JP5048424B2 - Disconnect detection circuit and transmitter / receiver - Google Patents
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Description
本発明は、シリアルデータ送信において装置の取り外しを判断するディスコネクト検出回路に関する。 The present invention relates to a disconnection detection circuit that determines device removal in serial data transmission.
コンピュータ(PC)、プリンタ、スキャナをはじめ、DVDドライブ,デジタルビデオカメラ等を相互に接続するためのインターフェースとして、USB(Universal Serial Bus)規格が、広く用いられている。さらに、近年では、携帯電話や携帯音楽プレイヤーなどのデータ転送用途にも注目されている。 The USB (Universal Serial Bus) standard is widely used as an interface for connecting computers (PCs), printers, scanners, DVD drives, digital video cameras, and the like. Furthermore, in recent years, attention has also been paid to data transfer applications such as cellular phones and portable music players.
USB規格においては、ホスト機器は、ターゲット機器へのコマンド送出や状態チェック、スケジューリング、着脱のチェックなど非常に多くの機能が要求される。一方、ターゲット機器はハードウエア・ソフトウエアともかなり単純な構成になるので、安価な機器にも使用できる。このように、USB装置は、ホストとターゲットをあえて非対称とすることで、ターゲット側を極力単純で低価格のものにして、さまざまな周辺機器を一つのバスに接続することを可能にしている。ホスト側機能の実現は大変であるが、ホストのCPUは通常、非常に高性能であるし、コントローラもチップセットに内蔵されるのでコストの問題も少なかった。 In the USB standard, the host device is required to have a large number of functions such as command transmission to the target device, status check, scheduling, and attachment / detachment check. On the other hand, since the target device has a fairly simple configuration with hardware and software, it can also be used for inexpensive devices. As described above, the USB device intentionally makes the host and the target asymmetrical so that the target side is as simple and inexpensive as possible, and various peripheral devices can be connected to one bus. Although the host-side function is difficult to implement, the host CPU usually has very high performance, and the controller is also built in the chipset, so there are few cost problems.
USBの高速転送規格であるUSB2.0のデータの送受信は小振幅差動信号により行なわれる。USB2.0等の高速シリアルインターフェース規格では、最大転送速度は480Mbpsと高速であるため、一対の小振幅差動信号でデータを転送する。信号を小振幅にすることで信号の送受信を高速にし、信号を差動にすることでノイズに対する耐性を高くしているわけである。相手側機器が取り外されたどうかも、この小振幅の差動信号を検出することで行う。 Data transmission / reception of USB 2.0, which is a USB high-speed transfer standard, is performed by a small amplitude differential signal. In the high-speed serial interface standard such as USB 2.0, the maximum transfer speed is as high as 480 Mbps, and therefore data is transferred with a pair of small amplitude differential signals. By making the signal a small amplitude, signal transmission / reception is performed at high speed, and by making the signal differential, resistance to noise is increased. Whether or not the counterpart device is removed is also detected by detecting this small amplitude differential signal.
USB2.0のHSモード(HighSpeedモード)においては、上流側デバイス(HOSTデバイス又はHUBデバイス等と呼ばれるHOST機器)は、下流側デバイス(ペリフェラルデバイス等と呼ばれるターゲット機器)との接続状態を検出するために、USBインターフェースの差動信号DP,DMをJ状態(DP端子がHレベルでDM端子がLレベルの状態)又はK状態(DP端子がLレベルでDM端子がHレベルの状態)に駆動し、この時のDP−DM間の差動電圧値が625mV以上である場合は、下流側デバイスが非接続状態であると認識されなければならない、と決められている。また、525mV以下である場合には、下流側デバイスが接続状態であると認識されなければならない、とも決められている。このように、非接続/接続の閾値は微小であるので、接続状態検出の動作が不十分になりやすいという問題があった。さらに、通常、USB装置部はLSI化されるわけであるが、LSI、特にアナログ回路で実現する機能においては、プロセスのバラツキ、周囲温度の変動を考慮して、絶対値を保証するのは困難であり、あるいは実現するとしては、過大な動作電流を必要とし回路規模も過大になるという問題があった。 In the USB 2.0 HS mode (HighSpeed mode), an upstream device (a HOST device called a HOST device or a HUB device) detects a connection state with a downstream device (a target device called a peripheral device). In addition, the USB interface differential signals DP and DM are driven to J state (DP terminal is at H level and DM terminal is at L level) or K state (DP terminal is at L level and DM terminal is at H level). When the differential voltage value between DP and DM at this time is 625 mV or more, it is determined that the downstream device must be recognized as being disconnected. It is also determined that if the voltage is 525 mV or less, the downstream device must be recognized as being connected. As described above, since the threshold value for non-connection / connection is minute, there is a problem that the operation for detecting the connection state tends to be insufficient. In addition, although the USB device is usually implemented as an LSI, it is difficult to guarantee the absolute value in consideration of process variations and variations in ambient temperature in the functions realized by LSI, especially analog circuits. However, in order to realize it, there is a problem that an excessive operating current is required and the circuit scale becomes excessive.
しかし、近年、ホスト機器にもターゲット機器にもなれるUSB-OTG(On-The-Go)規格がUSB2.0規格を拡張するかたちで制定され、携帯電話などの携帯機器のUSB装置に採用されつつある。つまり、USBメモリなどのターゲット機器を接続する場合にはホスト機器として、従来どおりPCと接続する場合はターゲット機器として動作するOTG機器が用いられつつある。OTG規格においては、従来の上流側デバイスの機能も要求される。従って、従来以上に小型で低消費電流なものが求められている。前述したように、ターゲット機器の着脱の監視は、ホスト機器の機能であるので、OTG機器にも必要となる。その着脱の監視は、ディスコネクト検出回路で行われる。 However, in recent years, the USB-OTG (On-The-Go) standard that can be used as both a host device and a target device has been established as an extension of the USB 2.0 standard, and is being adopted in USB devices for portable devices such as mobile phones. is there. In other words, an OTG device that operates as a target device is being used as a host device when a target device such as a USB memory is connected, and when connected to a PC as usual. In the OTG standard, the function of a conventional upstream device is also required. Accordingly, there is a demand for a smaller and lower current consumption than ever before. As described above, since the monitoring of the attachment / detachment of the target device is a function of the host device, it is also necessary for the OTG device. The attachment / detachment is monitored by a disconnect detection circuit.
ディスコネクト検出回路は、上述の小振幅差動信号の振幅値の大小によって、ターゲット機器が接続されているかどうかを判断することになる。たとえばUSB2.0の認証テストにおいては、差動振幅525mV以下では接続状態、差動振幅625mV以上では非接続状態と判定されなければならないと規定されている。高精度の検出を要求されるので、動作が不十分になりやすい。しかも、携帯電話などの携帯機器に搭載するには、消費電流の低減、回路規模の削減など、従来以上に、その対策技術が求められている。 The disconnect detection circuit determines whether the target device is connected based on the amplitude value of the small amplitude differential signal. For example, the USB 2.0 authentication test stipulates that a connection state must be determined when the differential amplitude is 525 mV or less, and a non-connection state must be determined when the differential amplitude is 625 mV or more. Since high-precision detection is required, the operation tends to be insufficient. Moreover, in order to be mounted on a portable device such as a cellular phone, countermeasure techniques are required more than ever, such as reduction of current consumption and reduction of circuit scale.
たとえば、特開2007−49273号公報や特開2007−73036号公報は、この課題を解決するためになされたものであり、LSI化に適したディスコネクト回路が提案されている。しかし、固定値であるリファレンス電圧と比較するという回路であるので、十分効果があるとは言えない。
このような状況を鑑み、本発明の目的は、プロセスや周囲温度の変動があっても動作が不十分にならないディスコネクト検出回路を提供することである。 In view of such a situation, an object of the present invention is to provide a disconnection detection circuit whose operation is not insufficient even when there is a variation in process and ambient temperature.
本発明に係る第1のディスコネクト検出回路は、一定時間毎に送信される1対の差動信号からなるシリアル送信信号を入力し前記1対の差動信号の電圧を増幅する第1の差動増幅器と、前記差動信号の反転電圧を増幅する第2の差動増幅器と、DAコンバータの出力電圧を増幅する第3の差動増幅器と、第1の差動増幅器の出力電圧から第3の差動増幅器の出力電圧を減算する第1の減算器と、第1の減算器の減算結果の正負を判断する第1のコンパレータと、第2の差動増幅器の出力電圧から第3の差動増幅器の出力電圧を減算する第2の減算器と、第2の減算器の減算結果の正負を判断する第2のコンパレータと、前記第1のコンパレータの出力電圧と前記第2のコンパレータの出力電圧のいずれかが正であるとき1を出力し、その他の場合に0を出力するOR回路と、一定時間毎に送信することが定められている前記送信信号の所定時間位置での前記OR回路の出力が1の場合は前記DAコンバータの出力電圧を下降させ、前記OR回路の出力が0の場合は前記DAコンバータの出力電圧を上昇させ、前記OR回路の出力が1から0にあるいは0から1に変化した時の前記DAコンバータの設定値をもって前記差動信号の振幅値とする検出制御回路とからなる。前記振幅値より装置取り外しを判断する。
A first disconnect detection circuit according to the present invention receives a serial transmission signal made up of a pair of differential signals transmitted at regular intervals, and amplifies the voltage of the pair of differential signals. A dynamic amplifier, a second differential amplifier that amplifies the inverted voltage of the differential signal, a third differential amplifier that amplifies the output voltage of the DA converter, and a third differential amplifier based on the output voltage of the first differential amplifier. A first subtractor for subtracting the output voltage of the differential amplifier, a first comparator for determining the sign of the subtraction result of the first subtractor, and a third difference from the output voltage of the second differential amplifier. A second subtracter for subtracting the output voltage of the dynamic amplifier; a second comparator for determining whether the subtraction result of the second subtractor is positive; an output voltage of the first comparator; and an output of the second comparator When one of the voltages is positive,
本発明に係る第2のディスコネクト検出回路は、一定時間毎に送信することが定められている1対の差動信号で定められたフォーマットの送信信号の差動信号の振幅値を検出することで装置取り外しを判断するディスコネクト検出回路であって、差動信号の電圧を増幅する第1の差動増幅器と、前記差動信号の反転電圧を増幅する第2の差動増幅器と、DAコンバータの電圧を増幅する第3の差動増幅器と、第1の差動増幅器の出力電圧と第3の差動増幅器の出力電圧を比較する第1のコンパレータと、第2の差動増幅器の出力電圧と第3の差動増幅器の出力電圧を比較する第2のコンパレータと、前記第1のコンパレータの出力電圧と前記第2のコンパレータの出力電圧のいずれかが正であるとき1を出力し、その他の場合に0を出力するOR回路と、一定時間毎に送信することが定められている前記送信信号の所定時間位置での前記OR回路の出力が1の場合は前記DAコンバータの出力電圧を下降させ、前記OR回路の出力が0の場合は前記DAコンバータの出力電圧を上昇させ、前記OR回路の出力が1から0にあるいは0から1に変化した時のDAコンバータの設定値をもって前記差動信号の振幅値とする検出制御回路とからなる。前記振幅値より装置取り外しを判断する。
A second disconnection detection circuit according to the present invention detects an amplitude value of a differential signal of a transmission signal having a format defined by a pair of differential signals that are determined to be transmitted at regular intervals. A disconnect detection circuit for determining whether the device is removed, a first differential amplifier that amplifies the voltage of the differential signal, a second differential amplifier that amplifies the inverted voltage of the differential signal, and a DA converter A third differential amplifier that amplifies the voltage of the first differential amplifier, a first comparator that compares the output voltage of the first differential amplifier and the output voltage of the third differential amplifier, and the output voltage of the second differential amplifier And the second comparator for comparing the output voltages of the third differential amplifier, 1 is output when either the output voltage of the first comparator or the output voltage of the second comparator is positive, and the
本発明に係る第3のディスコネクト検出回路は、一定時間毎に送信される1対の差動信号からなるシリアル送信信号を入力し前記1対の差動信号の電圧を増幅する、オフセット電圧制御可能な第1の差動増幅器と、前記差動信号の反転電圧を増幅する、オフセット電圧制御可能な第2の差動増幅器と、DAコンバータの電圧を増幅し、前記第1及び第2の差動増幅器のオフセット制御入力とする第3の差動増幅器と、前記第1の差動増幅器の出力電圧の正負を判断する第1のコンパレータと、前記第2の差動増幅器の出力電圧の正負を判断する第2のコンパレータと、前記第1のコンパレータの出力電圧と前記第2のコンパレータの出力電圧のいずれかが正であるとき1を出力し、その他の場合に0を出力するOR回路と、一定時間毎に送信することが定められている前記送信信号の所定時間位置での前記OR回路の出力が1の場合は前記DAコンバータの出力電圧を下降させ、前記OR回路の出力が0の場合は前記DAコンバータ電圧を上昇させ、前記OR回路出力が1から0にあるいは0から1に変化した時のDAコンバータ設定値をもって前記差動信号の振幅値とする検出制御回路とからなる。前記振幅値より装置取り外しを判断する。 The third disconnection detection circuit according to the present invention receives a serial transmission signal composed of a pair of differential signals transmitted at regular intervals and amplifies the voltage of the pair of differential signals. A first differential amplifier capable of amplifying an inverted voltage of the differential signal, a second differential amplifier capable of controlling an offset voltage, amplifying the voltage of the DA converter, and the first and second differences. A third differential amplifier serving as an offset control input of the dynamic amplifier; a first comparator for determining whether the output voltage of the first differential amplifier is positive or negative; and whether the output voltage of the second differential amplifier is positive or negative. A second comparator for determining; an OR circuit that outputs 1 when any of the output voltage of the first comparator and the output voltage of the second comparator is positive; and outputs 0 in other cases; Send at regular intervals When the output of the OR circuit at a predetermined time position of the transmission signal is determined to be 1, the output voltage of the DA converter is decreased, and when the output of the OR circuit is 0, the DA converter voltage And a detection control circuit for setting the DA converter set value when the OR circuit output changes from 1 to 0 or from 0 to 1 as the amplitude value of the differential signal. Device removal is determined from the amplitude value.
いずれかの前記ディスコネクト検出回路において、好ましくは、前記第1及び第2の差動増幅器、第1及び第2の減算器および第1及び第2のコンパレータが近接して配置される。 In any one of the disconnection detection circuits, preferably, the first and second differential amplifiers, the first and second subtractors, and the first and second comparators are arranged close to each other.
いずれかの前記ディスコネクト検出回路において、好ましくは、前記OR回路の出力を保持する保持手段を有し、前記DAコンバータとその他の部分とが別々にイネーブル状態に設定可能である。 Any of the disconnection detection circuits preferably includes holding means for holding the output of the OR circuit, and the DA converter and the other parts can be separately set to an enable state.
いずれかの前記ディスコネクト検出回路において、前記送信信号のフォーマットは、たとえば、USB2.0規格である。 In any one of the disconnect detection circuits, the format of the transmission signal is, for example, the USB 2.0 standard.
本発明に係る送受信装置は、送信信号を相互に送受信するシリアルデータインターフェースの送受信装置であって、一定時間毎に送信される1対の差動信号からなるシリアル送信信号を送信する送信回路と、上述のいずれかのディスコネクト検出回路を有する。 A transmission / reception apparatus according to the present invention is a transmission / reception apparatus of a serial data interface that transmits / receives transmission signals to / from each other, and a transmission circuit that transmits a serial transmission signal composed of a pair of differential signals transmitted every predetermined time; Any one of the disconnect detection circuits described above is included.
本発明に係るディスコネクト検出方法では、一定時間毎に送信される1対の差動信号からなるシリアル送信信号を入力し前記1対の差動信号の電圧およびその反転電圧を差動増幅し、次に、前記差動信号の電圧の差動増幅値とDAコンバータの出力電圧とを比較し、前記差動信号の反転電圧の差動増幅値と前記DAコンバータの出力電圧の差とを比較する。2つの比較結果のOR演算により、いずれかの差動増幅値の方が大きいとき1を出力する。一定時間毎に送信される前記送信信号の所定時間位置での前記OR演算の出力が1の場合はDAコンバータの出力電圧を下降させ、前記OR演算の出力が0の場合はDAコンバータの出力電圧を上昇させ、前記OR演算の出力が1から0にあるいは0から1に変化した時のDAコンバータの設定値をもって前記差動信号の振幅値とする。そして、前記振幅値の大きさより装置取り外しを判断する。 In the disconnect detection method according to the present invention, a serial transmission signal composed of a pair of differential signals transmitted at regular intervals is input, and the voltage of the pair of differential signals and the inverted voltage thereof are differentially amplified. Next, the differential amplification value of the voltage of the differential signal is compared with the output voltage of the DA converter, and the differential amplification value of the inverted voltage of the differential signal is compared with the difference between the output voltages of the DA converter. . When one of the differential amplification values is larger by OR operation of the two comparison results, 1 is output. When the output of the OR operation at a predetermined time position of the transmission signal transmitted every predetermined time is 1, the output voltage of the DA converter is lowered, and when the output of the OR operation is 0, the output voltage of the DA converter And the set value of the DA converter when the output of the OR operation changes from 1 to 0 or from 0 to 1 is used as the amplitude value of the differential signal. Then, the removal of the device is determined from the magnitude of the amplitude value.
本発明に係るディスコネクト検出回路や送受信装置は、プロセスや周囲温度の変動に基づいて増幅ゲインやオフセット電圧が発生しても、正確に機器の取り外しが検出できる。
また、回路規模が小さく低消費電力で動作する。
The disconnect detection circuit and the transmission / reception apparatus according to the present invention can accurately detect the removal of a device even if an amplification gain or an offset voltage is generated based on a change in process or ambient temperature.
In addition, the circuit scale is small and the device operates with low power consumption.
以下、添付の図面を参照して発明の実施の形態を説明する。
図1を参照して、USB2.0規格のHSモードにおける、ディスコネクト検出を説明する。図1に示されるように、送信側機器と受信側機器の間でシリアルデータインターフェースが設けられ、1対の差動信号DP,DMで定められたフォーマットの送信信号が送られる。HSモードでは、差動信号対DP、DMは、送信側機器、受信側機器のそれぞれで45Ωで終端する。送信ドライバは、この状態、すなわち合成抵抗22.5Ωでほぼ400mVの差動信号振幅となるような電流を駆動することが決められている。いま受信側機器が取り外された場合を考えると、差動信号振幅はほぼ2倍の800mVになることが容易にわかる。このように、差動振幅レベルを検出して、機器が取り外されたかどうかを判断するのが、ディスコネクト検出である。これを検出するため、ディスコネクト検出回路は、送信ドライバの出力側で差動信号対DP、DMの差動信号振幅を検出し、その大きさから取り外しの有無を判断する。送信側機器と受信側機器は、たとえば、USB-OTG規格による送受信機である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
With reference to FIG. 1, disconnect detection in the HS mode of the USB 2.0 standard will be described. As shown in FIG. 1, a serial data interface is provided between a transmission side device and a reception side device, and a transmission signal having a format defined by a pair of differential signals DP and DM is transmitted. In the HS mode, the differential signal pair DP, DM is terminated at 45Ω in each of the transmission side device and the reception side device. The transmission driver is determined to drive a current in this state, that is, a differential signal amplitude of approximately 400 mV with a combined resistance of 22.5Ω. Considering the case where the receiving side device is removed now, it can be easily seen that the differential signal amplitude is approximately doubled to 800 mV. In this manner, disconnection detection is performed by detecting the differential amplitude level and determining whether or not the device has been removed. In order to detect this, the disconnection detection circuit detects the differential signal amplitude of the differential signal pair DP and DM on the output side of the transmission driver, and determines whether or not to remove from the magnitude. The transmission side device and the reception side device are, for example, transceivers based on the USB-OTG standard.
USB規格では、パケットという最小構成のデータ列を双方でやり取りを行いながら、データ転送を行う。時間的なものは、SOF(Start Of Flame)パケットで始まるフレームという単位で管理される。USB2.0のHSモードにおいては、1フレームは125μ秒で、パケットはフレームを跨がないようにスケジューリングすることや1フレーム内に挿入できる最大データパケット数といったものが決められている。 According to the USB standard, data transfer is performed while exchanging a data string of a minimum configuration called a packet between both sides. What is temporal is managed in units of frames starting with SOF (Start Of Flame) packets. In the USB 2.0 HS mode, one frame is 125 μsec, and the packet is scheduled so as not to cross the frame, and the maximum number of data packets that can be inserted in one frame is determined.
また、パケットは、SYNCパターン(SOP:Start Of Packetと呼ばれる場合もある)で始まり、EOP(End Of Packet)パターンで終わることが決められている。ここで、詳細は略すが、差動1をJ、差動0をKと表して、SYNCパターンはKJの繰り返し15回とKKという32ビットのパターン。EOPパターンは、直前の状態がKであれば反転したJが、直前の状態がJであれば反転したKが、決められたビット長(前述のSOFパケットは40ビット)続くパターンである。 Further, it is determined that a packet starts with a SYNC pattern (sometimes called SOP: Start Of Packet) and ends with an EOP (End Of Packet) pattern. Here, although details are omitted, the differential 1 is represented as J, the differential 0 is represented as K, and the SYNC pattern is a 32-bit pattern of 15 repetitions of KJ and KK. The EOP pattern is a pattern in which the inverted J follows if the previous state is K, and the inverted K if the previous state is J continues for a predetermined bit length (40 bits for the SOF packet described above).
前述のSOFパケットを送信するのは、スケジューリングを管理する機能をもつホスト機器すなわち上位側デバイスと決まっており、このSOFパケットのEOP期間の差動振幅レベルで、下流側機器が取り外されたかどうかを判定することが決められている。 The transmission of the SOF packet is determined by the host device having a function for managing scheduling, that is, the upper device, and whether or not the downstream device is removed at the differential amplitude level in the EOP period of the SOF packet. It is decided to judge.
図2は、USB2.0規格のHSモードでSOFパケットを送信した際の、一般的な波形を示す。図では、差動増幅された電圧のレベル(level)が時間(time)に対して示される。パケットは、55〜115msecでのSYNCパターンと175〜255msecでのEOPパターンを含む。このように、増幅器の周波数特性により、SYNCパターンのように最小反転期間(周波数でいうと240MHz)とEOPパターンのような反転なし期間(周波数でいうと240/40=6Mhz)では差動振幅レベルは大きく異なってしまう。もちろん、240MHzまでフラットな増幅率の増幅器を用いればこのような波形にはならないが、回路規模も、消費電流も過大になってしまうのは明らかである。従って、USB2.0規格では、比較的振幅が安定するEOPパターン期間(図2の175〜255nsecの期間)でディスコネクト検出を行うよう決められたわけである。 FIG. 2 shows a general waveform when an SOF packet is transmitted in the USB mode HS mode. In the figure, the level of the differentially amplified voltage is shown with respect to time. The packet includes a SYNC pattern at 55 to 115 msec and an EOP pattern at 175 to 255 msec. In this way, the differential amplitude level in the minimum inversion period (240 MHz in terms of frequency) and the non-inversion period (240/40 = 6 Mhz in frequency) like the EOP pattern due to the frequency characteristics of the amplifier. Will be very different. Of course, if an amplifier with a flat amplification factor up to 240 MHz is used, such a waveform will not be obtained, but it is clear that the circuit scale and current consumption become excessive. Therefore, in the USB 2.0 standard, it has been decided to perform disconnect detection in an EOP pattern period (period of 175 to 255 nsec in FIG. 2) in which the amplitude is relatively stable.
図3は、ディスコネクト検出回路の1実施形態を示したものである。差動信号対DP−DMの電圧差は、第1の差動増幅器10で、DM−DPの電圧差は、第2の差動増幅器12で増幅される。同時に、DAコンバータ16で発生される比較対象のリファレンス電圧も、差動増幅器10,12と特性の揃った第3の差動増幅器14(いわゆるレプリカと称される手法で作られた回路)で増幅される。DAコンバータ16は、入力データ(設定値DAC data)に基づいてリファレンス電圧を出力する。差動増幅器10,12の出力はそれぞれ、差動増幅器14の出力によって減算器18,20において減算された後、ゼロクロスコンパレータ22、24で比較される。ゼロクロスコンパレータ22、24の出力はOR回路26でOR演算された後、ラッチ28にて所定の時間にタイミング信号LTでラッチされ、ラッチ信号LOとして出力される。ラッチタイミングは図6に示される。ここで、差動増幅器10,12,14や、減算器18,20、ゼロクロスコンパレータ22,24のアナログ回路は、LSI内で、近傍に同一レイアウト、あるいは、左右対称、上下対称のレイアウトで配置する。これにより、特性のそろった素子が比較的容易に実現できる。
FIG. 3 shows an embodiment of the disconnect detection circuit. The voltage difference of the differential signal pair DP-DM is amplified by the first
図4は、ディスコネクト検出回路の別の実施形態を示す。差動信号対の電圧差DP−DMは、差動増幅器10で、DM−DPの電圧差は、差動増幅器12で増幅される。同時に、比較対象のリファレンス電圧(DAコンバータ16で発生)も、差動増幅器10,12と特性のそろった差動増幅器14で増幅される。差動増幅器10,12の出力はそれぞれ、差動増幅器14の出力をゼロクロスコンパレータ22、24で比較される。コンパレータ22、24の出力はOR回路26でのOR演算の後で、ラッチ28にて、図6に示す所定時間にタイミング信号LTでラッチされ、ラッチ信号LOとして出力される。
FIG. 4 shows another embodiment of the disconnect detection circuit. The voltage difference DP-DM of the differential signal pair is amplified by the
一般に、LSI内の増幅器特性などの絶対値を補償することは、プロセスのバラツキ、周囲温度などを考慮すると非常に困難であるが、同一LSI内の近傍エリアに同一レイアウトで配置することで相対特性を揃えることは比較的容易である。図3や図4のディスコネクト検出回路においては、差動増幅器、減算器、コンパレータなどの特性は、相対的にそろっていることのみが要求されるので、サイズも小さく消費電流も少ない回路で実現できる。また、DAコンバータ16も、差動振幅値を判定するOR回路出力の出力変化を発生させれば良いだけであるので、それほど絶対値精度は要求されないし、変換時間も次の所定送信信号までに安定すればよいだけであるので、小さなサイズ、少ない消費電流の回路で実現できる。
In general, it is very difficult to compensate for absolute values such as amplifier characteristics in an LSI in consideration of process variations, ambient temperature, etc., but the relative characteristics can be obtained by arranging them in the same area in the same area in the same LSI. It is relatively easy to align. In the disconnect detection circuit shown in FIGS. 3 and 4, only the characteristics of the differential amplifier, the subtractor, the comparator, etc. are required to be relatively uniform, so that the circuit is small in size and consumes little current. it can. Also, since the
なお、一般にコンパレータは、変動しないレファレンス電圧と比較する方が、動作スピードも速く精度もよい。従って、図3の回路では、コンパレータの前に減算器を置いている。しかし、コンパレータの動作スピードや精度が満たされるなら、減算器を用いない図4の回路を用いるのがよい。 In general, a comparator is faster and more accurate when compared with a reference voltage that does not vary. Therefore, in the circuit of FIG. 3, a subtracter is placed in front of the comparator. However, if the operation speed and accuracy of the comparator are satisfied, it is preferable to use the circuit of FIG. 4 that does not use a subtracter.
図5は、ディスコネクト検出回路の別の実施形態を示す。差動信号対の電圧差DP−DMは、差動増幅器10’で、DM−DPの電圧差は、差動増幅器12’で増幅される。同時に、比較対象のリファレンス電圧(DAコンバータ16で発生)も、差動増幅器10’,12’と特性の揃った差動増幅器14で増幅される。ここで、差動増幅器10’,12’はオフセット電圧キャンセル機能付きの差動増幅器であり、差動増幅器14の出力をオフセット電圧としてキャンセルした後、ゼロクロスコンパレータ22、24で比較される。ゼロクロスコンパレータ22、24の出力はOR回路26でOR演算された後、ラッチ28にて、図6に示す所定時間にタイミング信号LTでラッチされ、ラッチ信号LOとして出力される。このディスコネクト検出回路においては、第3の差動増幅器の出力の減算を、オフセットキャンセル機能で代用するので、減算器18,20を省略できる。その他の作用効果は図1の回路と同じである。なお、差動増幅器は計装増幅器に使われることが多い。計装増幅器はそのアプリケーション上、オフセットをキャンセルする機能を持っているのが普通である。つまり、本実施形態で用いるオフセットキャンセル機能付きの差動増幅器10’、12’は信頼度の高い技術である。
FIG. 5 shows another embodiment of the disconnect detection circuit. The differential signal pair voltage difference DP-DM is amplified by the differential amplifier 10 ', and the DM-DP voltage difference is amplified by the differential amplifier 12'. At the same time, the reference voltage to be compared (generated by the DA converter 16) is also amplified by the
図6は、図3、図4または図5のディスコネクト検出回路においてラッチタイミング信号LTとDAコンバータへの設定値を確定させるタイミングを示す。ラッチタイミング信号LTはSOFパケットのEOP期間の終わりに出力される。なお、Clock、TxValid、TxReady、TxDATAの各信号は、USB装置の論理的機能を実現するSIE(Serial Interface Engine)と、本発明のディスコネクト回路をはじめ、ドライバやレシーバなどを含む物理層ブロックの業界標準インターフェースであるUTMI(USB Transceiver Macrocell Interface)を想定して書いているが、特にUTMIに限定するものではない。 FIG. 6 shows the timing for determining the latch timing signal LT and the set value for the DA converter in the disconnect detection circuit of FIG. 3, FIG. 4 or FIG. The latch timing signal LT is output at the end of the EOP period of the SOF packet. The Clock, TxValid, TxReady, and TxDATA signals are signals of physical layer blocks including the SIE (Serial Interface Engine) that realizes the logical function of the USB device, the disconnect circuit of the present invention, and the driver and receiver. It is written assuming the industry standard interface UTMI (USB Transceiver Macrocell Interface), but is not limited to UTMI.
図7は、上述のディスコネクト検出回路においてディスコネクトを検出する際の手順をフローチャートで示す。ラッチタイミングで、すなわち、ラッチタイミング信号LTがHレベルであるとき(S10でYES)、ラッチ28の出力信号LOを取得する。なお、BLO(BeforeLO:一つ前のタイミングで保持された出力信号LO)も記憶されている。LOとBLOが両方Hであれば(S12でYES)、DAコンバータ16に設定する値(DACdata)をデクリメントして(S14)、DAコンバータの発生電圧を下げる。LOとBLOが両方Lであれば(S16でYES)、DAコンバータ16に設定する値(DACdata)をインクリメントして(S18)、DAコンバータ16の発生電圧を上げる。LOとBLOの値が異なれば(S16でNO)、その時のDAコンバータへの設定値を判定データとする(S20)。ここで、DAコンバータ16への設定データと発生電圧の関係は比例関係にあれば、下流側機器が接続された状態と非接続状態では、設定データにはほぼ2倍の差となるはずであるので、取り外しされたどうかの判定が容易に行える。
FIG. 7 is a flowchart showing a procedure for detecting a disconnect in the disconnect detection circuit described above. At the latch timing, that is, when the latch timing signal LT is at the H level (YES in S10), the output signal LO of the
ディスコネクト検出は装置間の接続コネクタが物理的に取り外しされたか否かを検出するものであるから、瞬時に判定できる必要はない。たとえば、USB2.0規格においては、SOFパケットのEOP部分で判定することが記載されている。このSOFパケットは、125μs毎に送信することが決められているパケットである。言い換えれば、SOFパケットを送信していない期間は、ディスコネクト検出回路はディスイネーブル状態で何ら不都合はないので、パワーセーブのためにディスイネーブルにすることは、容易に考えられる。しかし、ディスイネーブルにする場合、次にイネーブルにした際、所定時間内でディスコネクト回路が安定して動作できるようにする必要があるのも明らかである。一般に、DAコンバータ16の出力電圧が安定するまでの時間を早めるには、DAコンバータ内部の動作電流を大きくする必要があり、引いては回路サイズも大きくなる。そこで、パワーセーブにおいて、DAコンバータ16とその他の部分のイネーブル時刻を別々に設定できるようにする。これにより、必要以上に大きな回路規模、消費電流のDAコンバータを用いなくてもディスコネクト検出回路や送受信装置を提供できる。
The disconnect detection detects whether or not the connection connector between the devices is physically removed, so that it is not necessary to be able to determine instantaneously. For example, in the USB 2.0 standard, it is described that the determination is made in the EOP portion of the SOF packet. This SOF packet is a packet determined to be transmitted every 125 μs. In other words, during the period when the SOF packet is not transmitted, the disconnect detection circuit is in a disabled state and there is no problem, so disabling for power saving can be easily considered. However, when it is disabled, it is obvious that the next time it is enabled, it is necessary to allow the disconnect circuit to operate stably within a predetermined time. In general, in order to speed up the time until the output voltage of the
具体的なパワーセーブについて説明すると、図3から図5の回路において、DAコンバータ16とその他の部分のイネーブル時刻を別々に設定できるようにする。さらに、OR回路26の出力を保持する保持手段を設ける。
(A)一定時間ごとに送信することが定められている前記送信信号の所定時刻でOR回路26の出力を保持し、
(B)次に、ディスコネクト検出回路をディスイネーブル状態にして、省電力モードにする。
(C)次の送信信号の送信時刻の所定時間前に、DAコンバータ16をイネーブル状態(有効)にし、
(D)その後、DAコンバータ16以外の部分をイネーブル状態(有効)にする。
A specific power save will be described. In the circuits of FIGS. 3 to 5, the enable times of the
(A) holding the output of the
(B) Next, the disconnect detection circuit is set to the disable state, and the power saving mode is set.
(C) The
(D) Thereafter, the parts other than the
10,12,14 差動増幅器、 16 DAコンバータ、 18,20 減算器、 22、24 コンパレータ、 26 ORゲート、 28 ラッチ。 10, 12, 14 Differential amplifier, 16 DA converter, 18, 20 Subtractor, 22, 24 Comparator, 26 OR gate, 28 Latch.
Claims (8)
前記1対の差動信号の反転電圧を増幅する第2の差動増幅器と、
DAコンバータの出力電圧を増幅する第3の差動増幅器と、
第1の差動増幅器の出力電圧から第3の差動増幅器の出力電圧を減算する第1の減算器、および、第1の減算器の減算結果の正負を判断する第1のコンパレータと、
第2の差動増幅器の出力電圧から第3の差動増幅器の出力電圧を減算する第2の減算器、および、第2の減算器の減算結果の正負を判断する第2のコンパレータと、
前記第1のコンパレータの減算結果と前記第2のコンパレータの減算結果のいずれかが正であるとき1を出力し、その他の場合に0を出力するOR回路と、
一定時間毎に送信される前記送信信号の所定時間位置での前記OR回路の出力が1の場合は前記DAコンバータの出力電圧を下降させ、前記OR回路の出力が0の場合は前記DAコンバータの出力電圧を上昇させ、前記OR回路の出力が1から0にあるいは0から1に変化した時の前記DAコンバータの出力電圧をもって前記差動信号の振幅値とする検出制御回路と
からなり、前記振幅値より装置取り外しを判断するディスコネクト検出回路。 A first differential amplifier for inputting a serial transmission signal consisting of a pair of differential signals transmitted at regular intervals and amplifying the voltage of the pair of differential signals;
A second differential amplifier for amplifying an inverted voltage of the pair of differential signals;
A third differential amplifier for amplifying the output voltage of the DA converter;
A first subtractor that subtracts the output voltage of the third differential amplifier from the output voltage of the first differential amplifier, and a first comparator that determines whether the subtraction result of the first subtractor is positive or negative;
A second subtractor that subtracts the output voltage of the third differential amplifier from the output voltage of the second differential amplifier, and a second comparator that determines whether the subtraction result of the second subtractor is positive or negative.
An OR circuit that outputs 1 when either the subtraction result of the first comparator or the subtraction result of the second comparator is positive, and outputs 0 in other cases;
When the output of the OR circuit at a predetermined time position of the transmission signal transmitted every fixed time is 1, the output voltage of the DA converter is lowered, and when the output of the OR circuit is 0, the DA converter A detection control circuit that raises the output voltage and sets the output voltage of the DA converter when the output of the OR circuit changes from 1 to 0 or from 0 to 1, and sets the amplitude value of the differential signal. Disconnect detection circuit that determines device removal from the value.
前記1対の差動信号の反転電圧を増幅する第2の差動増幅器と、
DAコンバータの電圧を増幅する第3の差動増幅器と、
第1の差動増幅器の出力電圧と第3の差動増幅器の出力電圧を比較する第1のコンパレータと、
第2の差動増幅器の出力電圧と第3の差動増幅器の出力電圧を比較する第2のコンパレータと、
前記第1のコンパレータの出力電圧と前記第2のコンパレータの出力電圧のいずれかが正であるとき1を出力し、その他の場合に0を出力するOR回路と、
一定時間毎に送信される前記送信信号の所定時間位置での前記OR回路の出力が1の場合は前記DAコンバータの出力電圧を下降させ、前記OR回路の出力が0の場合は前記DAコンバータの出力電圧を上昇させ、前記OR回路の出力が1から0にあるいは0から1に変化した時のDAコンバータの出力電圧をもって前記差動信号の振幅値とする検出制御回路と
からなり、前記振幅値より装置取り外しを判断するディスコネクト検出回路。 A first differential amplifier that inputs a serial transmission signal composed of a pair of differential signals transmitted at regular intervals and amplifies the voltage of the pair of differential signals;
A second differential amplifier for amplifying an inverted voltage of the pair of differential signals;
A third differential amplifier for amplifying the voltage of the DA converter;
A first comparator for comparing the output voltage of the first differential amplifier and the output voltage of the third differential amplifier;
A second comparator for comparing the output voltage of the second differential amplifier and the output voltage of the third differential amplifier;
An OR circuit that outputs 1 when either of the output voltage of the first comparator and the output voltage of the second comparator is positive, and outputs 0 in other cases;
When the output of the OR circuit at a predetermined time position of the transmission signal transmitted every fixed time is 1, the output voltage of the DA converter is lowered, and when the output of the OR circuit is 0, the DA converter A detection control circuit that raises the output voltage and uses the output voltage of the DA converter when the output of the OR circuit changes from 1 to 0 or from 0 to 1 as the amplitude value of the differential signal. Disconnect detection circuit that determines device removal.
前記差動信号の反転電圧を増幅する、オフセット電圧制御可能な第2の差動増幅器と、
DAコンバータの電圧を増幅し、前記第1及び第2の差動増幅器のオフセット制御入力とする第3の差動増幅器と、
前記第1の差動増幅器の出力電圧の正負を判断する第1のコンパレータと、
前記第2の差動増幅器の出力電圧の正負を判断する第2のコンパレータと、
前記第1のコンパレータの出力電圧と前記第2のコンパレータの出力電圧のいずれかが正であるとき1を出力し、その他の場合に0を出力するOR回路と、
一定時間毎に送信される前記送信信号の所定時間位置での前記OR回路の出力が1の場合は前記DAコンバータの出力電圧を下降させ、前記OR回路の出力が0の場合は前記DAコンバータ電圧を上昇させ、前記OR回路出力が1から0にあるいは0から1に変化した時のDAコンバータの出力電圧をもって前記差動信号の振幅値とする検出制御回路と
からなり、前記振幅値より装置取り外しを判断するディスコネクト検出回路。 A first differential amplifier capable of offset voltage control, which receives a serial transmission signal composed of a pair of differential signals transmitted at regular intervals and amplifies the voltage of the pair of differential signals;
A second differential amplifier capable of offset voltage control for amplifying an inverted voltage of the differential signal;
A third differential amplifier that amplifies the voltage of the DA converter and serves as an offset control input of the first and second differential amplifiers;
A first comparator for determining whether the output voltage of the first differential amplifier is positive or negative;
A second comparator for determining whether the output voltage of the second differential amplifier is positive or negative;
An OR circuit that outputs 1 when either of the output voltage of the first comparator and the output voltage of the second comparator is positive, and outputs 0 in other cases;
When the output of the OR circuit at the predetermined time position of the transmission signal transmitted at regular time intervals is 1, the output voltage of the DA converter is lowered, and when the output of the OR circuit is 0, the DA converter voltage And a detection control circuit that uses the output voltage of the DA converter when the OR circuit output changes from 1 to 0 or from 0 to 1 as the amplitude value of the differential signal. Disconnect detection circuit to determine.
前記DAコンバータ16とその他の部分とが別々にイネーブル状態に設定可能であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載されたディスコネクト検出回路。 Holding means for holding the output of the OR circuit;
The disconnect detection circuit according to any one of claims 1 to 4, wherein the DA converter 16 and other portions can be separately set to an enable state.
請求項1〜6のいずれかのディスコネクト検出回路を有する、
前記送信信号を相互に送受信するシリアルデータインターフェースの送受信装置。 A transmission circuit that transmits a serial transmission signal composed of a pair of differential signals that are transmitted at regular intervals, and the disconnection detection circuit according to claim 1,
A serial data interface transmitting / receiving device for transmitting and receiving the transmission signals to and from each other.
前記差動信号の電圧の差動増幅値とDAコンバータの出力電圧とを比較し、
前記差動信号の反転電圧の差動増幅値と前記DAコンバータの出力電圧の差とを比較し、
2つの比較結果のOR演算により、いずれかの差動増幅値の方が前記DAコンバータの出力電圧より大きいとき1を出力し、
一定時間毎に送信される前記送信信号の所定時間位置での前記OR演算の出力が1の場合は前記DAコンバータの出力電圧を下降させ、前記OR演算の出力が0の場合は前記DAコンバータの出力電圧を上昇させ、前記OR演算の出力が1から0にあるいは0から1に変化した時の前記DAコンバータの設定値をもって前記差動信号の振幅値とし、
前記振幅値の大きさより装置取り外しを判断する
ディスコネクト検出方法。 A serial transmission signal composed of a pair of differential signals transmitted at regular time intervals is input, and the voltage of the pair of differential signals and the voltage of the inverted signal thereof are differentially amplified, respectively.
Comparing the differential amplification value of the voltage of the differential signal with the output voltage of the DA converter;
Comparing the differential amplification value of the inverted voltage of the differential signal with the difference in output voltage of the DA converter;
When one of the differential amplification values is larger than the output voltage of the DA converter by OR operation of the two comparison results, 1 is output,
When the output of the OR operation at a predetermined time position of the transmission signal transmitted every predetermined time is 1, the output voltage of the DA converter is lowered, and when the output of the OR operation is 0, the output of the DA converter The output voltage is raised, and the set value of the DA converter when the output of the OR operation changes from 1 to 0 or from 0 to 1, is used as the amplitude value of the differential signal,
A disconnect detection method for determining device removal from the magnitude of the amplitude value.
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