JP6774395B2 - Semiconductor device - Google Patents
Semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP6774395B2 JP6774395B2 JP2017168780A JP2017168780A JP6774395B2 JP 6774395 B2 JP6774395 B2 JP 6774395B2 JP 2017168780 A JP2017168780 A JP 2017168780A JP 2017168780 A JP2017168780 A JP 2017168780A JP 6774395 B2 JP6774395 B2 JP 6774395B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- data
- circuit
- storage
- sampling
- sample data
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Manipulation Of Pulses (AREA)
- Dc Digital Transmission (AREA)
Description
本発明の実施形態は、半導体装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to semiconductor devices.
データ伝送の一例としてフォトカプラによる光伝送などが知られている。このような光伝送では、データが、送信側(1次側)からフォトカプラを介して受信側(2次側)に伝送されるとともに、クロックが、受信側から別のフォトカプラを介して送信側に伝送される場合がある。
この場合、フォトカプラ等を用いたデータ伝送時に伝送遅延が発生すると、送信側と受信側とが非同期になって、受信側でデータ誤りが起こり得る。
Optical transmission by a photocoupler is known as an example of data transmission. In such optical transmission, data is transmitted from the transmitting side (primary side) to the receiving side (secondary side) via a photocoupler, and the clock is transmitted from the receiving side via another photocoupler. It may be transmitted to the side.
In this case, if a transmission delay occurs during data transmission using a photocoupler or the like, the transmitting side and the receiving side become asynchronous, and a data error may occur on the receiving side.
本発明の実施形態は、送信側と受信側とが非同期であっても、受信側のデータ誤りを起こりにくくすることが可能な半導体装置を提供することである。 An embodiment of the present invention is to provide a semiconductor device capable of making data errors on the receiving side less likely to occur even if the transmitting side and the receiving side are asynchronous.
実施形態によれば、半導体装置は、第1カプラ部と符号化回路と第2カプラ部と復調回路を備える。符号化回路は、第1カプラ部を介して入力されたクロックに基づいてデジタルデータを差動マンチェスタ符号化して符号化データを出力する。復調回路は、第2カプラ部を介して入力された符号化データの周波数の2倍に設定されたサンプリング周波数に基づいて符号化データをサンプリングして第1サンプルデータを出力する第1サンプリング回路と、サンプリング周波数に基づいて、第1サンプリング回路よりも時間的に前のタイミングの符号化データをサンプリングして第2サンプルデータを出力する第2サンプリング回路と、第1サンプルデータと第2サンプルデータとが、一致するか否か判定する判定回路と、判定回路の判定データに基づいて第1サンプルデータの中から、偶数番目にサンプリングされた第1位相データと、奇数番目にサンプリングされた第2位相データのいずれか一方を選択する選択回路と、を含む。 According to the embodiment, the semiconductor device includes a first coupler unit, a coding circuit, a second coupler unit, and a demodulation circuit. The coding circuit differentially Manchester-encodes the digital data based on the clock input via the first coupler unit and outputs the coded data. The demodulator circuit includes a first sampling circuit that samples the coded data based on a sampling frequency set to twice the frequency of the coded data input via the second coupler unit and outputs the first sample data. , A second sampling circuit that samples encoded data at a timing earlier than the first sampling circuit based on the sampling frequency and outputs the second sample data, and the first sample data and the second sample data. However, from the judgment circuit that determines whether or not they match, and the first sample data based on the judgment data of the judgment circuit, the first phase data sampled evenly and the second phase sampled oddly. Includes a selection circuit that selects one of the data.
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. The present embodiment does not limit the present invention.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る半導体装置1の概略的なブロック図である。また、図2は、図1に示す半導体装置1のタイミングチャートである。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a schematic block diagram of the
図1に示すように、本実施形態に係る半導体装置1は、周波数変換回路2と、第1フォトカプラ3と、ADC(Analog to Digital Converter)4と、符号化回路5と、第2フォトカプラ6と、復調回路7と、を備える。
As shown in FIG. 1, the
周波数変換回路2は、外部から入力されたクロックCk0の周波数を変換してクロックCk1およびクロックCk2を生成する。クロックCk1の周波数は、クロックCk0の周波数の2倍であり、クロックCk2の周波数は、クロックCk0の周波数の4倍である。周波数変換回路2は、例えば、先にクロックCk0からクロックCk2を生成し、その後、クロックCk2を分周してクロックCk1を生成する。
The
第1フォトカプラ3は、第1発光素子31および第1受光素子32を有する。第1フォトカプラ3では、クロックCk1は、第1発光素子31から第1受光素子32へ光伝送される。第1受光素子32は、クロックCk1をADC4および符号化回路5へそれぞれ出力する。
The
ADC4は、第1フォトカプラ3を介して入力されたクロックCk1に基づいて、アナログデータをデジタルデータD0に変換する。なお、デジタルデータD0が半導体装置1に直接入力される場合には、ADC4は不要である。
The ADC 4 converts analog data into digital data D0 based on the clock Ck1 input via the
符号化回路5は、第1フォトカプラ3を介して入力されたクロックCk1に基づいて、デジタルデータD0を差動マンチェスタ符号化した符号化データD1を生成する。符号化データD1の周波数は、クロックCk1の周波数と同じである。
The
差動マンチェスタ符号化された符号化データD1では、図2に示すように、デジタルデータD0のデータ値「0」は、1つ前のデータ値と同じ符号となる。一方、データ値「1」は、1つ前のデータ値と反対の符号となる。 In the differential Manchester-encoded coded data D1, as shown in FIG. 2, the data value “0” of the digital data D0 has the same code as the previous data value. On the other hand, the data value "1" has a sign opposite to that of the previous data value.
図1に戻って、第2フォトカプラ6は、第2発光素子61および第2受光素子62を有する。第2発光素子61は、符号化データD1を第2受光素子62へ光送信する。第2受光素子62は、光受信した符号化データD1である受光データD2を復調回路7へ出力する。受光データD2の位相は、図2に示すように、符号化データD1の位相に対して時間tだけ遅延している。
Returning to FIG. 1, the
上述した第1発光素子31および第2発光素子61は、例えば発光ダイオードを用いて構成される。また、第1受光素子32および第2受光素子62は、例えばフォトダイオードを用いて構成される。第1フォトカプラ3および第2フォトカプラ6は、本実施形態のように互いに独立した光デバイスであってもよいし、一体化した光デバイスであってもよい。さらに、フォトカプラに替えて、コイル対による磁気結合、コンデンサによる容量結合、磁気抵抗素子を用いた磁気結合等ガルバニック結合素子でもよい。
The first
また、半導体装置1は、ADC4、符号化回路5、第1受光素子32、および第2発光素子61をデータ送信側(一次側)の半導体チップとして構成し、周波数変換回路2、第1発光素子31、第2受光素子62、および復調回路7をデータ受信側(二次側)の半導体チップとして構成してもよい。
Further, in the
図3は、復調回路7の概略的なブロック図である。復調回路7は、エラー検出回路71と、選択回路72と、復号回路73と、を有する。まず、図4を参照してエラー検出回路71について説明する。
FIG. 3 is a schematic block diagram of the demodulation circuit 7. The demodulation circuit 7 includes an
図4は、エラー検出回路71の概略的なブロック図である。エラー検出回路71は、第1サンプリング回路711と、遅延回路712と、第2サンプリング回路713と、判定回路714と、を有する。
FIG. 4 is a schematic block diagram of the
第1サンプリング回路711は、クロックCk2に基づいて受光データD2をオーバーサンプリングするフリップフロップを有する。クロックCk2の周波数は、受光データD2(符号化データD1)の周波数の2倍に設定されている。すなわち、第1サンプリング回路711のサンプリング周波数は、受光データD2の周波数の2倍である。
The
遅延回路712は、第2サンプリング回路713の前段に設けられ、直列接続された偶数個のインバータ712aを有する。遅延回路712で設定された遅延時間τによって、第2サンプリング回路713は、第1サンプリング回路711よりも時間的に前のタイミングの受光データD2をオーバーサンプリングする。
The
第2サンプリング回路713は、クロックCk2に基づいて遅延データD3をオーバーサンプリングするフリップフロップを有する。図2に示すように、第2サンプリング回路713は、第1サンプリング回路711に対して遅延時間τだけ遅延した遅延データD3をオーバーサンプリングする。遅延データD3をオーバーサンプリングするため、遅延回路712の遅延時間τは、上記サンプリング周波数(クロックCk2の周波数)の逆数であるサンプリング周期Tsよりも短い時間に設定されている。
The
図4に戻って、判定回路714は、第1サンプリング回路711から出力された第1サンプルデータQのレベルと第2サンプリング回路713から出力された第2サンプルデータRのレベルとが一致するか否か判定するXOR回路を含む。判定回路714の判定データAは、選択回路72へ入力される。
Returning to FIG. 4, in the
以上説明したエラー検出回路71に続いて、図3に示す選択回路72を説明する。選択回路72は、第1記憶回路721と、第2記憶回路722と、第3記憶回路723と、比較回路724と、を有する。第1記憶回路721は、複数のフリップフロップ721aを有する。これらのフリップフロップ721aには、サンプリングされた順番に従って複数の第1サンプルデータQが一時的に記憶される。
Following the
第2記憶回路722は、上記判定回路714の判定データAを一時的に記憶するフリップフロップを有する。第3記憶回路723は、第1位相データと第2位相データとを識別するためのフラグを一時的に記憶するフリップフロップを有する。
The
本実施形態では、第1サンプリング回路711の第1サンプルデータQは、図2に示すように、互いに位相が異なる第1位相データQ0、Q2、Q4と第2位相データQ1、Q3、Q5とに分類される。換言すると、各第1位相データは、偶数番の第1サンプルデータQに相当し、各第2位相データは奇数番の第1サンプルデータQに相当する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the first sample data Q of the
同様に、第2サンプリング回路713の第2サンプルデータRも、第1位相データR0、R2、およびR4と、第2位相データR1、R3、およびR5とに分類される。
Similarly, the second sample data R of the
第3記憶回路723に記憶されるフラグは、第1サンプルデータQの中で、選択回路72から出力される選択データが、第1位相データと第2位相データのどちらに設定されているかを示す。また、上述した判定回路714の判定データAが、第1サンプルデータQと第2サンプルデータRとの不一致を示した場合、このフラグは切り替わる。
The flag stored in the
例えば、第1位相データが選択データに設定されているときに上記不一致を示す判定データAが第2記憶回路722に記憶されると、フラグの切り替えによって、選択データが第1位相データから第2位相データに切り替わる。
For example, when the determination data A indicating the above mismatch is stored in the
比較回路724は、上記フラグが切り替わった時に、第1記憶回路721に記憶された第1サンプルデータQ同士を比較し、比較結果に基づいて復号回路73へQ1を出力するかどうかを決定する。
When the flag is switched, the
復号回路73は、選択回路72で選択された選択データを復号することによって、デジタルデータD4を生成する。デジタルデータD4は、符号化回路5で差動マンチェスタ符号化される前のデジタルデータD0に相当する。なお、デジタルデータD4の出力タイミングを調整するために、不図示のFIFO(First In First Out)回路が、復号回路73の後段に設けられていてもよい。
The
以下、本実施形態に係る半導体装置1の動作について説明する。図5は、半導体装置1のフローチャートである。ここでは、データ処理に関する動作手順を説明する。
Hereinafter, the operation of the
まず、ADC4が、アナログデータをデジタル変換し、デジタルデータD0を符号化回路5へ出力する(ステップS1)。本実施形態では、デジタルデータD0は、周波数が25MHzに設定されたシリアルデータである。
First, the
次に、符号化回路5が、デジタルデータD0を差動マンチェスタ符号化し、符号化データD1を第2フォトカプラ6へ出力する(ステップS2)。符号化データD1の周波数は、デジタルデータD0の周波数の2倍、すなわち50MHzである。
Next, the
次に、第2フォトカプラ6が符号化データD1を光伝送する(ステップS3)。その結果、この符号化データD1は、受光データD2に変換される。受光データD2の周波数は、符号化データD1の周波数と同じ、すなわち50MHzである。
Next, the
次に、第1サンプリング回路711および第2サンプリング回路713が、異なるタイミングで受光データD2をオーバーサンプリングする(ステップS4)。次に、判定回路714が、第1サンプルデータQのエラー判定を行う(ステップS5)。ここで、ステップS5の動作について図2を参照して詳しく説明する。
Next, the
ステップS5において、判定回路714が、例えば、図2に示す第2位相データQ1と第2位相データR1とを比較する場合を考える。この場合、図2によれば両データは一致していないので、判定回路714は、第2位相データQ1がエラーであることを示す判定データAを選択回路72へ出力する。
Consider, for example, a case where the
第2位相データQ1と第2位相データR1との比較の次に、判定回路714は、第1位相データQ0と第1位相データR0とを比較する。図2によれば両データはハイレベルで一致している。これは、第1位相データQ0の直前(厳密には遅延時間τの前)に受光データD2のレベル遷移がないことを意味する。この場合、判定回路714は、第1位相データQ0はエラーでないことを示す判定データAを選択回路72へ出力する。
Next to the comparison between the second phase data Q1 and the second phase data R1, the
本実施形態では、受光データD2は、差動マンチェスタ符号化されているので、そのレベルは短周期で遷移する。また、第1サンプリング回路711および第2サンプリング回路713のサンプリング周波数が、受光データD2の周波数の2倍に設定されている。そのため、第1サンプルデータQでは、第1位相データと第2位相データの少なくとも一方は、信頼性の高い正しいデータとなる。
In this embodiment, the light receiving data D2 is differential Manchester coded, so its level transitions in a short cycle. Further, the sampling frequencies of the
ステップS5において、判定回路714が判定データAを出力するたびに、選択回路72は、第1サンプルデータQの中で、第1位相データと第2位相データのいずれか一方を選択して復号回路73に出力するか、またはデータを出力しないか、いずれかの動作を行う。(ステップS6)。
In step S5, each time the
選択回路72の第1記憶回路721に設けられた各フリップフロップ721aには、第1サンプルデータQの第1位相データと第2位相データとが交互に記憶される。このとき、第3記憶回路723において、第1位相データを選択サンプルとするフラグが初期設定されていると、第1位相データのみが第1記憶回路721から復号回路73へ出力される。復号回路73は、この第1位相データを復号する(ステップS7)。
The first phase data and the second phase data of the first sample data Q are alternately stored in each flip-
なお、ステップS5で判定回路714が第1位相データだけでなく第2位相データもエラーでないと判定した場合にはどちらの位相データで復号してもよい。本実施形態では、フラグに設定された位相データが優先的に選択される。
If the
また、ステップS6では、選択回路72で選択される選択データ、換言すると正しい位相データが、受光データD2の受信中に、第1サンプルデータQの第1位相データと第2位データとの間で切り替わる事態が想定される。そこで、このような事態が起こった場合のデータ選択の切り替え動作について、図6および図7を参照して説明する。
Further, in step S6, the selection data selected by the
図6は、第1サンプルデータQの選択の切り替え動作手順を示すフローチャートである。図7は、第1サンプルデータQの選択の切り替え動作内容を示す模式図である。 FIG. 6 is a flowchart showing a procedure for switching the selection of the first sample data Q. FIG. 7 is a schematic diagram showing the content of the selection switching operation of the first sample data Q.
例えば、判定回路714が、第1位相データQ0をエラーデータとして判定した場合、選択回路72の比較回路724は、第1位相データQ0の直前に第1記憶回路721に記憶された第2位相データQ1(第1記憶データ)と、第2位相データQ1の1つ前に第1記憶回路721に記憶された第1位相データQ2(第2記憶データ)とを比較する(ステップS61)。
For example, when the
本実施形態では、サンプリング対象の受光データD2が差動マンチェスタ符号化されているので、これらが一致しない場合、第2位相データQ1と第1位相データQ2との境界がデータの区切りを示す。この場合、第1位相データQ0の直前にサンプリングされた第2位相データQ1が第1位相データQ0に代わる正しいデータとなるので、比較回路724は、第2位相データQ1を選択する(ステップS62)。
In the present embodiment, since the light receiving data D2 to be sampled is differentially Manchester-encoded, when they do not match, the boundary between the second phase data Q1 and the first phase data Q2 indicates the data delimiter. In this case, since the second phase data Q1 sampled immediately before the first phase data Q0 becomes the correct data instead of the first phase data Q0, the
ステップS61において、第2位相データQ1と第1位相データQ2とが一致する場合、比較回路724は、第1位相データQ2と、第1位相データQ2の1つ前に第1記憶回路721に記憶された第2位相データQ3(第3記憶データ)とを比較する(ステップS63)。これらが一致しない場合、第1位相データQ2と第2位相データQ3との境界がデータの区切りを示す。この場合、比較回路724は、第1位相データQ0の直後にサンプリングされる第2位相データQ11を、第1位相データQ0に代わるデータとして選択する(ステップS64)。
In step S61, when the second phase data Q1 and the first phase data Q2 match, the
ステップS64〜ステップS68では、上述したステップS61〜ステップS64と同様に、比較回路724は、第1位相データおよび第2位相データを順次に遡って比較し、その比較結果に応じて、第2位相データQ1または第2位相データQ11を選択する。例えば、第2位相データQ1が選択された場合、第2位相データQ1が、第1位相データQ0の代わりに復号回路73に送られる。また、第2位相データQ11が選択された場合、そのサイクルではいずれの位相データも復号回路73に送られない。そして、次のサイクルでサンプリングされる第2位相データQ11が、第1位相データQ0の代わりに復号回路73に送られる。
In steps S64 to S68, similarly to steps S61 to S64 described above, the
なお、図7(a)は、ステップS65およびステップS66の動作を模式的に示す。一方、図7(b)は、ステップS67およびステップS68の動作を模式的に示す。また、本実施形態では、受光データD2は、差動マンチェスタ符号化され、さらに、その周波数の2倍のサンプリング周波数でオーバーサンプリングされている。そのため、受光データD2の受信中にエラーデータが生じても、そのエラーデータから少なくとも5つ前までの第1サンプルデータQを相互に比較すれば、エラーデータの直前または直後の位相データを正しいデータとして特定できる。 Note that FIG. 7A schematically shows the operations of steps S65 and S66. On the other hand, FIG. 7B schematically shows the operation of step S67 and step S68. Further, in the present embodiment, the light receiving data D2 is differentially Manchester-encoded and oversampled at a sampling frequency twice that frequency. Therefore, even if error data occurs during reception of the received light data D2, if the first sample data Q up to at least five before the error data are compared with each other, the phase data immediately before or after the error data is correct data. Can be specified as.
以上説明した本実施形態によれば、データ送信側において、データは、短時間でレベル遷移する差動マンチェスタ符号化されて光送信される。一方、データ受信側において、光受信されたデータは、第1サンプリング回路711および第2サンプリング回路713でそれぞれ異なるタイミングで2倍のサンプリング周波数でオーバーサンプリングされる。その後、各サンプリング回路のサンプルデータは、判定回路714で判定される。
According to the present embodiment described above, on the data transmission side, the data is optically transmitted in a differential Manchester coded manner in which the level changes in a short time. On the other hand, on the data receiving side, the optically received data is oversampled by the
判定回路714の判定データAは、第1サンプリング回路711のサンプルデータの直前における受光データD2のレベル遷移の有無、換言すると当該サンプルデータの信頼性に相当する。そのため、信頼性の高いサンプルデータを復号することによって、受信側でデータ誤りを起こりにくくすることが可能となる。
The determination data A of the
(第2実施形態)
第2実施形態に係る半導体装置について、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。本実施形態では、復調回路7が、エラー検出回路81を有する点で、第1実施形態と異なる。
(Second Embodiment)
The semiconductor device according to the second embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment. The present embodiment differs from the first embodiment in that the demodulation circuit 7 has an
図8は、第2実施形態に係るエラー検出回路の概略的なブロック図である。また、図9は、第2実施形態に係る半導体装置のタイミングチャートである。 FIG. 8 is a schematic block diagram of the error detection circuit according to the second embodiment. Further, FIG. 9 is a timing chart of the semiconductor device according to the second embodiment.
図8に示すエラー検出回路81は、第1サンプリング回路811と、第2サンプリング回路812と、判定回路813と、を有する。第1サンプリング回路811は、第1実施形態で説明した第1サンプリング回路711と同様であるので、ここでは説明を省略する。
The
第2サンプリング回路812は、第1サンプリング回路811と同じサンプリング周波数で、受光データD2をオーバーサンプリングする。このとき、第2サンプリング回路812は、図9に示すように、クロックCk2を反転したクロックCk3のタイミングに基づいて、受光データD2をオーバーサンプリングする。この場合、第2サンプリング回路812の第2サンプルデータRは、第1実施形態と同様に、第1サンプリング回路811の第1サンプルデータQよりも時間的に前のタイミングの波形がサンプリングされることとなる。
The
判定回路813は、第1実施形態で説明した判定回路714と同様に、第1サンプルデータQと第2サンプルデータRとが一致するか否か判定し、判定データAを選択回路72へ出力する。なお、エラー検出回路81には、第1サンプルデータQおよび判定データAを選択回路72へ同じタイミングで入力させるために、第1サンプリング回路811の後段および判定回路813の後段に不図示のフリップフロップがそれぞれ設けられていてもよい。
The
以上説明した本実施形態によれば、クロックCk3を用いることによって、第2サンプリング回路812は、第1サンプリング回路811よりも時間的に前のタイミングの受光データD2をオーバーサンプリングできる。その後は、第1実施形態と同様に、信頼性の高いデータが選択されて復号される。よって、受信側でデータ誤りを起こりにくくすることが可能となる。
According to the present embodiment described above, by using the clock Ck3, the
また、本実施形態では、第1実施形態で説明した遅延回路712が不要になる。この場合、遅延回路712の特性変動に起因する遅延時間のばらつきがなくなる。したがって、第2サンプリング回路812のサンプリング動作が安定するので、データ受信の信頼性をさらに向上させることが可能となる。
Further, in the present embodiment, the
(第3実施形態)
上述した第1実施形態および第2実施形態では、発光素子31、61からの光信号を、絶縁状態を維持したまま受光素子32、62で受信するカプラ部を信号伝送手段の一例として説明した。しかしながら、カプラ部は、光信号を送受信する光結合装置などの絶縁装置だけでなく、例えば磁気結合や容量結合のガルバニック結合素子により、非接触で信号を伝送する絶縁装置でも可能である。
(Third Embodiment)
In the first and second embodiments described above, the coupler unit that receives the optical signals from the
磁気結合で信号伝送を行う場合は、例えば送信チップ側のコイルと受信チップ側のコイルとが磁気結合するように配置すればよい。あるいは、送信チップ側にコイルを設けるとともに、受信チップ側には抵抗ブリッジ回路や磁気抵抗素子を設けてもよい。 When signal transmission is performed by magnetic coupling, for example, the coil on the transmitting chip side and the coil on the receiving chip side may be arranged so as to be magnetically coupled. Alternatively, a coil may be provided on the transmitting chip side, and a resistance bridge circuit or a magnetoresistive element may be provided on the receiving chip side.
また、容量結合により信号伝送を行う場合は、例えば、送信チップと受信チップの間にコンデンサを設け、このコンデンサの一方の電極を送信チップに接続し、他方の電極を受信チップに接続してもよい。 When signal transmission is performed by capacitive coupling, for example, a capacitor may be provided between the transmitting chip and the receiving chip, one electrode of this capacitor may be connected to the transmitting chip, and the other electrode may be connected to the receiving chip. Good.
磁気結合や容量結合により信号伝送を行う絶縁装置であっても、データ送信側において、データは、短時間でレベル遷移する差動マンチェスタ符号化された信号、あるいは変調されたOOK(On-Off Keying)信号等によって送信される。一方、データ受信側において、受信されたデータは、第1サンプリング回路711および第2サンプリング回路713でそれぞれ異なるタイミングで2倍のサンプリング周波数でオーバーサンプリングされる。その後、各サンプリング回路のサンプルデータは、判定回路714で判定される。
Even in an insulating device that transmits signals by magnetic coupling or capacitive coupling, on the data transmission side, the data is a differential Manchester-encoded signal that changes levels in a short time, or modulated OK (On-Off Keying). ) It is transmitted by a signal or the like. On the other hand, on the data receiving side, the received data is oversampled by the
判定回路714の判定データAは、第1サンプリング回路711のサンプルデータの直前における受信データD2のレベル遷移の有無、換言すると当該サンプルデータの信頼性に相当する。そのため、信頼性の高いサンプルデータを復号することによって、受信側でデータ誤りを起こりにくくすることが可能となる。
The determination data A of the
また、クロックCk3を用いることによって、第2サンプリング回路812は、第1サンプリング回路811よりも時間的に前のタイミングの受光データD2をオーバーサンプリングできる。その後は、第1実施形態と同様に、信頼性の高いデータが選択されて復号される。よって、受信側でデータ誤りを起こりにくくすることが可能となることは言うまでもない。
Further, by using the clock Ck3, the
図10は、第3実施形態に係る半導体装置の概略的なブロック図である。図10では、上述した第1実施形態に係る半導体装置1と同様の構成要素には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
FIG. 10 is a schematic block diagram of the semiconductor device according to the third embodiment. In FIG. 10, the same components as those of the
図10に示すように、本実施形態に係る半導体装置3は、第1フォトカプラ3および第2フォトカプラ6に替えて第1カプラ部130および第2カプラ部160を備える点で、第1実施形態に係る半導体装置1と異なる。ここで、図11(a)〜図11(c)を参照して第1カプラ部130および第2カプラ部160の回路例について説明する。
As shown in FIG. 10, the
図11(a)に示す第1カプラ部130には、送信コイル131aが第1フォトカプラ3の発光素子31の替わりに設けられ、かつ受信コイル132aが受光素子32の替わりに設けられている。また、図11(a)に示す第2カプラ部160には、送信コイル161aが第2フォトカプラ6の発光素子61の替わりに設けられ、かつ受信コイル162aが受光素子62の替わりに設けられている。
In the
図11(b)に示す第1カプラ部130には、送信コイル131bが、発光素子31の替わりに設けられ、かつ磁気抵抗素子132bが受光素子32の替わりに設けられている。また、図11(b)に示す第2カプラ部160には、送信コイル161bが発光素子61の替わりに設けられ、かつ磁気抵抗素子162bが受光素子62の替わりに設けられている。
In the
図11(c)に示す第1カプラ部130には、容量結合素子130cが発光素子31および受光素子32の替わりに設けられ、かつ第2カプラ部160には、容量結合素子160cが発光素子61および受光素子62の替わりに設けられている。
The
図11(a)〜図11(c)に示す第1カプラ部130および第2カプラ部160では、各コイル、各磁気抵抗素子、および各容量結合素子といった受動素子は、フレーム(不図示)上で絶縁され、符号化回路5、復調回路7、周波数変換回路2、およびADC4のいずれかに電気的に接続されている。また、これらの受動素子は、個別に配置されてもよいし、上記各回路に混載された半導体チップとして配置されてもよい。本実施形態に係る半導体装置3では、第1カプラ部130および第2カプラ部160を介して、データ送信側(1次側)の半導体チップとデータ受信側(2次側)の半導体チップとの間がガルバニックに絶縁されている構成となっている。
In the
さらに、第1カプラ部130および第2カプラ部160では、フレーム上に、送信回路を含む送信チップと受信回路を含む受信チップとが絶縁されて配置されている。受信チップ上または送信チップ上に、絶縁された上記コイルや上記容量結合素子等の受動素子の積層体が集積されている。また、第1カプラ部130および第2カプラ部160は、独立した素子として送受信チップと結合される場合も含まれる。さらに、これらの送受信チップはフレームとワイヤで結線され、樹脂で封止される。
Further, in the
上記送受信チップは、例えば、シリコーンゲルやシリコーンゴムからなるエンキャップ樹脂で覆われる。さらに、エンキャップ樹脂に加えてモールド樹脂によっても封止され、半導体装置として構成される。このエンキャップ樹脂の厚さは、実質的に同じ量、厚さであることが送受信回路にそれぞれに設けられる基準電圧発生回路部などの回路の動作の同一性確保の観点からは望ましい。 The transmission / reception chip is covered with, for example, an encap resin made of silicone gel or silicone rubber. Further, it is sealed with a mold resin in addition to the encap resin to form a semiconductor device. It is desirable that the thickness of the encap resin is substantially the same amount and thickness from the viewpoint of ensuring the same operation of circuits such as reference voltage generation circuits provided in the transmission / reception circuits.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, as well as in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
1 半導体装置、3 第1フォトカプラ、5 符号化回路、6 第2フォトカプラ、7 復調回路、72 選択回路、73復号回路、711 第1サンプリング回路、712 遅延回路、713 第2サンプリング回路、714 判定回路、721 第1記憶回路、722 第2記憶回路、723 第3記憶回路、724 比較回路 1 Semiconductor device, 3 1st photocoupler, 5 coding circuit, 6 2nd photocoupler, 7 demodulator circuit, 72 selection circuit, 73 decoding circuit, 711 first sampling circuit, 712 delay circuit, 713 second sampling circuit, 714 Judgment circuit, 721 first storage circuit, 722 second storage circuit, 723 third storage circuit, 724 comparison circuit
Claims (9)
前記第1カプラ部を介して入力されたクロックに基づいて、デジタルデータを差動マンチェスタ符号化して符号化データを出力する符号化回路と、
第2カプラ部と、
前記第2カプラ部を介して入力された前記符号化データを復調する復調回路と、を備え、
前記復調回路は、
前記符号化データの周波数の2倍に設定されたサンプリング周波数に基づいて前記符号化データをサンプリングして第1サンプルデータを出力する第1サンプリング回路と、
前記サンプリング周波数に基づいて、前記第1サンプリング回路よりも時間的に前のタイミングの前記符号化データをサンプリングして第2サンプルデータを出力する第2サンプリング回路と、
前記第1サンプルデータと前記第2サンプルデータとが、一致するか否か判定する判定回路と、
前記判定回路の判定データに基づいて、前記第1サンプルデータの中から、偶数番目にサンプリングされた第1位相データと、奇数番目にサンプリングされた第2位相データのいずれか一方を選択する選択回路と、を含む、半導体装置。 1st coupler part and
A coding circuit that differentially Manchester-codes digital data based on the clock input via the first coupler unit and outputs the coded data.
The second coupler part and
A demodulation circuit for demodulating the coded data input via the second coupler unit is provided.
The demodulation circuit
A first sampling circuit that samples the coded data and outputs the first sample data based on a sampling frequency set to twice the frequency of the coded data.
Based on the sampling frequency, a second sampling circuit that samples the coded data at a timing earlier than the first sampling circuit and outputs the second sample data.
A determination circuit for determining whether or not the first sample data and the second sample data match.
A selection circuit that selects either the even-numbered sampled first phase data or the odd-numbered sampled second phase data from the first sample data based on the determination data of the determination circuit. And, including, semiconductor devices.
前記第2サンプリング回路は、前記第1サンプリングクロックを反転した第2サンプリングクロックに基づいて前記符号化データをサンプリングする、請求項1に記載の半導体装置。 The first sampling circuit samples the coded data based on the first sampling clock set at the sampling frequency.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the second sampling circuit samples the coded data based on the second sampling clock obtained by inverting the first sampling clock.
サンプリングされた順番に従って複数の前記第1サンプルデータを記憶する第1記憶回路と、
前記第1サンプルデータに対応する前記判定データを一時的に記憶する第2記憶回路と、
前記選択回路が前記第1位相データと前記第2位相データのどちらを選択するかを示すフラグを一時的に記憶する第3記憶回路と、を含み、
前記判定データが前記第1サンプルデータと前記第2サンプルデータとの不一致を示す場合に、前記フラグが切り替わる、請求項1から3のいずれかに記載の半導体装置。 The selection circuit
A first storage circuit that stores a plurality of the first sample data according to the sampling order, and
A second storage circuit that temporarily stores the determination data corresponding to the first sample data, and
Includes a third storage circuit that temporarily stores a flag indicating whether the selection circuit selects the first phase data or the second phase data.
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, wherein the flag is switched when the determination data indicates a mismatch between the first sample data and the second sample data.
前記フラグが切り替わったときに、前記比較回路は、前記第2サンプルデータと不一致な前記第1サンプルデータであるエラーデータの前に前記第1記憶回路に記憶された複数の前記第1サンプルデータの中でサンプリングされた順番が異なるサンプルデータ同士を比較し、比較結果に基づいて前記第1位相データと前記第2位相データのどちらかを選択する、請求項4に記載の半導体装置。 The selection circuit includes a comparison circuit connected to the first storage circuit.
When the flag is switched, the comparison circuit is of a plurality of the first sample data stored in the first storage circuit before the error data which is the first sample data that does not match the second sample data. The semiconductor device according to claim 4, wherein sample data sampled in different orders are compared with each other, and either the first phase data or the second phase data is selected based on the comparison result.
前記比較回路は、前記第1記憶データと第2記憶データとが不一致である場合、または、前記第1乃至第3記憶データが一致して前記第3記憶データと第4記憶データとが不一致である場合に、前記エラーデータの直前にサンプリングされて前記第1記憶回路に記憶された前記第1記憶データを選択する、請求項5に記載の半導体装置。 The first storage circuit stores at least five different first sample data, the first to fifth storage data, sampled prior to the error data.
In the comparison circuit, when the first storage data and the second storage data do not match, or when the first to third storage data match and the third storage data and the fourth storage data do not match. The semiconductor device according to claim 5, wherein in some cases, the first storage data sampled immediately before the error data and stored in the first storage circuit is selected.
前記比較回路は、前記第1記憶データと第2記憶データとが一致して前記第2記憶データと第3記憶データとが不一致である場合、または、前記第1乃至第4記憶データが一致して前記第4記憶データと前記第5記憶データとが不一致である場合に、前記エラーデータの直後にサンプリングされて前記第1記憶回路に記憶される第1サンプルデータを選択する、請求項5に記載の半導体装置。 The first storage circuit stores at least five different first sample data, the first to fifth storage data, sampled prior to the error data.
In the comparison circuit, when the first storage data and the second storage data match and the second storage data and the third storage data do not match, or when the first to fourth storage data match. In claim 5, when the fourth storage data and the fifth storage data do not match, the first sample data sampled immediately after the error data and stored in the first storage circuit is selected. The described semiconductor device.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP18150173.5A EP3379764B1 (en) | 2017-03-22 | 2018-01-03 | Semiconductor device |
US15/862,929 US10193717B2 (en) | 2017-03-22 | 2018-01-05 | Semiconductor device |
CN201810052156.2A CN108631765B (en) | 2017-03-22 | 2018-01-19 | Semiconductor device with a plurality of semiconductor chips |
US16/221,667 US10326626B2 (en) | 2017-03-22 | 2018-12-17 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017056533 | 2017-03-22 | ||
JP2017056533 | 2017-03-22 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018160880A JP2018160880A (en) | 2018-10-11 |
JP2018160880A5 JP2018160880A5 (en) | 2019-09-05 |
JP6774395B2 true JP6774395B2 (en) | 2020-10-21 |
Family
ID=63795796
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017168780A Active JP6774395B2 (en) | 2017-03-22 | 2017-09-01 | Semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6774395B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7366849B2 (en) | 2020-07-09 | 2023-10-23 | 株式会社東芝 | Communication device |
-
2017
- 2017-09-01 JP JP2017168780A patent/JP6774395B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2018160880A (en) | 2018-10-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7821428B2 (en) | MCU with integrated voltage isolator and integrated galvanically isolated asynchronous serial data link | |
US7737871B2 (en) | MCU with integrated voltage isolator to provide a galvanic isolation between input and output | |
US8731407B2 (en) | Optically coupled insulating device | |
US20060198463A1 (en) | Device for converting a transmitted signal into a digital signal | |
JP6774395B2 (en) | Semiconductor device | |
US7920079B2 (en) | Serial signal receiving device, serial transmission system and serial transmission method | |
CN108631765B (en) | Semiconductor device with a plurality of semiconductor chips | |
CN101146086A (en) | Transfer of digital data through a transformer | |
US4556868A (en) | CMI Decoder | |
US7692564B2 (en) | Serial-to-parallel conversion circuit and method of designing the same | |
JP4622722B2 (en) | Receiver and wireless communication system | |
US8000429B2 (en) | Jitter correction method and circuit | |
US10044535B2 (en) | Serial communication apparatus, communication system, and method for communication | |
CN107113255B (en) | Transceiver circuit and method for tuning a communication system and for communication between transceivers | |
KR100574767B1 (en) | Data Transmitting Circuit and Method Based on Differential Value Data Encoding | |
US7928884B2 (en) | Analog-to-digital converter with a balanced output | |
JP4347334B2 (en) | Interface, information processing terminal, and data processing method | |
US9019899B2 (en) | Method and apparatus for synchronous communication of frames of digital information | |
US9065461B1 (en) | Coding and decoding isolation device and method thereof | |
KR102063790B1 (en) | Data transmission device and method for reducing the number of wires | |
CN114336197B (en) | Interface conversion device, test board and card reader | |
JP5388196B2 (en) | DC balanced code generation circuit, serial data transmission apparatus, DC balanced code generation method, program thereof, and recording medium | |
CN109857687B (en) | Measurement system and data transmission interface | |
JP3907317B2 (en) | Transmission waveform conversion receiver circuit | |
KR910009093B1 (en) | Coded mark inversion coding circuit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20171113 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20171114 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190724 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190724 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200608 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200904 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201002 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6774395 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |