JPH10190747A - 信号伝送方式及び伝送線路駆動回路 - Google Patents
信号伝送方式及び伝送線路駆動回路Info
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- JPH10190747A JPH10190747A JP8345064A JP34506496A JPH10190747A JP H10190747 A JPH10190747 A JP H10190747A JP 8345064 A JP8345064 A JP 8345064A JP 34506496 A JP34506496 A JP 34506496A JP H10190747 A JPH10190747 A JP H10190747A
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- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
Abstract
使用する周波数補償手段によって、伝送線路の高速論理
信号の伝送可能とする。 【解決手段】伝送信号の遷移信号を受けて、該遷移信号
を所定充放電する容量手段と、該容量手段に流れる充放
電電流に比例的に電流増幅して伝送線路出力端を駆動出
力する遷移電流駆動手段とする。
Description
の忠実なる伝送において、伝送線路受端における波形劣
化の補償手段に関する。
において、送信側の信号波形を受信側で忠実に信号を復
元することは容易ではない。ここで伝送線路としては、
ある定められた特性インピーダンスをもつ同軸線路やツ
イストペア線路や、プリント基板のパターン配線による
伝送例がある。伝送線路の減衰は周波数特性を有してい
て、伝送媒体にもよるがおよそ周波数のルート(1/2
乗)の減衰特性を有する。この減衰の主要因は線路の表
皮効果や絶縁体の誘電損失、その他がある。この減衰特
性の結果、受信端では高周波成分が減衰された劣化波形
となって忠実なタイミングの復元が困難である。また細
いパルスにおいては、図8に示すように、受信端で復元
されたパルス幅Rw2が送信側のパルス幅Rw1より小振
幅となり異なったり、あるいは復元タイミング誤差を生
じたり、細いパルスでは消失したりする為好ましくな
い。
差動伝送回路の構成例を図6に示す。この図は、2本の
同軸線路を使用して差動信号を出力送信し、受信側では
終端抵抗を接続して反射のない差動信号を受信する回路
例である。ここでの周波数補償手段はコイルと抵抗によ
るものである。これを送信端と受信端の両方に設けて、
伝送線路通過に伴う減衰により失われる高域成分の補償
をする。
0と、伝送信号受信回路80で成る。伝送ドライバ70
は差動ドライバ回路72と送端プルアップ抵抗74と周
波数補償回路75とで成る。伝送信号受信回路80は差
動レシーバ回路82と終端抵抗84と周波数補償回路8
5とで成る。
説明する。差動の入力伝送信号100は、図7(a)に
示すように伝送ドライバ70入力端に供給される矩形波
の差動パルス信号である。図7(b)は伝送ドライバ7
0の出力端におけるパルス波形91wavであり、斜線部
分が周波数補償回路75のピーキング作用によるピーク
電流Ipeakが等価的に付加された高域補償波形部分であ
る。図7(d)は伝送線路90の受信側での受信波形9
3wavであり、斜線部分が周波数補償回路75、85の
ピーキング作用により高域補償された波形である。図7
(c)は差動レシーバ回路82により論理信号81out
に復元変換された論理波形であり、周波数補償回路85
がない場合は復元される論理信号は斜線部分領域例の範
囲の不安定な復元信号となったり、復元タイミングのず
れを生じたり、ジッタの発生要因となり易い。これらを
改善する為の周波数補償手段を設けることにより入力伝
送信号100と論理信号81out間の相関性を保ったよ
り忠実な信号の復元が可能になる。
路においては入力伝送信号100に対応した忠実な復元
タイミングの論理信号81outが要求される。周波数補
償回路75、85はこれに則する為の補償であり、送端
側にはピーキング用のコイル76と抵抗78を設け、更
に受信側には終端抵抗と直列にピーキング用のコイル8
6と抵抗88を設けられている。この構成例では送受両
端側に周波数補償回路を設けた場合であるが、一方のみ
にピーキング回路を付加する構成例もある。上記回路構
成は半導体試験装置の本体とテストヘッド間を接続する
多数本同軸ケーブルを用いた高速・高精度タイミング信
号の伝送に使用されている。
を除く、その他の回路要素はLSI化により容易に小型
集積化可能である。ところがピーキング用のコイル7
6、86に関しては巻線構造が必要であり、チップ・イ
ンダクタ等による小型化が実用されているが、これ以下
の大幅な小型化は困難である。ましてやLSI化による
集積化は実用的な困難がある。この為コイル部品は実装
密度の向上を阻害する要因である。この 実装密度の問
題は、特に高速信号を多数チャンネル伝送する半導体試
験装置や超高速電子計算機、自動交換機等において深刻
になるであろう。
しようとする課題は、伝送線路90の高周波減衰の補償
手段としてコイルを使用せず、小容量のコンデンサを使
用する能動型の周波数補償手段とすることによって、L
SI化容易な伝送線路駆動回路の実現を目的とする。
するために、本発明の構成では、入力の伝送信号100
を受けて、伝送線路90を駆動する伝送ドライバ70
と、充放電用の容量手段10を設け、入力の伝送信号1
00を受けて、信号の状態遷移を前記容量手段に充放電
させ、前記容量手段への充放電電流を増幅して、伝送線
路90を前記伝送ドライバ70の出力と共に重畳駆動す
る遷移信号駆動手段20とする。これにより、伝送線路
90の高周波減衰を補償する伝送信号100の伝送にお
いて、伝送線路90の高周波減衰の補償手段としてコイ
ルを使用せず、小容量のコンデンサを使用する能動型の
周波数補償を実現する。
明の構成では、伝送信号100の状態遷移を受けて、充
放電する容量手段10と、容量手段10に流れる充放電
電流11curを比例的に電流増幅して伝送線路90送端
を伝送ドライバ70の出力と共に重畳駆動する構成手段
とする。
解決手段を示している。第3に、上記課題を解決するた
めに、本発明の構成では、伝送信号100を受けて、容
量手段10の充放電方向をスイッチするコンプリメンタ
リ構成のコンプリメンタリスイッチ部12と、容量手段
10を設けて、前記コンプリメンタリスイッチ部12に
より容量手段10を充放電し、容量手段10の充放電電
流を受けて、増幅して伝送線路90の送端を駆動する遷
移電流駆動手段15を相補構成に設ける構成手段とす
る。これにより、伝送ドライバ70を有して、伝送信号
100を受けて伝送線路90の送端を駆動する伝送線路
90の送端駆動回路において、伝送線路90の高周波減
衰の補償手段として、小容量のコンデンサへの充放電を
増幅して能動的なピーキング作用による伝送線路90の
周波数補償が実現される。
C1、あるいは抵抗R1と直列接続した単一の容量C
1、あるいは抵抗と直列接続コンデンサを複数並列接続
する構成手段がある。また、容量手段10は、抵抗と直
列接続コンデンサを複数並列接続し、前記各回路素子を
開閉する開閉スイッチ(S11〜S1n、S21〜S2
n)を設け、開閉スイッチを外部から制御可能な手段を
設ける構成手段がある。この場合は容量と抵抗の組み合
わせによる所望CR時定数が設定でき、かつ所望ピーク
電流量を設定できる。これにより伝送線路個々の高周波
減衰特性や伝送線路長の長短の違いに柔軟に対応した周
波数補償が実現できる。
レントミラー回路を構成して容量手段10に流れる電流
に比例した電流増幅して出力し、これをコンプリメンタ
リ構成とした構成手段がある。
例と共に詳細に説明する。
説明する。図1の構成は図6に示す従来の構成に対し
て、周波数補償回路75、85を削除し、代わりに伝送
ドライバ70の入出力端に各々遷移信号駆動手段20を
並接した構成で成る。この構成例で伝送信号受信回路8
0bも周波数補償回路85が削除した構成である。
って伝送線路90周波数補償用のピーキング電流の発生
回路であり、図4(a)に示すように、コンプリメンタ
リスイッチ部12と、容量手段10と、遷移電流駆動手
段15とで成る。コンプリメンタリスイッチ部12はコ
ンプリメンタリ構成のスイッチ用トランジスタQ2A、
Q3Aで成り、容量手段10は容量C1のみの回路で成
り、遷移電流駆動手段15はカレントミラー用トランジ
スタQ1A、Q5Aペア、及びQ4A、Q6Aペアで成
る。全体としてもコンプリメンタリ構成の接続となって
いて、両極性の微分的ピーキング電流を発生する。
図4(a)、図4(b)と共に説明する。当初の伝送信
号100はハイレベル状態と仮定する。この状態ではス
イッチ用トランジスタQ3A側が図4(b)に示すよう
にONであるから、容量C1の電位はV−状態にある。
次に伝送信号100がローレベルに遷移すると、スイッ
チ用トランジスタQ2A側がONになって容量C1の電
位は充電電流Iq1(=充放電電流11cur)が流れなが
らV+状態に充電移行する。このとき流れる充放電電流
11curは、容量C1の容量と、スイッチ用トランジス
タQ2A及びカレントミラー用トランジスタQ1Aの内
部抵抗を抵抗成分としたCR時定数特性の電流が流れ
る。ここでトランジスタQ1AとQ5Aとは、カレント
ミラー回路を形成している。これによってトランジスタ
Q5A側には図4(b)に示すように充電電流Iq1をN
倍に増幅したピーキング電流Iq5=N×Iq1が出力され
る。ここでNとはトランジスタQ5AのQ1Aに対する
カレントミラーの倍率Nであり、同一チップ内ではトラ
ンジスタサイズ比に相当する。ところで容量C1は、L
SIの高集積化を容易とする為に容量値を比較的小さく
する。
構成であるから、上記説明同様に伝送信号100がロー
レベル状態からハイレベルに遷移したときは逆にトラン
ジスタQ6A側からピーキング電流Iq6が同様に出力さ
れる。この結果、図7(b)に示す斜線部分のように、
立上がり遷移、及び立ち下がり遷移の両方に対して微分
的パルス電流が上乗せ加算されて伝送線路90を重畳駆
動することになる。従ってコイルの場合と同様の周波数
補償効果が得られることとなる。更に本回路では能動回
路による所望に増幅して出力する方式であるから、従来
コイル方式の受動的ピーキング電流よりもはるかに多く
のピーキング電流を出力することができる。この結果従
来より格段に優れた周波数補償が実現できる利点が得ら
れる。このことは伝送線路90を長くしても、その長さ
に伴う高周波減衰を容易に補うことができ、伝送線路9
0の長さ制限が大幅に軽減される利点が得られる。ある
いは高周波特性の良い高価なケーブルの使用条件が軽減
される結果、伝送線路90部品の適用範囲が広がり、コ
スト低減効果も得られる。
の回路構成例を図5を示して説明する。図1の容量手段
10では容量C1のみの回路であったが、図5(a)に
示すように抵抗R1を直列に接続する構成としても良
い。また図5(b)に示すように抵抗R1〜Rnと容量
C1〜Cnを設けて所望の複数の異なるCR時定数とす
る回路構成としても良い。これにより単一のCR時定数
による充放電カーブを所望カーブフィットさせたピーキ
ング電流とすることができる為、伝送線路90に対応し
た最適の周波数補償が可能となる利点が得られる。また
図5(c)に示すようにスイッチS11〜S1n、S2
1〜S2nと抵抗R1〜Rnと容量C1〜Cnを設ける
構成がある。ここでスイッチは外部からソフト的に任意
制御可能なスイッチである。このスイッチにより所望の
抵抗、容量を電気的に開閉することで、所望CR時定数
及び所望ピーク電流量を設定できる。この結果、例えば
使用される伝送線路個々の高周波減衰特性や伝送線路長
の長短の違いに柔軟に対応した周波数補償を設定できる
大きな利点が得られる。また従来コイル方式が有してい
た伝送線路90インピーダンスとの本質的なミスマッチ
ング問題が解消できる利点も有している。
示して説明する。図2の構成は図1の構成における差動
ドライバ回路72と送端プルアップ抵抗74の代わりに
コンプリメンタリ構成の伝送ドライバ70bに置き換え
た構成で成る。
1A、Q32Aによる振幅制限、電流制限用バイアス回
路をV+、V−電源間に直列接続して設け、これに2つ
のコンプリメンタリスイッチを使用して差動動作を構成
する。この小振幅出力型のデバイスとしてはLVDS
(low voltage differential signal)やLVTTL(l
ow voltage TTL)がある。伝送ドライバ70bは電流制
限機能を有している為、この出力端と遷移信号駆動手段
20の出力とを直接接続している構成例である。但し、
所望により一方あるいは両方の出力端に電流制限と伝送
線路90のインピーダンス・マッチングを兼ねた所望の
抵抗を直列に挿入しても良い。このインピーダンス・マ
ッチングを設けた場合は伝送線路の反射がなくなり更な
る高忠実な伝送品質が得られる。
移を小容量のコンデンサで検出し、これに流れる電流を
増幅して伝送線路90を重畳駆動する周波数補償手段で
ある。これによりピーキング作用が得られて伝送線路9
0の高周波減衰を補償する効果が得られる。この結果伝
送信号、特に高速論理信号の忠実なる信号伝送が実現で
きることとなる。また従来のようなコイルを使用しない
為LSI等による高集積化が容易となる利点も得られ
る。更に駆動出力するピーキング電流Iq5、Iq6は能動
的増幅により従来コイル方式より一層多くの周波数補償
作用を与えることが容易になる利点も得られ、この結果
高忠実なる信号の伝送が可能となる大きな利点を有して
いる。
信号100を入力とする構成例で説明していたが、図3
(a)に示すように差動変換回路60を入力側に設ける
ことで、入力信号が単一信号100bの場合でも同様に
伝送できることは明らかである。また上記実施例の説明
では、2本の伝送線路90を使用した差動伝送構成の例
で説明していたが、図3(b)に示すように所望により1
本の伝送線路90による伝送回路の伝送ドライバ70c
に遷移信号駆動手段20を並接して伝送線路を駆動す
る。受信側の伝送信号受信回路80cにはこれに対応し
たレシーバ回路82bを設ける伝送回路構成としても良
い。
に対する周波数補償をすることを主体とする説明であっ
たが、特に高速論理信号の更なる忠実なる復元タイミン
グの論理信号81outが要求される場合においては、受
信端での波形の立上がりが鋭いことが最も重要である。
この為図9の伝送線路90の入力端における駆動パルス
波形92wav、及び伝送線路90の受信波形94wavに示
すように、差動レシーバ回路82素子の許容可能な範囲
の大きなピーク振幅95peakとなるようにピーキング電
流Iq5、Iq6を過剰駆動する。このような駆動形態の遷
移信号駆動手段20としても良い。
駆動入力端に駆動側回路(伝送ドライバ70、70b、
70c)、及び遷移信号駆動手段20を直接接続する回
路構成例で説明していたが、この伝送線路90駆動入力
端と駆動側回路との間に、個々にあるいは共通の所望イ
ンピーダンス・マッチング抵抗を直列に挿入した構成と
しても良い。
に記載される効果を奏する。容量手段10のコンデンサ
あるいは抵抗を直列接続したコンデンサにより、入力信
号の遷移状態を充放電電流に変換し、この電流を増幅し
て伝送線路90を重畳駆動することで高周波減衰を能動
的に補償するピーキング効果が得られる。この結果従来
のようなコイル部品が不要となり、LSI化による小型
高集積化が容易となる大きな利点が得られる。また従来
コイル方式が有していた伝送線路90インピーダンスと
の本質的なミスマッチング問題が解消できる利点も得ら
れる。更に駆動出力するピーキング電流Iq5、Iq6は能
動的増幅による為、従来コイル方式より一層多くの周波
数補償が容易に実現でき、この結果更なる高忠実信号の
伝送が実現できる効果も得られる。これら効果は特に高
速信号を多数チャンネル伝送する半導体試験装置や超高
速電子計算機、自動交換機等において多大なる有効性を
有する。
送構成例である。
送構成例である。
である。
る。
ある。
よる各部の波形例である。
の受信端波形例である。
合を説明する伝送線路入出力端での波形図である。
トランジスタ R1〜Rn 抵抗 S11〜S1n,S21〜S2n スイッチ Q2A,Q3A スイッチ用トランジスタ Iq5,Iq6 ピーキング電流 10 容量手段 12 コンプリメンタリスイッチ部 15 遷移電流駆動手段 20 遷移信号駆動手段 70,70b,70c 伝送ドライバ 60 差動変換回路 72 差動ドライバ回路 74 送端プルアップ抵抗 75,85 周波数補償回路 76,86 コイル 80,80b,80c 伝送信号受信回路 81out 論理信号 82 差動レシーバ回路 82b レシーバ回路 84 終端抵抗 90 伝送線路 91wav パルス波形 93wav 受信波形 100 伝送信号
Claims (6)
- 【請求項1】 伝送線路の高周波減衰を補償する伝送信
号の伝送において、 入力の伝送信号を受けて、伝送線路を駆動する伝送ドラ
イバと、 充放電用の容量手段を設け、入力の伝送信号を受けて、
該信号の状態遷移を前記容量手段に充放電させ、前記容
量手段への充放電電流を増幅して、伝送線路を前記伝送
ドライバの出力と共に重畳駆動する遷移信号駆動手段
と、 以上を具備して伝送線路の高周波減衰を補償することを
特徴とした信号伝送方式。 - 【請求項2】 伝送ドライバを有して、伝送信号を受け
て伝送線路の送端を駆動する伝送線路の送端駆動回路に
おいて、 伝送信号の状態遷移を受けて、充放電する容量手段と、 該容量手段に流れる充放電電流を電流増幅して伝送線路
送端を伝送ドライバの出力と共に重畳駆動することを特
徴とした伝送線路駆動回路。 - 【請求項3】 伝送ドライバを有して、伝送信号を受
けて伝送線路の送端を駆動する伝送線路の送端駆動回路
において、 伝送信号を受けて、容量手段の充放電方向をスイッチす
るコンプリメンタリ構成のコンプリメンタリスイッチ部
と、 容量手段を設けて、前記コンプリメンタリスイッチ部に
より該容量手段を充放電し、 該容量手段の充放電電流を受けて、増幅して伝送線路の
送端を駆動する遷移電流駆動手段を設け、 以上を具備していることを特徴とした伝送線路駆動回
路。 - 【請求項4】 容量手段は、単一の容量、あるいは抵抗
と直列接続した単一の容量、あるいは抵抗と直列接続コ
ンデンサを複数並列接続する請求項1、2又は3記載の
伝送線路駆動回路。 - 【請求項5】 容量手段は、抵抗と直列接続コンデンサ
を複数並列接続し、前記各回路素子を開閉する開閉スイ
ッチを設け、該開閉スイッチを外部から制御可能な手段
を設けたことを特徴とする請求項1、2又は3記載の伝
送線路駆動回路。 - 【請求項6】 遷移電流駆動手段は、カレントミラー回
路を構成して容量手段に流れる電流に比例した電流増幅
して出力し、これをコンプリメンタリ構成としたことを
特徴とした請求項3記載の伝送線路駆動回路。
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