JP6359928B2 - ドライバ回路 - Google Patents

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Description

本発明は、ドライバ回路に関し、例えば高速信号伝送に用いるCML(Current Mode Logic)方式のドライバ回路に関する。
近年、アナログ高速信号伝送において、CML方式の回路(以下、「CML回路」と称する。)を採用したドライバ回路が広く用いられている。
近年の半導体プロセスの微細化に伴い、一般に、高周波回路に用いられるトランジスタは高速動作が可能になる一方で、耐圧の低下が問題となっている。
CML回路においても、CML回路を構成するトランジスタに耐圧を超える電圧が印加され、CML回路が破壊されることが問題となっている。例えば、図16に示されるCML回路30において、出力を遮断する場合、電流源用のトランジスタQ32、Q33のベース電位を下げるまたはグラウンド電位とすることで、CML回路30に流れる電流を遮断する方法が知られている。この場合、CML回路30を構成する差動対トランジスタQ30、Q31のコレクタ・エミッタ間には通常動作時より高い電圧が印加され、差動対トランジスタQ30、Q31の絶縁破壊が起こる虞がある。
上記の問題を解決するための従来技術として、CML回路において、差動対トランジスタのエミッタ端子とグラウンド電位との間に高抵抗を挿入し、CML回路の出力遮断時に差動対トランジスタにリーク電流が流れるようにすることにより、差動対トランジスタのエミッタ電位の低下を防いで差動対トランジスタのコレクタ・エミッタ間に耐圧を超える電圧が印加されないようにする技術が、下記非特許文献1に開示されている。
本発明者の検討によれば、CML回路が小振幅の信号を出力する場合にも、差動対トランジスタに耐圧を超える電圧が印加される虞があることが明らかとなった。
例えば、CML回路の差動出力信号の振幅を可変にする場合を考える。
図16は、従来のCML回路の構成を示す図である。一般に、負荷抵抗RLN、RLPの抵抗値は固定される(例えば50Ω)。そのため、CML回路30の差動出力信号の振幅を変化させる場合、負荷抵抗RLN、RLPを流れる電流を可変しなければならない。負荷抵抗RLN、RLPを流れる電流を可変させて差動出力信号の振幅を変化させた場合、図17に示されるように、小振幅出力時の差動対トランジスタQ30、Q31のコレクタ端子の電位300は、大振幅出力時の差動対トランジスタQ30、Q31のコレクタ端子の電位301に比べて高くなる。一方、差動対トランジスタQ30、Q31のエミッタ端子の電位は、差動対トランジスタQ20、Q21が正常に動作している範囲であれば、差動出力信号の振幅、すなわち負荷抵抗RLN、RLPに流れる電流によらない。その結果、小振幅出力時において、差動対トランジスタQ30、Q31のコレクタ・エミッタ間に差動対トランジスタQ30、Q31の耐圧を超える電圧が印加される虞がある。
また、仮に、小振幅出力時に差動対トランジスタQ30、Q31に印加される電圧を小さくするために、単純に差動対トランジスタQ30、Q31のコレクタ電極のDC電圧を低く設定する手法では、大振幅出力時に差動対トランジスタQ30、Q31が飽和し、所望の振幅の差動出力信号を精度良く生成できない虞がある。
なお、上記非特許文献1に記載の技術では、CML回路が小振幅の信号を出力する場合については考慮されていない。
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、本発明は、出力ドライバ回路において、所望の振幅の差動出力信号を精度良く生成できるようにするとともに、トランジスタに耐圧を超える電圧が印加されないようにすることを目的とする。
本発明に係るドライバ回路(1〜2)は、第1電源電圧(VCC)が供給される第1電源ラインと、第2電源電圧(VEE)が供給される第2電源ラインと、一対の差動入力信号を入力する一対の差動入力端子(IP、IN)と、一対の差動出力信号を出力する一対の差動出力端子(OP、ON)と、前記差動入力端子に入力された前記差動入力信号に基づいて前記差動出力信号を生成する複数の差動入力回路(10)と、複数の制御信号(CSN0〜CSNm)に基づいて、前記差動入力回路の回路電流の供給と遮断を制御する電流制御部(13)と、一端が前記差動出力端子の一方に接続される第1出力抵抗(RLP)と、一端が前記差動出力端子の他方に接続され、他端が前記第1出力抵抗の他端と共通に接続される第2出力抵抗(RLN)と、前記第1出力抵抗の他端と前記第2出力抵抗の他端とが共通に接続されるノード(NP)と前記第1電源ラインとの間に接続される電圧降下素子(16)と、前記電圧降下素子と並列に接続され、前記制御信号に基づいてオン・オフが制御される第1スイッチ素子(MSW1)と、前記第1スイッチ素子のオン・オフを制御するスイッチ制御回路(17)とを有し、前記差動入力回路は、制御電極に前記一対の差動入力信号の一方が入力され、第2主電極が前記一対の差動出力端子の一方として前記第1出力抵抗の一端に接続される第1トランジスタ(QP)と、制御電極に前記一対の差動入力信号の他方が入力され、第2主電極が前記一対の差動出力端子の他方として前記第2出力抵抗の一端に接続される第2トランジスタ(QN)と、一端が前記第2電源ラインに接続され、他端が前記第1トランジスタの第1主電極に接続される第1電流源(11)と、一端が前記第2電源ラインに接続され、他端が前記第2トランジスタの第1主電極に接続される第2電流源(12)と、を含み、前記電流制御部は、前記複数の制御信号で示されるビット値に応じて、夫々の前記差動入力回路における前記第1電流源および前記第2電流源による電流の供給と遮断を制御し、前記スイッチ制御回路は、前記複数の制御信号で示されるビット値が所定の基準値よりも大きいか否かによって前記第1スイッチ素子のオン・オフを制御することを特徴とする。
上記ドライバ回路において、前記第1電流源は、第2主電極が前記第1トランジスタの第1主電極に接続される第3トランジスタ(QA)と、前記第3トランジスタの第1主電極と前記第2電源ラインとの間に接続される第1抵抗(RA)とを有し、前記第2電流源は、第2主電極が前記第2トランジスタの第1主電極に接続される第4トランジスタ(QB)と、前記第4トランジスタの第1主電極と前記第2電源ラインとの間に接続される第2抵抗(RB)とを含み、前記電流制御部は、前記複数の制御信号に基づいて、最も回路電流の小さい前記差動入力回路における前記第3トランジスタおよび前記第4トランジスタの制御電極が接続される信号ライン(LB2)の接続先を、バイアス電圧(VCS)が供給されるバイアス電圧ライン(LB1)と前記第2電源ラインとの間で切り替える第1スイッチ回路(14)と、前記最も回路電流の小さい前記差動入力回路以外の前記差動入力回路毎に対応して設けられ、前記複数の制御信号に基づいて、対応する前記差動入力回路における前記第3トランジスタの制御電極および前記第4トランジスタの制御電極の接続先を、前記信号ラインと前記第2電源ラインとの間で切り替える第2スイッチ回路(15_1〜15_m)と、を有してもよい。
上記ドライバ回路において、前記第1電流源は、第2主電極が前記第1トランジスタの第1主電極に接続される第3トランジスタ(QA)と、前記第3トランジスタの第1主電極と前記第2電源ラインとの間に接続される第1抵抗(RA)とを有し、前記第2電流源は、第2主電極が前記第2トランジスタの第1主電極に接続される第4トランジスタ(QB)と、前記第4トランジスタの第1主電極と前記第2電源ラインとの間に接続される第2抵抗(RB)とを含み、前記電流制御部は、前記差動入力回路毎に設けられ、前記複数の制御信号に基づいて、対応する前記差動入力回路における前記第3トランジスタの制御電極および前記第4トランジスタの制御電極の接続先をバイアス電圧(VCS)が供給されるバイアス電圧ライン(LB1)と前記第2電源ラインとの間で切り替えるスイッチ回路(15_0〜15_m)を有してもよい。
上記ドライバ回路において、前記電圧降下素子は、抵抗(RP)であってもよい。
上記ドライバ回路において、一端が前記第1出力抵抗と前記第2出力抵抗とが接続されるノード(NP)に接続され、他端が前記電圧降下素子の一端に接続される第2スイッチ素子(MSW2)を更に有し、前記スイッチ制御回路は、前記第1スイッチ素子オンさせるときに前記第2スイッチ素子をオフさせ、前記第1スイッチ素子をオフさせるときに前記第2スイッチ素子をオンさせ、前記電圧降下素子は、ダイオード接続されたバイポーラトランジスタ(QRP)であってもよい。
なお、上記説明において括弧を付した参照符号は、図面において当該参照符号が付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
本発明によれば、出力ドライバ回路において、所望の振幅の差動出力信号を精度良く生成できるようにするとともに、トランジスタに耐圧を超える電圧が印加されないようにすることが可能となる。
図1は、本発明の実施形態1に係るドライバ回路の構成を示す図である。 図2は、電流源を構成するトランジスタの回路構成例を示す図である。 図3は、実施の形態1に係るドライバ回路の具体的な回路構成例を示す図である。 図4は、実施の形態1に係るドライバ回路(図3)に差動入力信号を入力したときの、差動入力回路の差動対を構成するトランジスタのコレクタ−ベース間電圧を示す図である。 図5は、ドライバ回路のスイッチ素子を取り除いた回路に差動入力信号を入力したときの差動対を構成するトランジスタのコレクタ−ベース間電圧を示す図である。 図6は、実施の形態2に係るドライバ回路の構成を示す図である。 図7は、実施の形態2に係るドライバ回路の具体的な回路構成例を示す図である。 図8は、実施の形態3に係るドライバ回路の構成を示す図である。 図9は、実施の形態4に係るドライバ回路の構成を示す図である。 図10は、実施の形態4に係るドライバ回路の具体的な回路構成例を示す図である。 図11は、差動入力回路にディジェネレーション抵抗を挿入した場合の回路構成を示す図である。 図12は、差動入力回路にディジェネレーション抵抗を挿入した場合の別の回路構成を示す図である。 図13は、差動入力回路にリーク電流発生用の抵抗を挿入した場合の回路構成を示す図である。 図14は、差動入力回路にリーク電流発生用の抵抗を挿入した場合の別の回路構成を示す図である。 図15は、差動入力回路にリーク電流発生用の抵抗を挿入した場合の更に別の回路構成を示す図である。 図16は、従来のCML回路の回路構成を示す図である。 図17は、従来のCML回路における差動対トランジスタのコレクタ電位を示す図である。
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
≪実施の形態1≫
図1は、本発明の一実施の形態に係るドライバ回路の構成を示す図である。
同図に示されるドライバ回路1は、例えば、光通信ネットワークで用いられる光送信器内に設けられ、電気信号を光の強弱信号に変換して光ファイバに送信する光変調器やレーザダイオードを駆動するための駆動回路である。具体的に、ドライバ回路1は、入力された一対の差動入力信号を、上記光変調器やレーザダイオードを駆動可能な振幅レベルまで増幅させることにより一対の差動出力信号を生成し、駆動信号として光変調器やレーザダイオードに供給するCML方式の出力回路である。
ドライバ回路1は、例えば、公知のシリコン−ゲルマニウム半導体(Si−Ge)ヘテロ接合バイポーラトランジスタ(HBT:Heterojunction Bipolar Transistor)プロセスによって半導体基板に形成された半導体集積回路によって実現されている。以下の説明では、ドライバ回路1を構成するバイポーラトランジスタがNPN型のHBTであるものとして説明する。
なお、ドライバ回路1は、ワンチップの半導体装置として実現されても良いし、マルチチップ構成の半導体装置として実現されても良く、半導体集積回路のチップ構成に特に制限はない。
本実施の形態では、ドライバ回路1は、電源電圧VCCと電源電圧VEE(<VCC)との間で動作するものとする。また、高電位側の電源電圧VCCを正の電圧とし、低電位側の電源電圧VEEをグラウンド電圧(=0V)とした場合を一例として説明する。なお、参照符号VCC、VEEは、電源電圧のみならず、それらの電源電圧が供給される電源ラインをも表すものとする。
また、同一の構成を有する回路および素子を総称する場合には、接尾語(サフィックス)を除いて表記する。例えば、差動入力回路10_0〜10_mを差動入力回路10と表記し、トランジスタQP0〜QPmをトランジスタQPと表記し、電流源12_0〜12_mを電流源12等と表記する。
本実施の形態に係るドライバ回路1は、振幅の小さい差動出力信号を生成する場合に、差動入力回路における差動対トランジスタに耐圧を超える電圧が印加されないようにし、振幅の大きい差動出力信号を生成する場合に、上記差動対トランジスタを飽和させないように動作する。以下、ドライバ回路1の具体的な回路構成について詳細に説明する。
具体的に、ドライバ回路1は、入力端子IP、IN、出力端子OP、ON、差動入力回路10_0〜10_m(mは1以上の整数)、電流制御部13、出力抵抗RLN、RLP、電圧降下素子16、スイッチ素子MSW1、およびスイッチ制御部17を有する。
入力端子IP、INは、一対の差動入力信号を入力する一対の差動入力端子である。出力端子OP、ONは、入力端子IP、INに入力された差動入力信号に基づいて生成された一対の差動出力信号を出力する一対の差動出力端子である。
出力抵抗RLNは、一端が出力端子ONに接続される。出力抵抗RLPは、一端が出力端子OPに接続され、他端が出力抵抗RLPの他端と共通に接続される。出力抵抗RLP、RLNは、同一の抵抗値を有する。
電圧降下素子16は、出力抵抗RLNと出力抵抗RLPとが共通に接続されるノードNPと電源ラインVCCとの間に接続される。電圧降下素子16は、流れる電流に応じて電圧を発生する素子であり、例えば、抵抗RPから構成されている。
スイッチ素子MSW1は、電圧降下素子16と並列に接続される。スイッチ素子MSW1は、例えばPチャネル型のMOSトランジスタである。スイッチ素子MSW1としてのトランジスタは、第1主電極としてのソース電極とバックゲート電極とが共通に電源ラインVCCに接続され、第2主電極としてのドレイン電極がノードNPに接続される。スイッチ素子MSW1は、制御信号CSN0〜CSNmに基づいてオン・オフが制御される。具体的なオン・オフ制御方法については後述する。
差動入力回路10_0〜10_mは、入力端子IP、INに入力された差動入力信号に基づいて差動出力信号を生成し、出力端子OP、ONに出力する。差動入力回路10_0は、トランジスタQN0、QP0および電流源11_0、12_0を含む。
トランジスタQN0、QP0は、バイポーラトランジスタである。トランジスタQN0は、制御電極としてのベース電極が入力端子INに接続され、第1主電極としてのエミッタ電極が電流源11_0の一方の端子に接続され、第2主電極としてのコレクタ電極が出力端子ONに接続される。また、トランジスタQP0は、制御電極としてのベース電極が入力端子IPに接続され、第1主電極としてのエミッタ電極が電流源12_0の一方の端子に接続され、第2主電極としてのコレクタ電極が出力端子OPに接続される。
電流源11_0は、一端が電源ラインVEEに接続され、他端がトランジスタQN0のエミッタ電極に接続される。電流源11_0は、例えばトランジスタQA0と抵抗RA0とから構成されている。トランジスタQA0は、バイポーラトランジスタである。トランジスタQA0は、第2主電極としてのコレクタ電極がトランジスタQN0のエミッタ電極に接続される。抵抗RA0は、一端がトランジスタQA0のエミッタ電極(第1主電極)に接続され、他端が電源ラインVEEに接続されている。
電流源12_0は、一端が電源ラインVEEに接続され、他端がトランジスタQP0のエミッタ電極に接続される。電流源12_0は、電流源11_0と同一の構成を有しており、トランジスタQB0および抵抗RB0から構成されている。具体的に、トランジスタQB0は、第2主電極としてのコレクタ電極がトランジスタQP0のエミッタ電極に接続される。抵抗RB0は、一端がトランジスタQB0のエミッタ電極に接続され、他端が電源ラインVEEに接続されている。トランジスタQA0、QB0の夫々の制御電極としてのベース電極は、共通に接続されている。
差動入力回路10_1〜10_mは、差動入力回路10_0と同様の回路構成を有している。すなわち、差動入力回路10_1〜10_mは、差動対トランジスタとしてトランジスタQP1〜QPm、QN1〜QNmを有し、電流源11_1〜11_mとして、QA1〜QAm、RA1〜RAmを有し、電流源12_1〜12_mとしてQB1〜QBm、RB1〜RBmを有する。差動入力回路10_1〜10_mにおける夫々の素子間の接続関係は、差動入力回路10_0と同様である。
差動入力回路10_0〜10_mは、入力端子IP、INおよび出力端子OP、ONに共通に接続されている。すなわち、差動入力回路10_0〜10_mは、入力端子IP、INおよび出力端子OP、ONに対して夫々並列に接続されている。
差動入力回路10_0〜10_mは、上述したように同一の回路構成を有している一方、回路電流が夫々相違するように、電流源11、12の電流値が設定されている。具体的には、差動入力回路10_0〜10_mにおける電流源11、12の電流を夫々I0〜Imとしたとき、例えば、I1=2I0、I2=4I0、…Im=2m×I0となるように各電流源11_0〜11_m(12_0〜12_m)が設計されている。本実施の形態では、I0<I1<…<Imとして説明する。
各差動入力回路10_0〜10_mにおける電流源11、12の電流値は、各バイポーラトランジスタQA0〜QAm(QB0〜QBm)のトランジスタサイズによって調整されている。例えば、図2に示されるように、所定のサイズのトランジスタQx(単位トランジスタ)を並列接続し、並列接続するトランジスタQxの個数を調整することによって、所望のトランジスタサイズのトランジスタQA0〜QAm(QB0〜QBm)を実現する。これによれば、トランジスタサイズを変えたトランジスタを1個ずつ用いて各電流源11_0〜11_m(12_0〜12_m)を設計する場合に比べて、差動入力回路10_0〜10_mにおける各電流源11間の電流値の相対誤差を小さくすることができる。
なお、差動入力回路10_0〜10_mにおける各電流源11(12)間の電流量の比率は、可変させる振幅の最大値、最小値、および分解能に応じて適宜選択することができる。
電流制御部13は、複数ビットの制御信号CSN0〜CSNmに基づいて、各差動入力回路10_0〜10_mの回路電流の供給と遮断を制御する。すなわち、電流制御部13は、複数ビットの制御信号CSN0〜CSNmで示されるビット値に応じて、各差動入力回路10_0〜10_mにおける電流源11、12による電流の供給と遮断を選択的に切り替える。
具体的に、電流制御部13は、最も回路電流の小さい差動入力回路10_0を制御するスイッチ回路14と、その他の差動入力回路10_1〜10_m毎に対応して設けられたスイッチ回路15_1〜15_mと、から構成されている。
スイッチ回路14は、制御信号CSN0に基づいて、差動入力回路10_0におけるトランジスタQA0、QB0のベース電極が接続される信号ラインLB2の接続先を、バイアス電圧VCSが供給されるバイアス電圧ラインLB1と電源ラインVEEとの間で切り替える。
具体的に、スイッチ回路14は、トランジスタMN0とトランジスタMP0とから構成されている。トランジスタMN0は、例えばNチャネル型のMOSトランジスタであり、トランジスタMP0は、例えばPチャネル型のMOSトランジスタである。トランジスタMN0は、第1主電極としてのソース電極が電源ラインVEEに接続され、第2主電極としてのドレイン電極がトランジスタQA0、QB0のベース電極に接続され、制御電極としてのゲート電極に制御信号CSN0が供給される。トランジスタMP0は、第1主電極としてのソース電極がバイアス電圧ラインLB1に接続され、第2主電極としてのドレイン電極がトランジスタQA0、QB0のベース電極(信号ラインLB2)に接続され、制御電極としてのゲート電極に制御信号CSN0が供給される。
スイッチ回路14において、制御信号CSN0がハイ(High)レベルである場合、トランジスタMN0がオン、トランジスタMP0がオフし、トランジスタQA0、QB0のベース電極に電源電圧VEEが供給されることにより、電流源11_0、12_0の電流が遮断される。一方、制御信号CSN0がロー(Low)レベルである場合、トランジスタMP0がオン、トランジスタMN0がオフし、トランジスタQA0、QB0のベース電極にバイアス電圧VCSが供給されることにより、電流源11_0、12_0の電流がトランジスタQN0、QP0に供給される。
スイッチ回路15_1〜15_mは、対応する制御信号CSN1〜CSNmに基づいて、対応する差動入力回路10_1〜10_mにおけるトランジスタQA1、QB1〜QAm、QBmのベース電極の接続先を、信号ラインLB2と電源ラインVEEとの間で切り替える。
具体的に、スイッチ回路15_1は、トランジスタMCNとトランジスタMCPとから構成されている。トランジスタMCNは、例えばNチャネル型のMOSトランジスタであり、トランジスタMCPは、例えばPチャネル型のMOSトランジスタである。トランジスタMCNは、第1主電極としてのソース電極が電源ラインVEEに接続され、第2主電極としてのドレイン電極がトランジスタQA1、QB1のベース電極に接続され、制御電極としてのゲート電極に制御信号CSN1が供給される。トランジスタMCPは、第1主電極としてのソース電極が信号ラインLB2に接続され、第2主電極としてのドレイン電極がトランジスタQA1、QB1のベース電極に接続され、制御電極としてのゲート電極に制御信号CSN1が供給される。
スイッチ回路15_1において、制御信号CSN1がハイ(High)レベルである場合、トランジスタMCNがオン、トランジスタMCPがオフし、トランジスタQA1、QB1のベース電極に電源電圧VEEが供給されることにより、電流源11_1、12_1の電流が遮断される。一方、制御信号CSN1がロー(Low)レベルである場合、トランジスタMCPがオン、トランジスタMCNがオフし、トランジスタQA1、QB1のベース電極が信号ラインLB2に接続される。このとき、信号ラインLB2にバイアス電圧VCSが供給されている場合には、トランジスタQA1、QB1のベース電極にバイアス電圧VCSが印加され、電流I1がトランジスタQP1、QN1に供給される。一方、信号ラインLB2に電源電圧VEEが供給されている場合には、トランジスタQA1、QB1のベース電極に電源電圧VEEが印加され、トランジスタQP1、QN1への電流の供給が遮断される。
また、スイッチ回路15_2〜15_mは、スイッチ回路15_1と同様の回路構成を有し、対応する制御信号CSN2〜CSNmに基づいて、対応する差動入力回路10_2〜10_mにおける電流源11、12を構成する各トランジスタQA2〜QAn、QB2〜QBnの制御電極の接続先を信号ラインLB2と電源ラインVEEとの間で切り替える。
ここで、制御信号CSN1〜CSNmのハイレベルの電圧は、トランジスタMN0、MNCの閾値電圧よりも大きく、且つバイアス電圧VCS以上の電圧であればよい。また、制御信号CSN0〜CSNmのローレベルの電圧は、トランジスタMCN、MN0の閾値電圧よりも小さく、且つトランジスタMP0、MCPのゲート・ソース間電圧がトランジスタMP0、MCPの閾値電圧よりも大きくなる電圧であればよい。
電流制御部13が上記の構成を有することにより、制御信号CSN0のビット値に基づいて、出力抵抗RLN、RLPへの電流の供給と遮断を制御し、複数ビットの制御信号CSN1〜CSNmで表されるビット値に基づいて、ドライバ回路1の出力抵抗RLN、RLPに流れる電流の大きさを調整することができる。すなわち、制御信号CSN0のビット値の切り替えにより、出力端子OP、ONからの差動出力信号の出力と遮断を切り替えることができる。また、制御信号CSN1〜CSNmの各ビット値を切り替えることにより、ドライバ回路1の出力抵抗RLN、RLPに流れる電流の大きさをステップ状(ディジタル的)に切り替えることができ、出力端子OP、ONから出力される差動出力信号の振幅を可変することができる。
上述したように、スイッチ素子MSW1は、制御信号CSN0〜CSNmに基づいてオン・オフが制御される。具体的に、スイッチ素子MSW1は、複数ビットの制御信号CSN1〜CSNnで表されるビット値が所定の基準値よりも大きいか否かによってオン・オフが切り替わる。具体的な実現手段としては、図1に示されるように、スイッチ制御回路(SWCNT)17を設け、スイッチ制御回路17によって、制御信号CSN1〜CSNnに基づいてトランジスタMSW1のオン・オフを制御する。
例えば、スイッチ制御回路(SWCNT)17は、複数ビットの制御信号CSN1〜CSNnで表されるビット値が所定の基準値に対応するビット値(基準値)よりも小さい場合に、トランジスタMSW1をオフさせ、制御信号CSN1〜CSNnで表されるビット値が上記所定の基準値に対応するビット値以上である場合に、トランジスタMSW1をオンさせる。これによれば、出力抵抗RLN、RLPに流れる電流IOが上記所定の基準値に対応する電流値よりも小さい場合に、トランジスタMSW1をオフさせ、出力抵抗RLN、RLPに流れる電流が上記所定の基準値に対応する電流値よりも大きい場合に、トランジスタMSW1をオンさせるように制御することができる。
次に、ドライバ回路1の具体的な動作について説明する。ここでは、一例として、m=3とした場合について説明する。
図3は、実施の形態1に係るドライバ回路の具体的な回路構成を示す図である。同図には、図1に示されるドライバ回路においてm=3とした場合の回路構成例が示されている。
図3に示されるドライバ回路1Aは、4つの差動入力回路10_0〜10_3を有する。ここでは、各差動入力回路10_0〜10_3の電流I0〜I3は、I0<I1<I2<I3の関係を有するものとする。
また、ドライバ回路1Aは、電流制御部13Aとして、差動入力回路10_0に対応して設けられたスイッチ回路14と、差動入力回路10_1〜10_3毎に対応して設けられたスイッチ回路15_1〜15_3を有する。スイッチ回路14は、制御信号CSN0によって制御され、各スイッチ回路15_1〜15_3は、対応する制御信号CSN1〜CSN3によって制御される。
ドライバ回路1Aは、スイッチ制御回路17としてレベルシフト機能付きの論理回路170を有する。論理回路170は、制御信号CSN3と同一論理の信号をレベルシフトして出力する。論理回路170の出力信号のハイレベルは、電源電圧VCCであり、当該出力信号のローレベルは電源電圧VEEである。論理回路170の出力信号は、トランジスタMSW1のゲート電極に供給される。なお、制御信号CSN3のハイレベルが電源電圧VCC、ローレベルが電源電圧VEEである場合には、論理回路170のレベルシフト機能は不要である。
ドライバ回路1Aにおいて、入力端子IP、INに一対の差動入力信号が入力されると、入力された差動入力信号間の電位差に応じた、一対の差動出力信号が生成され、出力端子OP、ONから出力される。このとき、制御信号CSN0をハイレベルにすることにより、出力端子OP、ONからの差動出力信号の出力が停止する。一方、制御信号CSN0をローレベルにした状態において、制御信号CSN1〜CSN3の各ビット値を切り替えることにより、出力抵抗RLN、RLPに流れる電流ILを、I0、I0+I1、I0+I2、I0+I1+I2、I0+I3、I0+I1+I3、I0+I2+I3、I0+I1+I2+I3の8段階に切り替えることができ、差動出力信号の振幅を8段階に可変して出力端子OP、ONから出力することができる。
また、ドライバ回路1Aにおいて、制御信号CSN3がハイレベルとなり、最も電流の大きい差動入力回路10_2が停止する(IL<I3)場合に、スイッチ素子MSW1がオフする。これによれば、IL<I3である場合には、電源ラインVCCと出力抵抗RLN、RLPとの間に抵抗RPが接続されるので、ノードNPの電圧が電源電圧VCCよりも低下し、差動対のトランジスタQN、QPのコレクタ・エミッタ間に印加される電圧が抵抗RPを接続しない場合に比べて低くなる。これにより、耐圧を超える電圧がトランジスタQN、QPに印加されることなく、小振幅の差動出力信号を出力することが可能となる。
一方、ドライバ回路1Aにおいて、制御信号CSN3がローレベルとなり、最も電流の大きい差動入力回路10_3が動作(IL≧I3)場合に、スイッチMSW1がオンする。これによれば、IL≧I3である場合には、電源ラインVCCと出力抵抗RLN、RLPの一端とがスイッチMSW1を介して短絡するので、抵抗RPによる電圧降下が生じない。これにより、差動対のトランジスタQN、QPを飽和させることなく、大振幅の差動出力信号を出力することが可能となる。この点について、図4、5を用いて詳細に説明する。
図4は、図3に示されるドライバ回路1Aに差動入力信号を入力したときの、差動入力回路の差動対を構成するトランジスタのコレクタ−ベース間電圧を示す図である。同図において、参照符号200〜207で示される波形は、制御信号CSN0が“0”である場合に、制御信号CSN1、CSN2、CSN3の各ビット値を(1、1、1)、(1、1、0)、(1、0、1)、(1、0、0)、(0、1、1)、(0、1、0)、(0、0、1)、(0、0、0)としたときのトランジスタQPのコレクタ−ベース間電圧を夫々表している。例えば、参照符号200は、制御信号CSN1、CSN2、CSN3が(1、1、1)であり差動出力信号の振幅が最も小さい(電流ILが最も小さい)場合のトランジスタQPのコレクタ−ベース間電圧波形であり、参照符号207は、制御信号CSN1、CSN2、CSN3が(0、0、0)であり差動出力信号の振幅が最も大きい(電流ILが最も大きい)場合のトランジスタQPのコレクタ−ベース間電圧波形である。
図5は、図4の比較例として、ドライバ回路1Aにおけるスイッチ素子MSW1を取り除いた回路に差動入力信号を入力したときの、差動対を構成するトランジスタのコレクタ−ベース間電圧を示す図である。
同図において、参照符号210〜217で示される波形は、図4の参照符号200〜207と同様に、制御信号CSN1、CSN2、CSN3の各ビット値を(1、1、1)、(1、1、0)、…、(0、0、0)とした場合のトランジスタQPのコレクタ−ベース間電圧を表している。例えば、参照符号210は、差動出力信号の振幅が最も小さい場合のトランジスタQPのコレクタ−ベース間電圧波形であり、参照符号217は、差動出力信号の振幅が最も大きい場合のトランジスタQPのコレクタ−ベース間電圧波形である。
図5から理解されるように、差動出力信号の振幅(出力抵抗RLP、RLNに流れる電流値)によらず、抵抗RPによる電圧降下を常に生じさせた場合、差動出力信号の振幅を大きくすると、参照符号216、217に示されるように、トランジスタQPのコレクタ−ベース間電圧が0Vよりも低下し(コレクタ電位がベース電位よりも低くなり)、トランジスタQPが飽和してしまう。一方、図4から理解されるように、図3に示されるドライバ回路1Aのように差動出力信号の振幅(出力抵抗RLP、RLNに流れる電流値)が所望の基準値よりも低い場合にスイッチ素子MSW1をオフさせ、上記基準値よりも高い場合にスイッチ素子MSW1をオンさせることにより、差動出力信号の振幅が大きくなった場合であっても、トランジスタQPを飽和することはない。
以上、実施の形態1に係るドライバ回路によれば、差動入力回路および出力抵抗から成るCML回路と高電位側の電源ラインとの間に電圧降下素子およびスイッチ素子を接続するとともに、出力抵抗に流れる電流量に応じてスイッチ素子のオン・オフを制御するので、振幅の小さい差動出力信号を生成する場合に、差動入力回路における差動対トランジスタに耐圧を超える電圧が印加されないようにし、振幅の大きい差動出力信号を生成する場合に、上記トランジスタを飽和させないようにすることが可能となる。すなわち、実施の形態1に係るドライバ回路によれば、所望の振幅の差動出力信号を精度良く生成できるようにするとともに、トランジスタに耐圧を超える電圧が印加されないようにすることが可能となる。
また、実施の形態1に係るドライバ回路によれば、制御信号CSN0によって差動出力信号の出力と遮断を切り替え、制御信号CSN1〜CSNmによって差動出力信号の振幅を調節するので、ドライバ回路の出力遮断と差動出力信号の振幅調整とを別個に制御することが可能となる。
≪実施の形態2≫
図6は、実施の形態2に係るドライバ回路の構成を示す図である。
同図に示されるドライバ回路2は、実施の形態1に係るドライバ回路1と、差動入力回路の電流を制御する電流制御部の回路構成が異なる点において相違し、その他の点は、ドライバ回路1と同様である。
具体的に、ドライバ回路2は、入力端子IP、IN、出力端子OP、ON、差動入力回路10_0〜10_m、電流制御部23、出力抵抗RLN、RLP、電圧降下素子16、スイッチ素子MSW1、およびスイッチ制御部17を有する。なお、実施の形態2に係るドライバ回路2において、実施の形態1に係るドライバ回路1と同一の構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
電流制御部23は、複数ビットの制御信号CSN0〜CSNmに基づいて、各差動入力回路10_0〜10_mの回路電流の供給と遮断を制御する。すなわち、電流制御部23は、複数ビットの制御信号CSN0〜CSNmで示されるビット値に応じて、各差動入力回路10_0〜10_mにおける電流源11、12による電流の供給と遮断を選択的に切り替える。
具体的に、電流制御部23は、差動入力回路10_0〜10_m毎に対応して設けられたスイッチ回路25_0〜25_mから構成されている。スイッチ回路25_0〜25_mは、対応する制御信号CSN0〜CSNmに基づいて、対応する差動入力回路10_0〜10_mにおけるトランジスタQA0、QB0〜QAm、QBmのベース電極の接続先を、バイアス電圧ラインLB1と電源ラインVEEとの間で切り替える。
具体的に、スイッチ回路25_0は、実施の形態1に係るドライバ回路1のスイッチ回路15と同様に、トランジスタMCNとトランジスタMCPとから構成されている。スイッチ回路25_0におけるトランジスタMCNは、第1主電極としてのソース電極が電源ラインVEEに接続され、第2主電極としてのドレイン電極がトランジスタQA1、QB1のベース電極に接続され、制御電極としてのゲート電極に制御信号CSN1が供給される。スイッチ回路25_0におけるトランジスタMCPは、第1主電極としてのソース電極がバイアス電圧ラインLB1に接続され、第2主電極としてのドレイン電極がトランジスタQA1、QB1のベース電極に接続され、制御電極としてのゲート電極に制御信号CSN1が供給される。
スイッチ回路25_0において、制御信号CSN1がハイ(High)レベルである場合、トランジスタMCNがオン、トランジスタMCPがオフし、トランジスタQA1、QB1のベース電極に電源電圧VEEが供給されることにより、電流源11_1、12_1の電流が遮断される。一方、制御信号CSN1がロー(Low)レベルである場合、トランジスタMCPがオン、トランジスタMCNがオフし、トランジスタQA1、QB1のベース電極にバイアス電圧VCSが供給されて、電流I1がトランジスタQP1、QN1に供給される。
また、スイッチ回路25_1〜25_mは、スイッチ回路25_0と同様の回路構成を有し、対応する制御信号CSN1〜CSNmに基づいて、対応する差動入力回路10_1〜10_mにおける電流源11、12を構成する各トランジスタQA1〜QAn、QB1〜QBnの制御電極の接続先をバイアス電圧ラインLB1と電源ラインVEEとの間で切り替える。
電流制御部23が上記の構成を有することにより、複数ビットの制御信号CSN0〜CSNmで表されるビット値に基づいて、ドライバ回路1の出力抵抗RLN、RLPに供給する電流の遮断を含む電流値の調整を行うことができる。
次に、ドライバ回路2の具体的な動作について説明する。ここでは、一例として、m=2とした場合のドライバ回路について説明する。
図7は、実施の形態2に係るドライバ回路の具体的な回路構成を示す図である。同図には、図6に示されるドライバ回路においてm=2とした場合の回路構成例が示されている。
図7に示されるドライバ回路2Aは、3つの差動入力回路10_0〜10_2を有する。ここで、各差動入力回路10_0〜10_2の電流I0〜I2は、I0<I1<I2の関係を有するものとする。
また、ドライバ回路2Aは、電流制御部23Aとして、差動入力回路10_0〜10_2毎に対応して設けられたスイッチ回路25_0〜25_2を有する。各スイッチ回路25_0〜25_2は、対応する制御信号CSN0〜CSN2によって制御される。
ドライバ回路2Aは、スイッチ制御回路17としてレベルシフト機能付きの論理回路171を有する。論理回路171は、制御信号CSN2と同一論理の信号をレベルシフトして出力する。論理回路171の出力信号のハイレベルは、電源電圧VCCであり、当該出力信号のローレベルは電源電圧VEEである。論理回路171の出力信号は、トランジスタMSW1のゲート電極に供給される。なお、制御信号CSN2のハイレベルが電源電圧VCC、ローレベルが電源電圧VEEである場合には、論理回路171のレベルシフト機能は不要である。
ドライバ回路2Aにおいて、入力端子IP、INに一対の差動入力信号が入力されると、入力された差動入力信号間の電位差に応じた、一対の差動出力信号が生成され、出力端子OP、ONから出力される。このとき、制御信号CSN0、CSN1、CSN2の各ビット値を切り替えることにより、出力抵抗RLN、RLPに流れる電流ILを、0(零)、I0、I1、I0+I1、I2、I0+I2、I1+I2、I0+I1+I2の8段階に切り替えることができ、出力遮断(IL=0)を含めて、差動出力信号の振幅を8段階に可変することができる。
また、ドライバ回路2Aにおいて、制御信号CSN2をハイレベルとし、最も電流の大きい差動入力回路10_2が停止した(IL<I2)場合には、差動対のトランジスタQN、QPのコレクタ・エミッタ間に印加される電圧が抵抗RPを接続しない場合に比べて低くなる。これにより、実施の形態1に係るドライバ回路1Aと同様に、耐圧を超える電圧がトランジスタQN、QPに印加されることなく、小振幅の差動出力信号を出力することが可能となる。
一方、ドライバ回路2Aにおいて、制御信号CSN3がローレベルとなり、最も電流の大きい差動入力回路10_3が動作(IL≧I3)場合には、電源ラインVCCと出力抵抗RLN、RLPの一端とがスイッチMSW1を介して短絡するので、抵抗RPによる電圧降下が生じない。これにより、実施の形態1に係るドライバ回路1Aと同様に、差動対のトランジスタQN、QPを飽和させることなく、大振幅の差動出力信号を出力することが可能となる。
以上、実施の形態2に係るドライバ回路によれば、実施の形態1に係るドライバ回路と同様に、振幅の小さい差動出力信号を生成する場合には、差動入力回路における差動対トランジスタに耐圧を超える電圧が印加されないようにし、振幅の大きい差動出力信号を生成する場合には、上記トランジスタを飽和させないようにすることが可能となる。
また、実施の形態2に係るドライバ回路によれば、制御信号CSN0〜CSNmによって、ドライバ回路の出力遮断と差動出力信号の振幅調整とを一括して制御することができるので、差動出力信号の振幅の調節ビット数に対する差動入力回路およびスイッチ回路の個数を少なくすることができる。例えば、差動出力信号の振幅の調節ビット数が“3”とした場合に、実施の形態1に係るドライバ回路1Aと比べて、差動入力回路10およびスイッチ回路14、15の個数を少なくすることができる。
≪実施の形態3≫
図8は、実施の形態3に係るドライバ回路の構成を示す図である。
同図に示されるドライバ回路3は、実施の形態1、2に係るドライバ回路1、2と、電圧降下素子とその周辺回路が異なる点において相違し、その他の点は、ドライバ回路1,2と同様である。図8には、一例として、ドライバ回路2Aにおける電圧降下素子とその周辺回路を、実施の形態3に係る構成に置き換えた場合のドライバ回路が図示されている。
具体的に、ドライバ回路3は、入力端子IP、IN、出力端子OP、ON、差動入力回路10_0〜10_m、電流制御部23A、出力抵抗RLN、RLP、電圧降下素子16、スイッチ素子MSW1、MSW2、およびスイッチ制御部17を有する。なお、実施の形態3に係るドライバ回路3において、実施の形態1、2に係るドライバ回路1、2と同一の構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
ドライバ回路3における電圧降下素子16は、ダイオード接続されたトランジスタQRPを含む。トランジスタQRPは、例えばNPN型のバイポーラトランジスタである。トランジスタQRPは、ベース電極とコレクタ電極とが共通に電源ラインVCCに接続される。ダイオード接続されたトランジスタQRPによれば、抵抗RPの場合と同様に、ノードNPの電圧を、電源ラインVCCよりもトランジスタQRPのベース・エミッタ間電圧分だけ低下させることができる。
スイッチ素子MSW2は、例えばPチャネル型のMOSトランジスタであり、電源ラインVCCとノードNPとの間に、トランジスタQRPと直列に接続される。具体的には、スイッチ素子MSW2としてのMOSトランジスタは、第1主電極としてのソース電極とバックゲート電極とがトランジスタQRPのエミッタ電極に接続され、第2主電極としてのドレイン電極がノードNPに接続される。
スイッチ素子MSW1としてのMOSトランジスタは、ソース電極およびバックゲート電極が電源ラインVCCに接続され、ドレイン電極がスイッチ素子MSW2のドレイン電極に接続される。
スイッチ素子MSW1とスイッチ素子MSW2とは、スイッチ制御回路17によって、互いに反対の論理によってオン・オフが制御される。具体的には、スイッチ制御回路17は、論理回路170と、論理回路170の出力信号の論理を反転させて出力する反転論理回路171とから構成される。論理回路170は、その出力信号をスイッチ素子MSW1のゲート電極に供給し、論理回路171は、その出力信号をスイッチ素子MSW2のゲート電極に供給する。これによれば、スイッチMSW1がオンしたときに、スイッチMSW2がオフし、スイッチMSW1がオフしたときに、スイッチMSW2がオンする。
その他の構成は、実施の形態2に係るドライバ回路2Aと同様である。
以上、実施の形態3に係るドライバ回路によれば、実施の形態1、2に係るドライバ回路と同様に、振幅の小さい差動出力信号を生成する場合には、差動入力回路における差動対トランジスタに耐圧を超える電圧が印加されないようにし、振幅の大きい差動出力信号を生成する場合には、上記トランジスタを飽和させないようにすることが可能となる。
また、実施の形態3に係るドライバ回路によれば、電圧降下素子としてダイオード接続されたトランジスタを用いるので、抵抗を用いる場合に比べて差動入力回路から見た電源VCC側のインピーダンスを大きくすることができ、電源電圧が変動したときのノイズ除去比、すなわち同相信号除去比(CMRR:Common−Mode Rejection Ratio)を向上させることができる。特に、差動出力信号の振幅が小さい場合(差動入力回路の電流が小さい場合)には、差動対を構成するトランジスタQP、QNの利得が小さくなるCMRRが低下するが、電源側のインピーダンスを高くすることにより、CMRRを改善することが可能となる。
≪実施の形態4≫
図9は、実施の形態4に係るドライバ回路の構成を示す図である。
同図に示されるドライバ回路4は、実施の形態1乃至3に係るドライバ回路1乃至3と、差動入力回路における電流源のトランジスタQA、QBのベース電位を変化させることによって差動入力回路の電流を調整する点において相違し、その他の点は、ドライバ回路1乃至3と同様である。
具体的に、ドライバ回路4は、入力端子IP、IN、出力端子OP、ON、差動入力回路20、電流制御部33、出力抵抗RLN、RLP、電圧降下素子16、スイッチ素子MSW1、およびスイッチ制御部27を有する。なお、実施の形態3に係るドライバ回路3において、実施の形態1、2に係るドライバ回路1、2と同一の構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
差動入力回路20は、実施の形態1に係る差動入力回路10と同様の回路構成を有し、差動対を構成するトランジスタQN、QP、電流源11、12を構成するトランジスタQA、QBおよび抵抗RA、RBから構成されている。
電流制御部33は、複数ビットの制御信号CNTに基づいて、電流源11、12の電流値を制御する。具体的に、電流制御部20は、複数ビットの制御信号CNTをアナログ信号に変換するディジタル・アナログ変換回路(DAC)であり、生成したアナログ信号をトランジスタQA、QBのベース電極に供給する。
スイッチ制御回路27は、複数の制御信号CSTに基づいてトランジスタMSW1のオン・オフを制御する。例えば、スイッチ制御回路27は、実施の形態1に係るスイッチ制御回路17と同様に、複数の制御信号CNTで表されるビット値が所定の基準値よりも小さい場合に、トランジスタMSW1をオフさせ、制御信号CSN1〜CSNnで表されるビット値が上記所定の基準値以上である場合に、トランジスタMSW1をオンさせる。これによれば、出力抵抗RLN、RLPに流れる電流ILが上記所定の基準値に対応する電流値よりも小さい場合に、トランジスタMSW1をオフさせ、出力抵抗RLN、RLPに流れる電流が上記所定の基準値に対応する電流値よりも大きい場合に、トランジスタMSW1をオンさせるように制御することができる。
次に、実施の形態4に係るドライバ回路4の具体的な動作について説明する。ここでは、4ビットの制御信号CNT_0〜CNT_3によって差動出力信号の振幅調整が可能なドライバ回路4Aについて説明する。
図10は、実施の形態4に係るドライバ回路の具体的な回路構成を示す図である。
図10において、電流制御部33は、4ビットDACであり、4つの制御信号CNT_0〜CNT_3によって示されるビット値をアナログ信号に変換して、トランジスタQA、QBのベース電極に供給する。ここでは、一例として、電流制御部33としての4ビットDACのディジタル入力(制御信号CNT_0〜CNT_3)を0x0000〜0x1111とし、そのときのアナログ信号の電圧範囲が0V(出力遮断時)〜1.5V(最大振幅時)であるものとする。
スイッチ制御回路27は、複数の制御信号CNTで示されるビット値の最上位ビットの値が“0”である場合に、スイッチ素子MSW1をオフさせ、上記最上位ビットの値が“”1“である場合にスイッチMSW1をオンさせる。例えば、スイッチ制御回路27は、最上位ビットを表す制御信号CNT_0の論理を反転させ、レベルシフトして出力するレベルシフト機能付きの反転論理回路270から構成されている。反転論理回路270の出力信号のハイレベルは、電源電圧VCCであり、当該出力信号のローレベルは電源電圧VEEである。
ドライバ回路4Aにおいて、入力端子IP、INに一対の差動入力信号が入力されると、入力された差動入力信号間の電位差に応じた、一対の差動出力信号が生成され、出力端子OP、ONから出力される。また、ドライバ回路4Aは、制御信号CNT_0〜CNT_3のビット値に応じて、出力端子OP、ONから出力される差動出力信号の振幅が0V〜1.5Vの間で変化させる。
このとき、制御信号CNT_0〜CNT_3のビット値が”0x1000“より小さい場合には、電源ラインVCCと出力抵抗RLN、RLPとの間に抵抗RPが接続されるので、実施の形態1に係るドライバ回路1と同様に、耐圧を超える電圧がトランジスタQN、QPに印加されることなく、小振幅の差動出力信号を出力することが可能となる。
一方、制御信号CNT_0〜CNT_3のビット値が”0x1000“以上の場合には、電源ラインVCCと出力抵抗RLN、RLPの一端とがスイッチMSW1を介して短絡するので、実施の形態1に係るドライバ回路1と同様に、差動対のトランジスタQN、QPを飽和させることなく、大振幅の差動出力信号を出力することが可能となる。
以上、実施の形態4に係るドライバ回路によれば、実施の形態1乃至3に係るドライバ回路と同様に、振幅の小さい差動出力信号を生成する場合には、差動入力回路における差動対トランジスタに耐圧を超える電圧が印加されないようにし、振幅の大きい差動出力信号を生成する場合には、上記トランジスタを飽和させないようにすることが可能となる。
また、実施の形態4に係るドライバ回路によれば、差動出力信号の振幅制御のために、複数の差動入力回路を設ける必要がないので、回路規模の低減が可能となる。
以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、実施の形態1乃至4において、差動入力回路10、20を構成するトランジスタQP、QNのエミッタ側にディジェネレーション抵抗を挿入することも可能である。例えば、図11に示されるように、トランジスタQP、QNのエミッタ電極間に抵抗REを接続してもよい。また、図12に示されるように、トランジスタQP、QNのエミッタ側に夫々抵抗REP、RENを接続し、抵抗REP、RENのトランジスタQA、QB側の一端を共通に接続してもよい。上記のように、ディジェネレーション抵抗を挿入することにより、差動入力回路10、20の利得が抑えられるので、ドライバ回路の帯域幅を延ばすことができる。
また、実施の形態1乃至4において、差動入力回路10、20を構成するトランジスタQA、QBのコレクタ電極と電源ラインVEEとの間にリーク電流用の抵抗を挿入することも可能である。例えば、図13乃至15に示されるように、トランジスタQA、QBのコレクタ電極に抵抗RCP、RCN、RCを接続してもよい。上記のようにリーク電流用の抵抗を挿入することにより、差動出力信号を遮断した場合(トランジスタQA、QBのベース電極に電圧VEEに供給した場合)に、差動対のトランジスタQP、QNに耐圧を超える電圧が印加されないようにすることが可能となる。
また、実施の形態3において、電圧降下素子16としてバイポーラトランジスタQRPを用いる場合を例示したが、実施の形態1、2および4においても抵抗RPの代わりにバイポーラトランジスタQRPを適用することも可能である。
また、バイポーラトランジスタQRPと直列にスイッチ素子MSW2を挿入する場合を例示したが、スイッチ素子MSW1をオンさせたときに、バイポーラトランジスタQRPがノードNPに接続されていることに起因する寄生容量等の影響が無視できる場合には、スイッチ素子MSW2を挿入しなくてもよい。
また、高電位側の電源電圧VCCを正の電圧とし、低電位側の電源電圧VEEをグラウンド電圧(=0V)とする場合を例示したが、これに限定されず、VCC>VEEを満たしていればよい。例えば、高電位側の電源電圧VCCを正の電圧(>0V)またはグラウンド電圧(=0V)とし、低電位側の電源電圧VEEを正の電圧(<VCC)または負の電圧(<0V)としても良い。
また、電源電圧の大小関係をVCC<VEEとすることも可能である。この場合、トランジスタQN、QP、QA、QBをPNP型のバイポーラトランジスタとし、各スイッチ素子や各スイッチ回路を構成するMOSトランジスタとして、上記の実施の形態で示した導電型の素子(例えばPチャネル型のMOSトランジスタ)とは反対の導電型の素子(例えばNチャネル型のMOSトランジスタ)を用いればよい。
また、上記実施の形態では、電圧降下素子16と並列に接続したスイッチ素子MSW1を差動入力回路10、20の電流値に応じてオン・オフさせる場合を例示したが、差動入力回路10、20の電流値を最大にしてもトランジスタQP、QNが飽和する虞がない場合には、スイッチ素子MSW1を取り除いてもよい。例えば、差動入力回路10、20の電流値の可変範囲に対して、トランジスタQP、QNのコレクタ・ベース間電圧が図4の参照符号200〜203で示される範囲内で変動する場合には、スイッチ素子MSW1を取り除き、電圧降下素子16(抵抗RPまたはバイポーラトランジスタQRP)の接続を固定しても良い。
また、上記実施の形態において、本発明に係るドライバ回路1〜4等を、光通信ネットワークで用いられる光送信器内に設けられた光変調器やレーザダイオード等を駆動するための駆動回路に適用した場合を例示したが、これに限られず、本発明に係るドライバ回路1〜4等を、例えば、伝送線路等を駆動し、振幅調整を行うCMLドライバ全般に適用することも可能である。
1〜4、1A、2A…ドライバ回路、IP、IN…入力端子、OP、ON…出力端子、10…差動入力回路、13、13A、23、23A…電流制御部、RLN、RLP…出力抵抗、14…スイッチ回路、15…スイッチ回路、16…電圧降下素子、RP…抵抗、QRP…バイポーラトランジスタ、MSW1、MSW2…スイッチ素子、17、27…スイッチ制御部、QP、QN…差動対のトランジスタ、11、12…電流源、QA、QB…電流源用のトランジスタ、RA、RB…電流源用の抵抗、33…DAC、CNT…制御信号。

Claims (7)

  1. 第1電源電圧が供給される第1電源ラインと、
    第2電源電圧が供給される第2電源ラインと、
    一対の差動入力信号を入力する一対の差動入力端子と、
    一対の差動出力信号を出力する一対の差動出力端子と、
    前記差動入力端子に入力された前記差動入力信号に基づいて前記差動出力信号を生成する複数の差動入力回路と、
    複数の制御信号に基づいて、前記差動入力回路の回路電流の供給と遮断を制御する電流制御部と、
    一端が前記差動出力端子の一方に接続される第1出力抵抗と、
    一端が前記差動出力端子の他方に接続され、他端が前記第1出力抵抗の他端と共通に接続される第2出力抵抗と、
    前記第1出力抵抗の他端と前記第2出力抵抗の他端とが共通に接続されるノードと前記第1電源ラインとの間に接続される電圧降下素子と、
    前記電圧降下素子と並列に接続され、前記制御信号に基づいてオン・オフが制御される第1スイッチ素子と、
    前記第1スイッチ素子のオン・オフを制御するスイッチ制御回路と、
    を有するドライバ回路において
    前記差動入力回路は、
    制御電極に前記一対の差動入力信号の一方が入力され、第2主電極が前記一対の差動出力端子の一方として前記第1出力抵抗の一端に接続される第1トランジスタと、
    制御電極に前記一対の差動入力信号の他方が入力され、第2主電極が前記一対の差動出力端子の他方として前記第2出力抵抗の一端に接続される第2トランジスタと、
    一端が前記第2電源ラインに接続され、他端が前記第1トランジスタの第1主電極に接続される第1電流源と、
    一端が前記第2電源ラインに接続され、他端が前記第2トランジスタの第1主電極に接続される第2電流源と、を含み、
    前記第1電流源は、
    第2主電極が前記第1トランジスタの第1主電極に接続される第3トランジスタと、
    前記第3トランジスタの第1主電極と前記第2電源ラインとの間に接続される第1抵抗と、を含み、
    前記第2電流源は、
    第2主電極が前記第2トランジスタの第1主電極に接続される第4トランジスタと、
    前記第4トランジスタの第1主電極と前記第2電源ラインとの間に接続される第2抵抗と、を含み、
    前記電流制御部は、
    前記複数の制御信号に基づいて、最も回路電流の小さい前記差動入力回路における前記第3トランジスタおよび前記第4トランジスタの制御電極が接続される信号ラインの接続先を、バイアス電圧が供給されるバイアス電圧ラインと前記第2電源ラインとの間で切り替える第1スイッチ回路と、
    前記最も回路電流の小さい前記差動入力回路以外の前記差動入力回路毎に対応して設けられ、前記複数の制御信号に基づいて、対応する前記差動入力回路における前記第3トランジスタの制御電極および前記第4トランジスタの制御電極の接続先を、前記信号ラインと前記第2電源ラインとの間で切り替える第2スイッチ回路と、を含み、
    前記複数の制御信号で示されるビット値に応じて、夫々の前記差動入力回路における前記第1電流源および前記第2電流源による電流の供給と遮断を制御し、
    前記スイッチ制御回路は、
    前記第1出力抵抗および前記第2出力抵抗に流れる電流が所定の電流値よりも小さい場合に、前記第1スイッチ素子をオフし、前記第1出力抵抗および前記第2出力抵抗に流れる電流が前記所定の電流値よりも大きい場合に、前記第1スイッチ素子をオンするように、前記複数の制御信号で示されるビット値が所定の基準値よりも大きいか否かによって前記第1スイッチ素子のオン・オフを制御する
    ことを特徴とするドライバ回路。
  2. 第1電源電圧が供給される第1電源ラインと、
    第2電源電圧が供給される第2電源ラインと、
    一対の差動入力信号を入力する一対の差動入力端子と、
    一対の差動出力信号を出力する一対の差動出力端子と、
    前記差動入力端子に入力された前記差動入力信号に基づいて前記差動出力信号を生成する複数の差動入力回路と、
    複数の制御信号に基づいて、前記差動入力回路の回路電流の供給と遮断を制御する電流制御部と、
    一端が前記差動出力端子の一方に接続される第1出力抵抗と、
    一端が前記差動出力端子の他方に接続され、他端が前記第1出力抵抗の他端と共通に接続される第2出力抵抗と、
    前記第1出力抵抗の他端と前記第2出力抵抗の他端とが共通に接続されるノードと前記第1電源ラインとの間に接続される電圧降下素子と、
    前記電圧降下素子と並列に接続され、前記制御信号に基づいてオン・オフが制御される第1スイッチ素子と、
    前記第1スイッチ素子のオン・オフを制御するスイッチ制御回路と、
    を有するドライバ回路において
    前記差動入力回路は、
    制御電極に前記一対の差動入力信号の一方が入力され、第2主電極が前記一対の差動出力端子の一方として前記第1出力抵抗の一端に接続される第1トランジスタと、
    制御電極に前記一対の差動入力信号の他方が入力され、第2主電極が前記一対の差動出力端子の他方として前記第2出力抵抗の一端に接続される第2トランジスタと、
    一端が前記第2電源ラインに接続され、他端が前記第1トランジスタの第1主電極に接続される第1電流源と、
    一端が前記第2電源ラインに接続され、他端が前記第2トランジスタの第1主電極に接続される第2電流源と、を含み、
    前記第1電流源は、
    第2主電極が前記第1トランジスタの第1主電極に接続される第3トランジスタと、
    前記第3トランジスタの第1主電極と前記第2電源ラインとの間に接続される第1抵抗と、を含み、
    前記第2電流源は、
    第2主電極が前記第2トランジスタの第1主電極に接続される第4トランジスタと、
    前記第4トランジスタの第1主電極と前記第2電源ラインとの間に接続される第2抵抗と、を含み、
    前記電流制御部は、
    前記差動入力回路毎に設けられ、前記複数の制御信号に基づいて、対応する前記差動入力回路における前記第3トランジスタの制御電極および前記第4トランジスタの制御電極の接続先をバイアス電圧が供給されるバイアス電圧ラインと前記第2電源ラインとの間で切り替えるスイッチ回路を、含み、
    前記複数の制御信号で示されるビット値に応じて、夫々の前記差動入力回路における前記第1電流源および前記第2電流源による電流の供給と遮断を制御し、
    前記スイッチ制御回路は、
    前記第1出力抵抗および前記第2出力抵抗に流れる電流が所定の電流値よりも小さい場合に、前記第1スイッチ素子をオフし、前記第1出力抵抗および前記第2出力抵抗に流れる電流が前記所定の電流値よりも大きい場合に、前記第1スイッチ素子をオンするように、前記複数の制御信号で示されるビット値が所定の基準値よりも大きいか否かによって前記第1スイッチ素子のオン・オフを制御する
    ことを特徴とするドライバ回路。
  3. 第1電源電圧が供給される第1電源ラインと、
    第2電源電圧が供給される第2電源ラインと、
    一端が前記第2電源ラインに接続された第1電流源および第2電流源と、
    複数の制御信号に基づいて、前記第1電流源の電流値と前記第2電流源の電流値とを制御する電流制御部と、
    第1主電極が前記第1電流源の他端に接続され、制御電極に一対の差動入力信号の一方が入力される第1トランジスタと、
    第1主電極が前記第2電流源の他端に接続され、制御電極に前記一対の差動入力信号の他方が入力される第2トランジスタと、
    一端が前記第1トランジスタの第2主電極に接続される第1出力抵抗と、
    一端が前記第2トランジスタの第2主電極に接続され、他端が前記第1出力抵抗の他端に共通に接続される第2出力抵抗と、
    前記第1出力抵抗の他端と前記第2出力抵抗の他端とが共通に接続されるノードと前記第1電源ラインとの間に接続される電圧降下素子と、
    前記電圧降下素子と並列に接続された第1スイッチ素子と、
    前記第1スイッチ素子のオン・オフを制御するスイッチ制御回路と、
    を有するドライバ回路において
    前記電流制御部は、前記複数の制御信号によって示されるビット値をアナログ信号に変換するディジタル・アナログ変換回路であり、
    前記第1電流源は、
    制御電極に前記アナログ信号が供給され、第2主電極が前記第1トランジスタの第1主電極に接続される第3トランジスタと、
    前記第3トランジスタの第1主電極と前記第2電源ラインとの間に接続される第1抵抗と、を含み、
    前記第2電流源は、
    制御電極に前記アナログ信号が供給され、第2主電極が前記第2トランジスタの第1主電極に接続される第4トランジスタと、
    前記第4トランジスタの第1主電極と前記第2電源ラインとの間に接続される第2抵抗と、を含み、
    前記スイッチ制御回路は、
    前記第1出力抵抗および前記第2出力抵抗に流れる電流が所定の電流値よりも小さい場合に、前記第1スイッチ素子をオフし、前記第1出力抵抗および前記第2出力抵抗に流れる電流が前記所定の電流値よりも大きい場合に、前記第1スイッチ素子をオンするように、前記複数の制御信号で示されるビット値が所定の基準値よりも大きいか否かによって前記第1スイッチ素子のオン・オフを制御する
    ことを特徴とするドライバ回路。
  4. 請求項1乃至の何れか一項に記載のドライバ回路において、
    前記電圧降下素子は、抵抗である
    ことを特徴とするドライバ回路。
  5. 請求項1乃至の何れか一項に記載のドライバ回路において、
    前記第3トランジスタの第2主電極と前記第1トランジスタの第1主電極との間に接続される第1ディジェネレーション抵抗と、
    前記第4トランジスタの第2主電極と前記第2トランジスタの第1主電極との間に接続される第2ディジェネレーション抵抗と、を更に有し、
    前記第3トランジスタの第2主電極と前記第4トランジスタの第2主電極とが共通に接続される
    ことを特徴とするドライバ回路。
  6. 第1電源電圧が供給される第1電源ラインと、
    第2電源電圧が供給される第2電源ラインと、
    一対の差動入力信号を入力する一対の差動入力端子と、
    一対の差動出力信号を出力する一対の差動出力端子と、
    前記差動入力端子に入力された前記差動入力信号に基づいて前記差動出力信号を生成する複数の差動入力回路と、
    複数の制御信号に基づいて、前記差動入力回路の回路電流の供給と遮断を制御する電流制御部と、
    一端が前記差動出力端子の一方に接続される第1出力抵抗と、
    一端が前記差動出力端子の他方に接続され、他端が前記第1出力抵抗の他端と共通に接続される第2出力抵抗と、
    ダイオード接続されたバイポーラトランジスタからなり、前記第1出力抵抗の他端と前記第2出力抵抗の他端とが共通に接続されるノードと前記第1電源ラインとの間に接続される電圧降下素子と、
    前記電圧降下素子と並列に接続され、前記制御信号に基づいてオン・オフが制御される第1スイッチ素子と、
    一端が前記第1出力抵抗と前記第2出力抵抗とが接続されるノードに接続され、他端が前記電圧降下素子の一端に接続される第2スイッチ素子と、
    前記第1スイッチ素子および前記第2スイッチ素子のオン・オフを制御するスイッチ制御回路と、
    を有するドライバ回路において
    前記差動入力回路は、
    制御電極に前記一対の差動入力信号の一方が入力され、第2主電極が前記一対の差動出力端子の一方として前記第1出力抵抗の一端に接続される第1トランジスタと、
    制御電極に前記一対の差動入力信号の他方が入力され、第2主電極が前記一対の差動出力端子の他方として前記第2出力抵抗の一端に接続される第2トランジスタと、
    一端が前記第2電源ラインに接続され、他端が前記第1トランジスタの第1主電極に接続される第1電流源と、
    一端が前記第2電源ラインに接続され、他端が前記第2トランジスタの第1主電極に接続される第2電流源と、を含み、
    前記電流制御部は、
    前記複数の制御信号で示されるビット値に応じて、夫々の前記差動入力回路における前記第1電流源および前記第2電流源による電流の供給と遮断を制御し、
    前記スイッチ制御回路は、
    前記第1出力抵抗および前記第2出力抵抗に流れる電流が所定の電流値よりも小さい場合に、前記第1スイッチ素子をオフし、前記第1出力抵抗および前記第2出力抵抗に流れる電流が前記所定の電流値よりも大きい場合に、前記第1スイッチ素子をオンするように、前記複数の制御信号で示されるビット値が所定の基準値よりも大きいか否かによって前記第1スイッチ素子のオン・オフを制御するとともに、前記第1スイッチ素子をオンさせるときに前記第2スイッチ素子をオフさせ、前記第1スイッチ素子をオフさせるときに前記第2スイッチ素子をオンさせる
    ことを特徴とするドライバ回路。
  7. 第1電源電圧が供給される第1電源ラインと、
    第2電源電圧が供給される第2電源ラインと、
    一端が前記第2電源ラインに接続された第1電流源および第2電流源と、
    複数の制御信号に基づいて、前記第1電流源の電流値と前記第2電流源の電流値とを制御する電流制御部と、
    第1主電極が前記第1電流源の他端に接続され、制御電極に一対の差動入力信号の一方が入力される第1トランジスタと、
    第1主電極が前記第2電流源の他端に接続され、制御電極に前記一対の差動入力信号の他方が入力される第2トランジスタと、
    一端が前記第1トランジスタの第2主電極に接続される第1出力抵抗と、
    一端が前記第2トランジスタの第2主電極に接続され、他端が前記第1出力抵抗の他端に共通に接続される第2出力抵抗と、
    ダイオード接続されたバイポーラトランジスタからなり、前記第1出力抵抗の他端と前記第2出力抵抗の他端とが共通に接続されるノードと前記第1電源ラインとの間に接続される電圧降下素子と、
    前記電圧降下素子と並列に接続された第1スイッチ素子と、
    一端が前記第1出力抵抗と前記第2出力抵抗とが接続されるノードに接続され、他端が前記電圧降下素子の一端に接続される第2スイッチ素子と、
    前記第1スイッチ素子および前記第2スイッチ素子のオン・オフを制御するスイッチ制御回路と、
    を有するドライバ回路において
    前記スイッチ制御回路は、
    前記第1出力抵抗および前記第2出力抵抗に流れる電流が所定の電流値よりも小さい場合に、前記第1スイッチ素子をオフし、前記第1出力抵抗および前記第2出力抵抗に流れる電流が前記所定の電流値よりも大きい場合に、前記第1スイッチ素子をオンするように、前記複数の制御信号で示されるビット値が所定の基準値よりも大きいか否かによって前記第1スイッチ素子のオン・オフを制御するとともに、前記第1スイッチ素子をオンさせるときに前記第2スイッチ素子をオフさせ、前記第1スイッチ素子をオフさせるときに前記第2スイッチ素子をオンさせる
    ことを特徴とするドライバ回路。
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