JP2016032159A - 受信回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1増幅回路12は、差動入力信号DLIP,DLINをゲート端子に受ける一対の入力トランジスタTP11,TP12を有し、入力トランジスタTP11,TP12のドレイン端子は、抵抗R11,R12、トランジスタTN11,TN12を介して配線VSSに接続されている。第2増幅回路13は、差動入力信号DLIP,DLINをゲート端子における一対の入力トランジスタTN21,TN22を有している。入力トランジスタTN21,TN22のドレイン端子と配線VDDの間にはラッチ回路14が接続されている。入力トランジスタTN21,TN22には並列にトランジスタTN26,TN27が接続されている。トランジスタTN26,TN27のゲート端子は、第1増幅回路12の出力ノードN11,N12に接続されている。
【選択図】図1
Description
図10(a)に示す受信回路201は、NチャネルMOSトランジスタTN201,TN202のゲートに差動入力信号DLIP,DLINが入力され、相補出力信号QOP,QONを出力する。図10(b)に示す受信回路202は、ゲートに差動入力信号DLIP,DLINが入力されるNチャネルMOSトランジスタTN203,TN204を含むプリアンプ202aと、プリアンプ202aの出力信号VP,VNを比較する比較回路202bを有し、相補出力信号QOP,QONを出力する。
たとえば、図11に示す受信回路203は、レール・トゥ・レール(Rail to Rail)型のオペアンプ203aと、そのオペアンプ203aの出力信号を比較する比較回路203bとを有している。レール・トゥ・レール型のオペアンプは、たとえば特許文献2に開示されている。また、図12に示す受信回路204は、オペアンプ204aの電源電圧VDAを調整する電圧調整回路(Regulator)204bと、オペアンプ204aの出力信号を比較する比較回路204cとを有している。これらのオペアンプ203a,204aは、差動入力信号DLIP,DLINを受けて比較回路204cに対して電源電圧VDAの1/2を振幅中心とする差動出力信号VIP,VINを生成する。
GBW=gm/C
と近似される。そして、オペアンプに含まれるMOSトランジスタの電流Idsと信号帯域GBWの関係は、
以下、第1実施形態を説明する。
図2に示すように、2つの電子装置10,100は、互いに通信可能に接続されている。電子装置10は、たとえばメモリカードであり、電子装置100は、たとえばデジタルスチルカメラである。電子装置100は送信回路101を含み、電子装置10に差動信号DLIP,DLINを出力する。電子装置10は、受信回路11を含む。受信回路11は、差動信号DLIP,DLINに応じて相補出力信号QOP,QONを出力する。
第1増幅回路12は、差動入力信号DLIP,DLINを受ける一対の入力トランジスタTP11,TP12を有している。本実施形態の入力トランジスタTP11,TP12は、たとえばPチャネルMOSトランジスタである。入力信号DLIPは入力トランジスタTP11のゲート端子(制御端子)に印加され、入力信号DLINは入力トランジスタTP12のゲート端子(制御端子)に印加される。
ラッチ回路14はインバータ回路15,16を含む。インバータ回路15は、PチャネルMOSトランジスタTP21とNチャネルMOSトランジスタTN24を含む。トランジスタTP21のソース端子は配線VDDに接続され、トランジスタTP21のドレイン端子はトランジスタTN24のドレイン端子に接続され、トランジスタTN24のソース端子は入力トランジスタTN21のドレイン端子に接続されている。したがって、インバータ回路15は、入力トランジスタTN21のドレイン端子と配線VDDの間に接続されている。
次に、比較例を説明する。
第2増幅回路13のトランジスタTN24は、クロック信号CKに応答してオンオフする。第2増幅回路13のトランジスタTP23〜TP25は、クロック信号CKに応答して、トランジスタTN23に対して相補的にオンオフする。
このとき、第2増幅回路13のみが動作し、差動入力信号DLIP,DLINの電位差に応じて動作する。
入力信号DLINが入力信号DLIPより高い(DLIN>DLIP)のとき、第1増幅回路12において、トランジスタTP11がオンし、トランジスタTP12がオフする。これにより、ノードN11の電位がノードN12の電位よりも高くなる。すると、第2増幅回路13において、トランジスタTN27を流れる電流が、トランジスタTN26を流れる電流より多くなり、ノードN22の電位が低下する。すると、ノードN24の電位が低下する。これにより、トランジスタTN24がオフし、ノードN23をHレベル(高電位電圧VDDレベル)とする。ラッチ回路14は、このレベルを保持する。
入力信号DLINが入力信号DLIPより高い(DLIN>DLIP)のとき、第1増幅回路12において、トランジスタTP11がオンし、トランジスタTP12がオフする。そして、第2増幅回路13において、トランジスタTN22がオンし、トランジスタTN21がオフする。これにより、ノードN22の電位がリセット電位から低下する。すると、ノードN24の電位が低下する。これにより、トランジスタTN24がオフし、ノードN23をHレベル(高電位電圧VDDレベル)とする。ラッチ回路14は、このレベルを保持する。
(1−1)受信回路11の第1増幅回路12は、差動入力信号DLIP,DLINをゲート端子に受ける一対の入力トランジスタTP11,TP12を有している。入力トランジスタTP11,TP12のドレイン端子は、抵抗R11,R12、トランジスタTN11,TN12を介して低電位電圧VSSの配線に接続されている。受信回路11の第2増幅回路13は、差動入力信号DLIP,DLINをゲート端子における一対の入力トランジスタTN21,TN22を有している。入力トランジスタTN21,TN22のドレイン端子と高電位電圧VDDの配線(配線VDD)の間にはラッチ回路14が接続されている。また、入力トランジスタTN21,TN22には並列にトランジスタTN26,TN27が接続されている。トランジスタTN26,TN27のゲート端子は、第1増幅回路12の入力トランジスタTP11,TP12と抵抗R11,R12の間の出力ノードN11,N12に接続され、差動出力信号S1P,S1Nが印加される。トランジスタTN26,TN27は、差動出力信号S1P.S1Nの電圧に応じた電流を流す。
以下、第2実施形態を説明する。
図4に示すように、受信回路21は、第1増幅回路22と第2増幅回路23を有している。
ラッチ回路24はインバータ回路25,26を含む。インバータ回路25は、PチャネルMOSトランジスタTP41とNチャネルMOSトランジスタTN44を含む。トランジスタTP41のソース端子は配線VDDに接続され、トランジスタTP41のドレイン端子はトランジスタTN44のドレイン端子に接続され、トランジスタTN44のソース端子は入力トランジスタTN41のドレイン端子に接続されている。したがって、インバータ回路25は、入力トランジスタTN41のドレイン端子と配線VDDの間に接続されている。同様に、インバータ回路26は、PチャネルMOSトランジスタTP42とNチャネルMOSトランジスタTN45を含む。トランジスタTP42のソース端子は配線VDDに接続され、トランジスタTP42のドレイン端子はトランジスタTN45のドレイン端子に接続され、トランジスタTN45のソース端子は入力トランジスタTN42のドレイン端子に接続されている。したがって、インバータ回路26は、入力トランジスタTN42のドレイン端子と配線VDDの間に接続されている。
本実施形態の受信回路21の作用を説明する。
このとき、第2増幅回路23のみが動作し、差動入力信号DLIP,DLINの電位差に応じて動作する。
入力信号DLINが入力信号DLIPより高い(DLIN>DLIP)のとき、第1増幅回路22において、トランジスタTP31がオンし、トランジスタTP32がオフする。これにより、ノードN32の電位が低くなり、第2増幅回路23のノードN42から、第1増幅回路22のトランジスタTN32を介して電流が流れ、ノードN42の電位が低下する。すると、ノードN44の電位が低下する。これにより、トランジスタTN44がオフし、ノードN43をHレベル(高電位電圧VDDレベル)とする。ラッチ回路24は、このレベルを保持する。
入力信号DLINが入力信号DLIPより高い(DLIN>DLIP)のとき、第1増幅回路22において、トランジスタTP31がオンし、トランジスタTP32がオフする。そして、第2増幅回路23において、トランジスタTN42がオンし、トランジスタTN41がオフする。これにより、ノードN42の電位がリセット電位から低下する。すると、ノードN44の電位が低下する。これにより、トランジスタTN44がオフし、ノードN43をHレベル(高電位電圧VDDレベル)とする。ラッチ回路24は、このレベルを保持する。
(2−1)第1実施形態の(1−1)〜(1−3)と同様の効果を得ることができる。
(2−2)第1増幅回路22のトランジスタTN31,TN32を低しきい値(Low−Vth)トランジスタとすることにより、低い高電位電圧VDDにて動作可能とすることができる。
上記第2実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。各変形例において、上記第2実施形態と同様の効果が得られる。
以下、第3実施形態を説明する。
図8に示すように、受信回路61は、第1増幅回路62、第2増幅回路63、コモンモード検出回路64を有している。
ラッチ回路65はインバータ回路66,67を含む。インバータ回路66は、PチャネルMOSトランジスタTP61とNチャネルMOSトランジスタTN64を含む。トランジスタTP61のソース端子は配線VDDに接続され、トランジスタTP61のドレイン端子はトランジスタTN64のドレイン端子に接続され、トランジスタTN64のソース端子は入力トランジスタTN61のドレイン端子に接続されている。したがって、インバータ回路66は、入力トランジスタTN61のドレイン端子と配線VDDの間に接続されている。同様に、インバータ回路67は、PチャネルMOSトランジスタTP62とNチャネルMOSトランジスタTN65を含む。トランジスタTP62のソース端子は配線VDDに接続され、トランジスタTP62のドレイン端子はトランジスタTN65のドレイン端子に接続され、トランジスタTN65のソース端子は入力トランジスタTN62のドレイン端子に接続されている。したがって、インバータ回路67は、入力トランジスタTN62のドレイン端子と配線VDDの間に接続されている。
コモンモード検出回路64は、差動入力信号DLIP,DLINを受ける一対の入力トランジスタTP71,TP72(第3の入力トランジスタ)を有している。これらの入力トランジスタTP71、TP72は、上記の第1増幅回路62の入力トランジスタTP51,TP52と同じ導電型のMOSトランジスタ、つまりPチャネルMOSトランジスタである。入力信号DLIPは入力トランジスタTP71のゲート端子(制御端子)に印加され、入力信号DLINは入力トランジスタTP72のゲート端子(制御端子)に印加される。
なお、差動入力信号DLIP,DLINに係る第1増幅回路62と第2増幅回路63の基本的な動作は、上記第2実施形態の第1増幅回路22と第2増幅回路23と同じであるため、説明を省略する。
コモンモード検出回路64の入力トランジスタTP71,TP72は、差動入力信号DLIP,DLINに基づいてオフする。つまり、コモンモード検出回路64は動作しない。このとき、第1増幅回路62のトランジスタTN51,TN52のソース−ゲート間電圧Vgsは、トランジスタTN51,TN52のしきい値電圧Vthn程度となり、トランジスタTN51,TN52に電流が流れない。したがって、第1増幅回路62は動作しないため、受信回路61は、第2増幅回路63により、差動入力信号DLIP,DLINを比較した結果に応じた相補出力信号QOP,QONを出力する。
コモンモード検出回路64の入力トランジスタTP71,TP72は、差動入力信号DLIP,DLINに応じて、ノードN71の電位(検出電圧VCD)をトランジスタTN71のしきい値電圧Vthn以上とする。この検出電圧VCDにより、第1増幅回路62のトランジスタTN51,TN52がオン状態になり、第1増幅回路62が動作する。
したがって、第1増幅回路62に応じたレベルをラッチ回路65により保持する。これにより、受信回路61は、差動入力信号DLIP,DLINを比較した結果に応じた相補出力信号QOP,QONを出力する。
コモンモード検出回路64の入力トランジスタTP71,TP72は、差動入力信号DLIP,DLINに応じて、ノードN71の電位(検出電圧VCD)をトランジスタTN71のしきい値電圧Vthn以上とする。この検出電圧VCDにより、第1増幅回路62のトランジスタTN51,TN52がオン状態になり、第1増幅回路62が動作する。
(3−1)第1実施形態の(1−1)〜(1−3)と同様の効果を得ることができる。
(3−2)差動入力信号DLIP,DLINが十分に高いとき、入力トランジスタTP71,TP72がオフし、コモンモード検出回路64は動作しない。このとき、第1増幅回路62のトランジスタTN51,TN52のソース−ゲート間電圧Vgsは、しきい値電圧Vthn程度となり、トランジスタTN51,TN52がカットオフする。このため、受信回路61は、第2増幅回路63により高速な動作が可能となる。
上記第3実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
図9に示す受信回路71は、第1増幅回路72、第2増幅回路73、コモンモード検出回路74を有している。第1増幅回路72は、上記の第1増幅回路62と同様に、トランジスタTP51〜TP53,TN51,TN52を有している。各端子における接続は、上記の第1増幅回路62と同様である。第2増幅回路73は、上記の第2増幅回路63と同様に、トランジスタTP61〜TP65,TN61〜TN65を有している。そして、第2増幅回路73は、上記の第2増幅回路63と同様に、ラッチ回路75(インバータ回路76,77)を含む。そして、この増幅回路73において、トランジスタTN63のゲート端子には制御信号XPDが印加される。コモンモード検出回路74は、上記のコモンモード検出回路64と同様に、入力トランジスタTP71,TP72、トランジスタTP73,TN71を有している。各端子における接続は、上記のコモンモード検出回路64と同様である。
尚、上記各実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・上記実施形態において、PチャネルMOSトランジスタとNチャネルMOSトランジスタとを入れ替えて実施してもよい。たとえば、第1増幅回路においてNチャネルMOSトランジスタを入力トランジスタとし、第2増幅回路においてPチャネルMOSトランジスタを入力トランジスタとしてもよい。その際、高電位電圧VDDと低電位電圧VSSとを入れ替えて供給することは言うまでもない。
64 コモンモード検出回路
TP11,TP12 入力トランジスタ(第1の入力トランジスタ)
TN11,TN12 トランジスタ(負荷トランジスタ)
TN21,TN22 入力トランジスタ(第2の入力トランジスタ)
TN26,TN27 トランジスタ(変換トランジスタ)
N11,N12 ノード(出力ノード)
N21,N22 ノード
TP31,TP32 入力トランジスタ(第1の入力トランジスタ)
TN31,TN32 トランジスタ(負荷トランジスタ)
TN41,TN42 入力トランジスタ(第2の入力トランジスタ)
N31,N32 ノード(出力ノード)
N41,N42 ノード
DLIP,DLIN 差動入力信号
VDD 高電位電圧(第2電圧、第2の配線)
VSS 低電位電圧(第1電圧、第1の配線)
Claims (8)
- 差動入力信号がそれぞれの制御端子に印加される第1導電型の一対の第1の入力トランジスタと、
第1電圧が供給される第1の配線と前記一対の第1の入力トランジスタの第1端子との間にそれぞれ接続された前記一対の第1の入力トランジスタと異なる第2導電型の一対の負荷トランジスタと、
前記差動入力信号がそれぞれの制御端子に印加された第2導電型の一対の第2の入力トランジスタと、
第2の電圧が供給される第2の配線と前記一対の第2の入力トランジスタの第1端子との間に接続されたラッチ回路と、
前記一対の第2の入力トランジスタのそれぞれに並列に接続され、前記一対の第1の入力トランジスタと前記一対の負荷トランジスタとが接続された一対の出力ノードに制御端子がそれぞれ接続された第2導電型の一対の変換用トランジスタと、
を有する受信回路。 - 前記一対の出力ノードの電圧は、前記一対の第1の入力トランジスタが前記差動入力信号に応じて動作するときに前記一対の変換用トランジスタを飽和領域で動作するように設定されること、を特徴とする請求項1に記載の受信回路。
- 前記差動入力信号の正相入力信号が制御端子に印加される前記一対の第1の入力トランジスタの一方の第1の入力トランジスタと前記一対の負荷トランジスタの一方の負荷トランジスタとが接続された出力ノードは、前記差動入力信号の逆相入力信号が制御端子に印加される前記一対の第2の入力トランジスタの一方の第2の入力トランジスタに並列接続された前記一対の変換用トランジスタの一方の変換用トランジスタの制御端子に接続され、
前記差動入力信号の逆相入力信号が制御端子に印加される前記一対の第1の入力トランジスタの他方の第1の入力トランジスタと前記一対の負荷トランジスタの他方の負荷トランジスタとが接続された出力ノードは、前記差動入力信号の正相入力信号が制御端子に印加される前記一対の第2の入力トランジスタの他方の第2の入力トランジスタに並列接続された前記一対の変換用トランジスタの他方の変換用トランジスタの制御端子に接続されること、
を特徴とする請求項1または2に記載の受信回路。 - 差動入力信号がそれぞれの制御端子に印加される第1導電型の一対の第1の入力トランジスタと、
第1電圧が供給される第1の配線と前記一対の第1の入力トランジスタの第1端子との間にそれぞれ接続された前記一対の第1の入力トランジスタと異なる第2導電型の一対の負荷トランジスタと、
前記差動入力信号がそれぞれの制御端子に印加された第2導電型の一対の第2の入力トランジスタと、
第2電圧が供給される第2の配線と前記一対の第2の入力トランジスタの第1端子との間に接続されたラッチ回路と、
を有し、
前記一対の第2の入力トランジスタと前記ラッチ回路とが接続されたノードは、前記一対の第1の入力トランジスタと前記一対の負荷トランジスタとが接続されたノードにそれぞれ接続されたこと、
を特徴とする受信回路。 - 前記一対の負荷トランジスタのしきい値電圧は、前記一対の第2の入力トランジスタのしきい値より低いこと、
を特徴とする請求項4に記載の受信回路。 - 前記差動入力信号の正相入力信号が制御端子に印加される前記一対の第1の入力トランジスタの一方の第1の入力トランジスタと前記一対の負荷トランジスタの一方の負荷トランジスタとが接続された出力ノードは、前記差動入力信号の正相入力信号が制御端子に印加される前記一対の第2の入力トランジスタの一方の第2の入力トランジスタと前記ラッチ回路とが接続されたノードに接続され、
前記差動入力信号の逆相入力信号が制御端子に印加される前記一対の第1の入力トランジスタの他方の第1の入力トランジスタと前記一対の負荷トランジスタの他方の負荷トランジスタとが接続された出力ノードは、前記差動入力信号の逆相入力信号が制御端子に印加される前記一対の第2の入力トランジスタの他方の第2の入力トランジスタと前記ラッチ回路とが接続されたノードに接続されること、
を特徴とする請求項4または5に記載の受信回路。 - 前記一対の負荷トランジスタの制御端子に接続され、前記差動入力信号のコモンモード電圧に応じた制御電圧を前記一対の負荷トランジスタの制御端子に供給する検出回路を有すること、
を特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の受信回路。 - 前記検出回路は、
前記差動入力信号がそれぞれの制御端子に印加され、互いに並列に接続された第1導電型の一対の第3の入力トランジスタと、
前記一対の第3の入力トランジスタの間の接続点と前記第1の配線との間に接続され、制御端子が前記接続点に接続された第2導電型の第4のトランジスタと、
を有し、
前記一対の第3の入力トランジスタと前記第4のトランジスタとが接続されたノードから前記制御電圧を出力すること、
を特徴とする請求項7に記載の受信回路。
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