JP5410318B2 - 出力ドライバ回路 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1による出力ドライバ回路において、それを適用した光通信システムの構成例を示すブロック図である。図1に示す光通信システムは、光・電気変換ブロックOFE_BLKと、シリアル・パラレル変換ブロック(SerDes:SERializer/DESerializer)SD_BLKと、上位層論理ブロックPUによって構成される。OFE_BLKは、例えばフォトダイオード等を介して光入力データ信号IN_OPを電気信号に変換する光・電気変換回路OECと、レーザダイオード等を介して電気信号を光出力データ信号OUT_OPに変換する電気・光変換回路EOCを備えている。
本実施の形態2では、実施の形態1で述べた図3の出力ドライバ回路TX_BK1aの変形例について説明する。図6は、本発明の実施の形態2による出力ドライバ回路において、その構成の一例を示す回路図である。図6に示す出力ドライバ回路TX_BK1bは、図3のTX_BK1aと比較して、図3のパルス信号生成回路PGEN1a,PGEN2aが図6のパルス信号生成回路PGEN1b,PGEN2bに置き換わった構成となっている。また、図6では、図3と異なり、電圧信号生成回路ブロックVSG_BKが1個のスライス回路で構成されている。これら以外の構成に関しては、図3と同様であるため詳細な説明は省略する。
前述した実施の形態1,2の出力ドライバ回路は、データ信号の遷移時には電流信号により駆動を行い、データ信号の定常時には電圧信号により駆動を行う方式を用いたが、本実施の形態3では、データ信号の定常時にも電流信号により駆動を行う方式について説明する。図8(a)は、本発明の実施の形態3による出力ドライバ回路において、その構成の一例を示す回路図であり、図8(b)は、図8(a)の電源電圧関係の一例を示す説明図である。図9は、図8(a)の出力ドライバ回路において、その動作の一例を示す波形図である。
本実施の形態4では、実施の形態3で述べた図10の出力ドライバ回路TX_BK2aの変形例について説明する。図13は、本発明の実施の形態4による出力ドライバ回路において、その構成の一例を示す回路図である。図13に示す出力ドライバ回路TX_BK2bは、図8に示した出力ドライバ回路TX_BK2に対応するものである。図13のTX_BK2bは、前述した図10のTX_BK2aと比較して、図10の電流信号生成回路ブロックISG_BK3,ISG_BK4が図13の電流信号生成回路ブロックISG_BK5,ISG_BK6に置き換わり、更に、レベルシフト回路LSp1,LSp2,LSn1,LSn2が追加された構成となっている。これら以外の構成に関しては図10と同様であるため、詳細な説明は省略する。
本実施の形態5では、実施の形態1で述べた図2の構成例と実施の形態3で述べた図8の構成例を兼ね備えた構成例について説明する。図14は、本発明の実施の形態5による出力ドライバ回路において、その構成の一例を示す概略図である。図14に示す出力ドライバ回路TX_BK3は、図2で述べた、電圧信号生成回路ブロックVSG_BK、パルス信号生成回路PGEN1,PGEN2、および電流信号生成回路ブロックISG_BKp1,ISG_BKn1と、図8で述べた電流信号生成回路ブロックISG_BKp2,ISG_BKn2を備えた構成となっている。
AMP アンプ回路
C 容量
CDR 信号再生回路
CLK クロック信号
CSW CMOSスイッチ回路
DAMP 差動増幅回路
DAT パラレルデータ信号
DI,DIN データ入力信号
DO,DOUT データ出力信号
DV ドライバ回路
EMP プリエンファシス回路
EOC 電気・光変換回路
GND 接地電源電圧
IF_I 入力回路
IF_O 出力回路
IN 入力信号
IN_OP 光入力データ信号
IS 定電流源
ISG_BK 電流信号生成回路ブロック
IV インバータ回路
IVSEL 反転セレクタ回路
LS レベルシフト回路
MN NMOSトランジスタ
MP PMOSトランジスタ
OEC 光・電気変換回路
OFE_BLK 光・電気変換ブロック
OR オア演算回路
OUT 出力信号
OUT_OP 光出力データ信号
PGEN パルス信号生成回路
PSC パラレル・シリアル変換回路
PU 上位層論理ブロック
R 抵抗
SD_BLK シリアル・パラレル変換ブロック
SLC スライス回路
SPC シリアル・パラレル変換回路
SW スイッチ回路
Sdsel 遅延量選択信号
TX_BK 出力ドライバ回路
TXN 負極出力ノード
TXP 正極出力ノード
VB 基準電圧
VDD 電源電圧
VDLY 可変遅延回路
VGEN 電源生成回路
VOH,VOL 出力電源電圧
VREG 電源レギュレータ回路
VSG_BK 電圧信号生成回路ブロック
Claims (15)
- 正極差動出力ノードと第1電源の間の導通・非導通を制御する第1回路と、
負極差動出力ノードと前記第1電源より低電圧である第2電源との間の導通・非導通を制御する第2回路と、
前記負極差動出力ノードと前記第1電源の間の導通・非導通を制御する第3回路と、
前記正極差動出力ノードと前記第2電源の間の導通・非導通を制御する第4回路と、
差動入力ノードが第1論理レベルから第2論理レベルに遷移した際に第1パルス信号を生成する第1パルス生成回路と、
前記差動入力ノードが前記第2論理レベルから前記第1論理レベルに遷移した際に第2パルス信号を生成する第2パルス生成回路と、
前記正極差動出力ノードに充電電流を流す第1電流回路と、
前記負極差動出力ノードに放電電流を流す第2電流回路と、
前記負極差動出力ノードに充電電流を流す第3電流回路と、
前記正極差動出力ノードに放電電流を流す第4電流回路とを備え、
前記第1及び第2回路は、前記差動入力ノードが前記第2論理レベルの際に導通状態かつ第1インピーダンスに制御され、前記第1論理レベルの際に非導通状態に制御され、
前記第3及び第4回路は、前記差動入力ノードが前記第1論理レベルの際に導通状態かつ前記第1インピーダンスに制御され、前記第2論理レベルの際に非導通状態に制御され、
前記第1及び第2電流回路は、前記第1パルス信号のパルス幅の期間に電流を流し、
前記第3及び第4電流回路は、前記第2パルス信号のパルス幅の期間に電流を流すことを特徴とする出力ドライバ回路。 - 請求項1記載の出力ドライバ回路において、
前記第1及び第2パルス信号のパルス幅は、前記正極及び負極差動出力ノードから出力されるデータ信号のデータレートの1サイクルより小さいことを特徴とする出力ドライバ回路。 - 請求項2記載の出力ドライバ回路において、
前記第1電流回路は、前記正極差動出力ノードと第3電源の間を電流経路とし、制御入力ノードに前記第1パルス信号が入力された1段構成の第1トランジスタによって実現され、
前記第2電流回路は、前記負極差動出力ノードと前記第3電源より低電圧である第4電源との間を電流経路とし、制御入力ノードに前記第1パルス信号が入力された1段構成の第2トランジスタによって実現され、
前記第3電流回路は、前記負極差動出力ノードと前記第3電源の間を電流経路とし、制御入力ノードに前記第2パルス信号が入力された1段構成の第3トランジスタによって実現され、
前記第4電流回路は、前記正極差動出力ノードと前記第4電源の間を電流経路とし、制御入力ノードに前記第2パルス信号が入力された1段構成の第4トランジスタによって実現されることを特徴とする出力ドライバ回路。 - 請求項2記載の出力ドライバ回路において、
前記第1パルス信号のパルス幅および前記第2パルス信号のパルス幅は、それぞれ設定に応じて可変に制御されることを特徴とする出力ドライバ回路。 - 請求項4記載の出力ドライバ回路において、
前記第1パルス信号は、第3および第4パルス信号からなり、
前記第2パルス信号は、第5および第6パルス信号からなり、
前記第1電流回路は、前記第3パルス信号のパルス幅の期間で前記充電電流を流し、
前記第2電流回路は、前記第4パルス信号のパルス幅の期間で前記放電電流を流し、
前記第3電流回路は、前記第5パルス信号のパルス幅の期間で前記充電電流を流し、
前記第4電流回路は、前記第6パルス信号のパルス幅の期間で前記放電電流を流し、
前記第3パルス信号のパルス幅は、第1可変遅延回路の遅延設定量によって定められ、
前記第4パルス信号のパルス幅は、第2可変遅延回路の遅延設定量によって定められ、
前記第5パルス信号のパルス幅は、第3可変遅延回路の遅延設定量によって定められ、
前記第6パルス信号のパルス幅は、第4可変遅延回路の遅延設定量によって定められることを特徴とする出力ドライバ回路。 - 請求項2記載の出力ドライバ回路において、
前記第1電源は、電圧値を設定可能な第1電源レギュレータ回路によって生成され、
前記第2電源は、電圧値を設定可能な第2電源レギュレータ回路によって生成されることを特徴とする出力ドライバ回路。 - 正極差動出力ノードと第1電圧値を持つ第1電源との間の導通・非導通を制御する第1回路と、
負極差動出力ノードと前記第1電圧値より低い第2電圧値を持つ第2電源との間の導通・非導通を制御する第2回路と、
前記負極差動出力ノードと前記第1電源の間の導通・非導通を制御する第3回路と、
前記正極差動出力ノードと前記第2電源の間の導通・非導通を制御する第4回路と、
前記正極差動出力ノードに第1電流値の充電電流を流す第1電流回路と、
前記負極差動出力ノードに前記第1電流値の放電電流を流す第2電流回路と、
前記負極差動出力ノードに前記第1電流値の充電電流を流す第3電流回路と、
前記正極差動出力ノードに前記第1電流値の放電電流を流す第4電流回路とを備え、
前記第1及び第2回路は、差動入力ノードが第2論理レベルの際に導通状態かつ第1インピーダンスに制御され、第1論理レベルの際に非導通状態に制御され、
前記第3及び第4回路は、前記差動入力ノードが前記第1論理レベルの際に導通状態かつ前記第1インピーダンスに制御され、前記第2論理レベルの際に非導通状態に制御され、
前記第1及び第2電流回路は、前記差動入力ノードが前記第2論理レベルの際に電流を流し、
前記第3及び第4電流回路は、前記差動入力ノードが前記第1論理レベルの際に電流を流し、
前記第1電流値は、(第1電圧値−第2電圧値)/(2×第1インピーダンス)であることを特徴とする出力ドライバ回路。 - 請求項7記載の出力ドライバ回路において、
前記第1電源は、第1ソースフォロワ回路によって生成され、
前記第2電源は、第2ソースフォロワ回路によって生成されることを特徴とする出力ドライバ回路。 - 請求項7記載の出力ドライバ回路において、
前記第1電流回路は、第3電源と前記正極差動出力ノードの間で電流経路が直列に接続された第1及び第2トランジスタによって実現され、
前記第2電流回路は、前記第3電源よりも低電圧である第4電源と前記負極差動出力ノードの間で電流経路が直列に接続された第3及び第4トランジスタによって実現され、
前記第3電流回路は、前記第3電源と前記負極差動出力ノードの間で電流経路が直列に接続された第5及び第6トランジスタによって実現され、
前記第4電流回路は、前記第4電源と前記正極差動出力ノードの間で電流経路が直列に接続された第7及び第8トランジスタによって実現され、
前記第2及び第4トランジスタは、前記差動入力ノードが前記第2論理レベルの際にオンに、前記第1論理レベルの際にオフに制御され、
前記第6及び第8トランジスタは、前記差動入力ノードが前記第1論理レベルの際にオンに、前記第2論理レベルの際にオフに制御され、
前記第1及び第5トランジスタは、それぞれ、制御入力ノードに第1制御電圧を受けて前記第1電流値を生成し、
前記第3及び第7トランジスタは、それぞれ、制御入力ノードに第2制御電圧を受けて前記第1電流値を生成することを特徴とする出力ドライバ回路。 - 請求項9記載の出力ドライバ回路において、
前記第1制御電圧または前記第2制御電圧のいずれか一方は、制御電圧生成回路によって生成され、
前記制御電圧生成回路は、
一端が前記第1電源または前記第2電源の一方に接続されたダミー抵抗と、
前記ダミー抵抗の他端に直列に接続され、前記第1及び第5トランジスタか、あるいは前記第3及び第7トランジスタとカレントミラー接続されたダミートランジスタと、
前記ダミー抵抗の他端を前記第1電源または前記第2電源の他方に固定すると共に前記ダミートランジスタの制御入力ノードを制御するアンプ回路とを備え、
前記ダミー抵抗は、(2×第1インピーダンス×N)の抵抗値を持ち、
前記ダミートランジスタは、前記第1及び第5トランジスタの1/Nのサイズか、あるいは前記第3及び第7トランジスタの1/Nのサイズを持つことを特徴とする出力ドライバ回路。 - 請求項7記載の出力ドライバ回路において、
前記第1電流回路は、前記正極差動出力ノードと第5電源の間を電流経路とする1段構成の第9トランジスタによって実現され、
前記第2電流回路は、前記負極差動出力ノードと前記第5電源より低電圧である第6電源との間を電流経路とする1段構成の第10トランジスタによって実現され、
前記第3電流回路は、前記負極差動出力ノードと前記第5電源の間を電流経路とする1段構成の第11トランジスタによって実現され、
前記第4電流回路は、前記正極差動出力ノードと前記第6電源の間を電流経路とする1段構成の第12トランジスタによって実現され、
前記出力ドライバ回路は、さらに、
前記差動入力ノードが前記第2論理レベルの際に、前記第9トランジスタの制御入力ノードに前記第1電流値に対応する第3制御電圧を出力する第1レベルシフト回路と、
前記差動入力ノードが前記第2論理レベルの際に、前記第10トランジスタの制御入力ノードに前記第1電流値に対応する第4制御電圧を出力する第2レベルシフト回路と、
前記差動入力ノードが前記第1論理レベルの際に、前記第11トランジスタの制御入力ノードに前記第3制御電圧を出力する第3レベルシフト回路と、
前記差動入力ノードが前記第1論理レベルの際に、前記第12トランジスタの制御入力ノードに前記第4制御電圧を出力する第4レベルシフト回路とを有することを特徴とする出力ドライバ回路。 - 正極差動出力ノードと第1電圧値を持つ第1電源との間の導通・非導通を制御する第1回路と、
負極差動出力ノードと前記第1電圧値より低い第2電圧値を持つ第2電源との間の導通・非導通を制御する第2回路と、
前記負極差動出力ノードと前記第1電源の間の導通・非導通を制御する第3回路と、
前記正極差動出力ノードと前記第2電源の間の導通・非導通を制御する第4回路と、
差動入力ノードが第1論理レベルから第2論理レベルに遷移した際に第1パルス信号を生成する第1パルス生成回路と、
前記差動入力ノードが前記第2論理レベルから前記第1論理レベルに遷移した際に第2パルス信号を生成する第2パルス生成回路と、
前記正極差動出力ノードに充電電流を流す第1および第5電流回路と、
前記負極差動出力ノードに放電電流を流す第2および第6電流回路と、
前記負極差動出力ノードに充電電流を流す第3および第7電流回路と、
前記正極差動出力ノードに放電電流を流す第4および第8電流回路とを備え、
前記第1及び第2回路は、前記差動入力ノードが前記第2論理レベルの際に導通状態かつ第1インピーダンスに制御され、前記第1論理レベルの際に非導通状態に制御され、
前記第3及び第4回路は、前記差動入力ノードが前記第1論理レベルの際に導通状態かつ前記第1インピーダンスに制御され、前記第2論理レベルの際に非導通状態に制御され、
前記第1及び第2電流回路は、前記第1パルス信号のパルス幅の期間で電流を流し、
前記第3及び第4電流回路は、前記第2パルス信号のパルス幅の期間で電流を流し、
前記第5及び第6電流回路は、前記差動入力ノードが前記第2論理レベルの際に第1電流値を持つ電流を流し、
前記第7及び第8電流回路は、前記差動入力ノードが前記第1論理レベルの際に前記第1電流値を持つ電流を流し、
前記第1電流値は、(第1電圧値−第2電圧値)/(2×第1インピーダンス)であることを特徴とする出力ドライバ回路。 - 請求項12記載の出力ドライバ回路において、
前記第1電流回路は、前記正極差動出力ノードと第3電源の間を電流経路とし、制御入力ノードに前記第1パルス信号が入力された1段構成の第1トランジスタによって実現され、
前記第2電流回路は、前記負極差動出力ノードと前記第3電源より低電圧である第4電源との間を電流経路とし、制御入力ノードに前記第1パルス信号が入力された1段構成の第2トランジスタによって実現され、
前記第3電流回路は、前記負極差動出力ノードと前記第3電源の間を電流経路とし、制御入力ノードに前記第2パルス信号が入力された1段構成の第3トランジスタによって実現され、
前記第4電流回路は、前記正極差動出力ノードと前記第4電源の間を電流経路とし、制御入力ノードに前記第2パルス信号が入力された1段構成の第4トランジスタによって実現されることを特徴とする出力ドライバ回路。 - 請求項13記載の出力ドライバ回路において、
前記第1パルス信号のパルス幅および前記第2パルス信号のパルス幅は、それぞれ設定に応じて可変に制御されることを特徴とする出力ドライバ回路。 - 請求項12記載の出力ドライバ回路において、
前記第1電源は、第1ソースフォロワ回路によって生成され、
前記第2電源は、第2ソースフォロワ回路によって生成されることを特徴とする出力ドライバ回路。
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