JP3735219B2 - I / O buffer to reduce ringback effect - Google Patents

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Description

【0001】
発明の背景
1. 発明の分野
本発明は、高周波かつ低振幅のデータ信号を伝送するデータ伝送バスとともに使用されるために特に設計されたリングバック効果を減少させる入出力バッファに関するものである。
【0002】
2.関連技術の説明
半導体技術の進歩によって、今日の集積回路は低電力消費かつ高速演算で、より高密度に構成されている。その結果、コンピュータシステムの種々の集積回路をつなぐデータ伝送バスは、高周波かつ低振幅のデータ信号を伝送しなければならない。この型のデータ伝送バスの例としてGTL+バスがある。
【0003】
図1は、従来のGTL+バスの構成を示す回路図である。示されているように、従来のGTL+バスは、第1のGTL+入出力バッファIC1、第2のGTL+入出力バッファIC2、第1の伝送線10、第2の伝送線12、そして終端抵抗rt1(抵抗値は一般に50Ω)から構成されている。終端抵抗rt1の一方の端子はシステム電圧Vttに接続されもう一方の端子は第2の伝送線12に接続されている。第2の伝送線12のもう一方の端子はIC1と第1の伝送線10双方に接続されている。第1の伝送線10のもう一方の端子はIC2に接続されている。
【0004】
IC1が入力端子、IC2が出力端子の役割を果たすとき、入出力バッファにおけるリングバック効果は重要ではない。それは入力端子のIC1が終端抵抗rt1と近接しているからである。一方、IC2に近接した終端抵抗はないため、IC2が入力端子、IC1が出力端子の役割を果たすとき、IC2と伝送線10の間にあるノード16において望まれないリングバック効果は明白である。
【0005】
ノード16におけるIC2への入力データ信号に対するリングバック効果が、図2に例示されている。ここで示されているように、入力データ信号が1.5V(高電圧論理状態)からVOL(低電圧論理状態、約0.2V)に切り替わるとき、リングバック効果によってVOLに近い地点18で波形に跳ね返りがおきる。地点18の跳ね返りの電圧レベルは、参照電圧Vref=1.0Vに非常に近接したレベルの0.8Vである。そのため入出力バッファの出力論理値は影響を受ける可能性がある。
【0006】
前述した問題の従来の解決法は、図1で示されているように、IC2と伝送線10の間にあるノード16と、伝送線14とシステム電圧Vttの間にある50Ωの抵抗rt2に伝送線14を接続することである。IC2が入力端子、IC1が出力端子の役割を果たすとき、この配列はリングバック効果を減少させる。しかし、入出力バッファは抵抗rt1、rt2を含むため、IC1のデータ信号の波形においてプルアップの効果が現れうる。プルアップによる効果というのは、IC1のデータ信号の波形を通常に比べより急速に上昇させ、より遅く低下させる現象のことである。さらに、加えた抵抗rt2は入出力バッファ全体における電力消費の増加の原因となる。電力消費を減少させるための1つの方法としては50Ωの抵抗をより大きな抵抗をもつ抵抗と交換することである。しかし、この解決法はリングバック効果が原因の波形信号のリップルを約0.1V分のみ安定させるにすぎない。もし、基板上のIC2の1個につき50Ωの抵抗1個を設けるとしたら、基板に広大なスペースが必要となり、全体の電力消費が非常に増加し、その結果、製造コスト及び運転コストが高くなる。
【0007】
発明の概要
本発明はリングバック効果を減少させる入出力バッファの提供を目的とする。この入出力バッファは、高周波かつ低振幅のデータ信号を伝送するためにGTL+バスのようなデータ伝送バスとともに使用するのに適している。これは、入力信号が高電圧論理状態から低電圧論理状態に切り替わるとき、入出力バッファへのリングバック効果を減少させるためである。
【0008】
本発明は、リングバック効果を減少させる入出力バッファの提供をも別の目的とする。この入出力バッファは、高周波かつ低振幅のデータ信号を伝送するGTL+バスのようなデータ伝送バスとともに使用するのに適している。このことによって、それぞれの伝送線に抵抗を加えることなく入出力バッファの電力消費を減少させることが可能となる。
【0009】
前述およびその他の目的に従って、リングバック効果を減少させる入出力バッファを提供する。本発明の入出力バッファは、高周波かつ低振幅のデータ信号を伝送するGTL+バスのようなデータ伝送バスのために設計される。この入出力バッファは次の構成要素を含む。
【0010】
データ伝送バスからデータ信号を受信する入出力パッド。
【0011】
第1端子が入出力パッドに接続され、第2端子が接地されている出力トランジスタ。そこで、入出力バッファが入力モードまたは高電圧出力モードで作動するとき、出力トランジスタは遮断状態になる。入出力バッファが低電圧出力モードで作動するとき、出力トランジスタは導電状態に切り替わる。
【0012】
データ信号の信号強度を検出し、入力信号が所定の参照電圧より高い信号強度ならば第1論理状態、参照電圧より低い信号強度ならば第2論理状態をとるレベル指示信号を発する信号レベル検出器。
【0013】
レベル指示信号に応じて抵抗調整信号を発する抵抗レギュレータ。
【0014】
そしてデータ信号の高電圧論理状態と信号強度の等しいシステム電圧に第1端子を接続し、第2端子を入出力パッドに接続した可変抵抗器。可変抵抗器は、参照電圧よりデータ信号の信号強度が高い場合、低抵抗値に、低い場合ほぼ無限大の抵抗値に切り替わるというように抵抗レギュレータからの抵抗適合信号に応じて所定の低抵抗値とほぼ無限大の抵抗値間で切り替えられる。
【0015】
さらに、所定の参照電圧とデータ信号を比較するためのアナログ比較器を含む信号レベル検出器。データ信号が参照電圧より大きい信号強度の場合高電圧論理信号を、参照電圧より低い信号強度の場合低電圧論理信号を比較器は伝送する。比較器から伝送された高電圧論理信号によって、抵抗レギュレータが可変抵抗器を低抵抗値に切り替える。逆に、比較器から伝送された低電圧論理信号によって、抵抗レギュレータが可変抵抗器をほぼ無限大の抵抗値に切り替える。
【0016】
GTL+バスのような高周波かつ低振幅のデータ信号のためのデータ伝送バスとともに、前述した入出力バッファは使用される。発明の特徴は入出力バッファにおけるリングバック効果を減少させる可変抵抗器の提供にある。従来の技術と比較して、基板上の設計面積の減少及び低電力消費による利益を与えられる。
【0017】
好適な実施の形態の詳細
図3は発明によってリングバック効果を減少させた入出力バッファの回路構造を示す回路図である。本発明の入出力バッファは、本明細書の背景で述べたリングバック効果を減少させるために、図1のIC2として利用するために特別に設計されている。この入出力バッファは、高周波かつ低振幅のデータ信号を伝送するためにGTL+バスのようなデータ伝送バスとともに使用するのに適している。
【0018】
図3に示すように、この発明の入出力バッファは入出力パッド30、信号レベル検出器20(入力バッファとしても利用されている)、出力バッファ22、そして入出力制御論理回路24を含む。出力バッファ22はさらに、抵抗レギュレータ26、出力トランジスタ28、例としてNMOS(N型金属酸化物半導体)トランジスタ、そしてシステム電圧Vttと入出力パッド30間に接続されている可変抵抗器Rを含む。
【0019】
システム電圧Vttは、入出力バッファで受信されるデータ信号の高電圧論理状態に等しい電圧レベル、例えば1.5Vにセットされている。この実施形態では、信号レベル検出器20は、入出力パッド30に接続された正の入力端子(+)と参照電圧Vrefに接続された負の入力端子(−)を持つアナログ比較器である。信号レベル検出器20は、入出力パッド30で受信されているデータ信号のレベルを指し示すレベル指示信号を発している。レベル指示信号は例えば、データ信号が参照電圧Vrefより高い信号強度であるならば高電圧論理状態に、低い信号強度であるならば低電圧論理状態に切り替えられる。レベル指示信号は信号レベル検出器20から抵抗レギュレータ26に伝送される。信号レベル検出器20からのレベル指示信号に応じ、また外部からの出力イネーブル信号OENがイネーブルの場合、可変抵抗器Rの抵抗を制御するために抵抗レギュレータ26は抵抗調整信号を発する。この実施形態では、可変抵抗器Rの抵抗は100から200Ω間の低抵抗値から近無限大値(ほぼ遮断状態)に切り替えることができ、またその逆もできる。
【0020】
入出力バッファが入力モードで作動する場合、入出力制御論理回路24は、出力トランジスタ28を遮断状態に切り替える0V制御信号を出力トランジスタ28に出力する。同様に入出力バッファが高電圧出力モードで作動する場合、出力トランジスタ28は導電状態に切り替わる。入力モードで作動する場合、もし入出力パッド30が参照電圧Vrefより高い信号強度をもつ入力データ信号を受信するときには、信号レベル検出器20は、抵抗レギュレータ26に可変抵抗器Rを100から200Ω間の低抵抗値に適応させる高電圧論理信号を出力する。その結果、システム電圧Vttは1.5Vにセットされているため、入出力パッド30でデータ信号が1.5V(高電圧論理状態)で安定しているとき、可変抵抗器Rを電流は流れない。これは、可変抵抗器Rの両端子が等電位になっているためで、その結果電力消費はゼロとなる。
【0021】
この実施形態では、信号レベル検出器20のアナログ比較器に送られている参照電圧Vrefは1.0Vにセットされている。そのため、入出力パッド30での入力データ信号が1.5V(高電圧論理状態)から1.0V(低電圧論理状態)未満に切り替えられるとき、信号レベル検出器20は低電圧論理信号を出力する。この信号は、抵抗レギュレータ26に可変抵抗器Rの抵抗をほぼ無限大の抵抗値に調整させ、そのために入出力パッド30がシステム電圧Vttから電気的に絶縁(すなわち開回路) される。この結果、可変抵抗器Rを電流は流れず、消費電力はゼロとなる。
【0022】
図5に示されているように、この実施形態において、可変抵抗器Rには抵抗Rに接続されたPMOS(P型金属酸化物半導体)トランジスタ38が利用できる。入出力パッド30が1.0Vから1.5V間の高電圧論理状態の入力データ信号を受信しているとき、信号レベル検出器20は、高電圧論理信号を発する。高電圧論理信号に応じて、抵抗レギュレータ26はPMOSトランジスタ38のゲートに0Vの制御信号を発し、そのことによりPMOSトランジスタ38は導電状態に切り替えられる。導電状態では、PMOSトランジスタ38のソースとドレイン間の等価抵抗は約100Ωから200Ωである。
【0023】
一方、入出力パッド30が1.0V未満の信号強度の入力データ信号を受信しているとき、信号レベル検出器20は低電圧論理信号を発する。低電圧論理信号に応じて、抵抗レギュレータ26はPMOSトランジスタ38のゲートに高電圧信号を発し、そのことによりPMOSトランジスタ38は遮断状態に切り替えられる。PMOSトランジスタ38本来の特性によると、遮断状態に完全に切り替わるには約5から10ns(ナノ秒)必要である。導電状態では、PMOSトランジスタ38のソースとドレイン間の等価抵抗は近無限大である。
【0024】
能動切替特性を持つ可変抵抗器Rは、リングバック効果を0.4V未満に減少させることができる。図4に描かれているように、入力データ信号が1.5V(高電圧論理状態)からVOL(低電圧状態、約0.2V)に切り替えられるとき、リングバック効果による地点29の跳ね返りがVOL(約0.2V)に非常に接近した値の約0.4Vである。従来の技術における0.8Vの跳ね返りと比較すると、この発明で進歩していることが明らかである。
【0025】
図5は図3の入出力バッファで使われている抵抗レギュレータ26の詳細な回路構造を示している回路図である。ここで示されているように、抵抗レギュレータ26には3個のNMOSトランジスタ(第1のNMOSトランジスタ32、第2のNMOSトランジスタ34、第3のNMOSトランジスタ36)、及び3個のPMOSトランジスタ(第1のPMOSトランジスタ40、第2のPMOSトランジスタ42、第3のPMOSトランジスタ44)が含まれている。可変抵抗器Rには、PMOSトランジスタ38と抵抗Rが含まれている。
【0026】
3個のトランジスタ40、42、44は、ソースはすべてシステム電圧Vttに接続され、ドレインはすべて可変抵抗器RのPMOSトランジスタ38のゲートにともに接続される。しかし、第1のPMOSトランジスタ40のゲートは第2のNMOSトランジスタ34のゲートと制御信号A・OENの反転の両方に接続され、第2のPMOSトランジスタ42は第3のNMOSトランジスタ36のゲートと制御信号ZI+OENとに接続され、第3のPMOSトランジスタ44のゲートは第1のNMOSトランジスタ32のゲートと制御信号PENに接続されている。
【0027】
第1のNMOSトランジスタ32はソースが接地され、ドレインは第2のNMOSトランジスタ34のソースに接続され、ゲートは制御信号PENに接続されている。第2のNMOSトランジスタ34はソースが第1のNMOSトランジスタ32のドレインに接続され、ドレインは第3のNMOSトランジスタ36のソースに接続され、ゲートは制御信号A・OENの反転に接続されている。第3のNMOSトランジスタ36はソースが第2のNMOSトランジスタ34のドレインに接続され、ドレインは3個のPMOSトランジスタ40、42、44のドレインと可変抵抗器RのPMOSトランジスタ38のゲートに接続されているノードに接続され、ゲートは制御信号ZI+OENに接続されている。
【0028】
制御信号PENは監視するために使用され、入出力バッファが作動している間PMOSトランジスタ38を作動させるために高電圧論理状態に切り替えられる。制御信号OENは、このGTL+IOパッドバッファの出力をイネーブルするために使用されている出力イネーブル信号である。制御信号ZIは、図3で示されている信号レベル検出器20の出力である。
【0029】
PMOSトランジスタ38が導電状態に切り替わるように要求されているとき、すなわち可変抵抗器Rを通る抵抗が低抵抗値に切り替わるとき、NMOSトランジスタ32、34、36全部が導電状態に切り替わらなければならない。PMOSトランジスタ38が遮断状態に切り替わるように要求されているとき、すなわち可変抵抗器Rを通る抵抗がほぼ無限大の抵抗値に切り替わるとき、NMOSトランジスタ32、34、36のうち1つが遮断状態に切り替わらなければならない。言いかえると、PMOSトランジスタ40、42、44のうち1つのゲート電圧が低電圧状態に切り替わることによってPMOSトランジスタ38が遮断状態に十分切り替えられるということである。
【0030】
第2のPMOSトランジスタ42は、可変抵抗器RのPMOSトランジスタ38のゲート電圧を始めの電圧より高く引き上げるのに5から10ns必要な弱いタイプであり、それによりPMOSトランジスタ38は遮断状態に切り替えられる。この結果、可変抵抗器R両端はほぼ無限大の抵抗値に切り替えられ、電流は流れず消費電力は減少する。
【0031】
結論として、本発明の入出力バッファはGTL+バスのような高周波かつ低振幅のデータ信号を扱えるデータ伝送バスとともに使用することができる。本発明の入出力バッファは、入出力バッファのリングバック効果を減少させる可変抵抗器を提供するという特徴がある。このことにより従来の技術と比較して、基板上の設計面積を減少させ、低電力消費による利益を与えることが可能である。
【0032】
本発明を好適な実施の形態を用いて説明した。しかし、本発明の範囲は上記の実施の形態に記載した範囲に限定されない。むしろ、多用な変形例や類似の装置を包含する。したがって、特許請求の範囲には、そうしたすべての変形や類似の装置が含まれるよう最も広く解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来のGTL+バスの回路図である。
【図2】 図1のIC2で受信されるデータ信号の波形における跳ね返りを示す波形図である。
【図3】 発明によってリングバック効果を減少させた入出力バッファの回路構造を示す回路図である。
【図4】 図3の入出力バッファで受信されるデータ信号の波形を示す波形図である。
【図5】 図3の入出力バッファで利用されている抵抗レギュレータの詳細な回路構造を示す回路図である。
[0001]
Background of the Invention
1. Field of the Invention The present invention relates to an input / output buffer that reduces the ringback effect specifically designed for use with a data transmission bus for transmitting high frequency, low amplitude data signals.
[0002]
2. 2. Description of Related Art Due to advances in semiconductor technology, today's integrated circuits are configured with higher power density and higher density with lower power consumption. As a result, data transmission buses that connect the various integrated circuits of a computer system must transmit high frequency, low amplitude data signals. An example of this type of data transmission bus is the GTL + bus.
[0003]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional GTL + bus. As shown, the conventional GTL + bus includes a first GTL + input / output buffer IC1, a second GTL + input / output buffer IC2, a first transmission line 10, a second transmission line 12, and a termination resistor rt1. (The resistance value is generally 50Ω). One terminal of the termination resistor r t1 is connected to the system voltage V tt and the other terminal is connected to the second transmission line 12. The other terminal of the second transmission line 12 is connected to both the IC 1 and the first transmission line 10. The other terminal of the first transmission line 10 is connected to IC2.
[0004]
When IC1 serves as an input terminal and IC2 serves as an output terminal, the ringback effect in the input / output buffer is not important. It IC1 input terminals is because in close proximity to the termination resistor r t1. On the other hand, since there is no termination resistor close to IC2, when IC2 serves as an input terminal and IC1 serves as an output terminal, an undesired ringback effect at node 16 between IC2 and transmission line 10 is obvious.
[0005]
The ringback effect on the input data signal to IC2 at node 16 is illustrated in FIG. As shown here, when the input data signal switches from 1.5 V (high voltage logic state) to V OL (low voltage logic state, about 0.2 V), point 18 close to V OL due to the ringback effect. A bounce occurs in the waveform. The rebound voltage level at point 18 is 0.8V, a level very close to the reference voltage V ref = 1.0V. Therefore, the output logical value of the input / output buffer may be affected.
[0006]
A conventional solution to the above-described problem is shown in FIG. 1, with a node 16 between IC2 and transmission line 10 and a 50 ohm resistor r t2 between transmission line 14 and system voltage V tt. To the transmission line 14. This arrangement reduces the ringback effect when IC2 serves as an input terminal and IC1 serves as an output terminal. However, since the input / output buffer includes resistors r t1 and r t2 , a pull-up effect can appear in the waveform of the data signal of IC1. The effect of pull-up is a phenomenon in which the waveform of the data signal of IC1 is raised more rapidly than usual and lowered later. Furthermore, the added resistance r t2 causes an increase in power consumption in the entire input / output buffer. One way to reduce power consumption is to replace a 50Ω resistor with a resistor with a larger resistance. However, this solution only stabilizes the ripple of the waveform signal due to the ringback effect by about 0.1V. If one 50Ω resistor is provided for each IC 2 on the board, a large space is required on the board, and the overall power consumption is greatly increased, resulting in higher manufacturing and operating costs. .
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an input / output buffer that reduces the ringback effect. This input / output buffer is suitable for use with a data transmission bus such as a GTL + bus to transmit high frequency, low amplitude data signals. This is to reduce the ringback effect on the input / output buffer when the input signal switches from the high voltage logic state to the low voltage logic state.
[0008]
Another object of the present invention is to provide an input / output buffer that reduces the ringback effect. This input / output buffer is suitable for use with a data transmission bus such as a GTL + bus for transmitting high frequency and low amplitude data signals. This makes it possible to reduce the power consumption of the input / output buffer without adding resistance to each transmission line.
[0009]
In accordance with the foregoing and other objectives, an input / output buffer is provided that reduces ringback effects. The input / output buffer of the present invention is designed for a data transmission bus such as a GTL + bus for transmitting high frequency and low amplitude data signals. This input / output buffer includes the following components.
[0010]
An input / output pad that receives data signals from the data transmission bus.
[0011]
An output transistor having a first terminal connected to the input / output pad and a second terminal grounded. Therefore, when the input / output buffer operates in the input mode or the high voltage output mode, the output transistor is cut off. When the input / output buffer operates in the low voltage output mode, the output transistor switches to a conductive state.
[0012]
A signal level detector that detects the signal strength of a data signal and generates a level indicating signal that takes a first logic state if the input signal is higher than a predetermined reference voltage and takes a second logic state if the input signal is lower than the reference voltage. .
[0013]
A resistance regulator that generates a resistance adjustment signal in response to a level instruction signal.
[0014]
A variable resistor in which the first terminal is connected to the system voltage having the same signal strength as the high voltage logic state of the data signal, and the second terminal is connected to the input / output pad. The variable resistor is switched to a low resistance value when the signal strength of the data signal is higher than the reference voltage, and to a nearly infinite resistance value when the signal strength is low, according to the resistance matching signal from the resistance regulator. And switch between almost infinite resistance values.
[0015]
And a signal level detector including an analog comparator for comparing the predetermined reference voltage with the data signal. The comparator transmits a high voltage logic signal when the data signal has a signal strength greater than the reference voltage, and a low voltage logic signal when the data signal is lower than the reference voltage. The high voltage logic signal transmitted from the comparator causes the resistance regulator to switch the variable resistor to a low resistance value. Conversely, the low voltage logic signal transmitted from the comparator causes the resistance regulator to switch the variable resistor to an almost infinite resistance value.
[0016]
The aforementioned input / output buffer is used together with a data transmission bus for high frequency and low amplitude data signals such as a GTL + bus. A feature of the invention resides in the provision of a variable resistor that reduces the ringback effect in the input / output buffer. Compared to the prior art, it benefits from the reduced design area on the substrate and lower power consumption.
[0017]
FIG. 3 is a circuit diagram showing a circuit structure of an input / output buffer in which the ringback effect is reduced by the invention. The input / output buffer of the present invention is specially designed for use as the IC 2 of FIG. 1 to reduce the ringback effect described in the background of this specification. This input / output buffer is suitable for use with a data transmission bus such as a GTL + bus to transmit high frequency, low amplitude data signals.
[0018]
As shown in FIG. 3, the input / output buffer of the present invention includes an input / output pad 30, a signal level detector 20 (also used as an input buffer), an output buffer 22, and an input / output control logic circuit 24. The output buffer 22 further, the regulator 26 includes an output transistor 28, the variable resistor R 1 connected NMOS (N-type metal oxide semiconductor) transistor, and a between output pad 30 system voltage V tt Examples .
[0019]
The system voltage V tt is set to a voltage level equal to the high voltage logic state of the data signal received at the input / output buffer, for example 1.5V. In this embodiment, the signal level detector 20 is an analog comparator having a positive input terminal (+) connected to the input / output pad 30 and a negative input terminal (−) connected to the reference voltage V ref. . The signal level detector 20 emits a level instruction signal indicating the level of the data signal received at the input / output pad 30. For example, the level indication signal is switched to a high voltage logic state if the data signal has a signal strength higher than the reference voltage V ref and to a low voltage logic state if the data signal has a low signal strength. The level instruction signal is transmitted from the signal level detector 20 to the resistance regulator 26. Depending on the level indication signal from the signal level detector 20, and if the output enable signal OEN from outside is enabled, the resistance regulator 26 to control the resistance of the variable resistor R 1 emits a resistance adjustment signal. In this embodiment, the resistance of the variable resistor R 1 can be switched from a low resistance between 200Ω from 100 to near infinity (approximately cut-off state), and vice versa.
[0020]
When the input / output buffer operates in the input mode, the input / output control logic circuit 24 outputs to the output transistor 28 a 0V control signal that switches the output transistor 28 to the cutoff state. Similarly, when the input / output buffer operates in the high voltage output mode, the output transistor 28 switches to a conductive state. When operating in the input mode, if the input / output pad 30 receives an input data signal having a signal strength higher than the reference voltage V ref , the signal level detector 20 connects the variable resistor R 1 from 100 to the resistance regulator 26. A high voltage logic signal adapted to a low resistance value between 200Ω is output. As a result, the system voltage V tt is set 1.5V, the when the data signal at output pad 30 is stable at 1.5V (high voltage logic state), a variable resistor R 1 current Not flowing. This is because both ends of the variable resistor R 1 is in the equipotential, so that the power consumption is zero.
[0021]
In this embodiment, the reference voltage V ref sent to the analog comparator of the signal level detector 20 is set to 1.0V. Therefore, when the input data signal at the input / output pad 30 is switched from 1.5 V (high voltage logic state) to less than 1.0 V (low voltage logic state), the signal level detector 20 outputs a low voltage logic signal. . This signal is adjusted to substantially infinite resistance value resistor of the variable resistor R 1 to the resistance regulator 26, output pads 30 therefor are electrically isolated from the system voltage V tt (i.e. open circuit). As a result, the variable resistor R 1 no current flows, power consumption is zero.
[0022]
As shown in FIG. 5, in this embodiment, a PMOS (P-type metal oxide semiconductor) transistor 38 connected to the resistor R 3 can be used as the variable resistor R 1 . When the input / output pad 30 is receiving an input data signal in a high voltage logic state between 1.0V and 1.5V, the signal level detector 20 issues a high voltage logic signal. In response to the high voltage logic signal, the resistor regulator 26 issues a 0V control signal to the gate of the PMOS transistor 38, thereby switching the PMOS transistor 38 to a conductive state. In the conductive state, the equivalent resistance between the source and drain of the PMOS transistor 38 is about 100Ω to 200Ω.
[0023]
On the other hand, when the input / output pad 30 receives an input data signal having a signal strength of less than 1.0 V, the signal level detector 20 generates a low voltage logic signal. In response to the low voltage logic signal, the resistor regulator 26 issues a high voltage signal to the gate of the PMOS transistor 38, which causes the PMOS transistor 38 to be switched to a cut-off state. According to the original characteristics of the PMOS transistor 38, about 5 to 10 ns (nanoseconds) is required to completely switch to the cut-off state. In the conductive state, the equivalent resistance between the source and drain of the PMOS transistor 38 is almost infinite.
[0024]
The variable resistor R 1 having the active switching characteristic can reduce the ringback effect to less than 0.4V. As depicted in FIG. 4, when the input data signal is switched from 1.5 V (high voltage logic state) to V OL (low voltage state, about 0.2 V), the point 29 bounces due to the ringback effect. about 0.4V in very close value to the V OL (approximately 0.2V). It is clear that the invention is making progress when compared to the 0.8V bounce in the prior art.
[0025]
FIG. 5 is a circuit diagram showing a detailed circuit structure of the resistance regulator 26 used in the input / output buffer of FIG. As shown here, the resistance regulator 26 includes three NMOS transistors (first NMOS transistor 32, second NMOS transistor 34, and third NMOS transistor 36) and three PMOS transistors (first NMOS transistor 36). 1 PMOS transistor 40, second PMOS transistor 42, and third PMOS transistor 44). The variable resistor R 1 includes a PMOS transistor 38 and a resistor R 3 .
[0026]
Three transistors 40, 42, 44, a source are all connected to the system voltage V tt, drains are all connected together to the gate of the PMOS transistor 38 of the variable resistor R 1. However, the gate of the first PMOS transistor 40 is connected to both the gate of the second NMOS transistor 34 and the inversion of the control signal A · OEN, and the second PMOS transistor 42 is connected to the gate of the third NMOS transistor 36 and the control. Connected to the signal ZI + OEN, the gate of the third PMOS transistor 44 is connected to the gate of the first NMOS transistor 32 and the control signal PEN.
[0027]
The source of the first NMOS transistor 32 is grounded, the drain is connected to the source of the second NMOS transistor 34, and the gate is connected to the control signal PEN. The second NMOS transistor 34 has a source connected to the drain of the first NMOS transistor 32, a drain connected to the source of the third NMOS transistor 36, and a gate connected to the inversion of the control signal A · OEN. The third NMOS transistor 36 has a source connected to the drain of the second NMOS transistor 34, the drain is connected to the gate of the three drain and the variable resistor R 1 of the PMOS transistor 38 of the PMOS transistor 40, 42, 44 The gate is connected to the control signal ZI + OEN.
[0028]
The control signal PEN is used to monitor and is switched to a high voltage logic state to activate the PMOS transistor 38 while the input / output buffer is active. The control signal OEN is an output enable signal used to enable the output of the GTL + IO pad buffer. The control signal ZI is the output of the signal level detector 20 shown in FIG.
[0029]
When it is requested to PMOS transistor 38 is switched to the conducting state, that is, when the resistance through the variable resistor R 1 is switched to a low resistance value must switched NMOS transistor 32, 34, 36 wholly conductive. When it is requested to PMOS transistor 38 is switched to the blocking state, i.e. when the resistance through the variable resistor R 1 is switched to the resistance value of the almost infinite, in one of cut-off state of the NMOS transistors 32, 34, 36 It must be switched. In other words, when the gate voltage of one of the PMOS transistors 40, 42, 44 is switched to the low voltage state, the PMOS transistor 38 is sufficiently switched to the cutoff state.
[0030]
The second PMOS transistor 42 is a weak type that requires 5 to 10 ns to raise the gate voltage of the PMOS transistor 38 of the variable resistor R 1 higher than the initial voltage, thereby switching the PMOS transistor 38 to the cut-off state. . As a result, the variable resistor R 1 at both ends is switched almost infinite resistance value, the current power consumption not flow decreases.
[0031]
In conclusion, the input / output buffer of the present invention can be used with a data transmission bus that can handle high frequency, low amplitude data signals such as a GTL + bus. The input / output buffer of the present invention is characterized by providing a variable resistor that reduces the ringback effect of the input / output buffer. This can reduce the design area on the substrate and provide the benefit of low power consumption compared to the prior art.
[0032]
The present invention has been described using preferred embodiments. However, the scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiment. Rather, it includes many variations and similar devices. Accordingly, the claims should be accorded the broadest interpretation so as to include all such modifications and similar devices.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a conventional GTL + bus.
2 is a waveform diagram showing bounce in the waveform of a data signal received by the IC 2 in FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a circuit structure of an input / output buffer in which the ringback effect is reduced according to the invention.
4 is a waveform diagram showing a waveform of a data signal received by the input / output buffer of FIG. 3. FIG.
5 is a circuit diagram showing a detailed circuit structure of a resistance regulator used in the input / output buffer of FIG. 3. FIG.

Claims (4)

高周波かつ低振幅のデータ信号を伝送するデータ伝送バスのための入出力バッファであって、
前記データ信号の信号強度を検出し、該信号が参照電圧より高い信号強度ならば第1論理状態、低い信号強度ならば第2論理状態をとるレベル指示信号を発する信号レベル検出器と、
前記レベル指示信号に応じ抵抗調整信号を発する抵抗レギュレータと、
前記データ信号の高電圧論理状態と等しい信号強度であるシステム電圧に接続される第1端子と入出力バッファの入力端子に接続されている第2端子を持つ可変抵抗器を含み、
前記可変抵抗器は、前記データ信号が参照電圧より高い信号強度のとき低抵抗値に、低いときにはほぼ無限大の抵抗値に切り替えられるよう所定の低抵抗値とほぼ無限大の抵抗値の間で抵抗レギュレータからの抵抗調整信号に応じて切り替えることを特徴とする入出力バッファ。
An input / output buffer for a data transmission bus for transmitting high-frequency and low-amplitude data signals,
A signal level detector that detects the signal strength of the data signal and emits a level indicating signal that takes a first logic state if the signal is higher than a reference voltage and takes a second logic state if the signal strength is lower;
A resistance regulator that generates a resistance adjustment signal in response to the level instruction signal;
A variable resistor having a first terminal connected to a system voltage having a signal strength equal to a high voltage logic state of the data signal and a second terminal connected to an input terminal of the input / output buffer;
The variable resistor is configured to switch between a predetermined low resistance value and a substantially infinite resistance value so that the variable resistance value is switched to a low resistance value when the data signal has a signal strength higher than a reference voltage, and to a substantially infinite resistance value when the data signal is low. An input / output buffer that switches according to a resistance adjustment signal from a resistance regulator.
前記信号レベル検出器は、前記参照電圧と前記データ信号を比較するアナログ比較器を含み、該比較器は、前記データ信号が前記参照電圧より高い信号強度のとき高電圧論理信号、低いとき低電圧論理信号を伝送する請求項1に記載の入出力バッファ。The signal level detector includes an analog comparator that compares the reference voltage with the data signal, the comparator including a high voltage logic signal when the data signal has a signal strength higher than the reference voltage, and a low voltage when low. The input / output buffer according to claim 1, which transmits a logic signal. 前記比較器からの高電圧論理信号によって、前記抵抗レギュレータは前記可変抵抗器を100から200Ωの間の低抵抗値の範囲へ切り替え、前記比較器からの低電圧論理信号によって、前記抵抗レギュレータは前記可変抵抗器をほぼ無限大の抵抗値へ切り替える請求項2に記載の入出力バッファ。The high voltage logic signal from the comparator causes the resistance regulator to switch the variable resistor to a low resistance value range between 100 and 200Ω, and the low voltage logic signal from the comparator causes the resistance regulator to The input / output buffer according to claim 2, wherein the variable resistor is switched to an almost infinite resistance value. 該入出力バッファの入力端子に接続される第1端子と接地される第2端子を持つ出力トランジスタをさらに含み、その出力トランジスタは該入出力バッファが入力モードまたは高電圧出力モードで作動するとき遮断状態に切り替えられ、低電圧出力モードで作動するとき導電状態に切り替えられる請求項1に記載の入出力バッファ。And further comprising an output transistor having a first terminal connected to the input terminal of the input / output buffer and a second terminal grounded, the output transistor being cut off when the input / output buffer operates in an input mode or a high voltage output mode. The input / output buffer of claim 1, wherein the input / output buffer is switched to a conductive state when switched to a state and operates in a low voltage output mode.
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