場合について説明する。
図42は、本発明の第14の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、7はデューティ制御部であり、9はノイズ除去部である。
本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Iin1,Iin2は、ノイズ除去部9により同相ノイズを除去され、その後それぞれ電流増幅部4a,4bに入力される。また、デューティ制御部7の出力は、制御信号として電流増幅部の4a,4bの信号入力部に入力(4aでは、下方から入力;4bでは、上方から入力)され、更に、電流増幅部4a,4bの各々に帰還回路5a,5bを設けることにより、回路に帰還をかけている。
これによって、出力信号のデューティ所望の値にするように制御することが可能であり、また、電流増幅部に帰還回路を用いることで、更に高周波特性の良い二値化回路を構成することが可能である。
図42は、本発明の第14の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、7はデューティ制御部であり、9はノイズ除去部である。
本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Iin1,Iin2は、ノイズ除去部9により同相ノイズを除去され、その後それぞれ電流増幅部4a,4bに入力される。また、デューティ制御部7の出力は、制御信号として電流増幅部の4a,4bの信号入力部に入力(4aでは、下方から入力;4bでは、上方から入力)され、更に、電流増幅部4a,4bの各々に帰還回路5a,5bを設けることにより、回路に帰還をかけている。
これによって、出力信号のデューティ所望の値にするように制御することが可能であり、また、電流増幅部に帰還回路を用いることで、更に高周波特性の良い二値化回路を構成することが可能である。
実施例15は、前記実施例7に第1のノイズ除去部が設けられた実施例であり、最初に、差動信号が電圧信号である場合について説明する。
図43は、本発明の第15の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、8a,8bはデューティ制御部であり、9はノイズ除去部である。
本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Vin1,Vin2は、ノイズ除去部9により同相ノイズを除去され、その後それぞれ電圧増幅部1a,1bに入力される。また、デューティ制御部8aの出力は、制御信号として電圧増幅部1aの信号入力部に入力され、デューティ制御部8bの出力は、制御信号として電圧増幅部1bの信号入力部に入力される。
本図に示すように、差動信号の各々の出力結果にデューティ制御をかけることでも、デューティを所望の値とする制御を行うことが可能である。
図43は、本発明の第15の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、8a,8bはデューティ制御部であり、9はノイズ除去部である。
本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Vin1,Vin2は、ノイズ除去部9により同相ノイズを除去され、その後それぞれ電圧増幅部1a,1bに入力される。また、デューティ制御部8aの出力は、制御信号として電圧増幅部1aの信号入力部に入力され、デューティ制御部8bの出力は、制御信号として電圧増幅部1bの信号入力部に入力される。
本図に示すように、差動信号の各々の出力結果にデューティ制御をかけることでも、デューティを所望の値とする制御を行うことが可能である。
次に、差動信号が電流信号である場合について説明する。
図44は、本発明の第15の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、8a,8bはデューティ制御部であり、9はノイズ除去部である。
本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Iin1,Iin2は、ノイズ除去部9により同相ノイズを除去され、その後それぞれ電流増幅部4a,4bに入力される。また、デューティ制御部8aの出力は、制御信号として電流増幅部4aの信号入力部に入力される。また、デューティ制御部8bの出力は、制御信号として電流増幅部4bの信号入力部に入力される。
本図に示すように、差動信号の各々の出力結果にデューティ制御をかけることでも、デューティを所望の値とする制御を行うことが可能であり、特に、電流増幅入力を用いることで、更に高周波性の良い二値化回路を構成することが可能である。
図44は、本発明の第15の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、8a,8bはデューティ制御部であり、9はノイズ除去部である。
本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Iin1,Iin2は、ノイズ除去部9により同相ノイズを除去され、その後それぞれ電流増幅部4a,4bに入力される。また、デューティ制御部8aの出力は、制御信号として電流増幅部4aの信号入力部に入力される。また、デューティ制御部8bの出力は、制御信号として電流増幅部4bの信号入力部に入力される。
本図に示すように、差動信号の各々の出力結果にデューティ制御をかけることでも、デューティを所望の値とする制御を行うことが可能であり、特に、電流増幅入力を用いることで、更に高周波性の良い二値化回路を構成することが可能である。
実施例16は、前記実施例8に第1のノイズ除去部が設けられた実施例であり、最初に、差動信号が電圧信号である場合について説明する。
図45は、本発明の第16の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、8a,8bはデューティ制御部であり、9はノイズ除去部である。
本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Vin1,Vin2は、ノイズ除去部9により同相ノイズを除去され、その後それぞれ電圧増幅部1a,1bに入力される。また、デューティ制御部8aの出力は、制御信号として電圧増幅部1aの信号入力部に入力され、更に、電圧増幅部1aに帰還回路5aを設けることにより、回路に帰還をかけている。
また、デューティ制御部8bの出力については、前記デューティ制御部8aの出力についての説明と同様であるので、説明を省略する。
図45は、本発明の第16の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、8a,8bはデューティ制御部であり、9はノイズ除去部である。
本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Vin1,Vin2は、ノイズ除去部9により同相ノイズを除去され、その後それぞれ電圧増幅部1a,1bに入力される。また、デューティ制御部8aの出力は、制御信号として電圧増幅部1aの信号入力部に入力され、更に、電圧増幅部1aに帰還回路5aを設けることにより、回路に帰還をかけている。
また、デューティ制御部8bの出力については、前記デューティ制御部8aの出力についての説明と同様であるので、説明を省略する。
本図に示すように、差動信号の各々の出力結果にデューティ制御をかけることでも、デューティを所望の値とする制御を行うことが可能であり、更に、電圧増幅部に帰還回路を用いることで、更に高周波性の良い二値化回路を構成することが可能である。
次に、差動信号が電流信号である場合について説明する。
図46は、本発明の第16の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電圧増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、8a,8bはデューティ制御部であり、9はノイズ除去部である。
本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Iin1,Iin2は、ノイズ除去部9により同相ノイズを除去され、その後それぞれ電流増幅部4a,4bに入力される。また、デューティ制御部8aの出力は、制御信号として電流増幅部4aの信号入力部に入力され、更に、電流増幅部4aに帰還回路5aを設けることにより、回路に帰還をかけている。
また、デューティ制御部8bについては、前記デューティ制御部8aの出力についての説明と同様であるので、説明を省略する。
図46は、本発明の第16の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電圧増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、8a,8bはデューティ制御部であり、9はノイズ除去部である。
本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Iin1,Iin2は、ノイズ除去部9により同相ノイズを除去され、その後それぞれ電流増幅部4a,4bに入力される。また、デューティ制御部8aの出力は、制御信号として電流増幅部4aの信号入力部に入力され、更に、電流増幅部4aに帰還回路5aを設けることにより、回路に帰還をかけている。
また、デューティ制御部8bについては、前記デューティ制御部8aの出力についての説明と同様であるので、説明を省略する。
本図に示すように、差動信号の各々の出力結果にデューティ制御をかけることでも、デューティを所望の値とする制御を行うことが可能であり、更に、電流増幅部に帰還回路を用いることで、更に高周波性の良い二値化回路を構成することが可能である。
実施例17は、前記実施例1に静電気保護回路(以下、「ESD保護回路」という)と、第2のノイズ除去部が設けられた実施例であり、最初に、差動信号が電圧信号である場合について説明する。
図47は、第17の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、3は信号検出部であり、10はノイズ除去部であり、11a,11bはESD保護回路である。
本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Vin1,Vin2は、ノイズ除去部10により同相ノイズを除去され、その後それぞれ電圧増幅部1a,1bの信号入力部に入力される。前記電圧増幅部1a,1bは、入力された電圧を増幅して信号二値化部2a,2bに出力する。そして受信された信号はそれぞれ二値化部2a,2bによって二値化される。
図47は、第17の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、3は信号検出部であり、10はノイズ除去部であり、11a,11bはESD保護回路である。
本図に示すように、外部から入力される差動入力信号Vin1,Vin2は、ノイズ除去部10により同相ノイズを除去され、その後それぞれ電圧増幅部1a,1bの信号入力部に入力される。前記電圧増幅部1a,1bは、入力された電圧を増幅して信号二値化部2a,2bに出力する。そして受信された信号はそれぞれ二値化部2a,2bによって二値化される。
前記信号二値化部2a,2bによって二値化された信号が信号検出部3に送られる。信号検出部3では、それぞれの二値化信号を元に差動信号を検出し、その結果としてVoutを出力する。この回路は、ESD保護回路11a,11bによって、外部からの静電気などによる過大な電流放電から保護されている。
このような回路構成にすることにより、前記受信信号Vin1,Vin2は同相ノイズを除去された後それぞれまず二値化され、デジタル信号として扱うことが可能になる。
このような回路構成にすることにより、前記受信信号Vin1,Vin2は同相ノイズを除去された後それぞれまず二値化され、デジタル信号として扱うことが可能になる。
図48は、電圧差動信号受信回路における電圧増幅部の回路を例示した図であり、前記電圧増幅部1a,1bの実施例としては、本図に示すような回路が挙げられる。
外部から入力される差動入力信号Vinは、入力トランジスタM12のゲートに入力される。前記入力トランジスタM12のソースは接地され、ドレインには電流源13が接続されている。従って、本図の回路は通常のソース接地回路を構成しており、前記入力信号Vinが反転増幅された信号がドレイン側に表れる。また、前記二値化部2a,2bの実施例としては、インバータを数個直列に繋ぐ構成が挙げられる。
こうすることで、二値化に用いる過程は単純なソース接地回路とインバータ回路のみで構成することが可能であり、トランジスタの持つ周波数特性を最大限に引き出すことが可能となる。
外部から入力される差動入力信号Vinは、入力トランジスタM12のゲートに入力される。前記入力トランジスタM12のソースは接地され、ドレインには電流源13が接続されている。従って、本図の回路は通常のソース接地回路を構成しており、前記入力信号Vinが反転増幅された信号がドレイン側に表れる。また、前記二値化部2a,2bの実施例としては、インバータを数個直列に繋ぐ構成が挙げられる。
こうすることで、二値化に用いる過程は単純なソース接地回路とインバータ回路のみで構成することが可能であり、トランジスタの持つ周波数特性を最大限に引き出すことが可能となる。
また、差動信号を検出する前記信号検出部3の一例としては、入力A,Bが異なるとき(差動信号)にのみ1を返し、A,Bが同じ(同相信号)ならば0を返すEOR回路が挙げられる。信号の差分を取る前に入力をデジタル信号とすることにより、小さいトランジスタを用いて高速に信号を扱うことが可能であり、消費電力の軽減化やチップサイズ縮小化の側面からも有用である。
ESD保護回路11a,11bに用いられる回路で一般的に知られているものとして、図49のような構成が挙げられる。
本図においてM101はPchトランジスタであり、M102はNchトランジスタである。それぞれのトランジスタのドレインが信号入力部Vinに接続され、ソースとゲートは、PchトランジスタM101は電源に、NchトランジスタM102はグランドにそれぞれ接続される。
このようなダイオード接続を用いた回路構成とすることで、外部からのノイズ、例えば人体にたまった静電気などにより、Vinが電源電圧よりも高い電圧となった場合には、PchトランジスタM101はドレイン電圧がゲート電圧より高くなるのでオン状態になり、電流はPchトランジスタM101を通って電源部に抜け、半導体の内部回路の過大電流を防ぐことが可能である。
同様に、Vinがグランド電位よりも低くなると、NchトランジスタM102がオン状態となるので、グランド側からNchトランジスタM102を通して電流が流れ、半導体の内部回路の過大電流を防ぐことが可能である。
本図においてM101はPchトランジスタであり、M102はNchトランジスタである。それぞれのトランジスタのドレインが信号入力部Vinに接続され、ソースとゲートは、PchトランジスタM101は電源に、NchトランジスタM102はグランドにそれぞれ接続される。
このようなダイオード接続を用いた回路構成とすることで、外部からのノイズ、例えば人体にたまった静電気などにより、Vinが電源電圧よりも高い電圧となった場合には、PchトランジスタM101はドレイン電圧がゲート電圧より高くなるのでオン状態になり、電流はPchトランジスタM101を通って電源部に抜け、半導体の内部回路の過大電流を防ぐことが可能である。
同様に、Vinがグランド電位よりも低くなると、NchトランジスタM102がオン状態となるので、グランド側からNchトランジスタM102を通して電流が流れ、半導体の内部回路の過大電流を防ぐことが可能である。
しかしながら、静電気によるノイズでは、瞬間的にではあるが数キロボルトの電圧が印加されるため、ESD保護回路に用いるトランジスタはそれに耐えられるだけの大きなサイズが必要となる。その結果、これらのトランジスタM101,M102の寄生容量は、数ピコファラド程度の容量となってしまう。高周波信号を扱う場合では、この寄生容量によってインピーダンス整合が崩れ、入力信号特性が劣化してしまうことが問題となる。
それに対し、本発明ではノイズ除去部10においてESD保護回路11a,11bとインピーダンス整合を取り、入力信号特性の劣化を防ぐ。そのような効果をもつノイズ除去部10の構成例としては、近接した2つのインダクタに入力Vin1,Vin2を通すバランの構成が挙げられる。これを実際にICチップ上で実現するときの一例を図50に示す。
本図に示すように、異なるメタル配線層を用いて2つのスパイラルインダクタを同じ場所に作る。こうすることで、2つのインダクタは、電流の流れる向きが互いに逆(差動信号)の場合は互いの磁界を打ち消しあうが、同じ向きに電流が流れる(同相信号)場合には磁界を強めあい、インピーダンスが高くなるので、その結果として同相信号は減衰して除去されることになる。この構成は、通常のIC上でも容易に実現可能でありながら、同相除去に優れた効果を示す。
本図に示すように、異なるメタル配線層を用いて2つのスパイラルインダクタを同じ場所に作る。こうすることで、2つのインダクタは、電流の流れる向きが互いに逆(差動信号)の場合は互いの磁界を打ち消しあうが、同じ向きに電流が流れる(同相信号)場合には磁界を強めあい、インピーダンスが高くなるので、その結果として同相信号は減衰して除去されることになる。この構成は、通常のIC上でも容易に実現可能でありながら、同相除去に優れた効果を示す。
電信方程式の考え方によれば、高周波帯において伝送線路の特性インピーダンスは、
√(L/C)
である。この考えに基づけば、図47の回路でESD保護回路10a,10bの持つ寄生容量がCpであり、受信回路の特性インピーダンスをZ0とした場合に、ノイズ除去部10で用いるバランのインダクタンスLbを
√(Lb/Cp)=Z0
となる値に設定することで、入力部の特性インピーダンスをZ0とすることが可能であり、インピーダンス不整合による信号の劣化を防ぐことが可能となる。
√(L/C)
である。この考えに基づけば、図47の回路でESD保護回路10a,10bの持つ寄生容量がCpであり、受信回路の特性インピーダンスをZ0とした場合に、ノイズ除去部10で用いるバランのインダクタンスLbを
√(Lb/Cp)=Z0
となる値に設定することで、入力部の特性インピーダンスをZ0とすることが可能であり、インピーダンス不整合による信号の劣化を防ぐことが可能となる。
次に差動信号が電流信号である場合について説明する。
図51は、第17の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、3は信号検出部であり、10はノイズ除去部であり、11a,11bはESD保護回路である。
一般に、電流増幅による方法は電圧増幅に比べ高周波特性が良いことが特徴である。従って、このような構成とすることにより、より高周波において差動信号を検出することが可能である。
図51は、第17の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、3は信号検出部であり、10はノイズ除去部であり、11a,11bはESD保護回路である。
一般に、電流増幅による方法は電圧増幅に比べ高周波特性が良いことが特徴である。従って、このような構成とすることにより、より高周波において差動信号を検出することが可能である。
図52は、電流差動信号受信回路における電流増幅部の回路を例示した図であり、前記電流増幅部4a,4bの実施例としては、本図に示すような回路が挙げられる。
PchトランジスタM40のゲート・ドレインとNchトランジスタM41のドレインを接続し、その出力電位をVoutとする。さらに、前記NchトランジスタM41のソースと電流源42が接続された構成になっており、入力電流Iinはこのノードに入力される。前記PchトランジスタM40のソースと前記電流源42の一端はそれぞれ電源、グランドに接続されている。前記NchトランジスタM41のゲートは適当な電位Vcで接続されているものとする。本図に示す回路はゲート接地型増幅回路になっている。
PchトランジスタM40のゲート・ドレインとNchトランジスタM41のドレインを接続し、その出力電位をVoutとする。さらに、前記NchトランジスタM41のソースと電流源42が接続された構成になっており、入力電流Iinはこのノードに入力される。前記PchトランジスタM40のソースと前記電流源42の一端はそれぞれ電源、グランドに接続されている。前記NchトランジスタM41のゲートは適当な電位Vcで接続されているものとする。本図に示す回路はゲート接地型増幅回路になっている。
実施例18は、前記実施例2にESD保護回路と第2のノイズ除去部が設けられた実施例であり、最初に、差動信号が電圧信号である場合について説明する。
図53は、本発明の第18の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、3は信号検出部であり、9はノイズ除去部であり、10a,10bはESD保護回路である。帰還回路5a,5bにより、電圧増幅部1a,1bの高周波特性はさらに改善されることが期待される。
図53は、本発明の第18の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、3は信号検出部であり、9はノイズ除去部であり、10a,10bはESD保護回路である。帰還回路5a,5bにより、電圧増幅部1a,1bの高周波特性はさらに改善されることが期待される。
電圧増幅部1a,1bと帰還回路5a,5bの一例としては、図54のような回路構成が挙げられる。外部から入力される差動入力信号Vinは、入力トランジスタM12のゲートに入力される。前記入力トランジスタM12のソースは抵抗14を通して接地され、ドレインには電流源13が接続されている。また、出力端子Voutのあるノードは帰還抵抗15によってトランジスタM12のソースと接続されている。こうようにすることで、通常のソース接地回路よりも高周波特性を改善することが可能である。
次に差動信号が電流信号である場合について説明する。
図55は、第18の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、3は信号検出部であり、10はノイズ除去部であり、11a,11bはESD保護回路である。帰還回路5a,5bにより、電流増幅部4a,4bの高周波特性はさらに改善されることが期待される。
図55は、第18の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、3は信号検出部であり、10はノイズ除去部であり、11a,11bはESD保護回路である。帰還回路5a,5bにより、電流増幅部4a,4bの高周波特性はさらに改善されることが期待される。
図56は、電流差動信号受信回路における電流増幅部及び帰還回路の回路を例示した図であり、前記電流増幅部4a,4bと前記帰還回路5a,5bの一例としては、本図のような回路構成が挙げられる。
本図に示すように、前記帰還回路5の信号入力部では、電流源50とNchトランジスタM51のドレイン、さらにNchトランジスタM52のゲートをそれぞれ接続し、その電位をそれぞれ信号二値化部2への出力とする。さらに前記NchトランジスタM51のソースと前記NchトランジスタM52のドレインがそれぞれ接続された構成になっており、入力信号はこのノードに入力される。前記電流源50の一端と前記NchトランジスタM52のソースはそれぞれ電源、グランドに接続されている。前記NchトランジスタM51のゲートはそれぞれ適当な電位Vcで接続されているものとする。この帰還回路5の信号入力部はゲート接地型増幅回路になっている。
このような構成にすることで、各出力電位によって前記NchトランジスタM52が流そうとする電流が変化し、回路に帰還の効果が加味されるので、さらに周波数特性は良好なものとなる。
本図に示すように、前記帰還回路5の信号入力部では、電流源50とNchトランジスタM51のドレイン、さらにNchトランジスタM52のゲートをそれぞれ接続し、その電位をそれぞれ信号二値化部2への出力とする。さらに前記NchトランジスタM51のソースと前記NchトランジスタM52のドレインがそれぞれ接続された構成になっており、入力信号はこのノードに入力される。前記電流源50の一端と前記NchトランジスタM52のソースはそれぞれ電源、グランドに接続されている。前記NchトランジスタM51のゲートはそれぞれ適当な電位Vcで接続されているものとする。この帰還回路5の信号入力部はゲート接地型増幅回路になっている。
このような構成にすることで、各出力電位によって前記NchトランジスタM52が流そうとする電流が変化し、回路に帰還の効果が加味されるので、さらに周波数特性は良好なものとなる。
実施例19は、前記実施例3にESD保護回路と第2のノイズ除去部が設けられた実施例であり、最初に、差動信号が電圧信号である場合について説明する。
図57は、本発明の第19の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、10はノイズ除去部であり、11a,11bはESD保護回路である。前記ホールド回路6は2つの入力A、Bに対して出力Zを返す論理回路であり、その論理テーブルを図10に示す。図10に示すように、入力A,Bが異なる値となったときにある値を出力し、A、Bが同じ値になったときは値をホールドする。
前記電圧増幅部1a,1bが受信した差動信号を前記信号二値化部2a,2bでそれぞれ二値化し、前記ホールド回路6に入力したときの動作を図11に示す。図11の詳細については、前記第3の実施例にて説明しているので、説明を省略する。
また、前記ホールド回路6の回路構成例としては図12のものが挙げられる。図12の詳細については、前記第3の実施例にて説明しているので、説明を省略する。
図57は、本発明の第19の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、10はノイズ除去部であり、11a,11bはESD保護回路である。前記ホールド回路6は2つの入力A、Bに対して出力Zを返す論理回路であり、その論理テーブルを図10に示す。図10に示すように、入力A,Bが異なる値となったときにある値を出力し、A、Bが同じ値になったときは値をホールドする。
前記電圧増幅部1a,1bが受信した差動信号を前記信号二値化部2a,2bでそれぞれ二値化し、前記ホールド回路6に入力したときの動作を図11に示す。図11の詳細については、前記第3の実施例にて説明しているので、説明を省略する。
また、前記ホールド回路6の回路構成例としては図12のものが挙げられる。図12の詳細については、前記第3の実施例にて説明しているので、説明を省略する。
次に、差動信号が電流信号である場合について説明する。
図58は、本発明の第19の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、10はノイズ除去部であり、11a,11bはESD保護回路である。
ホールド回路6は2つの入力A、Bに対して出力Zを返す論理回路であり、その論理テーブルは図10に示した通りである。図10に示すように、入力A,Bが異なる値となったときにある値を出力し、A、Bが同じ値になったときは値をホールドする。
また、電流差動信号受信回路におけるホールド回路の動作例は図11に示したものと同様であるため、説明を省略する。
また、電流差動信号受信回路におけるホールド回路の回路例は、図12、図13に示したものと同様であるため、説明を省略する。
このように、電流増幅入力を用いることで、さらに高周波特性の良い二値化回路を構成することが可能である。
図58は、本発明の第19の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、10はノイズ除去部であり、11a,11bはESD保護回路である。
ホールド回路6は2つの入力A、Bに対して出力Zを返す論理回路であり、その論理テーブルは図10に示した通りである。図10に示すように、入力A,Bが異なる値となったときにある値を出力し、A、Bが同じ値になったときは値をホールドする。
また、電流差動信号受信回路におけるホールド回路の動作例は図11に示したものと同様であるため、説明を省略する。
また、電流差動信号受信回路におけるホールド回路の回路例は、図12、図13に示したものと同様であるため、説明を省略する。
このように、電流増幅入力を用いることで、さらに高周波特性の良い二値化回路を構成することが可能である。
実施例20は、前記実施例4にESD保護回路と第2のノイズ除去部が設けられた実施例であり、最初に、差動信号が電圧信号である場合について説明する。
図59は、本発明の第20の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、10はノイズ除去部であり、11a,11bはESD保護回路である。ホールド回路6は2つの入力A、Bに対して出力Zを返す論理回路であり、その論理テーブルは図10に示した通りである。
また、電流差動信号受信回路におけるホールド回路の動作例は図11に示したものと同様であるため、説明を省略する。
また、電流差動信号受信回路におけるホールド回路の回路例は、図12、図13に示したものと同様であるため、説明を省略する。
このように、電圧増幅部に帰還回路を用いることで、さらに高周波特性の良い二値化回路を構成することが可能である。
図59は、本発明の第20の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、10はノイズ除去部であり、11a,11bはESD保護回路である。ホールド回路6は2つの入力A、Bに対して出力Zを返す論理回路であり、その論理テーブルは図10に示した通りである。
また、電流差動信号受信回路におけるホールド回路の動作例は図11に示したものと同様であるため、説明を省略する。
また、電流差動信号受信回路におけるホールド回路の回路例は、図12、図13に示したものと同様であるため、説明を省略する。
このように、電圧増幅部に帰還回路を用いることで、さらに高周波特性の良い二値化回路を構成することが可能である。
次に、差動信号が電流信号である場合について説明する。
図60は、本発明の第20の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、9はノイズ除去部である。ホールド回路6は2つの入力A、Bに対して出力Zを返す論理回路であり、その論理テーブルは図10に示した通りである。
また、電流差動信号受信回路におけるホールド回路の動作例は図11に示したものと同様であるため、説明を省略する。
また、電流差動信号受信回路におけるホールド回路の回路例は、図12、図13に示したものと同様であるため、説明を省略する。
このように、電流増幅部に帰還回路を用いることで、さらに高周波特性の良い二値化回路を構成することが可能である。
図60は、本発明の第20の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、9はノイズ除去部である。ホールド回路6は2つの入力A、Bに対して出力Zを返す論理回路であり、その論理テーブルは図10に示した通りである。
また、電流差動信号受信回路におけるホールド回路の動作例は図11に示したものと同様であるため、説明を省略する。
また、電流差動信号受信回路におけるホールド回路の回路例は、図12、図13に示したものと同様であるため、説明を省略する。
このように、電流増幅部に帰還回路を用いることで、さらに高周波特性の良い二値化回路を構成することが可能である。
実施例21は、前記実施例5にESD保護回路と第2のノイズ除去部が設けられた実施例であり、最初に、差動信号が電圧信号である場合について説明する。
図61は、本発明の第21の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、7はデューティ制御部であり、10はノイズ除去部であり、11a,11bはESD保護回路である。
デューティ制御部7の出力は、制御信号として電圧増幅部の1a,1bの信号入力部に入力される。これによって、出力信号のデューティ所望の値にするように制御することが可能であり、高周波特性のよい二値化回路を構成することが可能である。
例えば、図2の回路を電圧増幅部に用いた場合、制御信号によって電流源13の電流量を制御することで、所望のデューティを得ることが可能となる。
図61は、本発明の第21の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、7はデューティ制御部であり、10はノイズ除去部であり、11a,11bはESD保護回路である。
デューティ制御部7の出力は、制御信号として電圧増幅部の1a,1bの信号入力部に入力される。これによって、出力信号のデューティ所望の値にするように制御することが可能であり、高周波特性のよい二値化回路を構成することが可能である。
例えば、図2の回路を電圧増幅部に用いた場合、制御信号によって電流源13の電流量を制御することで、所望のデューティを得ることが可能となる。
一般に、差動信号を用いた高速シリアル伝送方式においては、8b/10b変換されたデータが用いられる。8b/10b変換されたデータは、デューティが50%になるという性質を持つ。しかし、受信した差動信号を二値化する際には、デバイスや温度のばらつきによって入力回路やインバータのスレッシュ電圧が決まるために、復元された二値化信号のデューティが崩れてしまう(図18中、二値化信号1,2)。
そこで、前記デューティ制御部7を導入することで、図18中のVthを制御し、デューティをおよそ50%に復元された二値化信号を得ることが可能である。
また、前記デューティ制御部7の構成としては様々な方法が考えられるが、一例としてはローパスフィルタを用いて出力電圧の平均を取り、コンパレータ等によって基準電位と比較する方法が挙げられる。
そこで、前記デューティ制御部7を導入することで、図18中のVthを制御し、デューティをおよそ50%に復元された二値化信号を得ることが可能である。
また、前記デューティ制御部7の構成としては様々な方法が考えられるが、一例としてはローパスフィルタを用いて出力電圧の平均を取り、コンパレータ等によって基準電位と比較する方法が挙げられる。
次に、差動信号が電流信号である場合について説明する。
図62は、本発明の第21の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、7はデューティ制御部であり、10はノイズ除去部であり、11a,11bはESD保護回路である。
デューティ制御部7の出力は、制御信号として電流増幅部4a,4bの信号入力部に入力される。これによって、出力信号のデューティ所望の値にするように制御することが可能であり、高周波特性のよい二値化回路を構成することが可能である。
図62は、本発明の第21の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、7はデューティ制御部であり、10はノイズ除去部であり、11a,11bはESD保護回路である。
デューティ制御部7の出力は、制御信号として電流増幅部4a,4bの信号入力部に入力される。これによって、出力信号のデューティ所望の値にするように制御することが可能であり、高周波特性のよい二値化回路を構成することが可能である。
実施例22は、前記実施例6にESD保護回路と第2のノイズ除去部が設けられた実施例であり、最初に、差動信号が電圧信号である場合について説明する。
図63は、本発明の第22の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、7はデューティ制御部であり、10はノイズ除去部であり、11a,11bはESD保護回路である。
デューティ制御部7の出力は、制御信号として電圧増幅部の1a,1bの信号入力部に入力(1aでは、下方から入力;1bでは、上方から入力)され、更に、電圧増幅部1a,1bの各々に帰還回路5a,5bを設けることにより、帰還をかけている。
これによって、出力信号のデューティ所望の値にするように制御することが可能であり、また、電圧増幅部に帰還回路を用いることで、更に高周波特性の良い二値化回路を構成することが可能である。
図63は、本発明の第22の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、7はデューティ制御部であり、10はノイズ除去部であり、11a,11bはESD保護回路である。
デューティ制御部7の出力は、制御信号として電圧増幅部の1a,1bの信号入力部に入力(1aでは、下方から入力;1bでは、上方から入力)され、更に、電圧増幅部1a,1bの各々に帰還回路5a,5bを設けることにより、帰還をかけている。
これによって、出力信号のデューティ所望の値にするように制御することが可能であり、また、電圧増幅部に帰還回路を用いることで、更に高周波特性の良い二値化回路を構成することが可能である。
次に、差動信号が電流信号である場合について説明する。
図64は、本発明の第22の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、7はデューティ制御部であり、10はノイズ除去部であり、11a,11bはESD保護回路である。
デューティ制御部7の出力は、制御信号として電流増幅部の4a,4bの信号入力部に入力(4aでは、下方から入力;4bでは、上方から入力)され、更に、電流増幅部4a,4bの各々に帰還回路5a,5bを設けることにより、帰還をかけている。
これによって、出力信号のデューティ所望の値にするように制御することが可能であり、また、電流増幅部に帰還回路を用いることで、更に高周波特性の良い二値化回路を構成することが可能である。
図64は、本発明の第22の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、7はデューティ制御部であり、10はノイズ除去部であり、11a,11bはESD保護回路である。
デューティ制御部7の出力は、制御信号として電流増幅部の4a,4bの信号入力部に入力(4aでは、下方から入力;4bでは、上方から入力)され、更に、電流増幅部4a,4bの各々に帰還回路5a,5bを設けることにより、帰還をかけている。
これによって、出力信号のデューティ所望の値にするように制御することが可能であり、また、電流増幅部に帰還回路を用いることで、更に高周波特性の良い二値化回路を構成することが可能である。
実施例23は、前記実施例7にESD保護回路と第2のノイズ除去部が設けられた実施例であり、最初に、差動信号が電圧信号である場合について説明する。
図65は、本発明の第23の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、8a,8bはデューティ制御部であり、10はノイズ除去部であり、11a,11bはESD保護回路である。
デューティ制御部8aの出力は、制御信号として電圧増幅部1aの信号入力部に入力され、デューティ制御部8bの出力は、制御信号として電圧増幅部1bの信号入力部に入力される。
本図に示すように、差動信号の各々の出力結果にデューティ制御をかけることでも、デューティを所望の値とする制御を行うことが可能である。
図65は、本発明の第23の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、8a,8bはデューティ制御部であり、10はノイズ除去部であり、11a,11bはESD保護回路である。
デューティ制御部8aの出力は、制御信号として電圧増幅部1aの信号入力部に入力され、デューティ制御部8bの出力は、制御信号として電圧増幅部1bの信号入力部に入力される。
本図に示すように、差動信号の各々の出力結果にデューティ制御をかけることでも、デューティを所望の値とする制御を行うことが可能である。
次に、差動信号が電流信号である場合について説明する。
図66は、本発明の第23の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、8a,8bはデューティ制御部であり、10はノイズ除去部であり、11a,11bはESD保護回路である。
デューティ制御部8aの出力は、制御信号として電流増幅部4aの信号入力部に入力される。また、デューティ制御部8bの出力は、制御信号として電流増幅部4bの信号入力部に入力される。
本図に示すように、差動信号の各々の出力結果にデューティ制御をかけることでも、デューティを所望の値とする制御を行うことが可能であり、特に、電流増幅入力を用いることで、更に高周波性の良い二値化回路を構成することが可能である。
図66は、本発明の第23の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電流増幅部であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、8a,8bはデューティ制御部であり、10はノイズ除去部であり、11a,11bはESD保護回路である。
デューティ制御部8aの出力は、制御信号として電流増幅部4aの信号入力部に入力される。また、デューティ制御部8bの出力は、制御信号として電流増幅部4bの信号入力部に入力される。
本図に示すように、差動信号の各々の出力結果にデューティ制御をかけることでも、デューティを所望の値とする制御を行うことが可能であり、特に、電流増幅入力を用いることで、更に高周波性の良い二値化回路を構成することが可能である。
実施例24は、前記実施例8にESD保護回路と第2のノイズ除去部が設けられた実施例であり、最初に、差動信号が電圧信号である場合について説明する。
図67は、本発明の第24の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、8a,8bはデューティ制御部であり、10はノイズ除去部であり、11a,11bはESD保護回路である。
デューティ制御部8aの出力は、制御信号として電圧増幅部1aの信号入力部に入力され、更に、電圧増幅部1aに帰還回路5aを設けることにより、回路に帰還をかけている。
また、デューティ制御部8bの出力については、前記デューティ制御部8aの出力についての説明と同様であるので、説明を省略する。
図67は、本発明の第24の実施例である電圧差動信号受信回路の構成を示した図である。
1a,1bは電圧増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、8a,8bはデューティ制御部であり、10はノイズ除去部であり、11a,11bはESD保護回路である。
デューティ制御部8aの出力は、制御信号として電圧増幅部1aの信号入力部に入力され、更に、電圧増幅部1aに帰還回路5aを設けることにより、回路に帰還をかけている。
また、デューティ制御部8bの出力については、前記デューティ制御部8aの出力についての説明と同様であるので、説明を省略する。
本図に示すように、差動信号の各々の出力結果にデューティ制御をかけることでも、デューティを所望の値とする制御を行うことが可能であり、更に、電圧増幅部に帰還回路を用いることで、更に高周波性の良い二値化回路を構成することが可能である。
次に、差動信号が電流信号である場合について説明する。
図68は、本発明の第24の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電圧増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、8a,8bはデューティ制御部であり、10はノイズ除去部であり、11a,11bはESD保護回路である。
デューティ制御部8aの出力は、制御信号として電流増幅部4aの信号入力部に入力され、更に、電流増幅部4aに帰還回路5aを設けることにより、回路に帰還をかけている。
また、デューティ制御部8bについては、前記デューティ制御部8aの出力についての説明と同様であるので、説明を省略する。
図68は、本発明の第24の実施例である電流差動信号受信回路の構成を示した図である。
4a,4bは電圧増幅部であり、5a,5bは帰還回路であり、2a,2bは信号二値化部であり、6はホールド回路であり、8a,8bはデューティ制御部であり、10はノイズ除去部であり、11a,11bはESD保護回路である。
デューティ制御部8aの出力は、制御信号として電流増幅部4aの信号入力部に入力され、更に、電流増幅部4aに帰還回路5aを設けることにより、回路に帰還をかけている。
また、デューティ制御部8bについては、前記デューティ制御部8aの出力についての説明と同様であるので、説明を省略する。
本図に示すように、差動信号の各々の出力結果にデューティ制御をかけることでも、デューティを所望の値とする制御を行うことが可能であり、更に、電流増幅部に帰還回路を用いることで、更に高周波性の良い二値化回路を構成することが可能である。
(効果)
以上の説明から明らかなように、一対の差動信号を受信する差動信号受信回路であって、個々の差動信号の電圧を入力として受け、増幅して出力する電圧増幅部と、増幅された個々の差動信号を入力し、二値化して、二値化出力として出力する信号二値化部と、個々の二値化出力を元に、同相信号を除去し差動信号を検出する信号検出部と、を有することにより、受信した差動信号を通常の差動増幅回路を用いることなく、良好な高周波特性を持つ回路構成のみを用いて検出することが可能となり、高周波特性の改善につながり、また二値化信号はデジタル的に処理されるために、チップ面積の縮小・消費電力の削減につながり、コスト削減を実現することが可能である。
以上の説明から明らかなように、一対の差動信号を受信する差動信号受信回路であって、個々の差動信号の電圧を入力として受け、増幅して出力する電圧増幅部と、増幅された個々の差動信号を入力し、二値化して、二値化出力として出力する信号二値化部と、個々の二値化出力を元に、同相信号を除去し差動信号を検出する信号検出部と、を有することにより、受信した差動信号を通常の差動増幅回路を用いることなく、良好な高周波特性を持つ回路構成のみを用いて検出することが可能となり、高周波特性の改善につながり、また二値化信号はデジタル的に処理されるために、チップ面積の縮小・消費電力の削減につながり、コスト削減を実現することが可能である。
また、一対の差動信号を受信する差動信号受信回路であって、個々の差動信号の電流を入力として受け、増幅して出力する電流増幅部と、増幅された個々の差動信号を入力し、二値化して、二値化出力として出力する信号二値化部と、個々の二値化出力を元に、同相信号を除去し差動信号を検出する信号検出部と、を有することにより、受信した差動信号を通常の差動増幅回路を用いることなく、より良好な高周波特性を持つ回路構成のみを用いて検出することが可能となり、高周波特性の改善につながり、また二値化信号はデジタル的に処理されるために、チップ面積の縮小・消費電力の削減につながり、コスト削減を実現することが可能である。
また、更に、電圧増幅部の出力を元に回路に帰還をかける帰還回路を備えることにより、より高周波特性の良い回路構成として差動信号の検出を行うことが可能となる。
また、更に、電流増幅部の出力を元に回路に帰還をかける帰還回路を備えることにより、より高周波特性の良い回路構成として差動信号の検出を行うことが可能となる。
また、更に、前記信号検出部において送信元の二値化信号を正しく復元し二値化データ出力として出力するホールド回路を備えることにより、受信した差動信号を通常の差動増幅回路を用いることなく、良好な高周波特性を持つ回路構成のみを用いて二値化することが可能となる。
また、更に、前記ホールド回路から出力される前記二値化データ出力を受信し、制御信号を前記信号受信部に入力する事で出力デューティを所望の値に制御する第1のデューティ制御部を備える事により、二値化出力データのデューティが所望の値になるように制御することができ、より正確な二値化出力データを得ることが可能となる。
また、更に、個々の前記二値化回路から出力される前記二値化出力を受信し、制御信号を前記信号受信部に入力する事で出力デューティを所望の値に制御する第2のデューティ制御部を備えることにより、個々の二値化データのデューティが所望の値になるように制御することができ、より正確な二値化出力データを得ることが可能となる。
また、更に、前記差動信号を受信し、同相ノイズを除去して差動信号を出力する第1のノイズ除去部備える事により、受信した差動信号を通常の差動増幅回路を用いることなく、良好な同相信号除去比と高周波特性を持つ回路構成を用いて検出することが可能となり、高周波特性の改善につながり、また二値化信号はデジタル的に処理されるために、チップ面積の縮小・消費電力の削減につながり、コスト削減を実現することが可能である。
また、更に、内部回路を入力部の過大な電流放電から保護する為のESD保護回路と、前記ESD保護回路の寄生容量を打ち消す効果を持ち、前記差動入力信号を受信して同相ノイズを除去し、差動信号を出力するノイズ除去部と、を備えることにより、ESD保護と特性インピーダンスの整合を同時に満たして差動信号を受信することが可能となり、受信信号の特性劣化防止及び回路のESD耐性の向上につながり、受信した差動信号を通常の差動増幅回路を用いることなく、良好な同相信号除去比と高周波特性を持つ回路構成を用いて検出することができ、高周波特性の改善につながり、また二値化信号はデジタル的に処理されるために、チップ面積の縮小・消費電力の削減につながり、コスト削減を実現することが可能である。
図69は、本発明による効果を説明した図である。
本図は、本発明と従来技術の周波数特性をシュミレーションした結果であり、同程度のチップサイズ、消費電力量で比較した、従来の差動増幅回路を用いた回路と本発明の回路とを比較したものである。図において、vdb(n(23))で示した線(上側)が本発明によるもので、vdb(n(8))で示した線(下側)が従来のものである。
ゲインが−3dBとなるカットオフ周波数fcで比較すると、従来はfc=700MHz、本願ではfc=830MHzとなり、従来と比べて、18%ほど本発明の方が改善されていることが分かる。
本図は、本発明と従来技術の周波数特性をシュミレーションした結果であり、同程度のチップサイズ、消費電力量で比較した、従来の差動増幅回路を用いた回路と本発明の回路とを比較したものである。図において、vdb(n(23))で示した線(上側)が本発明によるもので、vdb(n(8))で示した線(下側)が従来のものである。
ゲインが−3dBとなるカットオフ周波数fcで比較すると、従来はfc=700MHz、本願ではfc=830MHzとなり、従来と比べて、18%ほど本発明の方が改善されていることが分かる。
1 電圧増幅部
2 信号二値化部
3 信号検出部
4 電流増幅部
5 帰還回路
6 ホールド回路
7 デューティ制御部(第1)
8 デューティ制御部(第2)
9 ノイズ除去部(第1)
10 ノイズ除去部(第2)
11 ESD保護回路
2 信号二値化部
3 信号検出部
4 電流増幅部
5 帰還回路
6 ホールド回路
7 デューティ制御部(第1)
8 デューティ制御部(第2)
9 ノイズ除去部(第1)
10 ノイズ除去部(第2)
11 ESD保護回路
Claims (14)
- 一対の差動信号を受信する差動信号受信回路であって、
個々の差動信号の電圧を入力として受け、増幅して出力する電圧増幅部と、
増幅された個々の差動信号を入力し、二値化して、二値化出力として出力する信号二値化部と、
個々の二値化出力を元に、同相信号を除去し差動信号を検出する信号検出部と、を有することを特徴とする差動信号受信回路。 - 一対の差動信号を受信する差動信号受信回路であって、
個々の差動信号の電流を入力として受け、増幅して出力する電流増幅部と、
増幅された個々の差動信号を入力し、二値化して、二値化出力として出力する信号二値化部と、
個々の二値化出力を元に、同相信号を除去し差動信号を検出する信号検出部と、を有することを特徴とする差動信号受信回路。 - 前記電圧増幅部の出力を元に、回路に帰還をかける帰還回路を有することを特徴とする請求項1記載の差動信号受信回路。
- 前記電流増幅部の出力を元に、回路に帰還をかける帰還回路を有することを特徴とする請求項2記載の差動信号受信回路。
- 前記信号検出部において、送信元の二値化信号を正しく復元し、二値化データ出力として出力するホールド回路を有することを特徴とする請求項1または3に記載の差動信号受信回路。
- 前記信号検出部において、送信元の二値化信号を正しく復元し、二値化データ出力として出力するホールド回路を有することを特徴とする請求項2または4に記載の差動信号受信回路。
- 前記ホールド回路から出力される二値化データ出力を受信し、制御信号を前記電圧増幅部に入力することで出力デューティを所望の値に制御する第1のデューティ制御部を有することを特徴とする請求項5記載の差動信号受信回路。
- 前記ホールド回路から出力される二値化データ出力を受信し、制御信号を前記電流増幅部に入力することで出力デューティを所望の値に制御する第1のデューティ制御部を有することを特徴とする請求項6記載の差動信号受信回路。
- 個々の前記二値化回路から出力される二値化データ出力を受信し、制御信号を前記電圧増幅部に入力することで出力デューティを所望の値に制御する第2のデューティ制御部を有することを特徴とする請求項5記載の差動信号受信回路。
- 個々の前記二値化回路から出力される二値化データ出力を受信し、制御信号を前記電流増幅部に入力することで出力デューティを所望の値に制御する第2のデューティ制御部を有することを特徴とする請求項6記載の差動信号受信回路。
- 前記差動信号を受信し、同相ノイズを除去して差動信号を出力する第1のノイズ除去部を有することを特徴とする請求項1,3,5,7,9のいずれか1項に記載の差動信号受信回路。
- 前記差動信号を受信し、同相ノイズを除去して差動信号を出力する第1のノイズ除去部を有することを特徴とする請求項2,4,6,8,10のいずれか1項に記載の差動信号受信回路。
- 内部回路を入力部の過大な電流放電から保護する静電気保護回路と、
前記静電気保護回路の寄生容量を打ち消し、前記差動入力信号を受信して同相ノイズを除去し、差動信号を出力する第2のノイズ除去部と、を有することを特徴とする請求項1,3,5,7,9のいずれか1項に記載の差動信号受信回路。 - 内部回路を入力部の過大な電流放電から保護する静電気保護回路と、
前記静電気保護回路の寄生容量を打ち消し、前記差動入力信号を受信して同相ノイズを除去し、差動信号を出力する第2のノイズ除去部と、を有することを特徴とする請求項2,4,6,8,10のいずれか1項に記載の差動信号受信回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004073488A JP2005260889A (ja) | 2004-03-15 | 2004-03-15 | 差動信号受信回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004073488A JP2005260889A (ja) | 2004-03-15 | 2004-03-15 | 差動信号受信回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ID=35086151
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004073488A Withdrawn JP2005260889A (ja) | 2004-03-15 | 2004-03-15 | 差動信号受信回路 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2005260889A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7907681B2 (en) | 2007-01-10 | 2011-03-15 | Ricoh Company, Ltd. | Circuit and method for differential signaling receiver |
JP2014241497A (ja) * | 2013-06-11 | 2014-12-25 | ローム株式会社 | 半導体集積回路 |
JPWO2013084517A1 (ja) * | 2011-12-05 | 2015-04-27 | 三菱電機株式会社 | 信号伝達回路 |
-
2004
- 2004-03-15 JP JP2004073488A patent/JP2005260889A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7907681B2 (en) | 2007-01-10 | 2011-03-15 | Ricoh Company, Ltd. | Circuit and method for differential signaling receiver |
JPWO2013084517A1 (ja) * | 2011-12-05 | 2015-04-27 | 三菱電機株式会社 | 信号伝達回路 |
US9195253B2 (en) | 2011-12-05 | 2015-11-24 | Mitsubishi Electric Corporation | Signal transmission circuit |
JP2014241497A (ja) * | 2013-06-11 | 2014-12-25 | ローム株式会社 | 半導体集積回路 |
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