JP3676736B2 - データインタフェース回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、電磁妨害(Electro Magnetic Interference :EMI)を低減したデータインタフェース回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子機器を構成する信号処理回路やデータ伝送回路等においては、信号処理を行う中央処理装置(Central Processing Unit :CPU)の高速化や、伝送データの高速化,大容量化等に伴って、電子機器を構成する各回路相互間、又は各電子機器相互間等において、伝送路を介して高速に信号伝送を行うことが必要になった。
このように、伝送路を介して高速に信号を伝送する場合には、各伝送路間において、又は伝送路と各電子機器間あるいは各回路間において、EMIを発生して電子機器の正常な動作が妨げられることになる恐れがある。
【0003】
これに対して、伝送路におけるEMIの発生を防止するために有効な方法として、差動伝送方式が知られている。
差動伝送方式においては、単一の電圧信号を電圧電流変換回路を介して、正相信号と逆相信号とからなる2相の電流信号に変換して、それぞれ異なる伝送路を介して伝送することによって、EMIを低減するとともに、高速伝送を可能にする。
【0004】
従来の、差動伝送方式によってデータ伝送を行うデータインタフェース回路としては、単一の信号から生成した正相及び逆相の入力信号によって、交互にオンして接地へ電流を流入させる第1及び第2のスイッチング手段を備えた送信部と、第1及び第2のスイッチング手段とそれぞれ伝送路を介して接続され、第1及び第2のスイッチング手段に対する出力電流を変換して単一の出力信号を発生する受信部とを備えたものがある(特開2001−533598号公報参照)。
【0005】
この従来のデータインタフェース回路においては、第1及び第2のスイッチング手段としてNch差動ペアを使用して、それぞれのゲートを単一の信号から生成した正相及び逆相の入力信号によって駆動して、相互に低電圧の電流信号をそれぞれの伝送路に発生することによって、外部との間のEMIによる相互の妨害を低減するようにしている。
【0006】
さらに、複数の信号の伝送を行う場合には、同一の単位のデータインタフェース回路を、複数個、例えば同一基板上に搭載して、それぞれに、差動伝送方式によるデータ伝送を行わせるようにすることが考えられる。
【0007】
図2は、複数信号の伝送を行う従来のデータインタフェース回路の構成例を示したものであって、2信号の伝送を行う場合を例示している。
この従来のデータインタフェース回路は、図2に示すように、NchMOSトランジスタ11A,11B及び11C,11Dを有する送信部100と、電流電圧変換回路12,13を有する受信部200と、NchMOSトランジスタ11A,11Bと電流電圧変換回路12とを結ぶ伝送路14A,14Bと、NchMOSトランジスタ11C,11Dと電流電圧変換回路13とを結ぶ伝送路14C,14Dとから概略構成されている。
【0008】
NchMOSトランジスタ11A,11Bは差動ペアを構成し、単一信号から生成された正相信号と逆相信号とからなる電圧信号入力によって交互にオンになって、それそれ伝送路14A,14Bを接地に接続することによって、電流電圧変換回路12から、それぞれ伝送路14A,14Bを経て接地へ電流を流す。
伝送路14A,14Bには交互に電流が流れるが、電流電圧変換回路12は、伝送路14A,14Bの電流信号を変換して、単一信号からなる電圧信号を出力する。
【0009】
また、NchMOSトランジスタ11C,11Dは差動ペアを構成し、単一信号から生成された正相信号と逆相信号とからなる電圧信号入力によって交互にオンになって、それそれ伝送路14C,14Dを接地に接続することによって、電流電圧変換回路13から、それぞれ伝送路14C,14Dを経て接地へ電流を流す。
伝送路14C,14Dには交互に電流が流れるが、電流電圧変換回路13は、伝送路14C,14Dの電流信号を変換して、単一信号からなる電圧信号を出力する。
【0010】
このように、図2に示されたデータインタフェース回路によれば、単位のデータインタフェース回路を2個使用して、差動伝送方式によって、2つのデータ信号の伝送を行うことができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
多数の回路を搭載した信号処理回路やデータ伝送回路等においては、その各部が同一のクロックに同期して動作して出力信号を発生する機会が多いが、このような場合に、図2に示されたようなデータインタフェース回路を用いて送信側から受信側に信号の伝送を行うことが考えられる。
しかしながら、図2に示された従来のデータインタフェース回路では、各伝送路の電流は同一方向であるため、例えば、伝送路14A,14Bの電流と、伝送路14C,14Dの電流とが同期していた場合には、外部に対するEMIが増大するという問題がある。
【0012】
この発明は上述の事情に鑑みてなされたものであって、単位のデータインタフェース回路を任意数、集合して使用する場合に、EMIを確実に防止することが可能な、データインタフェース回路を提供することを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1記載の発明は、データインタフェース回路に係り、第1乃至第4の伝送路と、正相及び逆相の第1の入力信号に応じて電源から前記第1及び第2の伝送路に電流を流出させる第1及び第2の電圧電流変換素子と、正相及び逆相の第2の入力信号に応じて前記第3及び第4の伝送路から接地へ電流を流入させる第3及び第4の電圧電流変換素子とを備えた送信手段と、前記第1及び第2の伝送路を介する前記第1及び第2の電圧電流変換素子からの入力電流に応じて出力電圧を発生する第1の電流電圧変換手段と、前記第3及び第4の伝送路を介する前記第3及び第4の電流電圧変換素子への出力電流に応じて出力電圧を発生する第2の電流電圧変換手段とを備えた受信手段とを有してなることを特徴としている。
【0014】
また請求項2記載の発明は、請求項1記載のデータインタフェース回路に係り、上記第1及び第2の伝送路と第3及び第4の伝送路とが平行にかつ接近して配置されていることを特徴としている。
【0015】
また請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載のデータインタフェース回路に係り、請求項1又は2記載のデータインタフェース回路を、上記各伝送路が平行になるように、任意数、順次接近して配列してなることを特徴としている。
【0016】
また請求項4記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか一記載のデータインタフェース回路に係り、上記第1及び第2の電圧電流変換素子がPchMOSトランジスタからなり、上記第3及び第4の電圧電流変換素子がNchMOSトランジスタからなることを特徴としている。
【0017】
また、請求項5記載の発明は、請求項1乃至4のいずれか一記載のデータインタフェース回路に係り、上記第1及び第2の伝送路と、第3及び第4の伝送路とが、同一基板面上に形成されていることを特徴としている。
【0018】
また、請求項6記載の発明は、請求項1乃至4のいずれか一記載のデータインタフェース回路に係り、上記第1及び第2の伝送路と、第3及び第4の伝送路とが、複数の配線層を有する基板における、互いに隣接する配線層上にそれぞれ配置されていることを特徴としている。
【0019】
また、請求項7記載の発明は、請求項1乃至4のいずれか一記載のデータインタフェース回路に係り、上記送信手段と受信手段とが別の基板上に形成されているとともに、上記第1及び第2の伝送路と、第3及び第4の伝送路とが、上記両基板間を結ぶケーブルからなることを特徴としている。
【0020】
また、請求項8記載の発明は、請求項7記載のデータインタフェース回路に係り、上記ケーブルが、平行線路を形成するものであることを特徴としている。
【0021】
また、請求項9記載の発明は、請求項7記載のデータインタフェース回路に係り、上記ケーブルが、同軸線路からなるものであることを特徴としている。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用いて具体的に行う。
図1は、この発明の一実施例であるデータインタフェース回路の構成を示す図であって、2信号の伝送を行う場合を例示している。
この例のデータインタフェース回路は、図1に示すように、PchMOSトランジスタ1A,1Bと、NchMOSトランジスタ4A,4Bとを有する送信部10と、電流電圧変換回路2,3を有する受信部20と、PchMOSトランジスタ1A,1Bと電流電圧変換回路2とを結ぶ伝送路3A,3Bと、NchMOSトランジスタ4A,4Bと電流電圧変換回路3とを結ぶ伝送路6A,6Bとから概略構成されている。
【0023】
PchMOSトランジスタ1A,1Bは差動ペアを構成し、第1の単一信号から生成された正相信号と逆相信号とからなる電圧信号入力によって交互にオンになって、電源VDDをそれぞれ伝送路3A,3Bに接続することによって、電源VDDから、それぞれ伝送路3A,3Bを経て電流電圧変換回路2へ電流を流す。
伝送路3A,3Bには交互に電流が流れるが、電流電圧変換回路2は、伝送路3A,3Bの電流信号を変換して、単一信号からなる電圧信号を出力する。
【0024】
また、NchMOSトランジスタ4A,4Bは差動ペアを構成し、第2の単一信号から生成された正相信号と逆相信号とからなる電圧信号入力によって交互にオンになって、それぞれ伝送路6A,6Bを接地に接続することによって、電流電圧変換回路5から、それぞれ伝送路6A,6Bを経て接地へ電流を流す。
伝送路6A,6Bには交互に電流が流れるが、電流電圧変換回路5は、伝送路6A,6Bの電流信号を変換して、単一信号からなる電圧信号を出力する。
【0025】
このように、図1に示されたデータインタフェース回路によれば、単位のデータインタフェース回路を2個使用して、差動伝送方式によって、2つのデータ信号の伝送を行うことができる。
この際、伝送路3A,3Bの電流と、伝送路6A,6Bの電流とは方向が逆であるため、伝送路3A,3Bの電流と、伝送路6A,6Bの電流とが同期している場合には、外部に対するEMIは打ち消し合って減少する。
【0026】
このような効果を助長するためには、信号を伝送する伝送路とその帰路の信号を伝送する伝送路との結合を強化することが有効である。そこで、基板上等において、伝送路3A,3Bと伝送路6A,6Bとが平行になるようにするとともに、伝送路3A,3Bと伝送路6A,6Bとを、なるべく接近して配置することが望ましい。
【0027】
図1に示されたデータインタフェース回路は、例えば基板上等に、任意の複数組集合して、順次配置することによって、多数の信号を伝送することが必要な装置の場合に対応することができる。
この場合は、送信部を構成するPch差動ペアトランジスタと、Nch差動ペアトランジスタとを基板上に交互に配置するとともに、Pch差動ペアトランジスタとNch差動ペアトランジスタとを電流電圧変換回路に接続する伝送路も交互に配置することによって、いずれかの伝送路対の電流と、他の伝送路対の逆方向の電流とが同期している場合に、外部に対するEMIを減少させることができる。
【0028】
なお、この場合も、このような効果を助長するためには、基板上等において、各伝送路どうし、特に、電流方向が逆になる伝送路どうしが平行になるようにするとともに、電流方向が逆の伝送路どうしを、なるべく接近して配置することが望ましい。
【0029】
以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られたものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、第1及び第2の電圧電流変換素子と、第3及び第4の電圧電流変換素子とは、MOSトランジスタに限らず、バイポーラトランジスタであってもよい。
また、送信部と受信部を接続する電流方向を異にする伝送路は、同一基板面上に形成されている場合に限らず、複数の配線層を有する基板における、互いに隣接する配線層上にそれぞれ配置されている場合であってもよい。また、送信部と受信部及び両者を接続する伝送路は、同一の基板上に形成されている場合に限らず、送信部と受信部がそれぞれ別の基板上に形成されていて、両基板間を接続する伝送路がケーブルからなる場合であってもよい。
この場合のケーブルは、平行線路からなるものであってもよく、又は同軸線路であってもよい。さらに平行線路の形式としては、ツイストペア線,フラットケーブル,フレキシブルケーブル等を用いることができる。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のデータインタフェース回路によれば、単位のデータインタフェース回路を任意数、集合してなるデータインタフェース回路において、電磁妨害を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であるデータインタフェース回路の構成を示す回路図である。
【図2】従来のデータインタフェース回路の構成例を示す回路図である。
【符号の説明】
1A PchMOSトランジスタ(第1の電圧電流変換素子)
1B PchMOSトランジスタ(第2の電圧電流変換素子)
2 電流電圧変換回路(第1の電流電圧変換手段)
3A 伝送路(第1の伝送路)
3B 伝送路(第2の伝送路)
4A NchMOSトランジスタ(第3の電圧電流変換素子)
4B NchMOSトランジスタ(第4の電圧電流変換素子)
5 電流電圧変換回路(第2の電流電圧変換手段)
6A 伝送路(第3の伝送路)
6B 伝送路(第4の伝送路)
10 送信部(送信手段)
20 受信部(受信手段)
Claims (9)
- 第1乃至第4の伝送路と、
正相及び逆相の第1の入力信号に応じて電源から前記第1及び第2の伝送路に電流を流出させる第1及び第2の電圧電流変換素子と、正相及び逆相の第2の入力信号に応じて前記第3及び第4の伝送路から接地へ電流を流入させる第3及び第4の電圧電流変換素子とを備えた送信手段と、
前記第1及び第2の伝送路を介する前記第1及び第2の電圧電流変換素子からの入力電流に応じて出力電圧を発生する第1の電流電圧変換手段と、前記第3及び第4の伝送路を介する前記第3及び第4の電流電圧変換素子への出力電流に応じて出力電圧を発生する第2の電流電圧変換手段とを備えた受信手段とを有してなることを特徴とするデータインタフェース回路。 - 前記第1及び第2の伝送路と第3及び第4の伝送路とが平行にかつ接近して配置されていることを特徴とする請求項1記載のデータインタフェース回路。
- 請求項1又は2記載のデータインタフェース回路を、前記各伝送路が平行になるように、任意数、順次接近して配列してなることを特徴とするデータインタフェース回路。
- 前記第1及び第2の電圧電流変換素子がPchMOSトランジスタからなり、前記第3及び第4の電圧電流変換素子がNchMOSトランジスタからなることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一記載のデータインタフェース回路。
- 前記第1及び第2の伝送路と、第3及び第4の伝送路とが、同一基板面上に形成されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一記載のデータインタフェース回路。
- 前記第1及び第2の伝送路と、第3及び第4の伝送路とが、複数の配線層を有する基板における、互いに隣接する配線層上にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一記載のデータインタフェース回路。
- 前記送信手段と受信手段とが別の基板上に形成されているとともに、前記第1及び第2の伝送路と、第3及び第4の伝送路とが、前記両基板間を結ぶケーブルからなることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一記載のデータインタフェース回路。
- 前記ケーブルが、平行線路を形成するものであることを特徴とする請求項7記載のデータインタフェース回路。
- 前記ケーブルが、同軸線路からなるものであることを特徴とする請求項7記載のデータインタフェース回路。
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