JP6708915B2 - 信号出力装置 - Google Patents

Description

本発明は、信号出力装置に関する。

従来より、ヒステリシスコンパレータを用いた信号出力装置が知られている。ヒステリシスコンパレータを用いた信号出力装置は、受信した信号の信号波形をヒステリシスコンパレータに入力することで、信号に変化がない場合に前サイクルのデータを保持することができる。また、この信号出力装置は、ヒステリシス特性を併せ持つので、信号のリンギングノイズやノイズに起因する微小な電圧差を受信しないという特性をもつ。

一方で、受信した信号の信号量が少ない場合（信号の電圧が低い場合）、ヒステリシスコンパレータは、ヒステリシス幅以上の入力電圧差が生じないと出力を反転できない。そこで、ヒステリシスコンパレータの前段に増幅器（ＣＭＬ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｍｏｄｅ Ｌｏｇｉｃ））を設けた信号出力装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、受信した信号のばらつきに対して出力の影響を小さくすることが可能な信号出力装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１０−５６５９３号公報 特開２００９−２００９４４号公報

特許文献１に開示された信号出力装置では、ＣＭＬの電流と、ヒステリシスコンパレータの電流との比率によりヒステリシス幅が決定される。信号量に対して最適なヒステリシス幅を調整するには、ＣＭＬとヒステリシスコンパレータのレベルとを調整して最適な電流比率にフィッティングする必要がある。受信信号量が小さい場合、ヒステリシスコンパレータの電流を絞ってヒステリシス幅を小さくしなければならないが、ヒステリシスコンパレータの電流を絞りすぎるとヒステリシス特性が得られないという問題がある。また、複数の信号出力装置を用いる場合、ＭＯＳＦＥＴ（ｍｅｔａｌ‐ｏｘｉｄｅ‐ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の電圧のばらつきにより、それぞれの信号増幅回路における最適値が異なってくる。更には、２つのＭＯＳＦＥＴの電圧のばらつきによるＤＣオフセットが生じると、電流調整が更に困難になるという問題があった。

特許文献２に開示された信号出力装置は、ハイ検知用のコンパレータと、ロー検知用のコンパレータと、ラッチ回路と、を備えている。コンパレータの入力には、受信手段であるコイルのポジ側のポートからの出力信号と、ラダー抵抗回路で生成されたコイルバイアスよりも高い電圧又は低い電圧とが入力される。

ハイ検知用のコンパレータとロー検知用のコンパレータはともに、入力の電圧の関係が反転した場合にハイを出力し、その出力をラッチ回路に出力している。特許文献１に開示された信号出力装置と比較して、ラダー抵抗回路でＤＣオフセットをコントロールしており、ＭＯＳの数及び増幅器の段数も少ないので、出力信号のばらつきに対して影響が小さいというメリットがある。

一方で、コイルのポートの片側（ポジ側）からの出力信号しか使用しないため、特許文献１の信号出力装置と比べ、ハイ検知用コンパレータ及びロー検知用コンパレータの受信信号量が半減する。受信信号量が所定量よりも小さい場合、ハイ検知用コンパレータ及びロー検知用コンパレータが反応できないため、信号出力装置が誤動作する原因となる。従って、製造コストを考慮したコイル面積縮小や、低消費電力化のための送信電流削減等による受信信号量の低下は、信号出力装置の誤動作を招くことが考えられる。受信信号量が小さい場合であっても、信号を適切に出力できれば好ましい。

本発明は、受信信号量が小さい場合であっても、信号を適切に出力可能な信号出力装置を提供することを目的とする。

本発明は、直流成分によりオフセットされたハイ信号及びロー信号を含む差動信号からハイピーク及びローピークを出力する信号出力装置であって、入力端子の一端にハイ信号及びロー信号の一方が入力されるとともに他端に他方が入力され、ハイ信号のハイピークを検知するハイ側コンパレータと、入力端子の一端にハイ信号及びロー信号の一方が入力されるとともに他端に他方が入力され、ロー信号のローピークを検知するロー側コンパレータと、前記ハイ側コンパレータの入力端子の一端に接続され、ハイ信号及びロー信号の一方から直流成分を除去するハイ側交流結合部と、前記ロー側コンパレータの入力端子の一端に接続され、ハイ信号及びロー信号の一方から直流成分を除去するロー側交流結合部と、前記ハイ側交流結合部の出力に合成される直流のハイ側しきい値電圧を出力するとともに、前記ロー側交流結合部の出力に合成される直流のロー側しきい値電圧を出力するしきい値出力部と、を備え、前記ハイ側交流結合部は、ハイ側しきい値電圧が差動信号の直流成分の電圧よりも高い場合にロー信号が入力される入力端子に接続され、ハイ側しきい値電圧が差動信号の直流成分の電圧よりも低い場合にハイ信号が入力される入力端子に接続され、前記ロー側交流結合部は、ロー側しきい値電圧が差動信号の直流成分の電圧よりも高い場合に、ハイ信号が入力される入力端子に接続され、ロー側しきい値電圧が差動信号の直流成分の電圧よりも低い場合に、ロー信号が入力される入力端子に接続される信号出力装置に関する。

また、信号出力装置は、一端が差動信号のハイ信号を出力し、他端が差動信号のロー信号を出力するコイルを更に備えることが好ましい。

また、信号出力装置は、前記ハイ側コンパレータの出力と前記ロー側コンパレータの出力とが入力されるラッチ回路を更に備えることが好ましい。

また、前記しきい値出力部は、一端が直流電源に接続され、他端がアースされるラダー抵抗回路を備え、前記ラダー抵抗回路は、直流電圧の中間電圧を差動信号の直流成分として出力する第１接点と、ハイ側しきい値電圧を出力する第２接点と、ロー側しきい値電圧を出力する第３接点と、を備えることが好ましい。

また、前記しきい値出力部は、差動信号の直流成分よりも高いハイ側しきい値電圧を出力するとともに、差動信号の直流成分よりも低いロー側しきい値電圧を出力し、前記ハイ側交流結合部は、ロー信号が入力される前記ハイ側コンパレータの反転入力端子に接続され、前記ロー側交流結合部は、ロー信号が入力される前記ロー側コンパレータの非反転入力端子に接続されることが好ましい。

また、前記しきい値出力部は、差動信号の直流成分を前記ハイ側交流結合部及び前記ロー側交流結合部の上流側に出力するとともに、差動信号の直流成分よりも低く、同じ電圧のハイ側しきい値電圧及びロー側しきい値電圧を出力し、前記ハイ側交流結合部は、ハイ信号が入力される前記ハイ側コンパレータの非反転入力端子に接続され、前記ロー側交流結合部は、ロー信号が入力される前記ロー側コンパレータの非反転入力端子に接続されることが好ましい。

また、信号出力装置は、前記ラダー抵抗回路の第１接点以外の接点のそれぞれに接続される複数のスイッチと、前記複数のスイッチを切替える制御部と、前記ハイ側コンパレータ及び前記ロー側コンパレータの少なくとも一方の出力を検知する検知回路と、を更に備え、前記制御部は、前記複数のスイッチを前記ラダー抵抗回路の高電圧側又は低電圧側の接点から順に切替え、前記検知回路により検知された出力が反転する位置のスイッチよりも低電圧側のスイッチが接続される接点を前記第２接点及び前記第３接点として設定することが好ましい。

本発明によれば、受信信号量が小さい場合であっても、信号を適切に出力可能な信号出力装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る信号出力装置を示す概略構成図である。 第１実施形態の信号出力装置に入力される信号と、出力される信号との関係を示す。 本発明の第２実施形態に係る信号出力装置を示す概略構成図である。 本発明の第３実施形態に係る信号出力装置を示す概略構成図である。

以下、本発明の各実施形態に係る信号出力装置の各実施形態について、図面を参照して説明する。
まず、各実施形態に係る信号出力装置の概要を説明する。

信号出力装置は、アナログ信号をデジタル信号に変換して出力する出力装置である。信号出力装置は、例えば、積層チップ間無線通信技術（ＴＣＩ（ＴｈｒｕＣｈｉｐ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ））で用いられる装置である。信号出力装置は、積層されたチップ間で無線通信する積層チップ（積層ＤＲＡＭ等の積層半導体チップ）に用いられる。具体的には、信号出力装置は、コイルを用いて受信した信号をデジタル信号として出力する装置である。

［第１実施形態］
次に、本発明の第１実施形態に係る信号出力装置１について、図１及び図２を参照して説明する。
本実施形態に係る信号出力装置１は、直流成分によりオフセットされたハイ信号及びロー信号を含む差動信号からハイピーク及びローピークを出力する。信号出力装置１は、図１に示すように、コイル１０と、しきい値出力部２０と、ハイ側コンパレータ３０と、ロー側コンパレータ４０と、ハイ側交流結合部５０と、ロー側交流結合部６０と、ラッチ回路７０と、を備える。

コイル１０は、外部から送信された信号を受信し、両端から差動信号を出力する。即ち、コイル１０は、一端が差動信号のハイ信号を出力し、他端が差動信号のロー信号を出力する。具体的には、コイル１０の一端は、ポジのポートであり、他端がネガのポートである。コイル１０は、ポジのポートからハイ信号を出力し、ネガのポートからロー信号を出力する。即ち、コイル１０は、ハイ信号及びロー信号を含む差動信号を出力する。本実施形態において、コイル１０には、後述するしきい値出力部２０から直流電圧が印加される。従って、コイル１０は、直流成分によりオフセットされたハイ信号及びロー信号を含む差動信号を出力する。

ハイ側コンパレータ３０は、差動増幅器（オペアンプ）である。ハイ側コンパレータ３０は、入力端子の一端にハイ信号及びロー信号の一方が入力されるとともに他端に他方が入力され、ハイ信号のハイピークを検知する。本実施形態において、ハイ側コンパレータ３０の非反転入力端子は、コイル１０のポジのポートに接続される。また、ハイ側コンパレータ３０の反転入力端子は、コイル１０のネガのポートに接続される。即ち、ハイ側コンパレータ３０は、ハイ信号が非反転入力端子に入力され、ロー信号が反転入力端子に入力される。

ロー側コンパレータ４０は、差動増幅器（オペアンプ）である。ロー側コンパレータ４０は、入力端子の一端にハイ信号及びロー信号の一方が入力されるとともに他端に他方が入力され、ロー信号のローピークを検知する。本実施形態において、ロー側コンパレータ４０の非反転入力端子は、コイル１０のネガのポートに接続される。また、ロー側コンパレータ４０の反転入力端子は、コイル１０のポジのポートに接続される。即ち、ロー側コンパレータ４０は、ロー信号が非反転入力端子に入力され、ハイ信号が反転入力端子に入力される。

ハイ側交流結合部５０は、コンデンサであり、ハイ側コンパレータ３０の入力端子の一端に接続される。ハイ側交流結合部５０は、ハイ信号及びロー信号の一方から直流成分を除去する。即ち、ハイ側交流結合部５０は、直流成分の除去により、ハイ信号及びロー信号の一方のオフセットを除去する。本実施形態において、ハイ側交流結合部５０は、コイル１０のネガのポートと、ハイ側コンパレータ３０の反転入力端子の間に接続される。即ち、ハイ側交流結合部５０は、ロー信号から直流成分を除去してハイ側コンパレータ３０の反転入力端子に出力する。

ロー側交流結合部６０は、コンデンサであり、ロー側コンパレータ４０の入力端子の一端に接続される。ロー側交流結合部６０は、ハイ信号及びロー信号の一方から直流成分を除去する。即ち、ロー側交流結合部６０は、直流成分の除去により、ハイ信号及びロー信号の一方のオフセットを除去する。本実施形態において、ロー側交流結合部６０は、コイル１０のネガポートと、ロー側コンパレータ４０の非反転入力端子との間に接続される。即ち、ロー側交流結合部６０は、ロー信号から直流成分を除去してロー側コンパレータ４０の非反転入力端子に出力する。

しきい値出力部２０は、ハイ側交流結合部５０の出力に合成されるハイ側しきい値電圧を出力するとともに、ロー側交流結合部６０の出力に合成されるロー側しきい値電圧を出力する。具体的に、しきい値出力部２０は、ハイ側交流結合部５０によって直流成分が除去されたハイ信号又はロー信号に対して、直流のハイ側しきい値電圧を合成して、ハイ側コンパレータ３０に出力する。また、しきい値出力部２０は、ロー側交流結合部６０によって直流成分が除去されたハイ信号又はロー信号に対して、直流のロー側しきい値電圧を合成して、ロー側コンパレータに出力する。本実施形態において、しきい値出力部２０は、ハイ側交流結合部５０によって直流成分が除去されたロー信号に対して、直流のハイ側しきい値電圧を合成して、ハイ側コンパレータ３０の反転入力端子に入力する。また、しきい値出力部２０は、ロー側交流結合部６０によって直流成分が除去されたロー信号に対して、直流のロー側しきい値電圧を合成して、ロー側コンパレータ４０の非反転入力端子に入力する。しきい値出力部２０は、ラダー抵抗回路２１を備える。

ラダー抵抗回路２１は、一端が直流電源に接続され、他端がアースされる。ラダー抵抗回路２１は、第１接点２２と、第２接点２３と、第３接点２４と、を備える。ラダー抵抗回路２１には、第１接点２２以外の複数の接点のそれぞれがスイッチＳを介して接続可能に構成される。

第１接点２２は、直流電源の中間電圧を差動信号の直流成分として出力する。即ち、第１接点２２は、ラダー抵抗回路２１の抵抗値を等しく二分割する接点に接続される。本実施形態において、第１接点２２は、コイル１０のネガのポートに接続される。

第２接点２３は、ハイ側しきい値電圧を出力する。第２接点２３は、第１接点２２とは異なる接点に接続される。本実施形態において、第２接点２３は、直流電源に接続される一端と、第１接点２２との間の接点である。即ち、第２接点２３は、第１接点２２よりも高い直流電圧を出力する。

第３接点２４は、ロー側しきい値電圧を出力する。第３接点２４は、第１接点２２とは異なる接点に接続される。本実施形態において、第３接点２４は、アースに接続される他端と、第１接点２２との間の接点である。即ち、第３接点２４は、第１接点２２よりも低い直流電圧を出力する。

以上のハイ側交流結合部５０、ロー側交流結合部６０、及びしきい値出力部２０によれば、ハイ側交流結合部５０は、ハイ側しきい値電圧が差動信号の直流成分の電圧よりも高いか低いかによって、ハイ側コンパレータ３０のいずれの端子に接続されるかが決定される。具体的には、ハイ側交流結合部５０は、ハイ側しきい値電圧が差動信号の直流成分の電圧よりも高い場合にロー信号が入力される入力端子に接続される。一方、ハイ側交流結合部５０は、ハイ側しきい値電圧が差動信号の直流成分の電圧よりも低い場合にハイ信号が入力される入力端子に接続される。即ち、ラダー抵抗回路２１の第２接点２３が第１接点２２よりも直流電源に近い場合に、ハイ側交流結合部５０は、ハイ側コンパレータ３０のロー信号が入力される入力端子に接続される。一方、ラダー抵抗回路２１の第２接点２３が第１接点２２よりもアース側に近い場合に、ハイ側交流結合部５０は、ハイ側コンパレータ３０のハイ信号が入力される入力端子に接続される。

これに対し、ロー側交流結合部６０は、ロー側しきい値電圧が差動信号の直流成分の電圧よりも高いか低いかによって、ロー側コンパレータ４０のいずれの端子に接続されるかが決定される。具体的には、ロー側交流結合部６０は、ロー側しきい値電圧が差動信号の直流成分の電圧よりも高い場合にハイ信号が入力される入力端子に接続される。一方、ロー側交流結合部６０は、ロー側しきい値電圧が差動信号の直流成分の電圧よりも低い場合に、ロー信号が入力される入力端子に接続される。即ち、ラダー抵抗回路２１の第３接点２４が第１接点２２よりも直流電源に近い場合に、ロー側交流結合部６０は、ロー側コンパレータ４０のハイ信号が入力される入力端子に接続される。一方、ラダー抵抗回路２１の第３接点２４が第１接点２２よりもアース側に近い場合に、ロー側交流結合部６０は、ロー側コンパレータ４０のロー信号が入力される入力端子に接続される。

ラッチ回路７０は、ハイ側コンパレータ３０の出力とロー側コンパレータ４０の出力とが入力される。ラッチ回路７０は、ハイ側コンパレータ３０からハイ信号が出力された場合にハイを出力し、ハイの状態を維持する。また、ラッチ回路７０は、ロー側コンパレータ４０からロー信号が出力された場合にローを出力し、ローの状態を維持する。このラッチ回路７０は、作動時の誤動作防止用のパワーオンリセット入力端子を有し、動作開始時にリセットがかけられる。

次に、本実施形態に係る信号出力装置１の動作を説明する。
しきい値出力部２０は、ラダー抵抗回路２１の第１接点２２から、コイル１０のネガのポートに直流成分を出力する。これにより、コイル１０には、予め直流成分の電圧分の電位が印加される。

コイル１０が、図２に示すような送信データ（波形Ａ）を受信した場合、ハイとローとの切替わり時に磁界が変化することで、コイル１０にはサイン波状の電位が発生する（波形Ｂ）。具体的には、ハイへの切替わり時に、コイル１０のポジのポートにはプラスの電位が発生し、ネガのポートにはマイナスの電位が発生する。一方、ローへの切替り時に、コイル１０のポジのポートにはマイナスの電位が発生し、ネガのポートにはプラスの電位が発生する。

ハイ側コンパレータ３０には、波形Ｃの入力信号が入力される。ここで、波形Ｃの実線は、非反転入力端子に入力された信号であり、波形Ｃの点線は、反転入力端子に入力された信号である。反転入力端子に入力される信号は、ハイ側交流結合部５０で直流成分が除去された後に、しきい値出力部２０から出力されたハイ側しきい値電圧が合成される。これにより、反転入力端子に入力された信号（ロー信号）の電位が差動信号の直流成分とハイ側しきい値電圧との差分だけ上昇する。ハイ側コンパレータ３０は、非反転入力端子に入力される信号（ハイ信号）が反転入力端子に入力される信号（ロー信号）よりも高い場合にハイを出力する。反転入力端子に入力される信号（ロー信号）は、直流成分が除去されたロー信号とハイ側しきい値電圧（直流）との合成信号である。そして、この合成信号が、ハイ側コンパレータ３０のしきい値として機能する。この合成信号は、非反転入力端子に入力される信号と逆相の関係になる（波形Ｃ）。よって、非反転入力端子に入力される信号が立ち上がった場合、しきい値として機能する合成信号は立ち下がることになるので、ハイ側コンパレータ３０は、非反転入力端子に入力される信号が小振幅であっても、ハイの状態を的確に検出することが可能である。従って、ハイ側コンパレータ３０は、波形Ｄのように、ノイズに影響されずに、ハイピークの時にハイを出力する。

ロー側コンパレータ４０には、波形Ｅの入力信号が入力される。ここで、波形Ｅの実線は、反転入力端子に入力された信号であり、波形Ｅの点線は、非反転入力端子に入力された信号である。非反転入力端子に入力された信号は、ロー側交流結合部６０で直流成分が除去された後に、しきい値出力部２０から出力されたロー側しきい値電圧が合成される。これにより、非反転入力端子に入力された信号（ロー信号）の電位が差動信号の直流成分とロー側しきい値電圧との差分だけ下降する。ロー側コンパレータ４０は、非反転入力端子に入力される信号（ロー信号）が反転入力端子に入力される信号（ハイ信号）よりも高い場合にハイを出力する。非反転入力端子に入力される信号（ロー信号）は、直流成分が除去されたロー信号とロー側しきい値電圧（直流）との合成信号である。そして、この合成信号が、ロー側コンパレータ４０のしきい値として機能する。この合成信号は、反転入力端子に入力される信号と逆相の関係になる（波形Ｅ）。よって、反転入力端子に入力される信号が立ち下がった場合、しきい値として機能する合成信号は立ち上がることになるので、ロー側コンパレータ４０は、反転入力端子に入力される信号が小振幅であっても、ローの状態を的確に検出することが可能である。従って、ロー側コンパレータ４０は、波形Ｆのように、ノイズに影響されずに、ローピークの時にハイを出力する。

ラッチ回路７０は、ハイ側コンパレータ３０の出力がハイに切替わった時にハイを出力し、ロー側コンパレータ４０の出力がローに切替わった時にローを出力する。即ち、ラッチ回路７０は、波形Ｇのような信号を出力する。即ち、信号出力装置１は、波形Ａで示される信号と同じ波形Ｇで示される信号を出力する。

以上の第１実施形態に係る信号出力装置１によれば、以下の効果を奏する。
（１）信号出力装置１を、入力端子の一端にハイ信号及びロー信号の一方が入力されるとともに他端に他方が入力され、ハイ信号のハイピークを検知するハイ側コンパレータ３０と、入力端子の一端にハイ信号及びロー信号の一方が入力されるとともに他端に他方が入力され、ロー信号のローピークを検知するロー側コンパレータ４０と、ハイ側コンパレータ３０の入力端子の一端に接続され、ハイ信号及びロー信号の一方から直流成分を除去するハイ側交流結合部５０と、ロー側コンパレータ４０の入力端子の一端に接続され、ハイ信号及びロー信号の一方から直流成分を除去するロー側交流結合部６０と、ハイ側交流結合部５０の出力に合成されるハイ側しきい値電圧を出力するとともに、ロー側交流結合部６０の出力に合成されるロー側しきい値電圧を出力するしきい値出力部２０と、を含んで構成した。また、ハイ側交流結合部５０を、ハイ側しきい値電圧が差動信号の直流成分の電圧よりも高い場合にロー信号が入力される入力端子に接続され、ハイ側しきい値電圧が差動信号の直流成分の電圧よりも低い場合にハイ信号が入力される入力端子に接続されるようにした。また、ロー側交流結合部６０を、ロー側しきい値電圧が差動信号の直流成分の電圧よりも高い場合に、ハイ信号が入力される入力端子に接続され、ロー側しきい値電圧が差動信号の直流成分の電圧よりも低い場合に、ロー信号が入力される入力端子に接続されるようにした。これにより、ハイ側コンパレータ３０がハイを出力するしきい値をロー信号の波形に応じて変えることができ、ロー側コンパレータ４０がハイを出力するしきい値をハイ信号の波形に応じて変えることができる。従って、ハイピークの際にはローピークがしきい値となり、ローピークの際にはハイピークがしきい値となるので、受信信号量が小さい場合であってもノイズによる誤動作を抑制しつつ信号を適切に出力することができる。

（２）信号出力装置１を更に、一端が差動信号のハイ信号を出力し、他端が差動信号のロー信号を出力するコイル１０を含んで構成した。これにより、信号出力回路をＴＣＩの受信回路として構成することができる。

（３）信号出力装置１を更に、ハイ側コンパレータ３０の出力とロー側コンパレータ４０の出力とが入力されるラッチ回路７０を含んで構成した。これにより、ハイ側コンパレータ３０からの出力がハイに切替わる際と、ロー側コンパレータ４０からの出力がハイに切替わる際とに、ラッチ回路７０から出力される信号をハイ及びローの間で切替えることができる。従って、受信信号量が小さい場合であっても、受信信号を適切に再現することができる。

（４）しきい値出力部２０を、一端が直流電源に接続され、他端がアースされるラダー抵抗回路２１を含んで構成した。そして、ラダー抵抗回路２１を、直流電圧の中間電圧を差動信号の直流成分として出力する第１接点２２と、ハイ側しきい値電圧を出力する第２接点２３と、ロー側しきい値電圧を出力する第３接点２４と、を含んで構成した。これにより、差動信号をオフセットする直流成分をコントロールすることができるとともに、受信信号量に応じて適したしきい値電圧を出力することができる。

（５）しきい値出力部２０が、差動信号の直流成分よりも高いハイ側しきい値電圧を出力するとともに、差動信号の直流成分よりも低いロー側しきい値電圧を出力し、ハイ側交流結合部５０を、ロー信号が入力されるハイ側コンパレータ３０の反転入力端子に接続し、ロー側交流結合部６０を、ロー信号が入力されるロー側コンパレータ４０の非反転入力端子に接続した。これにより、差動信号の直流信号の電圧に対して、ロー信号がハイ側しきい値電圧及びロー側しきい値電圧の差分だけ電圧値が変化するので、ノイズに影響されずに信号を適切に出力することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る信号出力装置１Ａについて、図３を参照して説明する。第２実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
第２実施形態に係る信号出力装置１Ａは、ラダー抵抗回路２１Ａとコイル１０との接続等が第１実施形態と異なる。

ハイ側コンパレータ３０は、非反転入力端子がコイル１０のポジのポートに接続され、反転入力端子がコイル１０のネガのポートに接続される。
ロー側コンパレータ４０は、非反転入力端子がコイル１０のネガのポートに接続され、反転入力端子がコイル１０のポジのポートに接続される。

ハイ側交流結合部５０は、ハイ側コンパレータ３０の非反転入力端子に接続される。
ロー側交流結合部６０は、ロー側コンパレータ４０の非反転入力端子に接続される。

しきい値出力部２０Ａは、差動信号の直流成分をハイ側交流結合部５０及びロー側交流結合部６０の上流側に出力する。具体的には、ラダー抵抗回路２１Ａの第１接点２２Ａは、コイル１０のポジのポート及びネガのポートのそれぞれに抵抗Ｒ１を介して接続される。また、しきい値出力部２０Ａは、差動信号の直流成分よりも低く、同じ電圧のハイ側しきい値電圧及びロー側しきい値電圧を出力する。具体的には、ラダー抵抗回路２１Ａは、第１接点２２Ａよりもアースの側に近く、同じ接点である第２接点２３Ａ及び第３接点２４Ａからハイ側しきい値電圧及びロー側しきい値電圧を出力する。ラダー抵抗回路２１Ａの第２接点２３Ａ及び第３接点２４Ａは、ハイ側コンパレータ３０及びロー側コンパレータ４０の非反転入力端子のそれぞれに抵抗Ｒ２を介して接続される。

以上の本実施形態に係る信号出力装置によれば、上述した第１実施形態の（１）〜（５）の効果の他に、以下の効果を奏する。
（６）しきい値出力部２０Ａが、差動信号の直流成分をハイ側交流結合部５０及びロー側交流結合部６０の上流側に出力するとともに、差動信号の直流成分よりも低く、同じ電圧のハイ側しきい値電圧及びロー側しきい値電圧を出力するようにした。また、ハイ側交流結合部５０をハイ信号が入力されるハイ側コンパレータ３０の非反転入力端子に接続し、ロー側交流結合部６０をロー信号が入力されるロー側コンパレータ４０の非反転入力端子に接続した。これにより、ハイ側しきい値電圧及びロー側しきい値電圧の電圧値が同じ電圧になるので、ハイ側コンパレータ３０及びロー側コンパレータ４０におけるロー信号及びハイ信号間でずらされる電位差が等しくなる。従って、ハイ側コンパレータ３０及びロー側コンパレータ４０における差動信号の増幅時間に起因するデューティずれを発生しにくくすることができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る信号出力装置１Ｂについて、図４を参照して説明する。
第３実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
第３実施形態に係る信号出力装置１Ｂは、複数のスイッチＳＢと、制御部８０と、検知回路９０とを備える点で第２実施形態と異なる。

複数のスイッチＳＢは、ラダー抵抗回路２１Ａの第１接点２２Ａを含んだ接点のそれぞれに接続される。複数のスイッチＳＢは、それぞれの接点ごとに一対に設けられる。一対のスイッチのそれぞれは、ハイ側コンパレータ３０及びロー側コンパレータ４０の非反転入力端子に接続される。即ち、一対のスイッチのそれぞれは、第２接点２３Ａ及び第３接点２４Ａを同じ接点とするように接続される。なお、第１接点２２Ａは、スイッチＳＢの他に第２実施例と同様にコイル１０のポジのポート及びネガのポートのそれぞれに抵抗Ｒ１を介して接続される。

制御部８０は、複数のスイッチＳＢを切替える。具体的には、制御部８０は、複数のスイッチＳＢを切替えることで、第２接点２３Ａ及び第３接点２４Ａを切替えて、ハイ側コンパレータ３０及びロー側コンパレータ４０に出力されるハイ側しきい値電圧及びロー側しきい値電圧を切替える。

検知回路９０は、ハイ側コンパレータ３０及びロー側コンパレータ４０の少なくとも一方の出力を検知する。本実施形態において、検知回路９０は、ハイ側コンパレータ３０及びロー側コンパレータ４０の出力の両方にそれぞれ接続される。

次に、本実施形態に係る信号出力装置１Ｂの動作について説明する。
まず、ラッチ回路７０のパワーオンリセット信号が入力されると、しきい値出力部２０Ａからコイル１０に直流成分が出力される。そして、制御部８０は、複数のスイッチＳＢをラダー抵抗回路２１Ａの高電圧側又は低電圧側の接点から順に切替える。検知回路９０は、ハイ側コンパレータ３０及びロー側コンパレータ４０のローからハイ又はハイからローへの出力の切替わりを検出すると、検知信号を制御部８０に出力する。

制御部８０は、検知信号を受信すると、検知回路９０により検知された出力が反転する位置のスイッチよりも低電圧側のスイッチが接続される接点を第２接点２３Ａ及び第３接点２４Ａとする。例えば、制御部８０は、検知回路９０により検知された出力が反転する位置のスイッチよりも１コードから２コード低い電圧の接点を第２接点２３Ａ及び第３接点２４Ａとする。これにより、信号出力装置１Ｂは、信号を受信可能となる。

以上の本実施形態に係る信号出力装置１Ｂによれば、上述した第１実施形態の（１）〜（４）、（６）の効果の他に、以下の効果を奏する。
（７）信号出力装置１Ｂを更に、複数のスイッチＳＢを切替える制御部８０と、ハイ側コンパレータ３０及びロー側コンパレータ４０の少なくとも一方の出力を検知する検知回路９０と、を含んで構成した。また、制御部８０が、複数のスイッチＳＢをラダー抵抗回路２１Ａの高電圧側又は低電圧側の接点から順に切替え、検知回路９０により検知された出力が反転する位置のスイッチよりも低電圧側のスイッチが接続される接点を第２接点２３Ａ及び第３接点２４Ａとして設定するようにした。これにより、ハイ側コンパレータ３０及びロー側コンパレータ４０の入力ＤＣオフセットをキャンセルしつつ、コイル１０が受信する信号量の大きさに応じて適切なハイ側しきい値電圧及びロー側しきい値電圧を設定することができる。従って、信号処理装置の動作マージンを向上できる。

以上、本発明の信号出力装置の好ましい各実施形態につき説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。

例えば、上記実施形態におけるハイ側コンパレータ３０へのコイル１０、ハイ側交流結合部５０、及びしきい値出力部２０Ａの接続はこれに制限されない。また、ロー側コンパレータ４０へのコイル１０、ハイ側交流結合部５０、及びしきい値出力部２０，２０Ａの接続はこれに制限されない。即ち、ハイ側交流結合部５０は、ハイ側しきい値電圧が差動信号の直流成分の電圧よりも高い場合にロー信号が入力されるハイ側コンパレータ３０の入力端子に接続されればよい。また、ハイ側交流結合部５０は、ハイ側しきい値電圧が差動信号の直流成分の電圧よりも低い場合にハイ信号が入力されるハイ側コンパレータ３０の入力端子に接続されればよい。

また、ロー側交流結合部６０は、ロー側しきい値電圧が差動信号の直流成分の電圧よりも高い場合に、ハイ信号が入力されるロー側コンパレータ４０の入力端子に接続されればよい。また、ロー側交流結合部６０は、ロー側しきい値電圧が差動信号の直流成分の電圧よりも低い場合に、ロー信号が入力される入力端子に接続されればよい。

また、第１及び第２実施形態において、図３及び図４に示すように、ラダー抵抗回路２１の接点ごとにスイッチを設け、受信信号量に応じてスイッチを切替えて、第２接点２３及び第３接点２４を切替え可能に構成されてもよい。

また、上記実施形態において、コイル１０を用いて信号を受信する態様を説明したがこれに制限されない。即ち、直流成分でオフセットされた差動信号を入力することができれば、他の構成が用いられてもよい。

１，１Ａ，１Ｂ， 信号出力装置
１０ コイル
２０，２０Ａ しきい値出力部
２１，２１Ａ ラダー抵抗回路
２２，２２Ａ 第１接点
２３，２３Ａ 第２接点
２４，２４Ａ 第３接点
３０ ハイ側コンパレータ
４０ ロー側コンパレータ
５０ ハイ側交流結合部
６０ ロー側交流結合部
８０ 制御部
９０ 検知回路
ＳＢ 複数のスイッチ

Claims (7)

1. 直流成分によりオフセットされたハイ信号及びロー信号を含む差動信号からハイピーク及びローピークを出力する信号出力装置であって、
   入力端子の一端にハイ信号及びロー信号の一方が入力されるとともに他端に他方が入力され、ハイ信号のハイピークを検知するハイ側コンパレータと、
   入力端子の一端にハイ信号及びロー信号の一方が入力されるとともに他端に他方が入力され、ロー信号のローピークを検知するロー側コンパレータと、
   前記ハイ側コンパレータの入力端子の一端に接続され、ハイ信号及びロー信号の一方から直流成分を除去するハイ側交流結合部と、
   前記ロー側コンパレータの入力端子の一端に接続され、ハイ信号及びロー信号の一方から直流成分を除去するロー側交流結合部と、
   前記ハイ側交流結合部の出力に合成される直流のハイ側しきい値電圧を出力するとともに、前記ロー側交流結合部の出力に合成される直流のロー側しきい値電圧を出力するしきい値出力部と、
   を備え、
   前記ハイ側交流結合部は、ハイ側しきい値電圧が差動信号の直流成分の電圧よりも高い場合にロー信号が入力される入力端子に接続され、ハイ側しきい値電圧が差動信号の直流成分の電圧よりも低い場合にハイ信号が入力される入力端子に接続され、
   前記ロー側交流結合部は、ロー側しきい値電圧が差動信号の直流成分の電圧よりも高い場合に、ハイ信号が入力される入力端子に接続され、ロー側しきい値電圧が差動信号の直流成分の電圧よりも低い場合に、ロー信号が入力される入力端子に接続される信号出力装置。
2. 一端が差動信号のハイ信号を出力し、他端が差動信号のロー信号を出力するコイルを更に備える請求項１に記載の信号出力装置。
3. 前記ハイ側コンパレータの出力と前記ロー側コンパレータの出力とが入力されるラッチ回路を更に備える請求項１又は２に記載の信号出力装置。
4. 前記しきい値出力部は、一端が直流電源に接続され、他端がアースされるラダー抵抗回路を備え、
   前記ラダー抵抗回路は、直流電圧の中間電圧を差動信号の直流成分として出力する第１接点と、
   ハイ側しきい値電圧を出力する第２接点と、
   ロー側しきい値電圧を出力する第３接点と、
   を備える請求項１乃至３のいずれか一項に記載の信号出力装置。
5. 前記しきい値出力部は、差動信号の直流成分よりも高いハイ側しきい値電圧を出力するとともに、差動信号の直流成分よりも低いロー側しきい値電圧を出力し、
   前記ハイ側交流結合部は、ロー信号が入力される前記ハイ側コンパレータの反転入力端子に接続され、
   前記ロー側交流結合部は、ロー信号が入力される前記ロー側コンパレータの非反転入力端子に接続される請求項１乃至４のいずれかに記載の信号出力装置。
6. 前記しきい値出力部は、差動信号の直流成分を前記ハイ側交流結合部及び前記ロー側交流結合部の上流側に出力するとともに、差動信号の直流成分よりも低く、同じ電圧のハイ側しきい値電圧及びロー側しきい値電圧を出力し、
   前記ハイ側交流結合部は、ハイ信号が入力される前記ハイ側コンパレータの非反転入力端子に接続され、
   前記ロー側交流結合部は、ロー信号が入力される前記ロー側コンパレータの非反転入力端子に接続される請求項１乃至４のいずれか一項に記載の信号出力装置。
7. 前記ラダー抵抗回路の第１接点以外の接点のそれぞれに接続される複数のスイッチと、
   前記複数のスイッチを切替える制御部と、
   前記ハイ側コンパレータ及び前記ロー側コンパレータの少なくとも一方の出力を検知する検知回路と、
   を更に備え、
   前記制御部は、前記複数のスイッチを前記ラダー抵抗回路の高電圧側又は低電圧側の接点から順に切替え、前記検知回路により検知された出力が反転する位置のスイッチよりも低電圧側のスイッチが接続される接点を前記第２接点及び前記第３接点として設定する請求項４に記載の信号出力装置。

Images