JP2006174066A - 送受信装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 環境条件の変化、及びプロセス条件の変化があっても、最適な振幅を持つ信号を送信でき、かつ、最適な受信性能にて信号を受信できる送受信装置を提供すること
【解決手段】送信振幅、及び受信振幅を検知する振幅検知回路111と、送信振幅を保持する送信信号レジスタ112と、受信振幅を保持する受信信号レジスタ113と、環境条件を検出する環境条件検出回路117と、プロセス条件を検出するプロセス条件検出回路118と、送信振幅、環境条件、及びプロセス条件に基づいて、送信性能係数を出力する送信性能係数回路114と、受信振幅、環境条件、及びプロセス条件に基づいて、受信性能係数を出力する受信性能係数回路115と、送信データの送信の際、上記送信性能係数に従って、送信振幅を調節する送信部11と、受信データの受信の際、上記受信性能係数に従って、受信性能を調節する受信部12とを具備する。
【選択図】 図1

Description

本発明は送受信装置に係わり、特に、送信性能、及び受信性能を調節する送受信装置に関する。
送信信号TXの場合、その出力振幅が、環境条件(送受信装置周囲の温度等)、プロセス条件(トランジスタのしきい値等)に起因し、規格のセンター振幅に合わない場合がある。
送信信号TXの振幅が大きい場合には余分な電流を流すことになり、送受信装置の消費電力が増大する。反対に、小さい場合には通信品質が損なわれる。
受信信号RXの場合も同様に、上記環境条件、上記プロセス条件に起因し、最小振幅を受信できない場合がある。
通常は、最悪条件においても受信可能となるように設計されるので、規格のセンター振幅を受信する場合は過剰マージンとなり、余分な電流を流すことになる。このため、送受信装置の消費電力が増大する。
なお、受信した信号の振幅を検知し、振幅の幅が一定となるよう、利得制御手段に帰還制御をかける受信装置は、特許文献1に記載されている。
特開2001−111915号公報
この発明は、環境条件の変化、及びプロセス条件の変化があっても、最適な振幅を持つ信号を送信でき、かつ、最適な受信性能にて信号を受信できる送受信装置を提供する。
この発明の一態様に係る送受信装置は、送信振幅、及び受信振幅を検知する振幅検知回路と、前記検知した送信振幅を保持する送信信号レジスタと、前記検知した受信振幅を保持する受信信号レジスタと、環境条件を検出する環境条件検出回路と、プロセス条件を検出するプロセス条件検出回路と、前記送信信号レジスタからの送信振幅と、前記環境条件検出回路からの環境条件と、前記プロセス条件検出回路からのプロセス条件とに基づいて、送信性能係数を出力する送信性能係数回路と、前記受信信号レジスタからの受信振幅と、前記環境条件検出回路からの環境条件と、前記プロセス条件検出回路からのプロセス条件とに基づいて、受信性能係数を出力する受信性能係数回路と、前記送信データの送信の際、前記送信性能係数に従って、送信振幅を調節する送信部と、前記受信データの受信の際、前記受信性能係数に従って、受信性能を調節する受信部とを具備する。
この発明によれば、環境条件の変化、及びプロセス条件の変化があっても、最適な振幅を持つ信号を送信でき、かつ、最適な受信性能にて信号を受信できる送受信装置を提供できる。
以下、この発明の実施形態のいくつかを、図面を参照して説明する。この説明に際し、全図にわたり、共通する部分には共通する参照符号を付す。
(第1実施形態)
図1は、この発明の第1実施形態に係る送受信装置、及びそのネットワークを示す図である。
図1に示すように、第1実施形態に係る送受信装置1の入出力端子D+、D−は、伝送路、例えば、ケーブル2に接続され、送受信装置1は、ケーブル2を介して別の送受信装置3と接続される。送受信装置1は、別の送受信装置3との間で通信を行う。
第1実施形態に係る送受信装置1は、送信部11、受信部12に加えて、送受信装置性能調整回路13を有する。
送受信装置性能調整回路13は、振幅検知回路111、送信信号レジスタ112、受信信号レジスタ113、送信信号性能係数回路114、受信信号性能係数回路115、リセット信号発生回路116、環境条件検出回路117、及びプロセス条件検出回路118を含む。
振幅検知回路111は、送信信号TX、及び受信信号RXの振幅を検知し、検知出力VOUTを出力する。送信の場合、検知出力VOUTは送信信号レジスタ112へと送られ、受信の場合、検知出力VOUTは受信信号レジスタ113へと送られる。送信の場合の動作波形図を図2に、受信の場合の動作波形図を図3に示す。
(送信の場合)
図2に示すように、送信イネーブル信号TX_ENABLEが“L”から“H”となる。信号TX_ENABLEは、送信部11に入力されるとともに、送信信号レジスタ112、及びリセット信号発生回路116に入力される。信号TX_ENABLEが“H”の間、送信部11は活性状態となり、送信データTX_DATAを送信信号TXに変換する。
送信信号TXは入出力端子D+、D−に与えられ、ケーブル2を介して、別の送受信装置3に送信される。これとともに、送信信号TXは、振幅検知回路111に与えられる。振幅検知回路111は、送信信号TXの振幅を検知し、検知出力VOUTを出力する。信号TX_ENABLEが“H”の間、例えば、送信信号レジスタ112は入力禁止となっており、送信信号レジスタ112の出力TX_REGは、前回の検知出力VOUTに基づいた送信振幅データTX_Q0となっている。送信振幅データTX_Q0は、送信信号性能係数回路114に与えられる。
送信信号性能係数回路114は、送信振幅データTX_Q0に、環境条件データE.C.、及びプロセス条件データP.C.に基づいて、TX_性能係数(送信性能係数)を算出し、送信部11に与える。環境条件データE.C.は、環境条件検出回路117から出力される。検出回路117は、送受信装置1の周囲の環境、例えば、温度等に基づいて、環境条件を検出し、検出した環境条件から環境条件データE.C.を算出する。プロセス条件データP.C.は、プロセス条件検出回路118から出力される。検出回路118は、例えば、しきい値等に基づいて、プロセス条件を検出し、検出したプロセス条件からプロセス条件データP.C.を算出する。ここでいうプロセス条件とは、IC製造的なものであり、例えば、製造ばらつきに起因したトランジスタしきい値の変化(ばらつき)である。
送信部11は、与えられたTX_性能係数に基づいて、送信信号TXの振幅を調整する。なお、最初の送信の際のTX_性能係数は、前回の送信振幅データTX_Q0、環境条件データE.C.、プロセス条件データP.C.に基づいた係数TX_K0である。
この後、送信イネーブル信号TX_ENABLEが“H”から“L”となる。信号TX_ENABLEが“H”から“L”に立ち下がった時、例えば、送信信号レジスタ112は入力許可となり、送信信号レジスタ112の出力TX_REGは、今回の検知出力VOUTに基づいた送信振幅データTX_Q1に変更される。送信信号性能係数回路114は、変更された送信振幅データTX_Q1に、環境条件データE.C.、及びプロセス条件データP.C.に基づいた係数TX_K1を出力する。
この後、リセット信号発生回路116から“H”のリセット信号VOUT_RESETが一時的に、例えば、パルス状に出力され、振幅検知回路111に入力される。振幅検知回路111の検知出力VOUTは、例えば、ゼロレベルにリセットされる。
この後、送信イネーブル信号TX_ENABLEが、再度“L”から“H”となり、上述の動作を繰り返す。この際のTX_性能係数は、振幅データTX_Q1、環境条件データE.C.、プロセス条件データP.C.に基づいた係数TX_K1であるから、送信信号TXは、最適な振幅に調節されたものとなる。
TX_性能係数と、送信信号TXの振幅との関係の一例を、図4に示す。
図4に示すように、TX_性能係数と送信信号TXの振幅との間には、TX_性能係数を下げると、振幅が増す特性がある。本例によれば、この特性を、複数に段階設定できる。そして、段階設定された特性のうち、どの特性を採用するかは、環境条件、及びプロセス条件に基づいて決定することができる。
(受信の場合)
図3に示すように、別の送受信装置3からの受信信号RXが、ケーブル2を介して入出力端子D+、D−に与えられる。入出力端子D+、D−に与えられた受信信号RXは、受信部12に与えられるとともに、振幅検知回路111に与えられる。なお、最初の受信の際のRX_性能係数(受信性能係数)は、前回の振幅データRX_Q0、環境条件データE.C.、プロセス条件データP.C.に基づいた係数RX_K0である。受信部12は、係数RX_K0に基づいて、その受信性能を調節する。
振幅検知回路111は、受信信号RXの振幅を検知し、検知出力VOUTを出力する。検知出力VOUTは、受信信号レジスタ113に入力される。受信信号レジスタ113は、信号EOPが“H”から“L”に立ち下がった時のみ、入力を受け付ける。信号EOPが“L”の状態、“L”から“H”に立ち上がった時、及び“H”の状態においては、入力を受け付けない。このため、受信信号レジスタ113の出力RX_REGは、前回の検知出力VOUTに基づいた振幅データRX_Q0のままである。振幅データRX_Q0は、受信信号性能係数回路115に与えられる。信号EOPは、例えば、通信の区切りを示す信号であり、ページの区切りがきた時や、パケットの区切りがきた時に、パルス状に発生される。信号EOPは、リセット信号発生回路116にも入力される。
受信信号性能係数回路115は、振幅データRX_Q0に、環境条件データE.C.、及びプロセス条件データP.C.に基づいて、RX_性能係数を算出し、受信部12に与える。
受信部12は、上述の通り、与えられたRX_性能係数に基づいて、自身の受信性能を調節する。
この後、信号EOPが一時的に、例えば、パルス状に出力される。信号EOPが“H”から“L”に立ち下がった時、例えば、受信信号レジスタ113は入力許可となり、受信信号レジスタ113の出力RX_REGは、今回の検知出力VOUTに基づいた振幅データRX_Q1に変更される。受信信号性能係数回路115は、変更された振幅データRX_Q1に、環境条件データE.C.、及びプロセス条件データP.C.に基づいた係数RX_K1を出力する。
この後、リセット信号発生回路116から“H”のリセット信号VOUT_RESETが一時的に出力され、振幅検知回路111に入力され、振幅検知回路111の検知出力VOUTは、例えば、ゼロレベルにリセットされる。
この後、入出力端子D+、D−に、受信信号RXが与えられると、上述の動作を繰り返す。この際のRX_性能係数は、振幅データRX_Q1、環境条件データE.C.、プロセス条件データP.C.に基づいた係数RX_K1であるから、受信部12の受信性能は、最適に調整されたものとなる。
RX_性能係数と、受信信号RXの振幅との関係の一例を、図5に示す。
図5に示すように、RX_性能係数と受信信号RXの振幅との間にも、RX_性能係数を下げると、振幅が増す特性がある。本例によれば、この特性を、複数に段階設定でき、段階設定された特性のうち、どの特性を採用するかは、環境条件、及びプロセス条件に基づいて決定することができる。
(第2実施形態)
第2実施形態は、第1実施形態の具体的な回路例に関する。
図6は、図1に示す送信部11の一回路例を示す回路図である。
図6に示すように、送信部11は、送信回路201と電流源回路202とを含む。電流源回路202は、電流源211と電流調節回路212とを含む。電流調節回路212は、電流源211からの電流を、TX_性能係数(TXCONT)に基づいて調節し、調節した電流を送信回路201に供給する。本例では、TX_性能係数(TXCONT)は、2ビットの信号として送信部11に与えられる。2ビットの信号はデコード回路(DECODER)213に入力される。デコード回路213は、2ビットの信号をデコードし、例えば、4本の調節信号を出力する。調節信号は、電流調節回路212に入力され、例えば、4つのスイッチ回路から選ばれた一つを導通させる、あるいは導通させるスイッチ回路の数を設定する。従って、電流源回路202は、TX_性能係数(TXCONT)に基づいて、電流の、例えば、量を調節して送信回路201に供給でき、そして、送信回路201は、振幅データTX_Q1、環境条件データE.C.、プロセス条件データP.C.に基づいて最適な振幅に調節された送信信号TXを出力できる。
図7は、図1に示す受信部12の一回路例を示す回路図である。
図7に示すように、受信部12は、受信回路301と、送信部11と同様の電流源回路302とを含む。電流源回路302は、電流源311と電流調節回路312とを含み、電流源311からの電流を、RX_性能係数(RXCONT)に基づいて調節し、調節した電流を受信回路301に供給する。本例では、RX_性能係数(RXCONT)は2ビットの信号であり、送信部11と同様に、デコード回路313において、例えば、4本の調節信号にデコードされる。4本の調節信号は、電流調節回路312内の、4つのスイッチ回路から選ばれた一つを導通させる、あるいは導通させるスイッチ回路の数を設定する。これにより、電流源回路302は、RX_性能係数(RXCONT)に基づいた、最適な電流を受信回路301に供給できる。この結果、受信回路301は、自身の受信性能を最適に調節することができる。
図8は、図1に示す振幅検知回路111の一回路例を示す回路図である。
図8に示すように、本例に係る振幅検知回路111は、入出力端子D+に与えられた電位と、入出力端子D−に与えられた電位との差の平均値を測定する回路を含む。このような回路の一例は、例えば、入出力端子D+の電位を、増幅器401を介して抵抗分割回路402の一端に入力し、入出力端子D−の電位を、増幅器403を介して抵抗分割回路402の他端に入力した回路である。増幅器401の入力端子(+)には入出力端子D+の電位が与えられ、その入力端子(−)には増幅器401の出力が入力される。同様に、増幅器403の入力端子(+)には入出力端子D−の電位が与えられ、その入力端子(−)には増幅器403の出力が入力される。抵抗分割回路402の抵抗r1の抵抗値と、r2の抵抗値とは、例えば、ほぼ同じである。これにより、入出力端子D+の電位と入出力端子D−の電位との差の平均値、即ち送信信号TXの振幅の平均値、及び受信信号RXの振幅の平均値がアナログ信号として抽出される。平均値を示すアナログ信号は、アナログ−デジタル変換器404に入力され、例えば、平均値のレベルを示すデジタル信号に変換される。このデジタル信号が検知出力VOUTとなり、送信信号レジスタ112、又は受信信号レジスタ113に入力される。
図9Aは、図1に示す環境条件検出回路117の一回路例を示す回路図である。
図9Aに示す環境条件検出回路117は、環境条件のうち、特に、温度を検出する回路である。
本例の環境条件検出回路117は、高電位電源端子と低電位電源端子との間に直列に接続された電流源回路501と、ダイオード502とを含む。ダイオード502はカソードを低電位電源端子に接続し、アノードを電流源回路501に接続する。電流源回路501とダイオード502との接続ノードの電位VFは温度によって変化する。具体的には、図9Bに示すように、電位VFは、温度が上昇するに連れて低下する傾向を示す。このような電位VFを、アナログーデジタル変換器503に入力して温度の変化を示すデジタル信号に変換する。これにより、環境条件検出回路117は、環境条件の変化、例えば、温度の変化を示す環境条件データE.C.を出力することができる。
図10Aは、図1に示すプロセス条件検出回路118の一回路例を示す回路図である。
図10Aに示すプロセス条件検出回路118は、プロセス条件のうち、特に、トランジスタのしきい値のばらつきを検出する回路である。
トランジスタは、そのしきい値が設計通りとなるように製造される。しかし、トランジスタは、ゲート電極等のパターニング工程(加工)、不純物の導入工程(イオン注入)、及び不純物の活性化工程(加熱)等を経て形成される。このため、ウェーハ面内やウェーハ毎に、ある程度の不確定な要素、例えば、パターニング量の偏在、注入量や注入深さの偏在、及び温度の偏在等を含んでしまう。これが、集積回路毎の微妙な特性の差、即ち特性のばらつきとして現れる。このばらつきが許容範囲内であるならば、良品である。良品であるから、集積回路としては何等の問題は無い。しかしながら、集積回路毎に、そのばらつきの位置を知り、このばらつきの位置を集積回路の動作に反映させることができれば、集積回路の性能は格段に向上する。これを実現するための回路が、プロセス条件検出回路118である。
本例のプロセス条件検出回路118は、高電位電源端子と低電位電源端子との間に直列に接続された電流源回路601と、トランジスタ(MOS Tr)602とを含む。トランジスタ602が、例えば、Nチャネル型トランジスタである場合には、そのソースは低電位電源端子に接続され、そのドレインは電流源回路601に接続される。そして、そのゲートはドレインに短絡される。電流源回路601とトランジスタ602との接続ノードの電位VGは、トランジスタ602のしきい値によって変化する。具体的には、図10Bに示すように、電位VGは、しきい値が高い位置にあるほど、増加する傾向を示す。このような電位VGを、アナログーデジタル変換器603に入力する。これにより、トランジスタ602のしきい値の位置に応じたデジタル信号を得ることができる。これは、集積回路毎に得られる。このように、プロセス条件検出回路118は、集積回路毎のプロセス条件のばらつきの位置、例えば、しきい値のばらつきの位置を示すプロセス条件データP.C.を出力することができる。
図11Aは、図1に示す送信信号性能係数回路114の一回路例を示す回路図である。
図11Aに示すように、送信信号性能係数回路114はROM701を含む。送信信号レジスタ112の出力(送信振幅データ)TX_REG、環境条件データE.C.、及びプロセス条件データP.C.は、ROM701に入力される。ROM701は、これらのデータに基づいたTX_性能係数を出力する。TX_性能係数の値は、基本的に、送信振幅データTX_REGの値に基づいて決められる。
図11Bは、TX_性能係数と送信振幅データTX_REGとの関係を示す特性図である。
図11Bに示すように、TX_性能係数と送信振幅データTX_REGとの関係は、関数によって表すことができる。これが特性線…I〜III…である。本例では、特性線…I〜III…が複数設定される。これら特性線…I〜III…は、それぞれ環境条件データE.C.の値、及びプロセス条件データP.C.の値が考慮されたものである。これら特性線…I〜III…の中から最適な特性線が、環境条件データE.C.、及びプロセス条件データP.C.に基づいて選定される。
ROM701には、例えば、特性線…I〜III…を示す特性線データが格納される。環境条件データE.C.、及びプロセス条件データP.C.はROM701に入力された後、ここに格納された特性線データと、例えば、照合される。照合の結果、入力された値に適合した特性線データが選ばれ、特性線…I〜III…の中から最適な特性線が選定される。例えば、特性線IIが選定されたとする。この場合には、TX_性能係数の値は、ROM701に入力された送信振幅データTX_REGの値と特性線IIとから決まる。例えば、TX_性能係数の値は、送信振幅データTX_REGの値と特性線IIとの交点となる。
図12Aは、図1に示す受信信号性能係数回路115の一回路例を示す回路図である。
図12Aに示すように、受信信号性能係数回路115は、送信信号性能係数回路114と同様の構成を持つ。即ち、ROM801を持つ。ROM801には、ROM701と同様に、例えば、特性線…i〜iii…を示す特性線データが格納される。これら特性線…i〜iii…は、それぞれ環境条件データE.C.の値、及びプロセス条件データP.C.の値が考慮されたものである。ROM801の動作は、ROM701と同様であり、環境条件データE.C.、及びプロセス条件データP.C.がROM801に入力された後、ここに格納された特性線データと、例えば、照合される。そして、入力された値に適合した特性線データが選ばれ、特性線…i〜iii…の中から最適な特性線が選定される。例えば、特性線iiが選定されたとする。この場合には、RX_性能係数の値は、ROM801に入力された受信振幅データRX_REGの値と特性線iiとから決まる。例えば、RX_性能係数の値は、受信振幅データRX_REGの値と特性線iiとの交点となる。
以上、この発明をいくつかの実施形態により説明したが、この発明は各実施形態に限定されるものではなく、その実施にあたっては発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。
例えば、送受信方式として、ケーブルを用いた有線方式を説明したが、もちろん無線方式も適用できる。
また、各実施形態は、それぞれ単独で実施することが可能であるが、適宜組み合わせて実施することも可能である。
また、各実施形態は、それぞれ種々の段階の発明を含んでおり、各実施形態において開示した複数の構成要件の適宜な組み合わせにより、種々の段階の発明を抽出することが可能である。
また、各実施形態は、この発明を送受信装置に適用した例に基づき説明したが、この発明は送受信装置に限られるものではなく、その送受信装置を内蔵した電子機器もまた、この発明の範疇である。
図1はこの発明の第1実施形態に係る送受信装置、及びそのネットワークを示す図 図2は送信の場合を示す動作波形図 図3は受信の場合を示す動作波形図 図4はTX性能係数と送信振幅との関係を示す図 図5はRX性能係数と受信振幅との関係を示す図 図6は図1に示す送信部の一回路例を示す回路図 図7は図1に示す受信部の一回路例を示す回路図 図8は図1に示す振幅検知回路の一回路例を示す回路図 図9Aは図1に示す環境条件検出回路の一回路例を示す回路図、図9Bはその特性図 図10Aは図1に示すプロセス条件検出回路の一回路例を示す回路図、図10Bはその特性図 図11Aは図1に示す送信信号性能係数回路の一回路例を示す回路図、図11Bはその特性図 図12Aは図1に示す受信信号性能係数回路の一回路例を示す回路図、図12Bはその特性図
符号の説明
11…送信部、12…受信部、111…振幅検知回路、112…送信信号レジスタ、
113…受信信号レジスタ、114…送信性能係数回路、115…受信性能係数回路、
117…環境条件検出回路、118…プロセス条件検出回路。

Claims (3)

  1. 送信振幅、及び受信振幅を検知する振幅検知回路と、
    前記検知した送信振幅を保持する送信信号レジスタと、
    前記検知した受信振幅を保持する受信信号レジスタと、
    環境条件を検出する環境条件検出回路と、
    プロセス条件を検出するプロセス条件検出回路と、
    前記送信信号レジスタからの送信振幅と、前記環境条件検出回路からの環境条件と、前記プロセス条件検出回路からのプロセス条件とに基づいて、送信性能係数を出力する送信性能係数回路と、
    前記受信信号レジスタからの受信振幅と、前記環境条件検出回路からの環境条件と、前記プロセス条件検出回路からのプロセス条件とに基づいて、受信性能係数を出力する受信性能係数回路と、
    前記送信データの送信の際、前記送信性能係数に従って、送信振幅を調節する送信部と、
    前記受信データの受信の際、前記受信性能係数に従って、受信性能を調節する受信部と
    を具備することを特徴とする送受信装置。
  2. 前記送信部は、前記送信信号レジスタに保持された送信振幅、前記環境条件、及び前記プロセス条件に基づいた送信性能係数に従って、送信振幅を調節し、
    前記振幅検知回路は、前記送信した送信信号の送信振幅を検知し、
    前記送信信号レジスタは、前記検知した送信振幅を、新たに保持することを特徴とする請求項1に記載の送受信装置。
  3. 前記受信部は、前記受信信号レジスタに保持された受信振幅、前記環境条件、及び前記プロセス条件に基づいた受信性能係数に従って、受信性能を調整し、
    前記振幅検知回路は、前記受信した受信信号の受信振幅を検知し、
    前記受信信号レジスタは、前記検知した受信振幅を、新たに保持することを特徴とする請求項1及び請求項2いずれかに記載の送受信装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009088891A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Fujitsu Microelectronics Ltd 半導体装置、通信システム及び送受信振幅最適化方法、
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JP2012095185A (ja) * 2010-10-28 2012-05-17 Thine Electronics Inc 送信装置および送受信システム

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