JP4962715B2 - 終端抵抗調整方法および終端抵抗調整回路 - Google Patents

Description

本発明は、終端抵抗調整方法および終端抵抗調整回路に関し、より詳しくは、ＬＳＩに外付けされた抵抗をリファレンスとしてＬＳＩに内蔵されたレプリカ抵抗の調整を行ない、その結果に基づいてＬＳＩに内蔵された終端抵抗の調整を行なう方法とその回路に関するものである。

高速の信号を扱うＬＳＩ、例えば信号の立ち上がり及び立ち下がり時間が速い高速ロジック回路では、信号線を分布定数回路の伝送線路として扱う必要があり、信号の反射を考慮する必要がある。伝送線路の特性インピーダンスと異なるインピーダンスの回路をこの伝送線路に接続したときに接続点で信号の反射が生じ、伝送信号の品質が劣化する。この場合に、伝送線路の特性インピーダンスで入出力端を終端すれば、信号の反射が回避される。このため、ＬＳＩの入出力部には、伝送線路のインピーダンスと整合するための終端抵抗が設けられている。この終端抵抗は、ＬＳＩ内に作り込むことが広く行われている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、一般にＬＳＩ内に高い精度で抵抗を形成することは困難である。ＬＳＩ内に作り込まれた終端抵抗が、伝送線路のインピーダンスと整合しない場合には、信号反射が起こり、終端抵抗を設けた意義が減殺される。また、ＬＳＩ内に形成された抵抗は、温度依存性が高く温度が変化すると大きく抵抗値が変わる。従って、例え終端抵抗がある温度で伝送線路のインピーダンスと整合するように形成されたとしても、温度がその温度からずれると、整合が取れなくなってしまう。このような不都合を回避するために、高精度に形成された、温度依存性の高くない抵抗をリファレンス抵抗としてＬＳＩに外付けし、この外付け抵抗の抵抗値にＬＳＩ内の終端抵抗の抵抗値を追随させることが従来より行われてきた。

図８は、このようなＬＳＩに内蔵された終端抵抗を外付け抵抗に追随させる回路の従来例を示す回路図である。この種調整回路では、終端抵抗の抵抗値を直接的に測定し調整するのではなく、終端抵抗を模擬するレプリカ抵抗をＬＳＩ内に設け、このレプリカ抵抗を外付け抵抗に追随させて、終端抵抗の抵抗値を調整することが一般的に行なわれている。図８に示されるように、ＬＳＩ１００内に終端抵抗調整回路１０１の外付け抵抗以外の部分が設置されており、この終端抵抗調整回路１０１内に設けられたレプリカ抵抗Ｒrepは、端子Ｔ１を介して外付けのリファレンス抵抗Ｒrefと直列に接続され、電源端子ＶＤＤ−接地間に接続されている。レプリカ抵抗Ｒrepの電源と反対側の端子は、一方の入力端子に電源電圧の１／２の電圧が印加されている比較器２２の他方の入力端子に入力される。比較器２２の出力は、判定回路２３に入力されて判定結果コードに変換される。更にこの判定結果コードは、調整コード発生回路２４において調整コードに変換され、その調整コードに基づいてレプリカ抵抗Ｒrepの調整が行なわれる。また、この調整コードを用いて、ＬＳＩ１００内に設置された終端抵抗（図示省略）の調整が行われる。
特開平０８−１３９２７２号公報

上述した従来のレプリカ抵抗の調整方法では、図８に示されるように、外付けリファレンス抵抗Ｒrefの抵抗値に配線などの寄生抵抗Ｒparの抵抗値が加算されてしまうため、レプリカ抵抗の抵抗値を正確にリファレンス抵抗Ｒrefの抵抗値に合わせることができなくなる。特に、ＬＳＩテスタを用いてＬＳＩの試験を行う場合、ＬＳＩテスタのプローブ（探針）のＬＳＩパッドへの接触抵抗が寄生抵抗Ｒparに加わるため、レプリカ抵抗の抵抗値の目的抵抗値とのずれが大きくなり、その結果、終端抵抗の抵抗値が大きくずれた状態で試験が行われることになってしまい大きな問題となる。
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解決することであって、その目的は、寄生抵抗に影響されることなく、レプリカ抵抗をリファレンス抵抗の抵抗値に調整できるようにして、ＬＳＩ内蔵の終端抵抗を正確に目的の抵抗値に調整できるようにすることである。

上記の目的を達成するため、本発明によれば、ＬＳＩ外付けの参照抵抗をリファレンスとしてＬＳＩ内蔵のレプリカ抵抗の抵抗値を調整する終端抵抗調整方法において、第１の電源と第２の電源との間に、前記レプリカ抵抗と前記参照抵抗との直列回路を形成し、第１の電圧測定手段により前記レプリカ抵抗の２端子間の電圧を、第２の電圧測定手段により前記参照抵抗の２端子間の電圧をそれぞれ測定し、前記レプリカ抵抗の２端子間の電圧と前記参照抵抗の２端子間の電圧とに基づいて、前記レプリカ抵抗の抵抗値の調整を行なうことを特徴とする終端抵抗調整方法、が提供される。

また、上記の目的を達成するため、本発明によれば、ＬＳＩ外付けの参照抵抗をリファレンスとしてＬＳＩ内蔵のレプリカ抵抗の抵抗値を調整する終端抵抗調整回路において、第１の電源と第２の電源との間に、前記レプリカ抵抗と前記参照抵抗との直列回路を形成し、前記レプリカ抵抗の２端子間の電圧を測定する第１の電圧測定回路と、前記参照抵抗の２端子間の電圧を測定する第２の電圧測定回路と、測定された２つの抵抗の電圧値の比較を行う判定回路と、前記判定回路の判定結果に基づいて前記レプリカ抵抗の抵抗値の調整値に対応するコードを出力する調整コード発生回路と、を備える終端抵抗調整回路、が提供される。

〔作用〕
本発明によると、レプリカ抵抗の両端子間の電圧とリファレンス抵抗の両端子間の電圧とが独立に測定され、その二つの電圧測定値が比較され、その結果に基づいてレプリカ抵抗がリファレンス抵抗の抵抗値に調整される。すなわち、図１に示されるように、レプリカ抵抗とリファレンス抵抗との直列回路が形成され、レプリカ抵抗に生成される電圧Ｖ１とリファレンス抵抗に生成される電圧Ｖ２とが等しくなるようにレプリカ抵抗の調整が行われる。レプリカ抵抗とリファレンス抵抗との直列回路に流れる電流をＩ、レプリカ抵抗とリファレンス抵抗との抵抗値をそれぞれＲrep、Ｒrefとして、Ｖ１＝Ｖ２となるようにＲrepの調整を行うと、 Ｖ１＝Ｒrep・Ｉ、 Ｖ２＝Ｒref・Ｉ であることから、Ｒrep＝Ｒrefとなって、寄生抵抗Ｒparの抵抗値に関わらずＲrepがＲrefと等しくなる。よって、終端抵抗の抵抗値がリファレンス抵抗の抵抗値に正確に追随するようになる。

本発明によれば、外付けのリファレンス抵抗に付く寄生抵抗の抵抗値に依らずにレプリカ抵抗の抵抗値をリファレンス抵抗の抵抗値に合わせることが可能になる。したがって、本発明によれば、ＬＳＩ内蔵の終端抵抗を外付けのリファレンス抵抗の抵抗値に寄生抵抗の抵抗値に影響されることなく正確に追随させることが可能になる。

以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。
〔第１の実施の形態〕
図２は、本発明の第１の実施の形態を示すブロック図である。図２に示されるように、ＬＳＩ１００には、入力端子Ｔ４〜Ｔ９に接続された入力回路１０２が形成されると共に、終端抵抗調整回路１０１の外付け抵抗以外の部分が形成されている。入力回路１０２内には、バッファ１０が設置されており、バッファ１０の入力端子に接続された信号線には終端抵抗Ｒterが接続されている。終端抵抗調整回路１０１内には、レプリカ抵抗Ｒrepの外に電圧測定回路１１、１２、判定回路１３および調整コード発生回路１４が設けられている。レプリカ抵抗Ｒrepの一端は電源端子ＶＤＤに接続され、その他端は電圧測定回路１１の入力端子に接続されると共に、端子Ｔ１を介して外付けのリファレンス抵抗Ｒrefの一端に接続されている。リファレンス抵抗Ｒrefの他端は、接地されている。リファレンス抵抗Ｒrefの一端は端子Ｔ１を介して電圧測定回路１２の入力端子に接続されている。電圧測定回路１１と電圧測定回路１２の＋端子と−端子にはそれぞれ電源と接地とが反転してあるいは反転することなく接続されている。電圧測定回路１１と電圧測定回路１２とで生成された測定結果コードは、判定回路１３に入力されて比較され、その結果に基づいて生成された判定結果コードが調整コード発生回路１４宛て出力される。そして、調整コード発生回路１４が出力する調整コードにより、レプリカ抵抗Ｒrepの調整が行なわれ、レプリカ抵抗Ｒrepの抵抗値がリファレンス抵抗Ｒrefの抵抗値に合わせられる。具体的には、リファレンス抵抗Ｒrefの抵抗値調整は次のように行われる。判定回路１３は、電圧測定回路１１および電圧測定回路１２の出力する測定結果コードから、リファレンス抵抗Rrefよりレプリカ抵抗Rrepの方が小さいと判定した場合には“０”を、逆に大きいと判定した場合には“１”を生成してこれを判定結果コードとして出力する。調整コード発生回路１４は判定結果コードに応じて、調整コードを1ビットずつ変化させてリファレンス抵抗Ｒrefの抵抗値を調整する。この動作を繰り返す事で、レプリカ抵抗Ｒrepの抵抗値がリファレンス抵抗Ｒrefの抵抗値に近づき、温度変動などでレプリカ抵抗Rrepが変化した場合にも追従することになる。レプリカ抵抗Ｒrepを調整した調整コードと同一のコードにより、入力回路１０２に設けられた終端抵抗Ｒterも同様に制御される。このレプリカ抵抗調整方法によれば、リファレンス抵抗Ｒrefに付く寄生抵抗Ｒparに影響されることなくレプリカ抵抗の調整が行なわれることになり、レプリカ抵抗Ｒrepを、したがって終端抵抗Ｒterを正確にリファレンス抵抗Ｒrefの抵抗値に調整することが可能になる。前述したように外付けのリファレンス抵抗Ｒrefは、温度依存性の低い抵抗であり、かつ、高精度に形成された抵抗であるので、終端抵抗Ｒterも温度よらず高精度に調整されることになる。

図３は、電圧測定回路１１、１２の具体的構成を示す回路図であって、電圧測定回路１１では、＋端子が接地され、−端子が電源端子ＶＤＤに接続される。電圧測定回路１２では、逆に＋端子が電源端子ＶＤＤに接続され、−端子が接地される。＋端子と−端子との間には分圧抵抗が接続され、分圧抵抗の各分圧値は比較回路１５の反転入力端子に入力される。比較回路１５の正入力端子には電圧測定すべき抵抗（Ｒrep or Ｒref）の一端に接続される。各比較回路１５の出力は、電圧測定回路１１ではインバータ１９を介して、電圧測定回路１２ではそのままコーダ１６に入力され、コーダ１６からは比較回路１５の出力結果に応じた測定結果コードが出力される。

図４は、レプリカ抵抗Ｒrepの具体的構成を示す回路図である。レプリカ抵抗Ｒrepは、抵抗Ｒｋ（ｋは、１、２、３または４）とｐチャネルＭＯＳトランジスタＭｋとの直列回路を並列に接続したものである。抵抗Ｒ１〜Ｒ４の共通接続点は電源端子ＶＤＤに接続され、ＭＯＳトランジスタＭ１〜Ｍ４のソースは、図２に示される節点Ｎ１に共通に接続される。ＭＯＳトランジスタＭ１〜Ｍ４のゲートには、それぞれ調整コード発生回路から出力される調整コードが入力され、各ＭＯＳトランジスタのＯＮ、ＯＦＦが制御される。抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値は互いに異なっており、従って図示の回路により、（２^４−１）＝１５通りの抵抗値が得られる。説明の簡単のために、図４には抵抗が４本のみの回路が示されているが、並列接続される抵抗数は、求められている調整精度に応じて適宜選定される。
図２の入力回路１０２に接続される終端抵抗Ｒterも図４に示されるような、抵抗とｐチャネル型ＭＯＳトランジスタとの直列接続体の並列接続回路によって構成されている。

〔第２の実施の形態〕
図５は、本発明の第２の実施の形態の主要部を示すブロック図である。図５において、図２に示した第１の実施の形態の部分と同等の部分には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。また、図５においては終端抵抗の接続される入力回路の図示が省略されている。本実施の形態においては、第１の実施の形態の回路では、ＬＳＩ１００内設置されていた電圧測定回路１２が、ＬＳＩ１００外に実装されている。そして、電圧測定回路１２によって外付けのリファレンス抵抗Ｒrefの電圧が測定され、電圧測定回路１２において形成された測定結果コードは、端子Ｔ３を介してＬＳＩ１００内に取り込まれ、判定回路１３に入力される。それ以外の動作は第１の実施の形態の場合と同様である。
第２の実施の形態では、電圧測定回路１２のみをＬＳＩ外に設置したものであったが、電圧測定回路１１もＬＳＩ外に設置するようにすることができる。更には、判定回路１３を、あるいは、判定回路１３と調整コード発生回路１４もＬＳＩ外に設置するようにしてもよい。一般的にＬＳＩ内に形成された回路よりも外付けの回路の方がばらつきが少ないので、１ないし複数の回路をＬＳＩ外に実装することにより、より正確な調整が可能となる。

〔第３の実施の形態〕
図６は、本発明の第３の実施の形態の主要部を示すブロック図である。図６において、図２に示した第１の実施の形態の部分と同等の部分には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。また、図６においては終端抵抗の接続される入力回路の図示が省略されている。本実施の形態においては、第１の実施の形態においてＬＳＩ１００内に設置されていた電圧測定回路１１、１２、判定回路１３、調整コード発生回路１４の全てがＬＳＩ１００外に実装され、代わってＬＳＩ１００内には、レプリカ抵抗（終端抵抗）の調整を行うための調整コードが格納される不揮発性メモリ１８と、調整コード発生回路１４から端子Ｔ３を介して調整コードを受け取り、その調整コードの不揮発性メモリ１８への書き込みを制御する制御回路１７とがＬＳＩ１００内に設置される。

本実施の形態によれば、調整コードは不揮発性メモリに記録されるため、一度抵抗調整を行なえば、再調整が不要になる。例えば、ＬＳＩの工場出荷時や当該ＬＳＩが組み込まれた情報処理システムの立ち上げ時のみにリファレンス抵抗を参照した調整を行い、その後は不揮発性メモリに記憶された調整コードにより調整を行うようにすることができる。この場合に、端子Ｔ３は、レプリカ抵抗の抵抗値調整時にのみ調整コード入力用として用い、それ以外の場合には他の信号の入出力用ピンとして用いることができる。そのようにする場合、制御回路１７は、レプリカ抵抗の抵抗値調整時にのみ端子Ｔ３からの信号（調整コード）を書き込みデータとして不揮発性メモリ１８への書き込みを行なう。
一般的にＬＳＩの電源電圧変動および環境温度変化によってＬＳＩ内蔵抵抗の抵抗値は変化する。そこで、電源電圧変動や環境温度変化による内蔵抵抗の抵抗値変化を補償する電圧変動補正データおよび温度変化補正データを不揮発性メモリ内に格納しておき、電圧変動や温度変化に応じて調整コードの変更を行うようにしておけば、これらの変化に依らず正確な抵抗調整が可能である。

〔第４の実施の形態〕
図７は、本発明の第４の実施の形態の主要部を示すブロック図である。図７において、図６に示した第３の実施の形態の部分と同等の部分には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。また、図７においては終端抵抗の接続される入力回路の図示が省略されている。本実施の形態においては、第３の実施の形態において、ＬＳＩ外に実装されていた電圧測定回路１１、判定回路１３および調整コード発生回路１４がＬＳＩ内に取り込まれている。また、制御回路が、１７ａ、１７ｂに分割され制御回路１７ａはＬＳＩ外に設置されている。このようにすることにより、第３の実施の形態の場合よりも使用ピン数を１本少なくすることができる。本実施の形態においては、レプリカ抵抗の抵抗値調整時には、制御回路１７ｂは、端子Ｔ３より入力された測定結果コードを判定回路１３へ送出すると共に、調整コード発生回路１４で形成された調整コードを不揮発性メモリに書き込む制御を行なう。なお、本実施の形態では、測定結果コードをＬＳＩ内に入力する必要があるが、大規模なＬＳＩで搭載されているようなＬＳＩ制御系の信号に重畳させたり、コマンド化することで、既存のピンを利用し追加のピンは不要となる。

以上、好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこれら実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜の変更が可能なものである。例えば、実施の形態では入力回路に接続された終端抵抗について説明したが、出力回路に終端抵抗を接続する場合にも本発明の適用は可能である。また、レプリカ抵抗の接・断を説明するトランジスタは、ｐチャネル型トランジスタに代えてｎチャネル型のものを用いてもよく、更にはＭＥＳ型やバイポーラ型のトランジスタを用いることもできる。

本発明の原理を説明するための抵抗接続回路図。 本発明の第１の実施の形態を示すブロック図。 本発明の実施の形態において用いられる電圧測定回路の回路図。 本発明の実施の形態において用いられるレプリカ抵抗の回路図。 本発明の第２の実施の形態を示すブロック図。 本発明の第３の実施の形態を示すブロック図。 本発明の第４の実施の形態を示すブロック図。 従来例のブロック図。

符号の説明

１０ バッファ
１１、１２ 電圧測定回路
１３、２３ 判定回路
１４、２４ 調整コード発生回路
１５ 比較回路
１６ コーダ
１７、１７ａ、１７ｂ 制御回路
１８ 不揮発性メモリ
１９ インバータ
２２ 比較器
１００ ＬＳＩ
１０１ 終端抵抗調整回路
１０２ 入力回路
Ｒpar 寄生抵抗
Ｒref リファレンス抵抗
Ｒrep レプリカ抵抗
Ｒter 終端抵抗

Claims (12)

1. ＬＳＩ外付けの参照抵抗をリファレンスとしてＬＳＩ内蔵のレプリカ抵抗の抵抗値を調整する終端抵抗調整方法において、第１の電源と第２の電源との間に、前記レプリカ抵抗と前記参照抵抗との直列回路を形成し、第１の電圧測定手段により前記レプリカ抵抗の２端子間の電圧を、第２の電圧測定手段により前記参照抵抗の２端子間の電圧をそれぞれ測定し、前記レプリカ抵抗の２端子間の電圧と前記参照抵抗の２端子間の電圧とに基づいて、前記レプリカ抵抗の抵抗値の調整を行なうことを特徴とする終端抵抗調整方法。
2. 前記ＬＳＩが本来の回路動作を行なう際に、その回路動作と並行して前記レプリカ抵抗の抵抗値の調整が行なわれることを特徴とする請求項１に記載の終端抵抗調整方法。
3. 前記ＬＳＩが情報処理装置内に組み込まれており、該情報処理装置の立ち上げ時に前記レプリカ抵抗の抵抗値の調整が行なわれることを特徴とする請求項１に記載の終端抵抗調整方法。
4. 前記レプリカ抵抗の２端子間の電圧と前記参照抵抗の２端子間の電圧とに基づいて調整コードを形成し、該調整コードを不揮発性メモリに記憶させ、前記レプリカ抵抗の抵抗値の調整が、前記不揮発性メモリに記憶された前記調整コードにより行なわれることを特徴とする請求項１に記載の終端抵抗調整方法。
   
   
5. 前記不揮発性メモリには、温度変化に対応して前記調整コードを変化させるための温度変化補正コードが記憶されていることを特徴とする請求項４に記載の終端抵抗調整方法。
6. ＬＳＩ外付けの参照抵抗をリファレンスとしてＬＳＩ内蔵のレプリカ抵抗の抵抗値を調整する終端抵抗調整回路において、第１の電源と第２の電源との間に、前記レプリカ抵抗と前記参照抵抗との直列回路を形成し、前記レプリカ抵抗の２端子間の電圧を測定する第１の電圧測定回路と、前記参照抵抗の２端子間の電圧を測定する第２の電圧測定回路と、測定された２つの抵抗の電圧値の比較を行う判定回路と、前記判定回路の判定結果に基づいて前記レプリカ抵抗の抵抗値の調整値に対応するコードを出力する調整コード発生回路と、を備える終端抵抗調整回路。
7. 不揮発性メモリ回路を更に備え、前記調整コード発生回路の出力コードを前記不揮発性メモリ回路に格納し、格納された前記不揮発性メモリ回路のコードに基づいて前記レプリカ抵抗の抵抗値調整が行なわれることを特徴とする請求項６に記載の終端抵抗調整回路。
8. 前記不揮発性メモリ回路には、格納された前記調整コードを環境温度に応じて補正するための温度変化補正データが格納されていることを特徴とする請求項７に記載の終端抵抗調整回路。
9. 前記参照抵抗以外の、前記第１の電圧測定回路、前記第２の電圧測定回路、前記判定回路、および、前記調整コード発生回路が前記ＬＳＩ内に設置されていることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の終端抵抗調整回路。
10. 前記レプリカ抵抗以外の、前記参照抵抗、前記第１の電圧測定回路、前記第２の電圧測定回路、前記判定回路、および、前記調整コード発生回路が前記ＬＳＩ外に設置されていることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の終端抵抗調整回路。
11. 前記参照抵抗および前記第２の電圧測定回路以外の、前記第１の電圧測定回路、前記判定回路、および、前記調整コード発生回路が前記ＬＳＩ内に設置されていることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の終端抵抗調整回路。
12. 前記第１の電圧測定回路と前記第２の電圧測定回路とは、同一の回路構成を有し、かつ、電源接続端子と接地接続端子とが互いに反転していることを特徴とする請求項６から１１のいずれかに記載の終端抵抗調整回路。

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