JP2014176040A - Differential output circuit, semiconductor ic for high speed serial communication, and high speed serial communication system - Google Patents

Differential output circuit, semiconductor ic for high speed serial communication, and high speed serial communication system Download PDF

Info

Publication number
JP2014176040A
JP2014176040A JP2013049816A JP2013049816A JP2014176040A JP 2014176040 A JP2014176040 A JP 2014176040A JP 2013049816 A JP2013049816 A JP 2013049816A JP 2013049816 A JP2013049816 A JP 2013049816A JP 2014176040 A JP2014176040 A JP 2014176040A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
circuit
resistor
current
differential
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2013049816A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Jun Tanabe
潤 田辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2013049816A priority Critical patent/JP2014176040A/en
Publication of JP2014176040A publication Critical patent/JP2014176040A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Logic Circuits (AREA)
  • Dc Digital Transmission (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a differential output circuit that maintains a constant output amplitude.SOLUTION: A resistor variation detection circuit 11 is used to detect product variations of output resistors R1, R2, and a current regulation circuit 12 is used to control currents of a current source I1 for data and a current source I2 for emphasis data in accordance with the detection results, so that a constant output amplitude can be maintained irrespective of product variations of internal resistors in the differential output circuit of a current mode logic type. The differential output circuit can be used to provide a high speed serial interface and a communication system therewith.

Description

本発明は、差動出力回路、並びに高速シリアル通信用半導体IC及び高速シリアル通信システムに係り、特に、電流モードロジック方式を採用したインターフェースを構成するのに用いられる差動出力回路、並びに該差動出力回路を使用する高速シリアル通信用半導体IC及び高速シリアル通信システムに関する。   The present invention relates to a differential output circuit, a semiconductor IC for high-speed serial communication, and a high-speed serial communication system, and more particularly to a differential output circuit used to configure an interface employing a current mode logic system, and the differential The present invention relates to a semiconductor IC for high-speed serial communication using an output circuit and a high-speed serial communication system.

近年、パソコン、通信機器、デジタル家電製品等の製品間におけるインターフェース通信の高速化に伴い、高速シリアル・インターフェース及びこれを含む通信システムの開発が進められている。高速シリアル・インターフェースでは、例えば、電流モードロジック(Current Mode Logic: CML)方式の小振幅差動伝送が採用される。   2. Description of the Related Art In recent years, with the increase in interface communication between products such as personal computers, communication devices, and digital home appliances, development of high-speed serial interfaces and communication systems including them has been underway. In the high-speed serial interface, for example, current mode logic (CML) type small amplitude differential transmission is adopted.

電流モードロジック方式を採用したインターフェースは、ノイズ耐性の強い差動電流出力回路(単に差動出力回路とも呼ぶ)を用いて構成される。しかし、従来の差動出力回路では、半導体ICの内部抵抗(出力抵抗)に例えば15〜30%の製造ばらつきが生ずるため、同様に終端抵抗にも製造ばらつきが生ずるため、終端抵抗から出力される出力信号の振幅(出力振幅)が変動するという問題があった。   An interface that employs a current mode logic system is configured using a differential current output circuit (also simply referred to as a differential output circuit) having high noise resistance. However, in the conventional differential output circuit, for example, a manufacturing variation of 15 to 30% occurs in the internal resistance (output resistance) of the semiconductor IC. Similarly, a manufacturing variation also occurs in the termination resistor. There was a problem that the amplitude of the output signal (output amplitude) fluctuated.

特許文献1には、インターフェース規格に準拠した出力振幅を得るために、出力振幅を検出する検出部を備え、その検出結果に応じて差動出力部(出力抵抗)に供給する電流を制御する構成の差動出力回路が開示されている。しかし、上述の内部抵抗の製造ばらつきによって出力振幅が変動するという問題は解消されていない。   Patent Document 1 includes a detection unit that detects an output amplitude in order to obtain an output amplitude that conforms to the interface standard, and controls a current supplied to a differential output unit (output resistor) according to the detection result. A differential output circuit is disclosed. However, the problem that the output amplitude fluctuates due to the manufacturing variation of the internal resistance is not solved.

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、内部抵抗の製造ばらつきによらず出力振幅を一定に保つ差動出力回路を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a differential output circuit that maintains an output amplitude constant regardless of manufacturing variations in internal resistance.

本発明に係る差動出力回路は、入力信号を差動信号に変換し、該差動信号を伝送して出力信号を出力する差動出力回路であって、出力抵抗と、該出力抵抗に前記入力信号に応じて電流を供給する電流供給回路と、を有し、前記出力抵抗の一端から前記出力信号を出力する本体部と、前記出力抵抗の抵抗値を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に従って前記電流供給回路を制御して、前記出力抵抗に供給される電流を調整する調整部と、を備える。   A differential output circuit according to the present invention is a differential output circuit that converts an input signal into a differential signal, transmits the differential signal, and outputs an output signal, and outputs the output signal to the output resistor. A current supply circuit that supplies current according to an input signal, a main body that outputs the output signal from one end of the output resistor, a detection unit that detects a resistance value of the output resistor, and the detection unit And an adjustment unit that controls the current supply circuit in accordance with the detection result to adjust the current supplied to the output resistor.

本発明の差動出力回路によれば、出力抵抗の製造ばらつきによらずに出力信号の振幅(出力振幅)を一定に保つことが可能となる。   According to the differential output circuit of the present invention, it is possible to keep the amplitude (output amplitude) of the output signal constant regardless of the manufacturing variation of the output resistance.

差動出力回路の一般的構成を示す図である。It is a figure which shows the general structure of a differential output circuit. データ、エンファシスデータ、及び出力振幅(出力電流)の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of data, emphasis data, and an output amplitude (output current). 第1の実施形態に係る差動出力回路の基本構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a basic configuration of a differential output circuit according to a first embodiment. 第2の実施形態に係る差動出力回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the differential output circuit which concerns on 2nd Embodiment. 出力抵抗の配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of an output resistance. 第3の実施形態に係る差動出力回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the differential output circuit which concerns on 3rd Embodiment. 第4の実施形態に係る差動出力回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the differential output circuit which concerns on 4th Embodiment. 図7の差動出力回路に対する変形構成を示す図である。It is a figure which shows the deformation | transformation structure with respect to the differential output circuit of FIG.

≪第1実施形態≫
本発明の第1の実施形態を、図1〜図3を用いて説明する。
<< First Embodiment >>
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1に、差動出力回路10の一般的構成を示す。差動出力回路10は、データ用電流源I1、エンファシスデータ用電流源I2、トランジスタ(FET)P1〜P4、及び出力抵抗R1,R2(例えば50Ω)から構成される。   FIG. 1 shows a general configuration of the differential output circuit 10. The differential output circuit 10 includes a data current source I1, an emphasis data current source I2, transistors (FETs) P1 to P4, and output resistors R1 and R2 (for example, 50Ω).

トランジスタP1,P2のソースはデータ用電流源I1に、トランジスタP3,P4のソースはエンファシスデータ用電流源I2に、トランジスタP1,P3のドレインは出力抵抗R1の一端に、トランジスタP2,P4のドレインは出力抵抗R2の一端に、それぞれ、接続されている。また、出力抵抗R1,R2の一端が終端抵抗R3を含む受信回路に接続されている。なお、受信回路は半導体ICの外部に設けられている。終端抵抗R3は、出力抵抗R1,R2が50Ωの場合、100Ωである。一方、出力抵抗R1,R2の他端はシグナルグランドにクランプされている。   The sources of the transistors P1 and P2 are the data current source I1, the sources of the transistors P3 and P4 are the emphasis data current source I2, the drains of the transistors P1 and P3 are one end of the output resistor R1, and the drains of the transistors P2 and P4 are Each is connected to one end of the output resistor R2. Further, one ends of the output resistors R1 and R2 are connected to a receiving circuit including a termination resistor R3. Note that the receiving circuit is provided outside the semiconductor IC. The termination resistor R3 is 100Ω when the output resistors R1 and R2 are 50Ω. On the other hand, the other ends of the output resistors R1 and R2 are clamped to the signal ground.

なお、差動出力回路10は、終端抵抗R3を除いて1つの半導体IC内に構成され、終端抵抗R3は半導体IC外に設けられているとする。   The differential output circuit 10 is configured in one semiconductor IC except for the termination resistor R3, and the termination resistor R3 is provided outside the semiconductor IC.

上述の構成の差動出力回路10において、トランジスタP1,P2のゲートにはそれぞれデータ(D)とその反転信号(DB)が入力され、トランジスタP3,P4のゲートにはそれぞれエンファシスデータ(E)とその反転信号(EB)が入力される。   In the differential output circuit 10 having the above-described configuration, data (D) and its inverted signal (DB) are input to the gates of the transistors P1 and P2, respectively, and emphasis data (E) and gates are respectively input to the gates of the transistors P3 and P4. The inverted signal (EB) is input.

差動出力回路10の出力振幅は、終端抵抗R3の抵抗(R3)とこれに流れる電流(出力電流)Ioutとの積Iout・R3により与えられる。ここで、出力抵抗R1,R2の抵抗(R1,R2)が互いに等しいとして(R1=R2)、出力電流Ioutは、データ用電流源I1及びエンファシスデータ用電流源I2の電流(I1,I2)を用いて、
Iout=(I1+I2)R1/(R1+R3) …(1)
と求められる。式(1)より、出力振幅は、出力抵抗R1,R2の抵抗が製造ばらつきによって設計より大きい(小さい)場合、大きく(小さく)なることがわかる。
The output amplitude of the differential output circuit 10 is given by the product Iout · R3 of the resistance (R3) of the termination resistor R3 and the current (output current) Iout flowing therethrough. Here, assuming that the resistances (R1, R2) of the output resistors R1, R2 are equal to each other (R1 = R2), the output current Iout is the current (I1, I2) of the data current source I1 and the emphasis data current source I2. make use of,
Iout = (I1 + I2) R1 / (R1 + R3) (1)
Is required. From equation (1), it can be seen that the output amplitude becomes larger (smaller) when the resistances of the output resistors R1 and R2 are larger (smaller) than designed due to manufacturing variations.

図2に、データ(D)、エンファシスデータ(E)、及び出力電流(Iout)の波形の一例を示す。エンファシスデータは、データを1ビットシフトし、反転することで得られる。電流(I1,I2)はそれぞれデータ及びエンファシスデータと同じ波形を有することから、式(1)より、出力電流Ioutはデータ及びエンファシスデータを重ね合わせた波形を有することとなる。図2に示す例では、出力電流Ioutの波形は、エンファシスによって、データの波形に対して高い周波数が強調された波形となる。   FIG. 2 shows an example of waveforms of data (D), emphasis data (E), and output current (Iout). Emphasis data is obtained by shifting the data by 1 bit and inverting it. Since the currents (I1, I2) have the same waveform as that of the data and the emphasis data, respectively, the output current Iout has a waveform obtained by superimposing the data and the emphasis data according to the equation (1). In the example illustrated in FIG. 2, the waveform of the output current Iout is a waveform in which a high frequency is emphasized with respect to the data waveform by emphasis.

図3に、第1の実施形態の差動出力回路20の基本構成を示す。差動出力回路20は、先述の差動出力回路(本体部と呼ぶ)10、抵抗ばらつき検出回路11、及び電流調整回路12から構成される。   FIG. 3 shows a basic configuration of the differential output circuit 20 of the first embodiment. The differential output circuit 20 includes the above-described differential output circuit (referred to as a main body section) 10, a resistance variation detection circuit 11, and a current adjustment circuit 12.

抵抗ばらつき検出回路11は、出力抵抗R1,R2の抵抗、すなわちそれらの製造ばらつきを検出し、その検出結果を電流調整回路12に送る。電流調整回路12は、出力抵抗R1,R2の製造ばらつきの検出結果に従って、データ用電流源I1及びエンファシスデータ用電流源I2の電流を制御する。出力抵抗R1,R2の抵抗が設計より大きい(小さい)場合、電流(I1,I2)を小さく(大きく)する。これにより、終端抵抗R3に流れる電流Ioutが、すなわち出力振幅が、出力抵抗R1,R2の製造ばらつきに因らず一定に維持される。   The resistance variation detection circuit 11 detects the resistances of the output resistors R 1 and R 2, that is, their manufacturing variations, and sends the detection result to the current adjustment circuit 12. The current adjustment circuit 12 controls the currents of the data current source I1 and the emphasis data current source I2 in accordance with the detection result of the manufacturing variation of the output resistors R1 and R2. When the resistances of the output resistors R1 and R2 are larger (smaller) than the design, the currents (I1, I2) are made smaller (larger). As a result, the current Iout flowing through the termination resistor R3, that is, the output amplitude is maintained constant regardless of manufacturing variations of the output resistors R1 and R2.

≪第2実施形態≫
本発明の第2の実施形態を、図4及び図5を用いて説明する。なお、第1の実施形態と同様の構成部分については同じ符号を用いて表し、その説明を省略する。
<< Second Embodiment >>
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, about the component similar to 1st Embodiment, it represents using the same code | symbol and the description is abbreviate | omitted.

出力抵抗R1,R2を直接検出すると受信回路に接続する出力抵抗R1,R2の一端に寄生容量が発生し、インターフェースの高速動作の障害となり得る。そこで、本実施形態では、出力抵抗R1,R2と独立の出力抵抗R4を用いて差動出力回路10を模擬し、その出力抵抗R4を検出することで、寄生容量が発生することなしに出力抵抗R1,R2を検出することを考える。   If the output resistors R1 and R2 are directly detected, parasitic capacitance is generated at one end of the output resistors R1 and R2 connected to the receiving circuit, which may hinder high-speed operation of the interface. Therefore, in this embodiment, the differential output circuit 10 is simulated using the output resistors R4 independent of the output resistors R1 and R2, and the output resistor R4 is detected so that the output resistor R4 is generated without generating parasitic capacitance. Consider detecting R1 and R2.

図4に、第2の実施形態に係る差動出力回路30の構成を示す。差動出力回路30は、先述の差動出力回路(本体部)10及び定電流回路31から構成される。   FIG. 4 shows a configuration of the differential output circuit 30 according to the second embodiment. The differential output circuit 30 includes the differential output circuit (main body portion) 10 and the constant current circuit 31 described above.

本体部10において、データ用電流源I1及びエンファシスデータ用電流源I2は、具体的に、それぞれトランジスタ(FET)M1,M2を用いて構成されている。トランジスタM1,M2のソースは、フレームグランドにクランプされている。   In the main body 10, the data current source I1 and the emphasis data current source I2 are specifically configured by using transistors (FETs) M1 and M2, respectively. The sources of the transistors M1 and M2 are clamped to the frame ground.

定電流回路31は、先述の抵抗ばらつき検出回路11及び電流調整回路12を含み、トランジスタ(FET)M3、出力抵抗R4、及びアンプ(差動増幅回路)AMPから構成される。   The constant current circuit 31 includes the resistance variation detection circuit 11 and the current adjustment circuit 12 described above, and includes a transistor (FET) M3, an output resistor R4, and an amplifier (differential amplifier circuit) AMP.

トランジスタM3と出力抵抗R4とから本体部10を模擬した回路が構成されている。この回路において、トランジスタM3と出力抵抗R4は直列される。すなわち、トランジスタM3のドレインと出力抵抗R4の一端とが接続される。さらに、トランジスタM3のソースはフレームグランドに、出力抵抗R4の他端はシグナルグランドにクランプされる。なお、出力抵抗R4の抵抗は出力抵抗R1,R2のそれより大きくするとよい。それにより、定電流回路31(特に抵抗ばらつき検出回路11に相当する部分)の消費電力が小さくなる。   A circuit simulating the main body 10 is constituted by the transistor M3 and the output resistor R4. In this circuit, the transistor M3 and the output resistor R4 are connected in series. That is, the drain of the transistor M3 and one end of the output resistor R4 are connected. Further, the source of the transistor M3 is clamped to the frame ground, and the other end of the output resistor R4 is clamped to the signal ground. The resistance of the output resistor R4 is preferably larger than that of the output resistors R1 and R2. Thereby, the power consumption of the constant current circuit 31 (particularly the portion corresponding to the resistance variation detection circuit 11) is reduced.

図5に、出力抵抗R1,R2,R4の配置の一例を示す。出力抵抗R1,R2の間に出力抵抗R4を配置してこれらを隣接することで、半導体ICの面内ばらつきによる出力抵抗R1,R2と出力抵抗R4との抵抗の差を小さくすることができる。さらに、出力抵抗R1,R2の両側にダミー抵抗を配置することで、抵抗の差をさらに小さくすることができる。   FIG. 5 shows an example of the arrangement of the output resistors R1, R2, and R4. By disposing the output resistor R4 between the output resistors R1 and R2 and adjoining them, the difference in resistance between the output resistors R1 and R2 and the output resistor R4 due to in-plane variation of the semiconductor IC can be reduced. Further, by arranging dummy resistors on both sides of the output resistors R1 and R2, the difference in resistance can be further reduced.

アンプAMPはオペアンプを用いて構成される。オペアンプを用いることで定電流回路31(特に抵抗ばらつき検出回路11に相当する部分)による出力抵抗R4の製造ばらつきの検出結果を出力(電流出力)できるため、定電流回路31(特に電流調整回路12に相当する部分)によりデータ用電流源I1及びエンファシスデータ用電流源I2(トランジスタM1,M2)の電流を制御するのに好適である。   The amplifier AMP is configured using an operational amplifier. By using an operational amplifier, the detection result of the manufacturing variation of the output resistor R4 by the constant current circuit 31 (particularly the portion corresponding to the resistance variation detection circuit 11) can be output (current output). Therefore, the constant current circuit 31 (particularly the current adjustment circuit 12). This is suitable for controlling the currents of the data current source I1 and the emphasis data current source I2 (transistors M1 and M2).

アンプAMPの反転入力端子には、トランジスタM3に直列する出力抵抗R4の一端が接続し、その電位Vが入力される。アンプAMPの非反転入力端子には基準電位VREFが入力される。これにより、アンプAMPは、差動増幅回路として機能する。すなわち、アンプAMPは、差動入力VREF−Vを増幅してその電位(これに比例する電流(基準電流とも呼ぶ))を定電流回路31の出力として出力し、トランジスタM3及びトランジスタM1,M2のゲートに入力する。 The inverting input terminal of the amplifier AMP, one end of the output resistor R4 in series to the transistor M3 is connected, the potential V 4 is inputted. A reference potential VREF is input to the non-inverting input terminal of the amplifier AMP. Thereby, the amplifier AMP functions as a differential amplifier circuit. In other words, the amplifier AMP amplifies the differential input V REF −V 4 and outputs the potential (current proportional to this) (also referred to as a reference current) as the output of the constant current circuit 31. Input to the gate of M2.

なお、基準電位VREFは、例えば、抵抗分圧回路32により生成される。抵抗分圧回路32は、直列に接続された2つの抵抗r1,r2から簡便に構成される。ここで、抵抗r1,r2の一端はそれぞれシグナルグランド及びフレームグランドにクランプされている。抵抗分圧回路32は、シグナルグランドの電位Vccに対して、基準電位VREF=Vcc・r2(r1+r2)を生成する。なお、抵抗分圧回路32を含んで定電流回路31を構成することとしてもよい。 The reference potential V REF is generated by the resistance voltage dividing circuit 32, for example. The resistance voltage dividing circuit 32 is simply configured from two resistors r1 and r2 connected in series. Here, one ends of the resistors r1 and r2 are clamped to the signal ground and the frame ground, respectively. The resistance voltage dividing circuit 32 generates a reference potential V REF = Vcc · r2 (r1 + r2) with respect to the signal ground potential Vcc. The constant current circuit 31 may be configured including the resistance voltage dividing circuit 32.

上述の構成の定電流回路31において、アンプAMPにより、電位Vが基準電位VREFに等しくなる量の電流I4(=(Vcc−VREF)/R4)が出力抵抗R4に供給される。出力抵抗R4が大きい(小さい)場合に、電流I4は小さく(大きく)なる。トランジスタM3のゲートとトランジスタM1,M2のゲートが接続されていることから、トランジスタM1,M2が供給する電流I1,I2は、電流I4と同様に、出力抵抗R4が大きい(小さい)場合に小さく(大きく)なる。これにより、終端抵抗R3に流れる電流Ioutが、すなわち出力振幅が、出力抵抗R4、すなわち出力抵抗R1,R2の製造ばらつきに因らず、一定に維持される。 In the constant current circuit 31 of the construction described above, the amplifier AMP, the amount of current I4 potential V 4 is equal to the reference potential V REF (= (Vcc-V REF) / R4) is supplied to the output resistor R4. When the output resistance R4 is large (small), the current I4 becomes small (large). Since the gate of the transistor M3 and the gates of the transistors M1 and M2 are connected, the currents I1 and I2 supplied by the transistors M1 and M2 are small when the output resistance R4 is large (small) (like the current I4) ( growing. As a result, the current Iout flowing through the termination resistor R3, that is, the output amplitude, is maintained constant regardless of manufacturing variations of the output resistor R4, that is, the output resistors R1 and R2.

≪第3実施形態≫
本発明の第3の実施形態を、図6を用いて説明する。なお、第1及び第2の実施形態と同様の構成部分については同じ符号を用いて表し、その説明を省略する。
«Third embodiment»
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, about the component similar to 1st and 2nd embodiment, it represents using the same code | symbol and the description is abbreviate | omitted.

本実施形態では、定電流回路31から出力される電流を基準電流とすることで、差動出力回路の出力抵抗、エンファシスゲイン、出力振幅を切り替えることを考える。   In the present embodiment, it is considered that the output resistance, the emphasis gain, and the output amplitude of the differential output circuit are switched by using the current output from the constant current circuit 31 as a reference current.

図6に、第3の実施形態に係る差動出力回路40の構成を示す。差動出力回路40は、先述の差動出力回路10に類似する本体部10’、定電流回路31、及び出力振幅切替部41から構成される。   FIG. 6 shows a configuration of the differential output circuit 40 according to the third embodiment. The differential output circuit 40 includes a main body 10 ′, a constant current circuit 31, and an output amplitude switching unit 41 similar to the differential output circuit 10 described above.

本体部10’の基本構成は、先述の差動出力回路10のそれとほぼ同様である。ただし、出力抵抗R1,R2は、それぞれが2つの並列された抵抗を用いて構成されている。なお、2つに限らず、複数の並列された抵抗を用いて構成してもよい。ここで、出力抵抗R1,R2を構成する4つの抵抗のそれぞれに切替スイッチ(出力抵抗切替スイッチとも呼ぶ)SW1が直列に接続されている。切替スイッチSW1を用いて抵抗を切替えて接続することで、出力抵抗R1,R2の抵抗を増減する。これにより、伝送線路の配線抵抗、終端抵抗R3等が異なる場合でも、それに応じて出力抵抗R1,R2の抵抗を増減することで、設計上の一定の出力振幅を得ることが可能になる。   The basic configuration of the main body 10 'is substantially the same as that of the differential output circuit 10 described above. However, each of the output resistors R1 and R2 is configured using two parallel resistors. The configuration is not limited to two, and a plurality of parallel resistors may be used. Here, a changeover switch (also referred to as an output resistance changeover switch) SW1 is connected in series to each of the four resistors constituting the output resistors R1 and R2. The resistances of the output resistors R1 and R2 are increased or decreased by switching and connecting the resistors using the changeover switch SW1. As a result, even when the wiring resistance of the transmission line, the termination resistance R3, etc. are different, it is possible to obtain a constant design output amplitude by increasing or decreasing the resistances of the output resistances R1 and R2 accordingly.

また、エンファシスデータ用電流源I2は、並列されたトランジスタM2,M4を用いて構成されている。ここで、トランジスタM2,M4のそれぞれに切替スイッチ(エンファシスゲイン切替スイッチとも呼ぶ)SW2が直列に接続されている。切替スイッチSW2を用いてトランジスタM2,M4を切替えて接続することで、エンファシスデータ用電流、すなわちエンファシスゲインを増減する。これにより、伝送線路が長い等、その伝送特性が悪い場合でも、それに応じてエンファシスゲインを増減することで、設計上の一定の出力振幅を得ることが可能になる。   The emphasis data current source I2 is configured by using transistors M2 and M4 arranged in parallel. Here, a changeover switch (also referred to as an emphasis gain changeover switch) SW2 is connected in series to each of the transistors M2 and M4. By switching and connecting the transistors M2 and M4 using the changeover switch SW2, the current for emphasis data, that is, the emphasis gain is increased or decreased. As a result, even when the transmission characteristics are poor, such as when the transmission line is long, it is possible to obtain a constant design output amplitude by increasing or decreasing the emphasis gain accordingly.

定電流回路31の構成は先と同様である。ただし、図6において、基準電位VREFを生成する抵抗分圧回路32は省略されている。定電流回路31の出力は、トランジスタM5,M6を介して出力振幅切替部41に入力される。 The configuration of the constant current circuit 31 is the same as described above. However, in FIG. 6, the resistance voltage dividing circuit 32 that generates the reference potential V REF is omitted. The output of the constant current circuit 31 is input to the output amplitude switching unit 41 via the transistors M5 and M6.

出力振幅切替部41は、3つの並列するトランジスタM7,M8,M9から構成されている。トランジスタM7,M8,M9のソースはシグナルグランドにクランプされている。トランジスタM7,M8,M9のゲートに定電流回路31の出力が入力され、それらのドレインからの出力が合成されて出力振幅切替部41の出力として、トランジスタM10を介してトランジスタM1,M2,M4のゲート(データ用電流源I1及びエンファシスデータ用電流源I2)に入力される。   The output amplitude switching unit 41 includes three parallel transistors M7, M8, and M9. The sources of transistors M7, M8 and M9 are clamped to signal ground. The outputs of the constant current circuit 31 are input to the gates of the transistors M7, M8, and M9, and the outputs from these drains are combined and output as the output of the output amplitude switching unit 41 via the transistor M10. Input to the gates (data current source I1 and emphasis data current source I2).

なお、トランジスタM6は、トランジスタM7,M8,M9のそれぞれとカレントミラー回路を構成する。ここで、トランジスタM7,M8,M9の電気的特性はトランジスタM6のそれに等しいものとする。これにより、トランジスタM7,M8,M9は、それぞれがトランジスタM6が出力する電流に等しい量の電流を出力する。   The transistor M6 forms a current mirror circuit with each of the transistors M7, M8, and M9. Here, it is assumed that the electrical characteristics of the transistors M7, M8, and M9 are equal to those of the transistor M6. Thereby, the transistors M7, M8, and M9 each output an amount of current equal to the current output from the transistor M6.

同様に、トランジスタM10は、トランジスタM1,M2,M4のそれぞれとカレントミラー回路を構成する。ここで、トランジスタM1,M2,M4の電気的特性はトランジスタM10のそれに等しいものとする。これにより、トランジスタM1,M2,M4は、それぞれがトランジスタM10が出力する電流に等しい量の電流を出力する。   Similarly, the transistor M10 forms a current mirror circuit with each of the transistors M1, M2, and M4. Here, it is assumed that the electrical characteristics of the transistors M1, M2, and M4 are equal to those of the transistor M10. Thereby, the transistors M1, M2, and M4 each output a current equal to the current output from the transistor M10.

ここで、トランジスタM7,M8,M9のそれぞれに切替スイッチ(出力振幅切替スイッチとも呼ぶ)SW3が直列に接続されている。切替スイッチSW3を用いてトランジスタM7,M8,M9を切替えて接続することで、定電流回路31の出力を増幅してトランジスタM1,M2,M4(データ用電流源I1及びエンファシスデータ用電流源I2)に入力し、それにより出力振幅を増減する。これにより、例えば、伝送線路の損失が小さい場合には、それに応じて出力振幅を小さくして消費電力を減らすことが可能になる。   Here, a changeover switch (also referred to as an output amplitude changeover switch) SW3 is connected in series to each of the transistors M7, M8, and M9. By switching and connecting the transistors M7, M8, and M9 using the changeover switch SW3, the output of the constant current circuit 31 is amplified and the transistors M1, M2, and M4 (data current source I1 and emphasis data current source I2). To increase or decrease the output amplitude. Thereby, for example, when the loss of the transmission line is small, the output amplitude can be reduced accordingly to reduce the power consumption.

≪第4実施形態≫
本発明の第4の実施形態を、図7及び図8を用いて説明する。なお、第1〜第3の実施形態と同様の構成部分については同じ符号を用いて表し、その説明を省略する。
<< Fourth Embodiment >>
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, about the component similar to 1st-3rd embodiment, it represents using the same code | symbol and the description is abbreviate | omitted.

式(1)より、出力電流Iout(及び出力振幅)は出力抵抗R1,R2のみならず終端抵抗R3の製造ばらつきにも依存する。そこで、本実施形態では、終端抵抗R3の製造ばらつきも考慮することで、出力振幅をより一定に保つことを考える。   From the expression (1), the output current Iout (and output amplitude) depends on the manufacturing variation of the termination resistor R3 as well as the output resistors R1 and R2. Therefore, in the present embodiment, it is considered to keep the output amplitude more constant by taking into account the manufacturing variation of the termination resistor R3.

図7に、第4の実施形態に係る差動出力回路50の構成を示す。差動出力回路50は、先述の差動出力回路(本体部)10及び2つの定電流回路31,51から構成される。   FIG. 7 shows a configuration of the differential output circuit 50 according to the fourth embodiment. The differential output circuit 50 includes the above-described differential output circuit (main body portion) 10 and two constant current circuits 31 and 51.

本体部10と定電流回路31の構成は先と同様である。   The configurations of the main body 10 and the constant current circuit 31 are the same as described above.

定電流回路51は、定電流回路31と同様に構成されている。ただし、出力抵抗R4に代えて抵抗R5を含んで構成されている。抵抗R5は、抵抗値が高精度に定められた高精度抵抗で、終端抵抗R3と同様に半導体ICの外部に配置されている。これにより、抵抗R5を用いて終端抵抗R3を模擬し、抵抗R5を検出することで終端抵抗R3の製造ばらつきを検出することができる。   The constant current circuit 51 is configured in the same manner as the constant current circuit 31. However, the resistor R5 is included instead of the output resistor R4. The resistor R5 is a high-precision resistor whose resistance value is determined with high accuracy, and is disposed outside the semiconductor IC in the same manner as the termination resistor R3. Thereby, it is possible to detect the manufacturing variation of the termination resistor R3 by simulating the termination resistor R3 using the resistor R5 and detecting the resistor R5.

2つの定電流回路31,51の出力(出力電流)は、それぞれトランジスタM12,M13を介して合成され、基準電流として、トランジスタM11を介してトランジスタM1,M2のゲート(データ用電流源I1及びエンファシスデータ用電流源I2)に入力される。   The outputs (output currents) of the two constant current circuits 31 and 51 are combined via the transistors M12 and M13, respectively, and the gates of the transistors M1 and M2 (the data current source I1 and the emphasis) via the transistor M11 are combined as reference currents. Input to the data current source I2).

なお、トランジスタM11は、トランジスタM1,M2のそれぞれとカレントミラー回路を構成する。ここで、トランジスタM1,M2の電気的特性はトランジスタM11のそれに等しいものとする。これにより、トランジスタM1,M2は、それぞれがトランジスタM11が出力する電流に等しい量の電流を出力する。   The transistor M11 forms a current mirror circuit with each of the transistors M1 and M2. Here, it is assumed that the electrical characteristics of the transistors M1 and M2 are equal to those of the transistor M11. Thereby, the transistors M1 and M2 each output a current equal to the current output from the transistor M11.

上述の構成の差動出力回路50により、2つの定電流回路31,51の出力電流を合成して得られる電流を基準電流として用いることで、出力抵抗R1,R2だけでなく終端抵抗R3の製造ばらつきにもよらず出力振幅をより一定に保つことが可能となる。   The differential output circuit 50 having the above-described configuration uses the current obtained by synthesizing the output currents of the two constant current circuits 31 and 51 as the reference current, thereby manufacturing the termination resistor R3 as well as the output resistors R1 and R2. The output amplitude can be kept more constant regardless of variations.

なお、図8に示す変形例のように、本体部10が終端抵抗R3を含む受信側とそれ以外の送信側とで異なる半導体IC内に構成されている場合(2つの半導体ICは伝送線路により接続されている)、定電流回路51に含まれる抵抗R5を終端抵抗R3が配置された受信側の半導体IC内に配置することとしてもよい。これにより、抵抗R5が終端抵抗R3と同様の製造ばらつきを示すことから、出力振幅をより一定に保つことが可能となる。   Note that, as in the modification shown in FIG. 8, when the main body 10 is configured in different semiconductor ICs on the receiving side including the termination resistor R3 and the other transmitting side (the two semiconductor ICs depend on the transmission line). The resistor R5 included in the constant current circuit 51 may be disposed in the receiving-side semiconductor IC in which the termination resistor R3 is disposed. As a result, the resistance R5 exhibits the same manufacturing variation as the termination resistance R3, so that the output amplitude can be kept more constant.

以上詳細に説明したように、第1〜第4の実施形態に係る差動出力回路10〜60により、出力抵抗R1,R2の製品ばらつきに応じてデータ用電流源I1及びエンファシスデータ用電流源I2の電流を制御するので、電流モードロジック方式の差動出力回路において内部抵抗の製品ばらつきによらず出力振幅を一定に保つことが可能となる。   As described above in detail, the differential output circuits 10 to 60 according to the first to fourth embodiments allow the data current source I1 and the emphasis data current source I2 according to the product variation of the output resistors R1 and R2. Therefore, in the current mode logic type differential output circuit, the output amplitude can be kept constant regardless of the product variation of the internal resistance.

また、上述の実施形態にかかる差動出力回路10〜60を含んで高速シリアル通信用半導体IC或いは高速シリアル通信システムを構成することで、出力振幅が変動することのない高速通信可能な半導体IC及び通信システムを構成することができる。   In addition, by configuring the high-speed serial communication semiconductor IC or the high-speed serial communication system including the differential output circuits 10 to 60 according to the above-described embodiment, a semiconductor IC capable of high-speed communication without fluctuation in output amplitude, and A communication system can be configured.

なお、定電流回路31,51において、基準電位VREFとしてバンドギャップリファレンス回路の出力を使用することもできる。これにより、さらに、半導体ICの電源電圧、温度、プロセスばらつき等の影響を抑えることが可能となる。 Incidentally, in the constant current circuit 31 and 51, the output of the bandgap reference circuit can be used as a reference potential V REF. As a result, the influence of the power supply voltage, temperature, process variation, etc. of the semiconductor IC can be further suppressed.

I1…データ用電流源、I2…エンファシスデータ用電流源、M1〜M14,P1〜P4…トランジスタ、R1,R2,R4…出力抵抗、R3…終端抵抗、R5…抵抗、SW1〜SW3…切替スイッチ、10,10’ …差動出力回路(本体部)、20,30,40,50,60…差動出力回路、11…抵抗ばらつき検出回路、12…電流調整回路、31,51…定電流回路、32…抵抗分圧回路、41…出力振幅切替部。   I1 ... current source for data, I2 ... current source for emphasis data, M1 to M14, P1 to P4 ... transistor, R1, R2, R4 ... output resistance, R3 ... termination resistance, R5 ... resistance, SW1 to SW3 ... changeover switch, DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,10 '... Differential output circuit (main part) 20, 30, 40, 50, 60 ... Differential output circuit, 11 ... Resistance variation detection circuit, 12 ... Current adjustment circuit, 31, 51 ... Constant current circuit, 32. Resistance voltage dividing circuit, 41 ... Output amplitude switching unit.

特許第4798618号公報Japanese Patent No. 4798618

Claims (9)

入力信号を差動信号に変換し、該差動信号を伝送して出力信号を出力する差動出力回路であって、
出力抵抗と、該出力抵抗に前記入力信号に応じて電流を供給する電流供給回路と、を有し、前記出力抵抗の一端から前記出力信号を出力する本体部と、
前記出力抵抗の抵抗値を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に従って前記電流供給回路を制御して、前記出力抵抗に供給される電流を調整する調整部と、
を備える差動出力回路。
A differential output circuit that converts an input signal into a differential signal, transmits the differential signal, and outputs an output signal,
An output resistor, and a current supply circuit that supplies current to the output resistor in accordance with the input signal, and a main body that outputs the output signal from one end of the output resistor;
A detector for detecting a resistance value of the output resistor;
An adjustment unit that controls the current supply circuit according to a detection result of the detection unit to adjust a current supplied to the output resistor;
A differential output circuit comprising:
前記検出部は、前記出力抵抗と異なる第1抵抗の抵抗値を検出することにより、前記出力抵抗の抵抗値を検出することを特徴とする、請求項1に記載の差動出力回路。   The differential output circuit according to claim 1, wherein the detection unit detects a resistance value of the output resistor by detecting a resistance value of a first resistor different from the output resistor. 前記第1抵抗は前記出力抵抗に隣接して配置されることを特徴とする、請求項2に記載の差動出力回路。   The differential output circuit according to claim 2, wherein the first resistor is disposed adjacent to the output resistor. 前記本体部は、前記出力信号を受信する受信回路をさらに有し、
前記検出部は、前記受信回路に含まれる第2抵抗の抵抗値をさらに検出することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の差動出力回路。
The main body further includes a receiving circuit that receives the output signal,
The differential output circuit according to claim 1, wherein the detection unit further detects a resistance value of a second resistor included in the reception circuit.
前記出力抵抗は、並列された複数の抵抗と該複数の抵抗を切替える切替器とを含んで構成されることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の差動出力回路。   5. The differential output circuit according to claim 1, wherein the output resistor includes a plurality of resistors in parallel and a switch for switching the plurality of resistors. 6. . 前記電流供給回路は、並列された複数の電流源と該複数の電流源を切替える切替器とを含んで構成されることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の差動出力回路。   The difference according to any one of claims 1 to 5, wherein the current supply circuit includes a plurality of parallel current sources and a switch that switches the plurality of current sources. Dynamic output circuit. 前記調整部は、並列された別の複数の電流源と該別の複数の電流源を切替える切替器とを含んで構成されることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の差動出力回路。   The said adjustment part is comprised including the another several current source paralleled, and the switch which switches this another several current source, It is characterized by the above-mentioned. The differential output circuit described. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の差動出力回路を使用する高速シリアル通信用半導体IC。   A semiconductor IC for high-speed serial communication using the differential output circuit according to claim 1. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の差動出力回路を使用する高速シリアル通信システム。   A high-speed serial communication system using the differential output circuit according to claim 1.
JP2013049816A 2013-03-13 2013-03-13 Differential output circuit, semiconductor ic for high speed serial communication, and high speed serial communication system Pending JP2014176040A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013049816A JP2014176040A (en) 2013-03-13 2013-03-13 Differential output circuit, semiconductor ic for high speed serial communication, and high speed serial communication system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013049816A JP2014176040A (en) 2013-03-13 2013-03-13 Differential output circuit, semiconductor ic for high speed serial communication, and high speed serial communication system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014176040A true JP2014176040A (en) 2014-09-22

Family

ID=51696842

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013049816A Pending JP2014176040A (en) 2013-03-13 2013-03-13 Differential output circuit, semiconductor ic for high speed serial communication, and high speed serial communication system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014176040A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018186457A (en) * 2017-04-27 2018-11-22 富士通株式会社 Amplifier circuit and optical module
US10204900B2 (en) 2016-08-19 2019-02-12 Toshiba Memory Corporation Semiconductor device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10204900B2 (en) 2016-08-19 2019-02-12 Toshiba Memory Corporation Semiconductor device
JP2018186457A (en) * 2017-04-27 2018-11-22 富士通株式会社 Amplifier circuit and optical module

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4956460B2 (en) Voltage comparison circuit, semiconductor integrated circuit having the voltage comparison circuit, and electronic device
JP3967321B2 (en) Semiconductor integrated circuit
EP2498398A1 (en) Amplifier circuit and method
US9209822B2 (en) A/D converter and semiconductor integrated circuit
JP2013046332A (en) Semiconductor device
JP2010258928A (en) Semiconductor integrated circuit
US20110133837A1 (en) Variable gain amplifier
JP2006303813A (en) Analog-digital conversion circuit and reference circuit
JP4718271B2 (en) D / A converter
JP4614234B2 (en) Power supply device and electronic device including the same
JPWO2018055666A1 (en) Interface circuit
JP2014176040A (en) Differential output circuit, semiconductor ic for high speed serial communication, and high speed serial communication system
JP2009218796A (en) Linear correction circuit and linear correction method, and sensor device
JP3535836B2 (en) Power amplifier circuit
US6218884B1 (en) Cancellation of Ron resistance for switching transistor in LVDS driver output
JP6464638B2 (en) Transmission circuit and semiconductor integrated circuit
JP2008227192A (en) In-chip potential monitor circuit
JP4658817B2 (en) Semiconductor sensor circuit
CN108183704B (en) Source follower
JP2008072234A (en) Driver circuit
JP5233994B2 (en) Mixer
JPH11312931A (en) Gm cell and current interpolation a/d converter using the same
JP2012191358A (en) Differential signal generation circuit and voltage-controlled variable gain amplifier
CN108365842B (en) Conversion circuit for converting difference into single end
JP2007318571A (en) Operational amplifier circuit