JP2009165085A - 出力ドライバ回路 - Google Patents

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Abstract

【課題】終端抵抗の抵抗値が想定値とは異なる場合であっても、出力の差動信号の出力コモンモードの電位を一定値に保持することができる出力ドライバ回路を提供する。
【解決手段】レプリカ回路は、出力ドライバの第1、第2のトランジスタにそれぞれ相当する第7、第8のトランジスタと、出力ドライバの第3および第5、第4および第6のトランジスタにそれぞれ相当する、ドライバ回路のトランジスタのサイズの2/n倍のサイズで、かつ、前段の回路からの差動信号の出力コモンモードの電位が入力される第9、第10のトランジスタとを備える。オペアンプには、外部から供給される第1のリファレンス電圧と、第9のトランジスタと第10のトランジスタとの間のノードの電位とが入力され、オペアンプの出力信号が、第1、第7のトランジスタに入力される。外部から供給される第2のリファレンス電圧が、第2、第8のトランジスタに入力され、カレントミラー回路が構成される。
【選択図】図1

Description

本発明は、差動信号を出力する出力ドライバ回路に関するものである。
例えば、RSDS(Reduced Swing Differential Signaling)バッファや、mini−LVDS(mini-Low Voltage Differential Signaling)バッファ、PPDS(Point to Point Differential Signaling)バッファなど、液晶表示装置の表示タイミングコントローラのインタフェイス規格で、出力ドライバ回路として、差動信号を出力するドライバ回路が定義されている。
上記インタフェイス規格では、その用途に応じて、出力の差動信号の出力振幅の電圧Vodと出力コモンモードの電位Vocの規格が定められる。ここで、図3に示すように、出力振幅の電圧Vodは、出力の差動信号のハイレベルの電位VOHとローレベルの電位VOLとの差電圧(|Vod|=|VOH|−|VOL|)であり、出力コモンモードの電位Vocは、出力の差動信号のハイレベルの電位VOHとローレベルの電位VOLの中央の電位(Voc=(VOH+VOL)/2)である。
従って、出力振幅の電圧Vodと出力コモンモードの電位Vocを上記規格で定められた一定の値に保ちたいという要望がある。これに対して、例えば、複数のドライバ回路で共用するレプリカ回路を用いる方式が提案されている。
図4は、従来の出力ドライバ回路の構成を表す一例の回路図である。同図に示す出力ドライバ回路40は、特許文献1において提案されたものであり、出力最終段のドライバ回路12と、レプリカ回路14と、オペアンプ16とによって構成されている。
ドライバ回路12は、その出力コモンモードの電位Vocを制御するN型MOSトランジスタ(以下、NMOSという)18と、ドライバ回路12に流れる動作電流IDを制御するNMOS20と、前段の回路(例えば、プリドライバ回路)から供給される入力の差動信号In1,In2に応じてスイッチングし、外付けの終端抵抗29の両端に出力の差動信号を供給する4つのNMOS22,24,26,28とによって構成されている。
ドライバ回路12では、例えば、入力の差動信号In1,In2がそれぞれローレベル、ハイレベルの場合、NMOS22,28がオフ状態、NMOS24,26がオン状態となり、図4中に矢印で示すように、電源VDDからNMOS18,26、終端抵抗29、NMOS24,20を介してグランドVSSに電流IDが流れる。一方、入力の差動信号In1,In2がそれぞれハイレベル、ローレベルの場合には上記の逆の状態となる。
レプリカ回路14は、ドライバ回路12のNMOS18に相当するNMOS30と、オン状態のNMOS22もしくはNMOS26に相当するNMOS32と、終端抵抗29に相当する、直列に接続された2つの抵抗素子37a、37bと、オン状態のNMOS24もしくはNMOS28に相当するNMOS34と、NMOS20に相当するNMOS36とによって構成されている。
ここで、レプリカ回路14を構成する各々のNMOSのサイズは、対応するドライバ回路12を構成する各々のNMOSの1/n倍(nは正数)のサイズであり、2つの抵抗素子37a、37bの各々は、終端抵抗29の抵抗値RTのn/2倍の抵抗値nRT/2を持つ。
レプリカ回路14のNMOS36とドライバ回路12のNMOS20のゲートには、外部から供給されるリファレンス電圧VREF2が共通に入力されており、カレントミラー回路を構成する。このように、NMOS36とNMOS20はカレントミラー回路を構成するため、図4中に矢印で示すように、レプリカ回路14には、電源VDDからNMOS30,32、抵抗素子37a、37b、NMOS34,36を介してグランドVSSに、ドライバ回路12に流れる動作電流IDの1/n倍の動作電流ID/nが流れる。
オペアンプ16の+入力端子には外部から供給されるリファレンス電圧VREF1が入力され、その−入力端子には、レプリカ回路14の2つの抵抗素子37a、37bの中間点のノードの電位がフィードバックされている。これにより、オペアンプ16によって、リファレンス電圧VREF1とレプリカ回路14の2つの抵抗素子37a、37bの中間点のノードの電位が等しくなるように制御される。
また、オペアンプ16の出力信号は、レプリカ回路14のNMOS30とドライバ回路12のNMOS18のゲートに共通に供給されている。従って、レプリカ回路14の2つの抵抗素子37a、37bの中間点のノードの電位と、ドライバ回路12から終端抵抗29の両端に供給される出力の差動信号の出力コモンモードの電位Vocは連動し、その電位Vocが、リファレンス電圧VREF1と等しい電位に決定される。
また、ドライバ回路12から終端抵抗29の両端に供給される出力の差動信号の出力振幅の電圧Vodは、終端抵抗29の抵抗値RTと、リファレンス電圧VREF2に応じてドライバ回路12に流れる動作電流IDとの積(Vod=RT×ID)によって決定される。
特許第3967321号公報
ここで、レプリカ回路14の抵抗素子37a、37bは、外付けの終端抵抗29の抵抗値に応じた抵抗値を持つものがLSI中に内蔵される。そのため、例えば、終端抵抗をダブルターミネーションした場合のように、終端抵抗の抵抗値が想定値から変わると、オペアンプ16の出力信号が適切な値ではなくなり、出力ドライバ回路40から出力される差動信号の出力コモンモードの電位Vocが所望の電位からずれるという問題があった。
本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、終端抵抗の抵抗値が想定値とは異なる場合であっても、出力の差動信号の出力コモンモードの電位を一定値に保持することができる出力ドライバ回路を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、ドライバ回路と、レプリカ回路と、オペアンプとを備え、
前記ドライバ回路は、第1の電源に接続された第1のトランジスタと、第2の電源に接続された第2のトランジスタと、前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタとの間にそれぞれ直列に接続された第3、第4のトランジスタおよび第5、第6のトランジスタとを備え、前記第3、第6のトランジスタ、および、前記第4、第5のトランジスタには、前段の回路からの差動信号がそれぞれ入力され、前記第3、第4のトランジスタの間のノードおよび前記第5、第6のトランジスタの間のノードから差動信号が出力され、
前記レプリカ回路は、前記第1、第2のトランジスタにそれぞれ相当する第7、第8のトランジスタと、前記第3および第5、前記第4および第6のトランジスタにそれぞれ相当する第9、第10のトランジスタとを備え、前記第7、第9、第10、第8のトランジスタは、この順序で前記第1、第2の電源の間に接続され、前記第7、第8のトランジスタのサイズが、対応する前記ドライバ回路のトランジスタのサイズの1/n倍(nは1以上の正数)であり、前記第9、第10のトランジスタのサイズが、対応する前記ドライバ回路のトランジスタのサイズの2/n倍であり、前記第9、第10のトランジスタには、前記前段の回路からの差動信号の出力コモンモードの電位が入力され、
前記オペアンプには、外部から供給される第1のリファレンス電圧と、前記第9、第10のトランジスタの間のノードの電位とが入力され、当該オペアンプの出力信号が、前記第1、第7のトランジスタに入力され、
外部から供給される第2のリファレンス電圧が、前記第2、第8のトランジスタに入力され、カレントミラー回路が構成されていることを特徴とする出力ドライバ回路を提供するものである。
ここで、1つの前記レプリカ回路と1つの前記オペアンプを、複数の前記ドライバ回路で共用することが好ましい。
レプリカ回路の第8のトランジスタとドライバ回路の第2のトランジスタには、第2のリファレンス電圧が共通に入力されてカレントミラー回路を構成する。つまり、第2のリファレンス電圧によってドライバ回路の動作電流を制御できる。
また、オペアンプによってフィードバック制御が行われている。そのため、レプリカ回路の第9、第10のトランジスタの間のノードの電位は、第1のリファレンス電圧と等しくなるように制御される。
オペアンプの出力信号は、レプリカ回路の第7のトランジスタとドライバ回路の第1のトランジスタに共通に入力されている。従って、レプリカ回路の第9、第10のトランジスタの間のノードの電位と、ドライバ回路の出力の差動信号の出力コモンモードの電位は連動し、ともに終端抵抗の抵抗値に依らず決定されて両者は一致する。つまり、第1のリファレンス電圧によって、出力の差動信号の出力コモンモードの電位を制御できる。
そのため、本発明の出力ドライバ回路によれば、終端抵抗の抵抗値が想定値から変更された場合であっても、その影響を受けず、出力の差動信号の出力コモンモードの電位を一定値に保持することができる。
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の出力ドライバ回路を詳細に説明する。
図1は、本発明の出力ドライバ回路の構成を表す一実施形態の回路図である。同図に示す出力ドライバ回路10は、出力最終段のドライバ回路12と、レプリカ回路14と、オペアンプ16とによって構成されている。ここで、リファレンス電圧VREF1,VREF2は、外部から供給される一定のバイアス電圧である。また、信号In1,In2は、前段の回路(例えば、プリドライバ回路)から供給される入力の差動信号である。
本実施形態の出力ドライバ回路10と従来の出力ドライバ回路40との違いは、レプリカ回路14の抵抗素子37a、37bが取り除かれている点と、NMOS32,34のサイズが、ドライバ回路12を構成するNMOSの2/n倍のサイズである点と、NMOS32,34のゲートに、それぞれ、前段の回路の差動信号の出力コモンモードの電位VcmH、VcmLが入力されている点である。
ドライバ回路12の構成は、図4に示す従来のものと同じである。すなわち、ドライバ回路12は、その出力コモンモードの電位Vocを制御するNMOS18と、このドライバ回路12に流れる動作電流IDを制御するNMOS20と、前段の回路から供給される入力の差動信号In1,In2に応じてスイッチングし、外部に接続される終端抵抗29の両端に出力の差動信号を供給する4つのNMOS22,24,26,28とによって構成されている。
NMOS18は電源VDDに接続され、そのゲートには、オペアンプ16の出力信号が入力されている。NMOS20はグランドVSSに接続され、そのゲートには、リファレンス電圧VREF2が入力されている。NMOS22,24、および、NMOS26,28は、それぞれ、NMOS18とNMOS20との間に直列に接続されている。NMOS22,28のゲートには信号In1が入力され、NMOS24,26のゲートには信号In2が入力されている。
この出力ドライバ回路10を使用する場合、例えば、NMOS22,24の間のノードと、NMOS26,28の間のノードとの間に所定の抵抗値RTを持つ外付けの終端抵抗29が接続される。ドライバ回路12から供給される出力の差動信号は、終端抵抗29の両端、すなわち、NMOS22,24間のノードとNMOS26,28間のノードから供給される。
ドライバ回路12では、入力の差動信号In1,In2がそれぞれローレベル、ハイレベルの場合、NMOS22,28がオフ状態、NMOS24,26がオン状態となり、図1に矢印で示すように、電源VDDからNMOS18,26、終端抵抗29、NMOS24,20を介してグランドVSSに電流IDが流れる。一方、入力の差動信号In1,In2がそれぞれハイレベル、ローレベルの場合、NMOS22,28がオン状態、NMOS24,26がオフ状態となり、電源VDDからNMOS18,22、終端抵抗29、NMOS28,20を介してグランドVSSに電流IDが流れる。
続いて、レプリカ回路14は、ドライバ回路12のNMOS18に相当するNMOS30と、出力コモンモードの電位Vocの状態のNMOS22,26に相当するNMOS32と、出力コモンモードの電位Vocの状態のNMOS28,24に相当するNMOS34と、NMOS20に相当するNMOS36とによって構成されている。
ここで、レプリカ回路14を構成するNMOS30,36のサイズは、ドライバ回路12を構成するNMOS18,20の1/n倍(nは正数)のサイズであり、レプリカ回路14のNMOS32,34のサイズは、ドライバ回路12のNMOS22,26,24,28の2/n倍のサイズである。
レプリカ回路14のNMOS30,32,34,36は、この順序で電源VDDとグランドVSSとの間に直列に接続されている。NMOS30のゲートにはオペアンプ16の出力信号が入力され、NMOS36のゲートには、リファレンス電圧VREF2が入力されている。また、NMOS32,34のゲートには、前段の回路から供給される差動信号の出力コモンモードの電位VcmH、VcmLがそれぞれ入力されている。
レプリカ回路14のNMOS36とドライバ回路12のNMOS20のゲートには、外部から供給されるリファレンス電圧VREF2が共通に入力されており、カレントミラー回路を構成する。NMOS36とNMOS20はカレントミラー回路を構成するため、図1中に矢印で示すように、レプリカ回路14には、電源VDDからNMOS30,32,34,36を介してグランドVSSに、ドライバ回路12に流れる動作電流IDの1/n倍の動作電流ID/nが流れる。
また、オペアンプ16の+入力端子には、外部から供給されるリファレンス電圧VREF1が入力され、その−入力端子には、レプリカ回路14のNMOS32,34の間のノードの電位がフィードバックされている。これにより、オペアンプ16の出力信号が変化して、リファレンス電圧VREF1とレプリカ回路14のNMOS32,34の間のノードの電位が等しくなるように制御される。
また、オペアンプ16の出力信号は、レプリカ回路14のNMOS30とドライバ回路12のNMOS18のゲートに共通に供給されている。これにより、レプリカ回路14のNMOS32,34の間のノードの電位と、ドライバ回路12から終端抵抗29の両端に供給される出力の差動信号の出力コモンモードの電位Vocは連動し、その電位Vocが、リファレンス電圧VREF1と等しい電位に決定される。
また、ドライバ回路12から終端抵抗29の両端に供給される出力の差動信号の出力振幅の電圧Vodは、終端抵抗29の抵抗値RTと、リファレンス電圧VREF2に応じてドライバ回路12に流れる動作電流IDとの積(Vod=RT×ID)によって決定される。
ここで、ドライバ回路12から出力される差動信号の電位が、ともに出力コモンモードの電位Vocとなる時は、前段の回路から供給される差動信号In1,In2がともに同じ電位の場合、つまり、ドライバ回路12のNMOS22,24,26,28のゲートに前段の回路から供給される差動信号の出力コモンモードの電位VcmH、VcmLが入力されて、NMOS22,24,26,28の全てがオン状態となる場合である。
この時、ドライバ回路12では、図2に矢印で示すように、動作電流IDは、ID/2の電流が、電源VDDからNMOS18,22,24,20を介してグランドVSSに流れるとともに、同じく、ID/2の電流が、電源VDDからNMOS18,26,28,20を介してグランドVSSに流れる。すなわち、この時には、外付けの終端抵抗29に動作電流IDは流れていない状態となる。
出力ドライバ回路10において、終端抵抗29の抵抗値RTが想定値から変更された場合であっても、出力の差動信号の出力コモンモードの電位Vocを一定値に保持することができる理由は以下の通りである。
レプリカ回路14のNMOS36とドライバ回路12のNMOS20のゲートには外部から供給されるリファレンス電圧VREF2が共通に入力されてカレントミラー回路を構成する。そのため、ドライバ回路12に流れる動作電流IDに対して、レプリカ回路14には、ID/nの動作電流が流れる。つまり、外部から供給されるリファレンス電圧VREF2によってドライバ回路12の動作電流IDを制御できる。
また、オペアンプ16によってフィードバック制御が行われている。そのため、レプリカ回路14のNMOS32,34の間のノードの電位は、リファレンス電圧VREF1と等しくなるように制御される。
オペアンプ16の出力信号は、レプリカ回路14のNMOS30とドライバ回路12のNMOS18のゲートに共通に入力されている。また、レプリカ回路のNMOS32,34のサイズは、対応するドライバ回路12のトランジスタのサイズの2/n倍である。つまり、NMOS32,34のサイズは、それぞれ、NMOS22,24,26,28が全てオン状態となった時の、NMOS22,26およびNMOS24,28の1/n倍に相当する。
従って、レプリカ回路14のNMOS32,34の間のノードの電位と、ドライバ回路12から終端抵抗29の両端に供給される出力の差動信号の出力コモンモードの電位Vocは連動し、ともに外付けの終端抵抗29の抵抗値RTに依らず決定されて両者は一致する。つまり、外部から供給されるリファレンス電圧VREF1によって、出力の差動信号の出力コモンモードの電位Vocを制御できる。
そのため、出力ドライバ回路10では、出力ドライバ回路10の外部に接続される終端抵抗の影響を受けず、出力の差動信号の出力コモンモードの電位Vocを一定値に保持することができる。
上記実施形態では、説明を簡単に行う目的で1つのドライバ回路のみを示したが、1つのレプリカ回路14と1つのオペアンプ16を、複数のドライバ回路で共用することができる。
ドライバ回路は、実施形態の構成のものに限定されず、同様の機能を果たす構成のものを使用することができる。また、レプリカ回路の構成は、ドライバ回路の構成に応じて適宜変更されるべきものである。
また、実施形態では、出力ドライバ回路を構成する全てのトランジスタをNMOSで構成しているが、これに限定はされず、P型MOSトランジスタ(以下、PMOSという)で出力ドライバ回路を構成することもできる。この場合、電源とグランドの接続状態を入れ換える必要がある。また、必要に応じて、NMOSとPMOSとを混在させて出力ドライバ回路を構成してもよい。
本発明は、例えば、液晶表示装置の表示タイミングコントローラで用いられる出力ドライバ回路に好適なものであるが、これに限らず、差動信号を出力する出力バッファ回路を用いる各種の用途に利用可能である。
本発明は、基本的に以上のようなものである。
以上、本発明のレプリカ回路について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
本発明の出力ドライバ回路の構成を表す一実施形態の回路図である。 図1に示す出力ドライバ回路の動作を説明する概念図である。 出力の差動信号のハイレベルの電位VOH、ローレベルの電位VOL、出力振幅の電圧Vod、出力コモンモードの電位Vocの関係を表す概念図である。 従来の出力ドライバ回路の構成を表す一例の回路図である。
符号の説明
10、40 出力ドライバ回路
12 ドライバ回路
14 レプリカ回路
16 オペアンプ
18、20、22,24,26,28、30、32、34、36 NMOS
29 終端抵抗
37a、37b 抵抗素子

Claims (2)

  1. ドライバ回路と、レプリカ回路と、オペアンプとを備え、
    前記ドライバ回路は、第1の電源に接続された第1のトランジスタと、第2の電源に接続された第2のトランジスタと、前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタとの間にそれぞれ直列に接続された第3、第4のトランジスタおよび第5、第6のトランジスタとを備え、前記第3、第6のトランジスタ、および、前記第4、第5のトランジスタには、前段の回路からの差動信号がそれぞれ入力され、前記第3、第4のトランジスタの間のノードおよび前記第5、第6のトランジスタの間のノードから差動信号が出力され、
    前記レプリカ回路は、前記第1、第2のトランジスタにそれぞれ相当する第7、第8のトランジスタと、前記第3および第5、前記第4および第6のトランジスタにそれぞれ相当する第9、第10のトランジスタとを備え、前記第7、第9、第10、第8のトランジスタは、この順序で前記第1、第2の電源の間に接続され、前記第7、第8のトランジスタのサイズが、対応する前記ドライバ回路のトランジスタのサイズの1/n倍(nは1以上の正数)であり、前記第9、第10のトランジスタのサイズが、対応する前記ドライバ回路のトランジスタのサイズの2/n倍であり、前記第9、第10のトランジスタには、前記前段の回路からの差動信号の出力コモンモードの電位が入力され、
    前記オペアンプには、外部から供給される第1のリファレンス電圧と、前記第9、第10のトランジスタの間のノードの電位とが入力され、当該オペアンプの出力信号が、前記第1、第7のトランジスタに入力され、
    外部から供給される第2のリファレンス電圧が、前記第2、第8のトランジスタに入力され、カレントミラー回路が構成されていることを特徴とする出力ドライバ回路。
  2. 1つの前記レプリカ回路と1つの前記オペアンプを、複数の前記ドライバ回路で共用することを特徴とする請求項1に記載の出力ドライバ回路。
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