JP5922277B1 - Series / parallel converter - Google Patents

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Abstract

【課題】電気パルスを変換した変換信号の高レベルと低レベルのレベル差を増強する。【解決手段】トランジスタT1は、ドレイン端子またはソース端子の一方が伝送回線TL1に接続され、ゲート端子にゲートパルスが入力される。キャパシタC1は、トランジスタT1のドレイン端子またはソース端子の他方に一方の端子が接続され、他方の端子が接地されている。レジスタR1は、トランジスタT1のドレイン端子またはソース端子の他方に一方の端子が接続され、他方の端子に直流電圧Vchrgが供給される。伝送回線TL1を伝播する電気パルスに同期してゲートパルスが入力されて、キャパシタC1には、電気パルスのハイ・ローに応じた電圧が保持される。【選択図】図1A level difference between a high level and a low level of a converted signal obtained by converting an electric pulse is enhanced. In a transistor T1, one of a drain terminal and a source terminal is connected to a transmission line TL1, and a gate pulse is input to a gate terminal. The capacitor C1 has one terminal connected to the other of the drain terminal and the source terminal of the transistor T1, and the other terminal grounded. In the register R1, one terminal is connected to the other of the drain terminal and the source terminal of the transistor T1, and the DC voltage Vchrg is supplied to the other terminal. A gate pulse is input in synchronization with the electric pulse propagating through the transmission line TL1, and a voltage corresponding to high and low of the electric pulse is held in the capacitor C1. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、電荷移動の概念に基づくNRZ(Non Return to Zero)型の出力波形の変換信号を出力する直列/並列変換器に関するものである。   The present invention relates to a serial / parallel converter that outputs a conversion signal of an NRZ (Non Return to Zero) type output waveform based on the concept of charge transfer.

高速電気パルスの直列/並列変換は、該当する電圧レベルを所定時間保持して電気信号に変換することにより行われる。これにより、高速電気パルスと、低速で動作する電気回路、たとえば変換を行わないとこのような高速電気パルスを直接処理することができなかった回路とのインターフェース接続が可能になる。   High-speed electric pulses are serial / parallel converted by holding the corresponding voltage levels for a predetermined time and converting them into electric signals. This makes it possible to interface the high-speed electric pulse with an electric circuit that operates at a low speed, for example, a circuit that could not directly process such a high-speed electric pulse without conversion.

低速回路による信号処理の実行はエネルギー効率の点では非常に優れ、直列/並列変換はエネルギー効率の高い動作を推進するための重要な要素となる。さらに、高速電気パルスのパルス幅が非常に狭い場合、これを直接処理するための確実な手段を見つけることは非常に困難であるため、直列/並列変換が不可欠となる。   The execution of signal processing by a low-speed circuit is very excellent in terms of energy efficiency, and serial / parallel conversion is an important factor for promoting energy-efficient operation. Furthermore, when the pulse width of the high-speed electric pulse is very narrow, it is very difficult to find a reliable means for directly processing this, and therefore serial / parallel conversion is indispensable.

この点において、本願発明者はたとえば25Gbps以上の高速バーストモードの光パケットのビットと、エネルギー効率の高い低速CMOS回路とのインターフェース接続に特に関心を持っている。このような処理はパケットバッファリングと呼ばれ、光パケット交換(OPS: Optical Packet Switching)を可能にするための基礎となる。
パケットバッファリングは他の理由によっても強く求められ、衝突する光パケット間の競合解決に使用されるほか、パケット再生性、サービス品質(QoS: Quality of Service)のプロビジョニング、パケットマルチキャスティングなどの上位のネットワーキング機能を提供するためにも使用される。
さらに、パケットバッファリングは、特定のOPSドメインに属していて特定の変調形式と送信規則を使用するパケットと、OPS/イーサネット(登録商標)変換などの送信規則および形式を採用するその他の通信ドメインとのインターフェース接続のためにも不可欠である。
In this regard, the inventors of the present application are particularly interested in interface connection between, for example, a bit of a high-speed burst mode optical packet of 25 Gbps or more and a low-speed CMOS circuit with high energy efficiency. Such processing is called packet buffering, and is the basis for enabling optical packet switching (OPS).
Packet buffering is strongly demanded for other reasons, and is used to resolve conflicts between colliding optical packets. It is also used to provide networking functions.
In addition, packet buffering includes packets that belong to a specific OPS domain and use a specific modulation format and transmission rules, and other communication domains that employ transmission rules and formats such as OPS / Ethernet conversion. It is also essential for the interface connection.

一般的なアプローチでは、光パケットはバーストモードの動作をサポートする、つまり光パケットが到着するとすぐに動作を開始できる超高速の光検知器によって電気信号(電気パルス)に変換される。光検知器から出力された電気パルスは、受信した高速信号の送信用に十分な帯域幅が使用できるように、通常は伝送回線を介して直列/並列変換器に結合される。   In a common approach, an optical packet is converted into an electrical signal (electric pulse) by an ultrafast photodetector that supports burst mode operation, that is, operation can begin as soon as the optical packet arrives. The electrical pulses output from the photodetector are typically coupled to a serial / parallel converter via a transmission line so that sufficient bandwidth is available for transmission of the received high speed signal.

直列/並列変換器の基本的構成を図19に示す。同図に示すように、光検知器からの出力(電気パルス)は、N個の直列/並列変換チャネルCH01〜CHNを備えた伝送回線TLに沿って伝播される。 各チャネルCH01〜CHNは伝送回線TLに沿って伝播されるN個の連続ビット(電気パルス)を変換するために時間的に連続して使用され、N+1ビットごとに各チャネルCH01〜CHNを反復して使用することにより、光パケットに含まれるすべてのビットを変換することができる。各チャネルCH01〜CHNからの出力は、対象となる後続の低速回路にインターフェース接続される。   FIG. 19 shows a basic configuration of the serial / parallel converter. As shown in the figure, an output (electric pulse) from the photodetector is propagated along a transmission line TL including N serial / parallel conversion channels CH01 to CHN. Each channel CH01-CHN is used sequentially in time to convert N consecutive bits (electrical pulses) propagated along the transmission line TL, and each channel CH01-CHN is used for every N + 1 bits. By repeatedly using it, all bits included in the optical packet can be converted. The output from each channel CH01-CHN is interfaced to the subsequent low speed circuit of interest.

(NRZ型の出力波形を使用した直列/並列変換を実行するための効率的な方式の需要)
高速電気パルスの直列/並列変換を実行するためのいくつかの方式がすでに提案されている。しかし、従前の技術では、変換されたビットから生じる波形は非ゼロ復帰(NRZ: Non Return to Zero)型のパターンを直接取らない。
NRZ型の波形を持つ出力の場合、直列/並列変換が完了し、次の変換が行われるまでの間は直列/並列変換の結果として同じ電圧レベルが維持される。長時間にわたって同じ信号のレベルを維持することは周波数成分の低減を意味するという重要な技術的意義がある。そして、このようなNRZ型の波形は、速度または周波数成分が最小限に抑えられた信号であるため、変換されたビットとそれに続く低速回路を直接結合するための最適なパターンである。
(Demand for efficient methods to perform serial / parallel conversion using NRZ output waveforms)
Several schemes have already been proposed for performing serial / parallel conversion of high-speed electrical pulses. However, with conventional techniques, the waveform resulting from the converted bits does not directly take a non-return to zero (NRZ) pattern.
In the case of an output having an NRZ type waveform, the same voltage level is maintained as a result of the serial / parallel conversion until the serial / parallel conversion is completed and the next conversion is performed. There is an important technical significance that maintaining the same signal level for a long time means reducing the frequency component. Such an NRZ type waveform is a signal in which the speed or frequency component is minimized, and is an optimal pattern for directly coupling the converted bit and the subsequent low-speed circuit.

NRZ型の波形を持つ出力(変換信号)を生成する1つの手法は、ゼロ復帰(RZ: Return to Zero)型の出力信号を出力する直列/並列変換器の出力にコンパレータを設置することであり、コンパレータのしきい値を変更することにより、発生するパルスの時間を調節することができる。
しかし、実際には直列/並列変換器は単一の変換チャネルだけではなく、多数の変換チャネルで構成される。そのため、たとえば1Gbps程度の比較的高速で動作すべきオフチップコンパレータを各変換チャネルにそれぞれ設置すると、モジュール全体のエネルギー消費量が明らかに増加する。
それに対して、各変換チャネルにオンチップコンパレータを統合することにより、個別の1組のバイアスソースを使用して各変換チャネルのしきい値は独立して提供すべきである。しかし、これは、多数の変換チャネルを考慮する場合はほとんど実行不可能である。
One technique for generating an output (converted signal) with an NRZ-type waveform is to install a comparator at the output of a serial / parallel converter that outputs a return-to-zero (RZ) type output signal. By changing the threshold value of the comparator, the time of the generated pulse can be adjusted.
However, in practice, the serial / parallel converter is constituted not only by a single conversion channel but also by a number of conversion channels. Therefore, if an off-chip comparator that operates at a relatively high speed of about 1 Gbps, for example, is installed in each conversion channel, the energy consumption of the entire module is clearly increased.
In contrast, by integrating an on-chip comparator in each conversion channel, the threshold for each conversion channel should be provided independently using a separate set of bias sources. However, this is hardly feasible when considering a large number of conversion channels.

Salah Ibrahim, Hiroshi Ishikawa, Tatsushi Nakahara, and Ryo Takahashi, "A novel optoelectronic serial-to-parallel converter for 25-Gbps burst-mode optical packets" OPTICS EXPRESS, 2013, Vol.22, No.1, p157-165Salah Ibrahim, Hiroshi Ishikawa, Tatsushi Nakahara, and Ryo Takahashi, "A novel optoelectronic serial-to-parallel converter for 25-Gbps burst-mode optical packets" OPTICS EXPRESS, 2013, Vol.22, No.1, p157-165

(直列/並列変換を実行するための従来のサンプル・ホールドスキーム)
サンプル・ホールド(S&H)スキームは、高速電気パルスの直列/並列変換を実行するためにしばしば用いられている。S&Hスキームの基本構成を図20に示す。伝送回線TL1に沿って伝播され、変換のための特定の電気パルスを考慮した高速電気パルスの流れの場合、その特定の電気パルスの電圧レベルに従って変化するキャパシタC1で電荷を得ることが基本的な概念となる。これは、当該パルスの存在下、キャパシタC1と伝送回線TL1を接続するノーマリーオフのトランジスタT1を短時間オンにすることにより行われる。
(Conventional sample-and-hold scheme for performing serial / parallel conversion)
Sample and hold (S & H) schemes are often used to perform serial / parallel conversion of fast electrical pulses. The basic configuration of the S & H scheme is shown in FIG. In the case of a high-speed electric pulse flow that is propagated along the transmission line TL1 and takes into account a specific electric pulse for conversion, it is fundamental to obtain a charge in the capacitor C1 that varies according to the voltage level of the specific electric pulse. Become a concept. This is performed by turning on the normally-off transistor T1 that connects the capacitor C1 and the transmission line TL1 for a short time in the presence of the pulse.

高速電気パルスの電圧レベルが高い場合、伝送回線TL1に接続されたトランジスタ端子は、ドレイン端子dとして機能し、キャパシタC1に接続されたトランジスタ端子はソース端子sとして機能し、電流はドレインからソースに向かって流れ、キャパシタC1に帯電される。
それに対して高速電気パルスの電圧レベルが低い場合、伝送回線TL1に接続されたトランジスタ端子はソース端子sとして機能し、キャパシタC1に接続されたトランジスタ端子はドレイン端子dとして機能し、キャパシタC1に存在する電荷は伝送回線TL1に放電される。
When the voltage level of the high-speed electrical pulse is high, the transistor terminal connected to the transmission line TL1 functions as the drain terminal d, the transistor terminal connected to the capacitor C1 functions as the source terminal s, and current flows from the drain to the source. Flows toward the capacitor C1.
On the other hand, when the voltage level of the high-speed electrical pulse is low, the transistor terminal connected to the transmission line TL1 functions as the source terminal s, and the transistor terminal connected to the capacitor C1 functions as the drain terminal d and exists in the capacitor C1. The electric charge to be discharged is discharged to the transmission line TL1.

サンプリングされる高レベルと低レベルの電気パルスの区別は、キャパシタC1での電荷の純粋な差を大きくすることでより有効になる。しかし、問題はこの処理方式で生成される電荷がもともと制限されていることである。   The distinction between sampled high and low level electrical pulses is made more effective by increasing the pure charge difference at capacitor C1. However, the problem is that the charge generated by this processing scheme is inherently limited.

帯電処理にかかる等価な回路を図21に示す。同図において、RTL1は伝送回路TL1の特性インピーダンス、RT1はトランジスタT1の抵抗、VTL1は伝送回線の電圧である。
ここで電気パルスの一部は伝送回線TL1の特性インピーダンスRTL1に分散され、したがってキャパシタC1で生成された電荷量が制限される。さらに、伝送回線TL1とキャパシタC1を接続するトランジスタT1は当該パルスの一部の時間しか開かれず、先行パルスまたは後続パルスによる干渉を受けないため、電荷流入時間はパルスの時間の減少に伴って短くなる。つまり、回線速度が速い動作の場合はS&Hスキームによって生成される電荷が減少する。
An equivalent circuit relating to the charging process is shown in FIG. In the figure, RTL1 is the characteristic impedance of the transmission circuit TL1, RT1 is the resistance of the transistor T1, and VTL1 is the voltage of the transmission line.
Here, a part of the electric pulse is dispersed in the characteristic impedance RTL1 of the transmission line TL1, and thus the amount of charge generated by the capacitor C1 is limited. Furthermore, since the transistor T1 connecting the transmission line TL1 and the capacitor C1 is opened only for a part of the pulse, and is not affected by the preceding pulse or the subsequent pulse, the charge inflow time becomes shorter as the pulse time decreases. Become. In other words, the charge generated by the S & H scheme is reduced when the line speed is high.

本発明は、上記従来技術に鑑み、以下の目的を達成することができる直列/並列変換器を提供するものである。
(1) バーストモードの高速電気パルス用の直列/並列変換を実行するための効率的な手法を実現すること。
(2) 直列/並列変換によって生じる信号がNRZ型のパターンを取るようにすること。
(3) 負荷抵抗により低速回路を直接駆動することができる直列/並列変換回路を実現すること。
The present invention provides a serial / parallel converter capable of achieving the following objects in view of the above-described conventional technology.
(1) To realize an efficient method for performing serial / parallel conversion for high-speed electric pulses in burst mode.
(2) Ensure that the signal generated by serial / parallel conversion takes an NRZ pattern.
(3) To realize a serial / parallel conversion circuit that can directly drive a low-speed circuit with a load resistor.

上記課題を解決する本願第1発明の直列/並列変換器の変換チャネルは、
直列の電気パルスが伝播する伝送回線にドレイン端子またはソース端子の一方が接続され、前記電気パルスに同期したゲートパルスがゲート端子に入力されるトランジスタと、
前記トランジスタのドレイン端子またはソース端子の他方に一方の端子が接続され、他方の端子が接地された変換信号チャージ用キャパシタと、
前記トランジスタのドレイン端子またはソース端子の他方に一方の端子が接続され、他方の端子に直流電圧が供給されるレジスタと、
前記変換信号チャージ用キャパシタの電圧を、増幅し均一化して変換信号として出力する増幅・均一化回路と、
を有することを特徴とする。
The conversion channel of the serial / parallel converter of the first invention of the present application that solves the above problems is as follows.
A transistor in which one of a drain terminal and a source terminal is connected to a transmission line through which a series of electric pulses propagates, and a gate pulse synchronized with the electric pulse is input to the gate terminal;
A conversion signal charging capacitor having one terminal connected to the other of the drain terminal or the source terminal of the transistor and the other terminal grounded;
A resistor having one terminal connected to the other of the drain terminal or the source terminal of the transistor and a DC voltage supplied to the other terminal;
An amplification / uniformization circuit that amplifies and equalizes the voltage of the conversion signal charging capacitor and outputs it as a conversion signal;
It is characterized by having.

また本願第2発明の直列/並列変換器の変換チャネルは、
直列の電気パルスが伝播する伝送回線にドレイン端子またはソース端子の一方が接続され、前記電気パルスに同期したゲートパルスがゲート端子に入力される第1のトランジスタと、
前記第1のトランジスタのドレイン端子またはソース端子の他方に一方の端子が接続され、他方の端子が接地された電荷確保用キャパシタと、
前記第1のトランジスタのドレイン端子またはソース端子の他方に一方の端子が接続され、他方の端子に直流電圧が供給されるレジスタと、
ドレイン端子またはソース端子の一方が、前記第1のトランジスタのドレイン端子またはソース端子の他方に接続され、前記電気パルスに同期したゲートパルスがゲート端子に入力される第2のトランジスタと、
前記第2のトランジスタのドレイン端子またはソース端子の他方に一方の端子が接続され、他方の端子が接地された変換信号チャージ用キャパシタと、
を有することを特徴とする。
Conversion channel serial / parallel converter of the present Application the second invention also,
A first transistor in which one of a drain terminal and a source terminal is connected to a transmission line through which a series of electric pulses propagates, and a gate pulse synchronized with the electric pulse is input to the gate terminal;
A charge securing capacitor in which one terminal is connected to the other of the drain terminal or the source terminal of the first transistor and the other terminal is grounded;
A resistor having one terminal connected to the other of the drain terminal or the source terminal of the first transistor and a DC voltage supplied to the other terminal;
A second transistor in which one of a drain terminal or a source terminal is connected to the other of the drain terminal or the source terminal of the first transistor, and a gate pulse synchronized with the electric pulse is input to the gate terminal;
A conversion signal charging capacitor having one terminal connected to the other of the drain terminal or the source terminal of the second transistor and the other terminal grounded;
It is characterized by having.

また本願第3発明の直列/並列変換器の変換チャネルは、
本願第2発明において、前記電荷確保用キャパシタと前記第2のトランジスタの間に挿入された電気増幅器を有することを特徴とする。
Conversion channel serial / parallel converter of the present Application the third invention also
The second invention of the present application is characterized by comprising an electric amplifier inserted between the charge securing capacitor and the second transistor.

また本願第4発明の直列/並列変換器の変換チャネルは、
本願第2または第3発明において、前記変換信号チャージ用キャパシタの電圧を、増幅し均一化して変換信号として出力する増幅・均一化回路を有することを特徴とする。
また本願第5発明の直列/並列変換器の変換チャネルは、
本願第1〜第4発明のいずれかにおいて、前記ゲートパルスを発生するトリガ回路を有することを特徴とする。
The conversion channel of the serial / parallel converter of the fourth invention of the present application is:
The second or third aspect of the present invention is characterized in that it has an amplification / uniformization circuit that amplifies and equalizes the voltage of the conversion signal charging capacitor and outputs it as a converted signal.
Conversion channel serial / parallel converter of the present patent application the fifth invention also
In any one of the first to fourth inventions of the present application, a trigger circuit for generating the gate pulse is provided.

また本願第6発明の直列/並列変換器の変換チャネルは、
本願第5発明において、前記トリガ回路は、前記直列の電気パルスに同期した光トリガパルスが入力されると電気トリガパルスを生成するMSM-PDを有しており、
前記MSM-PDから出力される電気トリガパルスを、前記ゲートパルスとしていることを特徴とする。
Conversion channel serial / parallel converter of the present Application sixth invention also
5th invention of this application WHEREIN: The said trigger circuit has MSM-PD which produces | generates an electrical trigger pulse, if the optical trigger pulse synchronized with the said serial electrical pulse is input,
The electrical trigger pulse output from the MSM-PD is the gate pulse.

また本願第7発明の直列/並列変換器は、
本願第1〜第6発明のいずれかの変換チャネルが、並列状態で複数、前記伝送回線に接続されていることを特徴とする。
The serial / parallel converter of the present Application seventh invention,
A plurality of conversion channels according to any one of the first to sixth inventions of the present application are connected to the transmission line in parallel.

また本願第8発明の直列/並列変換器は、
第1の伝送回線に接続された、本願第1〜第6発明のいずれかの変換チャネルと、
第2の伝送回線に接続された、本願第1〜第6発明のいずれかの変換チャネルと、
前記第1の伝送回線に接続された前記変換チャネルと、前記第2の伝送回線に接続された前記変換チャネルに、共通してゲートパルスを送るトリガ回路と、
を有することを特徴とする。
The serial / parallel converter of the present Application eighth invention,
A conversion channel according to any one of the first to sixth inventions connected to the first transmission line;
A conversion channel according to any one of the first to sixth inventions connected to the second transmission line;
A trigger circuit for commonly sending a gate pulse to the conversion channel connected to the first transmission line and the conversion channel connected to the second transmission line;
It is characterized by having.

本発明によれば、伝送回線を伝播する高速な電気パルスを直列/並列変換して、NRZ型の出力波形となっている変換信号を得ることができる。   According to the present invention, a high-speed electric pulse propagating through a transmission line can be serial / parallel converted to obtain a converted signal having an NRZ output waveform.

本発明の実施例1に係る直列/並列変換器の変換チャネルを示す構成図。The block diagram which shows the conversion channel of the serial / parallel converter which concerns on Example 1 of this invention. 実施例1の変換チャネルの等価回路を示す回路図。FIG. 3 is a circuit diagram illustrating an equivalent circuit of a conversion channel according to the first embodiment. 本発明の実施例2に係る直列/並列変換器の変換チャネルを示す構成図。The block diagram which shows the conversion channel of the serial / parallel converter which concerns on Example 2 of this invention. 実施例2の変換チャネルの動作状態を示す動作状態図。The operation state figure which shows the operation state of the conversion channel of Example 2. FIG. 本発明の実施例3に係る直列/並列変換器の変換チャネルを示す構成図。The block diagram which shows the conversion channel of the serial / parallel converter which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例3に係る直列/並列変換器のより具体的な変換チャネルを示す構成図。The block diagram which shows the more concrete conversion channel of the serial / parallel converter which concerns on Example 3 of this invention. 実施例3において、第1のトランジスタに印加されるゲートパルスを示す波形図。FIG. 6 is a waveform diagram showing a gate pulse applied to a first transistor in Example 3. 実施例3において、第1のキャパシタの電圧を示す波形図。In Example 3, the wave form diagram which shows the voltage of the 1st capacitor. 実施例3において、インバータ増幅器の出力を示す波形図。In Example 3, it is a wave form diagram which shows the output of an inverter amplifier. 実施例3において、第2のトランジスタに印加されるゲートパルスを示す波形図。In Example 3, it is a wave form diagram which shows the gate pulse applied to the 2nd transistor. 実施例3において、第2のキャパシタで形成されるパルスを示す波形図。In Example 3, the wave form diagram which shows the pulse formed with the 2nd capacitor. 本発明の実施例4に係る直列/並列変換器の変換チャネルを示す構成図。The block diagram which shows the conversion channel of the serial / parallel converter which concerns on Example 4 of this invention. DB-MSMPDトリガ回路を示す構成図。The block diagram which shows a DB-MSMPD trigger circuit. 本発明の実施例4に係る直列/並列変換器の変換チャネルを示す構成図。The block diagram which shows the conversion channel of the serial / parallel converter which concerns on Example 4 of this invention. 本発明の実施例4に係る直列/並列変換器のより具体的な変換チャネルを示す構成図。The block diagram which shows the more concrete conversion channel of the serial / parallel converter which concerns on Example 4 of this invention. 本発明の実施例4に係る直列/並列変換器の更により具体的な変換チャネルを示す構成図。The block diagram which shows the more concrete conversion channel of the serial / parallel converter which concerns on Example 4 of this invention. フィールドプログラマブルゲートアレイをモデル化して示す構成図。The block diagram which models and shows a field programmable gate array. 本発明の実施例5に係る直列/並列変換器の変換チャネルを示す構成図。The block diagram which shows the conversion channel of the serial / parallel converter which concerns on Example 5 of this invention. 実施例5における変換済みビット(変換信号)を示す波形図。FIG. 10 is a waveform diagram illustrating converted bits (converted signals) in the fifth embodiment. 実施例5における変換済みビット(変換信号)を示す波形図。FIG. 10 is a waveform diagram illustrating converted bits (converted signals) in the fifth embodiment. 実施例5における変換済みビット(変換信号)を示す波形図。FIG. 10 is a waveform diagram illustrating converted bits (converted signals) in the fifth embodiment. 本発明の実施例6に係る直列/並列変換器の変換チャネルを示す構成図。The block diagram which shows the conversion channel of the serial / parallel converter which concerns on Example 6 of this invention. 本発明の実施例7に係る直列/並列変換器を示す構成図。The block diagram which shows the serial / parallel converter which concerns on Example 7 of this invention. 本発明の実施例7に係る別の直列/並列変換器を示す構成図。The block diagram which shows another serial / parallel converter which concerns on Example 7 of this invention. 直列/並列変換器の基本構成を示す構成図。The block diagram which shows the basic composition of a serial / parallel converter. サンプル・ホールドスキームの基本構成を示す構成図。The block diagram which shows the basic composition of a sample hold scheme. サンプル・ホールドスキームの等価回路を示す回路図。The circuit diagram which shows the equivalent circuit of a sample hold scheme.

以下、本発明に係る直列/並列変換器及び、直列/並列変換器に用いる変換チャネルを、実施例に基づき詳細に説明する。   Hereinafter, a serial / parallel converter according to the present invention and a conversion channel used for the serial / parallel converter will be described in detail based on examples.

[実施例1]
(直列/並列変換を実行するための変更後の放電または保持スキーム)
このスキーム(実施例1:図1参照)の目的は、キャパシタC1での高速電気パルスの高レベルと低レベルの電圧間の電荷の純粋な差異がより効率的に区別できるように、これらの差異を増強することである。
[Example 1]
(Changed discharge or hold scheme to perform serial / parallel conversion)
The purpose of this scheme (Example 1: see FIG. 1) is to differentiate these differences so that the pure difference in charge between the high and low voltage levels of the fast electrical pulse at capacitor C1 can be more efficiently distinguished. It is to strengthen.

この新しいスキームでは、高速電気パルスの変換を開始する前にキャパシタC1の電荷がフルの状態になることが保証され、基本的な概念は、キャパシタC1から伝送回線TL1に電荷を放電するか、または電荷を放電されることなくキャパシタC1に電荷が保持されるようにすることである。
以下ではこのスキームを放電または保持(D-or-H)スキームと呼び、使用する回路を図1に示す。なお図1の例では、キャパシタC1が変換信号チャージ用キャパシタとして機能する。
In this new scheme, it is ensured that the charge of the capacitor C1 is full before starting the conversion of the fast electrical pulse, the basic concept is to discharge the charge from the capacitor C1 to the transmission line TL1, or That is, the charge is held in the capacitor C1 without discharging the charge.
Hereinafter, this scheme is called a discharge or hold (D-or-H) scheme, and the circuit used is shown in FIG. In the example of FIG. 1, the capacitor C1 functions as a conversion signal charging capacitor.

図1は、実施例1に係る直列/並列変換器の1つの変換チャネルを示す。この例では、トランジスタT1の一方の端子が、伝送回線TL1に取り付けられ、キャパシタC1の一方の端子とレジスタR1の一方の端子が、トランジスタT1の他方の端子に取り付けられている。キャパシタC1の他方の端子は接地され、レジスタR1の他方の端子にはDC電圧Vchrgが供給される。
キャパシタC1の静電容量とレジスタR1の抵抗値により規定される時間定数(R1・C1)の選択は、ビット変換の完了後、次のビット変換が行われる前の十分な時間の間にキャパシタC1に電荷が完全に再充電されることが保証されるように、キャパシタC1の静電容量とレジスタR1の抵抗値を設定している。
FIG. 1 shows one conversion channel of the serial / parallel converter according to the first embodiment. In this example, one terminal of the transistor T1 is attached to the transmission line TL1, and one terminal of the capacitor C1 and one terminal of the resistor R1 are attached to the other terminal of the transistor T1. The other terminal of the capacitor C1 is grounded, and the DC voltage Vchrg is supplied to the other terminal of the resistor R1.
The time constant (R1 · C1) specified by the capacitance of the capacitor C1 and the resistance value of the resistor R1 is selected between the capacitor C1 and a sufficient time after the bit conversion is completed and before the next bit conversion is performed. The capacitance of the capacitor C1 and the resistance value of the resistor R1 are set so as to ensure that the charge is completely recharged.

通常、トランジスタT1はDC低電圧が供給されるゲート端子gを有することによりオフにされ、当該高速電気パルスの到着時に、すでにゲート端子gに存在するDC電圧に短時間のゲートパルスが付加される。ここでは、伝送回線TL1に接続されたトランジスタ端子はソース端子sとして機能し、RC回路に接続された他方の端子はドレイン端子dとして機能する。そして、ゲート端子とソース端子間の電圧の差VgsによりトランジスタT1をオンにするかどうかが決定される。   Normally, transistor T1 is turned off by having a gate terminal g to which a DC low voltage is supplied, and upon arrival of the fast electrical pulse, a short gate pulse is added to the DC voltage already present at the gate terminal g. . Here, the transistor terminal connected to the transmission line TL1 functions as the source terminal s, and the other terminal connected to the RC circuit functions as the drain terminal d. Whether to turn on the transistor T1 is determined by the voltage difference Vgs between the gate terminal and the source terminal.

伝送回線TL1を伝播する高速電気パルスのレベルが低い場合、トランジスタT1がオンになり、キャパシタC1の電荷が伝送回線TL1に放電されるように、ゲートパルスの電圧を伝送回線TL1の電圧より十分に高くすべきである。
それに対して、伝送回線TL1を伝播する高速電気パルスのレベルが高い場合、ゲートパルスはトランジスタT1をオンにするのに十分ではないので、キャパシタC1の電荷は変化しない。つまり、電荷が保持されるため、このスキームは放電または保持スキームとして適格である。
When the level of the high-speed electric pulse propagating through the transmission line TL1 is low, the voltage of the gate pulse is sufficiently higher than the voltage of the transmission line TL1 so that the transistor T1 is turned on and the charge of the capacitor C1 is discharged to the transmission line TL1. Should be high.
On the other hand, when the level of the high-speed electrical pulse propagating through the transmission line TL1 is high, the gate pulse is not sufficient to turn on the transistor T1, and the charge of the capacitor C1 does not change. That is, because the charge is retained, this scheme is eligible as a discharge or retention scheme.

放電処理にかかる等価な回路を図2に示す。ここでレジスタR1の抵抗値は伝送回線TL1の特性インピーダンス(1/2)RTL1より十分高くなるよう選択される。伝送回線TL1を伝播する電気パルスが低レベルであるときには、トランジスタT1がオンになるとキャパシタC1での放電が開始され、同時にレジスタR1から充電電流もキャパシタC1に供給される。しかし、レジスタR1の抵抗が高くなるように選択されるため、レジスタR1を通して流れる充電電流は低く抑えられる。つまり、キャパシタC1での明確な電圧の低下が発生するまで、非常に低い値となる。したがって、レジスタR1の抵抗値を適切に選択し、同時にトランジスタT1を強制的にオンにすることにより、キャパシタC1での放電を十分に行うことができる。レジスタR1の抵抗値の上限は、時間定数R1・C1に関してこの値を十分に低く抑えることにより、次のビット変換が行われる前にキャパシタC1の電荷が回復するよう設定している。   An equivalent circuit for the discharge process is shown in FIG. Here, the resistance value of the resistor R1 is selected to be sufficiently higher than the characteristic impedance (1/2) RTL1 of the transmission line TL1. When the electrical pulse propagating through the transmission line TL1 is at a low level, discharging of the capacitor C1 is started when the transistor T1 is turned on, and at the same time, a charging current is supplied from the resistor R1 to the capacitor C1. However, since the resistance of the resistor R1 is selected to be high, the charging current flowing through the resistor R1 is kept low. That is, the value is very low until a clear voltage drop occurs in the capacitor C1. Therefore, by appropriately selecting the resistance value of the resistor R1 and forcibly turning on the transistor T1 at the same time, it is possible to sufficiently discharge the capacitor C1. The upper limit of the resistance value of the resistor R1 is set so that the charge of the capacitor C1 is recovered before the next bit conversion is performed by sufficiently suppressing the value with respect to the time constants R1 and C1.

S&Hスキームと比較して、D-or-Hスキームではキャパシタ(変換信号チャージ用キャパシタ)C1での電荷の純粋な差異を効果的に高めることができる。これは、キャパシタC1が効率的に低抵抗に放電されているか、または変更なしで保持されているためである。さらに、DC電圧の値Vchrgを適切に増加させることにより、低電圧レベルの電気パルスに対して発生する可能性のある変動にかかわらず、トランジスタT1のドレイン・ソース端子間の電圧の差Vdsを十分に大きくすることができる。そのため、伝送回線TL1での低電圧レベルの電気パルスについて、またトランジスタT1の短時間のオンの時間内で、十分な電流の流れが常に保証される。このような特徴により、高い回線速度でも効率的な直列/並列変換動作が可能となる。   Compared to the S & H scheme, the D-or-H scheme can effectively increase the pure difference in charge in the capacitor (conversion signal charging capacitor) C1. This is because the capacitor C1 is efficiently discharged to a low resistance or held unchanged. In addition, by appropriately increasing the DC voltage value Vchrg, the voltage difference Vds between the drain and source terminals of the transistor T1 is sufficient regardless of fluctuations that may occur for electrical pulses at low voltage levels. Can be large. For this reason, a sufficient current flow is always ensured for a low voltage level electrical pulse in the transmission line TL1 and within a short on-time of the transistor T1. Such a feature enables an efficient serial / parallel conversion operation even at a high line speed.

[実施例2]
(NRZ型の波形を使用した直列/並列変換を実行するための電荷移動の概念)
この回路(実施例2:図3参照)の目的は、対応する電圧レベルとNRZ型の波形を使用して高速電気パルスから電気信号への直列/並列変換を実行することである。直列/並列変換の実行時、変換されるビット(高速電気パルス)のレベルに基づいて、回路出力電圧は高レベルまたは低レベルとなり、時間で等しく分割されるビットの流れの変換を考慮して、次のビット変換まで変更されない特定のビットに対応する出力を保持することにより、NRZ型の波形が生成される。
[Example 2]
(Concept of charge transfer to perform serial / parallel conversion using NRZ waveform)
The purpose of this circuit (Example 2: see FIG. 3) is to perform serial / parallel conversion from high-speed electrical pulses to electrical signals using corresponding voltage levels and NRZ type waveforms. When performing serial / parallel conversion, based on the level of the bit to be converted (fast electrical pulse), the circuit output voltage will be high or low, taking into account the conversion of the bit stream divided equally in time, By holding an output corresponding to a specific bit that is not changed until the next bit conversion, an NRZ waveform is generated.

NRZ型の出力波形を使用した直列/並列変換を可能にするため、D-or-Hスキームと、通常は切断される2つのキャパシタC1,C2間の制御された電荷移動とを結合する以下の動作メカニズムを提案する。これらのキャパシタC1,C2はビット変換の瞬間のみ一時的に接続され、再び切断されるときには、変換されたビットのレベルに従って一方のキャパシタC2の状態はすでに変化している。   To enable serial / parallel conversion using NRZ-type output waveforms, the D-or-H scheme and the controlled charge transfer between the two capacitors C1, C2 that are normally disconnected are: Propose an operating mechanism. These capacitors C1, C2 are temporarily connected only at the moment of bit conversion, and when disconnected again, the state of one capacitor C2 has already changed according to the level of the converted bit.

新しい動作メカニズムの基本的な回路構成を図3に示す。なお図3では、キャパシタC2が変換信号チャージ用キャパシタとして機能し、キャパシタC1は電荷確保用キャパシタとして機能する。   The basic circuit configuration of the new operation mechanism is shown in FIG. In FIG. 3, the capacitor C2 functions as a conversion signal charging capacitor, and the capacitor C1 functions as a charge securing capacitor.

実施例2(図3参照)の基本回路は、図1に示すD-or-Hスキームのものと同様であるが、ノーマリーオフのトランジスタT2を介して取り付けられるキャパシタC2が加わっている。
すなわち、実施例2に係る直列/並列変換器の1つの変換チャネルでは、トランジスタT1の一方の端子が、伝送回線TL1に取り付けられ、キャパシタC1の一方の端子とレジスタR1の一方の端子が、トランジスタT1の他方の端子に取り付けられている。更にキャパシタC2の一方の端子はトランジスタT2を介してトランジスタT1の他方の端子に取り付けられている。つまり、トランジスタT2の一方の端子がトランジスタT1の他方の端子に接続され、トランジスタT2の他方の端子がコンデンサC2の一方の端子に接続されている。
キャパシタC1,C2の他方の端子は接地され、レジスタR1の他方の端子にはDC電圧Vchrgが供給される。
The basic circuit of the second embodiment (see FIG. 3) is the same as that of the D-or-H scheme shown in FIG. 1, except that a capacitor C2 attached via a normally-off transistor T2 is added.
That is, in one conversion channel of the serial / parallel converter according to the second embodiment, one terminal of the transistor T1 is attached to the transmission line TL1, and one terminal of the capacitor C1 and one terminal of the resistor R1 are connected to the transistor. It is attached to the other terminal of T1. Furthermore, one terminal of the capacitor C2 is attached to the other terminal of the transistor T1 via the transistor T2. That is, one terminal of the transistor T2 is connected to the other terminal of the transistor T1, and the other terminal of the transistor T2 is connected to one terminal of the capacitor C2.
The other terminals of the capacitors C1 and C2 are grounded, and the DC voltage Vchrg is supplied to the other terminal of the resistor R1.

キャパシタC1はビット(高速電気パルス)変換の開始前に十分な量の電荷を確保するのに必要で、伝送回線TL1に当該ビットが到達したときに、トランジスタT1とトランジスタT2の両方のゲート端子に同時に、両方のトランジスタをノーマリーオフの状態に維持する既存のDCバイアスに付加された短時間のゲートパルスが供給される。
トランジスタT2のゲート端子に印加されるゲートパルスは必ず端子をオンにするのに十分でなければならず、トランジスタT1のゲート端子に印加されるゲートパルスは、伝送回線TL1に低電圧レベルで存在している場合、つまり当該ビットの電圧レベルが低い場合のみ端子をオンにすることができる。
Capacitor C1 is necessary to secure a sufficient amount of charge before the start of bit (high-speed electrical pulse) conversion. When the bit reaches transmission line TL1, the gate terminals of both transistor T1 and transistor T2 are connected. At the same time, a short gate pulse is applied in addition to the existing DC bias that keeps both transistors normally off.
The gate pulse applied to the gate terminal of transistor T2 must be sufficient to turn on the terminal, and the gate pulse applied to the gate terminal of transistor T1 is present at a low voltage level on transmission line TL1. In other words, the terminal can be turned on only when the voltage level of the bit is low.

伝送回線TL1での当該ビットの電圧レベルに基づいて、以下の2つの動作シナリオのいずれかが実行される。この動作シナリオを図4(a)(b)を参照して説明する。   One of the following two operation scenarios is executed on the basis of the voltage level of the bit in the transmission line TL1. This operation scenario will be described with reference to FIGS. 4 (a) and 4 (b).

当該ビット(高速電気パルス)の電圧レベルが高い場合、図4(a)に示すように、トランジスタT1はオンにならない。これは、トランジスタT1のゲート・ソース端子間の電圧の差VgsがトランジスタT1のしきい値の電圧より小さくなるためである。そのため、キャパシタC1は伝送回線TL1から切断されたままとなり、既存の電荷が保持される。
しかし、同時に、トランジスタT2のゲート端子に印加されたゲートパルスによりトランジスタT2がオンになり、キャパシタC1およびキャパシタC2が一時的に接続される。キャパシタC1に接続されたトランジスタT2の端子はドレイン端子dとして機能し、キャパシタC2に接続されたトランジスタT2の他方の端子はソース端子sとして機能し、電荷がキャパシタC1からキャパシタC2に送出される。トランジスタT2のゲート端子へのゲートパルスの印加が終了すると、2つのキャパシタC1,C2は正常な切断状態に戻るため、キャパシタC2に送出された電荷は次のビットの変換が行われるまで変更なしでそのまま保持される。
When the voltage level of the bit (high-speed electric pulse) is high, the transistor T1 is not turned on as shown in FIG. This is because the voltage difference Vgs between the gate and source terminals of the transistor T1 is smaller than the threshold voltage of the transistor T1. Therefore, the capacitor C1 remains disconnected from the transmission line TL1, and the existing charge is held.
However, at the same time, the transistor T2 is turned on by the gate pulse applied to the gate terminal of the transistor T2, and the capacitor C1 and the capacitor C2 are temporarily connected. The terminal of the transistor T2 connected to the capacitor C1 functions as the drain terminal d, the other terminal of the transistor T2 connected to the capacitor C2 functions as the source terminal s, and charges are sent from the capacitor C1 to the capacitor C2. When the application of the gate pulse to the gate terminal of the transistor T2 is completed, the two capacitors C1 and C2 return to the normal disconnected state, so that the charge sent to the capacitor C2 remains unchanged until the next bit conversion is performed. It is kept as it is.

それに対して、当該ビット(高速電気パルス)の電圧レベルが低い場合、図4(b)に示すように、トランジスタT1のゲート・ソース端子間の電圧の差VgsがトランジスタT1のしきい値の電圧より十分に大きくなるため、トランジスタT1はオンになる。伝送回線TL1に接続されたトランジスタT1の端子はソース端子sとして機能し、キャパシタC1に接続されたトランジスタT1の他方の端子はドレイン端子dとして機能する。
同時に、トランジスタT2のゲート端子に印加されたゲートパルスによりトランジスタT2がオンになり、キャパシタC1およびキャパシタC2は相互に接続される。そのため、2つのキャパシタC1,C2はトランジスタT1を介して利用可能なパスを伝送回線TL1に接続し、ここで両方のキャパシタC1,C2が放電される。トランジスタT2のゲート端子へのゲートパルスの印加が終了すると、2つのキャパシタC1,C2は正常な切断状態に戻り、キャパシタC2はすでに放電されているため、次のビットの変換が行われるまで変更なしで低電圧レベルが維持される。
On the other hand, when the voltage level of the bit (high-speed electric pulse) is low, the voltage difference Vgs between the gate and source terminals of the transistor T1 is the threshold voltage of the transistor T1, as shown in FIG. Since it becomes much larger, the transistor T1 is turned on. The terminal of the transistor T1 connected to the transmission line TL1 functions as the source terminal s, and the other terminal of the transistor T1 connected to the capacitor C1 functions as the drain terminal d.
At the same time, the transistor T2 is turned on by the gate pulse applied to the gate terminal of the transistor T2, and the capacitor C1 and the capacitor C2 are connected to each other. Therefore, the two capacitors C1 and C2 connect the available path to the transmission line TL1 via the transistor T1, where both capacitors C1 and C2 are discharged. When the application of the gate pulse to the gate terminal of the transistor T2 is completed, the two capacitors C1 and C2 return to a normal disconnection state, and the capacitor C2 has already been discharged, so there is no change until the next bit is converted The low voltage level is maintained.

そのため、変換されたビットの電圧レベルによって決定される両方の動作シナリオについて、以下の点が、優れた動作として強調することができる。
(1) キャパシタ(変換信号チャージ用キャパシタ)C2の状態は変換されたビットのレベルのみに従って変化する。つまり、キャパシタC2で結果的に発生する電圧レベルの高低は、変換されたビットの電圧レベルのみに基づいて変化する。
(2) 変換されたビットに従ってキャパシタC2の状態が変化した後は、次の変換が行われるまで変化のない状態が維持されるため、キャパシタ(変換信号チャージ用キャパシタ)C2の電圧レベルを使用して非ゼロ復帰(NRZ)波形を生成することができる。
Therefore, the following points can be emphasized as excellent operation for both operation scenarios determined by the voltage level of the converted bit.
(1) The state of the capacitor (conversion signal charge capacitor) C2 changes only according to the level of the converted bit. That is, the level of the voltage level that occurs as a result of the capacitor C2 changes based only on the voltage level of the converted bit.
(2) After the state of the capacitor C2 changes according to the converted bit, the state remains unchanged until the next conversion is performed. Therefore, the voltage level of the capacitor (conversion signal charging capacitor) C2 is used. To generate a non-zero return (NRZ) waveform.

[実施例3]
(NRZ型の波形を使用した直列/並列変換を実行するための回路構成の向上)
この構成(実施例3:図5参照)の目的は、変換されたビットの異なるレベルに対してキャパシタ(変換信号チャージ用キャパシタ)C2で発生する電圧レベルの差を向上させることである。
[Example 3]
(Improved circuit configuration for serial / parallel conversion using NRZ waveform)
The purpose of this configuration (Embodiment 3: see FIG. 5) is to improve the difference in voltage level generated in the capacitor (converted signal charge capacitor) C2 for different levels of the converted bits.

図3の基本構成に示すように、トランジスタT2は2つのキャパシタC1とキャパシタC2の間の電荷移動を担うトランジスタである。変換されたビットが高い場合、トランジスタT2のドレイン端子とソース端子はそれぞれ、キャパシタC1とキャパシタC2に接続された端子となる。それに対して、変換されたビットが低い場合、この逆となり、トランジスタT2のドレイン端子とソース端子はそれぞれ、キャパシタC2とキャパシタC1に接続された端子となる。いずれの場合も、トランジスタT2のドレイン・ソース端子間の電圧の差Vdsは、短時間のオン時間中に十分な電流が流れるだけの大きさにならなければならない。   As shown in the basic configuration of FIG. 3, the transistor T2 is a transistor responsible for charge transfer between the two capacitors C1 and C2. When the converted bit is high, the drain terminal and the source terminal of the transistor T2 are terminals connected to the capacitor C1 and the capacitor C2, respectively. On the other hand, when the converted bit is low, the reverse is true, and the drain terminal and the source terminal of the transistor T2 are terminals connected to the capacitor C2 and the capacitor C1, respectively. In either case, the voltage difference Vds between the drain and source terminals of the transistor T2 must be large enough to allow sufficient current to flow during a short on-time.

2つのキャパシタC1,C2間の電荷移動の観点から、キャパシタC2の電圧レベルの差が最大となるようにDC電圧Vchrgの最適な値を選択している。このように最適化する必要性は次のように説明できる。
たとえば、DC電圧Vchrgに大きな値を選択し、高レベルのビットを変換した場合、キャパシタC2の帯電が容易になり、電圧レベルが高くなる。それに対して、低レベルのビットを変換した場合、DC電圧Vchrgに大きな値を選択することは好ましくない。この理由は、キャパシタC2で十分な放電を行うにはキャパシタC1の電圧も一定の電圧レベルを下回るように低下させなければならず、キャパシタC1の最初のDC電圧Vchrgが高い場合はこの低い電圧レベルに達することがより難しくなるためである。
From the viewpoint of charge transfer between the two capacitors C1 and C2, the optimum value of the DC voltage Vchrg is selected so that the difference in voltage level of the capacitor C2 is maximized. The need for such optimization can be explained as follows.
For example, when a large value is selected for the DC voltage Vchrg and a high-level bit is converted, the capacitor C2 is easily charged and the voltage level is increased. On the other hand, when a low-level bit is converted, it is not preferable to select a large value for the DC voltage Vchrg. The reason for this is that in order for the capacitor C2 to discharge sufficiently, the voltage of the capacitor C1 must also be lowered below a certain voltage level, and this low voltage level when the initial DC voltage Vchrg of the capacitor C1 is high. This is because it becomes more difficult to reach this level.

そのため、新しい動作メカニズムは2つの処理の組み合わせをしたことに注目すべきである。一方の処理は、変換されたビットの電圧レベルに基づいてキャパシタC1,C2が伝送回線TL1に選択的に放電されるものである。もう一方の処理は、2つのキャパシタ間でキャパシタC1からキャパシタC2、キャパシタC2からキャパシタC1の両方向での電荷移動が行われるものである。両方の処理が同じパラメータDC電圧Vchrgによって直接決定されるため、相互に最適化することがより難しくなる。   Therefore, it should be noted that the new operating mechanism combines the two processes. In one process, the capacitors C1 and C2 are selectively discharged to the transmission line TL1 based on the voltage level of the converted bit. In the other process, charge transfer is performed between the two capacitors in both directions from the capacitor C1 to the capacitor C2 and from the capacitor C2 to the capacitor C1. Both processes are directly determined by the same parameter DC voltage Vchrg, making it more difficult to optimize each other.

そこで図5に示す改良された回路(実施例3)では、キャパシタC1とトランジスタT2の間に電気増幅器Amが挿入される。これにより、伝送回線TL1に放出される信号の電圧レベルとキャパシタC2への電荷移動を決定する信号の電圧レベルとの差を発生させることができる。そのため、基礎となる両方の処理を独立させることにより、両方の処理をより効率的に最適化することができる。   Therefore, in the improved circuit (Embodiment 3) shown in FIG. 5, an electric amplifier Am is inserted between the capacitor C1 and the transistor T2. Thereby, it is possible to generate a difference between the voltage level of the signal emitted to the transmission line TL1 and the voltage level of the signal that determines the charge transfer to the capacitor C2. Therefore, by making both the underlying processes independent, both processes can be optimized more efficiently.

改良された回路を実現したものを図6に示す。ここでは、インバータ出力での電圧の差を拡大するため、インバータ増幅器Ainvが使用される。このインバータ増幅器Ainvは、抵抗Rinv1とトランジスタTinv1が直列接続して構成されている。トランジスタTinv1のゲート端子にはキャパシタC1の一端が接続され、抵抗Rinv1とトランジスタTinv1との接続点がトランジスタT2の一端に接続されている。   An implementation of the improved circuit is shown in FIG. Here, an inverter amplifier Ainv is used to increase the voltage difference at the inverter output. The inverter amplifier Ainv is configured by connecting a resistor Rinv1 and a transistor Tinv1 in series. One end of the capacitor C1 is connected to the gate terminal of the transistor Tinv1, and the connection point between the resistor Rinv1 and the transistor Tinv1 is connected to one end of the transistor T2.

図6の回路での測定データを図7A〜図7Eに示す。なお、測定結果は1:16の比率での25-Gbpsの信号への直列/並列変換を実行することに対応している。また、測定で発生する可能性のあるリップルは測定プローブの影響によるものである。   The measurement data in the circuit of FIG. 6 are shown in FIGS. 7A to 7E. Note that the measurement results correspond to performing serial / parallel conversion to a 25-Gbps signal at a ratio of 1:16. In addition, the ripple that may occur in the measurement is due to the influence of the measurement probe.

一連の電気パルスは伝送回線TL1に沿って伝播され、図7Aおよび図7Dに示すゲートパルスをそれぞれトランジスタT1およびトランジスタT2のゲート端子に印加することにより変換される。ここで、当該回路によって確認されるパターンは[ 011011011011011…]という形態を取る。
図7Bに示すように、キャパシタC1の電圧は電気パルスが低レベルの場合は低下し、電気パルスが高レベルの場合は保持される。インバータ増幅器Ainvの出力を図7Cに示す。ここで、低出力と高出力の間の大きな電圧の差が実現される。キャパシタC2での電圧のNRZ型の波形を図7Eに示す。NRZ波形に重ね合わされる小さなスパイクは使用する超高速トランジスタのゲートを通して供給されるパルスによって発生し、後で示すように、回路の最終出力から完全に除去することができる。
A series of electrical pulses are propagated along the transmission line TL1 and converted by applying the gate pulses shown in FIGS. 7A and 7D to the gate terminals of the transistors T1 and T2, respectively. Here, the pattern confirmed by the circuit takes the form [011011011011011 ...].
As shown in FIG. 7B, the voltage of the capacitor C1 decreases when the electric pulse is at a low level and is held when the electric pulse is at a high level. The output of the inverter amplifier Ainv is shown in FIG. 7C. Here, a large voltage difference between the low output and the high output is realized. FIG. 7E shows the NRZ waveform of the voltage at the capacitor C2. A small spike superimposed on the NRZ waveform is generated by a pulse supplied through the gate of the ultrafast transistor used and can be completely removed from the final output of the circuit, as will be shown later.

[実施例4]
(放電に基づくMSM-PDトリガ回路によって提供される正確なタイムトリガ)
特定のビット変換が行えるようにトランジスタT1およびトランジスタT2のゲート端子に印加すべきゲートパルスに関して、以下の要件を満たす必要がある。このことを図8を参照して説明する。なお、図8に示す実施例4において、トリガ回路10は、変換される高速電気パルス(ビット)と同期するゲートパルスを生成し、ゲートパルスをトランジスタT1,T2のゲート端子に入力する。
(1) ゲートパルスは当該ビットに対して時間的に正確に同期すべきである。
(2) トランジスタT1のゲート端子に印加されるゲートパルスについては、狭いパルス幅の十分な振幅を維持することは、適切なビット選択を行うための主要要件である。
(3) トランジスタT2のゲート端子に印加されるゲートパルスについては、狭いパルス幅を維持しておくことは重要ではないが、トランジスタT2を常にオンにしておくには十分なパルスの振幅が必要となる、つまり、パルスが印加されるたびに十分な電圧の差を有する必要がある。
[Example 4]
(Exact time trigger provided by MSM-PD trigger circuit based on discharge)
The following requirements must be satisfied regarding the gate pulse to be applied to the gate terminals of the transistors T1 and T2 so that specific bit conversion can be performed. This will be described with reference to FIG. In the fourth embodiment shown in FIG. 8, the trigger circuit 10 generates a gate pulse synchronized with the converted high-speed electric pulse (bit), and inputs the gate pulse to the gate terminals of the transistors T1 and T2.
(1) The gate pulse should be accurately synchronized with the relevant bit in time.
(2) As for the gate pulse applied to the gate terminal of the transistor T1, maintaining a sufficient amplitude with a narrow pulse width is a main requirement for proper bit selection.
(3) It is not important to maintain a narrow pulse width for the gate pulse applied to the gate terminal of the transistor T2, but sufficient pulse amplitude is required to keep the transistor T2 always on. That is, it is necessary to have a sufficient voltage difference every time a pulse is applied.

時間の同期の最初の要件に関しては、光トリガを電気トリガに変換する光電子工学回路を使用することで時間に関する制御性が大幅に向上する。これは、電気パルスが長時間の遅延により消失しやすいのに対して、光パルスの遅延は非常に正確に制御されうるためである。   With respect to the initial requirements for time synchronization, the use of optoelectronic circuits that convert optical triggers into electrical triggers greatly improves control over time. This is because the electrical pulse is likely to disappear due to a long delay, whereas the delay of the optical pulse can be controlled very accurately.

さまざまな手法のなかで、トリガ回路10の具体例として、特に金属-半導体-金属(MSM: Metal Semiconductor Metal)光検知器を利用して光トリガを電気トリガに変換する回路を検討する。ここでは、光トリガパルスが印加されるたびに狭い電気パルスを生成するため、放電に基づく(DB)MSM-PDトリガ回路が構成される。このような回路では短時間での反復処理が可能であり、つまり1ナノ秒未満に時間が分割された場合でもトリガされるたびにこの回路により適切な電気パルスが供給できる。   Among various methods, as a specific example of the trigger circuit 10, a circuit that converts a light trigger into an electric trigger using a metal semiconductor metal (MSM) photodetector is examined. Here, a discharge-based (DB) MSM-PD trigger circuit is configured to generate a narrow electrical pulse each time a light trigger pulse is applied. Such a circuit allows iterative processing in a short time, i.e. it can provide an appropriate electrical pulse each time it is triggered, even if the time is divided into less than 1 nanosecond.

図9に示すDB-MSMPDトリガ回路11は、DC入力電圧Vinputが入力されるレジスタRinとキャパシタCinにより構成されたRC回路と、RC回路に一方の端子が接続されたMSM-PD(Metal Semiconductor Metal Photo Detector)11aと、MSM-PD11aの他方の端子に接続された2個の並列レジスタRbiasにより構成されている。
2個の並列レジスタRbiasの一方はアース接続され、もう一方の並列レジスタRbiasはバイアス電圧Vbiasに接続される。また、このバイアス電圧Vbiasを低く抑えることにより、制御されるトランジスタT1(またはT2)がノーマリーオフモードに設定される。
A DB-MSMPD trigger circuit 11 shown in FIG. 9 includes an RC circuit composed of a resistor Rin to which a DC input voltage Vinput is input and a capacitor Cin, and an MSM-PD (Metal Semiconductor Metal) having one terminal connected to the RC circuit. Photo Detector) 11a and two parallel registers R bias connected to the other terminal of MSM-PD 11a.
One of the two parallel resistors R bias is grounded, and the other parallel resistor R bias is connected to the bias voltage Vbias. Further, by keeping the bias voltage Vbias low, the controlled transistor T1 (or T2) is set to a normally-off mode.

DB-MSMPDトリガ回路11のMSM-PD11aに十分なエネルギーを持つ光トリガパルスPを印加することにより、MSM-PD11aで十分な担体(キャリア:carriers)が生成され、これが低抵抗として機能してキャパシタCinに電荷を蓄積し、レジスタRbiasですばやく放電することができる。また、時間定数RinCinをRbiasCinより長くなるように選択することにより、キャパシタCinは短時間で使い尽くされ、再充電に比較的長い時間を要するため、狭い電気パルスを生成することができ、DB-MSMPDトリガ回路11で設計パラメータの組み合わせを変えることで異なる条件の電気パルスを発生させる。 By applying an optical trigger pulse P having sufficient energy to the MSM-PD 11a of the DB-MSMPD trigger circuit 11, sufficient carriers (carriers) are generated in the MSM-PD 11a, which functions as a low resistance capacitor. Charges can be stored in C in and discharged quickly with a resistor R bias . Also, by selecting the time constant R in C in to be longer than R bias C in , the capacitor C in can be used up in a short time, and recharging takes a relatively long time, thus generating a narrow electrical pulse. The DB-MSMPD trigger circuit 11 can change the combination of design parameters to generate electric pulses with different conditions.

さらに、これらのパラメータを最適化することにより、十分な振幅と適度に狭いパルス幅で電気パルスを繰り返し生成することができ、回路の最適化のためにキャパシタCinを完全に再充電する必要はなく、非特許文献1に示すように、すでに640-psという短い時間が実証されている。   In addition, by optimizing these parameters, electrical pulses can be generated repeatedly with sufficient amplitude and reasonably narrow pulse width without the need to fully recharge the capacitor Cin for circuit optimization. As shown in Non-Patent Document 1, a short time of 640-ps has already been demonstrated.

2個の別個のDB-MSMPDトリガ回路を使用してトランジスタT1とトランジスタT2を独立させて駆動することができるが、これには2つの別個の光パルスが必要となり、これは回路の専有スペースだけでなく、エネルギー消費量も増加することを意味する。   Two separate DB-MSMPD trigger circuits can be used to drive transistor T1 and transistor T2 independently, but this requires two separate light pulses, which only occupy the circuit's own space It also means that energy consumption will increase.

図10に示すように、1個のDB-MSMトリガ回路11で同時にトランジスタT1とトランジスタT2を駆動することができる。1個のトランジスタのゲート端子を駆動する場合と比較して、トリガ回路にかかるゲートの電気容量は2倍になることにより、電気トリガの形状に影響を及ぼす。
なお、図10の例では、インバータ増幅器Ainvによって生成された電圧レベルに対応する十分な蓄積電荷が利用できるよう保証することによってキャパシタC2への電荷移動を促進するために、キャパシタC3が挿入される。また、トランジスタT2に送る電気トリガを増幅する増幅器A1が備えられている。
さらに、キャパシタC2の電圧(NRZ型の信号波形)を増幅して均一化し、低速デバイス30に送る増幅・均一化回路20も備えられている。
なお実施例1〜3においても、増幅・均一化回路を備えるようにしてもよい。
As shown in FIG. 10, a single DB-MSM trigger circuit 11 can drive the transistors T1 and T2 simultaneously. Compared to driving the gate terminal of one transistor, the electric capacity of the gate applied to the trigger circuit is doubled, thereby affecting the shape of the electric trigger.
Note that in the example of FIG. 10, a capacitor C3 is inserted to facilitate charge transfer to the capacitor C2 by ensuring that sufficient stored charge corresponding to the voltage level generated by the inverter amplifier Ainv is available. . In addition, an amplifier A1 for amplifying the electrical trigger sent to the transistor T2 is provided.
Further, an amplification / uniformization circuit 20 is provided that amplifies and equalizes the voltage (NRZ type signal waveform) of the capacitor C2 and sends the amplified voltage to the low-speed device 30.
In the first to third embodiments, an amplification / uniformization circuit may be provided.

なおインバータ増幅器Ainvは、抵抗Rinv1とトランジスタTinv1が直列接続して構成されている。トランジスタTinv1のゲート端子にはキャパシタC1の一端が接続され、抵抗Rinv1とトランジスタTinv1との接続点がトランジスタT2の一端に接続されている。抵抗Rinv1の一端には増幅用の高電圧Vinv1_highが入力され、トランジスタTinv1の他端には増幅用の低電圧Vinv1_lowが入力される。   The inverter amplifier Ainv is configured by connecting a resistor Rinv1 and a transistor Tinv1 in series. One end of the capacitor C1 is connected to the gate terminal of the transistor Tinv1, and the connection point between the resistor Rinv1 and the transistor Tinv1 is connected to one end of the transistor T2. The high voltage Vinv1_high for amplification is input to one end of the resistor Rinv1, and the low voltage Vinv1_low for amplification is input to the other end of the transistor Tinv1.

1個のMSM-PDトリガ回路によりトランジスタT1とトランジスタT2を同時に駆動する別の手法を図11に示す。ここでは、MSM-PD11aの一方の端子で生成されるプラスのパルスがトランジスタT1のゲートを駆動するのに使用され、MSM-PD11aのもう一方の端子で生成されるマイナスのパルスが増幅器A1で反転増幅され、トランジスタT2のゲートを駆動するのに使用される。   FIG. 11 shows another method in which the transistor T1 and the transistor T2 are simultaneously driven by one MSM-PD trigger circuit. Here, a positive pulse generated at one terminal of the MSM-PD 11a is used to drive the gate of the transistor T1, and a negative pulse generated at the other terminal of the MSM-PD 11a is inverted by the amplifier A1. Amplified and used to drive the gate of transistor T2.

図11に示す増幅器A1の具体例としては、図12に示すような、インバータ増幅器A2を採用することができる。このインバータ増幅器A2は、トランジスタT21と、抵抗R22と、抵抗R23により構成されている。抵抗R22の一端にはトリガ用の高電圧Vtrig_highが入力され、トランジスタT21の他端にはトリガ用の低電圧Vtrig_lowが入力され、抵抗
R23にはトリガ用のバイアス電圧Vtrig_biasが入力される。
なお、図12において、C10はキャパシタを示す。
As a specific example of the amplifier A1 shown in FIG. 11, an inverter amplifier A2 as shown in FIG. 12 can be adopted. The inverter amplifier A2 includes a transistor T21, a resistor R22, and a resistor R23. A high voltage Vtrig_high for triggering is input to one end of the resistor R22, and a low voltage Vtrig_low for triggering is input to the other end of the transistor T21.
The trigger bias voltage Vtrig_bias is input to R23.
In FIG. 12, C10 represents a capacitor.

通常、増幅処理では生成される電気パルスの幅がわずかに増大するが、非常に狭いパルス幅を維持することはトランジスタT2のゲートの駆動において重要な要素ではないため、十分な電圧の差Vgsをデメリットなしで保証することができる増幅のメリットは非常に大きいことに注目すべきである。トランジスタT1およびトランジスタT2のゲート端子に入力されるゲートパルスは、それぞれ図7Aおよび図7Dに示される。   Normally, the amplification process slightly increases the width of the generated electrical pulse, but maintaining a very narrow pulse width is not an important factor in driving the gate of transistor T2, so the sufficient voltage difference Vgs is reduced. It should be noted that the benefits of amplification that can be guaranteed without disadvantages are enormous. The gate pulses input to the gate terminals of the transistors T1 and T2 are shown in FIGS. 7A and 7D, respectively.

[実施例5]
(回路出力の増幅と均一化)
直列/並列変換を実行した結果として発生する出力は、当該ビットは変換が行われる前にはるかに高速になることを特徴とするため、当該ビットで直接動作できなかった低速回路に供給されることが意図されている。そのため、直列/並列変換が正常に処理された後に、発生した出力を後続の低速回路に供給する必要がある。後続の回路への変換結果の供給は、図10の増幅・均一化回路20に示すように、電圧レベルの増幅と調整の処理に分割することができる。つまり、後続の低速回路(低速デバイス)に適合する形で出力信号を提供できるように、必要な信号の変更を行うことと言い換えることができる。
[Example 5]
(Amplification and equalization of circuit output)
The output generated as a result of performing serial / parallel conversion is characterized by the fact that the bit is much faster before the conversion is performed, so it is supplied to a low speed circuit that could not operate directly on the bit. Is intended. Therefore, it is necessary to supply the generated output to the subsequent low-speed circuit after the serial / parallel conversion is processed normally. The supply of the conversion result to the subsequent circuit can be divided into voltage level amplification and adjustment processes as shown in the amplification / uniformization circuit 20 of FIG. In other words, it can be rephrased as a necessary signal change so that an output signal can be provided in a form suitable for a subsequent low-speed circuit (low-speed device).

ここでは一般的に、低速回路(低速デバイス)として、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA: Field Programable Gate Array)である特定のCMOS回路を特に想定している。このような低速回路は負荷抵抗としてモデル化できる。この負荷抵抗には、図13(a)に示すように、端子「a」および「b」としてラベルが付与される2つの端子が装備される。
端子「a」および「b」の極性に基づいて、CMOS回路により高電圧または低電圧レベルを検出できる。たとえば、「a」の電圧が特定の電圧の許容範囲を有する「b」の電圧を上回る場合、高い信号が検出され、反対に「b」の電圧が特定の電圧の許容範囲を有する「a」の電圧を上回る場合、低い信号が検出される。一般的に、このような2端子シグナリングはLVDSシグナリングと呼ばれる。同じ効果は、一方の端子の電圧のみを変更し、他方の端子の電圧を固定したままにすることでも得られる。
Here, in general, a specific CMOS circuit that is a field programmable gate array (FPGA) is specifically assumed as a low-speed circuit (low-speed device). Such a low speed circuit can be modeled as a load resistance. This load resistor is equipped with two terminals labeled as terminals “a” and “b”, as shown in FIG.
Based on the polarity of the terminals “a” and “b”, a high voltage or low voltage level can be detected by the CMOS circuit. For example, if the voltage of “a” exceeds the voltage of “b” having a certain voltage tolerance, a high signal is detected, and conversely, the voltage “b” has a certain voltage tolerance “a”. If the voltage is exceeded, a low signal is detected. In general, such two-terminal signaling is called LVDS signaling. The same effect can be obtained by changing only the voltage at one terminal and keeping the voltage at the other terminal fixed.

図13(b)に示すように、「b」の電圧を固定した状態で、変換されたビットのレベルに応じて「a」の電圧を駆動するために直列/並列変換回路50の出力が使用される。高電圧レベルの変換済みビットの場合、必要な許容範囲により、「a」の電圧が「b」の電圧を上回るように上昇される。一方低電圧レベルの変換済みビットの場合、必要な許容範囲により、「a」の電圧が「b」の電圧を下回るように低減される。   As shown in FIG. 13B, the output of the serial / parallel conversion circuit 50 is used to drive the voltage “a” according to the level of the converted bit with the voltage “b” fixed. Is done. For high voltage level converted bits, the required tolerance will cause the voltage on “a” to rise above the voltage on “b”. On the other hand, for a converted bit at a low voltage level, the voltage of “a” is reduced below the voltage of “b” due to the required tolerance.

これに対応する具体的な回路を実施例5として図14に示す。
図14に示す増幅・均一化回路21は、トランジスタT211,T212と、抵抗R211,R212により構成されている。抵抗R211の一端には入力用の高電圧Vinv2g_highが入力され、トランジスタT211の他端には入力用の低電圧Vinv2_lowが入力され、トランジスタT212の一端には出力用の高電圧Vout_highが入力され、抵抗R212の他端には出力用の低電圧Vout_lowが入力される。
増幅・均一化回路21は、キャパシタC2の電圧を、低速デバイス31の特性に適合するように、増幅し均一化して変換信号として、低速デバイス31に送る。
なお、図14において、31は低速デバイス、C10はキャパシタを示す。
A specific circuit corresponding to this is shown in FIG.
The amplifying / uniformizing circuit 21 shown in FIG. 14 includes transistors T211, T212 and resistors R211, R212. The input high voltage Vinv2g_high is input to one end of the resistor R211, the input low voltage Vinv2_low is input to the other end of the transistor T211, and the output high voltage Vout_high is input to one end of the transistor T212. An output low voltage Vout_low is input to the other end of R212.
The amplification / uniformization circuit 21 amplifies and equalizes the voltage of the capacitor C2 so as to match the characteristics of the low-speed device 31, and sends the converted signal to the low-speed device 31.
In FIG. 14, 31 indicates a low-speed device, and C10 indicates a capacitor.

図14の増幅・均一化回路21と類似の回路が組み立てられており、さまざまな組み合わせの変換済みビット(変換信号)に対して測定した回路出力を図15A〜図15Cに示す。図15A〜図15Cに示す回路出力は、図7Eに示すキャパシタC2の電圧レベルに相当し、キャパシタC2の電圧にすでに存在するスパイクは最終的な回路出力に影響を及ぼさないという効果を奏する。   Circuits similar to the amplification / uniformization circuit 21 of FIG. 14 are assembled, and circuit outputs measured for various combinations of converted bits (converted signals) are shown in FIGS. 15A to 15C. The circuit outputs shown in FIGS. 15A to 15C correspond to the voltage level of the capacitor C2 shown in FIG. 7E, and the spike already existing in the voltage of the capacitor C2 has an effect of not affecting the final circuit output.

[実施例6]
(同じ光トリガによって駆動されるいくつかの変換チャネル)
図16に示す実施例6では、伝送回線TL1には変換チャネルCH11が接続され、伝送回線TL2には変換チャネルCH21が接続されている。DB-MSMPDトリガ回路11のMSMPD11aには光トリガパルスPが入力される。MSMPD11aに光トリガパルスPが入力されたときには、MSMPD11aの一端から出力された電気パルス(ゲートパルス)が、変換チャネルCH11のトランジスタT1のゲートに入力されると共に、変換チャネルCH21のトランジスタT1のゲートに入力される。また同時に、MSMPD11aの他端から出力された電気パルス(ゲートパルス)が、キャパシタC11及び増幅器A1を介して、変換チャネルCH11のトランジスタT2のゲートに入力されると共に、変換チャネルCH21のトランジスタT2のゲートに入力される。
[Example 6]
(Several conversion channels driven by the same light trigger)
In the sixth embodiment shown in FIG. 16, the conversion channel CH11 is connected to the transmission line TL1, and the conversion channel CH21 is connected to the transmission line TL2. The optical trigger pulse P is input to the MSMPD 11 a of the DB-MSMPD trigger circuit 11. When the optical trigger pulse P is input to the MSMPD 11a, an electric pulse (gate pulse) output from one end of the MSMPD 11a is input to the gate of the transistor T1 of the conversion channel CH11 and to the gate of the transistor T1 of the conversion channel CH21. Entered. At the same time, the electric pulse (gate pulse) output from the other end of the MSMPD 11a is input to the gate of the transistor T2 of the conversion channel CH11 via the capacitor C11 and the amplifier A1, and the gate of the transistor T2 of the conversion channel CH21. Is input.

つまり実施例6では、2つの異なる変換チャネルCH11,CH21が同じトリガ回路11を共有しており、1つの光トリガパルスPを共有のMSM-PD11aに印加することにより、この2つの変換チャネルCH11,CH21を使用して別個の伝送回線TL1,TL2で伝播される2つの同期化されたビットを変換することができる。   That is, in the sixth embodiment, two different conversion channels CH11 and CH21 share the same trigger circuit 11, and by applying one optical trigger pulse P to the shared MSM-PD 11a, the two conversion channels CH11, CH21 can be used to convert two synchronized bits propagated on separate transmission lines TL1, TL2.

[実施例7]
(フル直列/並列変換器の構成)
直列/並列変換器の構成の一例(実施例7)は図17に示すとおりである。図17の例では、図14に示す構成の変換チャネルが、変換チャネルC11,C12・・・C1Nとして採用されており、各変換チャネルC11,C12・・・C1Nには光トリガパルスP1,P2・・・PNが入力される。
複数の変換チャネルC11,C12・・・C1Nは、並列状態となって順次、伝送回線TL1に接続されている。
[Example 7]
(Configuration of full series / parallel converter)
An example (Example 7) of the configuration of the serial / parallel converter is as shown in FIG. In the example of FIG. 17, the conversion channels having the configuration shown in FIG. 14 are adopted as the conversion channels C11, C12... C1N, and the optical trigger pulses P1, P2,.・ ・ PN is entered.
The plurality of conversion channels C11, C12... C1N are in parallel and are sequentially connected to the transmission line TL1.

伝送回線TL1には直列の電気パルスが伝播している。光トリガパルスP1,P2・・・PN相互間には、伝送回線TL1を伝播する電気パルス(シリアル電気パルス)のビット間隔に相当する時間差が順次設定されている。したがって、第1番目の電気パルスが変換チャネルC11に到着したときに光トリガパルスP1が変換チャネルC11のMSMPDに入力されて、変換チャネルC11から変換信号が出力され、第2番目の電気パルスが変換チャネルC12に到着したときに光トリガパルスP2が変換チャネルC12のMSMPDに入力されて、変換チャネルC12から変換信号が出力され、第N番目の電気パルスが変換チャネルC1Nに到着したときに光トリガパルスPNが変換チャネルC1NのMSMPDに入力されて、変換チャネルC1Nから変換信号が出力される。
このようにして、各変換チャネルC11,C12・・・C1Nからの変換信号は、NRZ形式のパラレル(並列)信号となる。
A serial electric pulse propagates through the transmission line TL1. Between the optical trigger pulses P1, P2,... PN, a time difference corresponding to the bit interval of the electric pulse (serial electric pulse) propagating through the transmission line TL1 is sequentially set. Therefore, when the first electric pulse arrives at the conversion channel C11, the optical trigger pulse P1 is input to the MSMPD of the conversion channel C11, the conversion signal is output from the conversion channel C11, and the second electric pulse is converted. The optical trigger pulse P2 is input to the MSMPD of the conversion channel C12 when it arrives at the channel C12, the conversion signal is output from the conversion channel C12, and the optical trigger pulse when the Nth electric pulse arrives at the conversion channel C1N PN is input to MSMPD of conversion channel C1N, and a conversion signal is output from conversion channel C1N.
In this way, the converted signals from the respective conversion channels C11, C12... C1N become NRZ parallel (parallel) signals.

直列/並列変換器の構成の他の一例は図18に示すとおりである。図18の例では、図16に示す構成の変換チャネルが、変換チャネルC11,C21、C12,C22、・・・、C1N,C2Nとして採用されており、対となった変換チャネルC11,C21、C12,C22、・・・、C1N,C2Nには光トリガパルスP1,P2・・・PNが入力される。   Another example of the configuration of the serial / parallel converter is as shown in FIG. In the example of FIG. 18, the conversion channels having the configuration shown in FIG. 16 are adopted as the conversion channels C11, C21, C12, C22,..., C1N, C2N, and paired conversion channels C11, C21, C12 , C22,..., C1N, C2N are input with optical trigger pulses P1, P2,.

図18に示す例では、伝送回線TL1を伝播する電気パルス(シリアル電気パルス)と、伝送回線TL2を伝播する電気パルス(シリアル電気パルス)と、光トリガパルスP1,P2・・・PNが同期している。
このため、伝送回線TL1を伝播する電気パルスを各変換チャネルC11,C12・・・C1Nにより変換して、NRZ形式のパラレル信号を得ると共に、伝送回線TL2を伝播する電気パルスを各変換チャネルC21,C22・・・C2Nにより変換して、NRZ形式のパラレル信号を得ることができる。
In the example shown in FIG. 18, the electric pulse (serial electric pulse) propagating through the transmission line TL1, the electric pulse (serial electric pulse) propagating through the transmission line TL2, and the optical trigger pulses P1, P2,. ing.
Therefore, the electrical pulses propagating through the transmission line TL1 are converted by the conversion channels C11, C12... C1N to obtain NRZ-format parallel signals, and the electric pulses propagating through the transmission line TL2 are converted into the respective conversion channels C21, Conversion by C22... C2N can obtain a parallel signal in NRZ format.

本発明は、伝送回線を伝播する電気パルス(シリアル信号)を、直列/並列変換して変換信号(パラレル信号)を出力する、直列/並列変換器に適用することができる。   The present invention can be applied to a serial / parallel converter that performs serial / parallel conversion on an electric pulse (serial signal) propagating through a transmission line and outputs a converted signal (parallel signal).

10 トリガ回路
11 DB-MSMPD トリガ回路
11a MSMPD
20,21 増幅・均一化回路
30,31 低速デバイス
50 直列/並列変換回路
TL,TL1,TL2 伝送回線
C1,C2 キャパシタ
T1 トランジスタ
R1 レジスタ
Am 電気増幅器
Ainv インバータ増幅器
A1 増幅器
A2 インバータ増幅器
P 光トリガパルス
10 Trigger circuit 11 DB-MSMPD Trigger circuit 11a MSMPD
20, 21 Amplification and equalization circuit 30, 31 Low speed device 50 Series / parallel conversion circuit
TL, TL1, TL2 transmission line
C1, C2 capacitors
T1 transistor
R1 register
Am electric amplifier
Ainv inverter amplifier
A1 amplifier
A2 Inverter amplifier
P Optical trigger pulse

Claims (8)

直列の電気パルスが伝播する伝送回線にドレイン端子またはソース端子の一方が接続され、前記電気パルスに同期したゲートパルスがゲート端子に入力されるトランジスタと、
前記トランジスタのドレイン端子またはソース端子の他方に一方の端子が接続され、他方の端子が接地された変換信号チャージ用キャパシタと、
前記トランジスタのドレイン端子またはソース端子の他方に一方の端子が接続され、他方の端子に直流電圧が供給されるレジスタと、
前記変換信号チャージ用キャパシタの電圧を、増幅し均一化して変換信号として出力する増幅・均一化回路と、
を有することを特徴とする直列/並列変換器の変換チャネル。
A transistor in which one of a drain terminal and a source terminal is connected to a transmission line through which a series of electric pulses propagates, and a gate pulse synchronized with the electric pulse is input to the gate terminal;
A conversion signal charging capacitor having one terminal connected to the other of the drain terminal or the source terminal of the transistor and the other terminal grounded;
A resistor having one terminal connected to the other of the drain terminal or the source terminal of the transistor and a DC voltage supplied to the other terminal;
An amplification / uniformization circuit that amplifies and equalizes the voltage of the conversion signal charging capacitor and outputs it as a conversion signal;
A conversion channel of a serial / parallel converter characterized by comprising:
直列の電気パルスが伝播する伝送回線にドレイン端子またはソース端子の一方が接続され、前記電気パルスに同期したゲートパルスがゲート端子に入力される第1のトランジスタと、
前記第1のトランジスタのドレイン端子またはソース端子の他方に一方の端子が接続され、他方の端子が接地された電荷確保用キャパシタと、
前記第1のトランジスタのドレイン端子またはソース端子の他方に一方の端子が接続され、他方の端子に直流電圧が供給されるレジスタと、
ドレイン端子またはソース端子の一方が、前記第1のトランジスタのドレイン端子またはソース端子の他方に接続され、前記電気パルスに同期したゲートパルスがゲート端子に入力される第2のトランジスタと、
前記第2のトランジスタのドレイン端子またはソース端子の他方に一方の端子が接続され、他方の端子が接地された変換信号チャージ用キャパシタと、
を有することを特徴とする直列/並列変換器の変換チャネル。
A first transistor in which one of a drain terminal and a source terminal is connected to a transmission line through which a series of electric pulses propagates, and a gate pulse synchronized with the electric pulse is input to the gate terminal;
A charge securing capacitor in which one terminal is connected to the other of the drain terminal or the source terminal of the first transistor and the other terminal is grounded;
A resistor having one terminal connected to the other of the drain terminal or the source terminal of the first transistor and a DC voltage supplied to the other terminal;
A second transistor in which one of a drain terminal or a source terminal is connected to the other of the drain terminal or the source terminal of the first transistor, and a gate pulse synchronized with the electric pulse is input to the gate terminal;
A conversion signal charging capacitor having one terminal connected to the other of the drain terminal or the source terminal of the second transistor and the other terminal grounded;
A conversion channel of a serial / parallel converter characterized by comprising:
請求項2において、
前記電荷確保用キャパシタと前記第2のトランジスタの間に挿入された電気増幅器を有することを特徴とする直列/並列変換器の変換チャネル。
In claim 2,
A conversion channel of a serial / parallel converter, comprising an electric amplifier inserted between the charge securing capacitor and the second transistor.
請求項2または請求項3において、In claim 2 or claim 3,
前記変換信号チャージ用キャパシタの電圧を、増幅し均一化して変換信号として出力する増幅・均一化回路を有することを特徴とする直列/並列変換器の変換チャネル。A conversion channel of a serial / parallel converter, comprising an amplification / uniformization circuit for amplifying and equalizing the voltage of the capacitor for charging the conversion signal and outputting it as a conversion signal.
請求項1から請求項のいずれか一項において、
前記ゲートパルスを発生するトリガ回路を有することを特徴とする直列/並列変換器の変換チャネル。
In any one of Claims 1-4 ,
A conversion channel of a serial / parallel converter, comprising a trigger circuit for generating the gate pulse.
請求項において、
前記トリガ回路は、前記直列の電気パルスに同期した光トリガパルスが入力されると電気トリガパルスを生成するMSM-PDを有しており、
前記MSM-PDから出力される電気トリガパルスを、前記ゲートパルスとしていることを特徴とする直列/並列変換器の変換チャネル。
In claim 5 ,
The trigger circuit has an MSM-PD that generates an electrical trigger pulse when an optical trigger pulse synchronized with the serial electrical pulse is input;
A conversion channel of a serial / parallel converter, wherein the electrical trigger pulse output from the MSM-PD is the gate pulse.
請求項1から請求項6のいずれか一項の変換チャネルが、並列状態で複数、前記伝送回線に接続されていることを特徴とする直列/並列変換器。   A serial / parallel converter, wherein a plurality of conversion channels according to any one of claims 1 to 6 are connected in parallel to the transmission line. 第1の伝送回線に接続された、請求項1から請求項6のいずれか一項の変換チャネルと、
第2の伝送回線に接続された、請求項1から請求項6のいずれか一項の変換チャネルと、
前記第1の伝送回線に接続された前記変換チャネルと、前記第2の伝送回線に接続された前記変換チャネルに、共通してゲートパルスを送るトリガ回路と、
を有することを特徴とする直列/並列変換器。
A conversion channel according to any one of claims 1 to 6 connected to a first transmission line;
A conversion channel according to any one of claims 1 to 6 connected to a second transmission line;
A trigger circuit for commonly sending a gate pulse to the conversion channel connected to the first transmission line and the conversion channel connected to the second transmission line;
A serial / parallel converter characterized by comprising:
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