JP3278826B2 - インタフェース回路 - Google Patents

インタフェース回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高速で、かつ従来の装
置デバイスにも接続でき、かつ電源ノイズの小さいイン
タフェース回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図11は従来のECLインタフェースの
送受信の回路の一例である。図12は、図11のインタ
フェースの信号のHレベル(ハイレベル“1”論理)お
よびLレベル(ローレベル“0”論理)を示す図であ
る。図11および図12を用いて従来のインタフェース
回路の動作原理を説明する。
【0003】図11の送信回路SEは、抵抗器R11
13、トランジスタT11、T13および定電流回路
1よりなる電流切替回路(カレントスイッチ)およびエ
ミッタフォロア回路のトランジスタT14より構成され
る。なお、定電流回路1はトランジスタT12および抵
抗器R12からなり、電流切替回路2は定電流回路1,
抵抗器R11,R12,トランジスタT11,T12
からなる。また、出力バッファ3は電流切替回路2とト
ランジスタT14からなる。定電流回路1では、i
なる一定の電流を流しており、トランジスタT
11およびT13のベースに入力されているデータD
およびその反転であるデータDの電圧により、いずれ
か一方のトランジスタがONとなる。ONとなったトラ
ンジスタを通しコレクタに接続された抵抗器を電流が流
れる。この電流はiであり、一定である。今、デ
ータDがデータDよりも十分高電位であるとする
と、トランジスタT13がONとなり、抵抗器R13
電流iCSSが流れる。一方、トランジスタT11はO
FFであり、抵抗器R11には電流が流れずT11のベ
ースはVCCの電位となる。伝送線路Lにはトランジス
タT14でレベルシフトした−0.8V(Hレベル)が
出力される。これが図12に示したHレベルである。逆
に、データDがデータDよりも十分低い電位である
とトランジスタT11がONし、抵抗器R11をi
の電流が流れる。この場合は、R11・i
だけ電圧降下し、伝送線路Lには、さらにレベルシフト
した−1.6V(Lレベル)が発生する。これが図12
のLレベルである。
【0004】定電流回路1はVCS−VEE間に一定電圧が
かかっており、抵抗器R12を流れる電流は{(VCC−V
EE)−VBE}/R12で一定となる。ここで、VBEはトラ
ンジスタT12のベースエミッタ電圧である。
【0005】受信回路REは、トランジスタT21
22,T23,抵抗器R22,R23,R24からなる入力バッ
ファ4と、トランジスタT28,T29,抵抗器R25
26,R27からなるリファレンス電圧発生回路5からな
る。
【0006】受信回路REでは、信号は50Ω(伝送線
路Lの特性インピーダンスに整合)の終端抵抗器R21
電圧VTTに終端される。トランジスタT21のベースには
図12に示したHレベルとLレベルの信号が入力され、
中間電位VBBが対向するトランジスタT23のベースに印
加されている。抵抗器R22、R24、トランジスタT21
23および定電流源を構成するT22、R23からなる入力
バッファ4は電流切替回路(カレントスイッチ)として
動作し、リファレンス電圧VBBを入力信号が越えるか否
かでスイッチングする。5はリファレンス電圧発生回路
の例であり、抵抗器R25の電圧降下をトランジスタT29
のエミッタフォロアを通してレベルシフトして中間電位
のリファレンス電圧VBBを発生させる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図11および図12に
示したECLのインタフェースは、汎用的な高速の電気
インタフェースとして広く用いられている。しかし、信
号の振幅が約0.8Vあり、50Ωの伝送線路Lでは高
速の電流が16mA流れる。また、この16mAの高速
な電流の変化は送信側より伝送線路Lを伝わり受信側の
終端抵抗器R21を流れ、VTT電圧供給層に流れ込む。そ
のため、高速で、かつハイウェイ数が多いインタコネク
ションやベアチップ実装技術等で高密度に複数のI/O
が同時動作するシステムでは、電源に発生するノイズが
大きな問題となっている。
【0008】本発明の目的は、従来のECLのインタフ
ェースでは短距離のインタコネクションでも0.8V
(16mA)の信号を授受していて、電源ノイズを大き
く発生させてしまっていた点を解決するとともに、必要
に応じて、論理振幅を小さくし、信号電流を小さくした
I/Oおよびインタコネクションのインタフェース回路
を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明にかかるインタフ
ェース回路は、ハイレベルとローレベルからなる2値の
論理により送信回路から受信回路に信号を送信し、前記
受信回路で受信した信号の電圧をリファレンス電圧と比
較してハイレベルかローレベルかを判別するディジタル
のインタフェース回路において、所定の電圧を供給され
ている端子と回路素子との間の接続状態を決定する論理
振幅コントロール端子を有し、前記所定の電圧が印加さ
れる回路素子を前記論理振幅コントロール端子を用いて
変更することにより前記送信回路をハイレベルとローレ
ベルの論理振幅の差を可変に構成し、さらに、前記受信
回路のリファレンス電圧を調整可能に構成したものであ
る。
【0010】また、送信回路の論理振幅の差を可変にす
る構成として、前記電圧が印加される回路素子を前記論
理振幅コントロール回路を用いて変更することにより
CL論理を用いた出力バッファの電流切替回路の電流を
制御するようにしたものである。
【0011】さらに、受信回路のリファレンス電圧を調
整可能にする構成として、複数の定電流源を有し、所定
の数の定電流源を選択して得られる電流を用いたもので
ある。
【0012】
【作用】本発明においては、短距離のインタコネクショ
ンの場合には、送信回路からの信号のローレベルとハイ
レベルとの論理振幅の差を小さくして送信し、受信回路
においては、リファレンス電圧をそれに合わせ変更し
て、ローレベルとハイレベルの判断を行う。そして、送
信回路においては、複数の給電ポイントの一部に一定の
電圧を加える電圧源を有し、電圧が加えられる給電ポイ
ントの変更を論理振幅コントロール端子を用いて行うと
いう構成により、出力電圧が一定である電圧源によって
複数の論理振幅が選択される。
【0013】また、本発明では、送信回路のECL論理
を用いた出力バッファの電流切替回路の電流を制御する
ことで、ローレベルとハイレベルとの論理振幅の差を調
整できる。
【0014】さらに、本発明では、受信回路の定電流源
の数を選択することにより、所定の電流を得て、これを
用いて所定のリファレンス電圧を得て、ローレベルとハ
イレベルの判別を行う。
【0015】本発明は、モードの切り替えによりインタ
フェースの条件、つまり信号の論理振幅を切り替えるこ
とができ、かつ従来のECLのインタフェースに対して
も信号の送受を行えることを最も主要な特徴とする。従
来の技術とは、デバイスの論理振幅を変化させることが
できる点、同一素子間では小振幅の論理を用いることが
できる点、従来のシステムのECLインタフェースに対
しても逆受信が可能な点が異なる。
【0016】
【実施例】
<実施例1>図1は本発明の第1の実施例を説明する図
であって、1Aは電流を可変できる定電流回路、1ー1
は定電流値をコントロールする論理振幅コントロール端
子、5Aは電圧レベルを可変できるリファレンス電圧
(VBB)発生回路であり、5ー1はリファレンス電圧レ
ベルをコントロールするリファレンスコントロール端子
である。なお、図1では図11に示した電流切替回路
2,出力バッファ3,入力バッファ4に相当する枠は省
略してある。
【0017】図1を用いて本発明の第1の実施例の動作
原理を説明する。定電流回路1Aにおいて、論理振幅コ
ントロール端子1ー1により電圧VCSをトランジスタT
121およびT122 のベースに印加した場合、電流i1
トランジスタT121 およびトランジスタT122 ともに流
れ、その時の電流を各々(1/2)iCSS として設計す
る。つまりi1 =iCSS である。この場合は、信号の論
理振幅はカレントスイッチのコレクタ負荷の抵抗器R11
を流れる電流と抵抗器R11の抵抗値との積R11・iCSS
となる。この条件でR11・iCSS =0.8Vとして設計
し、ECLインタフェースを実現する。一方、論理振幅
コントロール端子1ー1によりトランジスタT121 のみ
を電圧VCSに接続すると、電流は(1/2)iCSS =i
1 となり、先の接続状態と比べ半分の電流となる。この
際、安定化のため、他方のトランジスタT122 のベース
は電圧VEEに接続する方が望ましい。電流i1 が(1/
2)iCSS となると論理振幅は1/2となり、R11
(1/2)iCSS =0.4Vとなる。このように、送信
回路SEの論理振幅を1/2にすることができる。
【0018】本実施例では、トランジスタT121 、T
122 の2つを備え、(1/2)iCSSだけの電流を各々
に流していたが、トランジスタをK個備え、(1/K)
CSSとすれば、論理振幅を1/Kにできることは容易
に考えられる。受信回路REのリファレンス電圧発生回
路5Aでは同様に電流源としてトランジスタT281 、T
282 と2個の抵抗器R26、R28を有しており、リファレ
ンスコントロール端子5ー1により両トランジスタT
281 ,T282 に電圧VCSを供給する場合と、一方に供給
する場合を制御し得る。そのため、電流を1/2にする
ことができ、抵抗器R25を流れる電流をiCSR とする
と、R25・iCSR =0.4V、R25・(1/2)iCSS
=0.2Vと設計することにより、ECLのリファレン
ス電圧−1.2V、小振幅論理の場合(振幅0.4V)
のリファレンス電圧−1Vをそれぞれリファレンス端子
に供給することができる。
【0019】図2(a),(b)はモード1(ECLイ
ンタフェース),モード2(小振幅インタフェース)の
それぞれの電圧(HおよびL)とリファレンス電圧
BB、VBB′を示す。前述のように、定電流回路1Aの
トランジスタをk個備えることにより、リファレンス電
圧VBB,VBB′もコントロールし得ることは明白であ
る。 <実施例2>図3は本発明の第2の実施例を説明する図
であり、送信側の論理振幅を1/2とするものである。
論理振幅コントロール端子1ー1によりモード1(EC
Lレベル)の場合は抵抗器R14、R12の両者とも電圧V
EEに接続する。一方、モード2(小振幅レベル)では抵
抗器R12もしくはR14の一方のみを電圧VEEに接続し、
電流を半分にする。このことにより、電流i1 の値を半
分にすることができ、実施例1と同様に論理振幅を小さ
くすることが可能である。 <実施例3>図4は本発明の第3の実施例を説明する図
である。本実施例では、定電流回路1Cとして抵抗器R
121 ,R141 を直列に接続し、この抵抗器R141 を電気
的に挿脱するようにしたものである。モード1(ECL
レベル)では抵抗器R121 に対し電圧VEEを接続するよ
うに論理振幅コントロール端子1ー1で制御する。一
方、モード2(小振幅レベル)では抵抗器R141 を電圧
EEに接続し、電流i1を1/2となるようにする。こ
のことにより、実施例1と同様1/2の論理振幅を実現
する。 <実施例4>図5は本発明の第4の実施例を説明する図
である。本実施例では、定電流回路1Dとしてトランジ
スタT12のベース電圧を切り替えるようにしたものであ
る。VCS-1は、例えばVEE+1.6V、VCS-2はVEE
1.2Vとする(正確には論理振幅+VBE)。論理振幅
コントロール端子1ー1により制御することにより、ト
ランジスタT12のベースをVCS-1とすれば、電流i1
(VCS-1ーVBE)/R12=0.8V/R12となり、V
CS-2に接続すれば(VCS-2ーVBE)/R12=0.4V/
12となる。このことにより電流i1 を1/2とでき、
抵抗振幅を1/2とすることが可能である。 <実施例5>図6は本発明の第5の実施例を説明する図
である。本実施例では、負荷抵抗器R111 ,R112 を切
り替えるようにしたものである。図6で、電流i1 は一
定であり、論理振幅を決める負荷抵抗器R111 ,R112
を論理振幅コントロール端子1ー1により制御するもの
である。 <実施例6>図7は本発明の第6の実施例を説明する図
であり、図1のリファレンス電圧発生回路5Aの構成を
2個の抵抗器R26,R28を切り替えるようにして、リフ
ァレンス電圧発生回路5Bとした図である。リファレン
スコントロール端子5ー1により、抵抗器R28を流れる
電流i2 を決める。R25・i2 =0.4Vと設計し、V
BB=ー1.2Vを得る(モード1)。一方、モード2
(小振幅論理)では、抵抗器R26かR28のいづれか一方
に電圧VEEを接続し、電流i2 を1/2とし、R25
(1/2)i2 =0.2Vとし、VBB′=−1.0Vを
得る。 <実施例7>図8は本発明の第7の実施例を説明する図
であって、本実施例では、2個の抵抗器R261 ,R281
を用い、抵抗器R281 を電気的に挿脱するようにして、
リファレンス電圧発生回路5Cとしたものである。リフ
ァレンスコントロール端子5ー1によりモード1(EC
Lレベル)では抵抗器R261 に電圧VEEを接続し、モー
ド2(小振幅レベル)では抵抗器R281 に電圧VEEを接
続することにより電流i2 を制御する。以下の動作は実
施例6と同様である。 <実施例8>図9は本発明の第8の実施例を説明する図
であって、2個の負荷抵抗器R251,R252 を切り替え
るようにしたリファレンス電圧発生回路5Dを用いるも
のである。リファレンスコントロール端子5ー1により
モード1(ECLレベル)では負荷抵抗器R252 のみに
電圧VCCを接続し、モード2(小振幅レベル)では負荷
抵抗器R251 およびR252 に電圧VCCを接続する。この
ことにより、電流i2一定下で負荷抵抗器を変え、電圧
BBをかえることができる。なお、負荷抵抗器R251
252 を直列に接続し、中間で電圧VCCに接続する方式
は容易に類推できる。また、電圧VCSをVCS-1、VCS-2
とし、実施例4と同様に電流i2 を制御することも可能
であることは明白である。さらに、バランス伝送(差動
論理)として用いる場合は小振幅、アンバランス伝送
(単相論理)として用いる場合は大振幅として、論理レ
ベルのマージンを確保するインタフェースに応用できる
のは明白である。
【0020】論理振幅をV1 とすると、50Ωの終端抵
抗器から電圧VTTの電源層(プリント基板等)に流れる
電流はil =Vl /50となる。論理振幅を1/2とす
ると流れる電流も1/2il となる。電源層のインピー
ダンスをZとすると、ノイズの振幅は同時動作するハイ
ウエイの数をmとしてECLの場合は、 Vノイズ=m・il ・Z 一方、小振幅の場合は、 Vノイズ=m・(1/2)il ・Z となる。つまり、電源層のノイズレベルは論理振幅を1
/kとすると、1/kとなることが分り、より高密度な
実現も可能となる利点がある。また、モードの切り替え
により伝送のECLともインタフェースすることができ
る利点がある。
【0021】図10は本発明をインタフェース回路とす
るLSI7を搭載した電子回路基板6の説明図である。
電子回路基板6内の信号はモード2、つまり小振幅を用
い、電源層のノイズを小さくした。また、外部に対して
は、市販のデバイスや他のシステムとの接続が可能なモ
ード1(ECLレベル)を用いた構成である。システム
ではこのような方式が採用することが可能であり、電源
層のノイズの点で有利である。
【0022】
【発明の効果】本発明は、以上詳細に述べたように、ハ
イレベルとローレベルからなる2値の論理により送信回
路から受信回路に信号を送信し、前記受信回路で受信し
た信号の電圧をリファレンス電圧と比較してハイレベル
かローレベルかを判別するディジタルのインタフェース
回路において、所定の電圧を供給されている端子と回路
素子との間の接続状態を決定する論理振幅コントロール
端子を有し、前記所定の電圧が印加される回路素子を前
記論理振幅コントロール端子を用いて変更することによ
前記送信回路をハイレベルとローレベルの論理振幅の
差を可変に構成し、さらに、前記受信回路のリファレン
ス電圧を調整可能に構成したので、モードの切り替えに
より信号の論理振幅を切り替えることができ、ノイズの
低減をはかることができる。また、電圧の異なる複数の
電源や、電圧の可変な電源を用いる必要がないため、低
価格化、省スペース化が可能となる。
【0023】また、本発明は、送信回路の論理振幅の差
を可変にする構成として、前記電圧が印加される回路素
子を前記論理振幅コントロール回路を用いて変更するこ
とによりECL論理を用いた出力バッファの電流切替回
路の電流を制御するようにしたので、送信側での論理振
幅の切り替えを簡単,確実に行なうことができる。
【0024】さらに、本発明は、さらに、受信回路のリ
ファレンス電圧を調整可能にする構成として、複数の定
電流源を有し、所定の数の定電流源で得られる電流を用
いて所要のリファレンス電圧を得るようにしたので、受
信側でのリファレンス電圧を簡単,確実に得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す回路図である。
【図2】本発明で得られる論理振幅を説明する図であ
る。
【図3】本発明の第2の実施例を示す要部の回路図であ
る。
【図4】本発明の第3の実施例を示す要部の回路図であ
る。
【図5】本発明の第4の実施例を示す要部の回路図であ
る。
【図6】本発明の第5の実施例を示す要部の回路図であ
る。
【図7】本発明の第6の実施例を示す要部の回路図であ
る。
【図8】本発明の第7の実施例を示す要部の回路図であ
る。
【図9】本発明の第8の実施例を示す要部の回路図であ
る。
【図10】本発明の使用の一例を説明するための図であ
る。
【図11】従来のインタフェース回路を示す図である。
【図12】従来用いられている論理振幅を説明する図で
ある。
【符号の説明】
1 定電流回路 1ー1 論理振幅コントロール端子 2 電流切替回路 3 出力バッファ 4 入力バッファ 5 リファレンス電圧発生回路 5ー1 リファレンスコントロール端子 R 抵抗器 T トランジスタ VCC 電圧 VTT 電圧 VEE 電圧 SE 送信回路 RE 受信回路
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03K 19/086

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハイレベルとローレベルからなる2値の
    論理により送信回路から受信回路に信号を送信し、前記
    受信回路で受信した信号の電圧をリファレンス電圧と比
    較してハイレベルかローレベルかを判別するディジタル
    のインタフェース回路において、所定の電圧を供給されている端子と回路素子との間の接
    続状態を決定する論理振幅コントロール端子を有し、 前記所定の電圧が印加される回路素子を前記論理振幅コ
    ントロール端子を用いて変更することにより 前記送信回
    路をハイレベルとローレベルの論理振幅の差を可変に構
    成し、 さらに、前記受信回路のリファレンス電圧を調整可能に
    構成したことを特徴とするインタフェース回路。
  2. 【請求項2】 送信回路の論理振幅の差を可変にする構
    成として、前記電圧が印加される回路素子を前記論理振
    幅コントロール回路を用いて変更することによりECL
    論理を用いた出力バッファの電流切替回路の電流を制御
    ることを特徴とする請求項1記載のインタフェース回
    路。
  3. 【請求項3】 受信回路のリファレンス電圧を調整可能
    にする構成として、複数の定電流源を有し、所定の数の
    定電流源を選択して得られる電流を用いたことを特徴と
    する請求項1記載のインタフェース回路。
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