JPH09505708A - 受信および信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 この発明は、電圧パルスの形で情報搬送信号を伝送する１本または数本の導体（Ｌ２）に接続する受信および信号処理装置を備える。導体（Ｌ２）は受信回路に属するトランジスタ（ＮＴ２１）に接続され、電圧パルスの変化とパルスの電圧値を用いて電流（１２）に影響を与える。電流はパルスの形でトランジスタ（ＮＴ２１）を流れる。電流は電圧パルスの変化と電圧レベルにより発生し、この電流を信号処理回路（３）内で情報搬送形式（Ｌ３）に変換される。受信回路に属するトランジスタ（ＮＴ２１）は、少なくとも他の１個のトランジスタ（ＮＴ２３）と共に電流ミラーを形成する。受信回路が信号を受信し検出し処理する能力は電流発生回路（１０）により調整可能であり、電流値（ＩＴ）を増加させると電圧パルスをより高い伝送レートで検出することができる。その逆も同じである。

Description

【発明の詳細な説明】 受信および信号処理装置技術分野 この発明は受信および信号処理装置に関する。より特定すると、この発明は受 信回路と信号処理回路に関し、信号の性質は、たとえば毎秒メガビット（Ｍｂ／ ｓ）領域から毎秒ギガビット（Ｇｂ／ｓ）領域までの範囲で、１Ｍｂ／ｓ以上、 好ましくは１００Ｍｂ／ｓ以上の選択された高い反復周波数を持つ、パルス波形 電圧変化である。 電圧変化は送信回路により制御され、内部構造を持つディジタル情報搬送信号 を表す。ディジタル信号は、特に信号伝送路によりひずむ。受信回路は、このよ うにひずんだディジタル信号を検出すべく受信する。 この種の装置は、受信した（ひずんだ）信号を、内部信号構造を持つ送信され た信号に変えるために使用される。受信信号は何らかの誤りを含む電圧レベルを 持ち、および／または或るコモンモード（ＣＭ）領域に適応しないので、信号処 理装置により、受信信号を信号の交換に必要な条件に適した内部信号構造に変え る。 このような受信および信号処理装置を、電圧パルスの形の情報搬送信号を伝送 する導体に接続する。導体を受信回路に属するトランジスタに接続し、電圧パル スの変化とパルスの電圧値を用いて電流に影響を与えるようにする。電流はパル スの形でトランジスタを流れ、また電流は電圧パルスの変化と電圧レベルにより 発生する。信号処理回路は、受信信号より内部回路構造に適した情報搬送形式に 電流を変える。 この種の受信および信号処理装置は、最大２００Ｍｂ／ｓの範囲のパルスレー トを持つ電圧パルスの情報内容を評価するのに有用である。従来の技術の説明 この種の受信および信号処理装置は、単一導体上に現れる（シングルエンド伝 送）または２本の導体上またはその間に現れる（差動伝送）パルス波形の電圧変 化を検出する。 簡単のために以下の説明は差動伝送を用いる応用に限定するが、この発明はど ちらの種類の伝送システムにも応用できるものである。 １本の導体の電圧ポテンシャルを一定レベルに保つ（これはシングルエンド伝 送に必要である）のに用いる方法は当業者には明らかではあるが、以下に説明す る。 種々の動作条件で動作するこれらの受信および信号処理装置を製作する方法は いろいろ知られている。 この種の受信装置や信号処理装置を製作するのに、ＣＭＯＳ技術とバイポーラ 技術が用いられている。ここでは主にＣＭＯＳ技術を説明する。というのは、バ イポーラ技術を用いた場合の機能の違いはわずかであって、当業者には明らかだ からである。また、ＣＭＯＳ技術および／またはバイポーラ技術を他の既知の技 術に適用する場合は何を変更すればよいかも、当業者には明らかである。 この種の装置を製作する場合は、特に次の評価基準が重要である。 Ａ． 受信回路および信号処理回路に関するＣＭ領域の範囲と電圧値（ＣＭ領 域とは、差動伝送システムにおいて受信回路が受信電圧パルスを検知できる範囲 内の電圧領域である）。 Ｂ． 反復周波数の限界値。これは、受信回路が検出して区別し、次に信号処 理回路が処理することのできる、導体上の電圧変化の最高周波数である。 Ｃ． 信号を検出するのに必要な電圧変化すなわち振幅変化。ただし低速では 小さい振幅でも受信することができるが、高速ではより大きい振幅が必要である 。 導体に現れる情報搬送信号を、ＰＭＯＳトランジスタのゲートに接続すること が知られている。ただしＣＭ領域は、供給電圧（Ｖ_CC）の約半分よりやや上から ゼロポテンシャルまでの電圧領域を含む。 ＰＭＯＳトランジスタと後方接続電流ミラーまたは後方接続カスコード接続を 用いると、ＣＭ領域を下方に、ゼロポテンシャルよりやや下（約−０．７Ｖ）に 広げることができる。 またＰＭＯＳトランジスタはＮＭＯＳトランジスタに比べて、反復周波数の下 限値を低く（２００Ｍｂ／ｓまで）できることも知られている。 ＰＭＯＳトランジスタの代わりにＮＭＯＳトランジスタを用いるとＣＭ領域は 供給電圧から供給電圧の半分よりやや下まで広がるが、これは用いられない。な ぜなら実際の応用では、ＣＭ領域は少なくともＰＭＯＳトランジスタと後方接続 の電流ミラーまたはカスコード接続が与える領域内になければならないからであ る。 従来の方法では、上述の種類の受信および信号処理装置を製作するのに信号処 理回路の中で２個のトランジスタを組み合わせて用いて、第１トランジスタを流 れる電流を反映して第２トランジスタに同じ電流が流れるようにし、第２トラン ジスタのドレン・ソース電圧は第１トランジスタを流れる電流変化に関連して比 較的大きく変化するようにする。 また従来はカスコード接続により、第２トランジスタを流れる電流がドレン・ ソース電圧と無関係（高インピーダンス電流発生器）になるようにしている。そ の他、「ウイルソン電流ミラー」と呼ぶ３個のトランジスタを用いた接続などの 電流ミラー接続も知られている。 Ｐ．Ｅ．アレン(Allen)著の、「ＣＭＯＳアナログ回路設計(CMOS Analogue Ci rcuit Design）」（ＩＳＢＮ ０−０３−００６５８７−９）を参照すると、従 来の方法をより詳細に理解することができる。 ＣＭＯＳ技術はＰＭＯＳトランジスタとＮＭＯＳトランジスタを用いる。以下 の説明では、トランジスタの番号の頭に「Ｎ」か「Ｐ」を付けて、トランジスタ がそれぞれＮＭＯＳトランジスタかＰＭＯＳトランジスタであることを示す。 以下の説明とクレームで「電流ミラー」という語は、用いるトランジスタの数 が２個か３個かそれ以上かにかかわらず、あらゆる種類の電流ミラーを含むもの とする。電流発生器として接続する場合、ウイルソン回路とカスコード回路は優 れた属性を持つ電流ミラー接続である。 以下の説明で「ＮＭＯＳトランジスタ」という語は、バイポーラＮＰＮトラン ジスタおよび他の技術の同等のトランジスタを含むものとする。バイポーラＰＮ Ｐトランジスタなども、やはり「ＰＭＯＳトランジスタ」という語に含むものと する。 これも知られていることであるが、受信トランジスタを流れる選択された電流 値は、ある領域内では、高速の信号を受信し検出し処理する能力に比例する。 電流値の上限は、トランジスタ内の電流密度のためにトランジスタが増幅モー ドを離れるすなわち出るところに設定する。 さらにこの発明は、スエーデン特許出願番号９４００５９３−１、１９９４年 ２月２１日出願、に詳細に説明されている受信および信号処理装置を発展させた ものと考えてよい。上記の特許を引例としてここに挿入する。発明の開示 技術的問題 上述の従来の方法とこの技術分野の傾向に照らすと、技術的な問題と考えられ ることは、次のような受信回路、すなわち受信回路に属するトランジスタに特定 の電流発生回路を通して供給し、トランジスタを流れる電流の値を調整して最大 速度を変え、受信回路がより高い伝送速度で受信し検出し処理する能力を持つよ うにすることができる受信回路を提供することである。 技術的な問題と考えなければならないのは、選択された電流値をいくつかのス テップで選択して、いくつかの固定された電流値の１つを、いくつかの利用可能 な最大伝送速度の１つと共に選択できるような条件を作ることである。 別の技術的な問題は、電流値をステップで調整する場合に、電流発生回路に属 する１個または数個の、部分電流を発生させるデバイスを活動化してこれらの各 ステップを形成することである。 技術的な問題は、部分電流発生デバイスを制御回路によって活動化または非活 動化してディジタルおよび／またはアナログ信号を発生させる、構造の詳細を示 すことである。 また別の問題は、制御されたトランジスタにより各部分電流発生デバイスを活 動化および非活動化し、制御されたトランジスタのゲート端子の電圧値は、１個 はＰＭＯＳトランジスタで１個はＮＭＯＳトランジスタである２個の直列接続の トランジスタの状態により決定され、また直列接続のトランジスタのゲート端子 は相互に接続され、制御回路の出力信号により影響を受けることを示すことであ る。 また技術的な問題と考えられるのは、この他に電流値をアナログで調整できる 電流発生回路を示すことである。 さらに技術的な問題は、導体に現れる電圧パルスにより電流発生回路を接続し または切り離すのに必要な技術的な接続手段を実現することである。解決 上述の１つまたはいくつかの技術的な問題、および前記スエーデン特許出願で 述べられている１つまたはいくつかの技術的な問題を解決するため、この発明は 、上述の種類の特性および以下の請求項１の前段の特性を備える受信および信号 処理装置を提供する。 この発明では、受信回路に属する１個または複数個のトランジスタは、それぞ れ少なくとも１個の他のトランジスタと共に電流ミラーを形成する。受信回路が 信号を受信し検出し処理する能力を電流発生回路で調整することにより、電流値 を増加させると最大レートが増加する。またその逆も同じである。 一実施態様では、電流発生回路に属する１個または数個の、部分電流を発生さ せるデバイスを活動化するステップで、電流値が調整可能である。 部分電流発生デバイスは、ディジタル信号で活動化される制御回路により活動 化および非活動化される。 部分電流発生デバイスは、制御されたトランジスタにより活動化および非活動 化される。制御トランジスタのゲート端子の電圧値は、１個はＰＭＯＳトランジ スタで１個はＮＭＯＳトランジスタである２個の直列接続のトランジスタの状態 により決定され、また該直列接続のトランジスタのゲート端子は相互に接続され 、制御回路のディジタル出力信号により影響を受ける。 この発明では電流をアナログ方式で調整して信号の連続的なレート段階から最 大レートを選択し、情報搬送信号を検出して処理することができる。電流発生回 路は、導体に現れる論理信号たとえば電圧パルスにより接続または切り離される 。利点 本発明の新規な受信および信号処理装置の主な利点は、受信回路が信号を受信 し検出し処理する能力を、適切な電流値により調整できる可能性を与えることで ある。電流を調整することにより、電流を増加させると最大伝送レートが増加し 、また受信と信号処理を高い分離能力で行うことができる。またその逆も同じで ある。 −−−−−−−−−−−−− この発明の受信および信号処理装置の主な特徴は、請求項１の特徴を示す部分 に規定されている。 −−−−−−−−−−−−−図面の簡単な説明 この発明の受信および信号処理装置の好ましい実施態様について、次の添付図 面を参照して詳細に説明する。 第１図は、本発明の装置の一般的なブロック図を示す。 第２図は、受信および信号処理装置の配線図を示す。 第３図は、電流発生回路の配線図を示す。好ましい実施態様の説明 第１図は本発明の装置のブロック図で、受信および信号処理装置１と電流発生 回路１０を示す。電流発生回路１０は制御回路１００により制御され、いくつか の利用可能な固定された電流値の１つを発生させる。 また回路１０は、制御回路１００を通るアナログ電圧値に従う電流値を発生さ せることができる。 アナログ的に選択された電流値を、１つまたはいくつかの固定された電流値に 加えることができる。 第１図と第２図の受信および信号処理装置１は、上に示したスエーデン特許出 願の説明を参照すればより良く理解できる。この発明をさらに理解するために、 この出願の第２図では、前記スエーデン特許出願の第５図および第６図と同じ番 号を用いる。 受信および信号処理装置１は、電圧パルスの形の情報搬送信号を伝送する１本 または数本の導体Ｌ１，Ｌ２に接続する。導体Ｌ１は受信回路２に属するトラン ジスタＮＴ２０に接続する。トランジスタＮＴ２１は導体Ｌ２用である。 導体Ｌ１，Ｌ２上の電圧パルスの変化とパルスの電圧値は、トランジスタＮＴ ２０を流れるパルス波形の電流１１とトランジスタＮＴ２１を流れるパルス波形 の電流１２に影響を与える。信号処理回路３は、電流信号を導体Ｌ３上の情報搬 送形式に変える。 受信回路２に属するトランジスタＮＴ２１は、少なくとも１個のトランジスタ ＮＴ２３ｂと共に電流ミラーを形成する。各トランジスタを流れる全電流ＩＴは 、導体１０ａに接続する電流発生回路１０により調整することができる。このよ うに受信回路が信号を受信し検出し処理する能力は調整可能であって、電流値を 増加させると感度が改善されて向上し、受信の信頼度が高まり、処理レートが大 きくなる。逆もまた同じである。 全電流ＩＴはステップで調整することができる。各ステップは、第３図の電流 発生回路１０に属する１個または数個のデバイス１１，１２，１３を活動化する ことにより形成する。デバイス１１，１２，１３はそれぞれ部分電流を発生させ る。 部分電流発生デバイス１１，１２，１３は、導体１６ａ，１７ａにそれぞれ現 れる電圧パルスにより活動化または非活動化される。電圧パルスは制御回路１５ ，１５ａにより活動化される。 制御回路１５に属する導体１６ａは第１および第３部分電流発生デバイス１１ ，１３に接続され、制御回路１５ａに属する導体１７ａは第２および第３部分電 流発生デバイス１２，１３に接続される。 導体１６または１７に制御回路１００から高信号が来ると、これに応じて出力 導体１６ａまたは１７ａに低信号が発生する。 制御回路１００は導体１６，１７，２１に現れる信号を選択して活動化し、所 望の最高ビットレートに対応する１つの電流値または電流値の組み合わせを選択 する。 また制御回路１００は導体２０にアナログ信号を発生させて、デバイス１１， １２，１３または1４を活動化または非活動化することができる。 第３図に示す部分電流発生デバイス１１，１２，１３は実質的に同じなので、 デバイス１１についてのみ以下に説明する。第１部分電流発生デバイス１１は、 制御されたＮＭＯＳトランジスタ１１ａにより活動化されて電流を供給し、また 非活動化される。制御トランジスタのゲート端子の電圧値は、１個はＰＭＯＳト ランジスタで１個はＮＭＯＳトランジスタである２個の直列接続のトランジスタ の状態により決定される。直列接続のトランジスタのゲート端子は相互に接続さ れ、制御回路１００の出力信号と制御回路を通して導体１６ａに接続する信号に より影響を受ける。 導体１６の論理レベルが高いときは導体１６ａに低い論理レベルが現れ、デバ イス１１は、同時に導体１７に低い論理値が現れたときだけ活動化される。 第２デバイス１２は、導体１６に低い論理値が現れ、かつ導体１７に高い論理 値が現れた場合に活動化される。 導体１６と導体１７に高い論理レベルが現れたときは、２個のデバイス１１と １２だけでなく、第３デバイス１３も活動化される。 デバイス１１を流れる前もって決定された電流値は、トランジスタ１１ｂの値 によって決まる。デバイス１２を流れる電流値はトランジスタ１２ｂの値によっ て決まる。他も同様である。 デバイス１１，１２，１３の寸法を設計して、いくつかの利用可能な固定され た電流値（０，Ｉ１１，Ｉ１２，およびＩ１１＋Ｉ１２＋Ｉ１３）の１つを、回 路１０により選択することができる。 導体２１に現れる電流の値に比例する別のアナログ電流値１１４を、これらの 各電流値に加えることができる。これは、デバイス１１，１２および／または１ ３が与える固定された値より電流値を高くするのに用いる。 デバイス１１，１２，１３はすべて、制御回路１００が導体２０に発生させる 高または低の論理値により接続しまたは切り離すことができる。 電流「Ｉｒｅｆ」はトランジスタ接続Ｔ３０により切り離され、導体３２はト ランジスタＴ３１を通して導体３３の基準電圧（ゼロレベル）に接続される。デ バイス１１，１２，１３，１４は導体２０が高レベルすなわち高電圧になると遮 断される。 デバイス１１，１２，１３が切り離されているときでも、受信回路への電流値 は導体２１の調整可能な電圧値を用いてアナログ的に調整することができる。こ れを行うには、回路１４の中のトランジスタ１４ａを活動化し（カスコード基準 電圧により活動化する）、導体２１の電流電圧値に従ってトランジスタ２１ａに より電流値を調整する。 並列に接続する多数のトランジスタを用いてトランジスタ１１ｂを設計するこ とにより、電流値ＩＴを「Ｉｒｅｆ」より非常に大きくすることができる。 この発明は図示した例示の実施態様に限定されるものではなく、また以下の請 求項の範囲内で変更できるものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 電圧パルスの形で情報搬送信号を伝送する少なくとも１本の導体に接続さ れる受信および信号処理装置であって、前記導体に接続されて電圧パルスの変化 とパルスの電圧値を用いて電流に影響を与えるトランジスタであって、前記電流 はパルスの形で前記トランジスタを流れまた電圧パルスの変化と電圧レベルによ り発生される前記トランジスタと、前記電流を情報搬送形式に変える信号処理回 路とを備える前記受信および信号処理装置において、前記トランジスタは少なく とも他の１個のトランジスタに接続されて電流ミラーを形成し、また前記受信回 路が信号を受信し検出し処理する能力は電流発生回路により調整可能であって、 電流値を増加させると電圧パルスの検出可能なレートが増加し、一方、電流値を 減少させると電圧パルスの検出可能なレートが減少することを特徴とする前記受 信および信号処理装置。 2. 前記電流値は、前記電流発生回路に属する１個または数個の、部分電流を 発生させるデバイスを活動化することにより選択されるステップで調整可能であ ることを特徴とする、請求項１記載の受信および信号処理装置。 3. 前記デバイスは、ディジタル信号で活動化される制御回路により活動化ま たは非活動化されることを特徴とする、請求項１または２記載の受信および信号 処理装置。 4. 前記電流発生回路に属するデバイスは、制御されたトランジスタによりそ れぞれ活動化および非活動化され、制御されたトランジスタのゲート端子の電圧 値は、１個はＰＭＯＳトランジスタで他の１個はＮＭＯＳトランジスタである２ 個の直列接続のトランジスタの状態により決定され、また前記直列接続のトラン ジスタのゲート端子は相互に接続されて、制御回路の出力信号により影響を受け ることを特徴とする、請求項２記載の受信および信号処理装置。 5. 前記電流値はアナログ方式で少なくとも部分的に調整可能であることを特 徴とする、請求項１記載の受信および信号処理装置。 6. 前記電流発生回路は、導体に現れる選択された論理レベルに応じて接続お よび切り離されることを特徴とする、請求項１記載の受信および信号処理装置。