JP2012095185A

JP2012095185A - 送信装置および送受信システム

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Publication number: JP2012095185A
Application number: JP2010241947A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Yamazaki; 大輔山崎; Shuhei Yamamoto; 周平山本
Original assignee: THine Electronics Inc
Current assignee: THine Electronics Inc
Priority date: 2010-10-28
Filing date: 2010-10-28
Publication date: 2012-05-17
Anticipated expiration: 2030-10-28
Also published as: JP5979813B2

Abstract

【課題】受信装置の終端抵抗器の抵抗値がばらついている場合であっても安定した通信を行うことができる送信装置を提供する。
【解決手段】送信装置１０Ａは、第１トランジスタ１１、第２トランジスタ１２、電流源１３、送信回路１４、差演算部１５および電流調整部１６を備える。トランジスタ１１，１２は差動対を構成している。差演算部１５は、トランジスタ１１，１２のうちの一方がオン状態で他方がオフ状態であるときの第１出力端１０ａおよび第２出力端１０ｂそれぞれからの出力電圧値を入力して、これら２つの出力電圧値の差（対象電圧）を求める。電流調整部１６は、この対象電圧を入力するとともに、参照電圧入力端１０ｄに入力された参照電圧を入力して、参照電圧に基づいて対象電圧を評価し、その評価結果に基づいて、対象電圧が目標値または目標範囲内となるように電流源１３の出力電流値を調整する。
【選択図】図２

Description

本発明は、送信装置および送受信システムに関するものである。

ＨＤＭＩ（high definition multimedia interface）規格に拠る送受信システムは、送信装置から受信装置へ映像信号や音声信号を高速に送信することができ、デジタル機器等に採用されている。また、ＨＤＭＩ規格に拠り送信装置から受信装置へ信号を送信する際の物理層仕様としてＴＭＤＳ（transition minimized differential signaling）方式が採用されている（特許文献１参照）。

ＴＭＤＳ方式に拠る送受信システムでは、送信装置の第１出力端および第２出力端と受信装置の第１入力端および第２入力端とが差動信号線を介して互いに接続される。受信装置は、第１入力端と基準電圧入力端との間に設けられた第１終端抵抗器と、第２入力端と基準電圧入力端との間に設けられた第２終端抵抗器とを備える。また、送信装置は、第１出力端と共通ノードとの間に設けられた第１トランジスタと、第２出力端と共通ノードとの間に設けられた第２トランジスタと、共通ノードと基準電圧入力端との間に設けられた電流源とを備える。この送信装置は、受信装置の第１終端抵抗器および第２終端抵抗器を負荷とする差動信号を、第１出力端および第２出力端から差動信号線へ送出する。

特開２００９−１７１４０３号公報

このような受信装置の終端抵抗器を負荷とする差動信号を送信装置から受信装置へ送信する送受信システムでは、送信される差動信号の振幅は、終端抵抗器の抵抗値および電流源の出力電流値に依存する。受信装置によって終端抵抗器の抵抗値が異なっていたり、送信装置の電流源の出力電流値がばらついていたりすると、送信される差動信号の振幅が要求仕様を満たすことができない場合があり、或いは、要求仕様を満たすために回路の規模が大きくなってしまう。また、差動信号の振幅が大きいとＥＭＩノイズが発生し易くなり、逆に差動信号の振幅が小さいと通信エラーが発生し易くなる。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、受信装置の終端抵抗器の抵抗値がばらついている場合であっても安定した通信を行うことができる送信装置および送受信システムを提供することを目的とする。

本発明の送信装置は、差動信号線を介して接続された受信装置の終端抵抗器を負荷とする差動信号を差動信号線へ送出する送信装置であって、(1) 差動信号線のうちの一方の信号線に接続される第１出力端と共通ノードとの間に設けられた第１トランジスタと、(2) 差動信号線のうちの他方の信号線に接続される第２出力端と共通ノードとの間に設けられ、第１トランジスタとともに差動対を構成する第２トランジスタと、(3) 基準電圧が入力される基準電圧入力端と共通ノードとの間に設けられた電流源と、(4) 第１トランジスタおよび第２トランジスタのうちの一方がオン状態で他方がオフ状態であるときの第１出力端および第２出力端それぞれからの出力電圧値の差（以下「対象電圧」という。）を参照電圧に基づいて評価し、その評価結果に基づいて、対象電圧が目標値または目標範囲内となるように電流源の出力電流値を調整する電流調整部と、を備えることを特徴とする。

本発明の送信装置は、参照電圧を発生し該参照電圧を電流調整部に与える参照電圧発生部を更に備えるのが好適である。本発明の送信装置では、電流調整部は、対象電圧を一定比率で降圧して得られた電圧を参照電圧と大小比較し、その比較結果に基づいて、対象電圧が所定値または所定範囲内となるように電流源の出力電流値を調整するのが好適である。電流調整部は、受信装置との通信の開始に先立って電流源の出力電流値を調整し、その調整の後には電流源の出力電流値を固定するのが好適である。また、電流調整部は、複数の参照電圧から選択される何れかの参照電圧に基づいて対象電圧を評価し、その評価結果に基づいて、対象電圧が選択された参照電圧に対応する目標値または目標範囲内となるように電流源の出力電流値を調整するのが好適である。

本発明の送受信システムは、(1) 差動信号を差動信号線へ送出する上記の本発明の送信装置と、(2) 差動信号線を介して送信装置と接続され、差動信号線の負荷として終端抵抗器を有する受信装置と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、受信装置の終端抵抗器の抵抗値がばらついている場合であっても、安定した通信を行うことができる。

送受信システム１の構成を示す図である。第１実施形態の送信装置１０Ａの構成を示す図である。差演算部１５の回路構成例を示す図である。電流源１３の回路構成例を示す図である。第２実施形態の送信装置１０Ｂの構成を示す図である。第３実施形態の送信装置１０Ｃの構成を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、送受信システム１の構成を示す図である。この図に示される送受信システム１は、差動信号線３０により電気的に互いに接続されている送信装置１０および受信装置２０を備える。差動信号線３０は第１信号線３１および第２信号線３２を含む。第１信号線３１および第２信号線３２それぞれは、接地電位に接続されるシールド線で覆われている。

送信装置１０は、第１信号線３１に接続される第１出力端１０ａ、および、第２信号線３２に接続される第２出力端１０ｂを有し、また、内部に共通ノード１０ｃを有する。送信装置１０は、第１トランジスタ１１、第２トランジスタ１２、電流源１３および送信回路１４を備える。

第１トランジスタ１１および第２トランジスタ１２それぞれはＮＭＯＳトランジスタである。第１トランジスタ１１は第１出力端１０ａと共通ノード１０ｃとの間に設けられている。第１トランジスタ１１のドレイン端子は第１出力端１０ａに接続され、第１トランジスタ１１のソース端子は共通ノード１０ｃに接続されている。第２トランジスタ１２は第２出力端１０ｂと共通ノード１０ｃとの間に設けられている。第２トランジスタ１２のドレイン端子は第２出力端１０ｂに接続され、第２トランジスタ１２のソース端子は共通ノード１０ｃに接続されている。第１トランジスタ１１および第２トランジスタ１２は差動対を構成している。

電流源１３は、基準電圧（接地電位）が入力される基準電圧入力端と共通ノード１０ｃとの間に設けられている。送信回路１４は、送信すべき差動電圧信号を第１トランジスタ１１および第２トランジスタ１２それぞれのゲート端子に与える。

受信装置２０は、第１信号線３１に接続される第１入力端２０ａ、および、第２信号線３２に接続される第２入力端２０ｂを有する。また、受信装置２０は、第１終端抵抗器２１、第２終端抵抗器２２および受信回路２４を備える。

第１終端抵抗器２１は、基準電圧（電源電位）が入力される基準電圧入力端と第１入力端２０ａとの間に設けられている。第２終端抵抗器２２は、基準電圧（電源電位）が入力される基準電圧入力端と第２入力端２０ｂとの間に設けられている。受信回路２４は、第１入力端２０ａおよび第２入力端２０ｂそれぞれの電圧を差動入力して、送信回路１０から出力され差動信号線３０を経て送られて来た差動信号を受信する。

このように構成される送受信システム１において、送信装置１０は、差動信号線３０を介して接続された受信装置２０の終端抵抗器２１，２２を負荷とする差動信号を、出力端１０ａ，１０ｂから差動信号線３０へ送出する。受信装置２０は、送信装置１０から差動信号線３０を経て入力端２０ａ，２０ｂに到達する差動信号を受信する。

送信装置１０の電流源１３の出力電流値をＩとし、受信装置２０の終端抵抗器２１，２２それぞれの一端に入力される基準電圧（電源電位）をＶ_ＤＤとし、受信装置２０の終端抵抗器２１，２２それぞれの抵抗値をＲとすると、受信装置２０の第１入力端２０ａおよび第２入力端２０ｂそれぞれに到達する信号のレベルはＶ_ＤＤまたはＶ_ＤＤ−ＲＩとなる。すなわち、送信装置１０から受信装置２０へ送信される差動信号の振幅は、終端抵抗器２１，２２の抵抗値Ｒおよび電流源１３の出力電流値Ｉに依存する。

受信装置２０によって終端抵抗器２１，２２の抵抗値Ｒが異なっていたり、送信装置１０の電流源１３の出力電流値Ｉがばらついていたりすると、送信される差動信号の振幅が要求仕様を満たすことができない場合があり、或いは、要求仕様を満たすために回路の規模が大きくなってしまう。また、差動信号の振幅が大きいとＥＭＩノイズが発生し易くなり、逆に差動信号の振幅が小さいと通信エラーが発生し易くなる。以下に説明する本実施形態の送信装置１０Ａ〜１０Ｃは、このような問題点の解消を図るものであって、図１に示された送受信システム１において送信装置１０に替えて用いられる。

図２は、第１実施形態の送信装置１０Ａの構成を示す図である。この図２に示される第１実施形態の送信装置１０Ａは、図１中の送信装置１０の構成に加えて、参照電圧入力端１０ｄ，差演算部１５および電流調整部１６を更に備えている。参照電圧入力端１０ｄは、外部から供給される一定の参照電圧を入力する。

差演算部１５は、第１トランジスタ１１および第２トランジスタ１２のうちの一方がオン状態で他方がオフ状態であるときの第１出力端１０ａおよび第２出力端１０ｂそれぞれからの出力電圧値を入力して、これら２つの出力電圧値の差（対象電圧）を求める。この対象電圧は、受信装置２０の第１入力端２０ａおよび第２入力端２０ｂそれぞれに到達する信号のレベルの差に相当する。

電流調整部１６は、差演算部１５により求められた対象電圧を入力するとともに、参照電圧入力端１０ｄに入力された参照電圧を入力して、参照電圧に基づいて対象電圧を評価し、その評価結果に基づいて、対象電圧が目標値または目標範囲内となるように電流源１３の出力電流値を調整する。このとき、参照電圧が対象電圧の目標値に等しく設定されていれば、電流調整部１６は、対象電圧と参照電圧とを大小比較して、対象電圧が参照電圧（すなわち、対象電圧の目標値）となるように電流源１３の出力電流値を調整する。

図３は、差演算部１５の回路構成例を示す図である。この図に示される差演算部１５は、入力端１５ａ，１５ｂおよび出力端１５ｃを有し、差動アンプ６０および抵抗器６１〜６４を含む。入力端１５ａは第１出力端１０ａに接続されている。入力端１５ｂは第２出力端１０ｂに接続されている。出力端１５ｃは電流調整部１６の一方の入力端に接続されている。差動アンプ６０の一方の入力端は、抵抗器６１を介して入力端１５ａに接続され、抵抗器６２を介して接地端に接続されている。差動アンプ６０の他方の入力端は、抵抗器６３を介して入力端１５ｂに接続され、抵抗器６４を介して差動アンプ６０の出力端に接続されている。差動アンプ６０の出力端は、出力端１５ｃに接続されている。この差演算部１５は、抵抗器６１〜６４それぞれの抵抗値が同一である場合、入力端１５ａ，１５ｂそれぞれに入力される電圧の差を表す電圧を出力端１５ｃから出力することができる。

図４は、電流源１３の回路構成例を示す図である。この図に示される電流源１３は、定電流源４１〜４４およびスイッチ５１〜５４を含む。互いに直列的に接続された電流源４１およびスイッチ５１、互いに直列的に接続された電流源４２およびスイッチ５２、互いに直列的に接続された電流源４３およびスイッチ５３、ならびに、互いに直列的に接続された電流源４４およびスイッチ５４は、互いに並列的に設けられている。スイッチ５１〜５４それぞれの開閉は、電流調整部１６により制御される。スイッチ５１〜５４のうち閉じているスイッチに対応する定電流源から供給される電流の和が、電流源１３の出力電流となる。すなわち、電流源１３は、スイッチ５１〜５４それぞれの開閉状態に応じた電流を出力することができる。

送信装置１０Ａにおける差演算部１５および電流調整部１６による電流源１３の出力電流値の調整は、送信装置１０Ａと受信装置２０との間の通信の開始に先立って行われればよい。この調整の後には電流源１３の出力電流値は固定される。

このようにして電流源１３の出力電流値が調整されることにより、受信装置２０によって終端抵抗器２１，２２の抵抗値Ｒが異なっていても、送信される差動信号の振幅が要求仕様を満たすことが可能となる。しかも、その為に送信装置１０Ａに付加される回路の規模は小さい。そして、差動信号の振幅が大きいことに因るＥＭＩノイズの発生が抑制され、また、差動信号の振幅が小さいことに因る通信エラーの発生が抑制されて、安定した通信が可能となる。

図５は、第２実施形態の送信装置１０Ｂの構成を示す図である。この図５に示される第２実施形態の送信装置１０Ｂは、図２に示された第２実施形態の送信装置１０Ａの構成に加えて、参照電圧発生部１７を更に備えている。参照電圧発生部１７は、一定の参照電圧を発生し該参照電圧を電流調整部１６に与える。

参照電圧発生部１７は、バンドギャップリファレンス回路を含んで構成されるのが好適である。この場合には、参照電圧発生部１７は、供給される電源電圧の値の変動や温度の変動があっても、値の変動が小さい参照電圧を出力することができる。

また、参照電圧発生部１７は、複数の参照電圧から選択される何れかの参照電圧を電流調整部１６に与えるのも好適である。このとき、電流調整部１６は、参照電圧発生部１７により選択されて与えられた参照電圧に基づいて対象電圧を評価し、その評価結果に基づいて、対象電圧が該参照電圧に対応する目標値または目標範囲内となるように電流源１３の出力電流値を調整する。

この第２実施形態の送信装置１０Ｂは、第１実施形態の送信装置１０Ａと同様に動作し同様の効果を奏する。第２実施形態の送信装置１０Ｂは、参照電圧発生部１７がバンドギャップリファレンス回路を含んで構成される場合には、より安定した動作をすることができる。

図６は、第３実施形態の送信装置１０Ｃの構成を示す図である。この図６に示される第３実施形態の送信装置１０Ｃは、図５に示された第２実施形態の送信装置１０Ｂの構成に加えて、抵抗器７１〜７４を更に備えている。

抵抗器７１と抵抗器７２とは互いに直列的に接続されていて、抵抗器７１の一端は第１出力端１０ａに接続され、抵抗器７２の一端は接地端に接続されている。抵抗器７３と抵抗器７４とは互いに直列的に接続されていて、抵抗器７３の一端は第２出力端１０ｂに接続され、抵抗器７４の一端は接地端に接続されている。

抵抗器７１と抵抗器７２との接続点の電圧は、抵抗器７１の抵抗値Ｒ_７１と抵抗器７２の抵抗値Ｒ_７２との比（Ｒ_７２／(Ｒ_７１＋Ｒ_７２)）に応じて第１出力端１０ａの電圧を降圧した電圧となる。抵抗器７３と抵抗器７４との接続点の電圧は、抵抗器７３の抵抗値Ｒ_７３と抵抗器７４の抵抗値Ｒ_７４との比（Ｒ_７４／(Ｒ_７３＋Ｒ_７４)）に応じて第２出力端１０ｂの電圧を降圧した電圧となる。比（Ｒ_７２／(Ｒ_７１＋Ｒ_７２)）と比（Ｒ_７４／(Ｒ_７３＋Ｒ_７４)）とは、互いに等しい。

差演算部１５は、抵抗器７１と抵抗器７２との接続点の電圧を入力するとともに、抵抗器７３と抵抗器７４との接続点の電圧を入力して、これら２つの電圧値の差を求める。すなわち、差演算部１５は、対象電圧を一定比率で降圧して得られた電圧を求めることができる。電流調整部１６は、対象電圧を一定比率で降圧して得られた電圧を参照電圧と大小比較し、その比較結果に基づいて、対象電圧が所定値または所定範囲内となるように電流源１３の出力電流値を調整する。

この第３実施形態の送信装置１０Ｃは、第２実施形態の送信装置１０Ｂと同様に動作し同様の効果を奏する。第３実施形態では、例えば、受信装置２０の終端抵抗器２１，２２それぞれの一端に入力される基準電圧（電源電位）Ｖ_ＤＤが３.３Ｖであるのに対して、送信装置１０Ｃが電源電圧１.８Ｖで駆動される場合に、送信装置１０Ｃにおいて、対象電圧を降圧して得られた電圧を参照電圧と比較することで、単一の電源電圧１.８の電源を用いるだけでよい。

１…送受信システム、１０，１０Ａ〜１０Ｃ…送信装置、１０ａ…第１出力端、１０ｂ…第２出力端、１０ｃ…共通ノード、１１…第１トランジスタ、１２…第２トランジスタ、１３…電流源、１４…送信回路、１５…差演算部、１６…電流調整部、１７…参照電圧発生部、２０…受信装置、２０ａ…第１入力端、２０ｂ…第２入力端、２１…第１終端抵抗器、２２…第２終端抵抗器、２４…受信回路、３０…差動信号線、３１…第１信号線、３２…第２信号線。

Claims

差動信号線を介して接続された受信装置の終端抵抗器を負荷とする差動信号を前記差動信号線へ送出する送信装置であって、
前記差動信号線のうちの一方の信号線に接続される第１出力端と共通ノードとの間に設けられた第１トランジスタと、
前記差動信号線のうちの他方の信号線に接続される第２出力端と前記共通ノードとの間に設けられ、前記第１トランジスタとともに差動対を構成する第２トランジスタと、
基準電圧が入力される基準電圧入力端と前記共通ノードとの間に設けられた電流源と、
前記第１トランジスタおよび前記第２トランジスタのうちの一方がオン状態で他方がオフ状態であるときの前記第１出力端および前記第２出力端それぞれからの出力電圧値の差（以下「対象電圧」という。）を参照電圧に基づいて評価し、その評価結果に基づいて、前記対象電圧が目標値または目標範囲内となるように前記電流源の出力電流値を調整する電流調整部と、
を備えることを特徴とする送信装置。
前記参照電圧を発生し該参照電圧を前記電流調整部に与える参照電圧発生部を更に備える、ことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
前記電流調整部が、前記対象電圧を一定比率で降圧して得られた電圧を前記参照電圧と大小比較し、その比較結果に基づいて、前記対象電圧が所定値または所定範囲内となるように前記電流源の出力電流値を調整する、ことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
前記電流調整部が、前記受信装置との通信の開始に先立って前記電流源の出力電流値を調整し、その調整の後には前記電流源の出力電流値を固定する、ことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
前記電流調整部が、複数の参照電圧から選択される何れかの参照電圧に基づいて前記対象電圧を評価し、その評価結果に基づいて、前記対象電圧が選択された参照電圧に対応する目標値または目標範囲内となるように前記電流源の出力電流値を調整する、ことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
差動信号を差動信号線へ送出する請求項１〜５の何れか１項に記載の送信装置と、
前記差動信号線を介して前記送信装置と接続され、前記差動信号線の負荷として終端抵抗器を有する受信装置と、
を備えることを特徴とする送受信システム。