JP2009021755A - Difference signal transmission circuit - Google Patents

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Tatsuro Akiyama
達郎 秋山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that it is difficult to make a device compact owing to increase of a wiring area because the number of signal lines becomes large when the number of signals becomes large, that is, a number of signal lines as many as two times a number of difference signals are needed to transmit the difference signals. <P>SOLUTION: A resistor is arranged in a path of current caused to flow to a differential input part of a differential output buffer, the value of current caused to flow to the resistor is changed on the basis of a difference input signal to change common mode voltage, a common mode detection buffer detects a change in the common mode voltage, and the difference signal is reconfigured and outputted. The number of signal lines can be reduced to 2/3. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、差動デジタル信号を伝送する回路に関し、信号線の本数を少なくすることができる差動信号伝送回路に関するものである。   The present invention relates to a circuit for transmitting a differential digital signal, and relates to a differential signal transmission circuit capable of reducing the number of signal lines.

図3に差動信号伝送回路を示す。この伝送回路は半導体チップ間の差動信号伝送等に用いられる。図3において、10は半導体チップであり、その内部に差動出力バッファ11〜13が形成されている。差動信号は、この差動出力バッファ11〜13を介して半導体チップ10の外部に出力される。20は半導体チップであり、その内部に差動入力バッファ21〜23が形成されている。差動信号は、この差動入力バッファ21〜23を介して半導体チップ20に取り込まれる。   FIG. 3 shows a differential signal transmission circuit. This transmission circuit is used for differential signal transmission between semiconductor chips and the like. In FIG. 3, reference numeral 10 denotes a semiconductor chip, in which differential output buffers 11 to 13 are formed. The differential signal is output to the outside of the semiconductor chip 10 through the differential output buffers 11 to 13. Reference numeral 20 denotes a semiconductor chip in which differential input buffers 21 to 23 are formed. The differential signal is taken into the semiconductor chip 20 through the differential input buffers 21-23.

差動出力バッファ11〜13の出力端子はそれぞれ差動入力バッファ21〜23の入力端子に接続されている。差動出力バッファ11〜13にはそれぞれ差動入力信号1〜3が入力される。この差動入力信号1〜3は差動出力バッファ11〜13でバッファリングされ、信号線を介して差動入力バッファ21〜23に入力される。この差動入力バッファ21〜23から、差動出力信号1〜3が半導体チップ20に出力される。このようにして、差動信号が半導体チップ10から半導体チップ20内に伝送される。   The output terminals of the differential output buffers 11 to 13 are connected to the input terminals of the differential input buffers 21 to 23, respectively. Differential input signals 1 to 3 are input to the differential output buffers 11 to 13, respectively. The differential input signals 1 to 3 are buffered by the differential output buffers 11 to 13 and input to the differential input buffers 21 to 23 through signal lines. Differential output signals 1 to 3 are output from the differential input buffers 21 to 23 to the semiconductor chip 20. In this way, the differential signal is transmitted from the semiconductor chip 10 into the semiconductor chip 20.

差動出力バッファ11〜13と差動入力バッファ21〜23は同じ構成を有している。抵抗R1、R2の一端は正電源VCCに接続され、他端はそれぞれトランジスタTr1、Tr2のコレクタに接続されている。トランジスタTr1、Tr2のエミッタは共通接続され、定電流源Is1の一端に接続されている。この定電流源Is1の他端は負電源VEEに接続されている。差動信号はトランジスタTr1、Tr2のベースに入力される。   The differential output buffers 11 to 13 and the differential input buffers 21 to 23 have the same configuration. One ends of the resistors R1 and R2 are connected to the positive power supply VCC, and the other ends are connected to the collectors of the transistors Tr1 and Tr2, respectively. The emitters of the transistors Tr1 and Tr2 are connected in common and connected to one end of the constant current source Is1. The other end of the constant current source Is1 is connected to a negative power source VEE. The differential signal is input to the bases of the transistors Tr1 and Tr2.

トランジスタTr3、Tr4のコレクタは正電源VCCに接続され、それらのエミッタはそれぞれ定電流源Is2、Is3の一端に接続されている。定電流源Is2、Is3の他端は負電源VEEに接続されている。また、トランジスタTr3のベースは抵抗R2とトランジスタTr2の接続点に、トランジスタTr4のベースは抵抗R1とトランジスタTr1の接続点に接続されている。差動信号はトランジスタTr3、Tr4のエミッタから出力される。   The collectors of the transistors Tr3 and Tr4 are connected to the positive power supply VCC, and their emitters are connected to one ends of the constant current sources Is2 and Is3, respectively. The other ends of the constant current sources Is2 and Is3 are connected to a negative power source VEE. The base of the transistor Tr3 is connected to the connection point between the resistor R2 and the transistor Tr2, and the base of the transistor Tr4 is connected to the connection point between the resistor R1 and the transistor Tr1. The differential signal is output from the emitters of the transistors Tr3 and Tr4.

このような構成において、トランジスタTr1のベース電位がトランジスタTr2のそれより高いとトランジスタTr1がオン、Tr2がオフになり、トランジスタTr3がオン、Tr4がオフになる。トランジスタTr1のベース電位がトランジスタTr2のそれより低いとトランジスタTr3がオフ、Tr4がオンになる。このようにして差動信号がバッファリングされる。   In such a configuration, when the base potential of the transistor Tr1 is higher than that of the transistor Tr2, the transistor Tr1 is turned on, the Tr2 is turned off, the transistor Tr3 is turned on, and the Tr4 is turned off. When the base potential of the transistor Tr1 is lower than that of the transistor Tr2, the transistor Tr3 is turned off and the Tr4 is turned on. In this way, the differential signal is buffered.

このような差動信号伝送回路は差動信号で信号を伝送するので、ノイズなどによってコモンモード電圧が変化しても、この変化は差動入力バッファで除去される。従って、ノイズなどの外部条件に影響されず、確実に信号を伝送することができる。
特開2003−018224号公報 特開2002004−356714号公報
Since such a differential signal transmission circuit transmits a signal as a differential signal, even if the common mode voltage changes due to noise or the like, this change is eliminated by the differential input buffer. Therefore, the signal can be transmitted reliably without being affected by external conditions such as noise.
JP 2003-018224 A Japanese Patent Laid-Open No. 2004-356714

しかしながら、このような差動信号伝送回路は1つの信号を伝送するためには2本の信号線が必要になる。通常半導体チップからは数十以上の信号が入出力されるので、半導体チップ間の信号線も数十本以上必要になる。そのため、信号線の設置面積が大きくなり、機器の小型化ができなくなるという課題があった。   However, such a differential signal transmission circuit requires two signal lines in order to transmit one signal. Usually, several tens or more signals are input / output from the semiconductor chip, and therefore, several tens or more signal lines are required between the semiconductor chips. Therefore, the installation area of the signal line is increased, and there is a problem that the device cannot be reduced in size.

従って本発明の目的は、信号線の本数を削減することができる差動信号伝送回路を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a differential signal transmission circuit capable of reducing the number of signal lines.

このような課題を解決するために、本発明のうち請求項1記載の発明は、
第1の差動信号が入力され、
この第1の差動信号によって2つの経路のどちらかに電流を流し、この2つの電流経路から差動出力信号を取り出す差動入力部と、
この差動入力部に流す電流を出力する定電流源と、
前記定電流源の出力電流が流れる経路の途中に配置された抵抗と、
を具備した第1の差動出力バッファと、
第2の差動信号が入力され、前記第1の差動出力バッファと同様の構成を有する第2の差動出力バッファと、
第3の差動信号が入力され、この第3の差動信号によって前記第1の差動出力バッファ内の前記抵抗、または前記第2の差動出力バッファ内の前記抵抗に流れる電流のいずれかを一定値だけ変化させるコモンモード電圧制御部と、
前記第1の差動出力バッファの出力が入力される第1の差動入力バッファと、
前記第2の差動出力バッファの出力が入力される第2の差動入力バッファと、
前記第1および第2の差動出力バッファの出力が入力され、これら入力された信号のコモンモード電圧から差動信号を生成して出力するコモンモード検出バッファと、
を具備したものである。差動信号を伝送する信号線の数を削減することができる。
In order to solve such a problem, the invention according to claim 1 of the present invention,
A first differential signal is input;
A differential input section for causing a current to flow through one of the two paths by the first differential signal and extracting a differential output signal from the two current paths;
A constant current source that outputs a current flowing through the differential input section;
A resistor arranged in the middle of a path through which the output current of the constant current source flows;
A first differential output buffer comprising:
A second differential output buffer that receives a second differential signal and has a configuration similar to that of the first differential output buffer;
A third differential signal is input, and either the current in the first differential output buffer or the current flowing through the resistor in the second differential output buffer according to the third differential signal is input. A common mode voltage controller that changes the value by a certain value;
A first differential input buffer to which an output of the first differential output buffer is input;
A second differential input buffer to which an output of the second differential output buffer is input;
A common mode detection buffer that receives the outputs of the first and second differential output buffers, generates a differential signal from the common mode voltage of the input signals, and outputs the differential signal;
Is provided. The number of signal lines for transmitting differential signals can be reduced.

請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明においてl、
前記第1および第2の差動出力バッファ内の前記抵抗を、正電源と差動入力部の間に配置するようにしたものである。回路構成が簡単になる。
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein l,
The resistors in the first and second differential output buffers are arranged between a positive power source and a differential input unit. The circuit configuration is simplified.

請求項3記載の発明は、請求項1若しくは請求項2記載の発明において、
前記コモンモード電圧制御部は、
前記第3の差動信号がそのベースに入力され、エミッタが共通接続された2つのトランジスタと、
これらトランジスタのエミッタにその一端が接続される定電流源と、
で構成するようにしたものである。回路構成を簡単にすることができる。
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or claim 2,
The common mode voltage controller is
Two transistors having the third differential signal input to the base and commonly connected emitters;
A constant current source having one end connected to the emitters of these transistors;
It is made up of. The circuit configuration can be simplified.

請求項4記載の発明は、請求項1乃至請求項3いずれかに記載の発明において、
前記コモンモード検出バッファは、
差動信号が入力される差動バッファと、
一端が共通接続されて前記差動バッファの一方の入力端子に接続され、他端に前記第1の差動出力バッファの出力が印加される第1、第2の抵抗と、
一端が共通接続されて前記差動バッファの他方の入力端子に接続され、他端に前記第2の差動出力バッファの出力が印加される第3、第4の抵抗と、
で構成するようにしたものである。回路構成が簡単になり、かつ終端抵抗が不要になる。
The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3,
The common mode detection buffer is:
A differential buffer to which a differential signal is input;
First and second resistors having one end connected in common and connected to one input terminal of the differential buffer and the other end applied with the output of the first differential output buffer;
Third and fourth resistors having one end connected in common and connected to the other input terminal of the differential buffer, and the other end applied with the output of the second differential output buffer;
It is made up of. The circuit configuration is simplified and no termination resistor is required.

請求項5記載の発明は、請求項1乃至請求項3いずれかに記載の発明において、
前記コモンモード検出バッファは、
コレクタが第1の抵抗の一端に接続され、ベースに前記第1の差動出力バッファの出力が入力される第1、第2のトランジスタと、
コレクタが第2の抵抗の一端に接続され、ベースに前記第2の差動出力バッファの出力が入力される第3、第4のトランジスタと、
これら第1乃至第4の全トランジスタのエミッタにその一端が接続された定電流源と、
を具備したものである。回路構成が簡単になる。
The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 3,
The common mode detection buffer is:
First and second transistors having a collector connected to one end of a first resistor and an output of the first differential output buffer being input to a base;
Third and fourth transistors, each having a collector connected to one end of the second resistor, and an output of the second differential output buffer being input to the base;
A constant current source having one end connected to the emitters of all of the first to fourth transistors;
Is provided. The circuit configuration is simplified.

以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
請求項1,2、3、4、および5の発明によれば、差動出力バッファの差動入力部に流れる電流の経路に抵抗を配置し、差動入力信号に基づいてこの抵抗に流れる電流値を変えてコモンモード電圧を変化させ、このコモンモード電圧の変化をコモンモード検出バッファで検出して、差動信号を再構成して出力するようにした。
As is apparent from the above description, the present invention has the following effects.
According to the first, second, third, fourth, and fifth inventions, a resistor is disposed in a path of a current flowing through the differential input portion of the differential output buffer, and a current flowing through the resistor based on the differential input signal The common mode voltage was changed by changing the value, the change of the common mode voltage was detected by the common mode detection buffer, and the differential signal was reconfigured and output.

3つの差動信号のうち、1つをコモンモード電圧の変化で伝送するようにしたので、差動信号を伝送する信号線の数を2/3に削減することができるという効果がある。この発明を複数の半導体チップを具備した半導体装置に適用すると、信号線を配置する面積を削減することができるので、半導体装置を小型化することができる。   Since one of the three differential signals is transmitted by changing the common mode voltage, the number of signal lines for transmitting the differential signal can be reduced to 2/3. When the present invention is applied to a semiconductor device including a plurality of semiconductor chips, an area for arranging signal lines can be reduced, so that the semiconductor device can be reduced in size.

以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明に係る差動信号伝送回路の一実施例を示す構成図である。なお、図3と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図1において、差動信号伝送回路は差動出力バッファ30aと30b、コモンモード電圧制御部40、差動入力バッファ21、23、およびコモンモード検出バッファ50で構成されている。図3と同様に差動出力バッファ30aと30b、コモンモード電圧制御部40は1つの半導体チップに配置され、差動入力バッファ21と23、コモンモード検出バッファ50は他の半導体チップに配置されているが、図1では記載を省略している。差動出力バッファ30a、30bはそれぞれ第1、第2の差動出力バッファに、差動入力バッファ21、23はそれぞれ第1、第2の差動入力バッファに相当する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a differential signal transmission circuit according to the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element as FIG. 3, and description is abbreviate | omitted. In FIG. 1, the differential signal transmission circuit includes differential output buffers 30a and 30b, a common mode voltage controller 40, differential input buffers 21 and 23, and a common mode detection buffer 50. As in FIG. 3, the differential output buffers 30a and 30b and the common mode voltage control unit 40 are arranged on one semiconductor chip, and the differential input buffers 21 and 23 and the common mode detection buffer 50 are arranged on another semiconductor chip. Although not shown in FIG. The differential output buffers 30a and 30b correspond to first and second differential output buffers, respectively, and the differential input buffers 21 and 23 correspond to first and second differential input buffers, respectively.

差動出力バッファ30aは抵抗31a、差動入力部32a、定電流源33a、および差動出力部34aで構成されている。差動入力部32aは図3の差動出力バッファ11の入力部分と同様の構成を有している。すなわち、抵抗R1とR2の一端が共通接続され、他端はそれぞれトランジスタTr1、Tr2のコレクタに接続されている。トランジスタTr1、Tr2のエミッタは共通接続される。定電流源33aの一端はこのエミッタの共通接続点に接続され、他端は負電源VEEに接続されている。差動入力信号はトランジスタTr1とTr2のベースに印加される。   The differential output buffer 30a includes a resistor 31a, a differential input unit 32a, a constant current source 33a, and a differential output unit 34a. The differential input part 32a has the same configuration as the input part of the differential output buffer 11 of FIG. That is, one ends of the resistors R1 and R2 are connected in common, and the other ends are connected to the collectors of the transistors Tr1 and Tr2, respectively. The emitters of the transistors Tr1 and Tr2 are commonly connected. One end of the constant current source 33a is connected to the common connection point of the emitter, and the other end is connected to the negative power source VEE. The differential input signal is applied to the bases of the transistors Tr1 and Tr2.

抵抗31aは正電源VCCと抵抗R1、R2の共通接続点間に接続されている。このため、差動入力部32aには抵抗31aを介して電流が供給される。この差動入力部32aに流れる電流値は定電流源33aの出力電流値に等しい。   The resistor 31a is connected between the common connection point of the positive power supply VCC and the resistors R1 and R2. Therefore, a current is supplied to the differential input unit 32a via the resistor 31a. The current value flowing through the differential input part 32a is equal to the output current value of the constant current source 33a.

差動出力部34aは図3差動出力バッファ11の出力部と同じ構成を有している。すなわち、トランジスタTr3とTr4のコレクタは正電源VCCに接続され、エミッタはそれぞれ定電流源Is2、Is3の一端に接続されている。この定電流源Is2、Is3の他端は負電源VEEに接続されている。また、トランジスタTr3、Tr4のベースには差動入力部32の出力が入力される。すなわち、トランジスタTr3のベースには抵抗R2とトランジスタTr2のコレクタとの接続点の電圧、トランジスタTr4のベースには抵抗R1とトランジスタTr1のコレクタとの接続点の電圧が入力される。   The differential output unit 34a has the same configuration as the output unit of the differential output buffer 11 shown in FIG. That is, the collectors of the transistors Tr3 and Tr4 are connected to the positive power supply VCC, and the emitters are connected to one ends of the constant current sources Is2 and Is3, respectively. The other ends of the constant current sources Is2 and Is3 are connected to a negative power source VEE. The output of the differential input unit 32 is input to the bases of the transistors Tr3 and Tr4. That is, the voltage at the connection point between the resistor R2 and the collector of the transistor Tr2 is input to the base of the transistor Tr3, and the voltage at the connection point between the resistor R1 and the collector of the transistor Tr1 is input to the base of the transistor Tr4.

差動出力バッファ30bは差動出力バッファ30aと同じ構成を有している。差動出力バッファ30aには差動入力信号1が、差動出力バッファ30bには差動入力信号2が入力される。なお、差動出力バッファ30b内の差動入力部を32b、定電流源を33b、出力部を34b、抵抗31aに相当する抵抗を31bとする。   The differential output buffer 30b has the same configuration as the differential output buffer 30a. Differential input signal 1 is input to differential output buffer 30a, and differential input signal 2 is input to differential output buffer 30b. In the differential output buffer 30b, the differential input unit is 32b, the constant current source is 33b, the output unit is 34b, and the resistor corresponding to the resistor 31a is 31b.

コモンモード電圧制御部40はトランジスタ41と42、および定電流源43で構成されている。トランジスタ41のコレクタは抵抗31aと差動入力部32aの接続点に、トランジスタ42のコレクタは抵抗31bと差動入力部32bの接続点に接続されている。また、これらトランジスタ41、42のエミッタは共通接続され、定電流源43の一端に接続されている。この定電流源43の他端は負電源VEEに接続されている。トランジスタ41、42のベースには差動入力信号3が入力される。   The common mode voltage controller 40 includes transistors 41 and 42 and a constant current source 43. The collector of the transistor 41 is connected to the connection point between the resistor 31a and the differential input unit 32a, and the collector of the transistor 42 is connected to the connection point between the resistor 31b and the differential input unit 32b. The emitters of these transistors 41 and 42 are connected in common and connected to one end of a constant current source 43. The other end of the constant current source 43 is connected to a negative power source VEE. The differential input signal 3 is input to the bases of the transistors 41 and 42.

図3従来例と同様に、差動出力バッファ30aの出力は差動入力バッファ21に入力され、差動出力バッファ30bの出力は差動入力バッファ23に入力される。差動入力バッファ21、23からはそれぞれ差動出力信号1、2が出力される。   3, the output of the differential output buffer 30 a is input to the differential input buffer 21, and the output of the differential output buffer 30 b is input to the differential input buffer 23. Differential output signals 1 and 2 are output from the differential input buffers 21 and 23, respectively.

コモンモード検出バッファは、4本の抵抗51〜54、および差動入力バッファ21と同じ構成の差動バッファ55で構成されている。抵抗51と52の一端は差動バッファ55の一方の入力端子に接続され、抵抗53と54の一端は差動バッファ55の他方の入力端子に接続されている。抵抗51と52の他端には差動出力バッファ30aの出力が、抵抗53と54の他端には差動出力バッファ30bの出力が印加される。このコモンモード検出バッファ50からは差動入力信号3に対応する差動出力信号3が出力される。   The common mode detection buffer includes four resistors 51 to 54 and a differential buffer 55 having the same configuration as that of the differential input buffer 21. One ends of the resistors 51 and 52 are connected to one input terminal of the differential buffer 55, and one ends of the resistors 53 and 54 are connected to the other input terminal of the differential buffer 55. The output of the differential output buffer 30a is applied to the other ends of the resistors 51 and 52, and the output of the differential output buffer 30b is applied to the other ends of the resistors 53 and 54. The common mode detection buffer 50 outputs a differential output signal 3 corresponding to the differential input signal 3.

次に、この実施例の動作を説明する。差動出力バッファ30a、30bの構成は、抵抗31a、31bが挿入されていることを除いて差動出力バッファ11、13と同じである。差動入力信号1、2は差動出力バッファ30a、30bに入力され、その出力は差動入力バッファ21、23に入力される。この動作は図3従来例と同じである。抵抗31a、31bのために差動出力バッファ30a、30b出力のコモンモード電圧は変化するが、差動信号で伝送しているので、伝送すべき信号はコモンモード電圧の変化には影響されない。   Next, the operation of this embodiment will be described. The configuration of the differential output buffers 30a and 30b is the same as that of the differential output buffers 11 and 13 except that the resistors 31a and 31b are inserted. The differential input signals 1 and 2 are input to the differential output buffers 30a and 30b, and the outputs are input to the differential input buffers 21 and 23. This operation is the same as the conventional example of FIG. Although the common mode voltage of the differential output buffers 30a and 30b changes due to the resistors 31a and 31b, the signal to be transmitted is not affected by the change of the common mode voltage because it is transmitted as a differential signal.

抵抗31aの抵抗値をR、定電流源43の出力電流をIとすると、トランジスタ41がオンになると抵抗31aに流れる電流はI増加し、差動出力バッファ30a出力のコモンモード電圧が変化する。トランジスタ41がオフのときの差動出力バッファ30a出力のコモンモード電圧をVcom、オンになったときのそれをVcとすると、Vcは下記(1)式になる。
Vc=Vcom−R・I ・・・・・・・・ (1)
Assuming that the resistance value of the resistor 31a is R and the output current of the constant current source 43 is I, when the transistor 41 is turned on, the current flowing through the resistor 31a increases by I, and the common mode voltage at the output of the differential output buffer 30a changes. When the common mode voltage of the differential output buffer 30a output when the transistor 41 is off is Vcom, and when it is on, Vc is Vc, the following equation (1) is obtained.
Vc = Vcom−R · I (1)

差動出力バッファ30aの差動出力は抵抗51、52で加算され、差動バッファ55の一方の入力端子に印加される。この差動出力の2つの信号は互いに逆になっているので、差動バッファ55に入力される信号の差動分は表れず、前記(1)式のコモンモード電圧Vcのみになる。トランジスタ41のオンオフは差動入力信号3によって制御されるので、このVcは差動入力信号3によって変化する。   The differential output of the differential output buffer 30a is added by resistors 51 and 52 and applied to one input terminal of the differential buffer 55. Since the two signals of the differential output are opposite to each other, the differential component of the signal input to the differential buffer 55 does not appear, and only the common mode voltage Vc of the expression (1) is obtained. Since ON / OFF of the transistor 41 is controlled by the differential input signal 3, this Vc changes according to the differential input signal 3.

差動出力バッファ30bについても同じことが成立する。抵抗31bの抵抗値をR、トランジスタ42がオフのときの、差動出力バッファ30b出力のコモンモード電圧をVcom、トランジスタ42がオンのときの差動出力バッファ30b出力のコモンモード電圧をVcとすると、このVcは前記(1)式になる。   The same is true for the differential output buffer 30b. When the resistance value of the resistor 31b is R, the common mode voltage of the differential output buffer 30b output when the transistor 42 is off is Vcom, and the common mode voltage of the differential output buffer 30b output when the transistor 42 is on is Vc. This Vc is expressed by the above equation (1).

差動出力バッファ30bの差動出力は抵抗53、54で加算され、差動バッファ55の他方の入力端子に印加される。この差動出力の2つの信号は互いに逆になっているので、差動バッファ55に入力される信号の差動分は表れず、前記(1)式のコモンモード電圧Vcのみになる。トランジスタ42のオンオフは差動入力信号3によって制御されるので、このVcは差動入力信号3によって変化する。   The differential output of the differential output buffer 30 b is added by the resistors 53 and 54 and applied to the other input terminal of the differential buffer 55. Since the two signals of the differential output are opposite to each other, the differential component of the signal input to the differential buffer 55 does not appear, and only the common mode voltage Vc of the expression (1) is obtained. Since ON / OFF of the transistor 42 is controlled by the differential input signal 3, this Vc changes according to the differential input signal 3.

すなわち、差動出力バッファ30a、30bのコモンモード電圧を用いて差動入力信号3を伝送することができる。図3従来例からわかるように、従来3つの差動信号を伝送するために6本の信号線が必要であったが、この実施例では4本の信号線で3つの差動信号を伝送することができ、信号線の数を2/3に削減することができる。伝送すべき差動信号が4つ以上のときは、3つの差動信号を1組として組み分けし、各組に本発明を適用すればよい。   That is, the differential input signal 3 can be transmitted using the common mode voltage of the differential output buffers 30a and 30b. As can be seen from the conventional example of FIG. 3, six signal lines are conventionally required to transmit three differential signals. In this embodiment, three differential signals are transmitted by four signal lines. And the number of signal lines can be reduced to 2/3. When there are four or more differential signals to be transmitted, three differential signals are grouped as one set, and the present invention is applied to each set.

図2に本発明の他の実施例の構成を示す。なお、図1と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図2において、60はコモンモード検出バッファであり、差動出力バッファ30a、30bの出力が入力され、差動出力信号3を出力する。   FIG. 2 shows the configuration of another embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element as FIG. 1, and description is abbreviate | omitted. In FIG. 2, reference numeral 60 denotes a common mode detection buffer, which receives the outputs of the differential output buffers 30 a and 30 b and outputs a differential output signal 3.

抵抗61の一端は正電源VCCに接続され、他端はトランジスタ63、65のコレクタに接続されている。同様に、抵抗62の一端は正電源VCCに接続され、他端はトランジスタ64、66のコレクタに接続されている。トランジスタ63、65のベースには差動出力バッファ30aの出力が入力され、トランジスタ64、66のベースには差動出力バッファ30bの出力が入力される。   One end of the resistor 61 is connected to the positive power supply VCC, and the other end is connected to the collectors of the transistors 63 and 65. Similarly, one end of the resistor 62 is connected to the positive power supply VCC, and the other end is connected to the collectors of the transistors 64 and 66. The output of the differential output buffer 30a is input to the bases of the transistors 63 and 65, and the output of the differential output buffer 30b is input to the bases of the transistors 64 and 66.

トランジスタ63〜66のエミッタは定電流源67の一端に接続されている。この定電流源67の他端は負電源VEEに接続されている。この構成は、差動入力バッファ21にトランジスタ65と66を追加したものと考えることができる。   The emitters of the transistors 63 to 66 are connected to one end of a constant current source 67. The other end of the constant current source 67 is connected to a negative power source VEE. This configuration can be considered as the addition of transistors 65 and 66 to the differential input buffer 21.

差動入力部32a、32b内の抵抗の抵抗値をRs、定電流源33a、33bの出力電流をIs、抵抗31a、31bの抵抗値をそれぞれRa、Rb、定電流源43の出力電流をI、Vcm=(VCC−トランジスタのベースエミッタ間電圧)とし、下記(2)式が成立するように各定数を選択する。
Ra・I=Rb・I=Rs・Is ・・・・・・・ (2)
The resistance values of the resistors in the differential input sections 32a and 32b are Rs, the output currents of the constant current sources 33a and 33b are Is, the resistance values of the resistors 31a and 31b are Ra and Rb, and the output current of the constant current source 43 is I. , Vcm = (VCC−transistor base-emitter voltage), and select each constant so that the following equation (2) is established.
Ra · I = Rb · I = Rs · Is (2)

このようにすると、差動出力バッファ30aの2つの出力Va、Vax、差動出力バッファ30bの2つの出力Vb、Vbxは
トランジスタ41がオンのとき
Va =Vcm−Rs・Is / Vcm−2・Rs・Is
Vax=Vcm−2・Rs・Is / Vcm−Rs・Is
Vb =Vcm / Vcm−Rs・Is
Vbx=Vcm−Rs・Is / Vcm
トランジスタ41がオフのとき
Va =Vcm / Vcm−Rs・Is
Vax=Vcm−Rs・Is / Vcm
Vb =Vcm−Rs・Is / Vcm−2・Rs・Is
Vbx=Vcm−2・Rs・Is / Vcm−Rs・Is
になる。値が2つあるのは、差動入力信号1、2によって変化するためである。
In this way, the two outputs Va and Vax of the differential output buffer 30a and the two outputs Vb and Vbx of the differential output buffer 30b are Va = Vcm−Rs · Is / Vcm−2 · Rs when the transistor 41 is on.・ Is
Vax = Vcm−2 · Rs · Is / Vcm−Rs · Is
Vb = Vcm / Vcm-Rs.Is
Vbx = Vcm−Rs · Is / Vcm
When the transistor 41 is off, Va = Vcm / Vcm−Rs · Is
Vax = Vcm−Rs · Is / Vcm
Vb = Vcm−Rs · Is / Vcm−2 · Rs · Is
Vbx = Vcm−2 · Rs · Is / Vcm−Rs · Is
become. There are two values because they change depending on the differential input signals 1 and 2.

これらの電圧はトランジスタ63〜66によって比較される。前述のVa、Vax、Vb、VbxはRs・Isの倍数だけの差があるが、このRs・Isが充分大きな値になるように選択すると、トランジスタ63〜66のうち、ベース電位が最も高いトランジスタのみオンになる。   These voltages are compared by transistors 63-66. The aforementioned Va, Vax, Vb, and Vbx are different by a multiple of Rs · Is. If Rs · Is is selected to be a sufficiently large value, the transistor having the highest base potential among the transistors 63 to 66. Only turned on.

従って、トランジスタ41がオンのときはトランジスタ64、66のいずれかがオンになり、トランジスタ41がオフのときはトランジスタ63、65のいずれかがオンになる。トランジスタ41のオンオフは差動入力信号3によって制御されるので、コモンモード検出バッファ60の出力は差動入力信号3に対応する差動出力信号3になる。このため、4本の信号線で3つの差動信号を伝送することができる。   Therefore, when the transistor 41 is on, one of the transistors 64 and 66 is on, and when the transistor 41 is off, one of the transistors 63 and 65 is on. Since ON / OFF of the transistor 41 is controlled by the differential input signal 3, the output of the common mode detection buffer 60 becomes the differential output signal 3 corresponding to the differential input signal 3. For this reason, three differential signals can be transmitted with four signal lines.

なお、差動入力部32a、32b、差動出力部34a、34b、差動入力バッファ21、23はこの構成に限られることはない。入力された差動信号に対応する差動出力信号が得られる構成であればよい。   The differential input units 32a and 32b, the differential output units 34a and 34b, and the differential input buffers 21 and 23 are not limited to this configuration. Any configuration can be used as long as a differential output signal corresponding to the input differential signal can be obtained.

また、抵抗31a、31bの位置は図1、図2実施例に限られることはなく、差動入力部32a、32bと定電流源33a、33bとの間、あるいは定電流源33a、33bと負電源VEEの間であってもよい。要は、差動出力信号のコモンモード電圧が変化すればよい。ただ、図1、図2の位置に配置すると回路構成を簡単にすることができる。   Further, the positions of the resistors 31a and 31b are not limited to those shown in FIGS. 1 and 2, and are negative between the differential input portions 32a and 32b and the constant current sources 33a and 33b, or negative with the constant current sources 33a and 33b. It may be during the power supply VEE. In short, the common mode voltage of the differential output signal may be changed. However, the circuit configuration can be simplified if arranged at the positions shown in FIGS.

また、コモンモード電圧制御部40もこの実施例の構成に限られることはなく、差動入力信号3によって差動出力バッファ30a、30bに電流を振り分ける構成であればよい。また、コモンモード検出バッファの構成も図1、図2に限られることはない。コモンモード電圧の変化を検出して、差動信号を出力する構成であればよい。   Further, the common mode voltage controller 40 is not limited to the configuration of this embodiment, and any configuration may be used as long as the current is distributed to the differential output buffers 30a and 30b by the differential input signal 3. Further, the configuration of the common mode detection buffer is not limited to that shown in FIGS. Any configuration that detects a change in the common mode voltage and outputs a differential signal may be used.

さらに、これらの実施例では半導体チップ間の差動信号の伝送について説明したが、これに限られることはなく、その他の差動信号伝送にも応用することができる。   Further, in these embodiments, transmission of differential signals between semiconductor chips has been described, but the present invention is not limited to this, and can be applied to other differential signal transmissions.

本発明の一実施例を示す構成図である。It is a block diagram which shows one Example of this invention. 本発明の他の実施例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the other Example of this invention. 従来の差動信号伝送回路の構成図である。It is a block diagram of the conventional differential signal transmission circuit.

符号の説明Explanation of symbols

21、23 差動入力バッファ
30a、30b 差動出力バッファ
31a、31b、R1、R2、51〜54、61、62 抵抗
32a、32b 差動入力部
33a、33b、43、67 定電流源
34a、34b 差動出力部
40 コモンモード電圧制御部
41、42、63〜66、Tr1、Tr2 トランジスタ
50、60 コモンモード検出バッファ
55 差動バッファ
21, 23 Differential input buffers 30a, 30b Differential output buffers 31a, 31b, R1, R2, 51-54, 61, 62 Resistors 32a, 32b Differential inputs 33a, 33b, 43, 67 Constant current sources 34a, 34b Differential output unit 40 Common mode voltage control units 41, 42, 63 to 66, Tr1, Tr2 Transistors 50, 60 Common mode detection buffer 55 Differential buffer

Claims (5)

第1の差動信号が入力され、
この第1の差動信号によって2つの経路のどちらかに電流を流し、この2つの電流経路から差動出力信号を取り出す差動入力部と、
この差動入力部に流す電流を出力する定電流源と、
前記定電流源の出力電流が流れる経路の途中に配置された抵抗と、
を具備した第1の差動出力バッファと、
第2の差動信号が入力され、前記第1の差動出力バッファと同様の構成を有する第2の差動出力バッファと、
第3の差動信号が入力され、この第3の差動信号によって前記第1の差動出力バッファ内の前記抵抗、または前記第2の差動出力バッファ内の前記抵抗に流れる電流のいずれかを一定値だけ変化させるコモンモード電圧制御部と、
前記第1の差動出力バッファの出力が入力される第1の差動入力バッファと、
前記第2の差動出力バッファの出力が入力される第2の差動入力バッファと、
前記第1および第2の差動出力バッファの出力が入力され、これら入力された信号のコモンモード電圧から差動信号を生成して出力するコモンモード検出バッファと、
を具備したことを特徴とする差動信号伝送回路。
A first differential signal is input;
A differential input section for causing a current to flow through one of the two paths by the first differential signal and extracting a differential output signal from the two current paths;
A constant current source that outputs a current flowing through the differential input section;
A resistor arranged in the middle of a path through which the output current of the constant current source flows;
A first differential output buffer comprising:
A second differential output buffer that receives a second differential signal and has a configuration similar to that of the first differential output buffer;
A third differential signal is input, and either the current in the first differential output buffer or the current flowing through the resistor in the second differential output buffer according to the third differential signal is input. A common mode voltage controller that changes the value by a certain value;
A first differential input buffer to which an output of the first differential output buffer is input;
A second differential input buffer to which an output of the second differential output buffer is input;
A common mode detection buffer that receives the outputs of the first and second differential output buffers, generates a differential signal from the common mode voltage of the input signals, and outputs the differential signal;
A differential signal transmission circuit comprising:
前記第1および第2の差動出力バッファ内の前記抵抗は、正電源と差動入力部の間に配置されていることを特徴とする請求項1記載の差動信号伝送回路。   2. The differential signal transmission circuit according to claim 1, wherein the resistors in the first and second differential output buffers are disposed between a positive power source and a differential input unit. 前記コモンモード電圧制御部は、
前記第3の差動信号がそのベースに入力され、エミッタが共通接続された2つのトランジスタと、
これらトランジスタのエミッタにその一端が接続される定電流源と、
で構成されることを特徴とする請求項1若しくは請求項2記載の差動伝送回路。
The common mode voltage controller is
Two transistors having the third differential signal input to the base and commonly connected emitters;
A constant current source having one end connected to the emitters of these transistors;
The differential transmission circuit according to claim 1, wherein the differential transmission circuit is configured as follows.
前記コモンモード検出バッファは、
差動信号が入力される差動バッファと、
一端が共通接続されて前記差動バッファの一方の入力端子に接続され、他端に前記第1の差動出力バッファの出力が印加される第1、第2の抵抗と、
一端が共通接続されて前記差動バッファの他方の入力端子に接続され、他端に前記第2の差動出力バッファの出力が印加される第3、第4の抵抗と、
で構成されることを特徴とする請求項1乃至請求項3いずれかに記載の差動信号伝送回路。
The common mode detection buffer is:
A differential buffer to which a differential signal is input;
First and second resistors having one end connected in common and connected to one input terminal of the differential buffer and the other end applied with the output of the first differential output buffer;
Third and fourth resistors having one end connected in common and connected to the other input terminal of the differential buffer, and the other end applied with the output of the second differential output buffer;
The differential signal transmission circuit according to claim 1, wherein the differential signal transmission circuit is configured as follows.
前記コモンモード検出バッファは、
コレクタが第1の抵抗の一端に接続され、ベースに前記第1の差動出力バッファの出力が入力される第1、第2のトランジスタと、
コレクタが第2の抵抗の一端に接続され、ベースに前記第2の差動出力バッファの出力が入力される第3、第4のトランジスタと、
これら第1乃至第4の全トランジスタのエミッタにその一端が接続された定電流源と、
を具備したことを特徴とする請求項1乃至請求項3いずれかに記載の差動信号伝送回路。
The common mode detection buffer is:
First and second transistors having a collector connected to one end of a first resistor and an output of the first differential output buffer being input to a base;
Third and fourth transistors, each having a collector connected to one end of the second resistor, and an output of the second differential output buffer being input to the base;
A constant current source having one end connected to the emitters of all of the first to fourth transistors;
The differential signal transmission circuit according to claim 1, further comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021530706A (en) * 2018-07-19 2021-11-11 キストラー ホールディング アクチエンゲゼルシャフト A measuring circuit for capturing and processing a signal and a measuring device for using the measuring circuit.

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