JP2014230058A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP2014230058A
JP2014230058A JP2013107738A JP2013107738A JP2014230058A JP 2014230058 A JP2014230058 A JP 2014230058A JP 2013107738 A JP2013107738 A JP 2013107738A JP 2013107738 A JP2013107738 A JP 2013107738A JP 2014230058 A JP2014230058 A JP 2014230058A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
node
transistor
voltage
circuit
output terminal
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
JP2013107738A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
健一 金重
Kenichi Kanashige
健一 金重
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.)
Renesas Electronics Corp
Original Assignee
Renesas Electronics Corp
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 Renesas Electronics Corp filed Critical Renesas Electronics Corp
Priority to JP2013107738A priority Critical patent/JP2014230058A/en
Publication of JP2014230058A publication Critical patent/JP2014230058A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Logic Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve lower cost and lower power consumption.SOLUTION: A differential output circuit (10, 10A to 10E) includes a first transistor (MN1) which is provided between a second node (ND2) to which sink current flows out and a first node (ND1) and to which one differential input signal is supplied, and a second transistor (MN2) which is provided between a third node (ND3) and the second node and to which the other differential input signal is supplied. The differential output circuit also includes a third transistor (MP1) which is provided between a fourth node (ND4) into which source current flows and the first node and in which an input electrode is connected to the third node, and a fourth transistor (MP2) which is provided between the third node and the fourth node, and in which the input electrode is connected to the first node. The differential output circuit further includes a first voltage generating circuit (103) which generates voltage between the first node and a first output terminal according to input current, and a second voltage generating circuit (104) which generates voltage between the third node and a second output terminal according to input current.

Description

本発明は、半導体装置に関し、特に、差動信号を出力する差動出力回路を備える半導体装置に適用して有効な技術に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a technique effective when applied to a semiconductor device including a differential output circuit that outputs a differential signal.

家電製品や携帯端末等の電子機器には、複数の半導体装置(ICチップ)が搭載され、半導体装置間で各種の信号(データ)をやり取りすることにより、電子回路特有の様々な機能が実現される。多くの半導体装置は、信号(データ)の送信又は受信を行うためのインターフェース回路を備えており、そのインターフェース回路を介して外部と通信を行う。   Electronic devices such as home appliances and portable terminals are equipped with a plurality of semiconductor devices (IC chips), and various functions (characteristics) specific to electronic circuits are realized by exchanging various signals (data) between the semiconductor devices. The Many semiconductor devices include an interface circuit for transmitting or receiving a signal (data), and communicate with the outside through the interface circuit.

近年、半導体装置間の通信における通信速度の高速化が進んでいる。高速な通信を行うための高速デジタルインターフェースとして、LVDS(Low Voltage Differential Signaling)やMIPI(Mobile Industry Processor Interface)、RSDS(Reduced Swing Differential Signaling)等の小信号差動出力方式が知られている。中でもLVDSは、液晶ディスプレイとコントロールICとの間のインターフェースや、光ディスク装置におけるLDD(Laser Diode Driver)制御用ICとデジタル信号処理用ICとの間のインターフェース等に広く採用されている。   In recent years, the communication speed in communication between semiconductor devices has been increased. As a high-speed digital interface for performing high-speed communication, small signal output such as LVDS (Low Voltage Differential Signaling), MIPI (Mobile Industry Processor Interface), and RSDS (Reduced Swing Differential Signaling) are known. Among them, LVDS is widely used for an interface between a liquid crystal display and a control IC, an interface between an LDD (Laser Diode Driver) control IC and a digital signal processing IC in an optical disk device, and the like.

小信号差動出力方式のインターフェース回路は、半導体装置の特有の機能を実現するための内部コア回路(CPU等のデータ処理回路)から信号(データ)を受け取り、その信号を外部端子に出力する。多くの場合、低い電源電圧で動作する内部コア回路から出力される信号の信号レベルは、インターフェース回路から出力すべき信号の信号レベルに満たないため、入力された信号を一旦レベルシフトし、レベルシフトされた信号に基づいて差動信号を生成している。例えば、LVDSに対応したインターフェース回路の多くは、コア電源電圧(例えば1.2V)で動作する内部コア回路から出力された信号を電源電圧レベル(例えば3.3V)にレベルシフトし、レベルシフトされた信号に基づいて差動信号(例えば1.05V〜1.4V)を生成している。そのため、インターフェース回路を構成する回路ブロックとして、入力された信号をレベルシフトするレベルシフト回路と、レベルシフトされた信号に基づいて差動信号を生成する差動出力回路と、差動信号のコモン電圧を制御するコモンフィードバック回路(CMFB:Common Mode Feedback)とが必要であった。   The small signal differential output type interface circuit receives a signal (data) from an internal core circuit (a data processing circuit such as a CPU) for realizing a specific function of the semiconductor device, and outputs the signal to an external terminal. In many cases, the signal level of the signal output from the internal core circuit operating at a low power supply voltage is less than the signal level of the signal to be output from the interface circuit. A differential signal is generated based on the received signal. For example, in many interface circuits that support LVDS, a signal output from an internal core circuit that operates at a core power supply voltage (for example, 1.2 V) is level-shifted to a power supply voltage level (for example, 3.3 V). A differential signal (for example, 1.05 V to 1.4 V) is generated based on the received signal. Therefore, as a circuit block constituting the interface circuit, a level shift circuit that level-shifts an input signal, a differential output circuit that generates a differential signal based on the level-shifted signal, and a common voltage of the differential signal And a common feedback circuit (CMFB: Common Mode Feedback) for controlling.

レベルシフト回路の従来技術としては、例えば特許文献1に開示があり、差動出力回路の従来技術としては特許文献2、3に開示がある。また、特許文献4には、レベルシフト機能を持たせた差動出力回路が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a conventional level shift circuit, and Patent Documents 2 and 3 disclose conventional techniques for a differential output circuit. Patent Document 4 discloses a differential output circuit having a level shift function.

特開平4−268818号公報JP-A-4-268818 特表2012−510208号公報Special table 2012-510208 gazette 特開2007−329550号公報JP 2007-329550 A 米国特許出願公開第2009/0167369A1号明細書US Patent Application Publication No. 2009/0167369 A1

近年、市場における電子機器の低価格化及び省電力化の要求から、それに搭載される半導体装置の低コスト化及び低消費電力化も求められている。半導体装置の低コスト化及び低消費電力化を実現するためには、半導体装置における信号処理回路やメモリ回路等のコア部分のみならず、上述のインターフェース回路の小規模化や低消費電力化も重要である。   2. Description of the Related Art In recent years, there has been a demand for lower cost and lower power consumption of semiconductor devices mounted on the market in response to demands for lower prices and lower power consumption of electronic devices in the market. In order to realize low cost and low power consumption of semiconductor devices, it is important to reduce not only the core part of the signal processing circuit and memory circuit in the semiconductor device, but also the above-mentioned interface circuit in a small scale and low power consumption. It is.

本願発明者は、小信号差動出力方式のインターフェース回路の小規模化及び低消費電力化を実現するため、引用文献1に示されるようなレベルシフト回路の2つの出力端子から差動信号を生成する構成を検討した。しかしながら、本願発明者の検討によれば、LVDSのような小信号差動出力方式の場合、差動出力回路としてのレベルシフト回路から出力される差動信号の振幅がレベルシフト回路の電源・グラウンド間電圧よりも小さいため、レベルシフト回路の電源側のトランジスタがオフしきれず、所望の差動信号が得られないという問題がある。   The inventor of the present application generates a differential signal from two output terminals of a level shift circuit as shown in the cited reference 1 in order to realize a reduction in size and a reduction in power consumption of a small signal differential output type interface circuit. We examined the configuration to do. However, according to the study of the present inventor, in the case of a small signal differential output system such as LVDS, the amplitude of the differential signal output from the level shift circuit as the differential output circuit is determined by the power supply / ground of the level shift circuit. Since the voltage is lower than the inter-voltage, there is a problem that the transistor on the power supply side of the level shift circuit cannot be completely turned off and a desired differential signal cannot be obtained.

また、本願発明者の検討によれば、小信号差動出力方式のインターフェース回路として、例えば上記特許文献4に示されるような差動出力回路を採用したとしても、回路の小規模化や低消費電力化について十分な効果が期待できるとは言えない。特許文献4の構成では、回路の高速動作を実現するために、信号レベルの低い入力信号を受ける入力段のトランジスタとして低耐圧のNチャネル型のトランジスタを採用していることから、当該トランジスタを過電圧から保護するための回路が必要となる。具体的には、同文献の図2(Fig.2)に示されるように、入力段のトランジスタのドレイン側に直列に接続され当該トランジスタに印加される電圧を下げるための保護用のトランジスタや、保護用のトランジスタにバイアス電流を供給するための電流源回路に加え、保護用のトランジスタにバイアス電圧を供給する回路等が必要となる。そのため、上記特許文献4の差動出力回路によってレベルシフト回路を削減したとしても、インターフェース回路全体として回路規模の縮小、消費電力の低減は限定的である。   Further, according to the study of the present inventor, even if a differential output circuit such as that disclosed in Patent Document 4 is adopted as a small signal differential output type interface circuit, for example, the circuit can be reduced in size and consumption can be reduced. It cannot be said that a sufficient effect can be expected for electric power generation. In the configuration of Patent Document 4, a low breakdown voltage N-channel transistor is used as an input stage transistor that receives an input signal having a low signal level in order to realize high-speed operation of the circuit. A circuit is required to protect against damage. Specifically, as shown in FIG. 2 (FIG. 2) of the same document, a protective transistor connected in series to the drain side of the transistor in the input stage to reduce the voltage applied to the transistor, In addition to a current source circuit for supplying a bias current to the protection transistor, a circuit for supplying a bias voltage to the protection transistor is required. For this reason, even if the level shift circuit is reduced by the differential output circuit of Patent Document 4, reduction of the circuit scale and power consumption of the interface circuit as a whole is limited.

このような課題を解決するための手段等を以下に説明するが、その他の課題と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。   Means for solving such problems will be described below, but other problems and novel features will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

本願において開示される実施の形態のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記のとおりである。   An outline of representative ones of the embodiments disclosed in the present application will be briefly described as follows.

すなわち、本半導体装置は、2つの入力信号の電圧差に応じて差動信号を生成するための差動出力回路と、コモンフィードバック回路とを有する。差動出力回路は、コモンフィードバック回路からの制御に応じて調整されるシンク電流が流出される第2ノードと、第1ノードとの間に設けられ、入力電極に前記2つの入力信号の一方が供給されるNチャネル型の第1トランジスタと、第3ノードと第2ノードとの間に設けられ、入力電極に前記2つの入力信号の他方が供給されるNチャネル型の第2トランジスタと、を含む。差動出力回路は更に、コモンフィードバック回路からの制御に応じて調整されるソース電流が流入される第4ノードと第1ノードとの間に設けられ、入力電極が第3ノードに接続されるPチャネル型の第3トランジスタと、第3ノードと第4ノードとの間に設けられ、入力電極が第1ノードに接続されるPチャネル型の第4トランジスタと、を含む。差動出力回路は更に、第1ノードと第1出力端子との間に接続され、供給された電流に基づいて両端に電圧を発生する第1電圧発生回路と、第3ノードと第2出力端子との間に接続され、供給された電流に基づいて両端に電圧を発生する第2電圧発生回路とを含む。   That is, the semiconductor device includes a differential output circuit for generating a differential signal according to a voltage difference between two input signals, and a common feedback circuit. The differential output circuit is provided between the first node and the second node from which the sink current adjusted according to the control from the common feedback circuit flows, and one of the two input signals is applied to the input electrode. An N-channel first transistor to be supplied; and an N-channel second transistor provided between the third node and the second node, to which the other of the two input signals is supplied to the input electrode. Including. The differential output circuit is further provided between the fourth node and the first node into which the source current adjusted according to the control from the common feedback circuit flows, and the input electrode is connected to the third node. A channel-type third transistor; and a P-channel type fourth transistor provided between the third node and the fourth node and having an input electrode connected to the first node. The differential output circuit is further connected between the first node and the first output terminal, generates a voltage at both ends based on the supplied current, a third node, and a second output terminal. And a second voltage generation circuit that generates a voltage at both ends based on the supplied current.

本願において開示される実施の形態のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。   The effects obtained by the representative ones of the embodiments disclosed in the present application will be briefly described as follows.

すなわち、本半導体装置によれば、低コスト化及び低消費電力化が可能となる。   That is, according to this semiconductor device, cost reduction and power consumption can be reduced.

図1は、本願の一実施の形態に係る差動出力回路を備えた半導体装置を例示する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a semiconductor device including a differential output circuit according to an embodiment of the present application. 図2は、実施の形態1に係る差動出力回路を含むインターフェース回路を備えた半導体装置を例示する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a semiconductor device including an interface circuit including the differential output circuit according to the first embodiment. 図3は、電圧制御部11の内部構成を例示する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an internal configuration of the voltage control unit 11. 図4は、差動出力回路10及びコモンフィードバック回路13の内部構成を例示する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the internal configuration of the differential output circuit 10 and the common feedback circuit 13. 図5は、出力端子OUTP1からハイレベルの電圧を出力し、出力端子OUTN1からローレベルの電圧を出力する場合の差動出力回路における電流経路を例示する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a current path in the differential output circuit when a high level voltage is output from the output terminal OUTP1 and a low level voltage is output from the output terminal OUTN1. 図6は、出力端子OUTP1からローレベルの電圧を出力し、出力端子OUTN1からハイレベルの電圧を出力する場合の差動出力回路における電流経路を例示する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a current path in the differential output circuit when a low level voltage is output from the output terminal OUTP1 and a high level voltage is output from the output terminal OUTN1. 図7は、実施の形態2に係る差動出力回路を例示する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a differential output circuit according to the second embodiment. 図8は、実施の形態3に係る差動出力回路を例示する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a differential output circuit according to the third embodiment. 図9は、実施の形態3に係る別の差動出力回路を例示する図である。FIG. 9 is a diagram illustrating another differential output circuit according to the third embodiment. 図10は、実施の形態4に係る差動出力回路を例示する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a differential output circuit according to the fourth embodiment. 図11は、実施の形態4に係る別の差動出力回路を例示する図である。FIG. 11 is a diagram illustrating another differential output circuit according to the fourth embodiment. 図12は、実施の形態5に係る差動出力回路を例示する図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a differential output circuit according to the fifth embodiment. 図13は、実施の形態5に係る別の差動出力回路を例示する図である。FIG. 13 is a diagram illustrating another differential output circuit according to the fifth embodiment. 図14は、実施の形態6に係る差動出力回路を例示する図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a differential output circuit according to the sixth embodiment. 図15は、実施の形態6に係る別の差動出力回路を例示する図である。FIG. 15 is a diagram illustrating another differential output circuit according to the sixth embodiment. 図16は、実施の形態3に係る差動出力回路を含むインターフェース回路を適用したシステム例を示す図である。FIG. 16 is a diagram illustrating a system example to which an interface circuit including a differential output circuit according to the third embodiment is applied.

1.実施の形態の概要
先ず、本願において開示される代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面中の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
1. First, an outline of a typical embodiment disclosed in the present application will be described. Reference numerals in the drawings referred to in parentheses in the outline description of the representative embodiments merely exemplify what are included in the concept of the components to which the reference numerals are attached.

〔1〕(出力端子とレベルシフト回路の出力ノードとの間に抵抗が接続された差動出力回路)
本願の代表的な実施の形態に係る半導体装置(100)は、図1に示されるように、2つの入力信号(INP、INN)の電圧差に応じて差動信号(VP、VN)を生成するための差動出力回路(10)と、前記差動信号を外部に出力するための第1出力端子(OUTP)及び第2出力端子(OUTN)と、を有する。本半導体装置は更に、前記第1出力端子及び前記第2出力端子から出力される差動信号のコモン電圧(VCM)が基準値(VREF)に一致するように、前記差動出力回路を制御するコモンフィードバック回路を有する。前記差動出力回路は、第1ノード(ND1)と第2ノード(ND2)の間に設けられ、入力電極に前記2つの入力信号の一方が供給されるNチャネル型の第1トランジスタ(MN1)と、第3ノード(ND3)と前記第2ノードとの間に設けられ、入力電極に前記2つの入力信号の他方が供給されるNチャネル型の第2トランジスタ(MN2)と、を含む。前記差動出力回路は更に、前記第1ノードと第4ノード(ND4)との間に設けられ、入力電極が前記第3ノードに接続されるPチャネル型の第3トランジスタ(MP1)と、前記第3ノードと前記第4ノードとの間に設けられ、入力電極が前記第1ノードに接続されるPチャネル型の第4トランジスタ(MP2)と、を含む。前記差動出力回路は更に、前記第2ノードとグラウンド電圧が供給されるグラウンドノード(GND)との間に設けられ、前記コモンフィードバック回路からの制御に応じて電流量が調整されるシンク電流(ISN)を前記第2ノードからグラウンドノードに流出させるシンク電流源回路を(102)含む。前記差動出力回路は更に、前記第4ノードと電源電圧が供給される電源ノード(VDD)との間に設けられ、前記コモンフィードバック回路からの制御に応じて電流量が調整されるソース電流(ISP)を前記電源ノードから前記第4ノードに流入させるソース電流源回路(101)を含む。前記差動出力回路は更に、前記第1ノードと前記第1出力端子との間に接続され、供給された電流に基づいて両端に電圧を発生する第1電圧発生回路(103)と、前記第3ノードと前記第2出力端子との間に接続され、供給された電流に基づいて両端に電圧を発生する第2電圧発生回路(104)と、を含む。
[1] (A differential output circuit in which a resistor is connected between the output terminal and the output node of the level shift circuit)
As shown in FIG. 1, the semiconductor device (100) according to the representative embodiment of the present application generates a differential signal (VP, VN) according to a voltage difference between two input signals (INP, INN). A differential output circuit (10) for outputting the differential signal, and a first output terminal (OUTP) and a second output terminal (OUTN) for outputting the differential signal to the outside. The semiconductor device further controls the differential output circuit so that a common voltage (VCM) of a differential signal output from the first output terminal and the second output terminal matches a reference value (VREF). It has a common feedback circuit. The differential output circuit is provided between a first node (ND1) and a second node (ND2), and an N-channel first transistor (MN1) in which one of the two input signals is supplied to an input electrode. And an N-channel second transistor (MN2) provided between the third node (ND3) and the second node, and supplied with the other of the two input signals to the input electrode. The differential output circuit is further provided between the first node and the fourth node (ND4), and a P-channel third transistor (MP1) having an input electrode connected to the third node; A P-channel fourth transistor (MP2) provided between a third node and the fourth node and having an input electrode connected to the first node. The differential output circuit is further provided between the second node and a ground node (GND) to which a ground voltage is supplied, and a sink current (a current amount is adjusted according to control from the common feedback circuit). (102) includes a sink current source circuit for draining (ISN) from the second node to the ground node. The differential output circuit is further provided between the fourth node and a power supply node (VDD) to which a power supply voltage is supplied, and a source current (current amount is adjusted according to control from the common feedback circuit). A source current source circuit (101) for causing ISP to flow from the power supply node to the fourth node. The differential output circuit is further connected between the first node and the first output terminal, and generates a voltage at both ends based on the supplied current, and the first output circuit (103). A second voltage generation circuit (104) connected between the three nodes and the second output terminal and generating a voltage at both ends based on the supplied current;

これによれば、差動出力回路の電源・グラウンド間の電圧よりも小さい振幅の差動信号を第1出力端子及び第2出力端子から出力する場合であっても、第3トランジスタ及び第4トランジスタが確実にオン・オフするように制御することが可能となる。例えば第1出力端子の電圧がハイレベル、第2出力端子の電圧がローレベルとなる差動信号を出力する場合、第1電圧発生回路によって、第4トランジスタの入力電極に供給される第1ノードの電圧を第1出力端子の電圧よりも高くすることができる。これにより、第4トランジスタの入力電極を第1出力端子の電圧によって直接制御する場合に比べて、第4トランジスタがオフし易くなる。例えば、第1ノードの電圧が第4トランジスタの閾値を超えないように第1電圧発生回路の電圧を設定することにより、第4トランジスタを確実にオフさせることができる。他方、第1出力端子の電圧がローレベル、第2出力端子の電圧がハイレベルとなる差動信号を出力する場合、第2電圧発生回路によって、第3トランジスタの入力電極に供給される第3ノードの電圧を第2出力端子の電圧よりも高くすることができる。これにより、第3トランジスタの入力電極を第2出力端子の電圧によって直接制御する場合に比べて、第3トランジスタがオフし易くなる。例えば、第3ノードの電圧が第3トランジスタの閾値を超えないように第2電圧発生回路の電圧を設定することにより、第3トランジスタを確実にオフさせることができる。   According to this, even when the differential signal having an amplitude smaller than the voltage between the power source and the ground of the differential output circuit is output from the first output terminal and the second output terminal, the third transistor and the fourth transistor. Can be controlled so as to be reliably turned on and off. For example, when outputting a differential signal in which the voltage of the first output terminal is high level and the voltage of the second output terminal is low level, the first node supplied to the input electrode of the fourth transistor by the first voltage generation circuit Can be made higher than the voltage at the first output terminal. This makes it easier for the fourth transistor to turn off than when the input electrode of the fourth transistor is directly controlled by the voltage at the first output terminal. For example, the fourth transistor can be reliably turned off by setting the voltage of the first voltage generation circuit so that the voltage of the first node does not exceed the threshold value of the fourth transistor. On the other hand, when outputting a differential signal in which the voltage at the first output terminal is low level and the voltage at the second output terminal is high level, the second voltage generation circuit supplies the third signal supplied to the input electrode of the third transistor. The voltage of the node can be made higher than the voltage of the second output terminal. This makes it easier for the third transistor to turn off than when the input electrode of the third transistor is directly controlled by the voltage of the second output terminal. For example, the third transistor can be reliably turned off by setting the voltage of the second voltage generation circuit so that the voltage of the third node does not exceed the threshold of the third transistor.

これにより、従来のようにレベルシフト回路を別途設けなくても、入力信号より振幅の大きな差動信号を生成することが可能な差動出力回路を実現することができる。更に、差動入力段の第1及び第2トランジスタとして高耐圧のトランジスタを採用することができるので、上記特許文献4に示されるような差動入力段のトランジスタを過電圧から保護するための回路が不要となり、回路規模を小さくすることができ、且つ、消費電流を減らすことができる。したがって、本半導体装置によれば、従来に比べて半導体装置のチップ面積を小さくすることができ、且つ、半導体装置の消費電流を減らすことができる。   Thus, a differential output circuit capable of generating a differential signal having an amplitude larger than that of the input signal can be realized without providing a level shift circuit separately as in the prior art. Furthermore, since a high-breakdown-voltage transistor can be adopted as the first and second transistors of the differential input stage, a circuit for protecting the differential input stage transistor from overvoltage as shown in Patent Document 4 is provided. It becomes unnecessary, the circuit scale can be reduced, and the current consumption can be reduced. Therefore, according to the present semiconductor device, the chip area of the semiconductor device can be reduced as compared with the prior art, and the current consumption of the semiconductor device can be reduced.

〔2〕(電圧発生回路:抵抗)
項1の半導体装置において、前記第1電圧発生回路は、前記第1ノードと前記第1出力端子との間に接続された第1抵抗(R1、R1X)を含み、前記第2電圧発生回路は、前記第3ノードと前記第2出力端子との間に接続された第2抵抗(R2、R2X)を含む。
[2] (Voltage generation circuit: resistance)
In the semiconductor device according to item 1, the first voltage generation circuit includes a first resistor (R1, R1X) connected between the first node and the first output terminal, and the second voltage generation circuit includes: , Second resistors (R2, R2X) connected between the third node and the second output terminal.

これによれば、第1ノードと前記第1出力端子との間に発生する電圧(第3ノードと第2出力端子との間に発生する電圧)の大きさを、第1抵抗(第2抵抗)の抵抗値と、それに流れる電流値とによって決定することができる。これにより、発生する電圧を簡単且つ精度良く設定することができる。   According to this, the magnitude of the voltage (voltage generated between the third node and the second output terminal) generated between the first node and the first output terminal is set to the first resistance (second resistance). ) And the current value flowing through it. Thereby, the generated voltage can be set easily and accurately.

〔3〕(可変抵抗)
項2の半導体装置において、前記第1抵抗(R1X)及び前記第2抵抗(R2X)は、抵抗値が調整可能にされる。
[3] (Variable resistance)
In the semiconductor device according to Item 2, resistance values of the first resistor (R1X) and the second resistor (R2X) can be adjusted.

これによれば、半導体装置のプロセスのバラつきや温度変動等に応じて、発生させる電圧の大きさを調整することが容易となる。   According to this, it becomes easy to adjust the magnitude of the voltage to be generated according to the process variation of the semiconductor device, the temperature fluctuation, and the like.

〔4〕(電圧発生回路:トランジスタ)
項1の半導体装置において、前記第1電圧発生回路は、前記第1ノードと前記第1出力端子との間に接続され、供給される電流に対して両端に発生する電圧が線形性を持つようにバイアスされた第5トランジスタ(MN3、MP3)を含む。前記第2電圧発生回路は、前記第3ノードと前記第2出力端子との間に接続され、供給される電流に対して両端に発生する電圧が線形性を持つようにバイアスされた第6トランジスタ(MN4、MP4)を含む。
[4] (Voltage generation circuit: transistor)
In the semiconductor device according to item 1, the first voltage generation circuit is connected between the first node and the first output terminal so that a voltage generated at both ends of the supplied current has linearity. Includes a fifth transistor (MN3, MP3) biased at the same time. The second voltage generation circuit is connected between the third node and the second output terminal, and is a sixth transistor biased so that a voltage generated at both ends has a linearity with respect to a supplied current. (MN4, MP4).

これによれば、第1ノードと前記第1出力端子との間(第3ノードと第2出力端子との間)に電圧を発生させることが容易となる。また、発生させる電圧の大きさを第5トランジスタ(第6トランジスタ)に流れる電流値によって決定することができる。   According to this, it becomes easy to generate a voltage between the first node and the first output terminal (between the third node and the second output terminal). Further, the magnitude of the voltage to be generated can be determined by the value of the current flowing through the fifth transistor (sixth transistor).

〔5〕(電圧発生用のトランジスタのバイアス電圧をコモン電圧に基づいて生成する)
項4の半導体装置において、前記第5トランジスタ及び前記第6トランジスタは、その入力電極に前記コモン電圧が供給される。
[5] (Generate bias voltage of voltage generating transistor based on common voltage)
In the semiconductor device according to Item 4, the common voltage is supplied to input electrodes of the fifth transistor and the sixth transistor.

これによれば、供給される電流に対して両端に発生する電圧が線形性を持つように、第5及び第6トランジスタをバイアスすることが容易となる。   According to this, it becomes easy to bias the fifth and sixth transistors so that the voltage generated at both ends has a linearity with respect to the supplied current.

〔6〕(抵抗回路によってコモン電圧を生成)
項5の半導体装置は、前記第1出力端子と前記第2出力端子との間に直列に接続された第3抵抗(RP1〜RPn)及び第4抵抗(RN1〜RNn)を更に有する。前記第5トランジスタ及び第6トランジスタは、その入力電極に前記第3抵抗と前記第4抵抗が共通に接続されるノード(VCM、VCM_1〜VCM_n)の電圧が供給される。前記コモンフィードバック回路は、前記第3抵抗と前記第4抵抗が共通に接続されるノードの電圧を前記コモン電圧とする。
[6] (Common voltage is generated by a resistor circuit)
The semiconductor device according to Item 5 further includes a third resistor (RP1 to RPn) and a fourth resistor (RN1 to RNn) connected in series between the first output terminal and the second output terminal. The fifth transistor and the sixth transistor are supplied with voltages of nodes (VCM, VCM_1 to VCM_n) to which the third resistor and the fourth resistor are connected in common to their input electrodes. In the common feedback circuit, a voltage at a node to which the third resistor and the fourth resistor are connected in common is set as the common voltage.

これによれば、コモン電圧を容易に生成することができる。また、第5及び第6トランジスタのバイアス電圧を生成するための回路を別途用意する必要がなく、チップ面積の増大を抑えることができる。   According to this, the common voltage can be easily generated. Further, it is not necessary to separately prepare a circuit for generating the bias voltages of the fifth and sixth transistors, and an increase in chip area can be suppressed.

〔7〕(電圧発生用のトランジスタ:NMOS)
項4乃至6の何れかの半導体装置において、前記第5トランジスタ及び第6トランジスタは、Nチャネル型のMOSトランジスタである。
[7] (Voltage generating transistor: NMOS)
In the semiconductor device according to any one of Items 4 to 6, the fifth transistor and the sixth transistor are N-channel MOS transistors.

〔8〕(電圧発生用のトランジスタ:PMOS)
項4乃至6の何れかの半導体装置において、前記第5トランジスタ及び第6トランジスタは、Pチャネル型のMOSトランジスタである。
[8] (Voltage generating transistor: PMOS)
In the semiconductor device according to any one of Items 4 to 6, the fifth transistor and the sixth transistor are P-channel MOS transistors.

〔9〕(インバータ構成の差動入力段)
項1乃至8の何れかの半導体装置は、前記第1ノードと前記第3トランジスタとの間に直列に接続され、入力電極に前記2つの入力信号の一方が供給されるPチャネル型の第7トランジスタ(MP5)と、前記第3ノードと前記第4トランジスタとの間に直列に接続され、入力電極に前記2つの入力信号の他方が供給されるPチャネル型の第8トランジスタ(MP6)と、を更に有する。
[9] (Differential input stage with inverter configuration)
The semiconductor device according to any one of Items 1 to 8, wherein the semiconductor device is connected in series between the first node and the third transistor, and is supplied with one of the two input signals to an input electrode. A transistor (MP5), a P-channel eighth transistor (MP6) connected in series between the third node and the fourth transistor, and having the other of the two input signals supplied to an input electrode; It has further.

これによれば、第3トランジスタ及び第1トランジスタを経由して流れる貫通電流と、第4トランジスタ及び第2トランジスタを経由して流れる貫通電流を小さくすることができるので、第1ノードと第3ノードの電位をより早く安定させることができ、差動出力回路の応答スピードを速めることができる。   According to this, since the through current flowing through the third transistor and the first transistor and the through current flowing through the fourth transistor and the second transistor can be reduced, the first node and the third node can be reduced. Can be stabilized more quickly, and the response speed of the differential output circuit can be increased.

〔10〕(出力端子とレベルシフト回路の出力ノードとの間に抵抗が接続された差動出力回路を含む出力インターフェースを備えた半導体装置)
本願の代表的な実施の形態に係る半導体装置(100)は、内部回路(2)と、差動信号を外部に出力するための第1出力端子(OUTP1〜OUTPn)及び第2出力端子(OUTN1〜OUTNn)を一組とする複数の差動出力端子対とを有する。本半導体装置は更に、前記内部回路から供給された複数のデジタル信号(SGNL1〜SGNLn)に応じた差動信号(VP1、VN1〜VPn、VNn)を生成し、対応する前記差動出力端子対に出力するインターフェース回路(1)を有する。前記インターフェース回路は、前記内部回路から供給されたデジタル信号毎に対応して設けられ、入力されたデジタル信号に応じて生成された2つの入力信号の電圧差に応じて差動信号を生成し、対応する前記差動出力端子対に出力する複数の差動出力回路(10_1〜10_n)を有する。前記インターフェース回路は、更に、夫々の前記差動出力端子対から出力される差動信号のコモン電圧が基準値に一致するように、前記差動出力回路を制御するコモンフィードバック回路(13_1〜13_n)と、を有する。前記差動出力回路は、第1ノード(ND1)と第2ノード(ND2)の間に設けられ、入力電極に前記2つの入力信号の一方が供給されるNチャネル型の第1トランジスタ(MN1)と、第3ノード(ND3)と前記第2ノードとの間に設けられ、入力電極に前記2つの入力信号の他方が供給されるNチャネル型の第2トランジスタ(MN2)と、を含む。前記差動出力回路は、更に、前記第1ノードと第4ノード(ND4)との間に設けられ、入力電極が前記第3ノードに接続されるPチャネル型の第3トランジスタ(MP3)と、前記第2ノードと前記第4ノードとの間に設けられ、入力電極が前記第1ノードに接続されるPチャネル型の第4トランジスタ(MP4)と、を含む。前記差動出力回路は、更に、前記第2ノードとグラウンド電圧が供給されるグラウンドノード(GND)との間に設けられ、前記コモンフィードバック回路からの制御に応じて電流量が調整されるシンク電流(ISN)を前記第2ノードからグラウンドノードに流出させるシンク電流源回路(102)を含む。前記差動出力回路は、前記第4ノードと電源電圧が供給される電源ノード(VDD)との間に設けられ、前記コモンフィードバック回路からの制御に応じて電流量が調整されるソース電流(ISP)を前記電源ノードから前記第4ノードに流入させるソース電流源回路(101)を含む。前記差動出力回路は、更に、前記第1ノードと前記第1出力端子との間に接続され、供給された電流に基づいて両端に電圧を発生する第1電圧発生回路(103)と、前記第3ノードと前記第2出力端子との間に接続され、供給された電流に基づいて両端に電圧を発生する第2電圧発生回路(104)と、を含む。
[10] (Semiconductor device having an output interface including a differential output circuit in which a resistor is connected between the output terminal and the output node of the level shift circuit)
A semiconductor device (100) according to a representative embodiment of the present application includes an internal circuit (2), a first output terminal (OUTP1 to OUTPn) and a second output terminal (OUTN1) for outputting a differential signal to the outside. ˜OUTNn) as a set and a plurality of differential output terminal pairs. The semiconductor device further generates differential signals (VP1, VN1 to VPn, VNn) corresponding to the plurality of digital signals (SGNL1 to SGNLn) supplied from the internal circuit, and supplies the differential signals to the corresponding differential output terminal pairs. It has an interface circuit (1) for outputting. The interface circuit is provided corresponding to each digital signal supplied from the internal circuit, generates a differential signal according to a voltage difference between two input signals generated according to the input digital signal, A plurality of differential output circuits (10_1 to 10_n) for outputting to the corresponding differential output terminal pairs. The interface circuit further includes a common feedback circuit (13_1 to 13_n) that controls the differential output circuit so that a common voltage of a differential signal output from each of the differential output terminal pairs matches a reference value. And having. The differential output circuit is provided between a first node (ND1) and a second node (ND2), and an N-channel first transistor (MN1) in which one of the two input signals is supplied to an input electrode. And an N-channel second transistor (MN2) provided between the third node (ND3) and the second node, and supplied with the other of the two input signals to the input electrode. The differential output circuit is further provided between the first node and the fourth node (ND4), and a P-channel third transistor (MP3) having an input electrode connected to the third node; A P-channel fourth transistor (MP4) provided between the second node and the fourth node and having an input electrode connected to the first node. The differential output circuit is further provided between the second node and a ground node (GND) to which a ground voltage is supplied, and a sink current whose current amount is adjusted according to control from the common feedback circuit A sink current source circuit (102) for flowing (ISN) from the second node to the ground node; The differential output circuit is provided between the fourth node and a power supply node (VDD) to which a power supply voltage is supplied, and a source current (ISP) whose amount of current is adjusted according to control from the common feedback circuit. ) From the power supply node to the fourth node. The differential output circuit is further connected between the first node and the first output terminal, and generates a voltage at both ends based on the supplied current; and A second voltage generation circuit (104) connected between a third node and the second output terminal and generating a voltage at both ends based on the supplied current;

これによれば、項1と同様に、従来に比べてインターフェース回路の回路規模を小さくすることができ、且つ、インターフェース回路の消費電流を減らすことができる。これにより、半導体装置の小規模化と低消費電力化を実現することができる。   According to this, as in item 1, the circuit scale of the interface circuit can be reduced compared to the conventional case, and the current consumption of the interface circuit can be reduced. As a result, the semiconductor device can be reduced in size and power consumption can be reduced.

〔11〕(インバータ構成の差動入力段 2)
項10の半導体装置において、前記第1ノードと前記第3トランジスタとの間に直列に接続され、入力電極に前記2つの入力信号の一方が供給されるPチャネル型のトランジスタ(MP5)と、前記第3ノードと前記第4トランジスタとの間に直列に接続され、入力電極に前記2つの入力信号の他方が供給されるPチャネル型のトランジスタ(MP6)と、を更に有する。
[11] (Differential input stage 2 of inverter configuration)
In the semiconductor device of Item 10, a P-channel transistor (MP5) connected in series between the first node and the third transistor, and supplied with one of the two input signals to an input electrode, A P-channel transistor (MP6) connected in series between the third node and the fourth transistor and having the other of the two input signals supplied to the input electrode;

これによれば、項9と同様に、差動出力回路の応答スピードを速めることができる。   According to this, similarly to the item 9, the response speed of the differential output circuit can be increased.

〔12〕(電圧発生回路:抵抗 2)
項10又は11の半導体装置において、前記第1電圧発生回路は、前記第1ノードと前記第1出力端子との間に接続された第1抵抗(R1、R1X)を含み、前記第2電圧発生回路は、前記第3ノードと前記第2出力端子との間に接続された第2抵抗(R2、R2X)を含む。
[12] (Voltage generation circuit: resistor 2)
In the semiconductor device according to Item 10 or 11, the first voltage generation circuit includes a first resistor (R1, R1X) connected between the first node and the first output terminal, and the second voltage generation circuit The circuit includes a second resistor (R2, R2X) connected between the third node and the second output terminal.

これによれば、第1ノードと前記第1出力端子との間に発生する電圧(第3ノードと第2出力端子との間に発生する電圧)の大きさを、第1抵抗(第2抵抗)の抵抗値と、それに流れる電流値とによって決定することができる。これにより、発生する電圧を簡単且つ精度良く設定することができる。   According to this, the magnitude of the voltage (voltage generated between the third node and the second output terminal) generated between the first node and the first output terminal is set to the first resistance (second resistance). ) And the current value flowing through it. Thereby, the generated voltage can be set easily and accurately.

〔13〕(電圧発生回路:トランジスタ 2)
項10又は11の半導体装置において、前記第1電圧発生回路は、前記第1ノードと前記第1出力端子との間に接続され、供給される電流に対して両端に発生する電圧が線形性を持つようにバイアスされた第5トランジスタ(MN3、MP3)を含む。前記第2電圧発生回路は、前記第3ノードと前記第2出力端子との間に接続され、供給される電流に対して両端に発生する電圧が線形性を持つようにバイアスされた第6トランジスタ(MN4、MP4)を含む。
[13] (Voltage generation circuit: transistor 2)
In the semiconductor device according to Item 10 or 11, the first voltage generation circuit is connected between the first node and the first output terminal, and the voltage generated at both ends with respect to the supplied current has linearity. A fifth transistor (MN3, MP3) biased to have is included. The second voltage generation circuit is connected between the third node and the second output terminal, and is a sixth transistor biased so that a voltage generated at both ends has a linearity with respect to a supplied current. (MN4, MP4).

これによれば、第1ノードと前記第1出力端子との間(第3ノードと第2出力端子との間)に電圧を発生させることが容易となる。また、発生させる電圧の大きさを、第5トランジスタ(第6トランジスタ)に流れる電流値によって決定することができる。   According to this, it becomes easy to generate a voltage between the first node and the first output terminal (between the third node and the second output terminal). The magnitude of the voltage to be generated can be determined by the value of the current flowing through the fifth transistor (sixth transistor).

2.実施の形態の詳細
実施の形態について更に詳述する。
2. Details of Embodiments Embodiments will be further described in detail.

≪実施の形態1≫
図2は、実施の形態1に係る差動出力回路を含むインターフェース回路を備えた半導体装置を例示する図である。
<< Embodiment 1 >>
FIG. 2 is a diagram illustrating a semiconductor device including an interface circuit including the differential output circuit according to the first embodiment.

同図に示される電子回路200は、例えば、配線基板に搭載された複数の半導体装置(ICチップ)や各種の電子部品を含んで構成され、それらの部品が相互に各種信号のやり取りすることにより所望の機能を実現する1つのシステムを構成する。同図には、電子回路200を構成する一部の部品として、2つの半導体装置100、110が図示されている。   The electronic circuit 200 shown in the figure includes, for example, a plurality of semiconductor devices (IC chips) mounted on a wiring board and various electronic components, and these components exchange various signals with each other. One system for realizing a desired function is configured. In the drawing, two semiconductor devices 100 and 110 are shown as some components constituting the electronic circuit 200.

半導体装置100と半導体装置110は、例えば、配線基板上に形成された配線パターンを介して接続され、高速なデータ通信が可能にされる。例えば、半導体装置100の信号処理によって生成されたデータが配線基板上の配線パターンに出力され、その配線パターンを介して半導体装置110がデータを受信する。半導体装置110は受信したデータに基づいて各種の信号処理を行う。半導体装置100から半導体装置110への通信は、小信号差動出力方式によって実現される。特に制限されないが、半導体装置100と半導体装置101は、LVDSによって通信が可能にされる。   The semiconductor device 100 and the semiconductor device 110 are connected through, for example, a wiring pattern formed on a wiring board, and high-speed data communication is enabled. For example, data generated by signal processing of the semiconductor device 100 is output to a wiring pattern on the wiring board, and the semiconductor device 110 receives the data via the wiring pattern. The semiconductor device 110 performs various signal processing based on the received data. Communication from the semiconductor device 100 to the semiconductor device 110 is realized by a small signal differential output method. Although not particularly limited, the semiconductor device 100 and the semiconductor device 101 can communicate with each other by LVDS.

同図に示される半導体装置100は、特に制限されないが、公知のCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)集積回路の製造技術によって1個の単結晶シリコンのような半導体基板(半導体チップ)に形成される。半導体装置100は、内部回路2と、差動信号を外部に出力するための2つの出力端子を一組とする複数の差動出力端子対と、内部回路2から供給された複数のデジタル信号に応じた差動信号を対応する差動出力端子対に出力するインターフェース回路1と、を有する。なお、同図には、半導体装置100が備える外部端子として、代表的に、出力端子OUTP1〜OUTPn(nは2以上の整数)と出力端子OUTN1〜OUTNnが図示されているが、これら以外の外部端子を備えても良い。   The semiconductor device 100 shown in the figure is not particularly limited, but is formed on a single semiconductor substrate (semiconductor chip) such as single crystal silicon by a known CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) integrated circuit manufacturing technique. The semiconductor device 100 includes an internal circuit 2, a plurality of differential output terminal pairs each including two output terminals for outputting differential signals to the outside, and a plurality of digital signals supplied from the internal circuit 2. And an interface circuit 1 that outputs a corresponding differential signal to a corresponding differential output terminal pair. In the figure, typically, output terminals OUTP1 to OUTPn (n is an integer of 2 or more) and output terminals OUTN1 to OUTNn are shown as external terminals included in the semiconductor device 100, but external terminals other than these are shown. A terminal may be provided.

内部回路2は、半導体装置100特有の機能を実現するための信号処理を行う。内部回路2は、例えば、メモリに格納されたプログラムに従ってCPUが処理を実行するプログラム処理装置や、専用のハードウェアロジックによって構成されたデジタル信号処理回路等を含んで構成される。内部回路2による信号処理によって生成されたデータの一部は、デジタル信号SGNL1〜SGNLnとしてインターフェース回路1に供給され、インターフェース回路1を介して半導体装置110に出力される。   The internal circuit 2 performs signal processing for realizing functions unique to the semiconductor device 100. The internal circuit 2 includes, for example, a program processing device in which a CPU executes processing according to a program stored in a memory, a digital signal processing circuit configured by dedicated hardware logic, and the like. A part of the data generated by the signal processing by the internal circuit 2 is supplied to the interface circuit 1 as digital signals SGNL <b> 1 to SGNLn and is output to the semiconductor device 110 via the interface circuit 1.

インターフェース回路1は、複数の差動出力回路(DFSO)10_1〜10_nと、電圧制御部(VCM_CNT)11と、複数のロジック回路(INV)14_1〜14_nとを含んで構成される。   The interface circuit 1 includes a plurality of differential output circuits (DFSO) 10_1 to 10_n, a voltage controller (VCM_CNT) 11, and a plurality of logic circuits (INV) 14_1 to 14_n.

ロジック回路14_1〜14_nは、デジタル信号SGNL1〜SGNLn毎に対応して設けられ、内部回路2から供給されたシングルエンドのデジタル信号SGNL1〜SGNLnから、相互に位相が反転した2つの差動入力信号(デジタル信号)に変換する。ロジック回路14_1は、例えばインバータ回路を含んで構成され、デジタル信号SGNL1と同位相の信号INP1と、それと反対の位相の信号INN1を生成する。ロジック回路14_2〜14_nも同様であり、夫々、差動入力信号INP2、INN2〜INPn、INNnを生成する。特に制限されないが、例えば、デジタル信号SGNL1〜SGNLnは、そのハイレベルが1.2V、ローレベルが0Vであり、差動入力信号INP1、INN1〜INPn、INNnは、そのハイレベルが1.2V、ローレベルが0Vである。なお、同図では、ロジック回路14_1〜14_nをインターフェース回路1内に設ける場合を例示しているが、差動出力回路10_1〜10_nに差動信号が入力される構成であれば、上記の構成に限定されない。例えば、内部回路2がシングルエンド信号ではなく差動信号を出力し、その差動信号を各差動出力回路10_1〜10_nに供給する構成であっても良い。この場合、ロジック回路14_1〜14_nを削除してもよい。   The logic circuits 14_1 to 14_n are provided corresponding to the respective digital signals SGNL1 to SGNLn, and two differential input signals (inverted from each other) from the single-ended digital signals SGNL1 to SGNLn supplied from the internal circuit 2. Digital signal). The logic circuit 14_1 includes, for example, an inverter circuit, and generates a signal INP1 having the same phase as the digital signal SGNL1 and a signal INN1 having the opposite phase. The logic circuits 14_2 to 14_n are similar, and generate differential input signals INP2, INN2 to INPn and INNn, respectively. Although not particularly limited, for example, the digital signals SGNL1 to SGNLn have a high level of 1.2V and a low level of 0V, and the differential input signals INP1, INN1 to INPn and INNn have a high level of 1.2V, Low level is 0V. In the figure, the case where the logic circuits 14_1 to 14_n are provided in the interface circuit 1 is illustrated. However, if the differential signals are input to the differential output circuits 10_1 to 10_n, the above configuration is used. It is not limited. For example, the internal circuit 2 may output a differential signal instead of a single end signal, and supply the differential signal to each of the differential output circuits 10_1 to 10_n. In this case, the logic circuits 14_1 to 14_n may be deleted.

差動出力回路10_1〜10_n(総称する場合は、差動出力回路10と表記する。)は、完全差動型の出力回路であり、ロジック回路14_1〜14_nから供給された差動入力信号毎に対応して設けられる。例えば、差動出力回路10_1は、電源電圧VDD(例えば3.3V)及びグラウンド電圧(0V)からの給電により動作し、ロジック回路14_1から供給された入力信号INP1と入力信号INN1の電位差に応じた差動信号VP1、VN1を生成する。差動信号VP1は出力端子OUTP1に出力され、差動信号VN1は出力端子OUTN1に出力される。出力端子OUTP1、OUTN1は、半導体装置110の入力インターフェース回路10X_1と電気的に接続される。入力インターフェース回路10X_1は、例えば、出力端子OUTP1に接続される正側入力端子IXP1と、出力端子OUTN1に接続される負側入力端子IXN1と、正側入力端子IXP1と負側入力端子INX1との間に接続される負荷抵抗Ro_1と有する。入力インターフェース回路10X_1は、負荷抵抗Ro_1の両端に発生した電位差に応じた信号を後段の内部回路111に出力する。特に制限されないが、具体的な数値例としては、差動信号VP1,VN1の出力ハイレベル電圧が1.4V、出力ローレベル電圧が1.05V、差動信号VP1,VN1のコモン電圧が1.225V(振幅0.35V)であり、抵抗Ro_1が100Ωである。   The differential output circuits 10_1 to 10_n (generally referred to as the differential output circuit 10) are fully differential output circuits, and are provided for each differential input signal supplied from the logic circuits 14_1 to 14_n. Correspondingly provided. For example, the differential output circuit 10_1 operates by supplying power from a power supply voltage VDD (for example, 3.3V) and a ground voltage (0V), and corresponds to the potential difference between the input signal INP1 and the input signal INN1 supplied from the logic circuit 14_1. Differential signals VP1 and VN1 are generated. The differential signal VP1 is output to the output terminal OUTP1, and the differential signal VN1 is output to the output terminal OUTN1. The output terminals OUTP1 and OUTN1 are electrically connected to the input interface circuit 10X_1 of the semiconductor device 110. The input interface circuit 10X_1 includes, for example, a positive input terminal IXP1 connected to the output terminal OUTP1, a negative input terminal IXN1 connected to the output terminal OUTN1, and a positive input terminal IXP1 and a negative input terminal INX1. And a load resistor Ro_1 connected to. The input interface circuit 10X_1 outputs a signal corresponding to the potential difference generated at both ends of the load resistor Ro_1 to the internal circuit 111 at the subsequent stage. Although not particularly limited, as specific numerical examples, the output high level voltage of the differential signals VP1 and VN1 is 1.4V, the output low level voltage is 1.05V, and the common voltage of the differential signals VP1 and VN1 is 1. It is 225V (amplitude 0.35V), and the resistance Ro_1 is 100Ω.

なお、差動出力回路10_2〜10_nは、差動出力回路10_1と同様に、半導体装置110の入力インターフェース回路10X_2〜10X_nに夫々接続される。差動出力回路10_2〜10_nの回路構成は差動出力回路10_1と同様とされ、入力インターフェース回路10X_2〜10X_nの回路構成は入力インターフェース回路10X_1と同様とされる。   Note that the differential output circuits 10_2 to 10_n are connected to the input interface circuits 10X_2 to 10X_n of the semiconductor device 110, respectively, similarly to the differential output circuit 10_1. The circuit configuration of the differential output circuits 10_2 to 10_n is similar to that of the differential output circuit 10_1, and the circuit configuration of the input interface circuits 10X_2 to 10X_n is similar to that of the input interface circuit 10X_1.

電圧制御部11は、夫々の差動出力回路10_1〜10_nから出力される差動信号VP1、VN1〜VPn、VNnの信号レベルを制御する。   The voltage control unit 11 controls the signal levels of the differential signals VP1, VN1 to VPn, and VNn output from the respective differential output circuits 10_1 to 10_n.

図3に電圧制御部11の内部構成を例示する。   FIG. 3 illustrates an internal configuration of the voltage control unit 11.

同図に示されるように、電圧制御部11は、抵抗回路12_1〜12_n(総称する場合は抵抗回路12と表記する。)と、コモンフィードバック回路13_1〜13_n(総称する場合はコモンフィードバック回路13と表記する。)を含む。抵抗回路12_1〜12_nは、差動信号のコモン電圧を生成する。例えば、抵抗回路12_1は、出力端子OUTP1と出力端子OUTN1との間に直列に接続された抵抗RP1、RN1を含む。抵抗RP1、RN1は例えば同一の抵抗値とされ、抵抗RP1と抵抗RN1とが接続されるノードVCM_1の電圧が、差動信号VP1、VN1のコモン電圧として出力される。抵抗回路12_2〜12_nも同様である。   As shown in the figure, the voltage control unit 11 includes a resistor circuit 12_1 to 12_n (generally referred to as a resistor circuit 12) and a common feedback circuit 13_1 to 13_n (generally referred to as a common feedback circuit 13). Notation.) The resistance circuits 12_1 to 12_n generate a common voltage for differential signals. For example, the resistance circuit 12_1 includes resistors RP1 and RN1 connected in series between the output terminal OUTP1 and the output terminal OUTN1. The resistors RP1 and RN1 have the same resistance value, for example, and the voltage of the node VCM_1 to which the resistor RP1 and the resistor RN1 are connected is output as the common voltage of the differential signals VP1 and VN1. The same applies to the resistor circuits 12_2 to 12_n.

コモンフィードバック回路13は、差動出力端子対から出力される差動信号のコモン電圧が基準値に一致するように差動出力回路を制御する。例えば、コモンフィードバック回路13_1は、抵抗回路12_1におけるノードVCM_1の電圧と基準電圧VREFとが一致するように制御電圧VGP_1,VGN_1を生成することにより、差動出力回路10_1から出力される差動信号VP1、VN1の信号レベルを制御する。   The common feedback circuit 13 controls the differential output circuit so that the common voltage of the differential signal output from the differential output terminal pair matches the reference value. For example, the common feedback circuit 13_1 generates the control voltages VGP_1 and VGN_1 so that the voltage of the node VCM_1 in the resistor circuit 12_1 matches the reference voltage VREF, thereby causing the differential signal VP1 output from the differential output circuit 10_1. , Control the signal level of VN1.

図4は、差動出力回路10及びコモンフィードバック回路13の内部構成を例示する図である。同図には、代表的にコモンフィードバック回路13_1及び差動出力回路10_1と、それらの周辺の回路ブロックと出力端子のみが図示され、それ以外の機能部は図示を省略している。なお、差動出力回路10_1〜10_nは同一の回路構成とされるため、代表的に差動出力回路10_1について説明し、その他の差動出力回路10_2〜10_nについては詳細な説明を省略する。また、参照符号VDDは、電源電圧のみならず、電源電圧が供給されるノードをも表すものとし、参照符号GNDは、グラウンド電圧のみならず、グラウンド電圧が供給されるノードをも表すものとする。   FIG. 4 is a diagram illustrating the internal configuration of the differential output circuit 10 and the common feedback circuit 13. In the figure, only the common feedback circuit 13_1 and the differential output circuit 10_1 and their peripheral circuit blocks and output terminals are typically shown, and other functional units are not shown. Note that since the differential output circuits 10_1 to 10_n have the same circuit configuration, the differential output circuit 10_1 is typically described, and detailed descriptions of the other differential output circuits 10_2 to 10_n are omitted. Reference sign VDD represents not only the power supply voltage but also a node to which the power supply voltage is supplied, and reference sign GND represents not only the ground voltage but also a node to which the ground voltage is supplied. .

同図に示されるように、コモンフィードバック回路13_1は、定電流を出力する定電流源I1と、入力電極に電圧VCM_1が供給されるトランジスタMP8と、トランジスタMP8と共に差動対を構成し、入力電極に基準電圧VREFが供給されるトランジスタMP7と、を含む。例えば、トランジスタMP7、MP8は、Pチャネル型のMOSトランジスタである。定電流源I1の出力端子はトランジスタMP7、MP8のソース電極に共通に接続される。更に、コモンフィードバック回路13_1は、トランジスタMP8と直列に接続されたトランジスタMN6と、トランジスタMP7と直列に接続されたトランジスタMN5と、を含む。例えば、トランジスタMN5、MN6は、Nチャネル型のMOSトランジスタである。トランジスタMN5、MN6のソース電極は、グラウンド電圧が供給されるグラウンドノードGNDに接続される。トランジスタMN5のゲート電極とドレイン電極は、トランジスタMP7のドレイン電極に共通に接続される。トランジスタMN6のゲート電極とドレイン電極はトランジスタMP8のドレイン電極に共通に接続される。詳細は後述するが、トランジスタMN6は、差動出力回路10_1におけるシンク電流源回路102を構成するトランジスタMNTLとともに、カレントミラー回路を構成する。このトランジスタMN6のゲート電圧が制御電圧VGN_1となる。   As shown in the figure, the common feedback circuit 13_1 forms a differential pair with the constant current source I1 that outputs a constant current, the transistor MP8 to which the voltage VCM_1 is supplied to the input electrode, and the transistor MP8. And a transistor MP7 to which a reference voltage VREF is supplied. For example, the transistors MP7 and MP8 are P-channel MOS transistors. The output terminal of the constant current source I1 is commonly connected to the source electrodes of the transistors MP7 and MP8. Further, the common feedback circuit 13_1 includes a transistor MN6 connected in series with the transistor MP8 and a transistor MN5 connected in series with the transistor MP7. For example, the transistors MN5 and MN6 are N-channel MOS transistors. The source electrodes of the transistors MN5 and MN6 are connected to a ground node GND to which a ground voltage is supplied. The gate electrode and the drain electrode of the transistor MN5 are commonly connected to the drain electrode of the transistor MP7. The gate electrode and the drain electrode of the transistor MN6 are commonly connected to the drain electrode of the transistor MP8. Although details will be described later, the transistor MN6 forms a current mirror circuit together with the transistor MNTL that forms the sink current source circuit 102 in the differential output circuit 10_1. The gate voltage of the transistor MN6 becomes the control voltage VGN_1.

コモンフィードバック回路13_1は、更に、カレントミラーの折り返し回路を構成するトランジスタMN7、MP9を含む。例えば、トランジスタMN7はNチャネル型のMOSトランジスタであり、トランジスタMP9はPチャネル型のMOSトランジスタである。トランジスタMN7は、トランジスタMN5とゲート・ソース電圧が共通にされることにより、カレントミラー回路を構成する。トランジスタMP9は、そのドレイン電極とゲート電極とがトランジスタMN7のドレイン電極に共通に接続され、ソース電極が電源ノードVDDに接続される。詳細は後述するが、トランジスタMP9は、差動出力回路10_1におけるソース電流源回路101を構成するトランジスタMPTLとともに、カレントミラー回路を構成する。このトランジスタMP9のゲート電圧が制御電圧VGP_1となる。   The common feedback circuit 13_1 further includes transistors MN7 and MP9 constituting a current mirror folding circuit. For example, the transistor MN7 is an N channel type MOS transistor, and the transistor MP9 is a P channel type MOS transistor. The transistor MN7 forms a current mirror circuit by sharing the gate-source voltage with the transistor MN5. Transistor MP9 has its drain electrode and gate electrode commonly connected to the drain electrode of transistor MN7, and its source electrode connected to power supply node VDD. Although details will be described later, the transistor MP9 forms a current mirror circuit together with the transistor MPTL that forms the source current source circuit 101 in the differential output circuit 10_1. The gate voltage of the transistor MP9 becomes the control voltage VGP_1.

コモンフィードバック回路13_1を上記のような構成とすることにより、抵抗回路12_1におけるノードVCM_1の電圧と基準電圧VREFとが一致するように制御電圧VGP_1,VGN_1が生成される。   By configuring the common feedback circuit 13_1 as described above, the control voltages VGP_1 and VGN_1 are generated so that the voltage of the node VCM_1 in the resistor circuit 12_1 matches the reference voltage VREF.

差動出力回路10_1は、図4に示されるように、トランジスタMN1、MN2、MP1、MP2を含む差動回路と、ソース電流源回路101と、シンク電流源回路102と、電圧発生回路103、104とを含んで構成される。特に制限されないが、トランジスタMN1、MN2、MP1、MP2は、内部回路2を構成するMOSトランジスタ(例えば1.2V耐圧)よりも耐圧の高いMOSトランジスタ(例えば3.3V耐圧)である。   As shown in FIG. 4, the differential output circuit 10_1 includes a differential circuit including transistors MN1, MN2, MP1, and MP2, a source current source circuit 101, a sink current source circuit 102, and voltage generation circuits 103 and 104. It is comprised including. Although not particularly limited, the transistors MN1, MN2, MP1, and MP2 are MOS transistors (eg, 3.3V withstand voltage) having a higher withstand voltage than the MOS transistors (eg, 1.2V withstand voltage) constituting the internal circuit 2.

具体的に、トランジスタMN1は、ノードND1とノードND2の間に設けられ、入力電極に入力信号INN1が供給される。トランジスタMN2は、ノードND3とノードND2との間に設けられ、入力電極に入力信号INP1が供給される。トランジスタMP1は、ノードND1とノードND4との間に設けられ、入力電極がノードND3に接続される。トランジスタMP2は、ノードND3とノードND4との間に設けられ、入力電極がノードND1に接続される。例えば、トランジスタMN1、MN2はNチャネル型のMOSトランジスタであり、トランジスタMP1、MP2はPチャネル型のMOSトランジスタである。   Specifically, the transistor MN1 is provided between the node ND1 and the node ND2, and the input signal INN1 is supplied to the input electrode. The transistor MN2 is provided between the node ND3 and the node ND2, and the input signal INP1 is supplied to the input electrode. The transistor MP1 is provided between the node ND1 and the node ND4, and the input electrode is connected to the node ND3. The transistor MP2 is provided between the node ND3 and the node ND4, and the input electrode is connected to the node ND1. For example, the transistors MN1 and MN2 are N-channel MOS transistors, and the transistors MP1 and MP2 are P-channel MOS transistors.

シンク電流源回路102は、ノードND2とグラウンドノードGNDとの間に設けられ、コモンフィードバック回路13_1からの制御に応じて電流量が調整されるシンク電流ISNをノードND2からグラウンドノードGNDに流出させる。シンク電流源回路102は、例えば、ノードND2とグラウンドノードGNDとの間に接続され、入力電極に制御電圧VGN_1が供給されるトランジスタMNTLを含んで構成される。トランジスタMNTLは、例えばNチャネル型のMOSトランジスタである。前述したように、トランジスタMNTLは、コモンフィードバック回路13_1のトランジスタMN6と共にカレントミラー回路を構成する。すなわち、コモンフィードバック回路13_1におけるトランジスタMN6に流れる電流に応じて制御電圧VGN_1が変化することにより、トランジスタMNTLに流れる電流が調整される。   The sink current source circuit 102 is provided between the node ND2 and the ground node GND, and causes the sink current ISN whose current amount is adjusted according to control from the common feedback circuit 13_1 to flow from the node ND2 to the ground node GND. The sink current source circuit 102 includes, for example, a transistor MNTL that is connected between the node ND2 and the ground node GND, and the control voltage VGN_1 is supplied to the input electrode. The transistor MNTL is, for example, an N channel type MOS transistor. As described above, the transistor MNTL forms a current mirror circuit together with the transistor MN6 of the common feedback circuit 13_1. That is, the current flowing through the transistor MNTL is adjusted by changing the control voltage VGN_1 according to the current flowing through the transistor MN6 in the common feedback circuit 13_1.

ソース電流源回路101は、ノードND4と電源ノードVDDとの間に設けられ、コモンフィードバック回路13_1からの制御に応じて電流量が調整されるソース電流ISPを電源ノードVDDからノードND4に流入させる。ソース電流源回路101は、例えば、電源ノードVDDとノードND4との間に接続され、入力電極に制御電圧VGP_1が供給されるトランジスタMPTLを含んで構成される。トランジスタMPTLは、例えばPチャネル型のMOSトランジスタである。前述したように、トランジスタMPTLは、コモンフィードバック回路13_1のトランジスタMP9と共にカレントミラー回路を構成する。すなわち、コモンフィードバック回路13_1におけるトランジスタMN5に流れる電流に応じて制御電圧VGP_1が変化することにより、トランジスタMPTLに流れる電流が調整される。   The source current source circuit 101 is provided between the node ND4 and the power supply node VDD, and flows the source current ISP whose amount of current is adjusted according to control from the common feedback circuit 13_1 from the power supply node VDD to the node ND4. The source current source circuit 101 includes, for example, a transistor MPTL that is connected between the power supply node VDD and the node ND4 and is supplied with the control voltage VGP_1 at the input electrode. The transistor MPTL is, for example, a P channel type MOS transistor. As described above, the transistor MPTL forms a current mirror circuit together with the transistor MP9 of the common feedback circuit 13_1. That is, the current flowing through the transistor MPTL is adjusted by changing the control voltage VGP_1 according to the current flowing through the transistor MN5 in the common feedback circuit 13_1.

電圧発生回路103は、ノードND1と出力端子OUTP1との間に接続され、供給された電流に基づいて両端に電圧を発生する。電圧発生素子104は、ノードND3と出力端子OUTN1との間に接続され、供給された電流に基づいて両端に電圧を発生する。電圧発生回路103は、例えば、ノードND1と出力端子OUTP1との間に接続された抵抗R1を含んで構成され、電圧発生回路104は、ノードND3と出力端子OUTN1との間に接続された抵抗R2を含んで構成される。これにより、電圧発生回路103、104によって発生させる電圧を簡単且つ精度良く設定することができる。   The voltage generation circuit 103 is connected between the node ND1 and the output terminal OUTP1, and generates a voltage at both ends based on the supplied current. The voltage generating element 104 is connected between the node ND3 and the output terminal OUTN1, and generates a voltage at both ends based on the supplied current. For example, the voltage generation circuit 103 includes a resistor R1 connected between the node ND1 and the output terminal OUTP1, and the voltage generation circuit 104 includes a resistor R2 connected between the node ND3 and the output terminal OUTN1. It is comprised including. Thereby, the voltage generated by the voltage generation circuits 103 and 104 can be set easily and accurately.

差動出力回路10_1を上記のような構成とすることにより、従来のようにレベルシフト回路を別途設けずに、入力信号INN1、INP1よりも振幅の大きな差動信号VP1、VN1を生成することができる。以下、このことについて、図5、図6を用いて詳細に説明する。   By configuring the differential output circuit 10_1 as described above, the differential signals VP1 and VN1 having a larger amplitude than the input signals INN1 and INP1 can be generated without separately providing a level shift circuit as in the prior art. it can. Hereinafter, this will be described in detail with reference to FIGS.

なお、図5、図6では、入力信号INP1、INN1のハイレベルの電圧を1.2V、ローレベルの電圧を0Vとし、差動信号VP1、VN1のハイレベルの電圧を1.4V、ローレベルの電圧を1.05Vとする。また、負荷抵抗Ro_1を100Ωとし、差動出力回路10_1から出力端子OUTP1,OUTN1を介して負荷抵抗Ro_1に流れ込む電流を3.5mAとし、電源電圧VDDを3.3Vとし、グラウンド電圧を0Vとする。これらの数値はあくまで一例であり、限定されるものではない。また、抵抗RP1、RN1は負荷抵抗Ro_1よりも十分に抵抗値が大きく、抵抗RP1、RP2に流れる電流は無視できるものとする。   5 and 6, the high level voltage of the input signals INP1 and INN1 is 1.2V, the low level voltage is 0V, and the high level voltages of the differential signals VP1 and VN1 are 1.4V and low level. Is set to 1.05V. Further, the load resistance Ro_1 is set to 100Ω, the current flowing from the differential output circuit 10_1 to the load resistance Ro_1 via the output terminals OUTP1 and OUTN1 is set to 3.5 mA, the power supply voltage VDD is set to 3.3V, and the ground voltage is set to 0V. . These numerical values are merely examples, and are not limited. The resistors RP1 and RN1 have sufficiently larger resistance values than the load resistor Ro_1, and the current flowing through the resistors RP1 and RP2 can be ignored.

図5は、出力端子OUTP1からハイレベルの電圧を出力し、出力端子OUTN1からローレベルの電圧を出力する場合の差動出力回路における電流経路を例示する図である。   FIG. 5 is a diagram illustrating a current path in the differential output circuit when a high level voltage is output from the output terminal OUTP1 and a low level voltage is output from the output terminal OUTN1.

同図に示されるように、入力電極INBにローレベル(0V)の信号INN1が入力され、入力電極INTにハイレベル(1.2V)の信号INP1が入力された場合、トランジスタMN1はオフ状態となり、トランジスタMN2はオン状態となる。これにより、トランジスタMP1がオン状態となり、トランジスタMPTLからトランジスタMP1を介してノードND1に電流が流れ込むことにより、ノードND1の電圧が上昇し、トランジスタMP2はオフする方向に状態が遷移する。ノードND1に流れ込んだ電流は、抵抗R1、出力端子OUTP1、負荷抵抗Ro_1,出力端子OUTN1、抵抗R2、ノードND3、トランジスタMN2、トランジスタMNTLを経由してグラウンドノードGNDに流れ込む。これにより、出力端子OUTP1にはハイレベルの電圧VP1が発生し、出力端子OUTN1にはローレベルの電圧VN1が発生する。具体的には、コモンフィードバック回路13_1によって、差動信号(電圧VP1、VN1)の中間電圧(コモン電圧)が1.225Vになるようにソース電流ISP及びシンク電流ISNが制御されることにより、電圧VP1がハイレベル(1.4V)、電圧VN1がローレベル(1.05V)になるように制御される。   As shown in the figure, when a low level (0V) signal INN1 is input to the input electrode INB and a high level (1.2V) signal INP1 is input to the input electrode INT, the transistor MN1 is turned off. The transistor MN2 is turned on. As a result, the transistor MP1 is turned on, and current flows from the transistor MPTL to the node ND1 via the transistor MP1, whereby the voltage of the node ND1 rises and the state of the transistor MP2 changes in the off direction. The current flowing into the node ND1 flows into the ground node GND via the resistor R1, the output terminal OUTP1, the load resistor Ro_1, the output terminal OUTN1, the resistor R2, the node ND3, the transistor MN2, and the transistor MNTL. As a result, a high level voltage VP1 is generated at the output terminal OUTP1, and a low level voltage VN1 is generated at the output terminal OUTN1. Specifically, the source current ISP and the sink current ISN are controlled by the common feedback circuit 13_1 so that the intermediate voltage (common voltage) of the differential signals (voltages VP1 and VN1) is 1.225V. Control is performed so that VP1 is at a high level (1.4V) and the voltage VN1 is at a low level (1.05V).

このとき、電圧発生回路103を構成する抵抗R1の両端に電圧が発生することにより、ノードND1の電圧は、出力端子OUTP1よりも高くなる。その結果、抵抗R1を設けずに出力端子OUTP1の電圧によってトランジスタMP2を駆動する構成に比べて、トランジスタMP2をオフさせ易くなる。以下、このことについて具体的に説明する。   At this time, a voltage is generated at both ends of the resistor R1 constituting the voltage generation circuit 103, so that the voltage of the node ND1 becomes higher than that of the output terminal OUTP1. As a result, the transistor MP2 can be easily turned off as compared with the configuration in which the transistor MP2 is driven by the voltage of the output terminal OUTP1 without providing the resistor R1. This will be specifically described below.

例えば、差動出力回路として、電圧発生回路103を設けずにノードND1と出力端子OUTP1を短絡させた回路構成を採用したとする。この場合、トランジスタMP2は出力端子OUTP1の電圧VP1によって駆動される。しかしながら、電圧VP1はLVDSの規格によって電圧範囲が1.05V〜1.4Vに定められているため、トランジスタMP2のゲート電圧は最大で1.4Vまでしか上昇しない。一方、トランジスタMP2のソース電圧は、電源電圧VDD(3.3V)付近まで上昇する。その結果、トランジスタMP2を完全にオフさせることができず、所望の差動信号を生成することができない。これに対し、差動出力回路10_1によれば、抵抗R1によって、トランジスタMP2のゲート電圧(ノードND1の電圧)が出力端子OUTP1の電圧よりも高くなるので、トランジスタMP2をオフさせ易くなる。ここで、トランジスタMP2のゲート・ソース間電圧が閾値電圧よりも小さくなるように抵抗R1の抵抗値を決定すれば、トランジスタMP2をオフ状態にすることができる。例えば、トランジスタMP2が、1.75V以上のゲート電圧が印加されるとオフ状態となる特性を有する場合、抵抗R1を例えば100Ωとする。これにより、抵抗R1に電流(3.5mA)が流れることにより0.35Vの電圧降下が発生するので、出力端子OUTP1の電圧(1.4V)よりも高い電圧(1.75V)がトランジスタMP2のゲート電極に印加され、トランジスタMP2をオフさせることができる。   For example, assume that a circuit configuration in which the node ND1 and the output terminal OUTP1 are short-circuited without providing the voltage generation circuit 103 is employed as the differential output circuit. In this case, the transistor MP2 is driven by the voltage VP1 of the output terminal OUTP1. However, since the voltage range of the voltage VP1 is set to 1.05V to 1.4V by the LVDS standard, the gate voltage of the transistor MP2 rises only to 1.4V at the maximum. On the other hand, the source voltage of the transistor MP2 rises to near the power supply voltage VDD (3.3 V). As a result, the transistor MP2 cannot be completely turned off, and a desired differential signal cannot be generated. On the other hand, according to the differential output circuit 10_1, the gate voltage of the transistor MP2 (the voltage of the node ND1) is higher than the voltage of the output terminal OUTP1 by the resistor R1, so that the transistor MP2 can be easily turned off. Here, if the resistance value of the resistor R1 is determined so that the gate-source voltage of the transistor MP2 is smaller than the threshold voltage, the transistor MP2 can be turned off. For example, when the transistor MP2 has a characteristic of being turned off when a gate voltage of 1.75 V or higher is applied, the resistance R1 is set to 100Ω, for example. As a result, a voltage drop of 0.35 V occurs due to the current (3.5 mA) flowing through the resistor R1, so that a voltage (1.75 V) higher than the voltage (1.4V) of the output terminal OUTP1 is applied to the transistor MP2. Applied to the gate electrode, the transistor MP2 can be turned off.

図6は、出力端子OUTP1からローレベルの電圧を出力し、出力端子OUTN1からハイレベルの電圧を出力する場合の差動出力回路における電流経路を例示する図である。   FIG. 6 is a diagram illustrating a current path in the differential output circuit when a low level voltage is output from the output terminal OUTP1 and a high level voltage is output from the output terminal OUTN1.

同図に示されるように、入力電極INTにローレベル(0V)の信号INP1が入力され、入力電極INBにハイレベル(1.2V)の信号INN1が入力された場合、トランジスタMN2はオフ状態となり、トランジスタMN1はオン状態となる。これにより、トランジスタMP2がオン状態となり、トランジスタMPTLからトランジスタMP2を介してノードND3に電流が流れ込むことにより、ノードND3の電圧が上昇し、トランジスタMP1はオフする方向に状態が遷移する。ノードND3に流れ込んだ電流は、抵抗R2、出力端子OUTN1、負荷抵抗Ro_1,出力端子OUTP1、抵抗R1、ノードND1、トランジスタMN1、トランジスタMNTLを経由してグラウンドノードに流れ込む。これにより、出力端子OUTN1にはハイレベル(1.4V)の電圧VN1が発生し、出力端子OUTP1にはローレベル(1.05V)の電圧VP1が発生する。具体的には、コモンフィードバック回路13_1によって、差動信号(電圧VP1、VN1)の中間電圧(コモン電圧)が1.225Vになるようにソース電流ISP及びシンク電流ISNが制御されることにより、電圧VN1がハイレベル(1.4V)、電圧VP1がローレベル(1.05V)になるように制御される。   As shown in the figure, when a low level (0V) signal INP1 is input to the input electrode INT and a high level (1.2V) signal INN1 is input to the input electrode INB, the transistor MN2 is turned off. The transistor MN1 is turned on. As a result, the transistor MP2 is turned on, and current flows from the transistor MPTL to the node ND3 via the transistor MP2. As a result, the voltage of the node ND3 rises, and the state of the transistor MP1 changes in the off direction. The current that flows into the node ND3 flows into the ground node via the resistor R2, the output terminal OUTN1, the load resistor Ro_1, the output terminal OUTP1, the resistor R1, the node ND1, the transistor MN1, and the transistor MNTL. As a result, a high level (1.4V) voltage VN1 is generated at the output terminal OUTN1, and a low level (1.05V) voltage VP1 is generated at the output terminal OUTP1. Specifically, the source current ISP and the sink current ISN are controlled by the common feedback circuit 13_1 so that the intermediate voltage (common voltage) of the differential signals (voltages VP1 and VN1) is 1.225V. Control is performed so that VN1 is at a high level (1.4V) and voltage VP1 is at a low level (1.05V).

このとき、電圧発生回路104を構成する抵抗R2の両端に電圧が発生することにより、ノードND3の電圧は、出力端子OUTN1よりも高くなる。これにより、上述した電圧VP1をハイレベル、電圧VN1をローレベルとする差動信号を生成する場合と同様に、抵抗R2を設けずに出力端子OUTN1の電圧によってトランジスタMP1を駆動する構成に比べて、トランジスタMP1をオフさせ易くなる。ここで、トランジスタMP1のゲート・ソース間電圧が閾値電圧よりも小さくなるように抵抗R2の抵抗値を決定すれば、トランジスタMP1をオフ状態にすることができる。例えば、トランジスタMP1が、1.75V以上のゲート電圧が印加されるとオフ状態となる特性を有する場合、抵抗R2を例えば100Ωとする。これにより、抵抗R2に電流(3.5mA)が流れることにより0.35Vの電圧降下が発生するので、出力端子OUTN1の電圧(1.4V)よりも高い電圧(1.75V)がトランジスタMP1のゲート電極に印加され、トランジスタMP1をオフさせることができる。   At this time, a voltage is generated at both ends of the resistor R2 constituting the voltage generation circuit 104, so that the voltage of the node ND3 becomes higher than that of the output terminal OUTN1. Thus, as in the case of generating a differential signal in which the voltage VP1 is at a high level and the voltage VN1 is at a low level, the transistor MP1 is driven by the voltage at the output terminal OUTN1 without providing the resistor R2. This makes it easier to turn off the transistor MP1. Here, when the resistance value of the resistor R2 is determined so that the gate-source voltage of the transistor MP1 becomes smaller than the threshold voltage, the transistor MP1 can be turned off. For example, when the transistor MP1 has a characteristic of being turned off when a gate voltage of 1.75 V or higher is applied, the resistance R2 is set to 100Ω, for example. As a result, a voltage drop of 0.35 V occurs due to the current (3.5 mA) flowing through the resistor R2, so that a voltage (1.75 V) higher than the voltage (1.4V) of the output terminal OUTN1 is applied to the transistor MP1. Applied to the gate electrode, the transistor MP1 can be turned off.

以上のように、差動出力回路10によれば、差動出力回路10の電源・グラウンド間の電圧(例えば0〜3.3V)よりも小さい振幅(例えば1.05V〜1.4V)の差動信号を出力端子から出力する場合であっても、トランジスタMP1、MP2のオン・オフの制御が確実に行われるようにすることができる。これにより、従来のようにレベルシフト回路を別途設けなくても、入力信号より振幅の大きな差動信号を生成することが可能な差動出力回路を実現することができる。更に、差動入力段のトランジスタMN1、MN2として高耐圧のトランジスタを採用することができるので、上記特許文献4に示されるような差動入力段のトランジスタを過電圧から保護するための回路が不要となり、回路規模を小さくすることができ、且つ、消費電流を減らすことができる。したがって、本実施の形態に係る差動出力回路10によれば、従来に比べて半導体装置のチップ面積を小さくすることができ、且つ、半導体装置の消費電流を減らすことができる。   As described above, according to the differential output circuit 10, the difference in amplitude (for example, 1.05 V to 1.4 V) smaller than the voltage (for example, 0 to 3.3 V) between the power source and the ground of the differential output circuit 10. Even when the dynamic signal is output from the output terminal, the on / off control of the transistors MP1 and MP2 can be reliably performed. Thus, a differential output circuit capable of generating a differential signal having an amplitude larger than that of the input signal can be realized without providing a level shift circuit separately as in the prior art. Further, since a high-breakdown-voltage transistor can be employed as the differential input stage transistors MN1 and MN2, a circuit for protecting the differential input stage transistor from overvoltage as shown in Patent Document 4 is not required. The circuit scale can be reduced and the current consumption can be reduced. Therefore, according to the differential output circuit 10 according to the present embodiment, it is possible to reduce the chip area of the semiconductor device and reduce the current consumption of the semiconductor device as compared with the conventional case.

≪実施の形態2≫
図7に、実施の形態2に係る差動出力回路を例示する。
<< Embodiment 2 >>
FIG. 7 illustrates a differential output circuit according to the second embodiment.

同図に示される差動出力回路10Aは、電圧発生回路103、104を構成する抵抗R1、R2の代わりに可変抵抗R1X、RX2を用いる点で、実施の形態1に係る差動出力回路10と相違する。なお、同図において、差動出力回路10と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。   The differential output circuit 10A shown in the figure is different from the differential output circuit 10 according to the first embodiment in that variable resistors R1X and RX2 are used instead of the resistors R1 and R2 constituting the voltage generating circuits 103 and 104. Is different. In the figure, the same components as those of the differential output circuit 10 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

差動出力回路10Aによれば、半導体装置100の製造バラつきや温度変動等に応じて、電圧発生回路103、104によって発生させる電圧の大きさを調整することが容易となる。これにより、製造バラつきや温度変動等によらず、トランジスタMP1、MP2のオン・オフ制御を精度良く行うことが可能となる。   According to the differential output circuit 10A, it is easy to adjust the magnitude of the voltage generated by the voltage generation circuits 103 and 104 in accordance with the manufacturing variation of the semiconductor device 100, temperature fluctuation, and the like. As a result, the transistors MP1 and MP2 can be accurately controlled on and off regardless of manufacturing variations and temperature fluctuations.

≪実施の形態3≫
図8に、実施の形態3に係る差動出力回路を例示する。
<< Embodiment 3 >>
FIG. 8 illustrates a differential output circuit according to the third embodiment.

同図に示される差動出力回路10Bは、インバータ構成の入力段を有する点で、実施の形態1に係る差動出力回路10と相違する。なお、同図において、差動出力回路10と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。   The differential output circuit 10B shown in the figure is different from the differential output circuit 10 according to the first embodiment in having an input stage having an inverter configuration. In the figure, the same components as those of the differential output circuit 10 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

同図に示されるように、差動出力回路10Bは、トランジスタMN1とトランジスタMP1との間に直列に接続されるトランジスタMP5と、トランジスタMN2とトランジスタMP2との間に直列に接続されるトランジスタMP6を更に有する。具体的に、トランジスタMP5は、トランジスタMP1のドレイン電極が接続されるノードND5とノードND1との間に接続され、入力電極がトランジスタMN1と共通にされる。トランジスタMP6は、トランジスタMP2のドレイン電極が接続されるノードND6とノードND3との間に直列に接続され、入力電極がトランジスタMN2と共通にされる。トランジスタMP5、MP6は、例えば、Pチャネル型のMOSトランジスタである。   As shown in the figure, the differential output circuit 10B includes a transistor MP5 connected in series between the transistor MN1 and the transistor MP1, and a transistor MP6 connected in series between the transistor MN2 and the transistor MP2. Also have. Specifically, the transistor MP5 is connected between the node ND5 and the node ND1 to which the drain electrode of the transistor MP1 is connected, and the input electrode is shared with the transistor MN1. The transistor MP6 is connected in series between the node ND6 and the node ND3 to which the drain electrode of the transistor MP2 is connected, and the input electrode is shared with the transistor MN2. The transistors MP5 and MP6 are, for example, P channel type MOS transistors.

これによれば、差動入力段の入力電極INT,INBに供給される信号の論理レベルの切り替わり時に発生する、トランジスタMP1及びトランジスタMN1を経由して電源・グラウンド間に流れる貫通電流とトランジスタMP2及びトランジスタMP6を経由して電源・グラウンド間に流れる貫通電流を減少させることができる。これにより、ノードND1の電位とノードND3の電位がより早く安定するため、差動出力回路の応答スピードを速めることができる。   According to this, the through current flowing between the power source and the ground via the transistor MP1 and the transistor MN1 generated when the logic level of the signal supplied to the input electrodes INT and INB of the differential input stage is switched, and the transistor MP2 and A through current flowing between the power source and the ground via the transistor MP6 can be reduced. As a result, the potential of the node ND1 and the potential of the node ND3 are stabilized more quickly, so that the response speed of the differential output circuit can be increased.

また、前述の実施の形態2のように、差動出力回路10B_1における電圧発生回路103、104として可変抵抗を用いてもよい。例えば、図9に示されるように、電圧発生回路103として可変抵抗R1Xを、電圧発生回路104として可変抵抗R2Xを用いる。これによれば、実施の形態2に係る差動出力回路10Aと同様に、半導体装置100の製造バラつきや温度変動等に応じて、電圧発生回路103、104によって発生させる電圧の大きさを調整することが容易となる。   Further, as in the above-described second embodiment, variable resistors may be used as the voltage generation circuits 103 and 104 in the differential output circuit 10B_1. For example, as shown in FIG. 9, a variable resistor R1X is used as the voltage generation circuit 103, and a variable resistor R2X is used as the voltage generation circuit 104. According to this, similarly to the differential output circuit 10A according to the second embodiment, the magnitude of the voltage generated by the voltage generation circuits 103 and 104 is adjusted in accordance with the manufacturing variation of the semiconductor device 100, temperature fluctuation, and the like. It becomes easy.

以上実施の形態3に係る差動出力回路10Bによれば、実施の形態1に係る差動出力回路10と同様に、半導体装置のチップ面積を小さくすることができ、且つ、半導体装置の消費電流を減らすことができる。更に、インターフェース回路1の応答性能を向上させることができる。   As described above, according to the differential output circuit 10B according to the third embodiment, similarly to the differential output circuit 10 according to the first embodiment, the chip area of the semiconductor device can be reduced and the current consumption of the semiconductor device can be reduced. Can be reduced. Furthermore, the response performance of the interface circuit 1 can be improved.

≪実施の形態4≫
図10に、実施の形態4に係る差動出力回路を例示する。
<< Embodiment 4 >>
FIG. 10 illustrates a differential output circuit according to the fourth embodiment.

同図に示される差動出力回路10Cは、電圧発生回路103、104を構成する抵抗の代わりにトランジスタを用いる点で、実施の形態1に係る差動出力回路10と相違する。なお、同図において、差動出力回路10と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。   The differential output circuit 10C shown in the figure is different from the differential output circuit 10 according to the first embodiment in that a transistor is used instead of the resistors constituting the voltage generation circuits 103 and 104. In the figure, the same components as those of the differential output circuit 10 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

同図に示されるように、電圧発生回路103は、ノードND1と出力端子OUTP1との間に接続されるトランジスタMN3を含む。同様に、電圧発生回路104は、ノードND3と出力端子OUTN1との間に接続されるトランジスタMN4を含む。トランジスタMN3、MN4は、例えばNチャネル型のMOSトランジスタである。   As shown in the figure, the voltage generation circuit 103 includes a transistor MN3 connected between the node ND1 and the output terminal OUTP1. Similarly, the voltage generation circuit 104 includes a transistor MN4 connected between the node ND3 and the output terminal OUTN1. The transistors MN3 and MN4 are, for example, N channel type MOS transistors.

トランジスタMN3、MN4は、供給される電流に対して両端に発生する電圧が線形性を持つようにバイアスされる。具体的には、トランジスタMN3、MN4が、ドレイン・ソース間に流れる電流に比例してドレイン・ソース間に電圧が発生する線形特性となる三極間領域(非飽和領域)で動作するように、ゲート電極にバイアス電圧VBIASを供給する。   The transistors MN3 and MN4 are biased so that the voltage generated at both ends is linear with respect to the supplied current. Specifically, the transistors MN3 and MN4 operate in a tripolar region (non-saturated region) having a linear characteristic in which a voltage is generated between the drain and the source in proportion to the current flowing between the drain and the source. A bias voltage VBIAS is supplied to the gate electrode.

これによれば、ノードND1と出力端子OUTP1との間に電圧を発生させ、ノードND3と出力端子OUTN1との間に電圧を発生させることが容易となる。また、発生させる電圧の大きさを、トランジスタMN3、MN4に流れる電流によって決定することができる。   According to this, it becomes easy to generate a voltage between the node ND1 and the output terminal OUTP1, and to generate a voltage between the node ND3 and the output terminal OUTN1. The magnitude of the voltage to be generated can be determined by the current flowing through the transistors MN3 and MN4.

なお、バイアス電圧VBIASの生成手段は特に制限されない。例えば、基準電圧VREF等の内部基準電圧と同様に、バンドギャップリファレンス電圧に基づいて生成しても良いし、外部から供給しても良い。   The means for generating the bias voltage VBIAS is not particularly limited. For example, it may be generated based on a bandgap reference voltage, similarly to an internal reference voltage such as the reference voltage VREF, or may be supplied from the outside.

また、電圧発生回路103、104を構成するトランジスタとして、Pチャネル型のMOSトランジスタを用いることもできる。例えば、図11に示されるように、電圧発生回路103としてトランジスタMP3を、電圧発生回路104としてトランジスタMP4を用いる。上述のトランジスタMN3、MN4と同様に、トランジスタMP3、MP4に流れる電流に対してソース・ドレイン間に発生する電圧が線形性を持つように、バイアス電圧VBAISをトランジスタMP3、MP4に供給する。これによれば、トランジスタMN3、MN4と同様に、ノードND1と出力端子OUTP1との間と、ノードND3と出力端子OUTN1との間に電圧を発生させることが容易となり、発生させる電圧の大きさを、トランジスタMP3、MP4に流れる電流によって決定することができる。   Further, a P-channel MOS transistor can be used as a transistor constituting the voltage generation circuits 103 and 104. For example, as shown in FIG. 11, a transistor MP3 is used as the voltage generation circuit 103, and a transistor MP4 is used as the voltage generation circuit 104. Similarly to the transistors MN3 and MN4 described above, the bias voltage VBAIS is supplied to the transistors MP3 and MP4 so that the voltage generated between the source and the drain has linearity with respect to the current flowing through the transistors MP3 and MP4. This makes it easy to generate a voltage between the node ND1 and the output terminal OUTP1, and between the node ND3 and the output terminal OUTN1, similarly to the transistors MN3 and MN4. , And can be determined by the current flowing through the transistors MP3 and MP4.

以上実施の形態4に係る差動出力回路10Cによれば、実施の形態1に係る差動出力回路10と同様に、半導体装置のチップ面積を小さくすることができ、且つ、半導体装置の消費電流を減らすことができる。   As described above, according to the differential output circuit 10C according to the fourth embodiment, the chip area of the semiconductor device can be reduced and the current consumption of the semiconductor device can be reduced as in the differential output circuit 10 according to the first embodiment. Can be reduced.

≪実施の形態5≫
図12に、実施の形態5に係る差動出力回路を例示する。
<< Embodiment 5 >>
FIG. 12 illustrates a differential output circuit according to the fifth embodiment.

同図に示される差動出力回路10Dは、インバータ構成の入力段を有する点で、実施の形態4に係る差動出力回路10Cと相違する。なお、同図において、差動出力回路10Cと同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。   The differential output circuit 10D shown in the figure is different from the differential output circuit 10C according to the fourth embodiment in that it includes an input stage having an inverter configuration. In the figure, the same components as those of the differential output circuit 10C are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

同図に示されるように、差動出力回路10Dは、実施の形態3に係る差動出力回路10Bと同様に、ノードND1とトランジスタMP1との間に直列に接続され、入力電極がトランジスタMN1と共通にされるトランジスタMP5と、ノードND3とトランジスタMP2との間に直列に接続され、入力電極がトランジスタMN2と共通にされるトランジスタMP6を有する。   As shown in the figure, the differential output circuit 10D is connected in series between the node ND1 and the transistor MP1 as in the differential output circuit 10B according to the third embodiment, and the input electrode is connected to the transistor MN1. A common transistor MP5 and a transistor MP6 connected in series between the node ND3 and the transistor MP2 and having an input electrode common to the transistor MN2 are provided.

これによれば、差動出力回路10Bと同様に、ノードND1の電位とノードND3の電位がより早く安定するため、差動出力回路の応答速度を速めることができる。   According to this, similarly to the differential output circuit 10B, the potential of the node ND1 and the potential of the node ND3 are stabilized more quickly, so that the response speed of the differential output circuit can be increased.

また、実施の形態4に係る差動出力回路10Cと同様に、電圧発生回路103、104を構成するトランジスタとして、Pチャネル型のMOSトランジスタを用いることもできる。例えば、図13に示されるように、電圧発生回路103としてトランジスタMP3を、電圧発生回路104としてトランジスタMP4を用いる。これにより、Nチャネル型のトランジスタMN3、MN4と同様の効果が期待できる。   Further, similarly to the differential output circuit 10C according to the fourth embodiment, a P-channel MOS transistor can be used as a transistor constituting the voltage generation circuits 103 and 104. For example, as shown in FIG. 13, a transistor MP3 is used as the voltage generation circuit 103, and a transistor MP4 is used as the voltage generation circuit 104. Thereby, the same effect as that of the N-channel transistors MN3 and MN4 can be expected.

以上実施の形態5に係る差動出力回路10Dによれば、実施の形態1に係る差動出力回路10と同様に、半導体装置のチップ面積を小さくすることができ、且つ、半導体装置の消費電流を減らすことができる。更に、インターフェース回路1の応答性能を向上させることができる。   As described above, according to the differential output circuit 10D according to the fifth embodiment, similarly to the differential output circuit 10 according to the first embodiment, the chip area of the semiconductor device can be reduced, and the current consumption of the semiconductor device can be reduced. Can be reduced. Furthermore, the response performance of the interface circuit 1 can be improved.

≪実施の形態6≫
図14に、実施の形態6に係る差動出力回路を例示する。
<< Embodiment 6 >>
FIG. 14 illustrates a differential output circuit according to the sixth embodiment.

同図に示される差動出力回路10Eは、トランジスタMN3、MN4のバイアス電圧を抵抗回路12から得る点で、実施の形態4に係る差動出力回路10Cと相違する。なお、同図において、差動出力回路10Cと同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。   The differential output circuit 10E shown in the figure is different from the differential output circuit 10C according to the fourth embodiment in that the bias voltages of the transistors MN3 and MN4 are obtained from the resistor circuit 12. In the figure, the same components as those of the differential output circuit 10C are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

同図に示されるように、トランジスタMN3、MN4は、バイアス電圧として、差動信号VP1、VN1のコモン電圧が供給される。具体的には、抵抗回路12_1における抵抗RP1、RN1が共通に接続されるノードVCM_1の電圧が、トランジスタMN3、MN4のゲート電極に供給される。   As shown in the figure, the transistors MN3 and MN4 are supplied with the common voltages of the differential signals VP1 and VN1 as bias voltages. Specifically, the voltage of the node VCM_1 to which the resistors RP1 and RN1 in the resistor circuit 12_1 are connected in common is supplied to the gate electrodes of the transistors MN3 and MN4.

これによれば、三極間領域で動作するようにトランジスタMN3、MN4をバイアスすることが容易となる。また、バイアス電圧を生成するための回路を別途用意する必要がなく、チップ面積の増大を抑えることができる。   This makes it easy to bias the transistors MN3 and MN4 so as to operate in the tripolar region. Further, it is not necessary to separately prepare a circuit for generating a bias voltage, and an increase in chip area can be suppressed.

また、図15に示すように、電圧発生回路103、104をPチャネル型のトランジスタMP3、MP4によって構成した場合も同様に、トランジスタMP3、MP4のバイアス電圧として、抵抗RP1、RP2が共通に接続されるノードVCM_1の電圧を供給することができる。これにより、Nチャネル型のトランジスタMN3、MN4の場合と同様の効果が期待できる。   As shown in FIG. 15, when the voltage generation circuits 103 and 104 are configured by P-channel type transistors MP3 and MP4, resistors RP1 and RP2 are connected in common as bias voltages of the transistors MP3 and MP4. The voltage of the node VCM_1 can be supplied. Thereby, the same effect as in the case of the N-channel type transistors MN3 and MN4 can be expected.

以上実施の形態6に係る差動出力回路10Eによれば、実施の形態1に係る差動出力回路10と同様に、半導体装置の消費電流を減らすことができる。また、電圧発生回路103、104を構成するトランジスタのバイアス電圧を生成するための回路を別途用意する必要がないから、半導体装置のチップ面積を更に小さくすることが可能となる。   As described above, according to the differential output circuit 10E according to the sixth embodiment, the current consumption of the semiconductor device can be reduced as in the differential output circuit 10 according to the first embodiment. In addition, since it is not necessary to separately prepare a circuit for generating the bias voltage of the transistors constituting the voltage generation circuits 103 and 104, the chip area of the semiconductor device can be further reduced.

なお、差動出力回路10Eの入力段を、差動出力回路10Dと同様にインバータ構成(MP5、MP6を挿入した構成)とすることも可能である。これによれば、差動出力回路の応答速度を速めることができる。   Note that the input stage of the differential output circuit 10E may have an inverter configuration (a configuration in which MP5 and MP6 are inserted) similarly to the differential output circuit 10D. According to this, the response speed of the differential output circuit can be increased.

≪実施の形態7≫
図16に、本願の差動出力回路を含むインターフェース回路を適用したシステム例を示す。
<< Embodiment 7 >>
FIG. 16 shows a system example to which an interface circuit including the differential output circuit of the present application is applied.

同図には、本願の差動出力回路を含むインターフェース回路を適用したシステムの一例として、光ディスク121に対するデータの書き込みが可能にされる光ディスク装置120が例示される。光ディスク121は、特に制限されないが、例えば、BD(Blu−ray Disc;登録商標。以下同じ)やDVD等である。   In the figure, as an example of a system to which an interface circuit including a differential output circuit according to the present application is applied, an optical disc apparatus 120 capable of writing data to the optical disc 121 is illustrated. The optical disc 121 is not particularly limited, and is, for example, a BD (Blu-ray Disc; registered trademark; the same applies hereinafter), a DVD, or the like.

光ディスク装置120は、着脱が可能な光ディスク121を回転駆動するスピンドルモータ122と、光ピックアップ123と、LDD制御用IC(LDD_CNT)110Aと、デジタル信号処理用IC100Aとを備える。   The optical disc apparatus 120 includes a spindle motor 122 that rotationally drives a removable optical disc 121, an optical pickup 123, an LDD control IC (LDD_CNT) 110A, and a digital signal processing IC 100A.

スピンドルモータ122は、例えば図示されないモータ制御回路から供給されたモータ制御信号によりモータ回転制御されることによって、所定の回転数で光ディスク121を回転させる。光ピックアップ123は、LDD制御用IC110Aからの制御により、光ディスク121にレーザ光を照射し、その反射光の光量に基づいて電気信号を生成する。   The spindle motor 122 rotates the optical disc 121 at a predetermined number of rotations by being controlled by a motor control signal supplied from a motor control circuit (not shown), for example. The optical pickup 123 irradiates the optical disc 121 with laser light under the control of the LDD control IC 110A, and generates an electrical signal based on the amount of reflected light.

デジタル信号処理用IC100Aは、データ処理部2Aとインターフェース回路1Aとを有する。データ処理部2Aは、光ディスク121に対するデータの書き込みのための各種信号処理を行う。デジタル信号処理用IC100AとLDD制御用IC110Aとは、LVDS等のような小信号差動出力方式での通信が可能にされる。例えば、光ディスク121に対するデータの書き込み時には、データ処理部2Aの信号処理によって生成されたデータがインターフェース回路1Aを介してLDD制御用IC110Aに供給される。なお、同図には、インターフェース回路1Aとして、データを出力するための出力インターフェース部分が図示され、データを入力するための入力インターフェース部分は図示が省略されている。   The digital signal processing IC 100A includes a data processing unit 2A and an interface circuit 1A. The data processing unit 2A performs various signal processes for writing data to the optical disc 121. The digital signal processing IC 100A and the LDD control IC 110A can communicate with each other by a small signal differential output system such as LVDS. For example, when writing data to the optical disc 121, data generated by signal processing of the data processing unit 2A is supplied to the LDD control IC 110A via the interface circuit 1A. In the figure, as the interface circuit 1A, an output interface portion for outputting data is shown, and an input interface portion for inputting data is not shown.

インターフェース回路1Aの出力インターフェース部分として、実施の形態1乃至6に係る差動出力回路10、10A〜10Eの何れかを備えたインターフェース回路1を適用することができる。同図には、代表的に、実施の形態3に係る差動出力回路10B_1〜10B_nを備えたインターフェース回路1を適用した場合が例示されている。また、図示はしないが、LDD制御用IC110Aにおけるデータ出力側のインターフェース回路として、差動出力回路10、10A〜10Eの何れかを備えたインターフェース回路を適用することも可能である。   As the output interface portion of the interface circuit 1A, the interface circuit 1 including any of the differential output circuits 10, 10A to 10E according to the first to sixth embodiments can be applied. In the figure, a case where the interface circuit 1 including the differential output circuits 10B_1 to 10B_n according to the third embodiment is applied is exemplarily illustrated. Although not shown, an interface circuit including any one of the differential output circuits 10, 10A to 10E can be applied as a data output side interface circuit in the LDD control IC 110A.

このように、小規模且つ低消費電力なインターフェース回路をデジタル信号処理用IC100AやLDD制御用IC110Aに適用することによって、システム全体(光ディスク装置120)の低コスト化及び省電力化を図ることができる。   Thus, by applying a small-scale and low power consumption interface circuit to the digital signal processing IC 100A and the LDD control IC 110A, it is possible to reduce the cost and power consumption of the entire system (the optical disk device 120). .

以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。   Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited thereto and can be variously modified without departing from the gist thereof.

例えば、実施の形態1乃至6に係る差動出力回路10、10A〜10Eを、LVDSに対応したインターフェース回路に適用する場合を例示したが、差動出力回路の電源・グラウンド間の電圧よりも小さい振幅の差動信号を出力する方式であれば、別の小信号差動出力方式のインターフェース回路にも適用することができる。例えば、MIPIやRSDSの他に、miniLVDS(mini−Low Voltage Differential Signaling)やPPDS(Point to Point Differential Signaling)等に対応したインターフェース回路に適用することも可能である。   For example, the case where the differential output circuits 10 and 10A to 10E according to the first to sixth embodiments are applied to an interface circuit corresponding to LVDS is exemplified, but the voltage is lower than the voltage between the power supply and the ground of the differential output circuit. Any system that outputs a differential signal having an amplitude can be applied to another small-signal differential output system interface circuit. For example, in addition to MIPI and RSDS, the present invention can be applied to an interface circuit corresponding to miniLVDS (mini-low voltage differential signaling), PPDS (Point to Point Differential Signaling), and the like.

100、110 半導体装置
200 電子回路
1 インターフェース回路
2、111 内部回路
10X_1〜10X_n 入力インターフェース回路
OUTP1、OUTN1〜OUTPn、OUTNn 出力端子(差動出力端子対)
IXP1、IXN1〜IXPn、IXNn 入力端子
Ro_1〜Ro_n 負荷抵抗
10_1〜10_n 差動出力回路
SGNL1〜SGNLn デジタル信号
INP1、INN1〜INPn、INNn 差動入力信号
11 電圧制御部
12_1〜12_n 抵抗回路
13_1〜13_nコモンフィードバック回路
14_1〜14_n ロジック回路
VP1、VN1〜VPn、VNn 差動信号
RN1〜RNn、RP1〜RPn 抵抗
VCM、VCM_1〜VCM_n ノード及びコモン電圧
VREF 基準電圧
VGP_1〜VGP_n、VGN_1〜VGN_n、VGP、VGN 制御電圧
101 ソース電流源回路
102 シンク電流源回路
103、 104 電圧発生回路
R1、R2 抵抗
RX1、RX2 可変抵抗
ISP ソース電流
ISN シンク電流
MPTL、MNTL、MN1〜MN7、MP1〜MP9 トランジスタ
I1 定電流源
VDD 電源電圧、電源ノード
GND グラウンド電圧、グラウンドノード
10A〜10E 差動出力回路
VBIAS バイアス電圧
110A LDD制御用IC110A
100A デジタル信号処理用IC
10B_1〜10B_n 差動出力回路
120 光ディスク装置
121 光ディスク
122 スピンドルモータ
123 光ピックアップ
100, 110 Semiconductor device 200 Electronic circuit 1 Interface circuit 2, 111 Internal circuit 10X_1 to 10X_n Input interface circuit OUTP1, OUTN1 to OUTPn, OUTNn Output terminal (differential output terminal pair)
IXP1, IXN1 to IXPn, IXNn Input terminals Ro_1 to Ro_n Load resistance 10_1 to 10_n Differential output circuit SGNL1 to SGNLn Digital signal INP1, INN1 to INPn, INNNn Differential input signal 11 Voltage controller 12_1 to 12_n Resistance circuit 13_1 to 13_n Common Feedback circuit 14_1 to 14_n Logic circuit VP1, VN1 to VPn, VNn Differential signal RN1 to RNn, RP1 to RPn Resistor VCM, VCM_1 to VCM_n Node and common voltage VREF Reference voltage VGP_1 to VGP_n, VGN_1 to VGN_n, VGP voltage, VGN 101 source current source circuit 102 sink current source circuit 103, 104 voltage generation circuit R1, R2 resistance RX1, RX2 variable resistance ISP source current ISN thin Current MPTL, MNTL, MN1~MN7, MP1~MP9 transistor I1 constant current source VDD power supply voltage, the power supply node GND a ground voltage, a ground node 10A~10E differential output circuit VBIAS bias voltage 110A LDD control IC110A
100A Digital signal processing IC
10B_1 to 10B_n Differential output circuit 120 Optical disc device 121 Optical disc 122 Spindle motor 123 Optical pickup

Claims (13)

2つの入力信号の電圧差に応じて差動信号を生成するための差動出力回路と、
前記差動信号を外部に出力するための第1出力端子及び第2出力端子と、
前記第1出力端子及び前記第2出力端子から出力される差動信号のコモン電圧が基準値に一致するように、前記差動出力回路を制御するコモンフィードバック回路と、を有し、
前記差動出力回路は、
第1ノードと第2ノードの間に設けられ、入力電極に前記2つの入力信号の一方が供給されるNチャネル型の第1トランジスタと、
第3ノードと前記第2ノードとの間に設けられ、入力電極に前記2つの入力信号の他方が供給されるNチャネル型の第2トランジスタと、
前記第1ノードと第4ノードとの間に設けられ、入力電極が前記第3ノードに接続されるPチャネル型の第3トランジスタと、
前記第3ノードと前記第4ノードとの間に設けられ、入力電極が前記第1ノードに接続されるPチャネル型の第4トランジスタと、
前記第2ノードとグラウンド電圧が供給されるグラウンドノードとの間に設けられ、前記コモンフィードバック回路からの制御に応じて電流量が調整されるシンク電流を前記第2ノードからグラウンドノードに流出させるシンク電流源回路と、
前記第4ノードと電源電圧が供給される電源ノードとの間に設けられ、前記コモンフィードバック回路からの制御に応じて電流量が調整されるソース電流を前記電源ノードから前記第4ノードに流入させるソース電流源回路と、
前記第1ノードと前記第1出力端子との間に接続され、供給された電流に基づいて両端に電圧を発生する第1電圧発生回路と、
前記第3ノードと前記第2出力端子との間に接続され、供給された電流に基づいて両端に電圧を発生する第2電圧発生回路と、を含む半導体装置。
A differential output circuit for generating a differential signal according to a voltage difference between two input signals;
A first output terminal and a second output terminal for outputting the differential signal to the outside;
A common feedback circuit that controls the differential output circuit so that a common voltage of a differential signal output from the first output terminal and the second output terminal matches a reference value;
The differential output circuit is:
An N-channel first transistor provided between a first node and a second node and having one of the two input signals supplied to an input electrode;
An N-channel second transistor provided between a third node and the second node, the other of the two input signals being supplied to an input electrode;
A P-channel third transistor provided between the first node and the fourth node and having an input electrode connected to the third node;
A P-channel fourth transistor provided between the third node and the fourth node and having an input electrode connected to the first node;
A sink provided between the second node and a ground node to which a ground voltage is supplied, and sinks a sink current whose amount of current is adjusted according to control from the common feedback circuit from the second node to the ground node. A current source circuit;
A source current, which is provided between the fourth node and a power supply node to which a power supply voltage is supplied and whose current amount is adjusted according to control from the common feedback circuit, flows from the power supply node to the fourth node. A source current source circuit;
A first voltage generating circuit connected between the first node and the first output terminal and generating a voltage at both ends based on a supplied current;
A semiconductor device comprising: a second voltage generation circuit connected between the third node and the second output terminal and generating a voltage at both ends based on the supplied current.
前記第1電圧発生回路は、前記第1ノードと前記第1出力端子との間に接続された第1抵抗を含み、
前記第2電圧発生回路は、前記第3ノードと前記第2出力端子との間に接続された第2抵抗を含む、請求項1に記載の半導体装置。
The first voltage generation circuit includes a first resistor connected between the first node and the first output terminal;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the second voltage generation circuit includes a second resistor connected between the third node and the second output terminal.
前記第1抵抗及び前記第2抵抗は、抵抗値が調整可能にされる請求項2に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 2, wherein resistance values of the first resistor and the second resistor are adjustable. 前記第1電圧発生回路は、前記第1ノードと前記第1出力端子との間に接続され、供給される電流に対して両端に発生する電圧が線形性を持つようにバイアスされた第5トランジスタを含み、
前記第2電圧発生回路は、前記第3ノードと前記第2出力端子との間に接続され、供給される電流に対して両端に発生する電圧が線形性を持つようにバイアスされた第6トランジスタを含む、請求項1に記載の半導体装置。
The first voltage generation circuit is connected between the first node and the first output terminal, and is a fifth transistor biased so that a voltage generated at both ends has a linearity with respect to a supplied current. Including
The second voltage generation circuit is connected between the third node and the second output terminal, and is a sixth transistor biased so that a voltage generated at both ends has a linearity with respect to a supplied current. The semiconductor device according to claim 1, comprising:
前記第5トランジスタ及び前記第6トランジスタは、その入力電極に前記コモン電圧が供給される請求項4に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 4, wherein the common voltage is supplied to input electrodes of the fifth transistor and the sixth transistor. 前記第1出力端子と前記第2出力端子との間に直列に接続された第3抵抗及び第4抵抗を更に有し、
前記第5トランジスタ及び第6トランジスタは、その入力電極に前記第3抵抗と前記第4抵抗が共通に接続されるノードの電圧が供給され、
前記コモンフィードバック回路は、前記第3抵抗と前記第4抵抗が共通に接続されるノードの電圧を前記コモン電圧とする請求項5に記載の半導体装置。
A third resistor and a fourth resistor connected in series between the first output terminal and the second output terminal;
The fifth transistor and the sixth transistor are supplied with voltages of nodes at which the third resistor and the fourth resistor are connected in common to their input electrodes,
The semiconductor device according to claim 5, wherein the common feedback circuit uses a voltage at a node to which the third resistor and the fourth resistor are connected in common as the common voltage.
前記第5トランジスタ及び第6トランジスタは、Nチャネル型のMOSトランジスタである請求項6に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 6, wherein the fifth transistor and the sixth transistor are N-channel MOS transistors. 前記第5トランジスタ及び第6トランジスタは、Pチャネル型のMOSトランジスタである請求項6に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 6, wherein the fifth transistor and the sixth transistor are P-channel MOS transistors. 前記第1ノードと前記第3トランジスタとの間に直列に接続され、入力電極に前記2つの入力信号の一方が供給されるPチャネル型の第7トランジスタと、
前記第3ノードと前記第4トランジスタとの間に直列に接続され、入力電極に前記2つの入力信号の他方が供給されるPチャネル型の第8トランジスタと、を更に有する請求項2に記載の半導体装置。
A P-channel seventh transistor which is connected in series between the first node and the third transistor and is supplied with one of the two input signals to an input electrode;
3. The P-channel eighth transistor connected in series between the third node and the fourth transistor and having the other of the two input signals supplied to an input electrode. Semiconductor device.
内部回路と、
差動信号を外部に出力するための第1出力端子及び第2出力端子を一組とする複数の差動出力端子対と、
前記内部回路から供給された複数のデジタル信号に応じた差動信号を生成し、対応する前記差動出力端子対に出力するインターフェース回路と、を有し、
前記インターフェース回路は、
前記内部回路から供給されたデジタル信号毎に対応して設けられ、入力されたデジタル信号に応じて生成された2つの入力信号の電圧差に応じて差動信号を生成し、対応する前記差動出力端子対に出力する複数の差動出力回路と、
夫々の前記差動出力端子対から出力される差動信号のコモン電圧が基準値に一致するように、前記差動出力回路を制御するコモンフィードバック回路と、を有し、
前記差動出力回路は、
第1ノードと第2ノードの間に設けられ、入力電極に前記2つの入力信号の一方が供給されるNチャネル型の第1トランジスタと、
第3ノードと前記第2ノードとの間に設けられ、入力電極に前記2つの入力信号の他方が供給されるNチャネル型の第2トランジスタと、
前記第1ノードと第4ノードとの間に設けられ、入力電極が前記第3ノードに接続されるPチャネル型の第3トランジスタと、
前記第3ノードと前記第4ノードとの間に設けられ、入力電極が前記第1ノードに接続されるPチャネル型の第4トランジスタと、
前記第2ノードとグラウンド電圧が供給されるグラウンドノードとの間に設けられ、前記コモンフィードバック回路からの制御に応じて電流量が調整されるシンク電流を前記第2ノードからグラウンドノードに流出させるシンク電流源回路と、
前記第4ノードと電源電圧が供給される電源ノードとの間に設けられ、前記コモンフィードバック回路からの制御に応じて電流量が調整されるソース電流を前記電源ノードから前記第4ノードに流入させるソース電流源回路と、
前記第1ノードと前記第1出力端子との間に接続され、供給された電流に基づいて両端に電圧を発生する第1電圧発生回路と、
前記第3ノードと前記第2出力端子との間に接続され、供給された電流に基づいて両端に電圧を発生する第2電圧発生回路と、を含む半導体装置。
Internal circuitry,
A plurality of differential output terminal pairs each including a first output terminal and a second output terminal for outputting a differential signal to the outside;
An interface circuit that generates a differential signal corresponding to a plurality of digital signals supplied from the internal circuit and outputs the differential signal to the corresponding differential output terminal pair;
The interface circuit is
Provided corresponding to each digital signal supplied from the internal circuit, generates a differential signal according to a voltage difference between two input signals generated according to the input digital signal, and corresponding the differential A plurality of differential output circuits that output to the output terminal pair;
A common feedback circuit that controls the differential output circuit such that a common voltage of a differential signal output from each differential output terminal pair matches a reference value,
The differential output circuit is:
An N-channel first transistor provided between a first node and a second node and having one of the two input signals supplied to an input electrode;
An N-channel second transistor provided between a third node and the second node, the other of the two input signals being supplied to an input electrode;
A P-channel third transistor provided between the first node and the fourth node and having an input electrode connected to the third node;
A P-channel fourth transistor provided between the third node and the fourth node and having an input electrode connected to the first node;
A sink provided between the second node and a ground node to which a ground voltage is supplied, and sinks a sink current whose amount of current is adjusted according to control from the common feedback circuit from the second node to the ground node. A current source circuit;
A source current, which is provided between the fourth node and a power supply node to which a power supply voltage is supplied and whose current amount is adjusted according to control from the common feedback circuit, flows from the power supply node to the fourth node. A source current source circuit;
A first voltage generating circuit connected between the first node and the first output terminal and generating a voltage at both ends based on a supplied current;
A semiconductor device comprising: a second voltage generation circuit connected between the third node and the second output terminal and generating a voltage at both ends based on the supplied current.
前記第1ノードと前記第3トランジスタとの間に直列に接続され、入力電極に前記2つの入力信号の一方が供給されるPチャネル型のトランジスタと、
前記第3ノードと前記第4トランジスタとの間に直列に接続され、入力電極に前記2つの入力信号の他方が供給されるPチャネル型のトランジスタと、を更に有する請求項10に記載の半導体装置。
A P-channel transistor connected in series between the first node and the third transistor, and having one of the two input signals supplied to an input electrode;
11. The semiconductor device according to claim 10, further comprising a P-channel transistor connected in series between the third node and the fourth transistor and having the other of the two input signals supplied to an input electrode. .
前記第1電圧発生回路は、前記第1ノードと前記第1出力端子との間に接続された第1抵抗を含み、
前記第2電圧発生回路は、前記第3ノードと前記第2出力端子との間に接続された第2抵抗を含む、請求項11に記載の半導体装置。
The first voltage generation circuit includes a first resistor connected between the first node and the first output terminal;
The semiconductor device according to claim 11, wherein the second voltage generation circuit includes a second resistor connected between the third node and the second output terminal.
前記第1電圧発生回路は、前記第1ノードと前記第1出力端子との間に接続され、供給される電流に対して両端に発生する電圧が線形性を持つようにバイアスされた第5トランジスタを含み、
前記第2電圧発生回路は、前記第3ノードと前記第2出力端子との間に接続され、供給される電流に対して両端に発生する電圧が線形性を持つようにバイアスされた第6トランジスタを含む、請求項11に記載の半導体装置。
The first voltage generation circuit is connected between the first node and the first output terminal, and is a fifth transistor biased so that a voltage generated at both ends has a linearity with respect to a supplied current. Including
The second voltage generation circuit is connected between the third node and the second output terminal, and is a sixth transistor biased so that a voltage generated at both ends has a linearity with respect to a supplied current. The semiconductor device according to claim 11, comprising:
JP2013107738A 2013-05-22 2013-05-22 Semiconductor device Pending JP2014230058A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013107738A JP2014230058A (en) 2013-05-22 2013-05-22 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013107738A JP2014230058A (en) 2013-05-22 2013-05-22 Semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014230058A true JP2014230058A (en) 2014-12-08

Family

ID=52129539

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013107738A Pending JP2014230058A (en) 2013-05-22 2013-05-22 Semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014230058A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110554985A (en) * 2019-09-26 2019-12-10 杭州凡诺电子有限公司 I2C and USB compatible design circuit
WO2022269953A1 (en) * 2021-06-23 2022-12-29 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Drive circuit
EP4175179A1 (en) * 2021-10-26 2023-05-03 Nxp B.V. Integrated circuit having a differential transmitter circuit

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110554985A (en) * 2019-09-26 2019-12-10 杭州凡诺电子有限公司 I2C and USB compatible design circuit
WO2022269953A1 (en) * 2021-06-23 2022-12-29 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Drive circuit
EP4175179A1 (en) * 2021-10-26 2023-05-03 Nxp B.V. Integrated circuit having a differential transmitter circuit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4669292B2 (en) Semiconductor device
JP3884439B2 (en) Semiconductor device
US7391825B2 (en) Comparator circuit having reduced pulse width distortion
JP5313261B2 (en) Apparatus and method for self-biasing device differential signal circuit with multi-mode output configuration for low voltage applications
JP5498896B2 (en) Semiconductor chip
JP2013198152A (en) Amplifier for output buffer and signal processor using the same
JP4384207B2 (en) Semiconductor integrated circuit
JP4923442B2 (en) Differential signal transmission circuit and differential signal transmission device
JP2010258928A (en) Semiconductor integrated circuit
US10819295B2 (en) Semiconductor device and memory system
JP2014230058A (en) Semiconductor device
JP2013135314A (en) Differential output circuit
JP4928290B2 (en) Differential signal comparator
CN103873044A (en) Low voltage difference signal LVDS composition circuit
JP4855959B2 (en) Constant current circuit
JP5025171B2 (en) Differential amplifier
JP5860644B2 (en) LVDS output circuit
JP5528378B2 (en) Semiconductor device
JP2014230059A (en) Semiconductor device
JP2009225205A (en) Cml circuit
JP2007149207A (en) Semiconductor integrated circuit device
TWI671743B (en) Off-chip driver
CN110838316A (en) Off-chip driver
JP5203809B2 (en) Current mirror circuit
JP4793657B2 (en) Bias current generating circuit and differential circuit using the same