JP7206713B2 - 回路装置、発振器、電子機器及び移動体 - Google Patents

回路装置、発振器、電子機器及び移動体 Download PDF

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Description

本発明は、回路装置、発振器、電子機器及び移動体等に関する。
差動の出力信号を出力する出力回路の従来技術としては、例えば特許文献1に開示される技術がある。この出力回路は、入力される差動信号を増幅して出力する差動出力部と、差動出力部に電流を供給する電流源部と、差動出力部に接続される負荷抵抗部と、電流源部の電流値及び負荷抵抗部の抵抗値を設定する制御部を有する。そして出力回路は、差動信号を異なるインターフェースレベルの出力信号に変換して平衡伝送する。
特開2007-324799号公報
特許文献1の出力回路では、電流源部の電流値及び負荷抵抗部の抵抗値を制御部によって設定することで、それぞれのインターフェースの規格に準拠したレベルの差動信号を出力している。しかしながら、回路面積の増加を抑えながら多様なインターフェースに対応するという技術的観点については、開示も示唆もなされていなかった。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は態様として実現することが可能である。
本発明の一態様は、差動出力信号を構成する第1の出力信号が出力される第1の出力信号線と、前記差動出力信号を構成する第2の出力信号が出力される第2の出力信号線と、前記第1の出力信号線及び前記第2の出力信号線に接続される差動入力差動出力の第1~第nの出力ドライバー(nは2以上の整数)と、を含み、第1のモードにおいて、前記第1~第nの出力ドライバーのうちのi個の出力ドライバー(iは1≦i≦nとなる整数)が、差動入力信号を構成する第1の入力信号及び第2の入力信号に基づいて前記第1の出力信号線及び前記第2の出力信号線を駆動し、第2のモードにおいて、前記第1~第nの出力ドライバーのうちのj個の出力ドライバー(jは1≦j≦nでありj≠iとなる整数)が、前記第1の入力信号及び前記第2の入力信号に基づいて前記第1の出力信号線及び前記第2の出力信号線を駆動する回路装置に関係する。
本実施形態の回路装置の構成例。 LVDSの出力ドライバーの説明図。 PECLの出力ドライバーの説明図。 HCSLの出力ドライバーの説明図。 CMOSの出力ドライバーの説明図。 LVDSの差動出力信号の信号波形例。 PECLの差動出力信号の信号波形例。 HCSLの差動出力信号の信号波形例。 LVDSの動作モードでの回路装置の動作説明図。 PECLの動作モードでの回路装置の動作説明図。 HCSLの動作モードでの回路装置の動作説明図。 CMOSの動作モードでの回路装置の動作説明図。 回路装置の詳細な構成例。 出力ドライバーの第1の配置構成例。 出力ドライバーの第2の配置構成例。 出力ドライバーの他の配置構成例。 出力ドライバーの他の配置構成例。 出力ドライバーの他の配置構成例。 出力ドライバーの他の配置構成例。 出力ドライバーの他の配置構成例。 出力ドライバーの他の配置構成例。 出力ドライバー及び制御ブロックの詳細な構成例。 出力ドライバー及び制御ブロックのレイアウト配置例。 発振器の構成例。 電子機器の構成例。 移動体の構成例。
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
1.回路装置の構成
図1に本実施形態の回路装置20の構成例を示す。回路装置20は、差動出力信号を構成する出力信号OUTが出力される出力信号線LQ1と、差動出力信号を構成する出力信号OUTXが出力される出力信号線LQ2と、出力ドライバーDR1~DRnを含む。出力信号OUT、出力信号OUTX、出力信号線LQ1、出力信号線LQ2は、各々、第1の出力信号、第2の出力信号、第1の出力信号線、第2の出力信号線である。出力信号OUTと出力信号OUTXは差動出力信号を構成しており、平衡伝送される信号である。例えば出力信号OUTは正極性側の信号であり、出力信号OUTXは負極性側の信号である。ここでXは負論理であることを示している。出力信号線LQ1、LQ2は、回路装置20の信号配線であり、例えばアルミ層などの導電層で形成される配線である。出力信号線LQ1、LQ2は、例えば回路装置20のパッドである外部出力端子に接続される。
出力ドライバーDR1~DRnは第1~第nの出力ドライバーである。ここでnは2以上の整数である。出力ドライバーDR1~DRnは、出力信号線LQ1、LQ2に接続される差動入力差動出力のドライバーである。出力ドライバーDR1~DRnには、入力信号IN、入力信号INXの入力が可能になっている。入力信号IN、入力信号INXは、各々、第1の入力信号、第2の入力信号であり、平衡伝送される信号である。例えば入力信号INは正極性側の信号であり、入力信号INXは負極性側の信号である。例えば複数の出力ドライバーであるDR1~DRnは、出力信号線LQ1、LQ2に共通接続されている。そして出力ドライバーDR1~DRnは、入力信号IN、INXをバッファリングした信号を出力信号OUT、OUTXとして出力する。具体的には出力ドライバーDR1~DRnは、例えばVDD~VSSの電圧振幅範囲の入力信号IN、INXを、後述するLVDS、PECL、HCSL又はCMOSなどの各種のインターフェースに対応する信号波形に変換した信号を、出力信号OUT、OUTXとして出力する。
例えば出力ドライバーDR1~DRnは、電流源と差動部と負荷抵抗部を含む。例えば図1のトランジスターT1が電流源を構成し、トランジスターT2、T3、T4、T5が差動部を構成し、トランジスターT6が負荷抵抗部を構成する。差動部は差動入力差動出力の回路である。トランジスターT1は、高電位側電源であるVDDのノードとノードN1との間に設けられる。トランジスターT2はノードN1と出力信号線LQ1との間に設けられ、トランジスターT3はノードN1と出力信号線LQ2との間に設けられる。トランジスターT4は出力信号線LQ1とノードN2との間に設けられ、トランジスターT5は出力信号線LQ2とノードN2との間に設けられる。トランジスターT6はノードN2と低電位側電源であるVSSのノードとの間に設けられる。VSSは例えば接地電位であるグランドである。そして入力信号IN、INXは差動部に入力される。具体的には入力信号IN、INXは、差動部を構成するトランジスターT2、T3、T4、T5のゲートに入力される。なお実際には、後述するように入力信号IN、INXをプリバッファーなどによりバッファリングした信号が差動部に入力される。なお本実施形態における接続は、電気的な接続である。電気的な接続は、電気信号が伝達可能に接続されていることであり、電気信号による情報の伝達が可能となる接続であり、信号線や能動素子等を介した接続であってもよい。
また図1では回路装置20はバイアス電流回路30を含むことができる。バイアス電流回路30は、高電位側電源であるVDDから出力信号線LQ1、LQ2にバイアス電流IS2、IS3を流す回路である。図1ではバイアス電流回路30は、例えばP型のトランジスターTB1、TB2、TB3、TB4を含む。具体的にはトランジスターTB1、TB3は、VDDのノードと出力信号線LQ1との間に直列に設けられ、トランジスターTB2、TB4は、VDDのノードと出力信号線LQ2との間に直列に設けられる。トランジスターTB1、TB2は電流源を構成するトランジスターである。トランジスターTB3、TB4は、バイアス電流回路30から出力信号線LQ1、LQ2にバイアス電流IS2、IS3を流すのをオン、オフ制御するためのトランジスターである。例えば出力ドライバーDR1~DRnの電流源を構成するトランジスターT1には駆動電流IS1が流れる。一方、バイアス電流回路30の電流源を構成するトランジスターTB1、TB2にはバイアス電流IS2、IS3が流れる。バイアス電流IS2、IS3の電流値は同じ電流値である。なおバイアス電流回路30は回路装置20の必須の構成要素ではなく、例えば後述するPECLの動作を行わない場合には、バイアス電流回路30の構成は不要になる。
そして本実施形態では、第1のモードにおいて、出力ドライバーDR1~DRnのうちのi個の出力ドライバーが、差動入力信号を構成する入力信号IN、INXに基づいて出力信号線LQ1、LQ2を駆動する。即ち、i個の出力ドライバーが、入力信号IN、INXに対応する出力信号OUT、OUTXを出力信号線LQ1、LQ2に出力する。具体的には第1のモードのインターフェースに対応する信号波形の出力信号OUT、OUTXを出力信号線LQ1、LQ2に出力する。一方、第2モードにおいて、出力ドライバーDR1~DRnのうちのj個の出力ドライバーが、差動入力信号を構成する入力信号IN、INXに基づいて出力信号線LQ1、LQ2を駆動する。即ち、j個の出力ドライバーが、入力信号IN、INXに対応する出力信号OUT、OUTXを出力信号線LQ1、LQ2に出力する。具体的には第2のモードのインターフェースに対応する信号波形の出力信号OUT、OUTXを出力信号線LQ1、LQ2に出力する。ここでiは1≦i≦nとなる整数であり、jは1≦j≦nでありj≠iとなる整数である。例えばi=j=1にはならないが、i=1でj≧2であったり、j=1でi≧2であってもよい。また第1のモードは、例えば後述するLVDS(Low Voltage Differential Signaling)、PECL(Positive Emitter Coupled Logic)、HCSL(High Speed Current Steering Logic)、又は差動のCMOS(Complementary MOS)などのうちの1つのインターフェースを実現する動作モードである。第2のモードは、当該1つのインターフェースとは異なるインターフェースを実現する動作モードである。図1の構成の本実施形態の回路装置20によれば、回路面積の増加を抑えながらLVDS、PECL、HCSL、CMOSなど多様なインターフェースに対応することが可能になる。
次にLVDS、PECL、HCSL、CMOSについて説明する。図2はLVDSの専用の出力ドライバーの構成例である。この出力ドライバーは、3.5mAの駆動電流を流す電流源用のP型のトランジスターと、差動の入力信号IN、INXが入力されて差動の出力信号OUT、OUTXを出力する差動部を構成するP型及びN型のトランジスターと、VSS側に設けられるN型のトランジスターを有する。電流源となるP型のトランジスターのゲートにはバイアス電圧BSPが印加される。これにより3.5mAの駆動電流が流れる。図6はLVDSの差動出力信号の信号波形例である。LVDSの差動出力信号は、GNDであるVSSを基準にしたVOS=1.25Vの電圧を中心電圧とする、振幅が0.35Vの信号である。なお実際にはVOSは1.25V±10%となり、振幅は0.35V±30%になる。LVDSでは、出力信号OUTのノードと出力信号OUTXのノードとの間に100Ωの外部負荷が接続される。この100Ωの外部負荷に3.5mAの電流が流れることで、差動出力信号の振幅は0.35Vになる。なお出力信号OUTのノードと出力信号OUTXのノードの間に、2つの100Ωの外部負荷を並列接続し、3.5mAの2倍となる7mAの駆動電流を流すM-LVDSの構成を採用してもよい。
図3はPECLの専用の出力ドライバーの構成例である。この出力ドライバーは、15.25mAの駆動電流を流すP型のトランジスターと、差動部を構成する2つのP型のトランジスターと、出力信号OUT、OUTXのノードに5.7mAのバイアス電流を流すバイアス電流回路を構成する2つのP型のトランジスターを有する。この出力ドライバーは、実際にはLV-PECL(Low Voltage Positive Emitter Coupled Logic)と呼ばれるが、本実施形態では単にPECLと記載する。図7はPECLの差動出力信号の信号波形例である。PECLの差動出力信号は、高電位側の電圧がVOHとなり、低電位側の電圧がVOLとなる振幅の信号である。VOHは、VDDを基準にして負電位側に0.9525Vとなる電圧であり、VOLは、VDDを基準にして負電位側に1.715Vとなる電圧である。PECLでは、受信側においてテブナン終端又はY終端などが行われる。
図4はHCSLの専用の出力ドライバーの構成例である。この出力ドライバーは、15mAの駆動電流を流すP型のトランジスターと、差動部を構成する2つのP型のトランジスターを有する。図8はHCSLの差動出力信号の信号波形例である。HCSLの差動出力信号は、例えば0.4Vを中心電圧とした1.15V以下の振幅の信号である。HCSLでは、送信側において終端を行う。また送信端のインピーダンスを50Ωに近づけるための33Ω程度のダンピング抵抗が設けられる。なお、伝送路の特性インピーダンスZ0を85Ωとして、17.6mA~18.8mAの駆動電流を流す構成の出力ドライバーを採用してもよい。
図5はCMOSの専用の出力ドライバーの構成例である。この出力ドライバーは、VDDとVSSの間に直列に設けられ、ゲートに入力信号INが入力されるP型のトランジスター及びN型のトランジスターと、VDDとVSSの間に直列に設けられ、ゲートに入力信号INXが入力されるP型のトランジスター及びN型のトランジスターを含む。このCMOSの専用の出力ドライバーの差動出力信号は、VDD~VSSとなる電圧範囲のフルスイングの信号になる。
次に図9~図12を用いて本実施形態の回路装置20の動作について詳細に説明する。なお以下では、n=20であり、図1の出力ドライバーDR1~DRnが出力ドライバーDR1~DR20である場合を例にとり説明するが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、nは20よりも小さくてもよいし、20よりも大きくてもよい。
図9はLVDSの動作モードでの回路装置20の動作説明図である。LVDSの動作モードは例えば第1のモードである。このLVDSの動作モードでは、出力ドライバーDR1~DRnのうちの例えばi=4個の出力ドライバーDR1~DR4が、入力信号IN、INXに基づいて出力信号線LQ1、LQ2を駆動する。即ち、4個の出力ドライバーDR1~DR4が動作オンになって、出力信号線LQ1、LQ2に出力信号OUT、OUTXを出力する。そして出力ドライバーDR1~DR20のうち、4個の出力ドライバーDR1~DR4以外の出力ドライバーDR5~DR20は、動作オフとなる。
具体的には、出力ドライバーDR1~DR4では、電流源となるP型のトランジスターT1のゲートに対してバイアス電圧BSP1が印加される。また差動部を構成するトランジスターT3、T5には、入力信号INに対応する信号が入力され、差動部を構成するトランジスターT2、T4には、入力信号INXに対応する信号が入力される。具体的には後述の図22に示すように入力信号IN、INXをバッファリングした信号が入力される。また負荷抵抗部を構成するN型のトランジスターT6のゲートにもバイアス電圧BSNが印加される。
出力ドライバーDR1~DR4のトランジスターT1のゲートにバイアス電圧BSP1が印加されることで、例えばis=875μAの駆動電流が、DR1~DR4の各出力ドライバーに流れる。これにより、図2のLVDSの出力ドライバーと同様に、合計で4×875μA=3.5mAの駆動電流を流すことが可能になる。即ち3.5mAの電流で出力信号線LQ1、LQ2を駆動できるようになる。なお後述の図15に示すように、4×is=4×875μAの駆動電流が流れる出力ドライバーを設け、このi=1個の出力ドライバーを用いて出力信号線LQ1、LQ2を駆動するようにしてもよい。
一方、図9では、出力ドライバーDR5~DR20では、P型のトランジスターT1のゲートにVDDが印加され、N型のトランジスターT6のゲートにVSSが印加される。これにより、これらのトランジスターT1、T6がオフになる。またバイアス電流回路30のP型のトランジスターTB3、TB4のゲートにVDDが印加されることで、トランジスターTB3、TB4もオフになる。これにより、出力ドライバーDR5~DR20やバイアス電流回路30が動作オフになり、動作オンになっている出力ドライバーDR1~DR4のみによって、出力信号線LQ1、LQ2を駆動できるようになる。
図10はPECLの動作モードでの回路装置20の動作説明図である。PECLの動作モードは例えば第2のモードである。このPECLの動作モードでは、出力ドライバーDR1~DRnのうちのj=18個の出力ドライバーDR1~DR18が、入力信号IN、INXに基づいて出力信号線LQ1、LQ2を駆動する。即ち、18個の出力ドライバーDR1~DR18が動作オンになって、出力信号線LQ1、LQ2に出力信号OUT、OUTXを出力する。そして出力ドライバーDR1~DR20のうち、18個の出力ドライバーDR1~DR18以外の出力ドライバーDR19~DR20は、動作オフとなる。
具体的には、出力ドライバーDR1~DR18では、トランジスターT1のゲートにバイアス電圧BSP1が印加される。またトランジスターT3には入力信号INに対応する信号が入力され、トランジスターT2には入力信号INXに対応する信号が入力される。一方、N型のトランジスターT4、T5、T6のゲートにはVSS=GNDが印加され、これらのトランジスターT4、T5、T6はオフになる。出力ドライバーDR1~DR18のトランジスターT1のゲートにバイアス電圧BSP1が印加されることで、図3のPECLの出力ドライバーとほぼ同様に、合計で18×875μA=15.75mAの駆動電流を流すことが可能になる。
なお、図10では18×875μA=15.75mAの駆動電流が流れており、図3の15.25mAの駆動電流とは完全には一致しないが、これらの駆動電流の差は、図7のようにインターフェースの規格において許容誤差範囲内である。また後述の図15において、4×is=4×875μAの駆動電流がそれぞれに流れる4個の出力ドライバーと、is=875μの駆動電流がそれぞれに流れる2個の出力ドライバーとを用い、合計でj=6個の出力ドライバーを使用するようにしてもよい。このようにすることによっても、合計で4×4×875μA+2×875μA=18×875μA=15.75mAの駆動電流を流すことが可能になる。
更に図10では、バイアス電流回路30のトランジスターTB1、TB2のゲートにバイアス電圧BSP2が印加されると共に、P型のトランジスターTB3、TB4のゲートにVSSが印加されることで、これらのトランジスターTB3、TB4がオンになる。これによりバイアス電流回路30が動作オンになり、図3のPECLの出力ドライバーと同様に、5.7mAのバイアス電流を流すバイアス電流回路30を実現できる。
一方、出力ドライバーDR19~DR20では、トランジスターT1、T6のゲートに対して、各々、VDD、VSSが印加されることで、これらのトランジスターT1、T6がオフになる。これにより、出力ドライバーDR19~DR20が動作オフになり、動作オンになっている出力ドライバーDR1~DR18やバイアス電流回路30にのみにより、出力信号線LQ1、LQ2を駆動できるようになる。
図11はHCSLの動作モードでの回路装置20の動作説明図である。HCSLの動作モードは例えば第3のモードである。このHCSLの動作モードでは、出力ドライバーDR1~DRnのうちのk=17個(kは1≦k≦nとなる整数)の出力ドライバーDR1~DR17が、入力信号IN、INXに基づいて出力信号線LQ1、LQ2を駆動する。即ち、17個の出力ドライバーDR1~DR17が動作オンになって、出力信号線LQ1、LQ2に出力信号OUT、OUTXを出力する。そして出力ドライバーDR1~DR20のうち、17個の出力ドライバーDR1~DR17以外の出力ドライバーDR18~DR20は、動作オフとなる。
具体的には、出力ドライバーDR1~DR17では、トランジスターT1のゲートにバイアス電圧BSP1が印加される。また差動部を構成するトランジスターT3には入力信号INに対応する信号が入力され、差動部を構成するトランジスターT2には入力信号INXに対応する信号が入力される。一方、N型のトランジスターT4、T5、T6のゲートにはVSS=GNDが印加され、これらのトランジスターT4、T5、T6はオフになる。出力ドライバーDR1~DR17のトランジスターT1のゲートにバイアス電圧BSP1が印加されることで、図4のHCSLの出力ドライバーとほぼ同様に、合計で17×875μA=14.875mAの駆動電流を流すことが可能になる。またN型のトランジスターT4、T5、T6がオフになることで、図4と同様にP型のトランジスターT1、T2、T3のみによって出力信号線LQ1、LQ2を駆動できるようになる。
なお、図11では17×875μA=14.875mAの駆動電流が流れており、図4の15mAの駆動電流とは完全には一致しないが、これらの駆動電流の差は、図8のようにインターフェースの規格において許容誤差範囲内である。また後述の図15において、4×is=4×875μAの駆動電流がそれぞれに流れる4個の出力ドライバーと、is=875μの駆動電流が流れる1個の出力ドライバーとを用い、合計でk=5個の出力ドライバーを使用するようにしてもよい。このようにすることによっても、合計で4×4×875μA+875μA=17×875μA=14.875mAの駆動電流を流すことが可能になる。
一方、出力ドライバーDR18~DR20では、トランジスターT1、T6のゲートに対して、各々、VDD、VSSが印加されることで、これらのトランジスターT1、T6がオフになる。またバイアス電流回路30では、ゲートに対してVDDが印加されることで、トランジスターTB3、TB4もオフになる。これにより、出力ドライバーDR18~DR20及びバイアス電流回路30が動作オフになり、動作オンになっている出力ドライバーDR1~DR17のみにより、出力信号線LQ1、LQ2を駆動できるようになる。
図12はCMOSの動作モードでの回路装置20の動作説明図である。CMOSの動作モードは例えば第4のモードである。このCMOSの動作モードでは、出力ドライバーDR1~DR20のうちのm個(mは1≦m≦nとなる整数)の出力ドライバーDR1~DRmが、入力信号IN、INXに基づいて出力信号線LQ1、LQ2を駆動する。即ち、m個の出力ドライバーDR1~DRmが動作オンになって、出力信号線LQ1、LQ2に出力信号OUT、OUTXを出力する。そして出力ドライバーDR1~DR20のうち、m個の出力ドライバーDR1~DRm以外の出力ドライバーDRm+1~DR20は、動作オフとなる。
具体的には、出力ドライバーDR1~DRmでは、P型のトランジスターT1のゲートにVSSが印加され、N型のトランジスターT6のゲートにVDDが印加されることで、これらのトランジスターT1、T6がオンになる。またトランジスターT3、T5には入力信号INに対応する信号が入力され、トランジスターT2、T4には入力信号INXに対応する信号が入力される。これにより出力ドライバーDR1~DRmは、入力信号IN、INXをバッファリングして、VDD~VSSの電圧範囲のフルスイングの出力信号OUT、OUTXを出力する差動入力差動出力のCMOSのバッファー回路として動作するようになる。
一方、出力ドライバーDRm+1~DR20では、トランジスターT1、T6のゲートに対して、各々、VDD、VSSが印加されることで、これらのトランジスターT1、T6がオフになる。またバイアス電流回路30では、トランジスターTB3、TB4のゲートに対してVDDが印加されることで、これらのトランジスターTB3、TB4もオフになる。これにより、出力ドライバーDRm+1~DR20及びバイアス電流回路30が動作オフになり、動作オンになっている出力ドライバーDR1~DRmのみにより、出力信号線LQ1、LQ2を駆動できるようになる。このようにすることで、CMOSの駆動でのスルーレートを調整できる。例えばCMOS駆動でのスルーレートを高くする場合には、mを大きくして、出力信号線LQ1、LQ2を駆動する出力ドライバーDR1~DRmの個数を多くする。一方、CMOS駆動でのスルーレートを低くする場合には、mを小さくして、出力信号線LQ1、LQ2を駆動する出力ドライバーDR1~DRmの個数を少なくする。
以上のように本実施形態の回路装置20では、入力信号IN、INXに対応する信号が入力されると共に出力信号線LQ1、LQ2に共通接続される複数の出力ドライバーDR1~DRnが設けられる。そして第1のモードにおいて、出力ドライバーDR1~DRnのうちのi個の出力ドライバーが出力信号線LQ1、LQ2を駆動し、第2のモードにおいて、出力ドライバーDR1~DRnのうちのj個の出力ドライバーが出力信号線LQ1、LQ2を駆動する。このような構成にすることで、図9~図12で説明したように、LVDS、PECL、HCSL又はCMOSなどの多様なインターフェースの規格に準じた信号波形で、出力信号線LQ1、LQ2を駆動できるようになる。また本実施形態は、出力ドライバーDR1~DRnの中から、各インターフェースの動作モードに必要な出力ドライバーが動作オンになって、出力信号線LQ1、LQ2を駆動する構成になっているため、回路装置20の回路面積の増加を抑えることができる。
例えば本実施形態の比較例の手法として、図2、図3、図4、図5に示す構成のLVDS、PECL、HCSL及びCMOSの専用の出力ドライバーの全てを設け、これらの複数の専用の出力ドライバーに対して出力信号線LQ1、LQ2を共通接続する手法が考えられる。しかしながら、この比較例の手法では、LVDS、PECL、HCSL及びCMOSの出力ドライバーを構成する全てのトランジスターを設けなければならないため、回路面積が非常に大きくなってしまう。これに対して本実施形態では、LVDS、PECL、HCSL、CMOS等の各インターフェースに応じて、出力ドライバーDR1~DRnの中から選択された出力ドライバーを用いて、これらの各インターフェースの駆動を実現できる。従って、上記の比較例の手法に比べて回路面積を格段に小さくできる。この結果、回路のレイアウト面積の増加を抑えながら多様なインターフェースに対応できる回路装置20を実現することが可能になる。
また本実施形態の回路装置20では、出力信号線LQ1、LQ2に接続され、高電位側電源であるVDDから出力信号線LQ1、LQ2にバイアス電流を流すバイアス電流回路30を設けている。このようなバイアス電流回路30を設ければ、図11で説明したようにPECLの動作モードなども実現できるようになり、更に多様なインターフェースに対応できるようになる。
なお図9~図12では、例えば第1のモードがLVDSの動作モードであり、第2のモードがPECLの動作モードであるとして説明を行ったが、本実施形態はこれには限定されない。例えば第1のモードが、PECL、HCSL又はCMOSのうちの1つの動作モードであり、第2のモードが、LVDS、HCSL又はCMOSのうちの上記1つの動作モードとは異なる動作モードであってもよい。また本実施形態の回路装置20は、LVDS、PECL、HCSL、CMOS以外のインターフェースの動作モードや、LVDS、PECL、HCSL、CMOSを派生又は発展させたインターフェースの動作モードを実現するものであってもよい。
2.詳細な構成例
図13に本実施形態の回路装置20の詳細な構成例を示す。図13の回路装置20は、出力ドライバーDR1~DRnと、制御回路40と、バイアス電圧生成回路42を含む。制御回路40は制御ブロックCTB1~CTBnを含む。制御ブロックCTB1~CTBnの各制御ブロックは、複数の出力ドライバーDR1~DRnの各出力ドライバーに対応して設けられる。
制御回路40には入力信号IN、INXが入力される。具体的には、制御回路40の制御ブロックCTB1~CTBnに入力信号IN、INXが入力される。例えば後述の図24では、例えば振動子10を用いて発振信号OSCKを生成する発振信号生成回路70が、回路装置20に設けられている。この場合には入力信号IN、INXは、発振信号OSCKに基づく信号になる。即ち発振信号生成回路70からの差動の入力信号IN、INXが制御回路40に入力される。
制御回路40は、入力信号IN、INXをバッファリングした信号を出力ドライバーDR1~DRnに出力する。例えば制御ブロックCTB1は、入力信号IN、INXをバッファリングした信号を出力ドライバーDR1に出力する。制御ブロックCTB2は、入力信号IN、INXをバッファリングした信号を出力ドライバーDR2に出力する。同様に制御ブロックCTB3~CTBnは、入力信号IN、INXをバッファリングした信号を出力ドライバーDR3~DRnに出力する。また制御回路40は、出力ドライバーDR1~DRnのトランジスターのオン、オフの制御信号を出力する。図11を例にとれば、制御回路40は、N型のトランジスターT4、T5、T6のゲートをGNDに設定して、これらのトランジスターT4、T5、T6をオフにするための制御信号を出力する。図12を例にとれば、制御回路40は、P型のトランジスターT1のゲートをGNDに設定し、N型のトランジスターT6のゲートをVDDに設定し、これらのトランジスターT1、T6をオンにするための制御信号を出力する。また回路装置20には、バイアス電流回路30が設けられており、制御回路40は、バイアス電流回路30のトランジスターTB3、TB4のオン、オフの制御信号を出力する。図9、図11、図12を例にとれば、P型のトランジスターTB3、TB4のゲートをVDDに設定し、これらのトランジスターTB3、TB4をオフにするための制御信号を出力する。図10を例にとれば、P型のトランジスターTB3、TB4のゲートをGNDに設定し、これらのトランジスターTB3、TB4をオンにするための制御信号を出力する。
バイアス電圧生成回路42は、バイアス電圧を生成して、出力ドライバーDR1~DRnやバイアス電流回路30に供給する。例えばバイアス電圧生成回路42は、バイアス電圧BSP1、BSNを生成して、出力ドライバーDR1~DRnのトランジスターT1、T6のゲートに供給する。またバイアス電圧生成回路42は、バイアス電圧BSP2を生成して、バイアス電流回路30のトランジスターTB1、TB2のゲートに供給する。
次に本実施形態の出力ドライバーDR1~DRnの配置構成例について説明する。例えば図14に出力ドライバーDR1~DRnの第1の配置構成例を示す。図14では出力ドライバーDR1~DRnとして、例えば20個の出力ドライバーDR1~DR20が設けられている。そして出力ドライバーDR1~DR20は隣合うように配置されている。例えば出力ドライバーDR1~DR20がマトリクス配置されている。具体的には2行×10列でマトリクス配置されている。また、出力ドライバーDR1~DR20の配置領域に隣合う領域に、不図示のバイアス電流回路30が配置されている。
そしてDR1~DR20の各出力ドライバーは、電流値isの駆動電流を流す駆動電流源を有する。この駆動電流源は、図1を例にとればゲートにバイアス電圧が印加される駆動電流源用のトランジスターT1により実現される。出力ドライバーDR1~DR20の駆動電流源の電流値isは、例えばis=875μAである。
このようにすれば、図9を例にとれば、出力ドライバーDR1~DR20のうちの、4個の出力ドライバーを動作オンにして、残りの16個の出力ドライバーを動作オフにすることで、LVDSの動作モードを実現できる。図10を例にとれば、出力ドライバーDR1~DR20のうちの、18個の出力ドライバーを動作オンにして、残りの2個の出力ドライバーを動作オフにし、バイアス電流回路30を動作オンにすることで、PECLの動作モードを実現できる。図11を例にとれば、出力ドライバーDR1~DR20のうちの、17個の出力ドライバーを動作オンにして、残りの3個の出力ドライバーを動作オフにすることで、HCSLの動作モードを実現できる。図12を例にとれば、出力ドライバーDR1~DR20のうちの、m個の出力ドライバーを動作オンにして、残りの出力ドライバーを動作オフにすることで、個数mで設定されるスルーレートのCMOSの動作モードを実現できる。
図15に出力ドライバーDR1~DRnの第2の配置構成例を示す。図15では出力ドライバーDR1~DRnとして、第1のグループGR1の出力ドライバーDA1~DA4と、第2のグループGR2の出力ドライバーDB1~DB4とが設けられている。そして出力ドライバーDA1~DA4、DB1~DB4は隣合うように配置されている。例えば出力ドライバーDA1~DA4、DB1~DB4がマトリクス配置されている。具体的には出力ドライバーDA1~DA4が2行×2列でマトリクス配置され、これに隣合うように出力ドライバーDB1~DB4が2行×2列でマトリクス配置されている。また、これらの出力ドライバーDA1~DA4、DB1~DB4の配置領域に隣合う領域に、不図示のバイアス電流回路30が配置されている。
なお図14、図15の第1、第2の配置構成例において、出力ドライバーDR1~DR20、DA1~DA4、DB1~DB4の各配置領域には、各出力ドライバーを構成するトランジスターT1~T6のみならず、各出力ドライバーに対応するプリドライバーなどの制御ブロックも配置されているものとする。
そして本実施形態では、出力ドライバーDR1~DRnは、電流値isの駆動電流を流す駆動電流源を有する第1のグループGR1の出力ドライバーDA1~DA4と、電流値a×is=4×isの駆動電流を流す駆動電流源を有する第2のグループGR2の出力ドライバーDB1~DB4を含む。これらの駆動電流源は、図1を例にとればゲートにバイアス電圧が印加される駆動電流源用のトランジスターT1により実現される。例えばis=875μAである。
このように図15では、出力ドライバーDR1~DRnのうちの第1のグループGR1の出力ドライバーDA1~DA4は、電流値isの駆動電流を流す駆動電流源を有している。一方、出力ドライバーDR1~DRnのうちの第2のグループGR2の出力ドライバーDB1~DB4は、電流値a×is=4×isの駆動電流を流す駆動電流源を有している。ここでaは2以上の整数である。電流値a×isの駆動電流を流す駆動電流源は、電流値isの駆動電流を流す駆動電流源の場合に比べて、図1のトランジスターT1のトランジスターサイズを例えばa倍程度にすることにより実現できる。この場合にトランジスターT2、T3、T4、T5、T6のトランジスターサイズについても大きくすることが望ましい。
図15の第2の配置構成例によれば、種々のインターフェースへの対応が可能になる。図9を例にとれば、電流値が4×isである第2のグループGR2の出力ドライバーDB1~DB4のうちの、1個の出力ドライバーを動作オンにして、第2のグループGR2の残りの3個の出力ドライバーを動作オフにすると共に、第1のグループGR1の出力ドライバーDA1~DA4を動作オフにすることで、LVDSの動作モードを実現できる。即ち、i×is=4×875μA=3.5mAの駆動電流を流すことができ、LVDSの動作モードを実現できるようになる。
図10を例にとれば、電流値が4×isである第2のグループGR2の全ての出力ドライバーDB1~DB4と、電流値がisである第1のグループGR1の出力ドライバーDA1~DA4のうちの、2個の出力ドライバーを動作オンにして、残りの2個の出力ドライバーを動作オフにする。更にバイアス電流回路30を動作オンにする。これによりPECLの動作モードを実現できる。即ち、4×4×is+2×is=18×875μA=115.750mAの駆動電流と、バイアス電流回路30からの5.7mAのバイアス電流を流すことができ、PECLの動作モードを実現できるようになる。
図11を例にとれば、電流値が4×isである第2のグループGR2の全ての出力ドライバーDB1~DB4と、電流値がisである第1のグループGR1の出力ドライバーDA1~DA4のうちの、1個の出力ドライバーを動作オンにして、残りの3個の出力ドライバーを動作オフにすることで、HCSLの動作モードを実現できる。即ち、4×4×is+is=17×875μA=14.875mAの駆動電流を流すことができ、HCSLの動作モードを実現できるようになる。
また図12を例にとれば、第2のグループGR2の出力ドライバーDB1~DB4のうちのp個の出力ドライバーと、第1のグループGR1の出力ドライバーDA1~DA4のうちのq個の出力ドライバーを動作オフにすることで、所定のスルーレートのCMOSの動作モードを実現できる。例えばm=4×p+qとすると、図12のm個の出力ドライバーDR1~DRmを動作オンとした場合と同等のスルーレートを実現できる。
そして図15の第2の配置構成例では、図14の第1の配置構成例に比べて回路装置20のレイアウト面積を大幅に縮小できる。例えば4×isの駆動電流を流す出力ドライバーを実現しようとした場合に、図14の第1の配置構成例では、例えば出力ドライバーDR1~DR4というように4個の出力ドライバーを設ける必要がある。これに対して、図15の第2の配置構成例では、例えば1個の出力ドライバーDB1を設けるだけで済む。そして4×isの駆動電流を流す1個の出力ドライバーDB1のレイアウト面積は、4個の出力ドライバーDR1~DR4のレイアウト面積よりも小さい。即ち、後述の図22、図23に示すように各出力ドライバーに対しては4個のプリバッファーを設ける必要があり、4個の出力ドライバーDR1~DR4を設ける構成例では、合計で16個のプリバッファーを設ける必要がある。これに対して1個の出力ドライバーDB1を設ける構成例では、4個のプリバッファーを設ければ済む。また4個の出力ドライバーDR1~DR4を設ける構成例に比べて、1個の出力ドライバーDB1を設ける構成例では、信号の配線領域の面積も小さくでき、このためレイアウト面積を格段に小さくできる。従って、回路装置20のレイアウト面積を小さく抑えながら、多様なインターフェースに対応することが可能になる。なお前述したように図14、図15では、各出力ドライバーの配置領域には、出力ドライバーを構成するトランジスターT1~T6のみならず、各出力ドライバーに対応するプリドライバーなどの制御ブロックも配置されているものとしている。
このように図15では、図1の出力ドライバーDR1~DRnとして8個の出力ドライバーDA1~DA4、DB1~DB4を設けており、n=8となっている。また第1のグループGR1の出力ドライバーDA1~DA4は、電流値isの駆動電流を流す駆動電流源を有し、第2のグループGR2の出力ドライバーDB1~DB4は、電流値a×is=4×isの駆動電流を流す駆動電流源を有しており、a=4となっている。このようにすることで、前述したようにLVDS、PECL、HCSL、CMOSなどの様々な動作モードを実現できると共に回路装置20のレイアウト面積の縮小化も図れる。特に本実施形態では、is=875uAとなっている。このようにすることで、第2のグループGR2の1個の出力ドライバーを動作オンにすることで、図9のLVDSの動作モードを実現できるようになる。また第2のグループGR2の4個の出力ドライバーと第1のグループGR1の2個の出力ドライバーを動作オンにすることで、図10のPECLの動作モードを実現できるようになる。また第2のグループGR2の4個の出力ドライバーと第1のグループGR1の1個の出力ドライバーを動作オンにすることで、図11のHCSLの動作モードを実現できるようになる。従って、コンパクトなレイアウト配置面積でLVDS、PECL、HCSLなどの様々な動作モードの実現が可能になる。
図16~図21に出力ドライバーDR1~DRnの他の配置構成例を示す。本実施形態では、出力ドライバーDR1~DRnは、電流値b×isの駆動電流を流す駆動電流源を有する第3のグループの出力ドライバーを含む。ここでbは2以上でありb≠aとなる整数である。例えば図16~図21では、D1が、電流値isの駆動電流を流す駆動電流源を有する第1のグループの出力ドライバーであり、D2が、電流値a×is=2×isの駆動電流を流す駆動電流源を有する第2のグループの出力ドライバーである。そして図16、図17、図18、図19では、D3が、電流値b×is=3×isの駆動電流を流す駆動電流源を有する第3のグループの出力ドライバーとなる。また図20、図21では、D4が、電流値b×is=4×isの駆動電流を流す駆動電流源を有する第3のグループの出力ドライバーとなる。更に図16~図21では、電流値が5×is、6×is、7×is、8×is、9×is、10×isとなる駆動電流を流す電流源を有する出力ドライバーD5、D6、D7、D8、D9、D10が設けられている。このように第1、第2、第3のグループ等の出力ドライバーを設ければ、これらの各グループの出力ドライバーを組み合わせて出力信号線LQ1、LQ2を駆動することで、様々なインターフェースの動作モードを実現できるようになる。
図22に出力ドライバーDR及び制御ブロックCTBの詳細な構成例を示す。図13で説明したように、制御回路40のCTB1~CTBnの各制御ブロックは、DR1~DRnの各出力ドライバーに対応して設けられている。図22では、CTB1~CTBnの各制御ブロックを制御ブロックCTBと記載し、DR1~DRnの各出力ドライバーを出力ドライバーDRと記載している。
図22に示すように、出力ドライバーDR1~DRnの各出力ドライバーDRは、高電位側電源であるVDDのノードと、第1のノードであるノードN1との間に設けられるトランジスターT1を含む。トランジスターT1は駆動電流源用のトランジスターである。また出力ドライバーDRは、ノードN1と出力信号線LQ1との間に設けられるトランジスターT2と、ノードN1と出力信号線LQ2との間に設けられるトランジスターT3を含む。トランジスターT1は出力信号線LQ1の駆動用のトランジスターであり、トランジスターT3は、出力信号線LQ2の駆動用のトランジスターである。また出力ドライバーDRは、出力信号線LQ1と第2のノードであるノードN2との間に設けられるトランジスターT4と、出力信号線LQ2とノードN2との間に設けられるトランジスターT5を含む。トランジスターT4は、出力信号線LQ1の駆動用のトランジスターであり、トランジスターT5は、出力信号線LQ2の駆動用のトランジスターである。更に出力ドライバーDRは、ノードN2と低電位側電源であるVSSのノードとの間に設けられるトランジスターT6を含む。ここでトランジスターT1、T2、T3、T4、T5、T6は、第1のトランジスター、第2のトランジスター、第3のトランジスター、第4のトランジスター、第5のトランジスター、第6のトランジスターである。このようにすれば、トランジスターT1により駆動電流の電流源を実現でき、トランジスターT2、T3、T4、T5により差動部を実現でき、トランジスターT6により負荷抵抗部を実現できるようになる。
また図22では、トランジスターT1、T2、T3はP型のトランジスターであり、トランジスターT4、T5、T6はN型のトランジスターである。このようにすることで、P型のトランジスターT1により、高電位側の電流源を実現し、N型のトランジスターT6により、低電位側の負荷抵抗部を実現できるようになる。そしてP型のトランジスターT2、T3とN型のトランジスターT4、T5により、P型及びN型のトランジスターを備えた差動部を実現できるようになる。なお出力ドライバーの全てのトランジスターをN型のトランジスターで実現するなどの変形実施も可能である。
また図22では、制御ブロックCTBは、設定回路STCとプリバッファーPB1、PB2、PB3、PB4を含む。設定回路STCは、差動の入力信号IN、INXが入力され、例えばタイミング調整等が行われた差動の入力信号IN’、INX’を出力する。プリバッファーPB1、PB2は、入力信号IN’のバッファリングを行って、バッファリングされた入力信号IN’を、出力ドライバーDRのトランジスターT3、T5のゲートに出力する。プリバッファーPB3、PB4は、入力信号INX’のバッファリングを行って、バッファリングされた入力信号INX’を、出力ドライバーDRのトランジスターT2、T4のゲートに出力する。このようなプリバッファーPB1、PB2、PB3、PB4を設けることで、トランジスターT2、T3、T4、T5のゲートに入力される信号の波形の鈍りが抑制され、出力ドライバーDRによる出力信号線LQ1、LQ2の適切な駆動が可能になる。また設定回路STCは、図9~図12で説明した各動作モードでのトランジスターT1、T6等のオン、オフの設定のロジック処理も行う。
図23は、図22の出力ドライバーDR及び制御ブロックCTBのレイアウト配置例である。具体的には図23は、図15で説明した4×isの駆動電流を流す場合の出力ドライバーDR及び制御ブロックCTBのレイアウト配置例である。図23において、方向DT2は方向DT1に直交する方向であり、方向DT3は方向DT1の反対方向であり、方向DT4は方向DT2の反対方向である。出力ドライバーDRのP型のトランジスターT1とN型のトランジスターT6は方向DT2に沿って配置される。これらのトランジスターT1、T6のトランジスターサイズは、4×isの駆動電流を流すために大きなサイズになっている。そして出力ドライバーDRの差動部を構成するP型のトランジスターT2、T3及びN型のトランジスターT4、T5も方向DT2に沿って配置される。これらのトランジスターT2、T3、T4、T5は、そのトランジスターサイズがトランジスターT1、T6に比べて小さく、トランジスターT1、T6の配置領域に内包される領域に配置されている。またトランジスターT2、T3、T4、T5の方向DT3側、方向DT1側には、配線領域RGL1、RGL2が設けられている。
そして図22のプリバッファーPB1~PB4や設定回路STCは、トランジスターT1~T6の配置領域の方向DT4側の領域に配置されている。図23に示すように、これらのプリバッファーPB1~PB4や設定回路STCの配置領域のレイアウト面積や配線領域RGL1、RGL2のレイアウト面積は、大きい。例えば図14の第1の配置構成例では、DR1~DR20の各出力ドライバー毎に、プリバッファーPB1~PB4及び設定回路STCと配線領域RGL1、RGL2とが設けられることになるため、回路のレイアウト面積が増加してしまう。一方、図15の第2の配置構成例では、例えばDB1~DB4の各出力ドライバーに対して、プリバッファーPB1~PB4及び設定回路STCと配線領域RGL1、RGL2とを設ければ済むため、図14の第1の配置構成例に比べて、回路のレイアウト面積を小さくできる。従って、回路のレイアウト面積の増加を抑えながら多様なインターフェースの動作モードを実現することが可能になる。
3.発振器
図24に本実施形態の発振器4の構成例を示す。発振器4は、本実施形態の回路装置20と振動子10を含む。そして回路装置20は、振動子10を用いて発振信号OSCKを生成する発振信号生成回路70を含み、前述した入力信号IN、INXは、発振信号OSCKに基づく信号となっている。
振動子10は、電気的な信号により機械的な振動を発生する素子である。振動子10は、例えば水晶振動片などの振動片により実現できる。例えば振動子10は、カット角がATカットやSCカットなどの厚みすべり振動する水晶振動片などにより実現できる。例えば振動子10は、SPXO(Simple Packaged Crystal Oscillator)の振動子であってもよい。或いは振動子10は、恒温槽を備える恒温槽型発振器(OCXO)に内蔵されている振動子であってもよいし、恒温槽を備えない温度補償型発振器(TCXO)に内蔵されている振動子であってもよい。なお本実施形態の振動子10は、例えば厚みすべり振動型以外の振動片や、水晶以外の材料で形成された圧電振動片などの種々の振動片により実現できる。例えば振動子10として、SAW(Surface Acoustic Wave)共振子や、シリコン基板を用いて形成されたシリコン製振動子としてのMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)振動子等を採用してもよい。
回路装置20は、例えば半導体プロセスにより製造されるIC(Integrated Circuit)であり、半導体基板上に回路素子が形成された半導体チップである。回路装置20は、発振信号生成回路70、出力回路90を含む。更に回路装置20は、処理回路50、インターフェース回路60、バイアス電圧生成回路42を含むことができる。
発振信号生成回路70は、発振回路80とPLL(Phase Locked Loop)回路82を含む。発振回路80は、振動子10を発振させて発振信号OSCKを生成する。例えば発振回路80は、振動子10を振動させる駆動を行って発振信号OSCKを生成する。例えば発振回路80としてはピアース型の水晶発振回路などを用いることができる。
PLL回路82は、発振回路80からの発振信号OSCKに基づいて、出力回路90への入力信号IN、INXを生成する。例えば発振信号OSCKの周波数を逓倍した信号を、入力信号IN、INXとして生成して、出力回路90に出力する。PLL回路82としては、例えばフラクショナル-N型のPLL回路などを用いることができる。例えばPLL回路82は、処理回路50により設定された周波数コードに対応する周波数の信号を、入力信号IN、INXとして生成する。
出力回路90は、出力ドライバーDR1~DRnと制御回路40を含む。そして入力信号IN、INXに基づいて、出力信号OUT、OUTXを出力する。即ち、設定された動作モードに対応するインターフェースの信号波形の出力信号OUT、OUTXを出力する。出力信号OUT、OUTXは、発振器4の外部接続端子を介して外部に出力される。なお出力回路90が、複数チャンネルの出力信号OUT、OUTXを出力できるようにしてもよい。例えば複数チャンネルの各チャンネル毎に異なるインターフェースの動作モードの出力信号OUT、OUTXを出力できるようにしてもよい。例えば第1のチャンネルにおいて、LVDS、PECL、HCSL、CMOSのいずれかの動作モードの出力信号OUT、OUTXを出力し、第2のチャンネルにおいても、第1のチャンネルとは独立に、LVDS、PECL、HCSL、CMOSのいずれかの動作モードの出力信号OUT、OUTXを出力するようにしてもよい。
バイアス電圧生成回路42が、出力回路90の出力ドライバーDR1~DRnにおいて流れる駆動電流を設定するためのバイアス電圧を生成する。バイアス電圧生成回路42は、例えば演算増幅器、トランジスター、抵抗又はキャパシターなどにより構成されるアナログ回路により実現できる。
処理回路50は、回路装置20の種々の制御処理や設定処理を行う。例えば処理回路50は、動作モードの設定処理や出力チャンネルの設定処理などを行う。また処理回路50は、回路装置20の各回路ブロックの制御処理を行う。また処理回路50が、温度補償処理、エージング補正処理、或いはデジタルフィルター処理などのデジタル信号処理を行ってもよい。温度補償処理を行う場合には、例えば温度センサーを設け、処理回路50が、温度センサーからの温度検出情報に基づいて、発振周波数の温度特性を補償する温度補償処理を行い、発振周波数を制御するための周波数制御データを出力する。具体的には処理回路50は、温度に応じて変化する温度検出データと、近似関数の係数である温度補償係数のデータに基づいて、温度変化による発振周波数の変動をキャンセル又は抑制するための温度補償処理を行う。即ち温度変化があった場合にも発振周波数を一定にするための温度補償処理を行う。処理回路50は、ゲートアレイ等の自動配置配線によるASIC(Application Specific Integrated Circuit)の回路により実現できる。或いは処理回路50を、DSP(Digital Signal Processor)、CPU(Central Processing Unit)などのプロセッサーにより実現してもよい。
インターフェース回路60は、I2C(Inter Integrated Circuit)、SPI(Serial Peripheral Interface)などのインターフェースを実現する回路である。即ちインターフェース回路60は、発振器4の外部装置との間のインターフェース処理を行う。このインターフェース回路60を用いて、出力信号OUT、OUTXのクロック周波数や出力チャンネルなどの設定が可能になる。
4.電子機器、移動体
図25に、本実施形態の回路装置20を含む電子機器500の構成例を示す。電子機器500は、振動子10、回路装置20、処理装置520を含む。また電子機器500は、アンテナANT、通信インターフェース510、操作インターフェース530、表示部540、メモリー550を含むことができる。振動子10と回路装置20により発振器4が構成される。なお電子機器500は図25の構成に限定されず、これらの一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
電子機器500は、例えば基地局又はルーター等のネットワーク関連機器、距離、時間、流速又は流量等の物理量を計測する高精度の計測機器、生体情報を測定する生体情報測定機器、或いは車載機器などである。生体情報測定機器は例えば超音波測定装置、脈波計又は血圧測定装置等である。車載機器は自動運転用の機器等である。また電子機器500は、頭部装着型表示装置や時計関連機器などのウェアラブル機器、ロボット、印刷装置、投影装置、スマートフォン等の携帯情報端末、コンテンツを配信するコンテンツ提供機器、或いはデジタルカメラ又はビデオカメラ等の映像機器などであってもよい。
通信インターフェース510は、アンテナANTを介して外部からデータを受信したり、外部にデータを送信する処理を行う。プロセッサーである処理装置520は、電子機器500の制御処理や、通信インターフェース510を介して送受信されるデータの種々のデジタル処理などを行う。処理装置520の機能は、例えばマイクロコンピューターなどのプロセッサーにより実現できる。操作インターフェース530は、ユーザーが入力操作を行うためのものであり、操作ボタンやタッチパネルディスプレイなどにより実現できる。表示部540は、各種の情報を表示するものであり、液晶や有機ELなどのディスプレイにより実現できる。メモリー550は、データを記憶するものであり、その機能はRAMやROMなどの半導体メモリーにより実現できる。
図26に、本実施形態の回路装置20を含む移動体の例を示す。本実施形態の回路装置20は、例えば、車、飛行機、バイク、自転車、或いは船舶等の種々の移動体に組み込むことができる。移動体は、例えばエンジンやモーター等の駆動機構、ハンドルや舵等の操舵機構、各種の電子機器を備えて、地上や空や海上を移動する機器・装置である。図26は移動体の具体例としての自動車206を概略的に示している。自動車206には、本実施形態の回路装置20を有する不図示の発振器が組み込まれる。制御装置208は、発振器により生成されたクロック信号により動作する。制御装置208は、例えば車体207の姿勢に応じてサスペンションの硬軟を制御したり、個々の車輪209のブレーキを制御する。例えば制御装置208により、自動車206の自動運転を実現してもよい。なお本実施形態の回路装置20が組み込まれる機器は、このような制御装置208には限定されず、自動車206等の移動体に設けられるメーターパネル機器やナビゲーション機器などの種々の車載機器に組み込むことが可能である。
以上に説明したように本実施形態の回路装置は、差動出力信号を構成する第1の出力信号が出力される第1の出力信号線と、差動出力信号を構成する第2の出力信号が出力される第2の出力信号線と、第1の出力信号線及び第2の出力信号線に接続される差動入力差動出力の第1~第nの出力ドライバー(nは2以上の整数)と、を含む。そして第1のモードにおいて、第1~第nの出力ドライバーのうちのi個の出力ドライバー(iは1≦i≦nとなる整数)が、差動入力信号を構成する第1の入力信号及び第2の入力信号に基づいて第1の出力信号線及び第2の出力信号線を駆動する。また第2のモードにおいて、第1~第nの出力ドライバーのうちのj個の出力ドライバー(jは1≦j≦nでありj≠iとなる整数)が、第1の入力信号及び第2の入力信号に基づいて第1の出力信号線及び第2の出力信号線を駆動する。
このように本実施形態では、第1、第2の出力信号線と、第1、第2の入力信号に基づいて第1、第2の出力信号線を駆動する第1~第nの出力ドライバーとが、回路装置に設けられる。そして第1のモードでは、i個の出力ドライバーが第1、第2の出力信号線を駆動することで、例えば第1のインターフェースの規格に準じた信号波形で、第1、第2の出力信号線を駆動できるようになる。一方、第2のモードでは、j個の出力ドライバーが第1、第2の出力信号線を駆動することで、例えば第2のインターフェースの規格に準じた信号波形で、第1、第2の出力信号線を駆動できるようになる。そして本実施形態では、第1~第nの出力ドライバーの中から、各インターフェースに必要な出力ドライバーを設定して、第1、第2の出力信号線を駆動できるため、回路装置の回路面積の増加を抑えることができる。従って、回路面積の増加を抑えながら多様なインターフェースの動作モードを実現できる回路装置の提供が可能になる。
また本実施形態では、第1~第nの出力ドライバーは、電流値isの駆動電流を流す駆動電流源を有する第1のグループの出力ドライバーと、電流値a×is(aは2以上の整数)の駆動電流を流す駆動電流源を有する第2のグループの出力ドライバーと、を含んでもよい。
このようにすれば、電流値isの駆動電流を流す第1のグループの出力ドライバーのうちのいくつかの出力ドライバーを動作オンにしたり、電流値a×isの駆動電流を流す第2のグループの出力ドライバーのうちのいくつかの出力ドライバーを動作オンにすることで、駆動電流の電流値が異なる様々なインターフェースの動作モードに対応できるようになる。
また本実施形態では、n=8、a=4であってもよい。このようにすれば、第1~第8の出力ドライバーとして、電流値isの駆動電流を流す第1のグループの出力ドライバーと、電流値4×isの駆動電流を流す第2のグループの出力ドライバーが設けられるようになる。そして電流値isの駆動電流を流す第1のグループのいくつかの出力ドライバーを動作オンにしたり、電流値4×isの駆動電流を流す第2のグループのいくつかの出力ドライバーを動作オンにすることで、駆動電流の電流値が異なる様々なインターフェースの動作モードに対応できるようになる。
また本実施形態では、is=875uAであってもよい。このようにすれば、is=875uAの倍数に応じた電流値の駆動電流を流すことが必要な様々なインターフェースの動作モードに対応できるようになる。
また本実施形態では、第1~第nの出力ドライバーは、電流値b×is(bは2以上でありb≠aとなる整数)の駆動電流を流す駆動電流源を有する第3のグループの出力ドライバーを含んでもよい。
このようにすれば、電流値isの駆動電流を流す第1のグループのいくつかの出力ドライバーを動作オンにしたり、電流値a×isの駆動電流を流す第2のグループのいくつかの出力ドライバーを動作オンにしたり、電流値b×isの駆動電流を流す第3のグループのいくつかの出力ドライバーを動作オンにすることで、様々なインターフェースの動作モードに対応できるようになる。
また本実施形態では、第1の出力信号線及び第2の出力信号線に接続され、高電位側電源から第1の出力信号線及び第2の出力信号線にバイアス電流を流すバイアス電流回路を含んでもよい。
このようにすれば、所定のインターフェースの動作モードに対応する際に、出力ドライバーからの駆動電流に加えて、バイアス電流回路からのバイアス電流を用いて第1、第2の出力信号線を駆動することが可能になる。
また本実施形態では、第1~第nの出力ドライバーの各出力ドライバーは、高電位側電源ノードと第1のノードとの間に設けられる第1のトランジスターと、第1のノードと第1の出力信号線との間に設けられる第2のトランジスターと、第1のノードと第2の出力信号線との間に設けられる第3のトランジスターを含んでもよい。また各出力ドライバーは、第1の出力信号線と第2のノードとの間に設けられる第4のトランジスターと、第2の出力信号線と第2のノードとの間に設けられる第5のトランジスターと、第2のノードと低電位側電源ノードとの間に設けられる第6のトランジスターを含んでもよい。
このようにすれば、第1のトランジスターを駆動電流源用のトランジスターとして、第2、第3、第4、第5のトランジスターにより構成される差動部を用いて、第1、第2の出力信号線を駆動できるようになる。
また本実施形態では、第1~第3のトランジスターはP型のトランジスターであり、第4~第6のトランジスターはN型のトランジスターであってもよい。
このようにすれば、P型の第1のトランジスターにより、高電位側の電流源を実現し、N型の第6のトランジスターにより、低電位側の負荷抵抗部を実現できるようになる。そしてP型の第2、第3のトランジスターとN型の第4、第5のトランジスターにより、差動部を実現できるようになる。
また本実施形態では、第1のモードでは、第1~第nの出力ドライバーのうちのi個の出力ドライバー以外の出力ドライバーは、動作オフとなり、第2のモードでは、第1~第nの出力ドライバーのうちのj個の出力ドライバー以外の出力ドライバーは、動作オフとなってもよい。
このようにすれば、第1のモードでは、i個の出力ドライバーだけにより第1、第2の出力信号線を駆動し、第2のモードでは、j個の出力ドライバーだけにより第1、第2の出力信号線を駆動できるようになり、各インターフェースに対応する個数の出力ドライバーによる適切な駆動が可能になる。
また本実施形態では、振動子を用いて発振信号を生成する発振信号生成回路を含み、第1の入力信号及び第2の入力信号は、発振信号に基づく信号であてもよい。
このようにすれば、振動子を用いて生成された発振信号に基づく第1、第2の入力信号を、第1~第nの出力ドライバーによりバッファリングして、各インターフェースに対応した信号波形の第1、第2の出力信号として出力できるようになる。
また本実施形態は、上記記載の回路装置と、振動子と、を含む発振器に関係する。
また本実施形態は、上記記載の回路装置を含む電子機器に関係する。
また本実施形態は、上記記載の回路装置を含む移動体に関係する。
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また本実施形態及び変形例の全ての組み合わせも、本発明の範囲に含まれる。また回路装置、発振器、電子機器、移動体の構成・動作や、出力ドライバーの回路構成及び配置構成等も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
DR1~DRn、DR…出力ドライバー、IN、INX…入力信号、
OUT、OUTX…出力信号、LQ1、LQ2…出力信号線、
T1~T6、TB1~TB4…トランジスター、N1、N2…ノード、
IS1…駆動電流、IS2、IS3…バイアス電流、
BSP1、BSP2、BSN…バイアス電圧、
CTB1~CTBn、CTB…制御ブロック、STC…設定回路、
DA1~DA4、DB1~DB4、D1~D10…出力ドライバー、
PB1~PB4…プリバッファー、RGL1、RGL2…配線領域、OSCK…発振信号、
4…発振器、10…振動子、20…回路装置、30…バイアス電流回路、
40…制御回路、42…バイアス電圧生成回路、50…処理回路、
60…インターフェース回路、70…発振信号生成回路、80…発振回路、
82…PLL回路、90…出力回路、
206…自動車、207…車体、208…制御装置、209…車輪、
500…電子機器、510…通信インターフェース、520…処理装置、
530…操作インターフェース、540…表示部、550…メモリー

Claims (13)

  1. 差動出力信号を構成する第1の出力信号が出力される第1の出力信号線と、
    前記差動出力信号を構成する第2の出力信号が出力される第2の出力信号線と、
    前記第1の出力信号線及び前記第2の出力信号線に接続される差動入力差動出力の第1~第nの出力ドライバー(nは2以上の整数)と、
    前記第1の出力信号線及び前記第2の出力信号線に接続され、高電位側電源から前記第1の出力信号線及び前記第2の出力信号線にバイアス電流を流すバイアス電流回路と、
    を含み、
    第1のモードにおいて、前記第1~第nの出力ドライバーのうちのi個の出力ドライバー(iは1≦i≦nとなる整数)が、差動入力信号を構成する第1の入力信号及び第2の入力信号に基づいて前記第1の出力信号線及び前記第2の出力信号線を駆動し、
    第2のモードにおいて、前記第1~第nの出力ドライバーのうちのj個の出力ドライバー(jは1≦j≦nでありj≠iとなる整数)が、前記第1の入力信号及び前記第2の入力信号に基づいて前記第1の出力信号線及び前記第2の出力信号線を駆動し、
    前記第1~第nの出力ドライバーの各出力ドライバーは、
    高電位側電源ノードと第1のノードとの間に設けられる第1のトランジスターと、
    前記第1のノードと前記第1の出力信号線との間に設けられる第2のトランジスターと、
    前記第1のノードと前記第2の出力信号線との間に設けられる第3のトランジスターと、
    前記第1の出力信号線と第2のノードとの間に設けられる第4のトランジスターと、
    前記第2の出力信号線と前記第2のノードとの間に設けられる第5のトランジスターと、
    前記第2のノードと低電位側電源ノードとの間に設けられる第6のトランジスターと、
    を含み、
    前記第1のモードでは、
    前記i個の出力ドライバーにおいて、前記第1、第6のトランジスターのゲートにバイアス電圧が印加され、前記第3、第5のトランジスターのゲートに前記第1の入力信号に対応する信号が入力され、前記第2、第4のトランジスターのゲートに前記第2の入力信号に対応する信号が入力され、
    前記バイアス電流回路が前記第1、第2の出力信号線に流す前記バイアス電流がオフになり、
    前記第2のモードでは、
    前記j個の出力ドライバーにおいて、前記第1のトランジスターのゲートにバイアス電圧が印加され、前記第3のトランジスターのゲートに前記第1の入力信号に対応する信号が入力され、前記第2のトランジスターのゲートに前記第2の入力信号に対応する信号が入力され、前記第4、第5、第6のトランジスターがオフになり、
    前記バイアス電流回路が前記第1、第2の出力信号線に流す前記バイアス電流がオンになることを特徴とする回路装置。
  2. 請求項1に記載の回路装置において、
    第3のモードにおいて、前記第1~第nの出力ドライバーのうちのk個の出力ドライバー(kは1≦k≦nとなる整数)が、前記第1の入力信号及び前記第2の入力信号に基づいて前記第1の出力信号線及び前記第2の出力信号線を駆動し、
    前記第3のモードでは、
    前記k個の出力ドライバーにおいて、前記第1のトランジスターのゲートにバイアス電圧が印加され、前記第3のトランジスターのゲートに前記第1の入力信号に対応する信号が入力され、前記第2のトランジスターのゲートに前記第2の入力信号に対応する信号が入力され、前記第4、第5、第6のトランジスターがオフになり、
    前記バイアス電流回路が前記第1、第2の出力信号線に流す前記バイアス電流がオフになることを特徴とする回路装置。
  3. 請求項1又は2に記載の回路装置において、
    第4のモードにおいて、前記第1~第nの出力ドライバーのうちのm個の出力ドライバー(mは1≦m≦nとなる整数)が、前記第1の入力信号及び前記第2の入力信号に基づいて前記第1の出力信号線及び前記第2の出力信号線を駆動し、
    前記第4のモードでは、
    前記m個の出力ドライバーにおいて、前記第1、第6のトランジスターがオンになり、前記第3、第5のトランジスターのゲートに前記第1の入力信号に対応する信号が入力され、前記第2、第4のトランジスターのゲートに前記第2の入力信号に対応する信号が入力され、
    前記バイアス電流回路が前記第1、第2の出力信号線に流す前記バイアス電流がオフになることを特徴とする回路装置。
  4. 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の回路装置において、
    前記第1~第nの出力ドライバーは、
    電流値isの駆動電流を流す駆動電流源を有する第1のグループの出力ドライバーと、
    電流値a×is(aは2以上の整数)の駆動電流を流す駆動電流源を有する第2のグループの出力ドライバーと、
    を含むことを特徴とする回路装置。
  5. 請求項に記載の回路装置において、
    n=8、a=4であることを特徴とする回路装置。
  6. 請求項4又は5に記載の回路装置において、
    is=875uAであることを特徴とする回路装置。
  7. 請求項4乃至6のいずれか一項に記載の回路装置において、
    前記第1~第nの出力ドライバーは、
    電流値b×is(bは2以上でありb≠aとなる整数)の駆動電流を流す駆動電流源を有する第3のグループの出力ドライバーを含むことを特徴とする回路装置。
  8. 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の回路装置において、
    前記第1~第3のトランジスターはP型のトランジスターであり、前記第4~第6のトランジスターはN型のトランジスターであることを特徴とする回路装置。
  9. 請求項1乃至8のいずれか一項に記載の回路装置において、
    前記第1のモードでは、前記第1~第nの出力ドライバーのうちの前記i個の出力ドライバー以外の出力ドライバーは、動作オフとなり、
    前記第2のモードでは、前記第1~第nの出力ドライバーのうちの前記j個の出力ドライバー以外の出力ドライバーは、動作オフとなることを特徴とする回路装置。
  10. 請求項1乃至9のいずれか一項に記載の回路装置において、
    振動子を用いて発振信号を生成する発振信号生成回路を含み、
    前記第1の入力信号及び前記第2の入力信号は、前記発振信号に基づく信号であることを特徴とする回路装置。
  11. 請求項10に記載の回路装置と、
    前記振動子と、
    を含むことを特徴とする発振器。
  12. 請求項1乃至10のいずれか一項に記載の回路装置を含むことを特徴とする電子機器。
  13. 請求項1乃至10のいずれか一項に記載の回路装置を含むことを特徴とする移動体。
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