JP6124638B2 - Signal output circuit and data processing circuit - Google Patents
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本発明は、信号出力回路およびこれを備えたデータ処理回路に関する。 The present invention relates to a signal output circuit and a data processing circuit including the signal output circuit.
従来、電圧源と接地点の間にハイサイドとローサイドのスイッチ素子が設けられ、これらのスイッチ素子の接続点から、パルス信号を出力するように形成された信号出力回路が利用されている。 Conventionally, a high-side and low-side switch element is provided between a voltage source and a ground point, and a signal output circuit formed so as to output a pulse signal from a connection point of these switch elements is used.
この形態の信号出力回路によれば、ハイサイドとローサイドのスイッチ素子が相補的にオン/オフとなるように駆動し、パルス信号が生成される。なおこれらのスイッチ素子は、プリドライバ回路から受ける制御信号(ゲート信号)によって、駆動制御される。 According to this form of the signal output circuit, the high-side and low-side switch elements are driven so as to be complementarily turned on / off, and a pulse signal is generated. These switch elements are driven and controlled by a control signal (gate signal) received from the pre-driver circuit.
上述したような信号出力回路では、種々の要因により、電圧源の電圧変動が生じることがある。この電圧変動は、信号出力回路の動作に不具合を生じさせる虞がある。例えばデータ信号を扱う信号出力回路の場合、電圧源の電圧変動によって回路の電気的特性が変動し、データ信号のスルーレート[Slew Rate]が大きく変動する虞がある。このような事態が生じると、信号出力回路がデータ信号を適切に伝送することは難しくなる。 In the signal output circuit as described above, voltage fluctuation of the voltage source may occur due to various factors. This voltage fluctuation may cause a malfunction in the operation of the signal output circuit. For example, in the case of a signal output circuit that handles a data signal, the electrical characteristics of the circuit may fluctuate due to voltage fluctuations of the voltage source, and the slew rate of the data signal may vary greatly. When such a situation occurs, it becomes difficult for the signal output circuit to appropriately transmit the data signal.
そのため信号出力回路の構成については、電圧源の電圧変動によって不具合が生じないように配慮されていることが望ましい。本発明は上述した問題に鑑み、電圧源の電圧変動による不具合を抑えることが可能となる信号出力回路、およびデータ処理回路等の提供を目的とする。 For this reason, it is desirable that the configuration of the signal output circuit be taken into consideration so as not to cause problems due to voltage fluctuations of the voltage source. In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a signal output circuit, a data processing circuit, and the like that can suppress problems caused by voltage fluctuations of a voltage source.
本発明に係る信号出力回路は、電圧源と接地点の間に直列に接続された第1FET素子および第2FET素子と、定電流を用いて生成したゲート信号を第1FET素子へ出力し、第1FET素子を駆動させる第1プリドライバ回路と、第2FET素子を駆動させる第2プリドライバ回路と、を備え、第1FET素子と第2FET素子の接続点からパルス信号を出力する信号出力回路であって、第1FET素子および第2FET素子として、Nチャネル型のFET素子が用いられ、第1プリドライバ回路は、前記電圧源の電圧変動に応じて大きさが変わるように、前記定電流を生成する構成とする。 A signal output circuit according to the present invention outputs a first FET element and a second FET element connected in series between a voltage source and a ground point, and a gate signal generated using a constant current to the first FET element. A signal output circuit that outputs a pulse signal from a connection point between the first FET element and the second FET element, comprising: a first pre-driver circuit that drives the element; and a second pre-driver circuit that drives the second FET element; An N-channel FET element is used as the first FET element and the second FET element, and the first pre-driver circuit generates the constant current so that the magnitude changes according to voltage fluctuations of the voltage source. To do.
本構成によれば、電圧源の電圧変動による不具合を抑えることが可能となる。なおここでの「FET素子」には、本発明の主旨を逸脱しない限り、MOSFET以外の種類のFET素子も含まれる。 According to this configuration, it is possible to suppress problems caused by voltage fluctuations of the voltage source. It should be noted that the “FET element” herein includes other types of FET elements other than MOSFETs without departing from the gist of the present invention.
また上記構成としてより具体的には、第1プリドライバ回路は、抵抗を介して前記電圧源を接地させた回路を用いて、前記定電流を生成する構成としてもよい。また上記構成としてより具体的には、第2プリドライバ回路は、第1プリドライバ回路を構成する素子よりも低耐圧仕様の素子を用いて構成されている構成としてもよい。 More specifically, the first pre-driver circuit may be configured to generate the constant current using a circuit in which the voltage source is grounded via a resistor. More specifically, as the above configuration, the second pre-driver circuit may be configured using an element having a lower breakdown voltage specification than an element configuring the first pre-driver circuit.
また上記構成としてより具体的には、第1プリドライバ回路および第2プリドライバ回路は、それぞれスイッチ素子を用いて構成された回路を有しており、第2プリドライバ回路における前記スイッチ素子は、第1プリドライバ回路における前記スイッチ素子よりも低耐圧仕様である構成としてもよい。 More specifically, the first pre-driver circuit and the second pre-driver circuit each have a circuit configured using a switch element, and the switch element in the second pre-driver circuit is: The first pre-driver circuit may have a lower breakdown voltage specification than the switch element.
また上記構成としてより具体的には、第1プリドライバ回路および第2プリドライバ回路は、前記スイッチ素子を用いて構成された回路として、カレントミラー回路およびCMOS回路を有している構成としてもよい。 More specifically, as the above configuration, the first pre-driver circuit and the second pre-driver circuit may have a current mirror circuit and a CMOS circuit as a circuit configured using the switch element. .
また上記構成としてより具体的には、第1FET素子および第2FET素子はMOSFETであり、第1FET素子のドレインが前記電圧源に接続され、第1FET素子のソースが第2FET素子のドレインに接続され、第2FET素子のソースが接地されている構成としてもよい。 More specifically, as the above configuration, the first FET element and the second FET element are MOSFETs, the drain of the first FET element is connected to the voltage source, the source of the first FET element is connected to the drain of the second FET element, The source of the second FET element may be grounded.
また上記構成としてより具体的には、所定データを表すデータ信号が入力され、前記データ信号に応じた前記パルス信号を出力する構成としてもよい。 More specifically, the above configuration may be configured such that a data signal representing predetermined data is input and the pulse signal corresponding to the data signal is output.
また本発明に係るデータ処理回路は、上記構成の信号出力回路を有するI/O回路と、データを記録するロジック回路と、を備え、前記データ信号は、前記ロジック回路に記録済みのデータを表す信号である構成としてもよい。本構成によれば、上記構成の信号出力回路の利点を享受することが可能となる。 A data processing circuit according to the present invention includes an I / O circuit having the signal output circuit having the above-described configuration and a logic circuit for recording data, and the data signal represents data recorded in the logic circuit. It is good also as a structure which is a signal. According to this configuration, it is possible to enjoy the advantages of the signal output circuit configured as described above.
また上記構成としてより具体的には、外部装置に接続され、前記外部装置から入力されるデータを前記ロジック回路に記録させる書込み動作と、前記データ信号を前記外部装置に出力する読出し動作と、を実行する構成としてもよい。 More specifically, as the above configuration, a write operation that is connected to an external device and causes the logic circuit to record data input from the external device, and a read operation that outputs the data signal to the external device, It may be configured to execute.
また本発明に係るHDDコントローラは、上記構成のデータ処理回路を備え、HDDを動作制御する構成とする。また本発明に係る電子機器は、上記構成のHDDコントローラと、前記HDDコントローラによって動作制御されるHDDと、を備えた構成とする。これらの構成によれば、上記構成のデータ処理回路の利点を享受することが可能となる。 The HDD controller according to the present invention includes the data processing circuit having the above-described configuration and controls the operation of the HDD. An electronic apparatus according to the present invention includes the HDD controller configured as described above and an HDD whose operation is controlled by the HDD controller. According to these configurations, it is possible to enjoy the advantages of the data processing circuit configured as described above.
本発明に係る信号出力回路によれば、電圧源の電圧変動による不具合を抑えることが可能となる。また本発明に係るデータ処理回路等によれば、本発明に係る信号出力回路の利点を享受することが可能となる。 According to the signal output circuit of the present invention, it is possible to suppress problems caused by voltage fluctuations of the voltage source. Further, according to the data processing circuit or the like according to the present invention, it is possible to enjoy the advantages of the signal output circuit according to the present invention.
本発明の実施形態について、各図面を参照しながら以下に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[データ処理回路の構成等]
図1は、本実施形態に係るデータ処理回路1の概略的な構成図である。本図に示すようにデータ処理回路1は、I/O[Input/Output]回路10とLOGIC回路20を備えている。
[Data processing circuit configuration, etc.]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
I/O回路10は、外部装置(例えば、後述するSOC回路等が該当する)とLOGIC回路20の間に配置され、これら双方間におけるデータ信号(所定データを表す信号)の入出力に用いられる。I/O回路10は、外部装置から入力されるデータ信号SDIをLOGIC回路20へ出力する処理、および、LOGIC回路20から入力されるデータ信号SDOを外部装置へ出力する処理を実行する。
The I /
LOGIC回路20は、ReadモードとWriteモードの何れか一方を示すRW信号SRWを、I/O回路10へ出力する。LOGIC回路20は、WriteモードのRW信号SRWを出力するときには、I/O回路10からデータ信号SDIを受取ってそのデータを記録する。またLOGIC回路20は、ReadモードのRW信号SRWを出力するときには、記録済みデータのデータ信号SDOをI/O回路10へ出力する。
The
またI/O回路10とLOGIC回路20には、外部装置からクロック信号SCLKが入力される。データ処理回路1が行うデータ信号の伝送やデータ記録等の処理は、クロック信号SCLKに同期して実行される。
The I /
図2は、データ処理回路1のより詳細な構成図である。本図に示すようにデータ処理回路1は、I/O回路10およびLOGIC回路20の他、端子TSCLKとバッファBFを有している。端子TSCLKは外部装置に接続されるシリアルクロック端子であり、外部装置からのクロック信号SCLKの入力に用いられる。端子TSCLKに入力されたクロック信号SCLKは、バッファBFを介して、I/O回路10とLOGIC回路20へ送出される。
FIG. 2 is a more detailed configuration diagram of the
I/O回路10は、端子TSDIO、バッファ11、出力回路12、およびプリドライバ回路13を有している。
The I /
端子TSDIOは外部装置に接続される端子であり、外部装置からのデータ信号SDIのシリアル入力と、外部装置へのデータ信号SDOのシリアル出力に共用される。バッファ11は、入力側が端子TSDIOに接続されており、出力側がLOGIC回路20に接続されている。
The terminal T SDIO is a terminal connected to the external device, and is shared by the serial input of the data signal SDI from the external device and the serial output of the data signal S DO to the external device. The
出力回路12は、第1FET素子12aと、第2FET素子12bを有している。これらのFET素子(12a、12b)は、何れもNチャネル型のFET素子(本実施形態の場合はMOSFET[Metal-Oxide-Semiconductor FET])である。
The
各FET素子(12a、12b)は、I/O回路10が有する電圧源VIOと接地点の間に直列に接続された一対のスイッチ素子であり、第1FET素子12aと第2FET素子12bの接続点は、端子TSDIOに接続されている。各FET素子(12a、12b)が相補的にオン/オフとなることによりパルス信号が生成され、このパルス信号がデータ信号SDOとして、端子TSDIOから出力されることになる。
Each FET elements (12a, 12b) are a pair of switching elements connected in series between the ground point and a voltage source V IO with the I /
なおここでの「相補的」とは、第1FET素子12aと第2FET素子12bのオン/オフが完全に逆転している場合のほか、貫通電流防止の観点から第1FET素子12aと第2FET素子12bのオン/オフ遷移タイミングに遅延が与えられている場合(いわゆるデッドタイムが設けられている場合)も含まれる概念である。
The term “complementary” here refers to the case where the
プリドライバ回路13は、ゲート信号を生成して出力することにより、各FET素子(12a、12b)を駆動させる回路である。プリドライバ回路13には、後述する通り、第1FET素子12aを駆動させるプリドライバ回路と、第2FET素子12bを駆動させるプリドライバ回路が含まれる。
The
LOGIC回路20は、シリアルI/F21、およびレジスタ22を有している。シリアルI/F21は、WriteモードのRW信号SRWを出力するときには、シリアル入力されるクロック信号SCLKとデータ信号SDIに基づいて、レジスタ22にデータを記録させる。一方でシリアルI/F21は、ReadモードのRW信号SRWを出力するときには、シリアル入力されるクロック信号SCLKとレジスタ22に記録済みのデータに基づいて、I/O回路10へデータ信号SDOのシリアル出力を行う。
The
図3は、LOGIC回路20がWriteモードのRW信号SRWを出力するとき(すなわちWriteモードの場合)における、各信号の流れ等を模式的に表している。このときは本図に示すように、各FET素子(12a、12b)に入力されるゲート信号はLowレベルとされ、出力回路12の出力側はハイインピーダンスの状態となる。
FIG. 3 schematically shows the flow of each signal and the like when the
そして端子TSCLKに入力されるクロック信号SCLKは、バッファBFを介してLOGIC回路20へ送出される。また端子TSDIOに入力されるデータ信号SDIは、バッファ11を介してLOGIC回路20へ送出される。これによりLOGIC回路20は、レジスタ22へのデータの書込みが可能となる。このようにしてデータ処理回路1は、Writeモードの場合に、外部装置から入力されるデータをLOGIC回路20に記録させる動作(書込み動作)を実行する。
The clock signal S CLK input to the terminal T SCLK is sent to the
また図4は、LOGIC回路20がReadモードのRW信号SRWを出力するとき(すなわちReadモードの場合)における、各信号の流れ等を模式的に表している。このときは本図に示すように、端子TSCLKに入力されるクロック信号SCLKが、バッファBFを介してI/O回路10とLOGIC回路20へ送出される。
FIG. 4 schematically shows the flow of each signal and the like when the
そしてプリドライバ回路13は、LOGIC回路20から受取るデータ信号SDOに応じて、各FET素子(12a、12b)に出力するためのゲート信号を生成する。当該ゲート信号は、各FET素子(12a、12b)が相補的にオン/オフとなるように、一方がHighレベルで他方がLowレベルとなるように生成される。これにより出力回路12の出力側からは、HighレベルとLowレベルが交互に現れるパルス信号が、データ信号SDOとして出力される。
The
すなわちLOGIC回路20から出力されるデータ信号SDOは、プリドライバ回路13および出力回路12を介して端子TSDIOから出力される。これによりレジスタ22からのデータの読出しが可能となる。このようにしてデータ処理回路1は、Readモードの場合に、データ信号SDOを外部装置に出力する動作(読出し動作)を実行する。
That is, the data signal S DO output from the
[I/O回路の詳細構成等]
図5は、I/O回路10の詳細な構成を表している。本図に示すようにI/O回路10は、先述した端子TSDIO、バッファ11、出力回路12、およびプリドライバ回路13の他、各Dフリップフロップ回路(31a、31b)、各レベルシフタ回路(32a、32b)、および各NANDゲート(33a〜33c)を有している。またI/O回路10はプリドライバ回路13として、第1FET素子12aを駆動させる第1プリドライバ回路13aと、第2FET素子12bを駆動させる第2プリドライバ回路13bを有している。
[Detailed configuration of I / O circuit]
FIG. 5 shows a detailed configuration of the I /
Dフリップフロップ回路31aのD入力端子は、RW信号SRWが入力されるように設定されている。Dフリップフロップ回路31bのD入力端子は、データ信号SDOが入力されるように設定されている。また各Dフリップフロップ回路(31a、31b)のクロック入力端子は、クロック信号SCLKが入力されるように設定されている。
The D input terminal of the D flip-
Dフリップフロップ回路31aのQ出力端子は、NANDゲート33aの一方の入力端子に接続されているとともに、レベルシフタ回路32aを介して、NANDゲート33bの一方の入力端子とNANDゲート33cの一方の入力端子に接続されている。またDフリップフロップ回路31bのQ出力端子は、NANDゲート33aの他方の入力端子に接続されているとともに、レベルシフタ回路32bを介して、NANDゲート33cの他方の入力端子に接続されている。
The Q output terminal of the D flip-
またNANDゲート33cの出力端子は、NANDゲート33bの他方の入力端子に接続されている。なお各レベルシフタ回路(32a、32b)は、例えば5Vの電圧源VLSDから駆動電力の供給を受け、入力される信号のレベルを調節(シフト)して出力するように動作する。
The output terminal of the
第1プリドライバ回路13aは、Nチャネル型の各MOSFET(Q1、Q2、Q6)、Pチャネル型の各MOSFET(Q3〜Q5)、抵抗R1、および開閉スイッチSwを有している。
The
MOSFET(Q1)は、ゲートがMOSFETQ2のゲートに接続され、ソースが接地され、ドレインが抵抗R1を介して電圧源VIOに接続されている。なお電圧源VIOの電圧は、そのときの条件等によって概ね1.5V〜2.6Vの範囲で変動する。またMOSFET(Q1)のゲートとドレインは短絡されている。MOSFET(Q2)は、ソースが接地され、ドレインがMOSFET(Q3)のドレインに接続されている。 The MOSFET (Q1) has a gate connected to the gate of the MOSFET Q2, a source grounded, and a drain connected to the voltage source VIO via the resistor R1. Note that the voltage of the voltage source V IO varies in a range of approximately 1.5 V to 2.6 V depending on conditions at that time. The gate and drain of the MOSFET (Q1) are short-circuited. The MOSFET (Q2) has a source grounded and a drain connected to the drain of the MOSFET (Q3).
MOSFET(Q3)は、ゲートがMOSFET(Q4)のゲートに接続され、ソースが電圧源VLSDに接続されている。またMOSFET(Q3)のゲートとドレインは短絡されている。MOSFET(Q4)は、ソースが電圧源VLSDに接続され、ドレインがMOSFET(Q5)のソースに接続されている。MOSFET(Q5)のドレインは、開閉スイッチSwを介してMOSFET(Q6)のドレインに接続されている。MOSFET(Q6)のソースは接地されている。 The MOSFET (Q3) has a gate connected to the gate of the MOSFET (Q4) and a source connected to the voltage source V LSD . The gate and drain of the MOSFET (Q3) are short-circuited. The MOSFET (Q4) has a source connected to the voltage source V LSD and a drain connected to the source of the MOSFET (Q5). The drain of the MOSFET (Q5) is connected to the drain of the MOSFET (Q6) via the open / close switch Sw. The source of the MOSFET (Q6) is grounded.
MOSFET(Q5)のゲートとMOSFET(Q6)のゲートは、NANDゲート33bの出力端子に接続されている。また開閉スイッチSwは、NANDゲート33cの出力に応じて開閉するようになっている。またMOSFET(Q5)と開閉スイッチSwの接続点は、第1FET素子12aのゲートに接続されている。
The gate of the MOSFET (Q5) and the gate of the MOSFET (Q6) are connected to the output terminal of the
上述した構成の第1プリドライバ回路13aは、抵抗R1を介して電圧源VIOを接地させた回路を用いて、定電流Iaを生成する。そして定電流Iaに応じた電流は、各MOSFET(Q1、Q2)によって構成されたカレントミラー回路、および各MOSFET(Q3、Q4)によって構成されたカレントミラー回路を用いて、MOSFET(Q4)のドレインから取り出される。この取り出された電流は、各MOSFET(Q5、Q6)によって構成されたCMOS回路に供給される。
The
このCMOS回路は、NANDゲート33bの出力信号が入力され、この出力信号を論理反転させた信号を、第1FET素子12aへゲート信号として出力する。なお開閉スイッチSwは、データの書込み時(データ信号SDOの出力が行われないとき)に開状態とされ、それ以外のときには閉状態とされる。
The CMOS circuit receives the output signal of the
また第2プリドライバ回路13bは、Pチャネル型の各MOSFET(Q7〜Q9)、Nチャネル型のMOSFET(Q10)、および抵抗R2を有している。
The
MOSFET(Q7)は、ゲートがMOSFET(Q8)のゲートに接続され、ドレインが抵抗R2を介して接地され、ソースが例えば1.5Vの電圧源VCDに接続されている。またMOSFETQ7のゲートとドレインは短絡されている。MOSFET(Q8)は、ソースが電圧源VCDに接続され、ドレインがMOSFET(Q9)のソースに接続されている。MOSFET(Q10)は、ドレインがMOSFET(Q9)のドレインに接続されており、ソースが接地されている。 In the MOSFET (Q7), the gate is connected to the gate of the MOSFET (Q8), the drain is grounded via the resistor R2, and the source is connected to a voltage source V CD of 1.5 V, for example. The gate and drain of the MOSFET Q7 are short-circuited. The MOSFET (Q8) has a source connected to the voltage source V CD and a drain connected to the source of the MOSFET (Q9). The drain of the MOSFET (Q10) is connected to the drain of the MOSFET (Q9), and the source is grounded.
MOSFET(Q9)のゲートとMOSFET(Q10)のゲートは、NANDゲート33aの出力端子に接続されている。またMOSFET(Q9)とMOSFET(Q10)との接続点は、第2FET素子12bのゲートに接続されている。
The gate of the MOSFET (Q9) and the gate of the MOSFET (Q10) are connected to the output terminal of the
上述した構成の第2プリドライバ回路13bは、抵抗R2を介して電圧源VCDを接地させた回路を用いて、定電流Ibを生成する。そして定電流Ibに応じた電流は、各MOSFET(Q7、Q8)によって構成されたカレントミラー回路を用いて、MOSFET(Q8)のドレインから取り出される。この取り出された電流は、各MOSFET(Q9、Q10)によって構成されたCMOS回路に供給される。このCMOS回路は、NANDゲート33aの出力信号が入力され、この出力信号を論理反転させた信号を、第2FET素子12bへゲート信号として出力する。
The
なお、第1FET素子12aのドレインは電圧源VIOに接続され、第1FET素子12aのソースは第2FET素子12bのドレインに接続され、第2FET素子12bのソースは接地されている。また第1FET素子12aと第2FET素子12bの接続点は、端子TSDIOおよびバッファ11の入力側に接続されている。第1FET素子12aはハイサイドのスイッチ素子として機能し、第2FET素子12bはローサイドのスイッチ素子として機能することになる。I/O回路10は上述した構成となっており、先に説明したデータ処理回路1の各動作が適切に行われるように機能する。
The drain of the
[電圧変動への対応]
ところで先述した通り、電圧源VIOは概ね1.5V〜2.6Vの範囲で変動する。I/O回路10は、このような電圧変動に起因する不具合等が極力抑えられるように、配慮された構成となっている。以下、この点について具体的に説明する。
[Responding to voltage fluctuations]
However as previously described, the voltage source V IO is generally varies between 1.5V~2.6V. The I /
まず出力回路12の構成について、第1FET素子12aとしてはPチャネル型のMOSFETを用いても良いように見える。しかしこの場合には、電圧源VIOの減電時(電圧が低い側に変動した時)に、例えばゲート−ソース間電圧が不足して適切に動作しない虞がある。そこで本実施形態では、このような不具合が抑えられるように、第1FET素子12aと第2FET素子12bの何れについても、Nチャネル型のMOSFETが用いられている。
First, regarding the configuration of the
また第1プリドライバ回路13aは、抵抗R1を介して電圧源VIOを接地させた回路を用いて、定電流Iaを生成するよう構成されている。そのため第1プリドライバ回路13aは、電圧源VIOの電圧変動に応じて大きさが変わるように定電流Iaを生成し、当該電圧変動に応じたドライブ能力を得ることが出来る。これにより、電圧源VIOの電圧変動によるI/O回路10の電気的特性の変動を、出来るだけキャンセルさせることができる。その結果、I/O回路10は、データ信号のスルーレートの変動等を極力抑える(一定化する)ことが可能である。
The
また第1プリドライバ回路13aの構成に用いられる各MOSFET(Q1〜6)としては、例えば電圧源VIOの過電時(電圧が高い側に変動した時)にも耐え得るように、5Vの耐圧仕様の素子が使用されている。ここで、第2プリドライバ回路13bの構成に用いられる各MOSFET(Q7〜10)についても、第1プリドライバ回路13aの場合と同様に、5Vの耐圧仕様の素子を使用することは可能である。
As the respective MOSFET (Q1~6) used in the construction of the
しかし本実施形態では、第2プリドライバ回路13bの構成に用いられる各MOSFET(Q7〜10)として、1.5Vの耐圧仕様の素子が使用されている。すなわち第2プリドライバ回路13bは、第1プリドライバ回路13aを構成するスイッチ素子よりも低耐圧仕様のスイッチ素子を用いて構成されている。なお低耐圧仕様の素子は、高耐圧仕様の素子に比べて耐圧性能は落ちるが、動作速度が速いという利点がある。
However, in this embodiment, an element having a withstand voltage specification of 1.5 V is used as each MOSFET (Q7 to 10) used for the configuration of the
そのため本実施形態では、ローサイドの動作速度が極力落ちないようにし、スルーレートの低下等を抑えることが可能である。なお第2プリドライバ回路13bにおいては、電圧源VIOとは異なる比較的低い電圧に設定された電圧源VCDが使われるようにし、低耐圧仕様の素子が用いられても不具合が生じないよう配慮されている。
Therefore, in this embodiment, it is possible to prevent the low-side operation speed from decreasing as much as possible, and to suppress a decrease in slew rate. In the
ここで図6および図7に、I/O回路10におけるデータ信号(SDIまたはSDO)とクロック信号SCLKの波形を表したグラフを示す。なお、図6は電圧源VIOの過電時におけるグラフであり、図7は電圧源VIOの減電時におけるグラフである。
6 and 7 are graphs showing the waveforms of the data signal (S DI or S DO ) and the clock signal S CLK in the I /
電圧源VIOの過電時におけるデータ信号のスルーレート(信号レベル20%〜80%の範囲における傾きとする)に着目すると、図6に示すように、立上りのスルーレートは1.16V/ns(=2.6V×0.6/1.34ns)となっており、立下りのスルーレートは1.08V/ns(=2.6V×0.6/1.45ns)となっている。 Focusing on the slew rate of the data signal in overvoltage when the voltage source V IO (the slope at the range of signal levels from 20% to 80%), as shown in FIG. 6, the rising slew rate 1.16 V / ns ( = 2.6V × 0.6 / 1.34ns), and the falling slew rate is 1.08V / ns (= 2.6V × 0.6 / 1.45ns).
一方で、電圧源VIOの減電時におけるデータ信号のスルーレート(信号レベル20%〜80%の範囲における傾きとする)に着目すると、図7に示すように、立上りのスルーレートは0.92V/ns(=1.5V×0.6/0.76ns)となっており、立下りのスルーレートは0.83V/ns(=1.5V×0.6/1.09ns)となっている。 On the other hand, paying attention to the slew rate of the data signal at the time of voltage reduction of the voltage source V IO (with a slope in the signal level range of 20% to 80%), the rising slew rate is 0.92 V as shown in FIG. / ns (= 1.5V × 0.6 / 0.76ns), and the falling slew rate is 0.83V / ns (= 1.5V × 0.6 / 1.09ns).
このようにI/O回路10は、先述した通りデータ信号のスルーレートの変動が極力抑えられる構成であるため、電圧源VIOの電圧変動に伴う当該スルーレートの変動は非常に小さくなっている。I/O回路10によれば、データ信号のスルーレートの変動が小さい分、外部装置とLOGIC回路20の間におけるデータ信号の伝送を、より適切に行うことが可能である。
As described above, since the I /
[データ処理回路の適用例]
本実施形態に係るデータ処理回路1は、データを取扱う種々の装置に適用することが可能である。一例として、データ処理回路1は、HDD[Hard Disk Drive]を動作制御するHDDコントローラに適用することが出来る。以下、データ処理回路1を備えたHDDコントローラについてより具体的に説明する。
[Application example of data processing circuit]
The
図8は、データ処理回路1を備えたHDDコントローラ52およびその周辺の構成図である。本図に示すようにHDDコントローラ52は、SOC[System-On-a-Chip]回路51およびHDD53に接続されている。
FIG. 8 is a configuration diagram of the
SOC[System-On-a-Chip]回路51は、例えば、HDDコントローラ52やHDD53が搭載される電子機器(パソコン等)の制御装置として機能する。SOC回路51は、データ処理回路1へのクロック信号SCLKおよびデータ信号SDIの出力や、データ処理回路1からのデータ信号SDOの受取り等を行う。
The SOC [System-On-a-Chip]
HDD53は、磁気ディスク記憶装置の一種である。ここで図9に、HDD53の一構成例を示す斜視図(トップカバーを外した状態)を示す。本図に示すようにHDD53は、プラッタY1、磁気ヘッドY2、スイングアームY3、ランプ機構Y4、ヘッドアンプY5、スピンドルモータY6、ボイスコイルモータY7、ラッチ機構Y8、インターフェースコネクタY9、およびジャンパスイッチY10を有している。
The
プラッタY1は、アルミニウム基板やガラス基板の表面上に、磁性層を積層して形成された磁気ディスクである。1台のHDD53には、1枚〜4枚程度のプラッタY1が内蔵される。磁気ヘッドY2は、プラッタY1に対してデータを読み書きする役割を果たす。スイングアームY3は、その先端に磁気ヘッドY2を担持する役割を果たす。
The platter Y1 is a magnetic disk formed by laminating a magnetic layer on the surface of an aluminum substrate or a glass substrate. One
ランプ機構Y4は、プラッタY1の非回転時における磁気ヘッドY2の退避先であり、プラッタY1の最外周よりもさらに外側に設けられている。ヘッドアンプY5は、磁気ヘッドY2で得られた再生信号を増幅する役割を果たす。 The ramp mechanism Y4 is a retreat destination of the magnetic head Y2 when the platter Y1 is not rotated, and is provided further outside the outermost periphery of the platter Y1. The head amplifier Y5 plays the role of amplifying the reproduction signal obtained by the magnetic head Y2.
スピンドルモータY6は、プラッタY1を一定の回転数(4200rpm、5400rpm、7200rpm、10000rpm、15000rpmなど)で回転させる役割を果たす。ボイスコイルモータY7は、スイングアームY3を円弧運動させることにより、磁気ヘッドY2をプラッタY1の半径方向に移動させる役割を果たす。 The spindle motor Y6 plays a role of rotating the platter Y1 at a constant rotational speed (4200 rpm, 5400 rpm, 7200 rpm, 10000 rpm, 15000 rpm, etc.). The voice coil motor Y7 serves to move the magnetic head Y2 in the radial direction of the platter Y1 by moving the swing arm Y3 in an arc.
ラッチ機構Y8は、HDD53が停止している間、スイングアームY3を固定する役割を果たす。インターフェースコネクタY9は、パソコンなどのマザーボードに実装されるホストインターフェイス回路とケーブルで接続される。ジャンパスイッチY10は、1台のパソコンに複数のHDDを接続する際、ジャンパピンを用いてHDD53の機器設定(マスタ/スレーブなど)を行うためのスイッチである。
The latch mechanism Y8 plays a role of fixing the swing arm Y3 while the
図8に戻り、HDDコントローラ52は、データ処理回路1、スピンドルドライバ2、およびアクチュエータドライバ3を備えている。
Returning to FIG. 8, the
スピンドルドライバ2は、データ処理回路1(ロジック回路20)の指示に応じて、スピンドルモータY6の動作を制御するための制御信号SSMを出力する。これにより、プラッタY1に対するデータの読み書きが適切に行われるように、スピンドルモータY6の動作が制御される。 Spindle driver 2 in accordance with an instruction of the data processing circuit 1 (logic circuit 20), and outputs a control signal S SM for controlling the operation of the spindle motor Y6. Thereby, the operation of the spindle motor Y6 is controlled so that the reading and writing of data with respect to the platter Y1 is appropriately performed.
アクチュエータドライバ3は、データ処理回路1(ロジック回路20)の指示に応じて、ボイスコイルモータY7の動作を制御するための制御信号SVCMを出力する。これにより、プラッタY1に対するデータの読み書きが適切に行われるように、ボイスコイルモータY7の動作が制御される。
The
なおデータ処理回路1(ロジック回路20)は、HDD53との間でデータ信号SDの送受信を行い、プラッタY1に書込むためのデータをレジスタ22から供給する処理や、プラッタY1から読出されたデータをレジスタ22に記録させる処理等を行う。HDDコントローラ52に設けられたデータ処理回路1は、SOC回路51とHDD53の間におけるデータの伝送が適切に行われるように機能する。
The data processing circuit 1 (logic circuit 20) transmits / receives a data signal SD to / from the
また図10は、HDDコントローラ52やHDD53を搭載したデスクトップパソコン60の一構成例を示す外観図である。本構成例のデスクトップパソコン60は、本体ケースX10、液晶モニタX20、キーボードX30、およびマウスX40を有している。
FIG. 10 is an external view showing a configuration example of the desktop
本体ケースX10は、中央演算処理装置X11、メモリX12、光学ドライブX13、およびHDD53を収納している。なお図10には示していないが、本体ケースX10には、SOC回路51およびHDDコントローラ52も収納されている。HDD53は、筐体内に密閉された磁気ディスクを用いてプログラムやデータを不揮発的に格納する、大容量補助記憶装置としての役割を果たす。
The main body case X10 houses the central processing unit X11, the memory X12, the optical drive X13, and the
中央演算処理装置X11は、HDD53に格納されたオペレーティングシステムや各種のアプリケーションプログラムを実行することにより、デスクトップパソコン60の動作を統括的に制御する。メモリX12は、中央演算処理装置X11の作業領域(例えばプログラムの実行に際してタスクデータを格納する領域)として利用される。
The central processing unit X11 comprehensively controls the operation of the desktop
光学ドライブX13は、光ディスクのリード/ライトを行う。光ディスクとしては、CD[Compact Disc]、DVD[Digital Versatile Disc]、及び、BD[Blu-ray(登録商標) Disc]などを挙げることができる。液晶モニタX20は、中央演算処理装置X11からの指示に基づいて映像を出力する。またキーボードX30及びマウスX40は、ユーザの操作を受け付けるヒューマンインターフェースデバイスの一つである。 The optical drive X13 reads / writes the optical disc. Examples of the optical disk include CD [Compact Disc], DVD [Digital Versatile Disc], and BD [Blu-ray (registered trademark) Disc]. The liquid crystal monitor X20 outputs a video based on an instruction from the central processing unit X11. The keyboard X30 and the mouse X40 are one of human interface devices that accept user operations.
なお上述したデスクトップパソコン60は、HDDコントローラ52やHDD53を搭載した電子機器の一例である。HDDコントローラ52やHDD53は、この他にも、ノートパソコン、タブレットパソコン、ハードディスクレコーダ、オーディオプレーヤ、およびゲーム機などの各種電気機器に搭載することが可能である。
The above-described desktop
また本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。 The configuration of the present invention can be variously modified in addition to the above embodiment without departing from the spirit of the invention. That is, the above-described embodiment is an example in all respects and should not be considered as limiting, and the technical scope of the present invention is not the description of the above-described embodiment, but the claims. It should be understood that all modifications that come within the meaning and range of equivalents of the claims are included.
本発明は、例えばHDDコントローラに利用することができる。 The present invention can be used for an HDD controller, for example.
1 データ処理回路
2 スピンドルドライバ
3 アクチュエータドライバ
10 I/O回路
11 バッファ
12 出力回路
12a 第1FET素子
12b 第2FET素子
13 プリドライバ回路
13a 第1プリドライバ回路
13b 第2プリドライバ回路
20 LOGIC回路
21 シリアルI/F
22 レジスタ
31a、31b Dフリップフロップ回路
32a、32b レベルシフタ回路
33a〜33c NANDゲート
51 SOC回路
52 HDDコントローラ
53 HDD
60 デスクトップパソコン
BF バッファ
X10 本体ケース
X11 中央演算処理装置
X12 メモリ
X13光学ドライブ
X20 液晶モニタ
X30 キーボード
X40 マウス
Y1 プラッタ
Y2 磁気ヘッド
Y3 スイングアーム
Y4 ランプ機構
Y5 ヘッドアンプ
Y6 スピンドルモータ
Y7 ボイスコイルモータ
Y8 ラッチ機構
Y9 インターフェースコネクタ
Y10 ジャンパスイッチ
DESCRIPTION OF
22
60 Desktop PC BF Buffer X10 Body Case X11 Central Processing Unit X12 Memory X13 Optical Drive X20 Liquid Crystal Monitor X30 Keyboard X40 Mouse Y1 Platter Y2 Magnetic Head Y3 Swing Arm Y4 Lamp Mechanism Y5 Head Amplifier Y6 Spindle Motor Y7 Voice Coil Motor Y8 Latch Mechanism Y8 Interface connector Y10 Jumper switch
Claims (13)
定電流を用いて生成したゲート信号を第1FET素子へ出力し、第1FET素子を駆動させる第1プリドライバ回路と、
第2FET素子を駆動させる第2プリドライバ回路と、を備え、
第1FET素子と第2FET素子の接続点からパルス信号を出力する信号出力回路であって、
第1FET素子および第2FET素子として、Nチャネル型のFET素子が用いられ、
第1プリドライバ回路は、
前記電圧源の電圧変動に応じて大きさが変わるように、前記定電流を生成し、
前記電圧源の電圧より大きい第2電圧が印加され、前記定電流及び前記第2電圧から前記ゲート信号を生成することを特徴とする信号出力回路。 A first FET element and a second FET element connected in series between a voltage source and a ground point;
A first pre-driver circuit that outputs a gate signal generated using a constant current to the first FET element and drives the first FET element;
A second pre-driver circuit for driving the second FET element,
A signal output circuit for outputting a pulse signal from a connection point between the first FET element and the second FET element,
N-channel FET elements are used as the first FET element and the second FET element,
The first pre-driver circuit is
The constant current is generated so that the magnitude changes according to voltage fluctuation of the voltage source ,
A signal output circuit , wherein a second voltage larger than a voltage of the voltage source is applied to generate the gate signal from the constant current and the second voltage .
抵抗を介して前記電圧源を接地させた回路を用いて、前記定電流を生成することを特徴とする請求項1に記載の信号出力回路。 The first pre-driver circuit is
The signal output circuit according to claim 1, wherein the constant current is generated by using a circuit in which the voltage source is grounded through a resistor.
第1プリドライバ回路を構成する素子よりも低耐圧仕様の素子を用いて構成されていることを特徴とする請求項2に記載の信号出力回路。 The second pre-driver circuit is
The signal output circuit according to claim 2, wherein the signal output circuit is configured using an element having a lower breakdown voltage specification than an element constituting the first pre-driver circuit.
第2プリドライバ回路における前記スイッチ素子は、
第1プリドライバ回路における前記スイッチ素子よりも低耐圧仕様であることを特徴とする請求項3に記載の信号出力回路。 The first pre-driver circuit and the second pre-driver circuit each have a circuit configured using a switch element,
The switch element in the second pre-driver circuit is:
The signal output circuit according to claim 3, wherein the signal output circuit has a lower breakdown voltage specification than the switch element in the first pre-driver circuit.
前記スイッチ素子を用いて構成された回路として、カレントミラー回路およびCMOS回路を有していることを特徴とする請求項4に記載の信号出力回路。 The first pre-driver circuit and the second pre-driver circuit are:
The signal output circuit according to claim 4, wherein the circuit configured using the switch element includes a current mirror circuit and a CMOS circuit.
第1カレントミラー回路および第2カレントミラー回路を有しており、A first current mirror circuit and a second current mirror circuit;
第1カレントミラー回路は、前記定電流を折り返し、The first current mirror circuit turns back the constant current,
前記第2電圧が第2カレントミラー回路に印加され、The second voltage is applied to a second current mirror circuit;
第2カレントミラー回路は、第1カレントミラー回路から供給される電流を折り返すことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の信号出力回路。4. The signal output circuit according to claim 2, wherein the second current mirror circuit returns the current supplied from the first current mirror circuit. 5.
Pチャネル型のMOSFETおよびNチャネル型のMOSFETが直列接続された構成であって第2カレントミラー回路から電流が供給されるCMOS回路と、A CMOS circuit having a configuration in which a P-channel MOSFET and an N-channel MOSFET are connected in series, and current is supplied from a second current mirror circuit;
前記Pチャネル型のMOSFETのドレインと前記Nチャネル型のMOSFETのドレインとの間に設けられるスイッチと、を有しており、A switch provided between the drain of the P-channel MOSFET and the drain of the N-channel MOSFET,
前記Pチャネル型のMOSFETと前記スイッチとの接続ノードが第1プリドライバ回路の出力ノードであることを特徴とする請求項6に記載の信号出力回路。The signal output circuit according to claim 6, wherein a connection node between the P-channel type MOSFET and the switch is an output node of a first pre-driver circuit.
第1FET素子のドレインが前記電圧源に接続され、第1FET素子のソースが第2FET素子のドレインに接続され、第2FET素子のソースが接地されていることを特徴とする請求項1から請求項7の何れかに記載の信号出力回路。8. The drain of the first FET element is connected to the voltage source, the source of the first FET element is connected to the drain of the second FET element, and the source of the second FET element is grounded. A signal output circuit according to any one of the above.
前記データ信号に応じた前記パルス信号を出力することを特徴とする請求項1から請求項8の何れかに記載の信号出力回路。The signal output circuit according to claim 1, wherein the pulse signal corresponding to the data signal is output.
データを記録するロジック回路と、を備え、A logic circuit for recording data,
前記データ信号は、前記ロジック回路に記録済みのデータを表す信号であることを特徴とするデータ処理回路。The data processing circuit, wherein the data signal is a signal representing data recorded in the logic circuit.
前記外部装置から入力されるデータを前記ロジック回路に記録させる書込み動作と、前記データ信号を前記外部装置に出力する読出し動作と、を実行することを特徴とする請求項10に記載のデータ処理回路。The data processing circuit according to claim 10, wherein a write operation for recording data input from the external device in the logic circuit and a read operation for outputting the data signal to the external device are executed. .
HDDを動作制御することを特徴とするHDDコントローラ。An HDD controller for controlling the operation of an HDD.
前記HDDコントローラによって動作制御されるHDDと、An HDD whose operation is controlled by the HDD controller;
を備えたことを特徴とする電子機器。An electronic device characterized by comprising:
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