JPH0715298A

JPH0715298A - クロックレベル自動調整回路

Info

Publication number: JPH0715298A
Application number: JP5150238A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Tajima; 一幸田島; Masaaki Kawai; 正昭河合; Hidetoshi Naito; 英俊内藤; Yuji Takizawa; 雄二滝澤; Toshimi Ikeda; 聡美池田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1993-06-22
Filing date: 1993-06-22
Publication date: 1995-01-17

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、ＥＣＬレベル等の高速のクロック
信号を同軸ケーブル等を用いて伝送する場合に終端での
電圧レベルを自動的に調整する回路に関し、差動バッフ
ァの出力信号のレベルを監視して差動バッファへの入力
リファレンス電圧を適切に調整し、受信信号のレベルず
れを確実に補償することを目的とする。【構成】クロック信号と入力リファレンス電圧との差
分信号をレベル調整後のクロック信号として出力する差
動バッファ１と、この差動バッファ１からの出力信号の
平均を得る低域通過フィルタ６と、この低域通過フィル
タ６からの平均とクロック信号について予め設定されて
いる所定レベルに対応する設定電圧との差分信号を入力
リファレンス電圧として差動バッファ１へフィードバッ
クするオペアンプ７とをそなえて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＥＣＬ（Emitter Coup
led Logic)レベル等の高速のクロック信号（ディジタル
信号）を同軸ケーブル等を用いて伝送する場合に終端
（受信側）での電圧レベルを自動的に調整するための回
路に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、図９に示すように、ＥＣＬバッ
ファ３１からのＥＣＬレベルの信号を同軸ケーブル３２
を用いて伝送する場合、受信側では、その同軸ケーブル
３２の特性インピーダンスで終端している。なお、図９
中、符号３３は受信バッファ（差動バッファ）を示し、
Ｒ_Tは終端抵抗、Ｖ_TTは終端電圧である。

【０００３】このとき、同軸ケーブル３２に直流抵抗Ｚ
ｃがあると、同軸ケーブル３２の入口ａ点と出口ｂ点と
の間で電圧降下が生じ、ｂ点では直流レベルが本来のＥ
ＣＬレベルの中心からずれてしまう。このようなずれ
は、出力での交流振幅が大きければ問題ないが、振幅が
減衰する場合には、図１０（ｂ）に示すように、受信バ
ッファ３３での識別不確定範囲のために出力波形が歪ん
でしまう。

【０００４】図１０（ａ），（ｂ）において、点線より
も上側がハイ（Ｈ）レベル、破線よりも下側がロー
（Ｌ）レベルであると識別されるものとすると、図１０
（ａ）に示すように、点線よりも上側に出ている部分
と、破線から下側に出ている部分とが同じ場合には、出
力波形におけるＨレベルとＬレベルとの幅はほぼ等しく
なるが、入力波形の電圧レベルがＥＣＬからずれている
と、図１０（ｂ）に示すように、出力波形におけるＨレ
ベルとＬレベルとの幅が異なってしまい、出力波形は歪
んでしまうことになる。

【０００５】そこで、従来、図１１（ａ）に示すよう
に、受信バッファ３３の反転入力端子３４に低域通過フ
ィルタ（ＬＰＦ）３５を接続し、この低域通過フィルタ
３５を通して同軸ケーブル３３からの信号を受信バッフ
ァ３３の反転入力端子３４に入力することにより、入力
信号の平均（ＨレベルとＬレベルとの中間）を入力し
て、ＥＣＬからのずれを補償する手段や、図１１（ｂ）
に示すように、電源電圧から抵抗分割により固定電圧
（リファレンス電圧）信号を発生させ、その固定電圧信
号を受信バッファ３３の反転入力端子３４に入力するこ
とにより、ＥＣＬからのずれを補償する手段などが用い
られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た前者の従来技術、つまり、入力信号の平均を受信バッ
ファ３３の反転入力端子３４に入力する手段では、平均
を入力しても、ＩＣの特性によっては出力波形の平均が
ＥＣＬのＨレベルとＬレベルとの中間にくるとは限ら
ず、その場合、バッファ１段当たりのずれは小さくて
も、バッファを多段接続するとずれが大きくなり、出力
波形が歪むほか、入力の平均が入力波形の振幅の中心に
くるような波形でなければ使うことができない。

【０００７】また、上述した後者の従来技術、つまり、
固定電圧信号を受信バッファ３３の反転入力端子３４に
入力する手段では、温度変動や電源変動に対して補償す
るのが困難である。本発明は、このような課題に鑑み創
案されたもので、クロック信号の伝送時に伝送路の減衰
等によって終端側で波形の中心レベルがずれてしまう場
合に、受信側の差動バッファの出力信号のレベルを監視
して差動バッファへの入力リファレンス電圧信号を適切
に調整し、受信信号のレベルずれを確実に補償できるよ
うにしたクロックレベル自動調整回路を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理ブロ
ック図で、この図１において、１はクロック信号の受信
側に設けられる差動バッファ（受信バッファ）で、この
差動バッファ１には、クロック信号が正転入力端子２か
ら入力されるとともに入力リファレンス電圧信号が反転
入力端子３から入力され、これらのクロック信号と入力
リファレンス電圧との差分信号がレベル調整後のクロッ
ク信号として正転出力端子４から出力されるようになっ
ている。

【０００９】また、６は差動バッファ１の反転出力端子
５から出力された信号（レベル調整後のクロック信号の
反転信号）の平均を得る低域通過フィルタ（ＬＰＦ，平
均化手段）、７は低域通過フィルタ６からの平均とクロ
ック信号について予め設定されている所定レベル（例え
ばＥＣＬレベルの中心）に対応する設定電圧との差分信
号を入力リファレンス電圧として差動バッファ１の反転
入力端子３へフィードバックするオペアンプ（フィード
バック制御手段）である。

【００１０】さらに、８は差動バッファ１へのクロック
入力の断状態を検出する信号断検出手段、９は信号断検
出手段８により差動バッファ１へのクロック入力の断状
態が検出された場合に差動バッファ１の反転入力端子３
に入力する入力リファレンス電圧をオペアンプ７の差分
信号から固定電圧（固定値）に切り替えるフィードバッ
ク（ＦＢ）／固定値切替手段である。

【００１１】

【作用】上述の本発明のクロックレベル自動調整回路で
は、入力信号がクロック信号であれば、その信号の平均
値がほぼ波形の振幅の中心にくるため、差動バッファ１
の反転出力端子５から出力された信号（レベル調整後の
クロック信号の反転信号）を低域通過フィルタ６で平均
化する。

【００１２】そして、その出力信号がクロック信号につ
いて予め設定されている所定レベル（例えばＥＣＬレベ
ルの中心）の中心にくるように、オペアンプ７により、
低域通過フィルタ６からの平均と設定電圧との差分をと
り、その差分信号を入力リファレンス電圧として差動バ
ッファ１の反転入力端子３へフィードバックする。これ
により、出力信号の平均が波形の振幅の中心から多少ず
れていても、入力信号の平均を入力リファレンス電圧と
するよりもレベルのずれを小さく抑えることができる。

【００１３】一方、このようなオペアンプ７によるフィ
ードバック制御を継続していると、入力信号がない場
合、つまり差動バッファ１の正転入力端子２に入力され
るクロック信号がなくなった場合でもフィードバック制
御が行なわれるため、入力信号がＬレベルならば入力リ
ファレンス電圧もＬレベル付近になってしまい、再びク
ロック信号が入力された際に、入力リファレンス電圧が
大きくずれているために、フィードバック制御がかから
なくなってしまう。

【００１４】そこで、入力信号がＬレベルまたはＨレベ
ルに固定されたような場合、本発明では、その状態がク
ロック入力の断状態として信号断検出手段８により検出
され、フィードバック／固定値切替手段９により、差動
バッファ１の反転入力端子３に入力する入力リファレン
ス電圧が、オペアンプ７の差分信号から固定電圧（固定
値）に切り替えられ、フィードバックループを形成しな
いようにしている。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。（ａ）第１実施例の説明図２は本発明の第１実施例を示すブロック図で、この図
２に示すように、例えばＥＣＬレベルのクロック信号を
同軸ケーブル等の伝送路から受信する差動バッファ（受
信バッファ）１が受信側にそなえられ、この差動バッフ
ァ１には、クロック信号が正転入力端子２から入力され
るとともに入力リファレンス電圧信号が反転入力端子３
から入力され、これらのクロック信号と入力リファレン
ス電圧との差分信号がレベル調整後のクロック信号とし
て正転出力端子４から出力されるようになっている。

【００１６】また、差動バッファ１の反転出力端子５に
は低域通過フィルタ（ＬＰＦ，平均化手段）６が接続さ
れており、この低域通過フィルタ６により、差動バッフ
ァ１の反転出力端子５から出力された信号（レベル調整
後のクロック信号の反転信号）が平均化されるようにな
っている。そして、低域通過フィルタ６からの平均はリ
ミッタ付きオペアンプ（フィードバック制御手段）７Ａ
に入力されるようになっている。このリミッタ付きオペ
アンプ７Ａは、低域通過フィルタ６からの平均とクロッ
ク信号について予め設定されている所定レベル（例えば
ＥＣＬレベルの中心）に対応する設定電圧との差分信号
を入力リファレンス電圧として差動バッファ１の反転入
力端子３へフィードバックするものである。ここで、差
動バッファ１の入力電圧範囲には制限があるため、本実
施例では、オペアンプ７Ａの出力電圧を制限するための
リミッタとしての機能がオペアンプ７Ａに付加されてい
る。このリミッタとしての機能はツェナダイオードを用
いることで容易に実現することができる。

【００１７】さらに、８Ａは差動バッファ１へのクロッ
ク入力の断状態を検出するクロック断検出回路（信号断
検出手段）で、このクロック断検出回路８Ａは、例えば
図３に示すように構成され、差動バッファ１の正転出力
端子４および反転出力端子５からの出力についてそれぞ
れピーク検出を行ない、各ピーク検出結果についての論
理積の反転信号をクロック断検出信号（切替入力信号）
として出力するＮＡＮＤゲート１０を有して構成されて
いる。

【００１８】このクロック断検出回路８Ａにおいては、
クロック入力がある場合には、正転出力端子４および反
転出力端子５の両方でピークが検出されてＮＡＮＤゲー
ト１０への入力はいずれもＨレベルとなって、ＮＡＮＤ
ゲート１０からの出力はＬレベルとなる一方、クロック
入力が断状態になると、正転出力端子４および反転出力
端子５のいずれかがＬレベルになり、ＮＡＮＤゲート１
０からの出力はＨレベルになる。

【００１９】９はクロック断検出回路８Ａにより差動バ
ッファ１へのクロック入力の断状態が検出された場合
（切替入力信号がＨレベルとなった場合）に差動バッフ
ァ１の反転入力端子３に入力する入力リファレンス電圧
をオペアンプ７の差分信号から固定電圧（固定値）に切
り替えるフィードバック（ＦＢ）／固定値切替回路であ
る。

【００２０】このフィードバック／固定値切替回路９Ａ
は、例えば図４に示すように、トランジスタ１１〜１６
を組み合わせて構成されており、通常時つまりクロック
入力がある場合には、クロック断検出回路８Ａからの切
替入力信号はＬレベルであるので、トランジスタ１１が
オン状態となって、オペアンプ７Ａからの差分信号がそ
のまま入力リファレンス電圧として出力されるが、クロ
ック入力の断状態が検出されるとクロック断検出回路８
Ａからの切替入力信号がＨレベルとなり、トランジスタ
１２がオン状態となり、電圧Ｖref2，Ｖref3で決まる固
定の設定電圧が出力されるようになっている。

【００２１】上述の構成により、第１実施例では、差動
バッファ１の反転入力端子３への入力リファレンス電圧
がずれていると、差動バッファ１からの出力クロックの
レベルも本来のＥＣＬレベルからずれているため、低域
通過フィルタ６からの平均出力もＥＣＬレベルからずれ
てくる。このとき、オペアンプ７Ａにおいて、設定電圧
をＥＣＬの中心レベル（または次段のバッファのリファ
レンス側のレベル）に合わせておくことにより、低域通
過フィルタ６からの平均出力の、設定電圧からのずれが
差分信号として検出され、その差分信号が、差動バッフ
ァ１の反転入力端子３への入力リファレンス電圧として
修正出力され、差動バッファ１からの出力波形の振幅の
中心がＥＣＬレベルの中心に合うようにフィードバック
制御され、出力信号の平均が波形の振幅の中心から多少
ずれていても、入力信号の平均を入力リファレンス電圧
とする従来技術よりもレベルのずれを小さく抑えること
ができる。

【００２２】従って、高周波信号（クロック信号）の伝
送時に伝送路の減衰等によって終端側で波形の中心レベ
ルがずれてしまう場合に、上述のように、受信側の差動
バッファ１の出力信号のレベルを監視してフィードバッ
クすることにより、差動バッファ１の反転入力端子３へ
の入力リファレンス電圧信号が、差動バッファ１からの
出力が最適なレベルになるように適切に調整され、受信
信号のレベルずれを確実に補償できるのである。

【００２３】一方、クロック断検出回路８Ａにより、差
動バッファ１に入力されるクロック信号の断状態が検出
されると、フィードバック／固定値切替回路９Ａによ
り、差動バッファ１の反転入力端子３に入力する入力リ
ファレンス電圧が、オペアンプ７の差分信号から固定電
圧（固定値；例えばＥＣＬレベルの中心付近の値を用い
る）に切り替えられ、フィードバックループを形成しな
いようにしている。

【００２４】これにより、クロック断時にオペアンプ７
Ａによるフィードバック制御を継続して入力リファレン
ス電圧を大きくずれた状態に保持してしまうのを防止す
ることができ、再びクロック信号が入力された場合にフ
ィードバック制御不能となるのを確実に防止できる。こ
のように、第１実施例によれば、差動バッファ１の反転
入力端子３への入力リファレンス電圧を正しく制御でき
るだけでなく、信号断時にも正しい入力リファレンス電
圧を出力できるのである。

【００２５】（ｂ）第２実施例の説明図５は本発明の第２実施例を示すブロック図で、この図
５に示すように、第２実施例も第１実施例とほぼ同様に
構成されているが、この第２実施例では、信号断検出手
段として、第１実施例のクロック断検出回路８Ａに代
え、ＯＰ−ＡＭＰ両端検出回路８Ｂがそなえれ、このＯ
Ｐ−ＡＭＰ両端検出回路８Ｂからの切替入力信号が、第
１実施例と全く同様構成のフィードバック／固定値切替
回路９Ａに入力されるようになっている。なお、図中、
既述の符号と同一の符号は同一部分を示しており、ＯＰ
−ＡＭＰ両端検出回路８Ｂ以外の部分は、第１実施例と
全く同様に構成されているので、その説明は省略する。

【００２６】第２実施例のＯＰ−ＡＭＰ両端検出回路８
Ｂは、オペアンプ７Ａからの出力、即ち差動バッファ１
への入力リファレンス電圧でクロック入力の断状態を検
出するもので、例えば図６に示すように構成されてい
る。フィードバック制御を継続した状態でクロック信号
が断状態となり、差動バッファ１への入力信号がＬレベ
ルになると、入力リファレンス電圧もＬレベル付近に近
づいていく。そこで、入力リファレンス電圧がＬレベル
もしくはＨレベルに近づいた時に、これを検出して、そ
の検出時には、フィードバック／固定値切替回路９Ａに
より入力リファレンス電圧を固定電圧に切り替えるよう
にしている。

【００２７】従って、図６に示すように、第２実施例の
ＯＰ−ＡＭＰ両端検出回路８Ｂは、２組のコンパレータ
１７，１８と、これらのコンパレータ１７，１８からの
信号の論理和を出力するＯＲゲート１９とから構成され
ている。ここで、コンパレータ１７は、オペアンプ７Ａ
からの出力をＨレベルリファレンスと比較し、オペアン
プ７Ａからの出力がＨレベルリファレンスよりも高い時
にＨレベルの信号を出力するものであり、コンパレータ
１８は、オペアンプ７Ａからの出力をＬレベルリファレ
ンスと比較し、オペアンプ７Ａからの出力がＬレベルリ
ファレンスよりも低い時にＨレベルの信号を出力するも
のである。

【００２８】これにより、正常時（クロック信号入力
時）には、コンパレータ１７，１８からの出力信号はい
ずれもＬレベルとなり、ＯＲゲート１９からの出力（切
替入力信号）もＬレベルとなる。逆に、オペアンプ７Ａ
からの出力がＬレベルリファレンスからＨレベルリファ
レンスまでの範囲を外れた場合には、コンパレータ１
７，１８からの出力信号のいずれか一方がＨレベルとな
り、ＯＲゲート１９からの出力がＨレベルとなり、クロ
ック信号の断状態が検出される。従って、この第２実施
例によっても、第１実施例と全く同様の作用効果が得ら
れる。

【００２９】（ｃ）第３実施例の説明図７は本発明の第３実施例を示すブロック図で、この図
７に示すように、第３実施例も第１，第２実施例とほぼ
同様に構成されているが、この第３実施例では、受信側
のバッファを複数段（図中では差動バッファ１と受信バ
ッファ２０との２段）接続した場合に、前段の差動バッ
ファ１と後段の受信バッファ２０とで信号の振幅の中心
電圧レベルが変化していかないようにフィードバック制
御を行なっている。前段の差動バッファ１と後段の受信
バッファ２０とで信号の振幅の中心電圧レベルが変化す
ると、さらにバッファを多段接続した場合に信号の振幅
の中心電圧レベルが最終的に大きく変化してしまうこと
が考えられる。

【００３０】そこで、第３実施例では、図７に示すよう
に、オペアンプ７Ａの前段に、受信バッファ２０を模擬
する受信バッファ２０と全く同じ特性の模擬用受信バッ
ファ２１をそなえ、オペアンプ７Ａには、差動アンプ１
の反転出力端子３からの信号を低域通過フィルタ６によ
り平均化したものと、差動アンプ１の反転出力端子３か
らの信号を模擬用受信バッファ２１を通過させた後に低
域通過フィルタ２２により平均化したものとを入力して
いる。このとき、模擬用受信バッファ２１の反転入力端
子に、第１実施例で前述した設定電圧が入力されてい
る。

【００３１】上述の構成により、第３実施例では、差動
アンプ１からの出力の振幅の中心電圧レベルと、模擬用
受信バッファ２１（つまりは実際の受信バッファ２０）
からの出力の振幅の中心電圧レベルとを比較し、その差
がなくなるように１段目の差動バッファ１への入力リフ
ァレンス電圧がフィードバック制御されることになり、
複数段のバッファを接続した場合に信号の振幅の中心電
圧レベルが変化するのを確実に防止することができる。

【００３２】なお、上述した第３実施例では、オペアン
プ７Ａの前段に、受信バッファ２０と全く同じ特性の模
擬用受信バッファ２１をそなえているが、図８に示すよ
うに、受信バッファ２０からの出力を、直接、低域通過
フィルタ２２に入力するように構成してもよく、この場
合も上述した第３実施例と全く同様の作用効果が得られ
る。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のクロック
レベル自動調整回路（請求項１）によれば、受信側の差
動バッファの出力信号のレベルを監視してフィードバッ
クすることにより、差動バッファへの入力リファレンス
電圧信号が、差動バッファからの出力が最適なレベルに
なるように適切に調整され、受信信号のレベルずれを確
実に補償できる効果がある。

【００３４】また、信号断検出手段により差動バッファ
に入力されるクロック信号の断状態を検出すると、切替
手段により差動バッファに入力する入力リファレンス電
圧をフィードバック制御手段の差分信号から固定電圧に
切り替えることにより（請求項２）、クロック断時に
は、フィードバックループを形成せず、フィードバック
制御を継続して入力リファレンス電圧を大きくずれた状
態に保持してしまうのを防止し、再びクロック信号が入
力された場合にフィードバック制御不能となるのを確実
に防止できる効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理ブロック図である。

【図２】本発明の第１実施例を示すブロック図である。

【図３】第１実施例におけるクロック断検出回路の構成
例を示す回路図である。

【図４】第１実施例におけるフィードバック／固定値切
替回路の構成例を示す回路図である。

【図５】本発明の第２実施例を示すブロック図である。

【図６】第２実施例におけるＯＰ−ＡＭＰ両端検出回路
の構成例を示す回路図である。

【図７】本発明の第３実施例を示すブロック図である。

【図８】本発明の第３実施例の変形例を示すブロック図
である。

【図９】一般的なＥＣＬレベルのディジタル信号の伝送
例を説明するための回路図である。

【図１０】受信バッファでの入出力波形例を示す波形図
で、（ａ）は正常時の入出力波形を示し、（ｂ）はレベ
ルずれが生じた場合の入出力波形を示すものである。

【図１１】（ａ），（ｂ）はいずれも従来のクロックレ
ベル調整手段の構成例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１差動バッファ（受信バッファ）２正転入力端子３反転入力端子４正転出力端子５反転出力端子６低域通過フィルタ（ＬＰＦ）７オペアンプ（ＯＰ−ＡＭＰ；フィードバック制御手
段）７Ａリミッタ付きオペアンプ８信号断検出手段８Ａクロック断検出回路８ＢＯＰ−ＡＭＰ両端検出回路９フィードバック／固定値切替手段９Ａフィードバック／固定値切替回路１０ＮＡＮＤゲート１１〜１６トランジスタ１７，１８コンパレータ１９ＯＲゲート２０受信バッファ２１模擬用受信バッファ２２低域通過フィルタ（ＬＰＦ）３１ＥＣＬバッファ３２同軸ケーブル（伝送路）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者滝澤雄二神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者池田聡美神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】クロック信号と入力リファレンス電圧と
の差分信号をレベル調整後のクロック信号として出力す
る差動バッファ（１）と、該差動バッファ（１）からの出力信号の平均を得る平均
化手段（６）と、該平均化手段（６）からの平均と該クロック信号につい
て予め設定されている所定レベルに対応する設定電圧と
の差分信号を入力リファレンス電圧として該差動バッフ
ァ（１）にフィードバックするフィードバック制御手段
（７）とがそなえられていることを特徴とする、クロッ
クレベル自動調整回路。
【請求項２】該差動バッファ（１）へのクロック入力
の断状態を検出する信号断検出手段（８）と、該信号断検出手段（８）により該差動バッファ（１）へ
のクロック入力の断状態が検出された場合に、該差動バ
ッファ（１）に入力する入力リファレンス電圧を、該フ
ィードバック制御手段（７）の差分信号から固定電圧に
切り替える切替手段（９）とがそなえられたことを特徴
とする請求項１記載のクロックレベル自動調整回路。