JPH06303122A - 入力回路 - Google Patents

入力回路

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JPH06303122A
JPH06303122A JP5091332A JP9133293A JPH06303122A JP H06303122 A JPH06303122 A JP H06303122A JP 5091332 A JP5091332 A JP 5091332A JP 9133293 A JP9133293 A JP 9133293A JP H06303122 A JPH06303122 A JP H06303122A
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素明 川崎
Masami Izeki
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    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/0175Coupling arrangements; Interface arrangements
    • H03K19/018Coupling arrangements; Interface arrangements using bipolar transistors only
    • H03K19/01806Interface arrangements
    • H03K19/01812Interface arrangements with at least one differential stage

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 TTLやCMOSレベルの入力信号をECL
信号に変換する際等に用いられる入力回路において、入
力信号の最高周波数の許容値を低下させることなく、ノ
イズパルスの発生を防止する。 【構成】 入力信号を検出して当該入力信号を所定電圧
に制限するレベルコンパレータQ1、Q2をECL信号
出力のためのレベルコンパレータQ3、Q4の前段に設
ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばTTLまたはC
MOSレベルの入力信号をECL信号に変換する際等に
用いられる入力回路(IC)に関する。
【0002】
【従来の技術】図2はTTL、CMOSレベルの入力信
号をECL信号に変換回路(IC)である。
【0003】入力端子2にはCMOS回路またはTTL
回路の出力ドライバによる入力信号が入力され、抵抗R
4を介してトランジスタQ3のベースに接続される。一
方、基準電圧VRはボルテイジホロワ1により低インピ
ーダンス化され抵抗R3を介してトランジスタQ3のベ
ースに入力されるとともに抵抗R7と定電流源I1によ
って、所定の電圧降下させてトランジスタQ4のベース
に入力される。
【0004】トランジスタQ3とトランジスタQ4の各
エミッタは短絡され定電流源I3に接続されている。ト
ランジスタQ3のコレクタ、トランジスタQ4のコレク
タは各々抵抗R5,R6を介して電源端子VCCに接続
されおり、各々、逆相出力端子Q及び正出力端子Q*と
なる。
【0005】図4は入力端子2における入力信号とそれ
によるトランジスタQ3のベースの電圧変化を示す端子
電圧図である。図4(a)はCMOS回路の入力信号の
電圧範囲で電源電圧VCCが5VとするとHレベルは4
〜5VでLレベルは0〜1Vの範囲で保証されている。
【0006】図4(c)はTTL回路の入力信号の電圧
範囲でHレベルは2〜3.5VでLレベルは0.2〜
0.4Vで保証されている。
【0007】トランジスタQ3、Q4からなるレベルコ
ンパレータが比較電圧であるトランジスタQ4のベース
電圧に対して、トランジスタQ3のベース電圧がいかな
るH、Lレベル入力条件でもトランジスタQ4に比べて
±4VT(VTはkT/qk:ボルツマン常数 T:絶
対温度 q:電子1個の電荷)以上確保しなければなら
ない。高温動作時を考慮すると±150mVは確保する
必要がある。つまり、CMOSレベルが1Vの時(Lレ
ベルの最大時)、トランジスタQ3のベース電圧−トラ
ンジスタQ4のベース電圧が<−0.15Vかつ、TT
Lレベルが2Vのとき(Hレベルの最小時)、トランジ
スタQ3のベース電圧−トランジスタQ4のベース電圧
が>0.15Vが成り立つ必要がある。
【0008】ここで例えば、基準電圧VRを2.9Vと
しR4/R3の値を2とするとCMOS、TTL各入力
レベルのトランジスタQ3のベース電圧は図4(b)、
(d)の様に電圧変換される。この場合トランジスタQ
3のベース電圧は、CMOSレベルが1Vのとき約2.
27V、TTLレベルが2Vのとき2.6Vでありその
差は0.3Vを越えているので前記条件を満たしてい
る。トランジスタQ4のベース電圧を2.435V程度
になるように抵抗R7及び定電流源I1を設定すると図
2の入力回路はCMOS、TTL各回路からの入力信号
を正及び逆相出力Q、Q*端子に差動ECL信号として
出力する。またTTL信号の一般的なスレシュホルドレ
ベル1.4VにおいてトランジスタQ3のベース電圧は
2.4Vになり図2の入力回路のスレシュホルドレベル
と非常に近いのでこの件においても望ましい特性を持ち
合わせている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところが図2に示す従
来の入力回路は特にトランジスタのコレクタ出力である
定電流源I3などに存在する寄生容量Cxによって以下
の問題点が生じる。この問題点を図3を使用して説明す
る。図3(a)は入力端子2及びトランジスタQ3のベ
ースの入力信号波形であり、図3(b)、(c)は各々
トランジスタQ3、Q4のコレクタの逆正相ECL出力
信号である。
【0010】時刻t1以前ではのコレクタQ3、Q4の
エミッタ電圧はVR−R7・I1−Vf(Vfはトラン
ジスタの導通時のベースエミッタ間降下電圧)であり、
寄生容量Cxの放電動作は終了している。
【0011】時刻t1で入力信号がL→Hレベルに変化
したとき、トランジスタQ3のベースエミッタ間電圧は
瞬時的に大電圧になりよって図3(b)の様にトランジ
スタQ3のコレクタに負のオーバーシュートを発生す
る。一方、トランジスタQ4のベースエミッタ間電圧を
十分大きくしたがってトランジスタQ4は直ちにOFF
状態にならなず寄生容量Cxの充電が終了するまでその
コレクタ電圧は徐々に上昇する。入力信号のHレベルが
5VのときトランジスタQ3のエミッタ電圧が3.6−
Vfになるまで寄生容量Cxは充電される。
【0012】時刻t2のとき、入力信号はH→Lレベル
に変化するのでトランジスタQ3はOFFし、トランジ
スタQ3のコレクタ電圧はL→Hレベル変化する(図3
(b))。しかし、トランジスタQ4は寄生容量Cxの
定電流源I3による放電動作が終了するまでONしない
ので、そのコレクタ電圧はこの終了時間t3からLレベ
ルに変化する(図3(c))。この放電動作はトランジ
スタQ4のエミッタ電圧がVR−R7・I1−Vfにな
るまで続く。
【0013】以上説明した従来例の差動ECL出力信号
では入力信号がH→Lレベルに変化したとき論理レベル
が双方ともHレベルになる期間(t2からt3)が存在
し、この期間において次段のECL回路において図3
(d)ようにノイズパルスを発生したりパルスデューテ
ィーを悪化させる。特に入力信号がクロック信号のとき
致命的な場合が多い。このため、ノイズパルスの発生を
抑制するように時定数を含む回路を使用していたために
入力信号の最高周波数の許容値を低下させていた。
【0014】本発明の目的は入力信号の最高周波数の許
容値を低下させることなく、ノイズパルスを発生しない
入力回路を提供することである。
【0015】
【課題を解決するための手段及び作用】CMOS、TT
Lレベルの入力信号を差動ECL信号に変換する入力回
路において、入力信号を減衰して入力する第1のレベル
コンパレータの被比較端子の最大電圧がTTL最小Hレ
ベル以上の近傍電圧に制限する第2のレベルコンパレー
タを設けたものである。
【0016】
【実施例】図1は本発明を使用した入力回路(IC)の
実施例である。
【0017】図2の従来例と同じ動作をするものについ
ては同番号が付けられている。以下、図2との差異につ
いて説明する。
【0018】トランジスタQ3のベースに入力される減
衰入力信号はコレクタとベースが短絡されたトランジス
タQ2に接続される。基準電圧VRは抵抗R1と定電流
源I1からなる所定の電圧を降下させてトランジスタQ
1のベースに接続させ、トランジスタQ1のコレクタは
電源VCCに接続し、トランジスタQ1のエミッタはト
ランジスタQ2のエミッタと短絡させて、トランジスタ
Q1のエミッタは定電流源I2に接続される。さらに抵
抗R2と定電流源I1からなる電圧を降下してトランジ
スタQ4のベースに接続する。ここでR1+R2=R7
とする。
【0019】今、トランジスタQ1のベース電圧をTT
Lレベル最小Hレベル電圧2.6Vにするとトランジス
タQ3のベース電圧が2.6Vより大きくなるとトラン
ジスタQ2はONし最大電流I2が抵抗R4と抵抗R3
にシンク電流としてながれトランジスタQ3のベース電
圧の上昇を抑制する。もし、定電流源I2が(VCC
(5V)−2.6V)/R4+(VR(2.9V)−
2.6V)/R3を越える値に設定したときトランジス
タQ3のベースの電圧は入力信号レベルいかなる場合に
も2.6Vを越えない。ところで、従来例の問題点は入
力信号がH及びLレベルに変化したときの電位差分だけ
寄生容量Cxを定電流源I3で放電動作させるために発
生する。本実施例ではこの最大電位差は0.265Vで
あり、従来例の1.165Vに比べて大幅に低減したの
で従来例の様な問題はなくなる。勿論、回路動作を満た
せばトランジスタQ1のベース電圧はTTLレベルの最
小Hレベルに限ったものではない。
【0020】以下、上述した入力回路の適用例を説明す
る。
【0021】図5はLBP(レーザー・ビーム・プリン
タ)や画像メモリなどに使用される同期クロック・ジェ
ネレータの構成例である。三角波信号を発生する三角波
VCO3の充放電切換を制御する矩形波信号と水晶発振
器2より出力される基準クロック信号は位相比較器4で
位相比較される。これによって、三角波VCO3の三角
波信号は基準クロック信号と等しく周波数の安定した信
号となる。この三角波信号はレベル比較器群51〜5N
に入力され比較電圧群V1〜VNと比較され充放電切換
信号とともに位相計測記憶部6に入力される。比較電圧
群V1〜VNは三角波信号に対して適切に選ぶことによ
ってレベル比較器群51〜5Nの出力パルスエッジが三
角波信号の1周期を等分割に領域分けできる。
【0022】一方、位相計測記憶部6には同期トリガ信
号11を入力回路7を介して入力される。同期トリガ信
号はLBPの場合、紙の横位置を代表するBD(ビーム
・ディテクト)パルスであり、画像メモリの場合はビデ
オ信号水平同期信号である。この同期トリガ信号の所定
のエッジで前述のレベル比較出力パルスエッジをラッチ
することにより、同期トリガエッジの位相計測し記憶す
る。この同期トリガ位相データとレベル比較パルス群は
出力セット・リセット制御部に入力され、RSFF10
に入力され出力信号12を同期トリガ信号に同期した基
準クロック信号周波数と等しい同期クロック信号にす
る。この同期クロック信号は、LBPの場合は印画素ク
ロック、画像メモリの場合サンプリングクロックとな
る。同期精度はレベル比較器の個数で決定される。
【0023】また同期クロック周波数は20MHz以上
の周波数で同期精度もクロック周期の1/10以下が望
まれているため位相計測記憶部6、出力セット・リセッ
ト制御部、RSFF10などは高速のECL回路が必要
になる。このため入力回路7はCMOS、TTLレベル
からECLレベルに変換するものでなければならない。
加えて同期トリガエッジはただ一つであり、ノイズパル
ス発生やエッジがなまることによるジッタ発生はLB
P、画像メモリとも画質を崩すので禁物である。したが
って、入力回路7は上述した入力回路でなければならな
い。
【0024】図6はビデオ画像などの中間調画像を印画
するLBPにおいてレーザービームを印画素内で画素情
報に応じてパルス幅変調する画素変調回路である。入力
端子14には図5に示す同期クロックジェネレータの同
期クロック信号出力であるところの印画素クロック信号
が入力され入力回路71を介して三角波信号発生部13
に入力されこれと同期した三角波信号発生してレベルコ
ンパレータ17に入力される。
【0025】一方、入力端子131〜13Xには画素情
報が印画素クロック単位で入力され各々入力回路72〜
7Xを介してD/A変換器16に入力される。D/A変
換器16の出力電圧はレベル比較器17に入力され前述
の三角波信号とレベル比較され画素情報に応じたパルス
幅の出力信号15を発生してこれがレーザー照射量を制
御することにより印画像に階調を持たせる。画素情報の
ビット数が階調性を決定する。低電圧電源(ex.5
v)で三角波信号を発生するためには充放電電流を高速
で切り換える電流ロジックであるECL回路が必須であ
る。
【0026】またD/A変換器16は印画素単位でレベ
ル比較電圧をできるだけ速く発生する必要がある(変換
時間を極力短く)ため、高速のECL回路で構成する必
要がある。これより入力回路71、72〜7Xは本発明
を使用した入力回路が必要である。
【0027】以上説明したように高速高精度なタイミン
グパルスを入力する入力回路が必要な回路システムが数
多くあり、特にIC回路において本発明の入力回路は有
効である。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、広
いHレベル範囲を所定レベル以下に制限するレベルコン
パレータを設けたことによりCMOS及びTTLレベル
の入力信号をECLレベルに変換する入力回路におい
て、入力信号の最高周波数の許容値を低下させることな
く、ノイズ・パルスの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施した入力回路である。
【図2】従来の入力回路である。
【図3】従来の入力回路の動作タイムチャートである。
【図4】入力論理電圧の変換図である。
【図5】図1に示す入力回路を適用した同期クロック・
ジェネレータの構成図である。
【図6】図1に示す入力回路を適用したLBPの画素変
調回路の構成図である。
【符号の説明】
1 ボルテージホロア Q3、Q4 トランジスタ R1〜R6 抵抗 I1〜I3 低電流源

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも1つのトランジスタペアのエ
    ミッタを電気的に接続されている第1のレベルコンパレ
    ータを含み、入力信号を所定のレベルに変換する入力回
    路において、入力信号を検出し入力信号を所定電圧に制
    限する第2のレベルコンパレータを含むことを特徴とす
    る入力回路。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の入力回路において、前
    記第2のレベルコンパレータは第1のレベルコンパレー
    タの被比較入力端子にコレクタとベースを接続したトラ
    ンジスタを含むことを特徴とする入力回路。
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