JP6464638B2 - 送信回路および半導体集積回路 - Google Patents

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Description

開示の技術は、送信回路および半導体集積回路に関する。
相補の電圧を伝送線路へ出力するドライバ回路と、ドライバ回路に動作電圧として供給する電圧により、ドライバ回路から伝送線路へ出力する相補の電圧の振幅を調整する第1の電圧源と、を備える信号伝送回路を含む半導体装置が知られている。上記のドライバ回路は、一対のトランジスタの一方が飽和領域で動作され、他方が三極管領域で動作されることで所定のインピーダンスが生じる複数のトランジスタスイッチによる相補型のインバータを含む。トランジスタスイッチの各々が相補の信号に基づいて駆動されることで、相補の電圧を伝送線路へ出力する。
特開2014−7654号公報
高速インターフェース回路は、例えば、半導体チップ間でのデジタルデータの送受信に用いられる回路であり、一般的には受信部と送信部とを含んでいる。送信部の機能は、例えば32ビットのパラレルデータをシリアルデータに変換し、別チップの受信部にシリアルデータを送り出すことである。
通常、送信回路の出力振幅は規格で定められており、例えば900〜1000mVとなるように調整される。また、送信回路の出力インピーダンスは、伝送線路の特性インピーダンスと整合させることが好ましく、送信回路の出力インピーダンスの抵抗値も規格で定められている。
送信回路の出力振幅および出力インピーダンスを所望の大きさにするために、送信回路は複数の抵抗素子を含んで構成され得る。例えば、送信回路は、C−MOS(Complementary MOS)インバータ回路等を含んで構成されるドライバに備えられた出力抵抗と、高電位ラインと出力端子との間に設けられた高電位側抵抗と、低電位ラインと出力端子との間に設けられた低電位側抵抗と、を含み得る。高電位側抵抗および低電位側抵抗は、送信回路の出力振幅を所望の大きさに調整するために用いられる。この構成によれば、送信回路の出力インピーダンスの抵抗値は、出力抵抗、高電位側抵抗および低電位側抵抗の合成抵抗の抵抗値として与えられ、送信回路の出力振幅は、出力抵抗と高電位側抵抗および低電位側抵抗との比で定まる。
半導体で構成される出力抵抗、高電位側抵抗および低電位側抵抗の各々の抵抗値は、PVT(Process, supply Voltage, Temperature)によって変動する。出力抵抗、高電位側抵抗および低電位側抵抗の抵抗値が変動すると、送信回路の出力振幅の大きさおよび出力インピーダンスの抵抗値が規格から外れてしまうおそれがある。送信回路の抵抗値変動に伴う出力振幅および出力インピーダンスの変動を抑制する方法として、出力抵抗、高電位側抵抗および低電位側抵抗の各々を可変抵抗で構成する方法が考えられる。しかしながら、この場合、回路面積が膨大となり、送信回路の出力端子に接続される配線の数および長さが増加する。その結果、出力端子に接続される寄生抵抗や寄生容量が増大し、高周波で出力振幅が小さくなるおそれがある。
回路面積の増大を回避するべく、出力抵抗、高電位側抵抗および低電位側抵抗のうち、出力抵抗のみを可変抵抗で構成する方法が考えられる。この方法によれば、PVTによる抵抗値変動に応じて出力抵抗の抵抗値を調整することにより送信回路の出力インピーダンスを所望の値に設定することができる。しかしながら、高電位側抵抗および低電位側抵抗の抵抗値は調整することができないので、出力振幅の大きさが規格から外れてしまうおそれがある。すなわち、出力抵抗を可変抵抗で構成し、高電位側抵抗および低電位側抵抗を固定抵抗で構成した場合には、出力インピーダンスと出力振幅の双方の規格を同時に満たすことが困難となる場合がある。
開示の技術は、送信回路において、回路面積の増大を抑制しつつ抵抗値変動に伴う出力振幅および出力インピーダンスの変動を抑制することを目的とする。
開示の技術に係る送信回路は、入力コードに応じた抵抗値に設定される出力抵抗を有し、入力信号に応じた出力信号を出力端子に出力するドライバを含む。前記送信回路は、前記出力端子と第1の電圧が供給される高電位ラインとの間に設けられた高電位側抵抗と、前記出力端子と前記第1の電圧より低い第2の電圧が供給される低電位ラインとの間に設けられた低電位側抵抗と、を含む。前記送信回路は、前記出力端子と前記高電位ラインとの間に設けられ、前記入力コードに応じた電流値に設定され且つ前記高電位ラインから前記出力端子に向かう電流を出力する高電位側電流源を含む。前記送信回路は、前記出力端子と前記低電位ラインとの間に設けられ、前記入力コードに応じた電流値に設定され且つ前記出力端子から前記低電位ラインに向かう電流を出力する低電位側電流源を含む。前記送信回路は、前記出力端子と前記高電位ラインとの間に設けられ、前記高電位側電流源から出力される電流を、オン状態となったときに通過させ、オフ状態となったときに遮断する高電位側スイッチを含む。前記送信回路は、前記出力端子と前記低電位ラインとの間に設けられ、前記低電位側電流源から出力される電流を、オン状態となったときに通過させ、オフ状態となったときに遮断する低電位側スイッチを含み、前記高電位側電流源および前記低電位側電流源の電流値は、前記入力コードに応じて設定される前記出力抵抗の抵抗値が大きくなる程大きくなるように設定され、前記入力コードの値は、前記出力抵抗、前記高電位側抵抗および前記低電位側抵抗を合成した合成抵抗の抵抗値が所定値となるように設定される。
開示の技術は、送信回路において、回路面積の増大を抑制しつつ抵抗値変動に伴う出力振幅および出力インピーダンスの変動を抑制する、という効果を奏する。
開示の技術の実施形態に係る送信回路を含む半導体集積回路の構成を示すブロック図である。 第1の比較例に係る送信回路の構成を示す回路図である。 第1の比較例に係る送信回路の構成を示すモデル図である。 第2の比較例に係る送信回路の構成を示すモデル図である。 第3の比較例に係る送信回路の構成を示すモデル図である。 第4の比較例に係る送信回路の構成を示すモデル図である。 開示の技術の実施形態に係る送信回路の構成を示す回路図である。 開示の技術の実施形態に係る送信回路の構成を示すモデル図である。 開示の技術の実施形態に係る出力抵抗を構成する可変抵抗回路の構成の一例を示す図である。 開示の技術の実施形態に係るコード生成回路の構成の一例を示す図である。 開示の技術の実施形態に係る高電位側電流源および低電位側電流源の構成の一例を示す図である。 開示の技術の実施形態に係る送信回路のモデル図である。 開示の技術の実施形態に係る送信回路のモデル図である。 開示の技術の実施形態に係る送信回路のモデル図である。 開示の技術の実施形態に係る送信回路のモデル図である。 開示の技術の実施形態に係る送信回路のモデル図である。 開示の技術の実施形態に係る信回路および比較例に係る送信回路において、高電位側抵抗および低電位側抵抗の抵抗値が変動した場合の出力振幅の変動を計算によって求めた結果を示す表である。 開示の技術の実施形態に係るSSTドライバの構成の一例を示す図である。 開示の技術の実施形態に係るSSTドライバの構成の一例を示す図である。 開示の技術の実施形態に係るSSTドライバの構成の一例を示す図である。
以下、開示の技術の実施形態の一例を図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において同一または等価な構成要素および部分には同一の参照符号を付与している。
図1は、開示の技術の実施形態に係る送信回路14を含む半導体集積回路10の構成を示すブロック図である。半導体集積回路10は、半導体チップ上に形成された集積回路であり、伝送線路21および22を介して接続された他の半導体集積回路10Aとの間で、デジタルデータの送受信を行う機能を有する。半導体集積回路10は、演算処理回路11、送信部12および受信部15を含んでいる。送信部12は、パラレル−シリアル変換回路13と送信回路14とを含んでいる。受信部15は、シリアル−パラレル変換回路16と受信回路17とを含んでいる。
演算処理回路11は、所定の演算処理を行う論理回路を含んでおり、演算処理結果を例えば32ビットのパラレルデータとして出力し、パラレル−シリアル変換回路13に供給する。パラレル−シリアル変換回路13は、演算処理回路11から出力されたパラレルデータをシリアルデータに変換して出力し、送信回路14に供給する。送信回路14は、パラレル−シリアル変換回路13から出力されたシリアルデータに応じた論理レベルを有する出力信号を伝送線路21に送出する。送信回路14から出力された出力信号は、伝送線路21を介して半導体集積回路10Aに供給される。
一方、半導体集積回路10Aから出力される出力信号は、伝送線路22を介して半導体集積回路10に供給される。半導体集積回路10Aの出力信号は、半導体集積回路10の受信回路17で受信され、シリアル−パラレル変換回路16で例えば32ビットのパラレルデータに変換された後、演算処理回路11に供給される。半導体集積回路10の送信部12および受信部15は、いわゆるSerDes(serializer/deserializer)を構成する。
なお、半導体集積回路10Aは、半導体集積回路10と同様の構成を有する。すなわち、半導体集積回路10Aは、半導体集積回路10の出力信号を受信する受信部15Aと、演算処理回路11Aによる演算結果を伝送線路22を介して半導体集積回路10に供給する送信部12Aを含む。受信部15Aは、受信回路17Aおよびシリアル−パラレル変換回路16Aを含み、送信部12Aはパラレル−シリアル変換回路13Aおよび送信回路14Aを含む。
半導体集積回路10および10Aは、同一のプリント基板上に搭載されていてもよいし、異なるプリント基板上に搭載されていてもよい。また、半導体集積回路10および10Aは、互いに異なる機器に搭載されていてもよい。例えば、半導体集積回路10は、ルータに搭載され、半導体集積回路10Aはサーバに搭載されていてもよい。
ここで、開示の技術の実施形態に係る送信回路について説明する前に比較例に係る送信回路について説明する。
図2は、第1の比較例に係る送信回路14Aの構成を示す回路図である。なお、図1では、図面の煩雑性を回避する観点から、半導体集積回路10と10Aとの間のデータ伝送を、シングルエンド方式で行う場合の構成が示されているが、図2においては、差動伝送方式を適用した場合の構成が示されている。また、図2においては、受信回路17Aも併せて示されている。
送信回路14Aは、差動伝送方式によるデータ伝送を実現する正相側のSST(Source-Series Terminated)ドライバ30および逆相側のSSTドライバ40を含む。正相側のSSTドライバ30は、高電位ライン301と低電位ライン302との間で直列接続されたP−MOSトランジスタ33およびN−MOSトランジスタ34を備えたインバータ回路を含む。すなわち、P−MOSトランジスタ33のソースは電源電圧VDDが供給される高電位ライン301に接続され、P−MOSトランジスタ33のドレインはN−MOSトランジスタ34のドレインに接続されている。N−MOSトランジスタ34のソースは、基準電圧(0V)が供給される低電位ライン302に接続されている。P−MOSトランジスタ33およびN−MOSトランジスタ34のゲートは、共通の入力端子31に接続されている。SSTドライバ30は、P−MOSトランジスタ33とN−MOSトランジスタ34との接続点と出力端子32との間に設けられた出力抵抗35を有する。出力端子32は、伝送線路21aを介して受信回路17Aの正相側の入力端子に接続される。
逆相側のSSTドライバ40は、正相側のSSTドライバ30と同一の構成を有する。すなわち、SSTドライバ40は、入力端子41、出力端子42、P−MOSトランジスタ43、N−MOSトランジスタ44および出力抵抗45を含む。出力端子42は、伝送線路21bを介して受信回路17Aの逆相側の入力端子に接続される。
正相側のSSTドライバ30の入力端子31および逆相側のSSTドライバ40の入力端子41には、論理が互いに反転関係にある入力信号が入力される。従って、SSTドライバ30の出力端子32およびSSTドライバ40の出力端子42からは、論理が互いに反転関係にある差動信号が出力され、この差動信号が伝送線路21aおよび21bを介して受信回路17Aに供給される。
受信回路17Aは、伝送線路21aに一端が接続された入力抵抗51と、一端が入力抵抗51に接続され、他端が伝送線路21bに接続された入力抵抗52を含んでいる。入力抵抗51および52は、送信回路14の負荷とみなすことができる。
SSTドライバ30および40の出力抵抗35および45は、それぞれ、伝送線路21aおよび21bの特性インビーダンスに整合する抵抗値(例えば50Ω)に設定される。受信回路17Aの入力抵抗51および52も、それぞれ、伝送線路21aおよび21bの特性インビーダンスに整合する抵抗値(例えば50Ω)に設定される。
図3は、図2に示す送信回路14Aを簡略化して示したモデル図である。図2に示す正相側のSSTドライバ30を構成するP−MOSトランジスタ33およびN−MOSトランジスタ34は、図3において、相補的にオンオフするスイッチとして表されている。以下において、P−MOSトランジスタ33およびN−MOSトランジスタ34を、それぞれ、スイッチ33およびスイッチ34とも称する。同様に、図2に示す逆相側のSSTドライバ40を構成するP−MOSトランジスタ43およびN−MOSトランジスタ44は、図3において、相補的にオンオフするスイッチとして表されている。以下において、P−MOSトランジスタ43およびN−MOSトランジスタ44を、それぞれ、スイッチ43およびスイッチ44とも称する。
送信回路14Aにおいて、正相側のSSTドライバ30の出力インピーダンスは出力抵抗35によって定まり、逆相側のSSTドライバ40の出力インピーダンスは出力抵抗45によって定まる。また、出力端子32および42から出力される出力信号のpeak-to-peak振幅(以下、出力振幅という)は、片側でVDD/2、差動でVDDとなる。すなわち、送信回路14Aの出力振幅は電源電圧VDDによって定まる。
図4は、第2の比較例に係る送信回路14Bを、図3と同様の形式で示した図である。図4において、第1の比較例に係る送信回路14Aと同一または対応する構成要素には同一の参照符号を付与し、重複する説明は省略する。
第2の比較例に係る送信回路14Bは、第1の比較例に係る送信回路14Aよりも出力振幅を小さくしたい場合に適用し得る構成を有する。すなわち、送信回路14Bは、出力振幅を調整するための高電位側抵抗37Hおよび47Hと、低電位側抵抗37Lおよび47Lと、を更に含む。高電位側抵抗37Hは、高電位ライン301とSSTドライバ30の出力端子32との間に設けられ、低電位側抵抗37Lは、低電位ライン302とSSTドライバ30の出力端子32との間に設けられている。同様に、高電位側抵抗47Hは、高電位ライン301とSSTドライバ40の出力端子42との間に設けられ、低電位側抵抗47Lは、低電位ライン302とSSTドライバ40の出力端子42との間に設けられている。このように、出力端子32、42に、それぞれ、高電位側抵抗37H、47Hを接続するとともに、低電位側抵抗37L、47Lを接続することで、送信回路14Bの出力振幅は、第1の比較例に係る送信回路14Aよりも小さくなる。すなわち、高電位側抵抗37H、47Hおよび低電位側抵抗37L、47Lは、出力振幅を減衰させる機能を有する。各抵抗37H、37L、47Hおよび47Lの抵抗値は、互いに同じであってもよい。
送信回路14Bにおいて、SSTドライバ30の出力インピーダンスの抵抗値は、出力抵抗35、高電位側抵抗37Hおよび低電位側抵抗37Lを相互に並列接続した合成抵抗の抵抗値に相当する値となる。例えば、SSTドライバ30の出力インピーダンスを50Ωに設定する場合には、出力抵抗35、高電位側抵抗37Hおよび低電位側抵抗37Lを相互に並列接続した合成抵抗の抵抗値が50Ωとなるように各抵抗の抵抗値が設定される。同様に、SSTドライバ40の出力インピーダンスを50Ωに設定する場合には、出力抵抗45、高電位側抵抗47Hおよび低電位側抵抗47Lを相互に並列接続した合成抵抗の抵抗値が50Ωとなるように各抵抗の抵抗値が設定される。
しかしながら、半導体によって構成される出力抵抗35、45、高電位側抵抗37H、47Hおよび低電位側抵抗37L、47Lは、PVTよってその抵抗値が変動する。従って、送信回路14Bでは、PVTによって各抵抗の抵抗値が変動すると、出力振幅の大きさおよび出力インピーダンスの抵抗値の一方または双方が、規格から外れてしまうおそれがある。
図5は、第3の比較例に係る送信回路14Cを、図3および図4と同様の形式で示した図である。図5において、第1の比較例に係る送信回路14Aおよび第2の比較例に係る14Bと同一または対応する構成要素には同一の参照符号を付与し、重複する説明は省略する。
第3の比較例に係る送信回路14Cは、出力抵抗35、45、高電位側抵抗37H、47Hおよび低電位側抵抗37L、47Lが、それぞれ、可変抵抗で構成されている点が第2の比較例に係る送信回路14Bと異なる。送信回路14Cによれば、出力抵抗35、45、高電位側抵抗37H、47Hおよび低電位側抵抗37L、47Lの抵抗値がPVTによって変動した場合でも各抵抗の抵抗値を調整することができる。従って、抵抗値変動に伴う出力振幅および出力インピーダンスの変動を抑制できる。
しかしながら、出力抵抗35、45、高電位側抵抗37H、47Hおよび低電位側抵抗37L、47Lの各々を、複数の抵抗素子とスイッチとを含む例えば図9に示すような可変抵抗回路で構成した場合には、回路面積が膨大となる。また、出力端子32、42に接続される配線の数や長さが増大する。その結果、出力端子32、42に接続される寄生抵抗や寄生容量が増大し、高周波で出力振幅が小さくなるおそれがある。
図6は、第4の比較例に係る送信回路14Dを、図3〜図5と同様の形式で示した図である。図6において、第1〜第3の比較例に係る送信回路14A、14Bおよび14Cと同一または対応する構成要素には同一の参照符号を付与し、重複する説明は省略する。
第4の比較例に係る送信回路14Dは、出力抵抗35、45が可変抵抗で構成され、高電位側抵抗37H、47Hおよび低電位側抵抗37L、47Lとが固定抵抗で構成されている点が第3の比較例に係る送信回路14Cと異なる。送信回路14Dによれば、出力端子32、42に接続される配線の数を、送信回路14Cよりも減らすことが可能となるので、出力端子32、42に接続される寄生抵抗や寄生容量を送信回路14Cよりも小さくすることができる。
送信回路14Dによれば、出力抵抗35、45、高電位側抵抗37H、47Hおよび低電位側抵抗37L、47LがPVTによって変動した場合でも、出力抵抗35、45の抵抗値を調整することで、出力インピーダンスを規格範囲内に収めることが可能である。しかしながら、高電位側抵抗37H、47Hおよび低電位側抵抗37L、47Lの抵抗値は、調整することができないので、出力振幅の大きさが規格から外れてしまうおそれがある。
例えば、高電位側抵抗37Hおよび低電位側抵抗37Lの抵抗値がともに200Ωである場合において、SSTドライバ30の出力インピーダンスを50Ωに設定する場合には、出力抵抗35の抵抗値が100Ωとなるように調整される。ここで、高電位側抵抗37Hおよび低電位側抵抗37Lの抵抗値がPVTによって例えば150Ωに変動した場合には、出力抵抗35の抵抗値が150Ωとなるように調整することで、SSTドライバ30の出力インピーダンスを50Ωにすることができる。前者の場合(高電位側抵抗37Hおよび低電位側抵抗37Lの抵抗値がともに200Ωである場合)と後者の場合(高電位側抵抗37Hおよび低電位側抵抗37Lの抵抗値がともに150Ωである場合)とでは、出力抵抗35の抵抗値と、高電位側抵抗37Hおよび低電位側抵抗37Lの抵抗値との比率が異なるので、出力振幅が異なることとなる。具体的には、前者の場合は、後者の場合よりも出力振幅が大きくなる。
このように、送信回路14Dでは、各抵抗の抵抗値がPVTによって変動した場合に、出力インピーダンスの抵抗値が規格範囲内となるように調整できたとしても、出力振幅の大きさが規格から外れてしまうおそれがある。すなわち、第4の比較例に係る送信回路14Dでは、出力インピーダンスの規格と出力振幅の規格との双方を同時に満たすことが困難となるおそれがある。
図7は、開示の技術の実施形態に係る送信回路14の構成を示す回路図である。図7において、第1〜第4の比較例に係る送信回路14A、14B、14Cおよび14Dと同一または対応する構成要素には同一の参照符号を付与し、重複する説明は省略する。
送信回路14は、第4の比較例に係る送信回路14Dと同様、正相側のSSTドライバ30の出力抵抗35および逆相側のSSTドライバ40の出力抵抗45が可変抵抗で構成されている。また、送信回路14は、第4の比較例に係る送信回路14Dと同様、高電位側抵抗37H、47Hおよび低電位側抵抗37L、47Lが固定抵抗で構成されている。
送信回路14は、正相側に、高電位ライン301と出力端子32との間に設けられた高電位側電流源38Hおよび高電位側スイッチ39Hと、低電位ライン302と出力端子32との間に設けられた低電位側電流源38Lおよび低電位側スイッチ39Lと、を含む。送信回路14は、逆相側に、高電位ライン301と出力端子42との間に設けられた高電位側電流源48Hおよび高電位側スイッチ49Hと、低電位ライン302と出力端子42との間に設けられた低電位側電流源48Lおよび低電位側スイッチ49Lと、を含む。なお、高電位側電流源38Hと高電位側スイッチ39との位置関係は、逆であってもよい。高電位側電流源48Hと高電位側スイッチ49H、低電位側電流源38Lと低電位側スイッチ39L、低電位側電流源48Lと低電位側スイッチ49Lについても同様である。
図8は、送信回路14を、図3〜図6と同様の形式で示した図である。送信回路14において、出力抵抗35、45は、可変抵抗回路で構成されており、送信回路14の内部または外部に設けられたコード生成回路200から供給される抵抗値設定コードTCによって出力抵抗35、45の抵抗値が設定される。なお、出力抵抗35、45の抵抗値は、互いに同じ値に設定され得る。
図9は、出力抵抗35、45を構成する可変抵抗回路の構成の一例を示す図である。出力抵抗35、45は、複数の抵抗素子80、81、82、83および84を有する。抵抗素子80、81、82、83および84の一端は、それぞれ、スイッチ90、91、92、93および94を介して共通接続ライン95に接続されている。抵抗素子80、81、82、83および84の他端は共通接続ライン96に接続されている。
抵抗素子80、81、82、83および84は、互いに異なる抵抗値を有する。本実施形態において、抵抗素子84の抵抗値はRLSBとされ、抵抗素子83の抵抗値は2RLSBとされ、抵抗素子82の抵抗値は4RLSBとされ、抵抗素子81の抵抗値は8RLSBとされ、抵抗素子80の抵抗値は16RLSBとされている。抵抗素子80〜84の各々は、単一の抵抗素子で構成されていてもよいし、所定の抵抗値を有する複数の単位抵抗素子を含んで構成されていてもよい。
スイッチ90、91、92、93および94は、それぞれ、コード生成回路200から供給される5ビットの抵抗値設定コードTCのうち、対応するビットの値に基づいてオンオフする。すなわち、スイッチ90は、抵抗値設定コードTCの最下位ビットTC<0>の値が“0”のときオフ状態となり“1”のときオン状態となる。スイッチ91は、抵抗値設定コードTCの第2ビットTC<1>の値が“0”のときオフ状態となり“1”のときオン状態となる。スイッチ92は、抵抗値設定コードTCの第3ビットTC<2>の値が“0”のときオフ状態となり“1”のときオン状態となる。スイッチ93は、抵抗値設定コードTCの第4ビットTC<3>の値が“0”のときオフ状態となり“1”のときオン状態となる。スイッチ94は、抵抗値設定コードTCの最上位ビットTC<4>の値が“0”のときオフ状態となり“1”のときオン状態となる。
スイッチ90、91、92、93および94のうち、オン状態とすべきスイッチを抵抗値設定コードTCによって選択することで、出力抵抗35、45の抵抗値を所望の値に設定することができる。上記の構成を有する可変抵抗回路によれば、出力抵抗35、45の抵抗値は、抵抗値設定コードTCの値に対して反比例する。
なお、出力抵抗35、45を構成する可変抵抗回路における抵抗素子の数および抵抗値設定コードTCのビット数は、適宜増減することが可能である。可変抵抗回路における抵抗素子の数および抵抗値設定コードTCのビット数を増やすことで、出力抵抗35、45の抵抗値の調整範囲を広くすることができ、また、抵抗値の調整分解能を高めることができる。また、本実施形態に係る可変抵抗回路は、並列接続される抵抗素子の組み合わせを変化させることで抵抗値を変化させる構成を有するが、可変抵抗回路は、直列接続される抵抗素子の組み合わせを変化させることで抵抗値を変化させるように構成されていてもよい。
高電位側電流源38H、48Hおよび低電位側電流源38L、48Lは、送信回路14の内部または外部に設けられた反転コード生成回路210から供給される反転コードTCXに応じた大きさの電流を出力する回路である。反転コードTCXは、コード生成回路200によって生成される抵抗値設定コードTCの各ビットの値を反転させたコードである。なお、本実施形態では、高電位側電流源38H、48Hおよび低電位側電流源38L、48Lの出力電流は、互いに同じ大きさに設定されるものとする。
図10は、コード生成回路200の構成の一例を示す図である。コード生成回路200は、複製抵抗201、基準抵抗202、複製抵抗201に所定の大きさの電流を供給する電流源203および基準抵抗202に所定の大きさの電流を供給する電流源204を有する。また、コード生成回路200は、複製抵抗201に接続された反転入力端子と、基準抵抗202に接続された非反転入力端子と、を有するコンパレータ205と、コンパレータ205の出力端子に接続された探索部206と、を有する。
複製抵抗201は、例えばSSTドライバ30の出力抵抗35、高電位側抵抗37Hおよび低電位側抵抗37Lを複製したものをSSTドライバ30と同様の接続状態となるように構成した抵抗である。複製抵抗201における出力抵抗35に対応する部分は、図9に示す可変抵抗回路で構成されており、例えば、その一端が低電位ライン302/電流源203に接続されている。
基準抵抗202は、例えば、送信回路14における出力インピーダンスの規格の中心値(例えば50Ω)に相当する抵抗値を有する抵抗器である。基準抵抗202は、半導体集積回路10とは別体として構成されていてもよく、半導体集積回路10が搭載されるプリント基板上に搭載されていてもよい。基準抵抗202は、例えば金属皮膜抵抗等の温度係数が比較的小さい抵抗器であることが好ましい。
以下に、コード生成回路200が抵抗値設定コードTCを生成する手順について説明する。コード生成回路200による抵抗値設定コードTCの生成は、例えば、半導体集積回路10の電源投入後に実行されるキャリブレーションにおいて行われる。半導体集積回路10に電源が投入されると、探索部206は、複製抵抗201に抵抗値設定コードTCの初期値を供給することより複製抵抗201の抵抗値を初期値である最大値に設定する。その後、電流源203および204から互いに大きさの等しい電流が出力され、複製抵抗201および基準抵抗202に供給される。
コンパレータ205は、反転入力端子に入力される複製抵抗201の端子電圧の大きさと、非反転入力端子に入力される基準抵抗202の端子電圧の大きさを比較する。コンパレータ205は、複製抵抗201の端子電圧が基準抵抗202の端子電圧よりも小さい場合にはハイレベルの出力信号を出力端子から出力し、逆の場合にはローレベルの出力信号を出力端子から出力する。すなわち、コンパレータ205によって複製抵抗201の抵抗値と基準抵抗202の抵抗値が比較される。コンパレータ205による比較結果は、探索部206に供給される。
探索部206は、抵抗値設定コードTCの値を順次増加させ、複製抵抗201の抵抗値を順次小さくすることにより、コンパレータ205の出力がローレベルからハイレベルに切り替わる点を探索する。これにより、探索部206は、複製抵抗201の抵抗値が基準抵抗202の抵抗値と最も近くなる抵抗値設定コードTCを導出する。なお、コンパレータ205の出力がローレベルからハイレベルに切り替わる点を探索する際に公知のバイナリーサーチ法を用いてもよい。探索部206は、導出した抵抗値設定コードTCを、出力抵抗35、45を構成する可変抵抗回路(図9参照)に供給する。これより、SSTドライバ30、40の出力インピーダンスの抵抗値は、基準抵抗202の抵抗値と略同じ値に調整される。
また、探索部206は、導出した抵抗値設定コードTCを反転コード生成回路210に供給する。反転コード生成回路210は、コード生成回路200から供給された抵抗値設定コードTCの各ビットの値を反転させた反転コードTCXを生成し、高電位側電流源38H、48Hおよび低電位側電流源38L、48Lに供給する。
図11は、高電位側電流源38H、48Hおよび低電位側電流源38L、48Lの構成の一例を示す図である。高電位側電流源38H、48Hおよび低電位側電流源38L、48Lは、所謂カレントミラー回路を含んで構成されており、基準電流Irefを生成する基準電流源73と、基準電流源73に接続されたP−MOSトランジスタ65を含む。P−MOSトランジスタ65は、ソースが高電位ライン301に接続され、ドレインが基準電流源73に接続されている。P−MOSトランジスタ65のゲートは、自身のドレインに接続されるとともに、スイッチ74、75、76、77および78の一端に接続されている。スイッチ74、75、76、77および78の他端は、それぞれ、対応するP−MOSトランジスタ60、61、62、63および64のゲートに接続されている。P−MOSトランジスタ60、61、62、63および64は、それぞれ、ソースが高電位ライン301に接続され、ドレインがノードnに接続されている。
本実施形態において、P−MOSトランジスタ60のゲート幅はWとされ、P−MOSトランジスタ61のゲート幅は2Wとされている。また、P−MOSトランジスタ62のゲート幅は4Wとされ、P−MOSトランジスタ63のゲート幅は8Wとされ、P−MOSトランジスタ64のゲート幅は16Wとされている。すなわち、P−MOSトランジスタ61は、P−MOSトランジスタ60の2倍の大きさの電流を出力し、P−MOSトランジスタ62は、P−MOSトランジスタ60の4倍の大きさの電流を出力する。P−MOSトランジスタ63は、P−MOSトランジスタ60の8倍の大きさの電流を出力し、P−MOSトランジスタ64は、P−MOSトランジスタ60の16倍の大きさの電流を出力する。
N−MOSトランジスタ66は、ドレインがノードnに接続され、ソースが低電位ライン302に接続され、ゲートが自身のドレイン(すなわちノードn)に接続されるとともにN−MOSトランジスタ67および70のゲートに接続されている。N−MOSトランジスタ67は、ソースが低電位ライン302に接続され、ドレインがP−MOSトランジスタ68のドレインに接続されている。P−MOSトランジスタ68は、ソースが高電位ライン301に接続され、ゲートが自身のドレインに接続されるとともにP−MOSトランジスタ69のゲートに接続されている。
P−MOSトランジスタ69のソースは高電位ライン301に接続されている。P−MOSトランジスタ69のドレイン71は、高電位側電流源38H、48Hの出力端子に相当する。N−MOSトランジスタ70のソースは低電位ライン302に接続されている。N−MOSトランジスタ70のドレイン72は、低電位側電流源38Lおよび48Lの出力端子に相当する。
スイッチ74、75、76、77および78は、それぞれ、反転コード生成回路210から供給される5ビットの反転コードTCXのうち、対応するビットの値に基づいてオンオフする。すなわち、スイッチ74は、反転コードTCXの最下位ビットTCX<0>の値が“0”のときオフ状態となり“1”のときオン状態となる。スイッチ75は、反転コードTCXの第2ビットTCX<1>の値が“0”のときオフ状態となり“1”のときオン状態となる。スイッチ76は、反転コードTCXの第3ビットTCX<2>の値が“0”のときオフ状態となり“1”のときオン状態となる。スイッチ77は、反転コードTCXの第4ビットTCX<3>の値が“0”のときオフ状態となり“1”のときオン状態となる。スイッチ78は、反転コードTCXの最上位ビットTCX<4>の値が“0”のときオフ状態となり“1”のときオン状態となる。
スイッチ74、75、76、77および78が選択的にオン状態となることにより、P−MOSトランジスタ60、61、62、63および64が選択的にオン状態となる。P−MOSトランジスタ60、61、62、63および64のうち、オン状態とされたP−MOSトランジスタの各々から出力された電流は、ノードn上で合流し、N−MOSトランジスタ66に流れる。P−MOSトランジスタ69およびN−MOSトランジスタ70は、N−MOSトランジスタ66に流れる電流Iと同じ大きさの電流を出力する。
高電位側電流源38H、48Hおよび低電位側電流源38L、48Lを上記のように構成することで、高電位側電流源38H、48Hおよび低電位側電流源38L、48Lの出力電流の大きさは、反転コードTCXの値に対して比例する。換言すれば、高電位側電流源38H、48Hおよび低電位側電流源38L、48Lの出力電流の大きさは、抵抗値設定コードTCの値に対して負の相関を有する。図11に示す回路構成によれば、各電流源38H、38L、48H、48Lの出力電流の大きさを定める回路部分である基準電流源73、P−MOSトランジスタ65、スイッチ74〜78およびP−MOSトランジスタ60〜64が、各電流源で共有される。これにより、各電流源38H、38L、48H、48Lが、それぞれ、上記の回路部分を備える場合と比較して、回路規模を小さくすることができる。
高電位側スイッチ39H、49Hおよび低電位側スイッチ39L、49Lは、SSTドライバ30のスイッチ33、34およびSSTドライバ40のスイッチ43、44のオンオフに連動してオンオフする。すなわち、図8に示すように、SSTドライバ30のスイッチ33がオン状態となる場合(このとき、スイッチ34および43はオフ状態、スイッチ44はオン状態となり、SSTドライバ30からハイレベルの出力信号が出力され、SSTドライバ40からローレベルの出力信号が出力される)、高電位側スイッチ39Hおよび低電位側スイッチ49Lはオン状態、低電位側スイッチ39Lおよび高電位側スイッチ49Hはオフ状態となるように制御される。一方、SSTドライバ30のスイッチ33がオフ状態となる場合(このとき、スイッチ34および43はオン状態、スイッチ44はオフ状態となり、SSTドライバ30からローレベルの出力信号が出力され、SSTドライバ40からハイレベルの出力信号が出力される)、高電位側スイッチ39Hおよび低電位側スイッチ49Lはオフ状態、低電位側スイッチ39Lおよび高電位側スイッチ49Hはオン状態となるように制御される。
図8に示すように、スイッチ33、39H、44および49Lがオン状態となり、スイッチ34、39L、43および49Hがオフ状態となる場合には、高電位側電流源38Hから出力された電流は低電位側抵抗37Lおよび受信回路の入力抵抗51、52に流れ込む。また、この場合、低電位側電流源48Lは、高電位ライン301から高電位側抵抗47Hを経由して流れる電流及び入力抵抗51、52を流れる電流を低電位ライン302に引き込む。一方、図8に示す状態に対して論理が反転した状態となる場合(すなわち、スイッチ33、39H、44および49Lがオフ状態となり、スイッチ34、39L、43および49Hがオン状態となる場合)には、高電位側電流源48Hから出力された電流は低電位側抵抗47Lおよび入力抵抗51、52に流れ込む。また、この場合、低電位側電流源38Lは、高電位ライン301から高電位側抵抗37Hを経由して流れる電流及び入力抵抗51、52を流れる電流を低電位ライン302に引き込む。
上記のように高電位側電流源38H、48Hおよび低電位側電流源38L、48Lによって電流供給を行うことで、電流供給がない場合と比較して、送信回路14の出力振幅を大きくすることができる。高電位側電流源38H、48Hおよび低電位側電流源38L、48Lによる出力振幅の増大作用は、これらの電流源の出力電流が大きくなる程大きくなる。
以下において、本実施形態に係る送信回路14の作用について説明する。コード生成回路200は、電源投入後に実行されるキャリブレーションにおいて、抵抗値設定コードTCを導出し、導出した抵抗値設定コードTCを出力抵抗35、45に供給する。これにより、SSTドライバ30および40の出力インピーダンスが所定値(例えば50Ω)となるように出力抵抗35および45の抵抗値が調整される。
PVTによって変動する高電位側抵抗37H、47Hおよび低電位側抵抗37L、47Lの抵抗値が小さくなる程、抵抗値設定コードTCの値は小さくなり、出力抵抗35および45の抵抗値は大きくなる。比較例に係る送信回路14Dによれば、高電位側抵抗37H、47Hおよび低電位側抵抗37L、47Lの抵抗値が小さくなる程、出力振幅は小さくなる。一方、本実施形態に係る送信回路14では、高電位側電流源38H、48Hおよび低電位側電流源38L、48Lの出力電流は、抵抗値設定コードTCの値が小さくなる程、大きくなるので、これらの電流源による出力振幅の増大作用が大きくなる。
このように、本実施形態に係る送信回路14によれば、高電位側抵抗37H、47Hおよび低電位側抵抗37L、47Lの抵抗値が小さくなる程(すなわち、抵抗値設定コードTCに応じて設定される出力抵抗35、45の抵抗値が大きくなる程)、高電位側電流源38H、48Hおよび低電位側電流源38L、48Lによる出力振幅の増大作用が大きくなる。従って、PVTによる抵抗値変動に伴う出力振幅の変動が、高電位側電流源38H、48Hおよび低電位側電流源38L、48Lによって補償される。抵抗値設定コードTCに応じて設定される出力抵抗35、45の抵抗値が大きくなる程、高電位側電流源38H、48Hおよび低電位側電流源38L、48Lの電流値を大きくすることで、抵抗値変動に伴う出力振幅の変動を補償する効果を得ることができる。本実施形態に係る送信回路14においては、抵抗値設定コードTCの各ビットの値を反転させた反転コードTCXの値に比例する大きさの電流を、高電位側電流源38H、48Hおよび低電位側電流源38L、48Lに出力させることで、補償効果を得ている。本実施形態に係る送信回路14によれば、出力振幅の変動を補償する機能を有さない比較例に係る送信回路14Dと比較して出力振幅の変動幅を小さくすることができる。
高電位側電流源38H、48Hおよび低電位側電流源38L、48Lを有さない、第4の比較例に係る送信回路14D(図6参照)における出力振幅Aは、下記の(1)式で表される。なお、出力振幅Aは、正相側の出力端子32に生ずる出力電圧VOUTPと、逆相側の出力端子42に生ずる出力電圧VOUTNとの差(VOUTP−VOUTN)である差動電圧のpeak-to-peak値をいうものとする。
A=VDD×50Ω×tc/RLSB=VDD×tc/(tc+ka) ・・・(1)
ここで、tcは10進数で表現された抵抗値設定コードTCの値である。出力抵抗35、45の抵抗値は、tcに対して反比例する。RLSBは、出力抵抗35、45を構成する可変抵抗回路における抵抗素子80〜84(図9参照)のうち、最小の抵抗値を有する抵抗素子84の抵抗値であり、PVTによって±20%程度変動する。kは、PVTによって変動しない定数である。ここで、高電位側抵抗37H、47Hおよび低電位側抵抗37L、47Lの抵抗値をRとした場合に下記の(2)式が成立するものとする。
Ra=(2/ka)×RLSB ・・・(2)
また、SSTドライバ30、40の出力インピーダンスおよび受信回路17Aの入力抵抗51、52は、それぞれ、50Ωに調整されるものとする。
(1)式に示されるように、比較例に係る送信回路14Dの出力振幅Aは、tcと正の相関を持つ。k≫tcの場合には、出力振幅Aは、tcに略比例する。すなわち、比較例に係る送信回路14Dによれば、抵抗値設定コードTCの値に応じて出力振幅が増減するので、抵抗値設定コードTCの値によっては、出力振幅の大きさが規格から外れてしまう場合がある。
一方、開示の技術の実施形態に係る送信回路14における出力振幅Aは、下記の(3)式で表される。
A=VDD×tc/(tc+ka)+IO×100Ω×tcx ・・・ (3)
ここで、Iは、高電位側電流源38H、48Hおよび低電位側電流源38L、48Lを構成するP−MOSトランジスタ60〜64(図11参照)のうち、ゲート幅の最も小さいP−MOSトランジスタ60から出力される電流の値である。tcxは10進数で表現された反転コードTCXの値である。
(3)式の右辺の第1項は、tcに対して正の相関を持つ。一方、(3)式の右辺の第2項は、tcに対して負の相関を持つ。このように、本実施形態に係る送信回路14は、出力振幅Aが抵抗値設定コードTCの値tcに対して正の相関を示す要素と負の相関を示す要素とを有するので、これらが相殺するように作用する。従って、抵抗値設定コードTCの値tcに応じて変動する出力振幅の変動幅を、比較例に係る送信回路14Dよりも小さくすることができる。
以下に、(3)式の導出過程について説明する。図12は、送信回路14を簡略化したモデル図である。図12に示すモデルにおいて、受信回路17Aの入力抵抗51、52の抵抗値をそれぞれ50Ω、出力抵抗35、45の抵抗値をそれぞれR、高電位側抵抗37H、47Hおよび低電位側抵抗37Lおよび47Lの抵抗値をそれぞれRとする。また、高電位側電流源38H、48Hおよび低電位側電流源38L、48Lの出力電流をそれぞれIとする。なお、図12に示すモデルにおいてインダクタの抵抗および電流源の飽和は無視している。
送信回路14は、差動回路であり、正相側と逆相側が対称であるので、図13に示すように半回路で考えることができる。差動中点の電圧は常にVDD/2である。図13に示すモデルにおいて、出力端子32に生ずる出力電圧Vを求める。
出力電圧Vを求める際、各抵抗のアドミッタンスを用いると計算が容易となる。出力抵抗35のアドミッタンスをGt、高電位側抵抗37Hおよび低電位側抵抗37LのアドミッタンスをG、抵抗値50Ωの入力抵抗51のアドミッタンスをG50とすると、G、G、G50について下記の(4)〜(6)式が成立する。
Gt=1/Rt ・・・(4)
Ga=1/Ra ・・・(5)
G50=20mS ・・・(6)
出力電圧Vは、重ね合わせの定理を用いて算出することが可能である。すなわち、図14A、図14Bおよび図14Cに示す各状態において出力端子32に生ずる出力電圧VO1、VO2およびVO3を求め、これらを合算することで、出力電圧Vを求めることが可能である。
図14Aは、電源電圧VDDによって出力端子32に生ずる出力電圧VO1を算出する場合のモデル図である。このモデルでは、高電位側電流源38Hを開放状態とし、差動中点を低電位ライン302に短絡する。出力電圧VO1は、下記の(7)式によって表される。
VO1=VDD(Gt+Ga)/(Gt+2Ga+G50) ・・・(7)
図14Bは、差動中点に生ずる電圧VDD/2によって出力端子32に生ずる出力電圧VO2を算出する場合のモデル図である。このモデルでは、高電位側電流源38Hを開放状態とし、出力抵抗35および高電位側抵抗37Hの一端を低電位ライン302に短絡する。出力電圧VO2は、下記の(8)式によって表される。
VO2=VDD×G50/{2×(Gt+2Ga+G50)} ・・・(8)
図14Cは、高電位側電流源38Hから出力される電流Isによって出力端子32に生ずる出力電圧VO3を算出する場合のモデル図である。このモデルでは、出力抵抗35および高電位側抵抗37Hの一端と、差動中点とを低電位ライン302に短絡する。出力電圧VO3は、下記の(9)式によって表される。
VO3=Is(Gt+2Ga+G50) ・・・(9)
出力電圧Voは、下記の(10)式によって表される。
VO=VO1+VO2+VO3=VDD/2+VDD/2×Gt/(Gt+2Ga+G50)+Is(Gt+2Ga+G50) ・・・(10)
出力インピーダンスが50Ωに調整されると仮定すると、下記の(11)式が成立する。
Gt+2Ga=G50=20mS ・・・(11)
この場合、(10)式から下記の(12)式が導かれる。
VO-VDD/2=VDD/4×Gt/20mS+Is×25Ω ・・・(12)
送信回路14の出力振幅Aは、下記の(13)式によって表される。
A=4×(VO-VDD/2)=VDD×Gt/20mS+Is×100Ω ・・・(13)
ここで、GおよびGを下記の(14)式および(15)式のように定義する。
Gt=1/Rt=tc/RLSB ・・・(14)
Ga=1/Ra=1/{(2/Ka)×RLSB} ・・・(15)
(11)式、(14)式および(15)式に基づいて(13)式を変形すると、下記の(16)式が導かれる。
A=VDD×tc/(tc+ka)+Is×100Ω ・・・(16)
(16)式は、(3)式と一致する。
図15は、本実施形態に係る送信回路14と、比較例に係る送信回路14D(図6参照)とのそれぞれについて、高電位側抵抗37H、47Hおよび低電位側抵抗37L、47Lの抵抗値が変動した場合の出力振幅の変動を計算によって求めた結果を示す表である。ここでは、(3)式におけるVDDを1V、Iを100μA、Kを2とした。また、SSTドライバ30、40の出力インピーダンスをそれぞれ50Ωに調整する場合について計算を行った。高電位側抵抗37H、47Hおよび低電位側抵抗37L、47Lの抵抗値Rおよび出力抵抗35、45を構成する抵抗素子84の抵抗値RLSBが1000Ωを中心として±30%変動した場合について計算を行った。なお、出力抵抗35、45を構成する他の抵抗素子80〜84の抵抗値も±30%変動するものとする。
図15に示すように、比較例に係る送信回路14Dでは、抵抗値設定コードTCの値tcの増加に伴って出力振幅が大きくなり、出力振幅の変動幅は66mV(0.857V〜0.923V)となった。一方、本実施形態に係る送信回路14では、出力振幅の変動幅は13mV(0.952V〜0.965V)となった。このように、本実施形態に係る送信回路14によれば、抵抗値変動に伴う出力振幅の変動を、比較例に係る送信回路14Dよりも小さくすることができる。
以上の説明から明らかなように、開示の技術の実施形態に係る送信回路14の出力振幅は、高電位側抵抗37H、47Hおよび低電位側抵抗37L、47Lによって所望の大きさに調整される。また、出力抵抗35、45が可変抵抗で構成され、高電位側抵抗37H、47Hおよび低電位側抵抗37L、47Lの抵抗値がPVTによって変動した場合でも、出力インピーダンスの抵抗値が所定値となるように出力抵抗35、45の抵抗値が調整される。高電位側電流源38H、48Hおよび低電位側電流源38L、48Lの出力電流の大きさは抵抗値設定コードTCの関数とされる。より具体的には、高電位側電流源38H、48Hおよび低電位側電流源38L、48Lの出力電流の大きさは、抵抗値設定コードTCの値を反転させた反転コードTCXの値に比例にする。すなわち、高電位側電流源38H、48Hおよび低電位側電流源38L、48Lの出力電流の大きさは、抵抗値設定コードTCに応じて設定される出力抵抗35、45の抵抗値が大きくなる程大きくなるように設定される。これにより、PVTによる高電位側抵抗37H、47Hおよび低電位側抵抗37L、47Lの抵抗値変動に伴う出力振幅の変動が、高電位側電流源38H、48Hおよび低電位側電流源38L、48Lによって補償される。送信回路14においては、高電位側抵抗37H、47Hおよび低電位側抵抗37L、47Lは、固定抵抗で構成されているので、これらの抵抗を可変抵抗で構成した第3の比較例に係る送信回路14C(図5参照)と比較して回路面積を小さくすることができる。このように、開示の技術の実施形態に係る送信回路14によれば、回路面積の増大を抑制しつつ抵抗値変動に伴う出力振幅および出力インピーダンスの変動を抑制することが可能となる。
また、本実施形態に係る送信回路14によれば、出力振幅の変動を補償する高電位側電流源38H、48Hおよび低電位側電流源38L、48Lの出力電流の大きさを、反転コードTCXで設定しているので、簡便な構成でありながら、実使用上十分な補償効果を得ることができる。このような、方式によれば、第3の比較例に係る送信回路14C(図5参照)のように、抵抗値の調整を2次元で行う場合と比較して処理が容易となる。
なお、高電位側電流源38H、48Hおよび低電位側電流源38L、48Lの出力電流の大きさを、反転コードTCXによらず設定することも可能である。例えば、出力電流Iの大きさが下記の(17)式を満たすように高電位側電流源38H、48Hおよび低電位側電流源38L、48Lを構成してもよい。
Is=-tc/(tc+ka)×IO+C ・・・(17)
ここでCは定数である。高電位側電流源38H、48Hおよび低電位側電流源38L、48Lの出力電流の大きさを、(17)式に従って設定することで、出力振幅の変動を完全に補償することができる。
また、本実施形態では、コード生成回路200が抵抗値設定コードTCを生成する場合を例示したが、この態様に限定されるものではない。例えば、ウエハ検査時において送信回路14の出力インピーダンスまたはこれに相当する複製抵抗の抵抗値を測定し、測定結果に応じて算出された抵抗値設定コードTCを半導体集積回路10内のレジスタに書き込むようにしてもよい。この場合、出力抵抗35、45の抵抗値は、上記レジスタに書き込まれた抵抗値設定コードTCに基づいて設定される。
また、本実施形態では、高電位側抵抗37H、47Hおよび低電位側抵抗37L、47Lを1セットのみ備える構成を例示したがこの態様に限定されるものではない。送信回路14は、高電位側抵抗37H、47Hおよび低電位側抵抗37L、47Lからなる抵抗セットを複数備え、所望の抵抗セットを適宜選択し得るように構成されていてもよい。抵抗セット間で抵抗値を互いに異ならせることにより、抵抗セットの選択により出力振幅の大きさを切り替えることが可能となる。
また、本実施形態では、差動伝送方式でデータを送信する送信回路に開示の技術を適用する場合を例示したが、シングルエンド方式でデータを送信する送信回路に開示の技術を適用することも可能である。
また、本実施形態では、出力抵抗35、45の抵抗値は、抵抗値設定コードTCの値に対して反比例するものとされているが、この態様に限定されるものではない。出力抵抗35、45の抵抗値は、抵抗値設定コードTCの値に対して正の相関を有していてもよく、例えば、抵抗値設定コードTCの値に対して比例していてもよい。この場合、高電位側電流源38H、48Hおよび低電位側電流源38L、48Lの電流値が、抵抗値設定コードTCの値に対して正の相関を有するように各電流源の電流値が設定される。例えば、高電位側電流源38H、48Hおよび低電位側電流源38L、48Lの電流値が、抵抗値設定コードTCの値に対して比例していてもよい。すなわち、抵抗値設定コードTCによって設定される出力抵抗35、45の抵抗値が大きくなる程、高電位側電流源38H、48Hおよび低電位側電流源38L、48Lの出力電流を大きくすることで、出力振幅の変動を補償する効果を得ることができる。
また、本実施形態では、出力抵抗35、45を可変抵抗回路(図9参照)で構成し、抵抗素子80〜84の組み合わせによって抵抗値を変化させる場合について例示したが、この態様に限定されるものではない。
図16は、出力抵抗35を可変抵抗回路で構成しない場合におけるSSTドライバ30の構成の一例を示す図である。図16に示すように、SSTドライバ30は、複数のドライバユニット100を含んで構成されていてもよい。ドライバユニット100の各々は、直列接続された4つのトランジスタ(P−MOSトランジスタ110、111およびN−MOSトランジスタ112、113)と、単位出力抵抗114と、を有する。
P−MOSトランジスタ110は、ソースが高電位ライン301に接続され、ドレインがP−MOSトランジスタ111のソースに接続され、ゲートがNOTゲート120の出力端子に接続されている。P−MOSトランジスタ111は、ドレインがN−MOSトランジスタ112のドレインに接続されるとともに単位出力抵抗114を介して出力端子32に接続されている。P−MOSトランジスタ111のゲートは、N−MOSトランジスタ112のゲートともに入力端子31に接続されている。N−MOSトランジスタ112のソースは、N−MOSトランジスタ113のドレインに接続されている。N−MOSトランジスタ113は、ソースが低電位ライン302に接続され、ゲートがNOTゲート120の入力端子に接続されるとともに、抵抗値設定コードTCが入力されるコード入力端子130に接続されている。
SSTドライバ30は、単一のドライバユニット100で構成される単一ユニット140Aと、並列接続された複数のドライバユニット100で構成される並列ユニット140Bおよび140Cとを有する。本実施形態において、並列ユニット140Bは並列接続された2つのドライバユニット100を含み、並列ユニット140Cは並列接続された4つのドライバユニット100を含む。
単一ユニット140A、並列ユニット140Bおよび140Cにおいて、P−MOSトランジスタ111およびN−MOSトランジスタ112のゲートが共通の入力端子31に接続され、単位出力抵抗114の一端が共通の出力端子32に接続されている。一方、単一ユニット140A、並列ユニット140Bおよび140Cには、それぞれ、独立したコード入力端子130が接続されている。単一ユニット140Aには、コード入力端子130を介して抵抗値設定コードTCの第1ビットTC<0>が入力される。並列ユニット140Bには、コード入力端子130を介して抵抗値設定コードTCの第2ビットTC<1>が入力される。並列ユニット140Cには、コード入力端子130を介して抵抗値設定コードTCの第3ビットTC<2>が入力される。なお、図16においては、抵抗値設定コードTCが3ビットである場合の構成が例示されているが、抵抗値設定コードTCのビット数が3ビットよりも大きい場合には、ビット数に応じて並列ユニットを増設すればよい。
各ユニット140A、140B、140Cは、コード入力端子130を介して供給される抵抗値設定コードTCの対応するビットの値が“1”のときP−MOSトランジスタ110およびN−MOSトランジスタ113がオン状態となり機能が有効となる。一方、各ユニット140A、140B、140Cは、コード入力端子130を介して供給される抵抗値設定コードTCの対応するビットの値が“0”のときP−MOSトランジスタ110およびN−MOSトランジスタ113がオフ状態となり機能が無効となる。
このように、抵抗値設定コードTCによって単一ユニット140A、並列ユニット140Bおよび140Cの有効および無効を設定することで、SSTドライバ30において相互に並列接続されるドライバユニット100の数を変化させることができる。これにより、SSTドライバ30の出力インピーダンスを抵抗値設定コードTCによって設定することが可能となる。図16に示す構成によれば、SSTドライバ30の出力インピーダンスの抵抗値は、抵抗値設定コードTCの値に対して反比例する。なお、逆相側のSSTドライバ40も、SSTドライバ30と同様に構成される。
図17および図18は、ドライバユニットの他の構成を示す図である。図17および図18に示すドライバユニット100Aおよび100Bにおいて、図16に示すドライバユニット100と同一または対応する構成要素には同一の参照符号を付与し、重複する説明を省略する。
図17に示すように、ドライバユニット100Aは、P−MOSトランジスタ110とP−MOSトランジスタ111との間に単位出力抵抗114Hを有し、N−MOSトランジスタ112とN−MOSトランジスタ113との間に単位出力抵抗114Lを有する。
一方、図18に示すように、ドライバユニット100Bは、高電位ライン301と低電位ライン302との間で直列接続されたP−MOSトランジスタ111とN−MOSトランジスタ112とを含む。P−MOSトランジスタ111のゲートは、ORゲート151の出力端子に接続され、N−MOSトランジスタ112のゲートは、ANDゲート152の出力端子に接続されている。P−MOSトランジスタ111およびN−MOSトランジスタ112の接続点は、単位出力抵抗114を介して出力端子32に接続されている。入力端子31は、ORゲート151の一方の入力端子に接続されるとともにANDゲート152の一方の入力端子に接続されている。コード入力端子130は、ORゲート151の他方の入力端子にNOTゲート150を介して接続されるとともにANDゲート152の他方の入力端子に接続されている。
ドライバユニット100Aおよび100Bは、図16に示すドライバユニット100と同様に機能する。図16に示すドライバユニット100を、ドライバユニット100Aまたはドライバユニット100Bに置き換えてSSTドライバ30および40を構成することが可能である。
なお、送信回路14は、開示の技術における送信回路の一例である。SSTドライバ30および40は、開示の技術におけるドライバの一例である。出力抵抗35および45は、開示の技術における出力抵抗の一例である。出力端子32および42は開示の技術における出力端子の一例である。高電位側抵抗37Hおよび47Hは開示の技術における高電位側抵抗の一例である。低電位側抵抗37Lおよび47Lは開示の技術における低電位側抵抗の一例である。高電位側電流源38Hおよび48Hは、開示の技術における高電位側電流源の一例である。低電位側電流源38Lおよび48Lは、開示の技術における低電位側電流源の一例である。高電位側スイッチ39Hおよび49Hは、開示の技術における高電位側スイッチの一例である。低電位側スイッチ39Lおよび49Lは、開示の技術における低電位側スイッチの一例である。抵抗値設定コードTCは、開示の技術における入力コードの一例である。反転コードTCXは開示の技術における反転コードの一例である。コード生成回路200は、開示の技術におけるコード生成回路の一例である。反転コード生成回路210は、開示の技術における反転コード生成回路の一例である。半導体集積回路10は、開示の技術における半導体集積回路の一例である。演算処理回路11は、開示の技術における処理回路の一例である。パラレル−シリアル変換回路13は、開示の技術における変換回路の一例である。
以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1)
入力コードに応じた抵抗値に設定される出力抵抗を有し、入力信号に応じた出力信号を出力端子に出力するドライバと、
前記出力端子と第1の電圧が供給される高電位ラインとの間に設けられた高電位側抵抗と、
前記出力端子と前記第1の電圧より低い第2の電圧が供給される低電位ラインとの間に設けられた低電位側抵抗と、
前記出力端子と前記高電位ラインとの間に設けられ、前記入力コードに応じた電流値に設定され且つ前記高電位ラインから前記出力端子に向かう電流を出力する高電位側電流源と、
前記出力端子と前記低電位ラインとの間に設けられ、前記入力コードに応じた電流値に設定され且つ前記出力端子から前記低電位ラインに向かう電流を出力する低電位側電流源と、
前記出力端子と前記高電位ラインとの間に設けられ、前記高電位側電流源から出力される電流を、オン状態となったときに通過させ、オフ状態となったときに遮断する高電位側スイッチと、
前記出力端子と前記低電位ラインとの間に設けられ、前記低電位側電流源から出力される電流を、オン状態となったときに通過させ、オフ状態となったときに遮断する低電位側スイッチと、を含む
送信回路。
(付記2)
前記高電位側電流源および前記低電位側電流源の電流値は、前記入力コードに応じて設定される前記出力抵抗の抵抗値が大きくなる程大きくなるように設定される
付記1に記載の送信回路。
(付記3)
前記ドライバ、前記高電位側抵抗、前記低電位側抵抗、前記高電位側電流源、前記低電位側電流源、前記高電位側スイッチおよび前記低電位側スイッチを、差動伝送線路における正相側と逆相側にそれぞれ有する
付記1または付記2に記載の送信回路。
(付記4)
正相側の前記ドライバがハイレベルの出力信号を出力し、逆相側の前記ドライバがローレベルの出力信号を出力する場合に、正相側の前記高電位側スイッチおよび逆相側の前記低電位側スイッチがオン状態となり、正相側の前記低電位側スイッチおよび逆相側の前記高電位側スイッチがオフ状態となり、
正相側の前記ドライバがローレベルの出力信号を出力し、逆相側の前記ドライバがハイレベルの出力信号を出力する場合に、正相側の前記高電位側スイッチおよび逆相側の前記低電位側スイッチがオフ状態となり、正相側の前記低電位側スイッチおよび逆相側の前記高電位側スイッチがオン状態となる
付記3に記載の送信回路。
(付記5)
前記入力コードの値は、前記出力抵抗、前記高電位側抵抗および前記低電位側抵抗を合成した合成抵抗の抵抗値が所定値となるように設定される
付記1から付記4のいずれか1つに記載の送信回路。
(付記6)
前記出力抵抗の抵抗値は、前記入力コードの値に対して反比例し、
前記高電位側電流源および前記低電位側電流源の電流値は、前記入力コードの値を反転させた反転コードの値に比例する
付記1から付記5のいずれか1項に記載の送信回路。
(付記7)
前記入力コードを生成するコード生成回路と、
前記反転コードを生成する反転コード生成回路と、
を更に含む付記6に記載の送信回路。
(付記8)
前記ドライバは、前記高電位ラインと前記低電位ラインとの間に設けられ、相補的にオンオフする直列接続された一対のトランジスタを含む
付記1から付記7のいずれか1つに記載の送信回路。
(付記9)
前記ドライバは、前記高電位ラインと前記低電位ラインとの間に設けられ、相補的にオンオフする直列接続された一対のトランジスタと、前記一対のトランジスタに接続された単位出力抵抗と、を各々が有する複数のドライバユニットを含み、
前記複数のドライバユニットのうち、相互に並列接続されるドライバユニットの数が前記入力コードに応じて設定される
付記1から付記8のいずれか1つに記載の送信回路。
(付記10)
前記コード生成回路は、
前記出力抵抗の複製を含み、入力コードに応じた抵抗値に設定される複製抵抗と、
所定の抵抗値を有する基準抵抗と、
前記複製抵抗の抵抗値が前記基準抵抗の抵抗値に近似する入力コードを探索する探索部と、
を含む付記7に記載の送信回路。
(付記11)
処理を実行し、前記処理の結果をパラレルデータとして出力する処理回路と、
前記処理回路から出力されたパラレルデータをシリアルデータに変換して出力する変換回路と、
前記変換回路から出力されたシリアルデータに応じた出力信号を外部に送信する送信回路と、
を含む半導体集積回路であって、
前記送信回路は、
入力コードに応じた抵抗値に設定される出力抵抗を有し、前記シリアルデータに応じた出力信号を出力端子に出力するドライバと、
前記出力端子と第1の電圧が供給される高電位ラインとの間に設けられた高電位側抵抗と、
前記出力端子と前記第1の電圧よりも低い第2の電圧が供給される低電位ラインとの間に設けられた低電位側抵抗と、
前記出力端子と前記高電位ラインとの間に設けられ、前記入力コードに応じた電流値に設定され且つ前記高電位ラインから前記出力端子に向かう電流を出力する高電位側電流源と、
前記出力端子と前記低電位ラインとの間に設けられ、前記入力コードに応じた電流値に設定され且つ前記出力端子から前記低電位ラインに向かう電流を出力する低電位側電流源と、
前記出力端子と前記高電位ラインとの間に設けられ、前記高電位側電流源から出力される電流を、オン状態となったときに通過させ、オフ状態となったときに遮断する高電位側スイッチと、
前記出力端子と前記低電位ラインとの間に設けられ、前記低電位側電流源から出力される電流を、オン状態となったときに通過させ、オフ状態となったときに遮断する低電位側スイッチと、を含む
半導体集積回路。
(付記12)
前記高電位側電流源および前記低電位側電流源の電流値は、前記入力コードに応じて設定される前記出力抵抗の抵抗値が大きくなる程大きくなるように設定される
付記11に記載の半導体集積回路。
(付記13)
前記ドライバ、前記高電位側抵抗、前記低電位側抵抗、前記高電位側電流源、前記低電位側電流源、前記高電位側スイッチおよび前記低電位側スイッチを、差動伝送線路における正相側と逆相側にそれぞれ有する
付記11または付記12に記載の半導体集積回路。
(付記14)
正相側の前記ドライバがハイレベルの出力信号を出力し、逆相側の前記ドライバがローレベルの出力信号を出力する場合に、正相側の前記高電位側スイッチおよび逆相側の前記低電位側スイッチがオン状態となり、正相側の前記低電位側スイッチおよび逆相側の前記高電位側スイッチがオフ状態となり、
正相側の前記ドライバがローレベルの出力信号を出力し、逆相側の前記ドライバがハイレベルの出力信号を出力する場合に、正相側の前記高電位側スイッチおよび逆相側の前記低電位側スイッチがオフ状態となり、正相側の前記低電位側スイッチおよび逆相側の前記高電位側スイッチがオン状態となる
付記13に記載の半導体集積回路。
(付記15)
前記入力コードの値は、前記出力抵抗、前記高電位側抵抗および前記低電位側抵抗を合成した合成抵抗の抵抗値が所定値となるように設定される
付記11から付記14のいずれか1つに記載の半導体集積回路。
(付記16)
前記出力抵抗の抵抗値は、前記入力コードの値に対して反比例し、
前記高電位側電流源および前記低電位側電流源の電流値は、前記入力コードの値を反転させた反転コードの値に比例する
付記11から付記15のいずれか1つに記載の半導体集積回路。
(付記17)
前記入力コードを生成するコード生成回路と、
前記反転コードを生成する反転コード生成回路と、
を更に含む付記16に記載の半導体集積回路。
(付記18)
前記ドライバは、前記高電位ラインと前記低電位ラインとの間に設けられ、相補的にオンオフする直列接続された一対のトランジスタを含む
付記11から付記17のいずれか1つに記載の半導体集積回路。
(付記19)
前記ドライバは、前記高電位ラインと前記低電位ラインとの間に設けられ、相補的にオンオフする直列接続された一対のトランジスタと、前記一対のトランジスタに接続された単位出力抵抗と、を各々が有する複数のドライバユニットを含み、
前記複数のドライバユニットのうち、相互に並列接続されるドライバユニットの数が前記入力コードに応じて設定される
付記11から付記18のいずれか1つに記載の半導体集積回路。
(付記20)
前記コード生成回路は、
前記出力抵抗の複製を含み、入力コードに応じた抵抗値に設定される複製抵抗と、
所定の抵抗値を有する基準抵抗と、
前記複製抵抗の抵抗値が前記基準抵抗の抵抗値に近似する入力コードを探索する探索部と、
を含む付記17に記載の半導体集積回路。
10 半導体集積回路
11 演算処理回路
13 パラレル−シリアル変換回路
14 送信回路
30、40 SSTドライバ
31、41 入力端子
32、42 出力端子
35、45 出力抵抗
37H、47H 高電位側抵抗
37L、47L 低電位側抵抗
38H、48H 高電位側電流源
38L、48L 低電位側電流源
39H、49H 高電位側電流源
39L、49L 低電位側電流源
100、100A、100B ドライバユニット
200 コード生成回路
210 反転コード生成回路

Claims (6)

  1. 入力コードに応じた抵抗値に設定される出力抵抗を有し、入力信号に応じた出力信号を出力端子に出力するドライバと、
    前記出力端子と第1の電圧が供給される高電位ラインとの間に設けられた高電位側抵抗と、
    前記出力端子と前記第1の電圧より低い第2の電圧が供給される低電位ラインとの間に設けられた低電位側抵抗と、
    前記出力端子と前記高電位ラインとの間に設けられ、前記入力コードに応じた電流値に設定され且つ前記高電位ラインから前記出力端子に向かう電流を出力する高電位側電流源と、
    前記出力端子と前記低電位ラインとの間に設けられ、前記入力コードに応じた電流値に設定され且つ前記出力端子から前記低電位ラインに向かう電流を出力する低電位側電流源と、
    前記出力端子と前記高電位ラインとの間に設けられ、前記高電位側電流源から出力される電流を、オン状態となったときに通過させ、オフ状態となったときに遮断する高電位側スイッチと、
    前記出力端子と前記低電位ラインとの間に設けられ、前記低電位側電流源から出力される電流を、オン状態となったときに通過させ、オフ状態となったときに遮断する低電位側スイッチと、を含み、
    前記高電位側電流源および前記低電位側電流源の電流値は、前記入力コードに応じて設定される前記出力抵抗の抵抗値が大きくなる程大きくなるように設定され、
    前記入力コードの値は、前記出力抵抗、前記高電位側抵抗および前記低電位側抵抗を合成した合成抵抗の抵抗値が所定値となるように設定される
    送信回路。
  2. 前記ドライバ、前記高電位側抵抗、前記低電位側抵抗、前記高電位側電流源、前記低電位側電流源、前記高電位側スイッチおよび前記低電位側スイッチを、差動伝送線路における正相側と逆相側にそれぞれ有する
    請求項1に記載の送信回路。
  3. 正相側の前記ドライバがハイレベルの出力信号を出力し、逆相側の前記ドライバがローレベルの出力信号を出力する場合に、正相側の前記高電位側スイッチおよび逆相側の前記低電位側スイッチがオン状態となり、正相側の前記低電位側スイッチおよび逆相側の前記高電位側スイッチがオフ状態となり、
    正相側の前記ドライバがローレベルの出力信号を出力し、逆相側の前記ドライバがハイレベルの出力信号を出力する場合に、正相側の前記高電位側スイッチおよび逆相側の前記低電位側スイッチがオフ状態となり、正相側の前記低電位側スイッチおよび逆相側の前記高電位側スイッチがオン状態となる
    請求項2に記載の送信回路。
  4. 前記出力抵抗の抵抗値は、前記入力コードの値に対して反比例し、
    前記高電位側電流源および前記低電位側電流源の電流値は、前記入力コードの値を反転させた反転コードの値に比例する
    請求項1から請求項のいずれか1項に記載の送信回路。
  5. 前記入力コードを生成するコード生成回路と、
    前記反転コードを生成する反転コード生成回路と、
    を更に含む請求項に記載の送信回路。
  6. 処理を実行し、前記処理の結果をパラレルデータとして出力する処理回路と、
    前記処理回路から出力されたパラレルデータをシリアルデータに変換して出力する変換回路と、
    前記変換回路から出力されたシリアルデータに応じた出力信号を外部に送信する送信回路と、を含む集積回路であって、
    前記送信回路は、
    入力コードに応じた抵抗値に設定される出力抵抗を有し、前記シリアルデータに応じた出力信号を出力端子に出力するドライバと、
    前記出力端子と第1の電圧が供給される高電位ラインとの間に設けられた高電位側抵抗と、
    前記出力端子と前記第1の電圧よりも低い第2の電圧が供給される低電位ラインとの間に設けられた低電位側抵抗と、
    前記出力端子と前記高電位ラインとの間に設けられ、前記入力コードに応じた電流値に設定され且つ前記高電位ラインから前記出力端子に向かう電流を出力する高電位側電流源と、
    前記出力端子と前記低電位ラインとの間に設けられ、前記入力コードに応じた電流値に設定され且つ前記出力端子から前記低電位ラインに向かう電流を出力する低電位側電流源と、
    前記出力端子と前記高電位ラインとの間に設けられ、前記高電位側電流源から出力される電流を、オン状態となったときに通過させ、オフ状態となったときに遮断する高電位側スイッチと、
    前記出力端子と前記低電位ラインとの間に設けられ、前記低電位側電流源から出力される電流を、オン状態となったときに通過させ、オフ状態となったときに遮断する低電位側スイッチと、を含み、
    前記高電位側電流源および前記低電位側電流源の電流値は、前記入力コードに応じて設定される前記出力抵抗の抵抗値が大きくなる程大きくなるように設定され、
    前記入力コードの値は、前記出力抵抗、前記高電位側抵抗および前記低電位側抵抗を合成した合成抵抗の抵抗値が所定値となるように設定される
    半導体集積回路。
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