WO2004114522A1 - 信号伝送システムにおいて出力インピーダンスを整合させる装置および方法 - Google Patents

Abstract

　信号伝送システムは、伝送線路を介して接続された送信装置および受信装置を含む。送信装置２００の制御回路１０３が伝送線路１２３にテスト信号を出力すると、受信装置２１０の電圧検出部１１２は、端子１１５の電圧値が所定の範囲に入っているか否かを判定する。制御信号生成部１１３は判定結果に基づいて駆動電流の電流量を変化させるか否かの指示を生成する。送信装置１００の制御回路１０３は、指示に基づいて駆動電流を増減して伝送線路１２３を駆動し再びテスト信号を出力する。この処理は、受信装置２１０の端子１１５の電圧が所定の範囲に入るまで繰り返される。これにより送信装置２００の制御回路１０３に関する最適な出力インピーダンスが得られる。伝送線路を介して信号を伝送する際に、駆動回路の出力インピーダンスと伝送線路のインピーダンスとを動的に整合させることにより高速な信号伝送を実現することができる。

Description

明 細 書 信号伝送システムにおいて

出力インピ一ダンスを整合させる装置および方法 技術分野

本発明は、 伝送線路で接続された機器間で信号を伝送する際に、 伝送線路を駆動する駆動回路の出力インピーダンスと伝送線路のィ ンピーダンスとの整合を取るための技術に関し、 特に信号伝送時の 反射による波形歪みを低減するための出力インピーダンスの調整お よび波形歪み検出信号の伝送技術に関する。 背景技術

ケーブルで接続された家電機器間、 または、 プリント配線で接続 された基板上の半導体集積回路間で信号を伝送する場合には、 駆動 回路の出カインピーダンスと伝送線路のインピーダンスとを整合さ せる必要がある。 整合していない場合には、 伝送する信号の反射に よって波形歪みが発生して信号を正しく伝送できないからである。 さらに、 信号の反射が収まるまで必要以上に時間を要するため、 高 速な信号伝送も困難である。

従来から、 信号送信側の駆動回路の出力インピーダンスと伝送線 路のインピーダンスとを整合させる種々の方法が知られている。 日 本国特開 2 0 0 3— 84 1 9号公報、 特開平 1 0— 2 6 1 94 8号 公報および特開平 1 1— 1 7 5 1 8号公報には、 半導体集積回路間 で信号を伝送する際にインピーダンスを整合させる技術が記載され ている。 例として日本国特開 2 0 0 3— 8 4 1 9号公報の内容を説 明すると、 実際に信号の伝送に用いる伝送線路とは別にそれと特性 が同等であるリフアレンス用伝送線路をループ状に配置し、 信号を 出力する半導体集積回路で終端させる。 リフアレンス用伝送線路を 用いて駆動回路の出力インピーダンスと伝送線路のインピーダンス とを整合させることにより、 実際の伝送線路に関してもインピーダ ンスが整合すると考えられる。

しかし、 これまでのインピーダンス整合技術には、 種々の問題点 がある。

第 1の問題点は、 実際の信号の伝送に使用する伝送線路の特性と リフアレンス用伝送線路の特性とに誤差が存在することである。 伝 送線路がプリント配線板である場合、 当然ながら、 実際の信号の伝 送に使用する伝送線路とリフアレンス用伝送線路とはプリント配線 板上の異なる位置に配置される。 同一のプリント配線板上であって も、 位置によってはインピーダンスを決定する特性 （誘電率等） に ばらつきがあるため、 リフアレンス用伝送線路を用いてィンピ一ダ ンスを整合させても実際の伝送線路のインピーダンスとも最適に整 合するといえない。 すなわち、 リファレンス用伝送線路を用いたと しても実際の伝送線路の最適なインピーダンスを決定することは困 難である。

第 2の問題点は、 リファレンス用伝送線路を実際の信号の伝送に 使用する伝送線路とは別に配置しなければならないため、 面積や体 積が増大することである。 特に信号の伝送線路が複数あり、 しかも 精度良くインピーダンスを整合させることを想定した場合、 複数の 伝送線路に対して同数あるいはそれに近い数のリファレンス用配線 パターンを配置することになり、 配線面積の増大が著しい。 これで は近年の小チップ化の傾向に反することとなつて実用的でない。

第 3の問題点は、 上述のインピーダンス整合技術は、 取り外し可 能なケーブルで接続された家電機器間のインピーダンス整合に適用 できないことである。 例えばパーソナルコンピュータ （P C ) と U S B機器とを U S Bケーブルを介して接続する場合、 リファレンス 用伝送線路を設けることは実際上不可能であり非実用的である。 ま た接続の対象となる家電機器は多岐に亘り、 予めインピーダンスを 整合させることはできないため、 接続される度に動的にィンビーダ ンスを整合させる必要がある。 特に家電機器間で高速に信号を伝送 する際、 駆動回路のインピーダンスとケーブルのインピーダンスと を整合させることができなければ、 使用するケーブルによっては高 速伝送できない場合も生じ、 信頼性を欠く。

本発明の目的は、 伝送線路を介して信号を伝送する際に、 駆動回 路の出力インピーダンスと伝送線路のィンピーダンスとを動的に整 合させて高速な信号伝送を実現し、 伝送効率を向上することである。 また本発明の別の目的は、 信号伝送時に消費される消費電力を伝送 線路に適合させて必要最低限に抑えることである。 発明の開示

本発明の送信装置は、 伝送線路を介して受信装置と接続され、 前記受信装置とともに信号伝送システムを構成する。 送信装置 は、 前記伝送線路の第 1端部と接続される通信部と、 所定量の 駆動電流によって前記伝送線路を駆動する駆動電流制御部であ つて、 制御信号に基づいて前記駆動電流の電流量を変化させる 駆動電流制御部とを備えている。 前記通信部は、 前記伝送線路 の第 2端部に接続された前記受信装置から、 前記駆動電流の電 流量を変化させるか否かを指示する指示信号であって前記伝送 線路の第 2端部側において検出された信号値が所定の範囲に入 つているか否かに基づいて生成された指示信号を前記制御信号 として受信する。 これにより上記目的が達成される。

前記信号値が前記所定の範囲に入っている場合、 前記通信部 は前記駆動電流の電流量の変化停止を指示する指示信号を前記 制御信号として受け取り、 前記駆動電流制御部は前記制御信号 に基づいて前記駆動電流の現在の電流量の設定値を保持しても よい。

前記信号値が前記所定の範囲の下限値より も小さい場合、 前 記通信部は前記駆動電流の増加を指示する指示信号を前記制御 信号として受け取り、 前記駆動電流制御部は前記制御信号に基 づいて前記駆動電流を増加させてもよい。

前記信号値が前記所定の範囲の上限値よりも大きい場合、 前 記通信部は前記駆動電流の減少を指示する指示信号を前記制御 信号として受け取り、 前記駆動電流制御部は前記制御信号に基 づいて前記駆動電流を減少させてもよい。

前記通信部は、 前記伝送線路の第 1端部と接続される第 1端 子と、 前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続されて前記指 示信号を受け取る第 2端子とを備えていてもよい。

前記駆動電流制御部は、 前記伝送線路を駆動して信号を送信 することが可能であり、 前記駆動電流制御部からの信号の送信 と、 前記制御信号の受信とを時分割で行ってもよい。

前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動する際の出カイン ピーダンス値は、 前記指示信号を出力する前記受信装置の出力 インピーダンス値より小さくてもよい。

前記駆動電流制御部は、 前記伝送線路を駆動して信号を送信 することが可能であり、 前記駆動電流制御部が信号を伝送する 速度は、 前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝 送する速度より速くてもよい。

前記伝送線路は前記通信部から取り外し可能であってもよい。 本発明の受信装置は、 伝送線路を介して送信装置と接続され、 前記送信装置とともに信号伝送システムを構成する。 前記送信 装置は前記伝送線路の第 1端部と接続されている。 受信装置は、 前記伝送線路の第 2端部と接続される通信部であって、 所定の 駆動電流によって駆動された前記伝送線路から信号を受け取る 通信部と、 前記信号に基づいて前記伝送線路の前記第 2端部側 の信号値を検出し、 前記信号値が所定の範囲に入っているか否 かを示す検出信号を生成する検出部と、 前記検出信号に基づい て、 前記駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する指示 信号を生成する信号生成部とを備えている。 前記通信部は前記 送信装置に対して前記指示信号を出力する。 これにより上記目的 が達成される。

前記検出部によって前記信号値が前記所定の範囲に入ってい ることを示す検出信号が生成されると、 前記信号生成部は、 前 記駆動電流の電流量の変化停止を指示する指示信号を生成して もよい。

前記検出部によって前記信号値が前記所定の範囲の下限値よ りも小さいことを示す検出信号が生成されると、 前記信号生成 部は、 前記駆動電流の増加を指示する指示信号を生成してもよ い。

前記検出部によって前記信号値が前記所定の範囲の上限値よ りも大きいことを示す検出信号が生成されると、 前記信号生成 部は、 前記駆動電流の減少を指示する指示信号を生成してもよ い。

前記通信部は、 前記伝送線路の第 2端部と接続される第 1端 子と、 前記伝送線路と異なる制御信号線と接続されて前記指示 信号を出力する第 2端子とを備えていてもよい。

前記送信装置は、 前記伝送線路を前記所定の駆動電流によつ て駆動して信号を送信することが可能であり、 前記伝送線路か らの信号の受信と、 前記指示信号の送信とを時分割で行っても よい。

前記所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する前記送 信装置の出力インピーダンス値は、 前記端子部から前記信号生 成部までの出力インピーダンス値より小さくてもよい。

前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送する 速度は、 前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動して信号を 伝送する速度より遅くてもよい。

前記伝送線路は前記通信部から取り外し可能であってもよい。 本発明の送信側インタ一フェースは、 伝送線路を介して受信 装置の受信側インターフェースと接続され、 前記受信装置とと もに信号伝送システムを構成する送信装置において利用される。 送信側インターフェースは、 前記伝送線路の第 1端部と接続さ れる通信部と、 所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動す る駆動電流制御部であって、 制御信号に基づいて前記駆動電流 の電流量を変化させる駆動電流制御部とを備えている。 前記通 信部は、 前記伝送線路の第 2端部に接続された前記受信装置か ら、 駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する指示信号 であって前記伝送線路の前記第 2端部側において検出された信 号値が所定の範囲に入っているか否かに基づいて生成された指 示信号を前記制御信号として受信する。 これにより上記目的が 達成される。

前記通信部は、 前記伝送線路の第 1端部と接続される第 1端 子と、 前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続されて前記指 示信号を受け取る第 2端子とを備えていてもよい。

前記駆動電流制御部は、 前記伝送線路を駆動して信号を送信 することが可能であり、 前記駆動電流制御部からの信号の送信 と、 前記制御信号の受信とを時分割で行ってもよい。

前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動する際の出カイン ピーダンス値は、 前記指示信号を出力する前記受信装置の出力 インピーダンス値より小さくてもよい。

前記駆動電流制御部は、 前記伝送線路を駆動して信号を送信 することが可能であり、 前記駆動電流制御部が信号を伝送する 速度は、 前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝 送する速度より速くてもよい。

本発明の受信側インターフェースは、 伝送線路を介して送信 装置の送信側インターフェースと接続され、 前記送信装置とと もに信号伝送システムを構成する受信装置において利用される。 前記送信側ィンターフェースは前記伝送線路の第 1端部と接続 されている。 受信側インターフェースは、 前記伝送線路の第 2 端部と接続される通信部であって、 所定の駆動電流によって駆 動された前記伝送線路から信号を受け取る通信部と、 前記通信 部において受け取った前記信号に基づいて、 前記伝送線路の前 記第 2端部側の信号値を検出して、 前記信号値が所定の範囲に 入っているか否かを示す検出信号を生成する検出部と、 前記検 出信号に基づいて、 前記駆動電流の電流量を変化させるか否か を指示する指示信号を生成する指示信号を生成する信号生成部 とを備えている。 前記通信部は前記送信装置に対して前記指示 信号を出力する。 これにより上記目的が達成される。

前記通信部は、 前記伝送線路の第 2端部と接続される第 1端 子と、 前記伝送線路と異なる制御信号線と接続されて前記指示 信号を出力する第 2端子とを備えていてもよい。

前記送信装置は、 前記伝送線路を前記所定の駆動電流によつ て駆動して信号を送信することが可能であり、 前記伝送線路か らの信号の受信と、 前記指示信号の送信とを時分割で行っても よい。

前記所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する前記送 信装置の出カインピ一ダンス値は、 前記端子部から前記信号生 成部までの出力インピーダンス値より小さくてもよい。

前記受信側インターフェースが前記指示信号を出力する際の 信号を伝送する速度は、 前記駆動電流制御部が前記伝送線路を 駆動して信号を伝送する速度より遅くてもよい。

前記送信側インターフェース、 および、 前記受信側インター フェースを備え、 前記送信側インターフェースと前記受信側ィ ンターフェースとを前記伝送線路によって接続したイン夕一フ エースシステムを構築してもよい。

本発明の送信側チップは、 伝送線路を介して受信側チップと 接続され、 前記受信側チップとともに信号伝送システムを構成 する。 送信側のチップは、 前記伝送線路の第 1端部と接続され る通信部と、 所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する 駆動電流制御部であって、 制御信号に基づいて前記駆動電流の 電流量を変化させる駆動電流制御部とを備えている。 前記通信 部は、 前記伝送線路の第 2端部に接続された前記受信装置から、 駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する指示信号であ つて前記伝送線路の前記第 2端部側において検出された信号値 が所定の範囲に入っているか否かに基づいて生成された指示信 号を前記制御信号として受信する。 これにより上記目的が達成 される。

前記通信部は、 前記伝送線路の第 1端部と接続される第 1端 子と、 前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続されて前記指 示信号を受け取る第 2端子とを備えていてもよい。

前記駆動電流制御部は、 前記伝送線路を駆動して信号を送信 することが可能であり、 前記駆動電流制御部からの信号の送信 と、 前記制御信号の受信とを時分割で行ってもよい。

前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動する際の出カイン ピーダンス値は、 前記指示信号を出力する前記受信装置の出力 インピーダンス値より小さくてもよい。

前記駆動電流制御部は、 前記伝送線路を駆動して信号を送信 することが可能であり、 前記駆動電流制御部が信号を伝送する 速度は、 前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝 送する速度より速くてもよい。

本発明の受信側チップは、 伝送線路を介して送信側チップと 接続され、 前記送信側チップとともに信号伝送システムを構成 する。 前記送信側チップは前記伝送線路の第 1端部と接続され ている。 受信側チップは、 前記伝送線路の第 2端部と接続され る通信部であって、 所定の駆動電流によって駆動された前記伝 送線路から信号を受け取る通信部と、 前記通信部において受け 取った前記信号に基づいて、 前記伝送線路の前記第 2端部側の 信号値を検出して、 前記信号値が所定の範囲に入っているか否 かを示す検出信号を生成する検出部と、 前記検出信号に基づい て、 前記駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する指示 信号を生成する指示信号を生成する信号生成部とを備えている。 前記通信部は前記送信装置に対して前記指示信号を出力する。 これにより上記目的が達成される。

前記通信部は、 前記伝送線路の第 2端部と接続される第 1端 子と、 前記伝送線路と異なる制御信号線と接続されて前記指示 信号を出力する第 2端子とを備えていてもよい。

前記送信装置は、 前記伝送線路を前記所定の駆動電流によつ て駆動して信号を送信することが可能であり、 前記伝送線路か らの信号の受信と、 前記指示信号の送信とを時分割で行っても よい。

前記所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する前記送 信装置の出力インピーダンス値は、 前記端子部から前記信号生 成部までの出力インピーダンス値より小さくてもよい。

前記受信側チップが前記指示信号を出力する際の信号を伝送 する速度は、 前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動して信 号を伝送する速度より遅くてもよい。

前記送信側チップ、 および、 前記受信側チップを備え、 前記 送信側チップと前記受信側チップとを前記伝送線路によって接 続したチ、 ブ搭載基板を構成してもよい。

本発明の出力インピーダンス設定方法は、 伝送線路を介して 受信装置と接続され、 前記受信装置とともに信号伝送システム を構成する送信装置の出力インピーダンスを設定する。 前記送 信装置は、 前記伝送線路の第 1端部と接続される通信部および 前記伝送線路を駆動する駆動電流制御部を備え、 前記受信装置 は、 前記伝送線路の第 2端部に接続されている。 前記方法は、 前記駆動電流制御部を動作させて所定量の駆動電流によって前 記伝送線路を駆動するステツプと、 前記伝送線路の第 2端部側 において検出された信号値が所定の範囲に入っているか否かに 基づいて生成された指示信号を、 前記駆動電流の電流量を変化 させるか否かを指示する制御信号として受信するステップと、 前記制御信号に基づいて前記駆動電流の電流量を変化させるス テツプとを包含する。 これにより上記目的が達成される。

前記通信部は、 前記伝送線路の第 1端部と接続される第 1端 子と、 前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続される第 2端 子とを備えており、 前記受信するステップは、 前記第 2端子に おいて前記指示信号を受け取ってもよい。

前記駆動するステツプは、 前記駆動電流制御部を動作させて 前記伝送線路を駆動して信号を送信し、 前記駆動電流制御部か らの信号の送信と、 前記制御信号の受信とを時分割で行うステ ップをさらに包含してもよい。

前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動する際の出カイン ピ一ダンス値は、 前記指示信号を出力する前記受信装置の出力 インピーダンス値より小さくてもよい。

前記駆動するステツプは、 前記駆動電流制御部を動作させて 前記伝送線路を駆動して信号を送信し、 前記駆動電流制御部が 信号を伝送する速度は、 前記受信装置が前記指示信号を出力す る際の信号を伝送する速度より速くてもよい。

本発明の出力インピーダンスの設定補助方法は、 伝送線路を 介して送信装置と接続され、 前記送信装置とともに信号伝送シ ステムを構成する受信装置において利用される。 前記送信装置 は、 前記伝送線路の第 1端部と接続されており、 前記受信装置 は、 前記伝送線路の第 2端部と接続された通信部、 および、 所 定位置の信号値を検出する検出部を備えている。 前記方法は、 前記通信部を介して、.所定の駆動電流によって駆動された前記 伝送線路から信号を受け取るステツプと、 前記信号に基づいて、 前記検出部を用いて前記伝送線路の前記第 2端部側の信号値を 検出するステップと、 前記信号値が所定の範囲に入っているか 否かを示す検出信号を生成するステップと、 前記検出信号に基 づいて、 前記伝送線路を駆動する駆動電流の電流量を変化させ るか否かを判定するステップと、 判定結果を示す指示信号を生 成するステップと、 前記通信部を介して前記送信装置に対して 前記指示信号を出力するステップとを包含する。 これにより上 記目的が達成される。

前記通信部は、 前記伝送線路の第 2端部と接続される第 1端 子と、 前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続される第 2端 子とを備えており、 前記受信するステップは、 前記第 2端子に おいて前記指示信号を受け取ってもよい。

前記送信装置は、 前記伝送線路を前記所定の駆動電流によつ て駆動して信号を送信することが可能であり、 前記伝送線路か らの信号の受信と、 前記指示信号の送信とを時分割で行うステ ップをさらに包含してもよい。

前記所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する前記送 信装置の出力インピーダンス値は、 前記端子部から前記信号生 成部までの出力インピーダンス値より小さくてもよい。

前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送する 速度は、 前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動して信号を 伝送する速度より遅くてもよい。

本発明のコンピュータプログラムは、 伝送線路を介して受信 装置と接続され、 前記受信装置とともに信号伝送システムを構 成する送信装置において実行される。 前記送信装置は、 前記伝 送線路の第 1端部と接続される通信部および前記伝送線路を駆 動する駆動電流制御部を備え、 前記受信装置は、 前記伝送線路 の第 2端部に接続されている。 前記コンピュータプログラムは、 前記駆動電流制御部を動作させて所定量の駆動電流によつて前 記伝送線路を駆動するステツプと、 前記伝送線路の第 2端部側 において検出された信号値が所定の範囲に入っているか否かに 基づいて前記受信装置において生成された指示信号を、 前記駆 動電流の電流量を変化させるか否かを指示する制御信号として 前記通信部において受信させる受信するステップと、 前記制御 信号に基づいて前記駆動電流の電流量を変化させるステツプと を包含する。 これにより上記目的が達成される。

前記通信部は、 前記伝送線路の第 1端部と接続される第 1端 子と、 前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続される第 2端 子とを備えており、 前記第 2端子において前記指示信号を受信 させてもよい。

前記駆動電流制御部は、 前記伝送線路を駆動して信号を送信 することが可能であり、 前記送信装置に、 前記駆動電流制御部 からの信号の送信と、 前記制御信号の受信とを時分割で実行さ せてもよい。

前記駆動電流制御部が前記伝送線路を'駆動する際の出カイン ピーダンス値は、 前記指示信号を出力する前記受信装置の出力 インピーダンス値より小さくてもよい。

前記駆動電流制御部は、 前記伝送線路を駆動して信号を送信 することが可能であり、 前記駆動電流制御部が信号を伝送する 速度は、 前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝 送する速度より速くてもよい。

本発明のコンピュータプログラムは、 伝送線路を介して送信 装置と接続され、 前記送信装置とともに信号伝送システムを構 成する受信装置において実行される。 前記送信装置は、 前記伝 送線路の第 1端部と接続されており、 前記受信装置は、 前記伝 送線路の第 2端部と接続された通信部、 および、 所定位置の信 号値を検出する検出部を備えている。 前記コンピュータプログ ラムは、 前記通信部を介して、 所定の駆動電流によって駆動さ れた前記伝送線路から信号を受け取るステップと、 前記信号に 基づいて、 前記検出部を用いて前記伝送線路の前記第 2端部側 の信号値を検出するステップと、 前記信号値が所定の範囲に入 つているか否かを示す検出信号を生成するステツプと、 前記検 出信号に基づいて、 前記伝送線路を駆動する駆動電流の電流量 を変化させるか否かを判定するステップと、 判定結果を示す指 示信号を生成するステップと、 前記通信部を介して前記送信装 置に対して前記指示信号を出力するステップとを包含する。 こ れにより上記目的が達成される。

前記通信部は、 前記伝送線路の第 2端部と接続される第 1端 子と、 前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続される第 2端 子とを備えており、 前記第 2端子から前記指示信号を出力させ てもよい。

前記送信装置は、 前記伝送線路を前記所定の駆動電流によつ て駆動して信号を送信することが可能であり、 前記受信装置に、 前記伝送線路からの信号の受信と、 前記指示信号の送信とを時 分割で実行させてもよい。 前記所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する前記送 信装置の出カインピーダンス値は、 前記端子部から前記信号生 成部までの出力インピーダンス値より小さくてもよい。

前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送する 速度は、 前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動して信号を 伝送する速度より遅くてもよい。 図面の簡単な説明

図 1 (a) および （b) は信号伝送システム 1のバリエーション を示しており、 （ a) は P C 1 0 0とハードディスク ドライブ 1 1 0 とを有する信号伝送システム 1 の構成を示す図であり、 図 1 (b) は複数の半導体集積回路 1 0 0および 1 1 0を有する、 プリ ント配線板上の信号伝送システム 1の構成を示す図である。

図 2は、 実施形態 1による信号伝送システム 1の機能的な構成を 示すブロック図である。 '

図 3は、 送信装置 1 0 0の駆動電流制御回路 1 0 3の回路図であ る。 ' .

図 4は、 駆動電流制御信号受信部 1 04の構成を示すブロック図 である。

図 5は、 受信装置 1 1 0の電圧検出部 1 1 2および駆動電流制御 信号生成部 1 1 3の構成を示すブロック図である。

図 6は、 駆動電流生成回路 1 1 7の構成を示す回路図である。 図 7 (a) (d) は、 駆動電流制御回路 1 0 3の出力インピー ダンスと伝送線路 1 2 1のインピーダンスとの関係に応じた受信装 置 1 1 0側の過渡電圧波形を示す図である。

図 8は、 信号伝送システム 1におけるインピーダンスの整合処理 の手順を示すフローチヤ一トである。

図 9は、 実施形態 2による信号伝送システム 2の機能的な構成を 示すブロック図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 添付の図面を参照して、 本発明によるインピーダンス整合 処理の実施形態を説明する。 '

(実施形態 1 )

図 1 (a) および （b) は、 本実施形態によるインピ一ダンス整 合処理を適用できる信号伝送システム 1のバリエーションを示す。 図 1 ( a) は、 P C 1 0 0とハードディスクドライブ 1 1 0とを 含む信号伝送システム 1の構成を示している。 ここでは、 P C 1 0 0およびハ一ドディスクドライブ 1 1 0がそれぞれ U S B 2. 0規 格のインターフェースを備えているとする。

P C 1 0 0およびハードディスクドライブ 1 1 0のコネクタに U S Bケーブル 1 2 0が揷入されると、 US B 2. 0規格に基づく手 順にしたがって接続が確立される。 U S Bケーブル 1 2 0を介して P C 1 0 0とハードディスクドライブ 1 1 0とが接続されると、 信 号伝送システム 1が構成される。

信号伝送システム 1が構成された後、 P C 1 0 0およびハードデ イスクドライブ 1 1 0は本実施形態による処理に基づいて、 信号送 信側の装置 （P C 1 0 0) のィンターフェースに設けられた駆動電 流制御回路 （図示せず） の出力インピーダンスと、 US Bケーブル 1 2 0のィンピ一ダンスとを整合させる。 ハードディスクドライブ 1 1 0から P C 1 0 0へも信号が伝送されるので、 同様に信号送信 側装置 （ハードディスク ドライブ 1 1 0 ) のインターフェースに設 けられた駆動電流制御回路の出力インピーダンスと、 US Bケープ ル 1 2 0のインピーダンスとも整合させる。 その後、 U S B 2. 0 規格に準拠した方式に基づいて、 例えば 48 0 Mb p sの伝送速度 で P C 1 0 0とハードディスクドライブ 1 1 0との間で信号が授受 される。

図 1 (a) では、 P C 1 0 0とハードディスクドライブ 1 1 0と を用いて信号伝送システム 1を構成する場合を例にとって説明した。 しかし、 P Cおよびハードディスクドライブに代えて、 デジタル力 メラ、 D VDドライブ等の他の種々の装置を用いても信号伝送シス テム 1を構成することができる。 また図 1 (a) では、 信号伝送シ ステム 1が、 U S Bケーブル 1 2 0を伝送線路として U S B 2. 0 規格に基づく接続によって構成される場合を例にとって説明した。 しかし、 U S B 2. 0規格に代えて、 I EEE 1 3 94規格、 S C S I規格、 HDM I (High-Definition Multimedia Interface) 規 格等の他の通信規格、 プロトコルによっても信号伝送システム 1を 構成できる。

図 1 (b) は、 プリント配線板上に複数の半導体集積回路 1 0 0 および 1 1 0が配置された信号伝送システム 1の構成を示している。 図では、 半導体集積回路 1 0 0および 1 1 0は半導体チップである。 伝送線路であるプリント配線 1 2 0を介して半導体集積回路 1 0 0 と半導体集積回路 1 1 0とが接続されると、 信号伝送システム 1が 構成される。 半導体集積回路 1 0 0および 1 1 0は後述の処理を行 つて、 半導体集積回路 1 0 0または 1 1 0の駆動電流制御回路 （図 示せず） のィンピーダンスとプリント配線 1 2 0のィンピ一ダンス とを整合させる。 図 1 ( a ) の場合と同様に、 半導体集積回路 1 0 0および 1 1 0の双方に駆動電流制御回路が設けられている場合に は、 その双方の出カインピ一ダンスとプリント配線 1 2 0のインピ —ダンスとを整合させる。 この結果、 プリント配線 1 2 0を介して 半導体集積回路 1 0 0と半導体集積回路 1 1 0との間で信号が高速 で伝送可能になり、 伝送効率が向上する。

図 1 ( b ) では、 プリント配線板上の半導体集積回路 1 0 0およ び 1 1 0によって信号伝送システム 1が構成される例を説明した。 しかし 1つのチップ上に集積された特定の回路間においても信号伝 送システム 1を構成することができる。

図 1 ( a ) および （b ) のいずれの信号伝送システム 1において も、 インピーダンスを整合させた後、 所定の時間間隔 （例えば数秒 〜数十秒の間隔） でインピーダンス整合処理を繰り返して実行し、 インピーダンスを動的に再整合させることができる。 これにより、 供給される電源電圧変化、 温度変化等に起因して生じるインピーダ ンスの不整合を解消できる。 また、 図 1 ( a ) および （b ) に示す信号伝送システム 1では、 P C —ハードディスクドライブ間および半導体集積回路間で本実施 形態によるインピーダンス整合処理が行われる。 しかし、 より特定 すると P C、 ハードディスクドライブおよび半導体集積回路に備え られた各インターフェース部が整合処理を行う。 そのようなインタ —フェースは本実施形態による処理を実行でき、 信号伝送システム であるインターフェースシステム 1を形成できる。

以下、 本実施形態によるインピーダンスを整合する処理を実行す るための構成および処理を説明する。

まず、 図 2を参照しながら信号伝送システム 1の構成を説明する。 上述のように、 信号伝送システム 1として多岐に亘る態様が考えら れるため、 以下では、 信号伝送システム 1が信号を送信する送信装 置 1 0 0と信号を受信する受信装置 1 1 0とを有するとして説明す る。 ただし、 これは送信装置 1 0 0が信号を受信できないことを意 味しない。 送信装置 1 0 0は受信装置 1 1 0の機能を含んでいても よく、 受信装置 1 1 0は送信装置 1 0 0の機能を含んでいてもよレ 。 また、 信号伝送システム 1は 3以上の装置を含んでいてもよい ό そ の場合には、 図 2は信号の授受を行う特定の 2つの送信装置および 受信装置を示していると考えることができる。

図 2は、 本実施形態による信号伝送システム 1の機能ブロックの 構造を示す。 信号伝送システム 1は、 送信装置 1 0 0と受信装置 1 1 0とを有する。 送信装置 1 0 0と受信装置 1 1 0とは、 異なる信 号を伝送する 2本の伝送線路 1 2 1、 1 2 2によって接続されてい る。 これらの伝送線路のうち、 伝送線路 1 2 1に関して定まるイン ピーダンス Zの値が、 送信装置 1 0 0から受信装置 1 1 0へ高速で 信号を伝送する際に影響を与える。 一方、 伝送線路 1 2 2は、 受信 装置 1 1 0から送信装置 1 0 0への制御信号を伝送するための制御 信号線として利用される。 伝送線路 1 2 2を介した信号の伝送は、 伝送線路 1 2 1を介して行われる信号の伝送と比較すると低速であ る。 そのため、 伝送する信号の反射によって発生する波形歪み、 お よび、 信号の反射が収まるまでに要する時間は高速伝送の場合ほど 大きな問題ではない。 すなわち伝送線路 1 2 2に存在するィンピー ダンスは特に問題ではない。 なお、 伝送線路 1 2 1および 1 2 2は 複数の伝送線路を束ねた一本のケーブルとして実現されていてもよ い。 ,

以下では、 送信装置 1 0 0の各構成要素を説明した後、 受信装置 1 1 0の各構成要素を説明する。 ，

送信装置 1 0 0は、 内部回路 1 0 1と、 出力バッファ 1 0 2と、 駆動電流制御回路 1 0 3と、 駆動電流制御信号受信部 1 0 4と、 信 号出力端子 1 0 5と、 信号入力端子 1 0 6とを備えている。

内部回路 1 0 1は、 送信装置 1 0 0固有の機能を実現する回路で あり、 受信装置 1 1 0へ送信する信号等を出力する。 例えば、 送信 装置 1 0 0が図 1 ( a ) の P Cである場合には、 内部回路 1 0 1は、 広く C P U、 メモリ、 マザ一ボードに載置された他の半導体チップ 等である。 さらに、 送信装置 1 0 0がインターフェース機能を主要 な機能とする装置 （インタ一フェースカード等） である場合には、 内部回路 1 0 1は実装される側の機器との接続を確保する回路であ る。 また、 送信装置 1 0 0が図 1 ( b ) の半導体集積回路である場 合には、 内部回路 1 0 1は所定の演算を行う演算回路等である。

内部回路 1 0 1は、 所定のテストパ夕一ン信号を出力バッファ 1 0 2に送る。 出力バッファ 1 0 2は、 内部回路 1 0 1から出力され た信号を一時的に蓄積し、 口一レベルとハイレベルとが繰り返し変 化する信号を出力する。

駆動電流制御回路 （以下、 「制御回路」 と記述する） 1 0 3は、 所定の駆動電流によって伝送線路 1 2 1を駆動し、 出力バッファ 1 0 2から出力された信号に応じた信号を伝送線路 1 2 1に出力する。 また制御回路 1 0 3は、 制御信号を受け取り、 その制御信号に基づ いて駆動電流の電流量を変化させる。 制御回路 1 0 3の具体的な構 成は、 図 3を参照しながら後述する。

駆動電流制御信号受信部 （以下、 「受信部」 と記述する） 1 0 4 は、 信号入力端子 1 0 6において受信した信号を受け取り、 所定の 変換を行って制御信号を出力する。 受信部 1 0 4が受け取る信号は 外部の装置 （受信装置 1 1 0 ) からの所定の動作を指示する指示信 号であり、 出力する信号は送信装置 1 0 0内の構成要素の動作を制 御する制御信号である。 受信部 1 0 4の具体的な構成は、 図 4を参 照しながら後述する。

信号出力端子 1 0 5および信号入力端子 1 0 6は、 送信装置 1 0 0が外部との通信を行う際にそれぞれ直接信号を出力し、 受け取る 通信部である。 信号出力端子 1 0 5は伝送線路 1 2 1の一方の端部 と接続される。 信号出力端子 1 0 5は、 制御回路 1 0 3からの信号 を伝送線路 1 2 1へ出力する。 また信号入力端子 1 0 6は伝送線路 1 2 2の一方の端部と接続される。 信号入力端子 1 0 6は伝送線路 1 2 2を介して信号を受信する。

次に、 受信装置 1 1 0の構成を説明する。 受信装置 1 1 0は、 内 部回路 1 1 1 と、 電圧検出部 1 1 2と、 駆動電流制御信号生成部 ί 1 3と、 出力バッファ 1 1 4と、 信号入力端子 1 1 5と、 信号出力 端子 1 1 6と、 駆動電流生成回路 1 1 7とを備えている。

内部回路 1 1 1は、 受信装置 1 1 0固有の機能を実現する回路で あり、 送信装置 1 0 0から受信した信号を処理する。 例えば、 受信 装置 1' 1 0が図 1 ( a ) のハードディスクドライブである場合には、 内部回路 1 1 1は、 広くハードディスクドライブの信号処理用 L S I、 バッファ、 アクセスアームやスピンドルモータの駆動回路等で ある。 さらに、 受信装置 1 1 0がインターフェース機能を主要な機 能とする装置 （インターフェースカード等） である場合には、 内部 回路 1 1 1は実装される側の機器との接続を確保する回路である。 また、 受信装置 1 1 0が図 1 ( b ) の半導体集積回路である場合に は、 内部回路 1 1 1は所定の演算を行う演算回路等である。

電圧検出部 1 1 2は、 入力電圧の変化に基づく一定のタイミング で信号入力端子 1 1 5の電圧値を検出し、 その電圧値が所定の範囲 に入っているか否かを示す電圧検出信号を生成する。 所定の範囲は、 少なくとも 2つの判定基準値によって規定される。 例えば電圧検出 信号は、 第 1の判定基準値よりも大きいか否かを示す信号と、 第 2 の判定基準値よりも大きいか否かを示す信号とを含む。 これにより 電圧値が当該範囲に入るか、 当該範囲よりも大きいまたは小さいか を判定できる。 電圧検出部 1 1 2の具体的な構成は、 図 5を参照し ながら後述する。 なお図 2では、 電圧検出部 1 1 2は信号入力端子 1 1 5の電圧を直接検出するように記載されているが、 直接検出し なくてもよい。 また電圧値以外の伝送線路 1 2 1の他の電気的な特 性、 例えば電力値、 電流値等を検出してもよい。

駆動電流制御信号生成部 （以下、 「制御信号生成部」 と記述す る） 1 1 3は、 電圧検出信号を受け取って、 その信号に基づいて指 示信号を生成する。 指示信号は、 送信装置 1 0 0の制御回路 1 0 3 に対して駆動電流の電流'量を変化させるか否かを指示する信号であ る。 制御信号生成部 1 1 3の具体的な構成は、 図 5を参照しながら 後述する。 出力バッファ 1 1 4は、 内部回路 1 0 1から出力された 信号を一時的に蓄積し、 駆動電流生成回路 1 1 7に出力する。

駆動電流生成回路 1 1 7は、 出力バッファ 1 1 4から指示信号を 受け取り、 所定の駆動電流で伝送線路 1 2 2を駆動して指示信号を 出力する。

信号入力端子 1 1 5および信号出力端子 1 1 6は、 受信装置 1 1 0が外部との通信を行う際にそれぞれ直接信号を受け取り、 出力す る通信部である。 信号入力端子 1 1 5は伝送線路 1 2 1の他方の端 部と接続され、 伝送線路 1 2 1を介して信号を受信する。 信号出力 端子 1 1 6は伝送線路 1 2 2の他方の端部と接続される。 信号出力 端子 1 1 6は、 駆動電流生成回路 1 1 7からの信号を伝送線路 1 2 2へ出力する。

次に、 上述の各構成要素のより具体的な構成を説明する。

図 3は、 送信装置 1 0 0の制御回路 1 0 3の回路構成を示してい る。 制御回路 1 0 3は、 信号線 3 0 1において出力バッファ 1 0 2 から出力された信号を受け取り、 その信号に応じて規定されたタイ ミングを有する信号を信号線 3 0 2から出力する。

制御回路 1 0 3は、 制御信号入力端子群 3 0 3と、 出力駆動能力 調整用トランジスタ群 3 0 4と、 L o w電圧出力用トランジスタ 3 0 5と、 H i g h電圧出力用ドランジス夕 3 0 6と、 電源 3 0 7と を含む。 信号線 3 0 1は、 トランジスタ 3 0 5および 3 0 6のゲー ト電極に接続されている。 出力駆動能力調整用トランジスタ群 3 0 4は L o w電圧出力用トランジスタ 3 0 5および H i h電圧出力 用トランジスタ 3 0 6と直列に接続されている。 出力駆動能力調整 用トランジスタ群 3 0 4には、 信号線 3 0 1に印加された信号がハ ィレベルか口一レベルかに応じてトランジスタ群 3 0 4のソース電 極には接地電圧または電源 3 0 7の電圧が与えられる。 トランジス タ群 3 0 4の各ゲート電極は制御信号入力端子群 3 0 3と接続され ており、 受信部 1 0 4からの制御信号が印加される。 制御信号は各 トランジスタ 3 0 4へ個別に入力されるパラレルな信号である。 こ の結果、 トランジスタ群 3 0 4のトランジスタを選択的にオンまた はオフできる。 オンされたトランジスタのドレイン電極の電圧は電 源 3 0 7の電圧または接地電圧に等しくなる。 また所定の電流が信 号線 3 0 2を介して出力される。 以上の動作原理により、 制御回路 1 0 3では制御信号に基づいて導通するトランジスタの数が制御さ れ、 制御回路 1 0 3の出力インピーダンスを変化させることができ る。 なお、 制御回路 1 0 3の駆動能力は、 実際に駆動が予測される 各種伝送線路のインピーダンス幅以上の調整幅を持つように設定す る。

次に、 図 4は、 受信部 1 04のブロック構成を示している。 信号 線 5 0 1は、 信号入力端子 1 0 6を介して受信されたシリアルデ一 夕信号 5 0 1を伝送する。 シリアル Zパラレル変換回路 （以下、 「SZP変換回路」 と称する） 5 0 2はシリアルデータをパラレル データに変換する。 保持回路 5 0 3はそのパラレルデータを保持し、 保持していたパラレルデ一タを出力する。 パラレルデータは制御信 号として制御回路 1 0 3の制御信号入力端子群 3 0 3に出力される。 図 5は、 受信装置 1 1 0の電圧検出部 1 1 2および制御信号生成 部 1 1 3の機能ブロック構成を示している。 まず電圧検出部 1 1 2 は、 フリップフロップ （以下、 FZFと呼ぶ） 40 1、 40 2と、 比較器 40 3、 404、 40 5と、 遅延回路 4 0 6とを有する。 電 圧検出部 1 1 2は、 伝送線路 1 2 1の信号入力端子 1 1 5における 信号を信号線 4 1 1を介して受け取る。 比較器 40 3、 404、 4 0 5は信号線 41 1に並列に接続されており、 信号入力端子 1 1 5 における信号を同時に受け取る。 比較器 40 3、 404、 40 5は また、 それぞれ信号線 40 7、 40 8、 40 9を介して基準電圧 V RE F 1、 VRE F 2、 VRE F 3を受け取る。 ここでは VRE F 1く VR E F 2く VR E F 3とする。 比較器 4 0 3は、 入力された 信号の電圧の値と基準電圧 VRE F 1とを比較して、 大きい方の信 号を出力する。 基準電圧 VRE F 1として、 例えば、 想定する伝送 線路 1 2 1のインピーダンス幅および駆動電流制御回路のインピー ダンス可変範囲から最も初期の入力端での最低初期電圧を算出し、 その振幅が検出可能である範囲で最大の電圧として決定することが できる。 比較器 4 04および 40 5も同様に、 入力された信号の電 圧と基準電圧 VRE F 2、 および、 入力された信号の電圧と VR E F 3とを比較し、 大きい方の信号を出力する。

基準電圧 V RE F 2、 VRE F 3は、 受信装置 1 1 0の接続対象 である送信装置 1 0 0の駆動性能と関連して決定することができる。 具体的には、 V R E F 2および V R E F 3は、 制御回路 1 0 3 (図 3) の電源 3 0 7の電圧 Vに対して、 V R E F 2 <V< V R E F 3 となるように設定する。 接続可能な送信装置 1 0 0の駆動電圧は予 めわかっているので、 受信装置 1 1 0の製造時等において基準電圧 VR E F 2および VR E F 3の値を設定できる。 なお、 基準電圧 V RE F 1〜 3の値は、 外部から入力してもよい。

比較器 40 3および 404の出力は、 フリップフロップ 40 1、 40 2 (以下、 「FZF」 と称する） と接続されている。 FZF 4 0 1、 40 2は、 遅延回路 40 6から出力されるサンプリング信号 に基づいて動作する。 遅延回路 4 0 6は、 基準電圧 VRE F 1以上 の電圧を有する信号を受け取ると、 その信号を所定時間保持して出 力する。 すなわち入力を遅延させて出力する。 この出力がサンプリ ング信号である。 サンプリング信号により、 FZF 40 1、 40 2 は信号線 41 1を介して受け取った電圧が基準電圧よりも小さい場 合には " 0 " を、 大きい場合には " 1 " をセッ 卜する。 FZF 40 1、 402にセットされた各値は、 電圧検出信号として出力される。

F/F 40 1 , 402の出力は、 制御信号生成部 1 1 3の内部の カウンタ回路 45 1を経由して保持回路 452に入力され、 さらに 保持回路 452はパラレル/シリアル変換回路 （以下、 PZS変換 回路と呼ぶ） 45 3に入力される。 より具体的には、 制御信号生成 部 1 1 3のカウン夕回路 45 1は、 電圧検出部 1 12から出力され た電圧検出信号を受け取り、 以下のように動作する。 すなわちカウ ン夕回路 45 1は、 F / F 40 1、 402の出力が " 0" 、 "0" の場合には、 制御回路 1 03内に設けられたトランジスタ群 304 のうちの駆動するトランジスタの数を 1つ増加させる指示信号を生 成する。 逆に FZF 40 1、 402の出力が " 1 " 、 " 1 " の場合 には、 制御回路 1 03内に設けられたトランジス夕群 304のうち の駆動するトランジスタの数を 1つ減少させる指示信号を生成する。 また Fノ F 40 1、 402の出力が " 0 " 、 " 1 " の場合には、 制 御回路 1 03の駆動能力制御動作を停止する信号を出力する。 出力 された指示信号は、 保持回路 452に保持され、 出力される。 PZ S変換回路 453は、 保持回路 452から出力された指示信号をシ リアルデータの信号に変換して、 信号線 454に出力する。

次に、 図 6は、 駆動電流生成回路 1 1 7の回路構成を示している。 駆動電流生成回路 1 17は、 制御回路 1 03と同様、 伝送線路を駆 動するために設けられているので、 その構成は制御回路 10 3の構 成と類似する。 制御回路 1 0 3と異なり、 出力段のトランジスタと して 1つのトランジスタ 7 0 4が設けられている。 トランジスタ 7 0 4が複数ではなく 1つである理由は、 伝送線路 1 2 2を駆動する ために必要な電流値を微調整する必要がないからである。 トランジ スタ 7 0 4のゲ一ト電極は制御信号入力端子 7 0 3と接続されてお り、 その端子 7 0 3に入力された信号により、 出力用トランジスタ 7 0 4のオン状態とオフ状態を切り替えることができる。 ただしこ こでは常にオン状態が維持されている。 なお、 トランジスタ 7 0 5 および 7 0 6のゲート電極は信号線 7 0 1と接続されており、 出力 バッファ 1 1 4からの出力信号が印加されることによって出力電圧 を変更する構成は制御回路 1 0 3と同様である。 また、 出力用トラ ンジス夕 7 0 4が L o w電圧出力用トランジスタ 7 0 5および H i g h電圧出力用トランジスタ 7 0 6と直列に接続されている構成も 制御回路 1 0 3と同様である。 駆動電流生成回路 1 1 7は所定の駆 動電流で伝送線路 1 2 2を駆動し、 信号出力端子 1 1 6を介して指 信号を出力する。 上述のように、 指示信号は送信装置 1 0 0の受 信部 1 0 4においてパラレルデータに変換されて制御信号として利 用される。

ここで、 図 7を参照しながら、 駆動電流出力回路 1 0 3の駆動能 力 (出力インピーダンス) が伝送信号波形の歪みに与える影響を説 明し、 その影響を考慮して制御回路 1 0 3に要求される動作を説明 する。

図 7 ( a ) 〜 （d ) は、 制御回路 1 0 3の出力インピーダンスと 伝送線路 1 2 1のインピーダンスとの関係に応じた受信装置 1 1 0 側の過渡電圧波形を示す図である。 図 7 (a) 〜 （d) に共通する 事項を説明する。 まず時刻 t sは、 信号入力端子 1 1 5において基 準電圧 VRE F 1を最初に超えた時刻である。 時刻 t pは、 時刻 t sから所定時間経過後の時刻である。 「所定時間」 は、 図 5に示す 電圧検出部 1 1 2内の遅延回路 40 6が出力を遅延する時間である。 図 7 (a) は、 駆動電流出力回路 1 0 3の出力インピ一ダンス値 が伝送線路 1 2 1のインピーダンス値よりも大きい場合の、 信号入 力端子 1 1 5の過渡電圧波形 6 0 1を示す。 時刻 t pから電圧の測 定を開始する。 時刻 t pにおける電圧 （以下、 入力端での 「初期電 圧」 と称する） は、 基準電圧 VR E F 2および VR E F 3に達して いない。 電圧検出部 1 1 2は、 時刻！； 2、 t 3、 t 4において順に 電圧を検出し、 時刻 t 4において基準電圧 VR E F 2および VR E F 3によって規定される範囲内に入ったことを検出する。 例えば、 伝送周波数が 1 GH zの場合には、 時刻 t 1と t 2との間は 1ナノ 秒である。 なお、 時刻, t pは時刻 t 1と t 2の間の時刻とする。

図 7 (b) は、 図 7 (a) よりも出力インピ一ダンス値が小さい 場合の信号入力端子 1 1 5の過渡電圧波形 6 0 2を示す。 出カイン ピーダンス値を小さくして駆動能力を上げることにより、 入力端で の初期電圧は基準電圧 VRE F 1を大きく超えているが、 基準電圧 VR E F 2には達していない。 電圧 VR E F 2および VR E F 3に 達する時刻は時刻 t 3である。

図 7 (c ) は、 図 7 (b) よりも出力インピーダンス値が小さい 場合の信号入力端子 1 1 5の過渡電圧波形 6 0 3を示す。 出力イン ピーダンス値をさらに小さくして駆動能力を上げることにより、 時 刻 t 1において入力端での初期電圧は基準電圧 VR E F 2および V RE F 3の中間の電圧に達している。 そして時刻 t 1以降でも電圧 は安定している。 安定する時刻は図 7 ( a) および （b) の例と比 較して明らかに早い。

図 7 (d) は、 図 7 ( c ) よりも出力インピーダンス値が小さい 場合の信号入力端子 1 1 5の過渡電圧波形 6 04を示す。 入力端で の初期電圧は、 時刻 t 1において基準電圧 VR E F 2および VR E F 3を超えている。 しかし、 時刻 t 2では逆に電圧 VRE F 2より も電圧が低下する （以下、 このような波形の状態を、 波形の歪み、 と呼ぶ） 。 この後、 時刻 t 3において再び基準電圧 V R E F 2およ び VR E F 3を超え、 時刻 t 4以降、 基準電圧 VR E F 2および V R E F 3の中間の電圧に収束する。

よって、 受信装置 1 1 0の内部回路 1 1 1は、 図 7 (c ) の波形 6 0 3の場合に、 送信装置 1 0 0の出力バッファ 1 0 2が出力した 信号を最も早くかつ確実に受信できるといえる。 以上から、 入力端 での初期電圧が VR E F 2と VRE F 3の中間の電位であれば、 信 号入力端子 1 1 5で最適な伝送波形を得ることができるといえる。 以下、 図 2および図 8を参照しながら、 信号伝送システム 1にお いて行われるインピーダンスの整合処理を説明する。 この処理は、 例えば送信装置 1 0 0および受信装置 1 1 0の通信コン卜ローラ (図示せず） の制御に基づいて行われる。 通信コントローラは、 E E P R O M等のプログラムを解析して実行することにより各構成要 素に指示を与える。 以下では、 送信装置 1 0 0および受信装置 1 1 0の間で接続が確立され、 信号の高速伝送を開始する際に実行され る処理として説明する。

本実施形態では、 送信装置 1 0 0が信号伝送を開始する前 （例え ば送信装置 1 0 0の電源電源投入直後） の初期状態において、 制御 回路 1 0 3の出力インピーダンスを最大に設定する。 これは駆動能 力を最小にすることと同じである。 また受信装置 1 1 0の信号入力 端子 1 1 5における入力インピーダンスは無限大とする。

図 8は、 信号伝送システム 1におけるインピーダンスの整合処理 の手順を示すフロ一チヤ一トである。 図の左側のブロックは送信装 置の動作であり、 右側のブロックは受信装置の動作である。 なお、 以下で明らかになるように、 受信装置は信号伝送システム 1におい ては送信装置 1 0 0の出力インピーダンスの設定を補助する機能を 有している。

まず、 送信装置 1 0 0の内部回路 1 0 1は、 ステップ 8 0 1にお いてテストパターン信号を生成する。 このテストパターン信号に基 づいて、 出力パッファ 1 0 2はローレベルとハイレベルが繰り返し 切り替わる信号を出力する。 ステップ 8 0 2において、 制御回路 1 0 3は、 まず最小の駆動電流によって伝送線路を駆動してテストパ ターン信号に基づく信号を出力する。

そして、 ステップ 8 0 3において、 電圧検出部 1 1 2は、 伝送線 路 1 2 1に接続された受信装置 1 1 0側の信号入力端子 1 1 5.での 初期電圧を検出する。 検出は、 出力が口一レベルからハイレベルに 遷移するときに、 基準電圧 V R E F 1に到達した時刻 t sから遅延 させた時刻 t p (図 6 ) において行われる。

ステップ 8 0 4において、 電圧検出部 1 1 2は検出した電圧値が 最適な受信レベルの範囲に入っているか否かを判定する。 この判定 は、 信号入力端子 1 1 5での初期電圧の波形および電圧値が、 図 7 ( c ) に示す状態を示しているか否かの判定である。 図 7 ( c ) に 示す最適な範囲に入っていない場合にはステップ, 8 0 5に進み、 範 囲に入っている場合にはステップ 8 0 7へ進む。

ステップ 8 0 5では、 電圧検出部 1 1 2内の 2っの 4 0 1 および 4 0 2は、 " 0 " および " 0 " を出力する。 制御信号生成部 1 1 3はこの出力信号に基づいて指示信号を生成する。 指示信号は 駆動電流の増加を指示する信号であり、 出力バッファ 1 1 4および 駆動電流生成回路 1 1 7を介して送信装置 1 0 0に送られる。 受信 部 1 0 4は、 受信した指示信号から制御信号を生成し、 ステップ 8 0 6において、 制御回路 1 0 3は制御信号に基づいて駆動電流を一 段階増加して伝送線路 1 2 1を駆動し、 再びテストパターン信号に 基づく信号を出力する。 受信装置 1 1 0は、 信号入力端子 1 1 5で の初期電圧を検出する処理を行い、 ステップ 8 0 3以降の処理を繰 り返す。

一方、 ステップ 8 0 7では、 制御信号生成部 1 1 3は指示信号を 生成して、 送信装置 1 0 0に駆動電流の変更 （増加） の停止を指示 する。 これは現在駆動している出力段のトランジスタの数を固定す ることを意味する。 制御信号生成部 1 1 3は、 その数を特定するデ 一夕を制御回路内に配したフリップフ口ップ、 R A M等の保持回路 4 5 2に保持する。 なお、 このとき電圧検出部 1 1 2内の 2つの F / F 4 0 1および 4 0 2は、 " 0 " および " 1 " を出力し、 制御回 路 1 0 3の出力インピーダンスが最適値であることを示している。 ステップ 8 0 8では、 制御回路 1 0 3は、 現在の駆動電流の電流 量の設定値を保持し、 その設定値に基づく駆動電流によって伝送線 路 1 2 1を駆動する。 以上の処理により、 制御回路 1 0 3の出カイ ンピーダンスと伝送線路 1 2 1のインピーダンスとの関係に応じた インピーダンスの整合処理は終了する。

本実施形態では、 制御回路 1 0 3内の導通するトランジスタ数を 制御して、 受信装置 1 1 0において検出される初期電圧が所定の範 囲に入るまで制御回路 1 0 3の出力インピーダンスを変化させる。 受信装置 1 1 0側で検出される初期電圧が所定の範囲に入ったとき、 制御回路 1 0 3の出力インピ一ダンスは最適に設定され、 図 7 ( c ) の波形 6 0 3で示されるように歪みのない波形により実際の 信号伝送を行うことができる。 伝送線路 1 2 1および 1 2 2は、 例 えば U S Bケーブル等の取り外し可能であってもよいし、 プリント 配線基板上に固定されたプリント配線であってもよい。

以上、 信号伝送システム 1において行われるインピーダンスの整 合処理を説明した。 上述の説明は、 信号の立ち上がりで出力駆動能 力を調整するとして説明したが、 信号の立下りで調整することもで きる。 この場合は、 判定値が異なるだけであり手順は同様である。 また、 処理の開始時には制御回路 1 0 3の出力インピーダンスは最 大 （伝送線路 1 2 1の駆動能力は最小） であるとして説明したが、 出力インピーダンスを最小 （駆動能力を最大） とすることもできる。 初期状態の出力インピーダンスを最小にして処理を開始した場合に は、 その後の制御により、 出力インピーダンスを増加することにな る。

なお、 本実施形態では P Z S変換回路 4 5 3および S Z P変換回 路 5 0 2を使用し、 駆動電流制御信号の伝送にはシリアルデータを 用いた。 しかしシリアルデータには限定されない。 保持回路 4 5 2 からの出力を駆動受信部 1 0 4が受信できれば、 どのような形式の 伝送データであってもかまわない。 さらに上述の説明では、 インピ 一ダンスの調整は内部回路 1 0 1からのテストパターン信号に基づ いて行われるとした。 しかし、 テストパターン信号ではなく、 実際 のデータ転送時の信号の立ち上がりおよび立ち下がり等を利用して 上述の処理を行ってもよい。 例えば、 送信装置 1 0 0および受信装 置 1 1 0の接続確立時には上述のテストパターン信号を利用してィ ンピーダンスの整合をとり、 データの伝送が開始された後は、 所定 時間間隔で伝送中のデータの立ち上がりおよび立ち下がりの少なく とも一方を利用してインピーダンスを動的に再整合させてもよい。

(実施形態 2 )

図 9は、 本実施形態による信号伝送システム 2の機能プロックの 構造を示す。 実施形態 1による信号伝送システム 1と同様、 信号伝 送システム 2もまた、 図 1 ( a ) および （b ) の態様で実現される。 以下では信号伝送システム 2が、 信号を送信する送信装置 2 0 0と 信号を受信する受信装置 2 1 0とを有するとして説明する。 ただし、 これは送信装置 2 0 0が信号を受信できないことを意味するのでは なく、 送信装置 2 0 0は受信装置 2 1 0の機能を含んでいてもよい。 また受信装置 2 1 0は送信装置 2 0 0の機能を含んでいてもよい。 信号伝送システム 2は、 送信装置 2 0 0と受信装置 2 1 0とを有 する。 実施形態 1の信号伝送システム 1 と異なり、 送信装置 2 0 0 と受信装置 2 1 0とは、 信号を伝送する 1本の伝送線路 1 2 3によ つて接続されている。 伝送線路 1 2 3に関して定まるィンピーダン ス Zの値が、 送信装置 2 0 0から受信装置 2 1 0へ高速で信号を伝 送する際に影響を与えるため、 送信装置 2 0 0の駆動回路の出カイ ンピ一ダンスと伝送線路 1 2 3のィンピ一ダンスとの整合を取る必 要がある。

以下では、 まず送信装置 2 0 0を説明し、 その後受信装置 2 1 0 を説明する。 なお送信装置 2 0 0および受信装置 2 1 0を構成する 要素のうち、 図 2の送信装置 1 0 0および受信装置 1 1 0の構成要 素と基本的に同じ機能を有する要素には同じ符号を付し、 その詳細 な説明は省略する。 特に説明した場合には、 その説明に関する機能 を付加的に有するとする。

送信装置 2 0 0は、 内部回路 1 0 1と、 出力バッファ 1 0 2と、 制御回路 1 0 3と、 受信部 1 0 4と、 信号入出力端子 2 0 5とを備 えている。 信号入出力端子 2 0 5は、 送信装置 2 0 0が外部との通 信を行う際に直接信号を授受する通信部である。 信号入出力端子 2 0 5は伝送線路 1 2 3の一方の端部と接続され、 制御回路 1 0 3か らの信号を伝送線路 1 2 3へ出力し、 伝送線路 1 2 3を介して受信 装置 2 1 0から指示信号を受信する。

また、 受信装置 2 1 0は、 内部回路 1 1 1と、 電圧検出部 1 1 2 と、 制御信号生成部 1 1 3と、 出力バッファ 1 1 4と、 信号入出力 端子 2 1 5と、 信号出力端子 1 1 6と、 駆動電流生成回路 1 1 7と を備えている。 信号入出力端子 2 1 5は、 送信装置 2 0 0が外部と の通信を行う際に直接信号を授受する通信部である。 信号出力端子 2 1 5は伝送線路 1 2 3の他方の端部と接続され、 伝送線路 1 2 3 を介して送信装置 2 0 0からの信号を受信し、 駆動電流生成回路 1 1 7からの指示信号を伝送線路 1 2 3へ出力する。

送信装置 2 0 0および受信装置 2 1 0は 1本の伝送線路 1 2 3に よって接続されているため、 送信装置 2 0 0から受信装置 2 1 0へ の信号伝送と、 受信装置 2 1 0から送信装置 2 0 0への信号伝送と の競合を回避する必要がある。 競合の回避のためには、 装置間の信 号伝送のタイミングと、 各装置の構成要素の動作タイミングの両方 を調整する必要がある。

装置間の信号伝送のタイミングは以下のように調整できる。 例え ば、 送信装置 2 0 0がテストパターン信号に応じた信号を l m秒ご とに送信し、 受信装置 2 1 0は、 信号が伝送されていない期間中に 指示信号を送信装置 2 0 0に送る。 すなわち、 いわゆる時分割で信 号の送信および受信を行う。 または、 送信装置 2 0 0は、 テストパ ターン信号に応じた信号を伝送線路 1 2 3に送出した後は、 受信装 置 2 1 0からの制御信号を受け取るまで制御回路 1 0 3の動作を停 止させる。

各装置の構成要素の動作タイミングは以下のように調整できる。 例えば、 送信装置 2 0 0から受信装置 2 1 0へ信号を伝送する場合 は、 受信装置 2 1 0の駆動電流生成回路 1 1 7の内部の出力用トラ ンジス夕 7 0 4をオフにする。 これにより駆動電流生成回路 1 1 7 の出力は高インピーダンス状態になり、 送信装置 2 0 0の制御回路 1 0 3からの信号に関連して発生する電圧を電圧検出部 1 1 2およ ぴ内部回路 1 1 1において検出できる。 一方、 受信装置 2 1 0から 送信装置 2 0 0へ指示信号を伝送する場合は、 制御回路 1 0 3の内 部の出力駆動能力調整用トランジスタ 3 0 4群 （図 3 ) をすベてォ フにする。 これにより制御回路 1 0 3の出力は高インピーダンス状 態になり、 受信装置 2 1 0から出力された信号を受信部 1 0 4にお いて受信できる。

以下、 信号伝送システム 1において行われるインピーダンスの整 合処理を説明する。 処理の流れは、 図 8に示す実施形態 1の信号伝 送システム 1におけるフローチャートと概ね同じである。

本実施形態では、 送信装置 2 0 0が信号伝送を開始する前 （例え ば送信装置 2 0 0の電源投入直後） の初期状態において、 制御回路 1 0 3の出力インピーダンスを最大値に設定する。 これは駆動能力 を最小にすることと同じである。 以下では、 伝送線路 1 2 3から見 た信号入出力端子 2 0 5における入カインピ一ダンスはほぼ無限大 とする。 また、 インピーダンスの整合処理の開始当初には、 送信装置 2 0 0の出力インピーダンスを調整する処理を助けることができるよう に受信装置 2 1 0も所定の初期状態に移行している。 具体的には、 受信装置 2 1 0内の駆動電流生成回路 1 1 7では、 内部の出力用ト ランジス夕がオフにされ、 高インピーダンス状態に保持されている。 以下では、 受信装置 2 1 0の信号入出力端子 2 1 5における入カイ ンピーダンスは無限大として説明する。

出力インピーダンスの調整シーケンスは以下のとおりである。 ま ず送信装置 2 0 0の，内部回路 1 0 1はテストパターン信号を生成す る。 このテストパターン信号に基づいて、 出力バッファ 1 0 2は口 一レベルとハイレベルが繰り返し切り替わる信号を出力する。 制御 回路 1 0 3は、 まず最小の駆動電流によって伝送線路を駆動してテ ストパターン信号に基づく信号を出力する。

一方、 受信装置 2 1 0の電圧検出部 1 1 2は、 伝送線路 1 2 3に 接続された受信装置 2 1 0側の信号入力端子 2 1 5での初期電圧を 検出する。 検出は、 出力が口一レベルからハイレベルに遷移すると きに、 基準電圧 V R E F 1に到達した時刻 t sから遅延させた時刻 t p (図 6 ) において行われる。

電圧検出部 1 1 2は検出した電圧値が最適な受信レベルの範囲に 入っているか否かを判定する。 電圧検出部 1 1 2によって検出され た初期電圧が、 図 7 ( a ) に示す波形 6 0 1の時刻 t pにおける電 圧値のように基準電圧 V R E F 2および V R E F 3より低い場合に は、 電圧検出部 1 1 2内の 2つの F / F 4 0 1および 4 0 2は、 "0 " および " 0 " を出力する。 この出力は、 現在の駆動能力が低 すぎることを表す。 電圧検出部 1 1 2から " 0 " 、 " 0" 信号を受 け取ると、 制御信号生成部 1 1 3は内部のカウン夕回路 4 5 1にお いて駆動能力を一段増加する指示信号を生成する。 制御信号生成部 1 1 3は、 指示信号を保持回路 4 5 2で保持するとともに、 その指 示 ί零号によって出力バッファ 1 1 4および駆動電流生成回路 1 1 7 を介して送信装置 1 0 0に駆動電流の増加を指示する。

すなわち、 制御回路 1 0 3の出力を高インピーダンス状態にホー ルドし、 保持回路 4 5 2に保持していた指示信号を出力バッファ 1 1 4、 駆動電流生成.回路 1 1 7を介して出力する。 駆動電流生成回 路 1 1 7の出力は、 信号入出力端子 2 1 5、 伝送線路 1 2 3、 信号 入出力端子 2 0 5を介して、 受信部 1 04に受信される。 受信装置 1 0は、 出力バッファ 1 14を高ィンピーダンス状態に保持し、 制御回路 1 0 3は高インピ一ダンス状態を解除する。

受信部 1 0 4は、 受信した指示信号から制御信号を生成する。 制 御回路 1 0 3は制御信号に基づいて駆動電流を一段階増加して伝送 線路 1 2 1を駆動し、 再びテストパターン信号に基づく信号を出力 する。 受信装置 1 1 0は、 信号入力端子 1 1 5での初期電圧を検出 する処理を行い、 基準電圧 VRE F 2および VREF 3により規定 される範囲に入るまで処理を繰り返す。 なお以後の処理は実施形態 1の信号伝送システム 1に関連して説明した処理と同じなので、 そ の説明は省略する。 初期電圧が基準電圧 VRE F 2および VRE F 3により規定される範囲に入ると、 制御回路 1 0 3の出力インピー ダンスと伝送線路 1 2 1のインピーダンスとが整合したとして処理 を終了する。 なお、 インピーダンス調整完了後は、 駆動電流生成回 路 1 1 7の出力インピーダンスは、 再び調整シーケンスが行われる まで高インピーダンス状態を保持される。

次に、 制御信号生成部 1 1 3から、 伝送路 1 2 3を介して受信部 1 04に信号を送信する手順を説明する。

制御信号生成部 1 1 3から送出される指示信号は、 受信部 1 04 において正しく受信されなければならない。 上述のように、 図 7 (c ) に示す波形 6 0 3は最適な伝送波形であり、 このとき正確に 最も高速に信号の伝送を行うことができる。 一方、 波形 6 0 1、 6 0 2は基準電圧 V R E F 2と VRE 3の間に電圧が確定するまで波 形 6 0 3の場合よりも長い時間を要する。 すなわち波形 6 0 3によ る信号の伝送よりも低速である。 しかし、 信号の伝送は正しく行う ことができる。 図 7 (a) 〜 （c ) の波形から明らかなように出力 インピーダンスが小さい場合は電圧の変化が収まるまでの時間も早 く、 高速に信号を送ることができる。 逆に、 出カインピ一ダンスが 大きい場合は低速ではあるが信号を正しく送ることができる可能性 が比較的高い。 なお、 図 7 (d) の波形 6 04は基準電圧 V RE F 2と V R E F 3の間に電圧が確定するまでに波形の歪みが認められ る。 よって信号を正しく伝送することができないことは明らかであ る。

いま、 図 7 (c) に示す波形 6 0 3による信号伝送を可能とする 制御回路 1 0 3の出力インピーダンスを Z ₃ [Ω] 、 図 7 (b) お よび （a) に示す波形 6 0 2、 6 0 1による信号伝送を可能とする 出力インピーダンスをそれぞれ Z ₂ [Ω] 、 Z , [Ω] とすると、 Z 3<Z ₂<Z iの関係が成立している。

インピーダンス調整シーケンスの際を除けば、 送信装置 2 0 0の 内部回路 1 0 1は、 受信装置 2 1 0の内部回路 1 1 1に対して一般 的なデータ信号を伝送する。 データ信号の伝送は正しく高速に伝送 できることが望ましい。 一方、 受信装置 2 1 0の制御信号生成部 1 1 3は、 送信装置 2 0 0の電流制御信号受信部 1 04に対して指示 信号 （制御信号） を伝送する。 指示信号は、 受信装置 2 1 0の駆動 電流生成回路 1 1 7を経由して伝送される。 ここで駆動電流生成回 路 1 1 7の出力インピーダンスは可変ではなく固定である。

受信装置 2 1 0から送信装置 2 0 0への指示信号は、 図 7 (c) の波形 6 0 3を用いて正確かつ高速に伝送できることが望ましい。 ただし、 より重視されるのは正確さである。 指示信号の伝送を正確 に行うことができれば、 インピーダンス調整後は、 図 7 ( c ) の波 形 6 0 3を用いて指示信号を伝送できるからである。 よって図 7 ( c ) の波形 6 0 3を用いることができない場合には、 少なくとも 図 7 (b) に示す波形 6 0 2または図 7 (a) に示す波形 6 0 1を 用いて指示信号を伝送する必要がある。 なお、 波形 6 04のような 波形の歪みが含まれる場合は、 正しく指示信号を伝送できなくなる。 インピーダンス調整完了後の制御回路 1 0 3の出力インピーダン スを A [Ω] 、 制御データを伝送する際の駆動電流生成回路 1 1 7 の出力インピーダンスを B [Ω] とすると、 出力インピーダンス B は、 A < B なる関係が成り立つ値の範囲の中で決めることができ る。 Bが比較的小さい場合は、 調整シーケンスに要する時間を小さ くすることができる。 また、 Bが比較的大きい場合は、 伝送線路 1 2 3のインピーダンスのバラツキ等があってもそのばらつきを吸収 でき、 余裕ができる。 ただし、 制御データの伝送は低速になる。 従 来、 送信装置 2 0 0から受信装置 2 1 0へ高速に信号を伝送する場 合には、 信号の'品位を保っためにインピーダンスが高精度である高 価な配線基板やケーブルを使用せざるを得なかった。 しかし、 本発 明によれば、 受信装置 2 1 0から送信装置 2 0 0へ指示信号を正確 に伝送できることが保証されれば、 安価な配線基板やケーブルを使 用しても正確かつ高速な信号の伝送が可能になる。

以上、 本発明によるインピーダンスの整合処理に関連する実施形 態 1および 2を説明した。 本発明では、 説明の便宜上、 インピーダ ンスを整合させる伝送線路を 1本に限って説明したが、 1本に限定 されることはない。 例えば、 伝送線路が半導体チップ間を接続する 複数のパスである場合には、 バスごとに処理を実行できる。 .

信号伝送システムは、 本発明によるインピーダンスの整合処理を 実行するか否かを切り替えることができる。 例えば、 伝送線路が接 続された後に、 送信装置および受信装置の双方が本発明によるイン ピーダンス整合処理を実行可能であると判定すると、 本発明による 処理を行う。 本発明による処理ができないと判定されると、 インピ 一ダンスの整合処理を行わず、 または従来の手法によるインピーダ ンスの整合処理を行う。 さらに伝送システムは、 予め規定されてい る別の処理を行ってもよい。

.これまでの信号伝送システム 1および 2の説明では、 送信装置お よび受信装置は予め特定されていた。 しかし、 例えば図 1 ( a ) の P Cとハードディスクドライブのような信号の送受信の両方が可能 な 2つの装置が接続された場合には、 いずれが先に伝送線路とのィ ンピ一ダンスの整合を取るかを規定する必要がある。 この場合には、 例えばパラメ一夕として半導体チップに保持されるチップ番号の大 きさを比較し、 番号の小さい方から先にインピーダンスの整合を行 えばよい。

信号伝送システム 1では、 送信装置および受信装置の各通信コン トローラ （図示せず） がシステム全体で図 8のフローチャートの処 理を実現するコンピュー夕プログラムを実行して、 上述の処理を制 御するとして説明した。 送信装置において実行されるプログラムと 受信装置において実行されるプログラムとは同じではないが、 これ らを 1つのプログラム中の送信装置用の処理ルーチンおよび受信装 置用の処理ルーチンとして規定することができる。 通信コントロー ラは、 自己が送信装置であるか受信装置であるかを認識し、 状況に 応じて必要な処理ルーチンを実行すればよい。 このようなコンビュ —タプログラムは、 フレキシブルディスク等の磁気記録媒体、 フラ ッシュメモリ等の半導体記録媒体、 および、 光ディスク等の光記録 媒体等の種々の記録媒体に記録可能であり、 ネッ トワーク等の電気 通信回線を介して伝送することもできる。 さらにそのようなコンビ ユー夕プログラムを記憶した 1以上の半導体記録媒体を含むチップ セットを構成することもできる。

本発明によれば、 伝送線路を介して接続された送信装置および受 信装置を含む信号伝送システムにおいて、 送信装置からの信号を検 出した受信装置は、 検出された信号の信号値に基づいて駆動電流の 電流量を変化させる指示信号を送信装置に送る。 送信装置はその信 号に基づいて駆動電流を変化させることにより、 伝送線路を駆動す る送信装置側駆動回路の出力インピーダンスと、 伝送線路のインピ 一ダンスとを動的に整合させることができる。 伝送線路ごとに、 接 続の都度、 インピーダンスを整合させて伝送線路の特性の変化によ る信号の反射や歪みをなくすことができるので、 信号伝送システム 1では良好かつ高速な信号の伝送を実現できる。

本発明によれば、 伝送線路の信号伝送特性を調整することができ るので、 送信装置および受信装置の特性 （例えば半導体集積回路の 出力バッファ特性） のばらつきや、 伝送線路の特性 （例えばプリン ト基板配線やケーブルの特性） のばらつきが存在しても、 許容され る信号伝送特性の範囲内でそれらのばらつきを吸収できるように設 計できる。 よって半導体集積回路やプリント基板等の製造上、 余裕 ができ、 歩留まりを向上することができる。

本発明によれば、 接続される伝送線路のインピーダンスに応じて 送信装置および受信装置の出力インピーダンスを調整することによ り、 信号伝送が可能になるまでの過渡的な出力電流の消費を調整で きる。 過渡的な出力電流を必要最低限に抑えることにより、 消費電 力を低減できる。 産業上の利用可能性

本発明によれば、 例えば、 取り外し可能なケーブルで接続された 家電機器間や、 プリント基板上の配線で接続された半導体チップ間 で信号を伝送する際のインピーダンスを整合させることができる。 駆動回路の出力インピーダンスと伝送線路のインピーダンスとを動 的に整合させることにより、 高速な信号伝送を実現し、 伝送効率を 向上することができる。 また本発明によれば、 信号伝送時に消費さ れる消費電力を伝送線路に適合させて必要最低限に抑えることがで さる。

Claims

1 . 伝送線路を介して受信装置と接続され、 前記受信装置ととも に信号伝送システムを構成する送信装置であって、

前記伝送線路の第 1端部と接続される通信部と、

請

所定量の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する駆動電流制御 部であって、 制御信号に基づいて前記駆動電流の電流量を変化させ る駆動電流制御部と

範

を備え、 前記通信部ば、 前記伝送線路の第 2端部に接続された前 記受信装置から、 ίί記駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示 する指示信号であって前記伝送線路の第 2端部側において検出され た信号値が所定の範囲に入っているか否かに基づいて生成された指 示信号を前記制御信号として受信する送信装置。

2 . 前記信号値が前記所定の範囲に入っている場合、 前記通信部 は前記駆動電流の電流量の変化停止を指示する指示信号を前記制御 信号として受け取り、 前記駆動電流制御部は前記制御信号に基づい て前記駆動電流の現在の電流量の設定値を保持する、 請求項 1に記 載の送信装置。 '

3 . 前記信号値が前記所定の範囲の下限値よりも小さい場合、 前 '記通信部は前記駆動電流の増加を指示する指示信号を前記制御信号 として受け取り、 前記駆動電流制御部は前記制御信号に基づいて前 記駆動電流を増加させる、 請求項 1に記載の送信装置。

4 . 前記信号値が前記所定の範囲の上限値よりも大きい場合、 前 記通信部は前記駆動電流の減少を指示する指示信号を前記制御信号 として受け取り、 前記駆動電流制御部は前記制御信号に基づいて前 記駆動電流を減少させる、 請求項 1に記載の送信装置。

5 . 前記通信部は、 前記伝送線路の第 1端部と接続される第 1端 子と、 前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続されて前記指示信 号を受け取る第 2端子とを備えている、 請求項 1に記載の送信装置。

•

6 . 前記駆動電流制御部は、 前記伝送線路を駆動して信号を送信 することが可能であり、

前記駆動電流制御部からの信号の送信と、 前記制御信号の受信と を時分割で行う、 請求項 1に記載の送信装置。 .

7 . 前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動する際の出カイン ピーダンス値は、 前記指示信号を出力する前記受信装置の出カイン ピーダンス値よりも小さい、 請求項 1に記載の送信装置。

8 . 前記駆動電流制御部は、 前記伝送線路を駆動して信号を送信 することが可能であり、

前記駆動電流制御部が信号を伝送する速度は、 前記受信装置が前 記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度よりも速い、 請求項

1に記載の送信装置。

9 . 前記伝送線路は前記通信部から取り外し可能である、 請求項 1に記載の送信装置。

1 0 . 伝送線路を介して送信装置と接続され、 前記送信装置とと もに信号伝送システムを構成する受信装置であって、 前記送信装置 は前記伝送線路の第 1端部と接続されており、

前記伝送線路の第 2端部と接続される通信部であって、 所定の駆 動電流によって駆動された前記伝送線路から信号を受け取る通信部 と、

前記信号に基づいて前記伝送線路の前記第 2端部側の信号値を検 出し、 前記信号値が所定の範囲に入っているか否かを示す検出信号 を生成する検出部と、

前記検出信号に基づいて、 前記駆動電流の電流量を変化させるか 否かを指示する指示信号を生成する信号生成部と

を備え、 前記通信部は前記送信装置に対して前記指示信号を出力 する受信装置。

1 1 . 前記検出部によって前記信号値が前記所定の範囲に入って いることを示す検出信号が生成されると、 前記信号生成部は、 前記 駆動電流の電流量の変化停止を指示する指示信号を生成する、 請求 項 1 0に記載の受信装置。

1 2 . 前記検出部によって前記信号値が前記所定の範囲の下限値 よりも小さいことを示す検出信号が生成されると、 前記信号生成部 は、 前記駆動電流の増加を指示する指示信号を生成する、 請求項 1 0に記載の受信装置。

1 3 . 前記検出部によって前記信号値が前記所定の範囲の上限値 よりも大きいことを示す検出信号が生成されると、 前記信号生成部 は、 前記駆動電流の減少を指示する指示信号を生成する、 請求項 1 0に記載の受信装置。

1 4 . 前記通信部は、 前記伝送線路の第 2端部と接続される第 1 端子と、 前記伝送線路と異なる制御信号線と接続されて前記指示信 号を出力する第 2端子とを備えている、 請求項 1 0に記載の受信装 置。

1 5 . 前記送信装置は、 前記伝送線路を前記所定の駆動電流によ つて駆動して信号を送信することが可能であり、

前記伝送線路からの信号の受信と、 前記指示信号の送信とを時分 割で行う、 請求項 1 0に記載の受信装置。 前記所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する前記 送信装置の出力インピーダンス値は、 前記端子部から前記信号生成 部までの出力インピーダンス値よりも小さい、 請求項 1 0に記載の 受信装置。 1 7 . 前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送す る速度は、 前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動して信号を伝 送する速度よりも遅い、 請求項 1 0に記載の受信装置。

1 8 . 前記伝送線路は前記通信部から取り外し可能である、 請求 項 1 0に記載の受信装置。

1 9 . 伝送線路を介して受信装置の受信側インターフェースと接 続され、 前記受信装置とともに信号伝送システムを構成する送信装 置において利用される送信側インターフェースであって、

前記伝送線路の第 1端部と接続される通信部と、

所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する駆動電流制御部 であって、 制御信号に基づいて前記駆動電流の電流量を変化させる 駆動電流制御部と

を備え、 前記通信部は、 前記伝送線路の第 2端部に接続された前 記受信装置から、 駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する 指示信号であって前記伝送線路の前記第 2端部側において検出され た信号値が所定の範囲に入っているか否かに基づいて生成された指 示信号を前記制御信号として受信する、 送信側ィンターフェース。

2 0 . 前記通信部は、 前記伝送線路の第 1端部と接続される第 1 端子と、 前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続されて前記指示 信号を受け取る第 2端子とを備えている、 請求項 1 9に記載の送信 側インターフェース。

2 1 . 前記駆動電流制御部は、 前記伝送線路を駆動して信号を送 信することが可能であり、

前記駆動電流制御部からの信号の送信と、 前記制御信号の受信と を時分割で行う、 請求項 1 9に記載の送信側インタ一フェース。

2 2 . 前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動する際'の出カイ ンピーダンス値は、 前記指示信号を出力する前記受信装置の出カイ ンピーダンス値よりも小さい、 請求項 1 9に記載の送信側インター フェース。

2 3 . 前記駆動電流制御部は、 前記伝送線路を駆動して信号を送 信することが可能であり、

前記駆動電流制御部が信号を伝送する速度は、 前記受信装置が前 記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度よりも速い、 請求項 1 9に記載の送信側ィンタ一フェース。

2 4 . 伝送線路を介して送信装置の送信側ィン夕ーフェースと接 続され、 前記送信装置とともに信号伝送システムを構成する受信装 置において利用される受信側ィンターフェースであって、 前記送信 側ィンターフェースは前記伝送線路の第 1端部と接続されており、 前記伝送線路の第 2端部と接続される通信部であって、 所定の駆 動電流によって駆動された前記伝送線路から信号を受け取る通信部 と、

前記通信部において受け取った前記信号に基づいて、 前記伝送線 路の前記第 2端部側の信号値を検出して、 前記信号値が所定の範囲 に入っているか否かを示す検出信号を生成する検出部と、

前記検出信号に基づいて、 前記駆動電流の電流量を変化させるか 否かを指示する指示信号を生成する指示信号を生成する信号生成部 と

を備え、 前記通信部は前記送信装置に対して前記指示信号を出力 する、 受信側インターフエ一ス。

2 5 . 前記通信部は、 前記伝送線路の第 2端部と接続される第 1 端子と、 前記伝送線路と異なる制御信号線と接続されて前記指示信 号を出力する第 2端子とを備えている、 請求項 2 4に記載の受信側 インターフェース。

2 6 . 前記送信装置は、 前記伝送線路を前記所定の駆動電流によ つて駆動して信号を送信することが可能であり、

前記伝送線路からの信号の受信と、 前記指示信号の送信とを時分 割で行う、 請求項 2 4に記載の受信側インターフェース。

2 7 . 前記所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する前記 送信装置の出力インピーダンス値は、 前記端子部から前記信号生成 部までの出力インピーダンス値よりも小さい、 請求項 2 4に記載の 受信側ィンターフェース。

2 8 . 前記受信側ィンターフェースが前記指示信号を出力する際 の信号を伝送する速度は、 前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆 動して信号を伝送する速度よりも遅い、 請求項 2 4に記載の受信側 インターフェース。

2 9 . 請求項 1 9に記載の送信側インターフェース、 および、 請 求項 2 4に記載の受信側インタ一フェースを備え、 前記送信側イン ターフェースと前記受信側ィンターフェースとを前記伝送線路によ つて接続したィンターフェースシステム。

3 0 . 伝送線路を介して受信側チップと接続され、 前記受信側チ ップとともに信号伝送システムを構成する送信側のチップであって、 前記伝送線路の第 1端部と接続される通信部と、

所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する駆動電流制御部 であって、 制御信号に基づいて前記駆動電流の電流量を変化させる 駆動電流制御部と を備え、 前記通信部は、 前記伝送線路の第 2端部に接続された前 記受信装置から、 駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する 指示信号であって前記伝送線路の前記第 2端部側において検出され た信号値が所定の範囲に入っているか否かに基づいて生成された指 示信号を前記制御信号として受信する、 送信側チップ。

3 1 . 前記通信部は、 前記伝送線路の第 1端部と接続される第 1 端子と、 前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続されて前記指示 信号を受け取る第 2端子とを備えている、 請求項 3 0に記載の送信 側チップ。

3 2 . 前記駆動電流制御部は、 前記伝送線路を駆動して信号を送 信することが可能であり、

前記駆動電流制御部からの信号の送信と、 前記制御信号の受信と を時分割で行う、 請求項 3 0に記載の送信側チップ。

3 3 . 前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動する際の出カイ ンピーダンス値は、 前記指示信号を出力する前記受信装置の出カイ ンピーダンス値よりも小さい、 請求項 3 0に記載の送信側チップ。

3 4 . 前記駆動電流制御部は、 前記伝送線路を駆動して信号を送 信することが可能であり、

前記駆動電流制御部が信号を伝送する速度は、 前記受信装置が前 記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度よりも速い、 請求項

3 0に記載の送信側チップ。

3 5 . 伝送線路を介して送信側チップと接続され、 前記送信側チ ップとともに信号伝送システムを構成する受信側チップであって、 前記送信側チップは前記伝送線路の第 1端部と接続されており、 前記伝送線路の第 2端部と接続される通信部であって、 所定の駆 動電流によって駆動された前記伝送線路から信号を受け取る通信部 と、

前記通信部において受け取った前記信号に基づいて、 前記伝送線 路の前記第 2端部側の信号値を検出して、 前記信号値が所定の範囲 に入っているか否かを示す検出信号を生成する検出部と、

前記検出信号に基づいて、 前記駆動電流の電流量を変化させるか 否かを指示する指示信号を生成する指示信号を生成する信号生成部 と

を備え、 前記通信部は前記送信装置に対して前記指示信号を出力 する、 受信側チップ。

3 6 . 前記通信部は、 前記伝送線路の第 2端部と接続される第 1 端子と、 前記伝送線路と異なる制御信号線と接続されて前記指示信. 号を出力する第 2端子とを備えている、 請求項 3 5に記載の受信側 チップ。

3 7 . 前記送信装置は、 前記伝送線路を前記所定の駆動電流によ つて駆動して信号を送信することが可能であり、

前記伝送線路からの信号の受信と、 前記指示信号の送信とを時分 割で行う、 請求項 3 5に記載の受信側チップ。

3 8 . 前記所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する前記 送信装置の出力インピーダンス値は、 前記端子部から前記信号生成 部までの出力インピーダンス値よりも小さい、 請求項 3 5に記載の 受信側チップ。

3 9 . 前記受信側チップが前記指示信号を出力する際の信号を伝 送する速度は、 前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動して信号 を伝送する速度よりも遅い、 請求項 3 5に記載の受信側チップ。 4 0 . 請求項 3 0に記載の送信側チップ、 および、 請求項 3 5に 記載の受信側チップを備え、 前記送信側チップと前記受信側チップ とを前記伝送線路によって接続したチップ搭載基板。 '

4 1 . 伝送線路を介して受信装置と接続され、 前記受信装置とと もに信号伝送システムを構成する送信装置の出力インピーダンスを 設定する方法であって、 前記送信装置は、 前記伝送線路の第 1端部 と接続される通信部および前記伝送線路を駆動する駆動電流制御部 を備え、 前記受信装置は、 前記伝送線路の第 2端部に接続されてお り、

前記方法は、

前記駆動電流制御部を動作させて所定量の駆動電流によって前記 伝送線路を駆動するステップと、

前記伝送線路の第 2端部側において検出された信号値が所定の範 囲に入っているか否かに基づいて生成された指示信号を、 前記駆動 電流の電流量を変化させるか否かを指示する制御信号として受信す るステップと、

前記制御信号に基づいて前記駆動電流の電流量を変化させるステ ップと

を包含するインピーダンス整合方法。

4 2 . 前記通信部は、 前記伝送線路の第 1端部と接続される第 1 端子と、 前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続される第 2端子 とを備えており、

前記受信するステツプは、 前記第 2端子において前記指示信号を 受け取る、 請求項 4 1に記載のインピ一ダンス整合方法。

4 3 . 前記駆動するステップは、 前記駆動電流制御部を動作させ て前記伝送線路を駆動して信号を送信し、

前記駆動電流制御部からの信号の送信と、 前記制御信号の受信と を時分割で行うステップをさらに包含する、 請求項 4 1に記載のィ ンピーダンス整合方法。

4 4 . 前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動する際の出カイ ンピーダンス値は、 前記指示信号を出力する前記受信装置の出カイ ンピーダンス値よりも小さい、 請求項 4 1に記載のィンピーダンス 整合方法。

4 5 . 前記駆動するステップは、 前記駆動電流制御部を動作させ て前記伝送線路を駆動して信号を送信し、

前記駆動電流制,御部が信号を伝送する速度は、 前記受信装置が前 記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度よりも速い、 請求項 4 1に記載のインピーダンス整合方法。

4 6 . 伝送線路を介して送信装置と接続され、 前記送信装置とと もに信号伝送システムを構成する受信装置における、 前記送信装置 の出力インピーダンスの設定を補助する方法であって、 前記送信装 置は、 前記伝送線路の第 1端部と接続されており、 前記受信装置は、 前記伝送線路の第 2端部と接続された通信部、 および、 所定位置の 信号値を検出する検出部を備え、

前記方法は、

前記通信部'を介して、 所定の駆動電流によって駆動された前記伝 送線路から信号を受け取るステツプと、

前記信号に基づいて、 前記検出部を用いて前記伝送線路の前記第

2端部側の信号値を検出するステップと、 前記信号値が所定の範囲に入っているか否かを示す検出信号を生 成するステップと、

前記検出信号に基づいて、 前記伝送線路を駆動する駆動電流の電 流量を変化させるか否かを判定するステップと、

判定結果を示す指示信号を生成するステップと、

前記通信部を介して前記送信装置に対して前記指示信号を出力す るステップと

を包含する、 出力インピ一ダンスの設定補助方法。 4 7 . 前記通信部は、 前記伝送線路の第 2端部と.接続される第 1 端子と、 前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続される第 2端子 とを備えており、

前記受信するステツプは、 前記第 2端子において前記指示信号を 受け取る、 請求項 4 6に記載の出力インピーダンスの設定補助方法。

4 8 . 前記送信装置は、 前記伝送線路を前記所定の駆動電流によ つて駆動して信号を送信することが可能であり、

前記伝送線路からの信号の受信と、 前記指示信号の送信とを時分 割で行うステップをさらに包含する、 請求項 4 6に記載の出カイン ピーダンスの設定補助方法。

4 9 . 前記所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する前記 送信装置の出力インピーダンス値は、 前記端子部から前記信号生成 部までの出力インピーダンス値よりも小さい、 請求項 4 6に記載の 出力インピーダンスの設定補助方法。

5 0 . 前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送す る速度は、 前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動して信号を伝 送する速度よりも遅い、 請求項 4 6に記載の出カインピーダンスの 設定補助方法。

5 1 . 伝送線路を介して受信装置と接続され、 前記受信装置とと もに信号伝送システムを構成する送信装置において実行されるコン ピュータプログラムであって、 前記送信装置は、 前記伝送線路の第

1端部と接続される通信部および前記伝送線路を駆動する駆動電流 制御部を備え、 前記受信装置は、 前記伝送線路の第 2端部に接続さ れており、

前記コンピュータプログラムは、

前記駆動電流制御部を動作させて所定量の駆動電流によって前記 伝送線路を駆動するステップと、

前記伝送線路の第 2端部側において検出された信号値が所定の範 囲に入っているか否かに基づいて前記受信装置において生成された 指示信号を、 前記駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する 制御信号として前記通信部において受信させるステップと、

前記制御信号に基づいて前記駆動電流の電流量を変化させるステ ップと を包含するコンピュータプログラム。

5 2 . 前記通信部は、 前記伝送線路の第 1端部と接続される第 1 端子と、 前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続される第 2端子 とを備えており、

前記第 2端子において前記指示信号を受信させる、 請求項 5 1に 記載のコンピュータプログラム。

5 3 . 前記駆動電流制御部は、 前記伝送線路を駆動して信号を送 信することが可能であり、

前記送信装置に、 前記駆動電流制御部からの信号の送信と、 前記 制御信号の受信とを時分割で実行させる、 請求項 5 1に記載のコン ピュー夕プログラム。 5 4 . 前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動する際の出カイ ンピーダンス値は、 前記指示信号を出力する前記受信装置の出カイ ンピーダンス値よりも小さい、 請求項 5 1に記載のコンピュータプ ログラム。 5 5 . 前記駆動電流制御部は、 前記伝送線路を駆動して信号を送 信することが可能であり、

前記駆動電流制御部が信号を伝送する速度ば、 前記受信装置が前 記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度よりも速い、 請求項 5 1に記載のコンピュータプログラム。

5 6 . 伝送線路を介して送信装置と接続され、 前記送信装置とと もに信号伝送システムを構成する受信装置において実行されるコン ピュー夕プログラムであって、 前記送信装置は、 前記伝送線路の第 1端部と接続されており、 前記受信装置は、 前記伝送線路の第 2.端 部と接続された通信部、 および、 所定位置の信号値を検出する検出 部を備え、

前記コンピュータプログラムは、

前記通信部を介して、 所定の駆動電流によって駆動された.前記伝 送線路から信号を受け取るステップと、

前記信号に基づいて、 前記検出部を用いて前記伝送線路の前記第 2端部側の信号値を検出するステップと、

前記信号値が所定の範囲に入っているか否かを示す検出信号を生 成するステップと、

前記検出信号に基づいて、 前記伝送線路を駆動する駆動電流の電 流量を変化させるか否かを判定するステツプと、

判定結果を示す指示信号を生成するステップと、

前記通信部を介して前記送信装置に対して前記指示信号を出力す るステップと

を包含するコンピュータプログラム。

5 7 . 前記通信部は、 前記伝送線路の第 2端部と接続される第 1 端子と、 前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続される第 2端子 とを備えており、

前記第 2端子から前記指示信号を出力させる、 請求項 5 6に記載 のコンピュータプログラム。

5 8 . 前記送信装置は、 前記伝送線路を前記所定の駆動電流によ つて駆動して信号を送信することが可能であり、

前記受信装置に、 前記伝送線路からの信号の受信と、 前記指示信 号の送信とを時分割で実行させる、 請求項 5 6に記載のコンピュー 夕プログラム。

5 9 . 前記所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する前記 送信装置の出力インピーダンス値は、 前記端子部から前記信号生 部までの出力インピ一ダンス値よりも小さい、 請求項 5 6に記載の コンピュータプログラム。

6 0 . 前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送す る速度は、 前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動して信号を伝 送する速度よりも遅い、 請求項 5 6に記載のコンピュータプロダラ ム。