(57)【要約】  本発明にかかる受信回路（３）は、送信信号（Ｖ１）を出力する送信回路（２）とは異なる電源系において動作し、送信信号（Ｖ１）の流れる一次側コイル（１１）と、外部端子から所定電圧の供給されるセンタータップを有する二次側コイル（１２）と、が磁気的に結合された交流結合素子を介して、送信信号（Ｖ１）を受信する受信回路（３）であって、二次側コイル（１２）の両端に発生するパルス信号を所定期間保持し、それぞれ保持信号（Ｖ３Ｐ，Ｖ３Ｎ）として出力するパルス幅増幅回路（３１）と、保持信号（Ｖ３Ｐ）の電圧と保持信号（Ｖ３Ｎ）の電圧とを比較して比較結果を出力する差動アンプ（３２）と、を備える。
2012157180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号を出力する送信回路とは異なる電源系において動作し、前記送信信号の流れる一次側コイルと、外部端子から所定電圧の供給されるセンタータップを有する二次側コイルと、が磁気的に結合された交流結合素子を介して、当該送信信号を受信する受信回路であって、
前記二次側コイルの両端に発生するパルス信号を所定期間保持し、それぞれ第１及び第２保持信号として出力するパルス幅増幅回路と、
前記第１保持信号の電圧と前記第２保持信号の電圧とを比較して比較結果を出力する比較回路と、を備えた受信回路。
【請求項２】
前記パルス幅増幅回路は、前記二次側コイルの両端に発生するパルス信号を所定期間保持することにより当該パルス信号のパルス幅を拡大し、それぞれ第１及び第２保持信号として出力することを特徴とする請求項１に記載の受信回路。
【請求項３】
前記二次側コイルのセンタータップには、前記送信回路を駆動する第１電源とは異なる電源系である第２電源の電圧が外部端子から供給されることを特徴とする請求項１又は２に記載の受信回路。
【請求項４】
前記パルス幅増幅回路は、
前記二次側コイルの一端に発生するパルス信号のうち正振幅のパルス信号を所定期間保持し、前記第１保持信号として出力する第１ピークホールド回路と、
前記二次側コイルの他端に発生するパルス信号のうち正振幅のパルス信号を所定期間保持し、前記第２保持信号として出力する第２ピークホールド回路と、を備えた請求項１〜３のいずれか一項に記載の受信回路。
【請求項５】
前記第１ピークホールド回路は、
入力端子が前記二次側コイルの一端に接続され、出力端子が前記比較回路の第１入力端子に接続された第１閾値素子と、
前記第１閾値素子を介して前記二次側コイルの一端から供給される電荷を蓄積する第１容量素子と、
一端が前記第１閾値素子の出力端子に接続され、他端に前記基準電圧が供給される第１抵抗素子と、を備え、
前記第２ピークホールド回路は、
入力端子が前記二次側コイルの他端に接続され、出力端子が前記比較回路の第２入力端子に接続された第２閾値素子と、
前記第２閾値素子を介して前記二次側コイルの他端から供給される電荷を蓄積する第２容量素子と、
一端が前記第２閾値素子の出力端子に接続され、他端に前記基準電圧が供給される第２抵抗素子と、を備えた請求項４に記載の受信回路。
【請求項６】
前記第１ピークホールド回路は、
前記第１閾値素子として、アノードが前記二次側コイルの一端に接続され、カソードが前記比較回路の第１入力端子に接続された第１ダイオードを備え、
前記第２ピークホールド回路は、
前記第２閾値素子として、アノードが前記二次側コイルの他端に接続され、カソードが前記比較回路の第２入力端子に接続された第２ダイオードを備えた請求項５に記載の受信回路。
【請求項７】
前記第１抵抗素子は、一端が前記第１閾値素子の出力端子に接続され、他端が前記第１閾値素子の入力端子に接続され、当該第１抵抗素子の他端には、前記二次側コイルのセンタータップから基準電圧としての所定電圧が供給され、
前記第２抵抗素子は、一端が前記第２閾値素子の出力端子に接続され、他端が前記第２閾値素子の入力端子に接続され、当該第２抵抗素子の他端には、前記二次側コイルのセンタータップから基準電圧としての所定電圧が供給されることを特徴とする請求項５又は６に記載の受信回路。
【請求項８】
前記パルス幅増幅回路は、
前記第１容量素子及び前記第２容量素子に代えて、前記第１閾値素子の出力端子と前記第２閾値素子の出力端子との間に第３容量素子を備えた請求項５〜７のいずれか一項に記載の受信回路。
【請求項９】
前記パルス幅増幅回路は、
前記二次側コイルの一端に発生するパルス信号のうち負振幅のパルス信号を所定期間保持し、前記第１保持信号として出力する第１ボトムホールド回路と、
前記二次側コイルの他端に発生するパルス信号のうち負振幅のパルス信号の所定期間保持し、前記第２保持信号として出力する第２ボトムホールド回路と、を備えた請求項１〜３のいずれか一項に記載の受信回路。
【請求項１０】
前記第１ボトムホールド回路は、
出力端子が前記二次側コイルの一端に接続され、入力端子が前記比較回路の第１入力端子に接続された第１閾値素子と、
前記第１閾値素子を介して前記二次側コイルの一端に向けて、蓄積している電荷を放出する第１容量素子と、
一端が前記第１閾値素子の入力端子に接続され、他端に前記基準電圧が供給される第１抵抗素子と、を備え、
前記第２ボトムホールド回路は、
出力端子が前記二次側コイルの他端に接続され、入力端子が前記比較回路の第２入力端子に接続された第２閾値素子と、
前記第２閾値素子を介して前記二次側コイルの他端に向けて、蓄積している電荷を放出する第２容量素子と、
一端が前記第２閾値素子の入力端子に接続され、他端に前記基準電圧が供給される第２抵抗素子と、を備えた請求項９に記載の受信回路。
【請求項１１】
前記第１ボトムホールド回路は、
前記第１閾値素子として、カソードが前記二次側コイルの一端に接続され、アノードが前記比較回路の第１入力端子に接続された第１ダイオードを備え、
前記第２ボトムホールド回路は、
前記第２閾値素子として、カソードが前記二次側コイルの他端に接続され、アノードが前記比較回路の第２入力端子に接続された第２ダイオードを備えた請求項１０に記載の受信回路。
【請求項１２】
前記第１抵抗素子は、一端が前記第１閾値素子の入力端子に接続され、他端が前記第１閾値素子の出力端子に接続され、当該第１抵抗素子の他端には、前記二次側コイルのセンタータップから基準電圧としての所定電圧が供給され、
前記第２抵抗素子は、一端が前記第２閾値素子の入力端子に接続され、他端が前記第２閾値素子の出力端子に接続され、当該第２抵抗素子の他端には、前記二次側コイルのセンタータップから基準電圧としての所定電圧が供給されることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の受信回路。
【請求項１３】
前記パルス幅増幅回路は、
前記第１容量素子及び前記第２容量素子に代えて、前記第１閾値素子の入力端子と前記第２閾値素子の入力端子との間に第３容量素子を備えた請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の受信回路。
【請求項１４】
前記パルス幅増幅回路は、
入力端子が前記二次側コイルの一端に接続され、出力端子が前記比較回路の一方の入力端子に接続され、前記入力端子と前記出力端子との間の電位差が所定値以上となった場合に電流が流れる第１閾値回路と、
一端が前記第１閾値回路の出力端子に接続され、他端に前記基準電圧が供給される第１抵抗素子と、
一端が前記第１閾値回路の出力端子に接続され、他端に前記基準電圧が供給される第１容量素子と、
入力端子が前記二次側コイルの他端に接続され、出力端子が前記比較回路の他方の入力端子に接続され、前記入力端子と前記出力端子との間の電位差が所定値以上となった場合に電流が流れる第２閾値回路と、
一端が前記第２閾値回路の出力端子に接続され、他端に前記基準電圧が供給される第２抵抗素子と、
一端が前記第２閾値回路の出力端子に接続され、他端に前記基準電圧が供給される第２容量素子と、を備えた請求項１〜３のいずれか一項に記載の受信回路。
【請求項１５】
前記第１閾値回路は、入力端子と出力端子との間の電位差が所定値以上となった場合に電流が流れる第１及び第３閾値素子を備え、
前記第１閾値素子の入力端子及び前記第３閾値素子の出力端子は、前記二次側コイルの一端に接続され、前記第１閾値素子の出力端子及び前記第３閾値素子の入力端子は、前記比較回路の一方の入力端子に接続され、
前記第２閾値回路は、入力端子と出力端子との間の電位差が所定値以上となった場合に電流が流れる第２及び第４閾値素子を備え、
前記第２閾値素子の入力端子及び前記第４閾値素子の出力端子は、前記二次側コイルの他端に接続され、前記第２閾値素子の出力端子及び前記第４閾値素子の入力端子は、前記比較回路の他方の入力端子に接続されることを特徴とする請求項１４に記載の受信回路。
【請求項１６】
前記第１閾値回路は、
前記第１閾値素子として、アノードが前記二次側コイルの一端に接続され、カソードが前記比較回路の一方の入力端子に接続された第１ダイオードと、
前記第３閾値素子として、カソードが前記二次側コイルの一端に接続され、アノードが前記比較回路の一方の入力端子に接続された第３ダイオードと、を備え、
前記第２閾値回路は、
前記第２値素子として、アノードが前記二次側コイルの他端に接続され、カソードが前記比較回路の他方の入力端子に接続された第２ダイオードと、
前記第４閾値素子として、カソードが前記二次側コイルの他端に接続され、アノードが前記比較回路の他方の入力端子に接続された第４ダイオードと、を備えた請求項１５に記載の受信回路。
【請求項１７】
前記第１抵抗素子は、一端が前記第１閾値素子の出力端子に接続され、他端が前記第１閾値素子の入力端子に接続され、当該第１抵抗素子の他端には、前記二次側コイルのセンタータップから基準電圧としての所定電圧が供給され、
前記第２抵抗素子は、一端が前記第２閾値素子の出力端子に接続され、他端が前記第２閾値素子の入力端子に接続され、当該第２抵抗素子の他端には、前記二次側コイルのセンタータップから基準電圧としての所定電圧が供給されることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の受信回路。
【請求項１８】
前記パルス幅増幅回路は、
前記第１及び前記第２容量素子に代えて、前記第１閾値素子の出力端子と前記２閾値素子の出力端子との間に第３容量素子を備えた請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の受信回路。
【請求項１９】
前記二次側コイルの一端と前記第１閾値素子の入力端子との間に設けられた第１入力側容量素子と、
前記二次側コイルの他端と前記第２閾値素子の入力端子との間に設けられた第２入力側容量素子と、
前記二次側コイルの一端と前記第３閾値素子の出力端子との間に設けられた第３入力側容量素子と、
前記二次側コイルの他端と前記第４閾値素子の出力端子との間に設けられた第４入力側容量素子と、を備え、
前記第１閾値素子の入力端子、前記第２閾値素子の入力端子、前記第３閾値素子の出力端子及び前記第４閾値素子の出力端子には、前記二次側コイルのセンタータップに供給される所定電圧に代わる基準電圧として、バイアス電圧が抵抗素子を介して供給されることを特徴とする請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の受信回路。
【請求項２０】
前記第１及び前記第２閾値素子の入力端子には、略同一の電圧レベルの基準電圧が供給され、前記３及び第４閾値素子の出力端子には、略同一の電圧レベルの基準電圧が供給されることを特徴とする請求項１９に記載の受信回路。
【請求項２１】
前記第１及び前記第２閾値素子の入力端子と、前記３及び第４閾値素子の出力端子と、には、異なる電圧レベルの基準電圧が供給されることを特徴とする請求項１９に記載の受信回路。
【請求項２２】
前記比較回路は、差動アンプであることを特徴とする請求項１〜２１のいずれか一項に記載の受信回路。
【請求項２３】
前記パルス幅増幅回路は、
前記二次側コイルの一端に発生するパルス信号のうち正振幅のパルス信号を所定期間保持し、前記第１保持信号として出力する第１ピークホールド回路と、
前記二次側コイルの他端に発生するパルス信号のうち正振幅のパルス信号を所定期間保持し、前記第２保持信号として出力する第２ピークホールド回路と、
前記二次側コイルの一端に発生するパルス信号のうち負振幅のパルス信号を所定期間保持し、第３保持信号として出力する第１ボトムホールド回路と、
前記二次側コイルの他端に発生するパルス信号のうち負振幅のパルス信号を所定期間保持し、第４保持信号として出力する第２ボトムホールド回路と、を備え、
前記比較回路は、前記第１及び前記第２保持信号の電圧に加え、さらに前記第３及び前記第４保持信号の電圧に基づいて前記比較結果を出力することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の受信回路。
【請求項２４】
前記第１ピークホールド回路は、
入力端子が前記二次側コイルの一端に接続され、出力端子が前記比較回路の第１入力端子に接続された第１閾値素子と、
前記第１閾値素子を介して前記二次側コイルの一端から供給される電荷を蓄積する第１容量素子と、
一端が前記第１閾値素子の出力端子に接続され、他端に前記基準電圧が供給される第１抵抗素子と、を備え、
前記第２ピークホールド回路は、
入力端子が前記二次側コイルの他端に接続され、出力端子が前記比較回路の第２入力端子に接続された第２閾値素子と、
前記第２閾値素子を介して前記二次側コイルの他端から供給される電荷を蓄積する第２容量素子と、
一端が前記第２閾値素子の出力端子に接続され、他端に前記基準電圧が供給される第２抵抗素子と、を備え、
前記第１ボトムホールド回路は、
出力端子が前記二次側コイルの一端に接続され、入力端子が前記比較回路の第３入力端子に接続された第３閾値素子と、
前記第３閾値素子を介して前記二次側コイルの一端に向けて、蓄積している電荷を放出する第３容量素子と、
一端が前記第３閾値素子の入力端子に接続され、他端に前記基準電圧が供給される第３抵抗素子と、を備え、
前記第２ボトムホールド回路は、
出力端子が前記二次側コイルの他端に接続され、入力端子が前記比較回路の第４入力端子に接続された第４閾値素子と、
前記第４閾値素子を介して前記二次側コイルの他端に向けて、蓄積している電荷を放出する第４容量素子と、
一端が前記第４閾値素子の入力端子に接続され、他端に前記基準電圧が供給される第４抵抗素子と、を備えた請求項２３に記載の受信回路。
【請求項２５】
前記第１ピークホールド回路は、
前記第１閾値素子として、アノードが前記二次側コイルの一端に接続され、カソードが前記比較回路の第１入力端子に接続された第１ダイオードを備え、
前記第２ピークホールド回路は、
前記第２閾値素子として、アノードが前記二次側コイルの他端に接続され、カソードが前記比較回路の第２入力端子に接続された第２ダイオードを備え、
前記第１ボトムホールド回路は、
前記第３閾値素子として、カソードが前記二次側コイルの一端に接続され、アノードが前記比較回路の第３入力端子に接続された第３ダイオードを備え、
前記第２ボトムホールド回路は、
前記第４閾値素子として、カソードが前記二次側コイルの他端に接続され、アノードが前記比較回路の第４入力端子に接続された第４ダイオードを備えた請求項２４に記載の受信回路。
【請求項２６】
前記第１抵抗素子は、一端が前記第１閾値素子の出力端子に接続され、他端が前記第１閾値素子の入力端子に接続され、当該第１抵抗素子の他端には、前記二次側コイルのセンタータップから基準電圧としての所定電圧が供給され、
前記第２抵抗素子は、一端が前記第２閾値素子の出力端子に接続され、他端が前記第２閾値素子の入力端子に接続され、当該第２抵抗素子の他端には、前記二次側コイルのセンタータップから基準電圧としての所定電圧が供給され、
前記第３抵抗素子は、一端が前記第３閾値素子の入力端子に接続され、他端が前記第３閾値素子の出力端子に接続され、当該第３抵抗素子の他端には、前記二次側コイルのセンタータップから基準電圧としての所定電圧が供給され、
前記第４抵抗素子は、一端が前記第４閾値素子の入力端子に接続され、他端が前記第４閾値素子の出力端子に接続され、当該第４抵抗素子の他端には、前記二次側コイルのセンタータップから基準電圧としての所定電圧が供給されることを特徴とする請求項２４又は２５に記載の受信回路。
【請求項２７】
前記パルス幅増幅回路は、前記第１〜第４容量素子に代えて、
前記第１閾値素子の出力端子と、前記第４閾値素子の入力端子と、の間に設けられた第３容量素子と、
前記第２閾値素子の出力端子と、前記第３閾値素子の入力端子と、の間に設けられた第４容量素子と、を備えた請求項２４〜２６のいずれか一項に記載の受信回路。
【請求項２８】
前記二次側コイルの一端と前記第１閾値素子の入力端子との間に設けられた第１入力側容量素子と、
前記二次側コイルの他端と前記第２閾値素子の入力端子との間に設けられた第２入力側容量素子と、
前記二次側コイルの一端と前記第３閾値素子の出力端子との間に設けられた第３入力側容量素子と、
前記二次側コイルの他端と前記第４閾値素子の出力端子との間に設けられた第４入力側容量素子と、を備え、
前記第１閾値素子の入力端子、前記第２閾値素子の入力端子、前記第３閾値素子の出力端子及び前記第４閾値素子の出力端子には、前記二次側コイルのセンタータップに供給される所定電圧に代わる基準電圧として、バイアス電圧が抵抗素子を介して供給されることを特徴とする請求項２４〜２７のいずれか一項に記載の受信回路。
【請求項２９】
前記第１及び前記第２閾値素子の入力端子には、略同一の電圧レベルの基準電圧が供給され、前記３及び第４閾値素子の出力端子には、略同一の電圧レベルの基準電圧が供給されることを特徴とする請求項２８に記載の受信回路。
【請求項３０】
前記第１及び前記第２閾値素子の入力端子と、前記３及び第４閾値素子の出力端子と、には、異なる電圧レベルの基準電圧が供給されることを特徴とする請求項２８に記載の受信回路。
【請求項３１】
前記比較回路は、
前記第１保持信号の電圧と前記第２保持信号の電圧とを比較して第１増幅信号を出力する第１差動アンプと、
前記第３保持信号の電圧と前記第４保持信号の電圧とを比較して第２増幅信号を出力する第２差動アンプと、
前記第１増幅信号の電圧と前記第２増幅信号の電圧とを比較して前記比較結果を出力する第３差動アンプと、を備えた請求項２３〜３０のいずれか一項に記載の受信回路。
【請求項３２】
前記比較回路は、
前記第１保持信号の電圧と前記第４保持信号の電圧とを比較して第１増幅信号を出力する第１差動アンプと、
前記第２保持信号の電圧と前記第３保持信号の電圧とを比較して第２増幅信号を出力する第２差動アンプと、
前記第１増幅信号と前記第２増幅信号とに基づいて前記比較結果を出力する第３差動アンプと、を備えた請求項２３〜３０のいずれか一項に記載の受信回路。
【請求項３３】
前記二次側コイルの一端と前記パルス幅増幅回路との間に設けられた第１入力側容量素子と、
前記二次側コイルの他端と前記パルス幅増幅回路との間に設けられた第２入力側容量素子と、を備え、
前記第１入力側容量素子と前記パルス幅増幅回路との間のノード及び前記第２入力側容量素子と前記パルス幅増幅回路との間のノードには、前記二次側コイルのセンタータップに供給される所定電圧に代わる基準電圧として、バイアス電圧が抵抗素子を介して供給されることを特徴とする請求項１〜２７のいずれか一項に記載の受信回路。
【請求項３４】
前記第１入力側容量素子と前記パルス幅増幅回路との間のノード及び前記第２入力側容量素子と前記パルス幅増幅回路との間のノードには、略同一の電圧レベルの基準電圧が供給されることを特徴とする請求項３３に記載の受信回路。
【請求項３５】
前記パルス幅増幅回路は、
前記第１及び前記第２閾値回路と前記比較回路との間にそれぞれ設けられ、前記第１及び前記第２容量素子とともに積分器を構成する第１及び第２積分用抵抗素子をさらに備えた請求項１４〜２２のいずれか一項に記載の受信回路。
【請求項３６】
前記パルス幅増幅回路と前記比較回路との間に積分器をさらに備えた請求項１〜３４のいずれか一項に記載の受信回路。
【請求項３７】
前記比較回路の後段に積分器をさらに備えた請求項１〜３４のいずれか一項に記載の受信回路。
【請求項３８】
前記比較回路から出力された前記比較結果に基づいて前記送信信号に含まれる送信データを再生する受信バッファをさらに備えた請求項１〜３７のいずれか一項に記載の受信回路。
【請求項３９】
前記受信バッファは、ヒステリシスコンパレータであることを特徴とする請求項３８に記載の受信回路。
【請求項４０】
前記比較回路は、
前記第１保持信号の電圧と前記第４保持信号の電圧とを比較して第１増幅信号を出力する第１差動アンプと、
前記第２保持信号の電圧と前記第３保持信号の電圧とを比較して第２増幅信号を出力する第２差動アンプと、
前記第１増幅信号と前記第２増幅信号とに基づいて前記送信信号に含まれる送信データを再生し出力するＲＳラッチ回路と、を備えた請求項２３〜３０のいずれか一項に記載の受信回路。
【請求項４１】
前記二次側コイルの両端にそれぞれ設けられた第１及び第２保護ダイオードをさらに備えた請求項１〜４０のいずれか一項に記載の受信回路。
【請求項４２】
送信信号を出力する送信回路とは異なる電源系において動作し、前記送信信号の流れる一次側コイルと、外部端子から所定電圧の供給されるセンタータップを有する二次側コイルと、が磁気的に結合された交流結合素子を介して、当該送信信号を受信する受信回路の信号受信方法であって、
前記二次側コイルの両端に発生するパルス信号を所定期間保持し、それぞれ第１及び第２保持信号として出力し、
前記第１保持信号の電圧と前記第２保持信号の電圧とを比較して比較結果を出力する受信回路の信号受信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信回路及び信号受信方法に関し、特に交流結合素子を介して信号を受信する受信回路及び信号受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電源電圧の異なる複数の半導体チップ間で信号を伝達する場合、配線により直接信号を伝達すると、伝達する信号の直流電圧成分に生じた電圧差によって半導体チップの破損や信号伝達の不具合が生じることがある。そこで、電源電圧の異なる複数の半導体チップ間で信号を伝達する場合、半導体チップ間を交流結合素子で接続し、交流信号のみを伝達することが行われる。この交流結合素子には、コンデンサやトランスフォーマがある。【０００３】
トランスフォーマは、一次側コイルと二次側コイルとが磁気的に結合される交流結合素子である。交流結合素子としてトランスフォーマを用いた場合、トランスフォーマの一次側コイルと二次側コイルとの巻線比を調整することにより、送信側の半導体チップから送信される信号（送信信号）の電圧振幅に関わらず、受信側の半導体チップに適切な電圧振幅の信号（受信信号）が伝達される。そのため、異なる電源電圧で動作する半導体チップ間の通信をトランスフォーマを介して行うことにより、送信信号又は受信信号の電圧振幅を半導体チップ上で調整する必要が無くなる。以下の説明では、半導体チップ上に形成されたトランスフォーマを場合に応じてオンチップトランスフォーマと称す。【０００４】
トランスフォーマを用いた信号伝達技術の例が特許文献１〜６及び非特許文献１に開示されている。【０００５】
特許文献１、２には、２つのオンチップトランスフォーマを用いて、データの値が第１の値から第２の値に遷移すると第１のトランスフォーマにパルス信号を送出し、データの値が第２の値から第１の値に遷移すると第２のトランスフォーマにパルス信号を送出する技術が開示されている。【０００６】
特許文献３には、第１の半導体チップと第２の半導体チップとの間に設けられた別チップ上にトランスフォーマが形成された構成が開示されている。【０００７】
特許文献４には、データの値が第１の値から第２の値に遷移するとオンチップトランスフォーマに１つのパルスからなる信号を送出し、データの値が第２の値から第１の値に遷移するとオンチップトランスフォーマに連続する２つのパルスからなる信号を送出する技術が開示されている。【０００８】
特許文献５には、データの値が第１の値の期間はオンチップトランスフォーマに連続的なパルス信号を送出し続け、データの値が第２の値の期間はオンチップトランスフォーマに信号を固定する技術が開示されている。【０００９】
特許文献６には、絶縁された１次回路と２次回路との間の信号伝達を、トランスフォーマを用いて行う技術が開示されている。【００１０】
非特許文献１には、高電圧のパワー回路部と低電圧の制御回路部との間の信号伝達を、オンチップトランスフォーマを介して行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第６８７３０６５Ｂ２号明細書
【特許文献２】米国特許第６２６２６００Ｂ１号明細書
【特許文献３】米国特許第７０６４４４２Ｂ１号明細書
【特許文献４】米国特許第７０７５３２９Ｂ２号明細書
【特許文献５】米国特許第７３０２２４７Ｂ２号明細書
【特許文献６】特開昭６１−２１８２１０号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】進藤智則、「ルネサスの新型アイソレータ電力回路をフォトカプラ・レスに」、日経エレクトロニクス、２０１０年９月６日号、ｐ．１２−１３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、発明者は、上記特許文献１〜６及び非特許文献１に開示された信号伝達技術には、一般的に図４０に示すようなトランスフォーマの構成が採用されることを発見した。図４０は、一般的なトランスフォーマの構成が採用された信号伝達システム１００を示す図である。図４０に示す信号伝達システム１００は、第１の電源系に属する第１の電源（電源電圧ＶＤＤ１、接地電圧ＧＮＤ１）に基づき動作する送信回路１２０と、第２の電源系に属する第２の電源（電源電圧ＶＤＤ２、接地電圧ＧＮＤ２）に基づき動作する受信回路１３０と、トランスフォーマ１１０と、を備える。【００１４】
送信回路１２０は、送信バッファ１２１を備える。受信回路１３０は、受信バッファ１３３を備える。そして、送信回路１２０と受信回路１３０との間には、トランスフォーマ１１０が設けられる。トランスフォーマ１１０は、一次側コイル１１１及び二次側コイル１１２からなり、交流信号を一次側コイル１１１から二次側コイル１１２に伝達する交流結合素子である。一次側コイル１１１と二次側コイル１１２とは互いに磁気的に結合される。【００１５】
一次側コイル１１１では、一端が送信バッファ１２１の出力端子に接続され、他端が接地電圧ＧＮＤ１の供給される接地電圧端子（以下、ＧＮＤ１と称す）に接続される。二次側コイル１１２では、一端が受信バッファ１３３の入力端子に接続され、他端が接地電圧ＧＮＤ２の供給される接地電圧端子（以下、ＧＮＤ２と称す）に接続される。【００１６】
信号伝達システム１００において、送信バッファ１２１は送信データＶＩＮをパルス信号に変換して送信信号Ｖ１として一次側コイル１１１に出力する。この送信信号Ｖ１は一次側コイル１１１によって磁気信号に変換され、当該磁気信号は二次側コイル１１２によって受信信号Ｖ２に変換される。受信バッファ１３３は、当該受信信号Ｖ２に基づいて送信データＶＩＮを再生し出力データＶＯＵＴとして出力する。これによって、電気的に絶縁された第１及び第２の半導体チップ間の信号伝達が可能になる。【００１７】
ここで、図４０に示す信号伝達システム１００は、主として数百ボルトを扱う電力制御回路に用いられるため、送信回路１２０側の接地電圧ＧＮＤ１と受信回路１３０側の接地電圧ＧＮＤ２とが大きく変動する場合がある。この接地電圧ＧＮＤ１と接地電圧ＧＮＤ２との差電圧をコモンモード電圧と呼ぶ。コモンモード電圧が大きく変動すると、トランスフォーマ１１０を構成する一次側コイル１１１と二次側コイル１１２との間に形成される寄生結合容量Ｃｃにより電源間ノイズが発生し、信号の誤伝達が発生するという問題がある。この問題について図４１を用いて具体的に説明する。【００１８】
図４１は、信号伝達システム１００の動作を示すタイミングチャートである。送信バッファ１２１が出力する送信信号Ｖ１には、図４１のＶ１−ＧＮＤ１において示されるように、送信データＶＩＮがハイレベルの期間において正振幅のパルス信号が重畳され、送信データＶＩＮがロウレベルの期間において負振幅のパルス信号が重畳される。このとき、接地電圧ＧＮＤ１と接地電圧ＧＮＤ２の間に図４１のＧＮＤ２−ＧＮＤ１において示されるような相対的な電位差がある場合、受信バッファ１３３が受信する受信信号Ｖ２と接地電圧ＧＮＤ２との間の電位差は、図４１のＶ２−ＧＮＤ２において示されるような波形となる。つまり、受信信号Ｖ２には、接地電圧ＧＮＤ１と接地電圧ＧＮＤ２との間の相対的な電位差、即ち、コモンモード電圧が重畳される。【００１９】
コモンモード電圧が大きく変動すると、送信バッファ１２１が送信信号Ｖ１として正振幅のパルス信号を送信していない期間であっても、受信信号Ｖ２の電圧レベルが受信バッファ１３３の上側閾値電圧Ｖｔｈ１を上回ってしまい、受信バッファ１３３によって再生される出力データＶＯＵＴの波形に不具合が生じる。また、送信バッファ１２１が送信信号Ｖ１として負振幅のパルス信号を送信していない期間であっても、受信信号Ｖ２の電圧レベルが受信バッファ１３３の下側閾値電圧Ｖｔｈ２を下回ってしまい、受信バッファ１３３によって再生される出力データＶＯＵＴの波形に不具合が生じる。その結果、例えば、図４１のＶＯＵＴ−ＧＮＤ２の期間Ｘにおいて、信号の誤伝達が発生する。【００２０】
このように、電源電圧の異なる複数の半導体チップ間の従来の信号伝達技術では、コモンモード電圧の影響により、信号の誤伝達が発生するという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明にかかる受信回路は、送信信号を出力する送信回路とは異なる電源系において動作し、前記送信信号の流れる一次側コイルと、外部端子から所定電圧の供給されるセンタータップを有する二次側コイルと、が磁気的に結合された交流結合素子を介して、当該送信信号を受信する受信回路であって、前記二次側コイルの両端に発生するパルス信号を所定期間保持し、それぞれ第１及び第２保持信号として出力するパルス幅増幅回路と、前記第１保持信号の電圧と前記第２保持信号の電圧とを比較して比較結果を出力する比較回路と、を備える。【００２２】
本発明にかかる受信回路の信号受信方法は、送信信号を出力する送信回路とは異なる電源系において動作し、前記送信信号の流れる一次側コイルと、外部端子から所定電圧の供給されるセンタータップを有する二次側コイルと、が磁気的に結合された交流結合素子を介して、当該送信信号を受信する受信回路の信号受信方法であって、前記二次側コイルの両端に発生するパルス信号を所定期間保持し、それぞれ第１及び第２保持信号として出力し、前記第１保持信号の電圧と前記第２保持信号の電圧とを比較して比較結果を出力する。【００２３】
上述のような回路構成及び方法により、回路規模を増大させることなく、コモンモード電圧の影響を抑制して信号の伝達を防止することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明により、回路規模を増大させることなく、コモンモード電圧の影響を抑制して信号の伝達を防止することが可能な受信回路及びその信号受信方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる信号伝達システムを示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる信号伝達システムの実装状態を示す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる信号伝達システムを示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかる信号伝達システムの動作を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施の形態１にかかる信号伝達システムを示すブロック図である。
【図６】閾値素子の構成例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２にかかる信号伝達システムを示すブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態３にかかる信号伝達システムを示すブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態３にかかる信号伝達システムの変形例を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態４にかかる信号伝達システムを示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態５にかかる信号伝達システムを示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施の形態５にかかる信号伝達システムの変形例を示すブロック図である。
【図１３】本発明の実施の形態５にかかる信号伝達システムの変形例を示すブロック図である。
【図１４】本発明の実施の形態６にかかる信号伝達システムを示すブロック図である。
【図１５】本発明の実施の形態６にかかる閾値回路の出力特性を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態６にかかる信号伝達システムを示すブロック図である。
【図１７】本発明の実施の形態６にかかる信号伝達システムの動作を示すタイミングチャートである。
【図１８】本発明の実施の形態７にかかる信号伝達システムを示すブロック図である。
【図１９】本発明の実施の形態７にかかる信号伝達システムの変形例を示すブロック図である。
【図２０】本発明の実施の形態８にかかる信号伝達システムを示すブロック図である。
【図２１】本発明の実施の形態８にかかる信号伝達システムの動作を示すタイミングチャートである。
【図２２】本発明の実施の形態８にかかる信号伝達システムの変形例を示すブロック図である。
【図２３】本発明の実施の形態９にかかる信号伝達システムを示すブロック図である。
【図２４】本発明の実施の形態９にかかる信号伝達システムの変形例を示すブロック図である。
【図２５】本発明にかかる信号伝達システムの実装状態を示す模式図である。
【図２６】本発明にかかる信号伝達システムの実装状態を示す模式図である。
【図２７】本発明にかかる信号伝達システムの実装状態を示す模式図である。
【図２８】本発明にかかる信号伝達システムの実装状態を示す模式図である。
【図２９】本発明にかかる信号伝達システムの実装状態を示す模式図である。
【図３０】本発明にかかる信号伝達システムの実装状態を示す模式図である。
【図３１】本発明にかかる信号伝達システムの実装状態を示す模式図である。
【図３２】本発明にかかる信号伝達システムの実装状態を示す模式図である。
【図３３】本発明にかかる信号伝達システムの実装状態を示す模式図である。
【図３４】本発明にかかる信号伝達システムの実装状態を示す模式図である。
【図３５】本発明にかかる信号伝達システムの実装状態を示す模式図である。
【図３６】本発明にかかる二次側コイルのレイアウトの一例を示す図である。
【図３７】図３６の等価回路を示す図である。
【図３８】本発明にかかる受信回路のレイアウトの一例を示す図である。
【図３９】本発明にかかる受信回路のレイアウトの一例を示す図である。
【図４０】従来技術の信号伝達システムを示すブロック図である。
【図４１】従来技術の信号伝達システムの動作を示すタイミングチャートである。
【図４２】本発明に至る前の構想にかかる信号伝達システムを示すブロック図である。
【図４３】本発明に至る前の構想にかかる信号伝達システムの動作を示すタイミングチャートである。
【図４４】本発明に至る前の構想にかかる信号伝達システムを示すブロック図である。
【図４５】本発明に至る前の構想にかかる信号伝達システムを示すブロック図である。
【図４６】本発明に至る前の構想にかかる信号伝達システムを示すブロック図である。
【図４７】本発明に至る前の構想にかかる信号伝達システムを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
まず、発明者は、本発明に至る前に図４２に示すような信号伝達システム１００ａを検討した。図４２に示す信号伝達システム１００ａは、送信回路１２０と、受信回路１３０と、トランスフォーマ１１０ａと、を備える。送信回路１２０は、第１の半導体チップ上に形成され、第１の電源系に属する第１の電源（電源電圧ＶＤＤ１、接地電圧ＧＮＤ１）に基づき動作する。受信回路１３０は、第２の半導体チップ上に形成され、第２の電源系に属する第２の電源（電源電圧ＶＤＤ２、接地電圧ＧＮＤ２）に基づき動作する。トランスフォーマ１１０ａは、第１及び第２半導体チップのいずれに形成されても良いし、別チップに形成されても良い。
【００２７】
送信回路１２０は、送信バッファ１２１を備える。受信回路１３０は、受信バッファ１３３と差動アンプ１３２とを備える。そして、送信回路１２０と受信回路１３０との間には、トランスフォーマ１１０ａが設けられる。
【００２８】
トランスフォーマ１１０ａは、一次側コイル１１１及び二次側コイル１１２からなり、交流信号を一次側コイル１１１から二次側コイル１１２に伝達する交流結合素子である。一次側コイル１１１と二次側コイル１１２とは互いに磁気的に結合される。なお、二次側コイル１１２上にはセンタータップが設けられている。
【００２９】
一次側コイル１１１では、一端が送信バッファ１２１の出力端子に接続され、他端が接地電圧端子ＧＮＤ１に接続される。一方、二次側コイル１１２では、一端が差動アンプ１３２の非反転入力端子に接続され、他端が差動アンプ１３２の反転入力端子に接続され、センタータップが接地電圧端子ＧＮＤ２に接続される。そして、差動アンプ１３２の一対の出力端子は、それぞれ受信バッファ１３３の対応する入力端子に接続される。
【００３０】
図４３は、信号伝達システム１００ａの動作を示すタイミングチャートである。なお、信号伝達システム１００ａの基本動作は図４０に示す信号伝達システム１００の場合と同様であるため、ここでは、主として信号伝達システム１００ａの動作の特徴的部分について説明する。接地電圧ＧＮＤ１と接地電圧ＧＮＤ２との間に図４３のＧＮＤ１−ＧＮＤ２において示されるような相対的な電位差がある場合、二次側コイル１１２の一端に発生する受信信号Ｖ２Ｐの電圧と、接地電圧ＧＮＤ２と、の間の電位差は、図４３のＶ２Ｐ−ＧＮＤ２において示されるような波形となる。一方、二次側コイル１１２の他端に発生する受信信号Ｖ２Ｎの電圧と、接地電圧ＧＮＤ２と、の間の電位差は、図４３のＶ２Ｎ−ＧＮＤ２において示されるような波形となる。
【００３１】
これら２つの波形を見てもわかるように、送信信号Ｖ１として正振幅のパルス信号が伝達された場合、二次側コイル１１２の一端には正振幅のパルス信号が発生し、二次側コイル１１２の他端には負振幅のパルス信号が発生する。一方、送信信号Ｖ１として負振幅のパルス信号が伝達された場合、二次側コイル１１２の一端には負振幅のパルス信号が発生し、二次側コイル１１２の他端には正振幅のパルス信号が発生する。つまり、二次側コイル１２の両端には、互いに振幅方向の異なるパルス信号が発生する。換言すると、二次側コイル１２の両端には、振幅中心電位に対して互いに反転したパルス信号が発生する。それに対し、二次側コイル１１２の両端に発生する受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎには、同相のコモンモード電圧が重畳される。
【００３２】
したがって、差動アンプ１３２は、受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎに重畳された同相のコモンモード電圧を相殺して、図４３のＶ３−ＧＮＤ２において示されるような波形を出力する。そして、受信バッファ１３３は、差動アンプ１３２の出力パルスに基づいて送信データＶＩＮを再生し出力データＶＯＵＴとして出力する。このように、信号伝達システム１００ａは、センタータップを有する二次側コイル１１２と差動アンプ１３２とを用いることにより、コモンモード電圧の影響を抑制し、信号の誤伝達を防止している。
【００３３】
ここで、信号伝達システム１００ａを動作可能にするためには、差動アンプ１３２が動作可能な周波数までキャリア信号（搬送波）の周波数を下げる必要がある。しかし、キャリア信号の周波数を下げるためにはトランスフォーマ１１０ａのサイズを大きくする必要があるため、その結果、回路規模が増大してしまうという問題があった。
【００３４】
なお、一般的に、差動アンプが微細ＣＭＯＳによって構成されている場合、当該差動アンプは高周波の入力信号を増幅することが可能である。しかし、微細ＣＭＯＳによって構成された差動アンプは、高電圧が供給される電力制御用半導体には適さない。
【００３５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、図面は簡略的なものであるから、この図面の記載を根拠として本発明の技術的範囲を狭く解釈してはならない。また、同一の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３６】
実施の形態１
図１は、本発明の実施の形態１にかかる信号伝達システム１を示す図である。本実施の形態にかかる信号伝達システム１に設けられた受信回路３は、センタータップを有する二次側コイル１２の両端に発生するパルス信号のパルス幅を拡大し、第１及び第２保持信号として出力するパルス幅増幅回路を備える。なお、二次側コイルのセンタータップには外部端子から所定電圧が供給される。それにより、受信回路３は、回路規模を増大させることなく、コモンモード電圧の影響を抑制して信号の伝達を防止することができる。以下、具体的に説明する。
【００３７】
図１に示す信号伝達システム１は、送信回路２と、受信回路３と、トランスフォーマ１０と、を備える。トランスフォーマ１０は、一次側コイル１１と二次側コイル１２とを有する。トランスフォーマ１０は、交流信号を一次側コイル１１から二次側コイル１２に伝達する交流結合素子である。一次側コイル１１と二次側コイル１２とは互いに磁気的に結合される。
【００３８】
ここで、一次側コイル１１と二次側コイル１２との間には寄生結合容量Ｃｃが形成されるものとする。この寄生結合容量Ｃｃは、一次側コイル１１を構成する金属配線と、二次側コイル１２を構成する金属配線と、の間に充填される絶縁体を誘電体膜とするコンデンサである。以下、他の実施例においても寄生結合容量Ｃｃは同様の構成により形成されるものとする。
【００３９】
図２は、信号伝達システム１の実装例を示す。図２に示す実装状態は、半導体パッケージ６に第１の半導体チップ４及び第２の半導体チップ５が搭載される。この第１の半導体チップ４及び第２の半導体チップ５は、それぞれパッドＰｄを有する。そして、第１の半導体チップ４及び第２の半導体チップ５のパッドＰｄは、図示しないボンディングワイヤを介して半導体パッケージ６に設けられたリード端子７と接続される。
【００４０】
第１の半導体チップ４には送信回路２が形成される。第２の半導体チップ５には、受信回路３、一次側コイル１１及び二次側コイル１２が形成される。また、第１の半導体チップ４には、送信回路２と接続されるパッドが形成され、第２の半導体チップ５には、一次側コイル１１と接続されるパッドが形成される。そして、送信回路２は、パッドとボンディングワイヤＷとを介して第２の半導体チップ５に形成された一次側コイル１１の一端と接続される。また、一次側コイル１１の他端は、パッドとボンディングワイヤＷとを介して第１の半導体チップ４側の接地電圧端子ＧＮＤ１と接続される。
【００４１】
なお、図２に示す例では、一次側コイル１１及び二次側コイル１２が、それぞれ１つの半導体チップ内において上下方向に積層される第１の配線層及び第２の配線層に形成されている。
【００４２】
続いて、信号伝達システム１の構成例の詳細について図１を用いて説明する。送信回路２は、第１の電源系に属する第１の電源に基づき動作する。第１の電源は、高電位側電圧（例えば、電源電圧ＶＤＤ１）と低電位側電圧（例えば、接地電圧ＧＮＤ１）とを含む。一方、受信回路３は、第２の電源系に属する第２の電源に基づき動作する。第２の電源は、高電位側電圧（例えば、電源電圧ＶＤＤ２）と低電位側電圧（例えば、接地電圧ＧＮＤ２）とを含む。
【００４３】
送信回路２は、送信バッファ２１を有する。送信バッファ２１は、送信データＶＩＮをパルス信号に変換して送信信号Ｖ１として出力する。
【００４４】
トランスフォーマ１０は、上述のように、一次側コイル１１及び二次側コイル１２を有する。なお、二次側コイル１２上にはセンタータップが設けられている。このセンタータップは、二次側コイル１２上の両端以外の部分に設けられ、より好ましくは、インダクタンス成分が略同一となるように、両端から等しい長さの部分に設けられる。
【００４５】
一次側コイル１１では、一端が送信バッファ２１の出力端子に接続され、他端が接地電圧ＧＮＤ１の供給される接地電圧端子（以下、ＧＮＤ１と称す）に接続される。一方、二次側コイル１２では、一端が受信回路３のパルス幅増幅回路３１の一方の入力端子に接続され、他端がパルス幅増幅回路３１の他方の入力端子に接続される。
【００４６】
また、二次側コイル１２のセンタータップには、外部端子から所定電圧が供給される。なお、受信回路３の接地電圧端子ＧＮＤ２と、二次側コイル１２のセンタータップと、の間のインピーダンスは、一次側コイル１１と二次側コイル１２との間の寄生結合容量Ｃｃにより発生するインピーダンスよりも十分に小さいことが好ましい。したがって、二次側コイル１２のセンタータップには、例えば、外部端子から接地電圧ＧＮＤ２や電源電圧ＶＤＤ２のような低インピーダンスの固定電圧が供給されることが好ましい。本実施の形態では、二次側コイル１２のセンタータップには、接地電圧端子（以下、ＧＮＤ２と称す）から接地電圧ＧＮＤ２が供給される。外部端子と二次側コイル１２のセンタータップとの間は、メタル（ビアを含む）を介して接続されている。
【００４７】
送信バッファ２１から出力された送信信号Ｖ１は一次側コイル１１によって磁気信号に変換され、当該磁気信号は二次側コイル１２によって受信信号Ｖ２Ｐ、Ｖ２Ｎに変換される。具体的には、二次側コイル１２の一端に受信信号Ｖ２Ｐに相当するパルス信号が発生し、二次側コイル１２の他端に受信信号Ｖ２Ｎに相当するパルス信号が発生する。
【００４８】
受信回路３は、パルス幅増幅回路３１と、差動アンプ（比較回路）３２と、受信バッファ３３と、を備える。
【００４９】
パルス幅増幅回路３１は、電源電圧ＶＤＤ２及び接地電圧ＧＮＤ２を電源として動作する。パルス幅増幅回路３１は、トランスフォーマ１０の二次側コイル１２を介して受信される受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎを所定期間保持して、それぞれ保持信号（第１保持信号）Ｖ３Ｐ及び保持信号（第２保持信号）Ｖ３Ｎとして出力する。換言すると、パルス幅増幅回路３１は、二次側コイル１２の両端に発生する受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎを所定期間保持することにより、受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎに重畳されたパルス信号のパルス幅を拡大して、それぞれ保持信号Ｖ３Ｐ及び保持信号Ｖ３Ｎとして出力する。
【００５０】
差動アンプ３２は、電源電圧ＶＤＤ２及び接地電圧ＧＮＤ２を電源として動作する。また、差動アンプ３２は、２つの入力信号に含まれる交流成分のうち同相の信号成分を低減する。差動アンプ３２では、非反転入力端子に保持信号Ｖ３Ｐが入力され、反転入力端子に保持信号Ｖ３Ｎが入力される。そして、差動アンプ３２は、保持信号Ｖ３Ｐの電圧と保持信号Ｖ３Ｎの電圧とを比較し、比較結果として伝達用信号Ｖ４Ｐ，Ｖ４Ｎを出力する。より具体的には、差動アンプ３２は、保持信号Ｖ３Ｐ，Ｖ３Ｎの電位差（Ｖ３Ｐ−Ｖ４Ｎの値）が正であれば、伝達用信号Ｖ４Ｐの値をハイレベルとし、負であれば伝達用信号Ｖ４Ｎの値をロウレベルとする。このとき、保持信号Ｖ３Ｐ，Ｖ３Ｎに含まれる同相のコモンモード電圧は相殺される。なお、差動アンプ３２が出力する伝達用信号Ｖ４Ｐ，Ｖ４Ｎは、振幅中心電位に対して互いに反転したパルス信号を有する。
【００５１】
受信バッファ３３は、電源電圧ＶＤＤ２及び接地電圧ＧＮＤ２を電源として動作する。受信バッファ３３は、例えばヒステリシスコンパレータであって、伝達用信号Ｖ４Ｐ，Ｖ４Ｎに基づいて送信データＶＩＮを再生し出力データＶＯＵＴとして出力する。より具体的には、受信バッファ３３は、伝達用信号Ｖ４Ｐ，Ｖ４Ｎの電位差（Ｖ４Ｐ−Ｖ４Ｎの値）が正であれば出力データＶＯＵＴの値をハイレベルとし、負であれば出力データＶＯＵＴの値をロウレベルとする。
【００５２】
なお、受信バッファ３３がヒステリシスコンパレータである場合、当該受信バッファ３３には上側閾値電圧Ｖｔｈ１と下側閾値電圧Ｖｔｈ２とが設定される。伝達用信号Ｖ４Ｐ，Ｖ４Ｎの電位差が上側閾値電圧Ｖｔｈ１を上回った場合には出力をロウレベルからハイレベルに切り換え、下側閾値電圧Ｖｔｈ２を下回った場合には出力をハイレベルからロウレベルに切り換える。
【００５３】
このように、パルス幅増幅回路３１は、受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｐに重畳されたパルス信号を検出し、所定期間保持した後に保持信号Ｖ３Ｐ，Ｖ３Ｎとして出力する。つまり、パルス幅増幅回路３１は、受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎに重畳されたパルス信号のパルス幅を拡大し、保持信号Ｖ３Ｐ，Ｖ３Ｎとして出力する。そのため、後段の差動アンプ３２は、微細ＣＭＯＳによって構成されていなくても、精度良く動作することができる。換言すると、受信回路３は、受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎに重畳されたパルス信号のパルス幅を拡大することができるため、当該パルス幅を拡大することを目的としてトランスフォーマ１０の回路規模を増大させることなく、差動アンプ３２を精度良く動作させることができる。
【００５４】
また、トランスフォーマ１０は、一次側コイル１１と、外部端子から所定電圧の供給されるセンタータップを有する二次側コイル１２と、により構成される。それにより、受信回路３は、二次側コイル１２の両端に発生する受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎにそれぞれ重畳されるコモンモード電圧を後段の差動アンプを用いて相殺することができる。これらのことから、受信回路３は、回路規模を増大させることなく、コモンモード電圧の影響を抑制して信号の伝達を防止することができる。
【００５５】
（パルス幅増幅回路３１の構成例）
以下では、パルス幅増幅回路３１の構成例及び動作について説明する。図３は、パルス幅増幅回路３１の構成例を示す図である。図３に示すように、パルス幅増幅回路３１は、ピークホールド回路（第１ピークホールド回路）３１１とピークホールド回路（第２ピークホールド回路）３１２とを有する。
【００５６】
ピークホールド回路３１１では、入力端子が二次側コイル１２の一端に接続され、出力端子が差動アンプ３２の非反転入力端子に接続される。ピークホールド回路３１２では、入力端子が二次側コイル１２の他端に接続され、出力端子が差動アンプ３２の反転入力端子に接続される。
【００５７】
ここで、ピークホールド回路３１１，３１２は、それぞれ受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎに重畳されたパルス信号のうち正振幅のパルス信号を検出し、所定期間保持した後に保持信号Ｖ３Ｐ，Ｖ３Ｎとして出力する。つまり、ピークホールド回路３１１，３１２は、それぞれ受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎに重畳されたパルス信号のうち正振幅のパルス信号を検出し、当該パルス信号のパルス幅を拡大して保持信号Ｖ３Ｐ，Ｖ３Ｎとして出力する。
【００５８】
図４は、信号伝達システム１の動作を示すタイミングチャートである。送信バッファ２１が出力する送信信号Ｖ１には、図４のＶ１−ＧＮＤ１において示されるように、送信データＶＩＮがハイレベルの期間において正振幅のパルス信号が重畳され、送信データＶＩＮがロウレベルの期間において負振幅のパルス信号が重畳される。
【００５９】
このとき、接地電圧ＧＮＤ１と接地電圧ＧＮＤ２の間に図４のＧＮＤ１−ＧＮＤ２において示されるような相対的な電位差（コモンモード電圧）がある場合、二次側コイル１２の一端に発生する受信信号Ｖ２Ｐと接地電圧ＧＮＤ２との間の電位差は、図４のＶ２Ｐ−ＧＮＤ２において示されるような波形となる。一方、二次側コイル１２の他端に発生する受信信号Ｖ２Ｎと接地電圧ＧＮＤ２との間の電位差は、図４のＶ２Ｎ−ＧＮＤ２において示されるような波形となる。
【００６０】
これら２つの波形を見てもわかるように、送信信号Ｖ１として正振幅のパルス信号が伝達された場合、二次側コイル１２の一端には正振幅のパルス信号が発生し、二次側コイル１２の他端には負振幅のパルス信号が発生する。一方、送信信号Ｖ１として負振幅のパルス信号が伝達された場合、二次側コイル１２の一端には負振幅のパルス信号が発生し、二次側コイル１２の他端には正振幅のパルス信号が発生する。つまり、二次側コイル１２の両端には、互いに振幅方向の異なるパルス信号が発生する。換言すると、二次側コイル１２の両端には、振幅中心電位に対して互いに反転したパルス信号が発生する。それに対し、二次側コイル１２の両端に発生する受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎには、同相のコモンモード電圧が重畳される。
【００６１】
ピークホールド回路３１１は、受信信号Ｖ２Ｐを所定期間保持することにより、受信信号Ｖ２Ｐに重畳されたパルス信号のパルス幅を拡大して、保持信号Ｖ３Ｐとして出力する。ピークホールド回路３１２は、受信信号Ｖ２Ｎを所定期間保持することにより、受信信号Ｖ２Ｎに重畳されたパルス信号のパルス幅を拡大して、保持信号Ｖ３Ｎとして出力する。このとき、保持信号Ｖ３Ｐと接地電圧ＧＮＤ２との間の電位差は、図４のＶ３Ｐ−ＧＮＤ２において示されるような波形となり、保持信号Ｖ３Ｎと接地電圧ＧＮＤ２との間の電位差は、図４のＶ３Ｎ−ＧＮＤ２において示されるような波形となる。
【００６２】
その後、差動アンプ３２は、保持信号Ｖ３Ｐ及び保持信号Ｖ３Ｎに重畳されたコモンモード電圧を相殺して、伝達用信号Ｖ４Ｐ，Ｖ４Ｎを出力する。伝達用信号Ｖ４Ｐと接地電圧ＧＮＤ２との間の電位差は、図４のＶ４−ＧＮＤ２において示されるような波形となる。そして、受信バッファ３３は、差動アンプ３２の出力パルスに基づいて送信データＶＩＮを再生し出力データＶＯＵＴとして出力する。出力データＶＯＵＴと接地電圧ＧＮＤ２との間の電位差は、図４のＶＯＵＴ−ＧＮＤ２に示されるような波形となる。
【００６３】
このように、ピークホールド回路３１１，３１２は、それぞれ受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｐに重畳されたパルス信号のうち正振幅のパルス信号を検出し、所定期間保持した後に保持信号Ｖ３Ｐ，Ｖ３Ｎとして出力する。つまり、ピークホールド回路３１１，３１２は、それぞれ受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎに重畳されたパルス信号のうち正振幅のパルス信号を検出し、当該パルス信号のパルス幅を拡大して保持信号Ｖ３Ｐ，Ｖ３Ｎとして出力する。そのため、後段の差動アンプ３２は、微細ＣＭＯＳによって構成されていなくても、精度良く動作することができる。換言すると、受信回路３は、受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎに重畳されたパルス信号のパルス幅を拡大することができるため、当該パルス幅を拡大することを目的としてトランスフォーマ１０の回路規模を増大させることなく、差動アンプ３２を精度良く動作させることができる。
【００６４】
また、トランスフォーマ１０は、一次側コイル１１と、外部端子から所定電圧の供給されるセンタータップを有する二次側コイル１２と、により構成される。それにより、受信回路３は、二次側コイル１２の両端に発生する受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎにそれぞれ重畳されるコモンモード電圧を後段の差動アンプを用いて相殺することができる。これらのことから、受信回路３は、回路規模を増大させることなく、コモンモード電圧の影響を抑制して信号の伝達を防止することができる。
【００６５】
例えば、受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎに重畳されたパルス信号のパルス幅が２００ｐｓであって、差動アンプ３２が０．５μｍのゲートサイズのＣＭＯＳによって構成されている場合、差動アンプ３２は、受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎを直接増幅することはできない。しかし、本実施の形態にかかる受信回路３では、ピークホールド回路３１１，３１２が受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎに重畳されたパルス幅を拡大して出力している。そのため、差動アンプ３２は、パルス幅の拡大された受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎ（保持信号Ｖ３Ｐ，Ｖ３Ｎ）を増幅することができる。
【００６６】
（ピークホールド回路３１１，３１２の構成例）
以下では、ピークホールド回路３１１，３１２の具体的な構成例及び動作について説明する。図５は、ピークホールド回路３１１，３１２の具体的な構成例を示す図である。
【００６７】
図５に示すように、ピークホールド回路３１１は、閾値素子（第１閾値素子）３１９と、抵抗素子（第１抵抗素子）３１５と、容量素子（第１容量素子）３１７と、を有する。ピークホールド回路３１２は、閾値素子（第２閾値素子）３２０と、抵抗素子（第２抵抗素子）３１６と、容量素子（第２容量素子）３１８と、を有する。
【００６８】
ここで、図６を用いて、閾値素子の具体例について説明する。図６に示すように、閾値素子には、ＰＮ接合やショットキー接合を用いたダイオードが用いられても良いし、ｎチャネルＭＯＳトランジスタまたはｐチャネルＭＯＳトランジスタのゲートを自己のソースまたはドレインに短絡させた構成が用いられても良い。このとき、閾値素子の入力端子には、トランジスタのドレインとソースのいずれか一方が接続され、閾値素子の出力端子にはトランジスタのドレインとソースの他方が接続される。
【００６９】
一般的なＣＭＯＳプロセスのＰＮ接合ダイオードを用いた場合には、電源電圧等に関係なく０．７Ｖ程度で安定した閾値を得ることが可能である。トランジスタを用いた場合には、その閾値はＣＭＯＳプロセスの世代や最小加工寸法に依存し０．２Ｖ程度から１Ｖ程度である。しかし、プロセス、電源電圧、温度などの変動条件を考慮しても、閾値の変動は±０．１Ｖ程度に抑えられる場合が多い。これらの閾値の変動は、一般にヒステリシス回路のしきい値の変動よりも小さい。そのため、これらを用いることで、閾値の安定した受信回路３を構成することが可能になる。図５では、閾値素子３１９，３２０がそれぞれＰＮ接合ダイオードである場合を例に説明する。
【００７０】
ピークホールド回路３１１において、ダイオード３１９のアノードは二次側コイル１２の一端に接続され、ダイオード３１９のカソードは差動アンプ３２の非反転入力端子に接続される。抵抗素子３１５では、一端が差動アンプ３２の非反転入力端子に接続され、他端が接地電圧端子ＧＮＤ２に接続される。容量素子３１７では、一端が差動アンプ３２の非反転入力端子に接続され、他端が接地電圧端子ＧＮＤ２に接続される。
【００７１】
ピークホールド回路３１２において、ダイオード３２０のアノードは二次側コイル１２の他端に接続され、ダイオード３１９のカソードは差動アンプ３２の反転入力端子に接続される。抵抗素子３１６では、一端が差動アンプ３２の反転入力端子に接続され、他端が接地電圧端子ＧＮＤ２に接続される。容量素子３１８では、一端が差動アンプ３２の反転入力端子に接続され、他端が接地電圧端子ＧＮＤ２に接続される。
【００７２】
受信信号Ｖ２Ｐの電圧がダイオード３１９の閾値を超えると、ダイオード３１９に電流が流れる。それにより、容量素子３１７に電荷がチャージされる。つまり、受信信号Ｖ２Ｐに重畳されたパルス信号のうち正振幅のパルス信号が容量素子３１７に保持される。その結果、正振幅のパルス信号のパルス幅は拡大し、保持信号Ｖ３Ｐとして差動アンプ３２の非反転入力端子に入力される。その後、一定以上の時間、容量素子３１７のチャージが行われなければ、保持信号Ｖ３Ｐの電圧は、抵抗素子３１５を介して接地電圧（基準電圧）ＧＮＤ２に収束する。なお、パルス幅の大きさは、抵抗素子３１５の抵抗値と容量素子３１７の容量値の積であるＲＣ時定数によって決定される。
【００７３】
同様に、受信信号Ｖ２Ｎの電圧がダイオード３２０の閾値を超えると、ダイオード３２０に電流が流れる。それにより、容量素子３１８に電荷がチャージされる。つまり、受信信号Ｖ２Ｎに重畳されたパルス信号のうち正振幅のパルス信号が容量素子３１８に保持される。その結果、正振幅のパルス信号のパルス幅は拡大し、保持信号Ｖ３Ｎとして差動アンプ３２の反転入力端子に入力される。その後、一定以上の時間、容量素子３１８のチャージが行われなければ、保持信号Ｖ３Ｎの電圧は、抵抗素子３１６を介して接地電圧（基準電圧）ＧＮＤ２に収束する。なお、パルス幅の大きさは、抵抗素子３１６の抵抗値と容量素子３１８の容量値の積であるＲＣ時定数によって決定される。
【００７４】
その後の差動アンプ３２、受信バッファ３３の動作については、上述した動作と同様であるため説明を省略する。
【００７５】
このように、ピークホールド回路３１１，３１２は、それぞれ受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｐに重畳されたパルス信号のうち正振幅のパルス信号を検出し、所定期間保持した後に保持信号Ｖ３Ｐ，Ｖ３Ｎとして出力する。つまり、ピークホールド回路３１１，３１２は、それぞれ受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎに重畳されたパルス信号のうち正振幅のパルス信号を検出し、当該パルス信号のパルス幅を拡大して保持信号Ｖ３Ｐ，Ｖ３Ｎとして出力する。そのため、後段の差動アンプ３２は、微細ＣＭＯＳによって構成されていなくても、精度良く動作することができる。換言すると、受信回路３は、受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎに重畳されたパルス信号のパルス幅を拡大することができるため、当該パルス幅を拡大することを目的としてトランスフォーマ１０の回路規模を増大させることなく、差動アンプ３２を精度良く動作させることができる。
【００７６】
また、トランスフォーマ１０は、一次側コイル１１と、外部端子から所定電圧の供給されるセンタータップを有する二次側コイル１２と、により構成される。それにより、受信回路３は、二次側コイル１２の両端に発生する受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎにそれぞれ重畳されるコモンモード電圧を後段の差動アンプを用いて相殺することができる。これらのことから、受信回路３は、回路規模を増大させることなく、コモンモード電圧の影響を抑制して信号の伝達を防止することができる。
【００７７】
実施の形態２
図７は、本発明の実施の形態２にかかる信号伝達システム１ａを示す図である。本実施の形態にかかる信号伝達システム１ａは、図５に示す実施の形態１にかかる信号伝達システム１の場合と比較して、保護ダイオード３５，３６をさらに備える。本実施の形態にかかる信号伝達システム１ａのその他の回路構成は、図５に示す実施の形態１にかかる信号伝達システム１と同様であるため、説明を省略する。
【００７８】
保護ダイオード３５のアノードは接地電圧端子ＧＮＤ２に接続され、保護ダイオード３５のカソードは二次側コイル１２の一端に接続される。保護ダイオード３６のアノードは接地電圧端子ＧＮＤ２に接続され、保護ダイオード３６のカソードは二次側コイル１２の他端に接続される。
【００７９】
受信信号Ｖ２Ｐの電圧が接地電圧ＧＮＤ２より低くなると、保護ダイオード３５に電流が流れ、当該受信信号Ｖ２Ｐの電圧は接地電圧ＧＮＤ２程度に収束する。同様に、受信信号Ｖ２Ｎの電圧が接地電圧ＧＮＤ２より低くなると、保護ダイオード３６に電流が流れ、当該受信信号Ｖ２Ｎの電圧は接地電圧ＧＮＤ２程度に収束する。
【００８０】
ここで、二次側コイル１２の一端に接続されたピークホールド回路３１２は、受信信号Ｖ２Ｐに重畳されたパルス信号のうち正振幅のパルス信号のみを検出し、負振幅のパルス信号を検出しない。同様に、二次側コイル１２の他端に接続されたピークホールド回路３１２は、受信信号Ｖ２Ｎに重畳されたパルス信号のうち正振幅のパルス信号のみを検出し、負振幅のパルス信号を検出しない。本実施の形態にかかる受信回路３は、これら負振幅のパルス信号に相当する起電力を、保護ダイオード３５，３６を介して接地電圧端子ＧＮＤ２に逃がすことにより、素子の破壊を防ぐことができる。
【００８１】
実施の形態３
図８は、本発明の実施の形態３にかかる信号伝達システム１ｂを示す図である。本実施の形態にかかる信号伝達システム１ｂは、実施の形態２にかかる信号伝達システム１ａと比較して、パルス幅増幅回路３１の構成が異なる。本実施の形態にかかる信号伝達システム１ｂのその他の回路構成は、実施の形態２にかかる信号伝達システム１ａと同様であるため、説明を省略する。
【００８２】
図８に示すパルス幅増幅回路３１は、ダイオード３１９，３２０と、抵抗素子３１５，３１６と、容量素子（第３容量素子）３２１と、を備える。ダイオード３１９のアノードは二次側コイル１２の一端に接続され、ダイオード３１９のカソードは差動アンプ３２の非反転入力端子に接続される。抵抗素子３１５では、一端が差動アンプ３２の非反転入力端子に接続され、他端が二次側コイル１２の一端に接続される。ダイオード３２０のアノードは二次側コイル１２の他端に接続され、ダイオード３２０のカソードは差動アンプ３２の反転入力端子に接続される。抵抗素子３１６では、一端が差動アンプ３２の反転入力端子に接続され、他端が二次側コイル１２の他端に接続される。そして、容量素子３２１では、一端が差動アンプ３２の非反転入力端子に接続され、他端が差動アンプ３２の反転入力端子に接続される。なお、ダイオード３１９、抵抗素子３１５及び容量素子３２１によりピークホールド回路３１１が構成される。ダイオード３２０、抵抗素子３１６及び容量素子３２１によりピークホールド回路３１２が構成される。
【００８３】
図８に示すパルス幅増幅回路３１は、ピークホールド回路３１１とピークホールド回路３１２が容量素子３２１を共用している。それにより、本実施の形態にかかる受信回路３は、実施の形態１にかかる受信回路３と比較して、パルス幅増幅回路３１に設けられる容量素子の占有面積を約半分にまで小さくすることができる。
【００８４】
さらに、図８に示すパルス幅増幅回路３１では、抵抗素子３１５，３１６の他端がそれぞれ二次側コイル１２の一端及び他端に接続される。ここで、抵抗素子３１５の抵抗値及び容量素子３２１の容量値の積によって決定されるＲＣ時定数及び抵抗素子３１６の抵抗値及び容量素子３２１の容量値の積によって決定されるＲＣ時定数は、それぞれ受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎに重畳された同相のコモンモード電圧の周期より小さくなるように調整される。それにより、図８に示すパルス幅増幅回路３１では、コモンモード電圧が後段の差動アンプ３２に同相成分としてより積極的に伝搬される。一方、受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎに重畳されたパルス信号は、主としてダイオード３１９，３２０を介して後段の差動アンプ３２に差動成分として伝搬される。
【００８５】
なお、図７のように抵抗素子３１５，３１６の他端がそれぞれ二次側コイル１２を介さずに直接接地電圧端子ＧＮＤ２に接続された構成の場合、受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎに重畳された同相のコモンモード電圧は、それぞれダイオード３１９，３２０の閾値以下であれば後段の差動アンプ３２には伝搬されない。
【００８６】
このように、本実施の形態にかかる受信回路３は、受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎに重畳された同相のコモンモード電圧を積極的に後段の差動アンプ３２に伝搬させることにより、ダイオード３１９，３２０の実効的な閾値（Ｖ２Ｐ−Ｖ３Ｐ間の電位差、Ｖ２Ｎ−Ｖ３Ｎ間の電位差）の変動を緩和している。つまり、本実施の形態にかかる受信回路３は、比較的低周波のコモンモード電圧を積極的に後段の差動アンプ３２に伝搬させることにより、ダイオード３１９のアノードとカソードとの間の電位差及びダイオード３２０のアノードとカソードとの間の電位差の変動を抑制し、当該ダイオード３１９，３２０を精度良く動作できるようにしている。なお、同相のコモンモード電圧は差動アンプ３２によって相殺（除去）される。
【００８７】
本実施の形態では、一例として、ピークホールド回路３１１とピークホールド回路３１２が容量素子３２１を共用している構成と、抵抗素子３１５，３１６が対応するダイオードのアノード及びカソード間に接続される構成と、保護ダイオード３７，３８が備えられた構成と、が適用された場合について説明したが、これに限られず、各構成が単独で適用されても良い。
【００８８】
（信号伝達システム１ｂの変形例）
図９は、図８に示す信号伝達システム１ｂの変形例を示す図である。図９に示す信号伝達システム１ｂの変形例は、保護ダイオード３５，３６に代えて保護ダイオード３７，３８を備えるとともに、容量素子４１，４２と、抵抗素子３９，４０をさらに備える。
【００８９】
二次側コイル１２のセンタータップには、接地電圧ＧＮＤ２に代えて、外部端子である電源電圧端子ＶＤＤ２から所定電圧である電源電圧ＶＤＤ２が供給される。また、保護ダイオード３７のカソードは電源電圧端子ＶＤＤ２に接続され、保護ダイオード３７のアノードは二次側コイル１２の一端に接続される。保護ダイオード３８のカソードは電源電圧端子ＶＤＤ２に接続され、保護ダイオード３８のアノードは二次側コイル１２の他端に接続される。容量素子４１は、二次側コイル１２の一端とダイオード３１９のアノードとの間に設けられる。容量素子４２は、二次側コイル１２の他端とダイオード３２０のアノードとの間に設けられる。抵抗素子３９，４０は、ダイオード３１９のアノードとダイオード３２０のアノードとの間に直列に接続され、抵抗素子３９と抵抗素子４０との間の接続点にバイアス電圧ＶＢＩＡＳが供給される。
【００９０】
このような回路構成により、ダイオード３１９のアノード及びダイオード３２０のアノードはバイアス電圧ＶＢＩＡＳによりバイアスされる。同時に、差動アンプ３２の両入力端子も抵抗素子３１５，３１６を介してバイアス電圧ＶＢＩＡＳによりバイアスされる。それにより、例えば、差動アンプ３２の両入力端子の電圧レベルの調整をすることができる。
【００９１】
実施の形態４
図１０は、本発明の実施の形態４にかかる信号伝達システム１ｃを示す図である。本実施の形態にかかる信号伝達システム１ｃは、図８に示す実施の形態３にかかる信号伝達システム１ｂと比較して、パルス幅増幅回路３１及び保護ダイオードの構成が異なる。本実施の形態にかかる信号伝達システム１ｃのその他の回路構成は、図８に示す実施の形態３にかかる信号伝達システム１ｂと同様であるため、説明を省略する。
【００９２】
図１０に示すパルス幅増幅回路３１は、ダイオード（第１閾値素子）３２３と、ダイオード（第２閾値素子）３２４と、抵抗素子３１５，３１６と、容量素子３２１と、を備える。受信回路３は、図８に示す保護ダイオード３５，３６に代えて、保護ダイオード３７,３８を備える。
【００９３】
ダイオード３２３のカソードは二次側コイル１２の一端に接続され、ダイオード３２３のアノードは差動アンプ３２の非反転入力端子に接続される。ダイオード３２４のカソードは二次側コイル１２の他端に接続され、ダイオード３２４のアノードは差動アンプ３２の反転入力端子に接続される。抵抗素子３１５，３１６及び容量素子３２１の接続関係は、実施の形態３の場合と同様であるため説明を省略する。なお、ダイオード３２３、抵抗素子３１５及び容量素子３２１によりボトムホールド回路（第１ボトムホールド回路）３２５が構成される。ダイオード３２４、抵抗素子３１６及び容量素子３２１によりボトムホールド回路（第２ボトムホールド回路）３２６が構成される。また、二次側コイル１２のセンタータップには、接地電圧ＧＮＤ２に代えて、外部端子である電源電圧端子ＶＤＤ２から所定電圧である電源電圧ＶＤＤ２が供給される。
【００９４】
ここで、ボトムホールド回路３２５，３２６は、それぞれ受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎに重畳されたパルス信号のうち負振幅のパルス信号を検出し、所定期間保持した後に保持信号Ｖ３Ｐ，Ｖ３Ｎとして出力する。つまり、ボトムホールド回路３２５，３２６は、それぞれ受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎに重畳されたパルス信号のうち負振幅のパルス信号を検出し、当該パルス信号のパルス幅を拡大して保持信号Ｖ３Ｐ，Ｖ３Ｎとして出力する。以下、具体的に説明する。
【００９５】
受信信号Ｖ２Ｐの電圧がダイオード３２３の閾値を超えると、ダイオード３２３に電流が流れる。それにより、容量素子３２１に蓄積された電荷がディスチャージされる。つまり、受信信号Ｖ２Ｐに重畳されたパルス信号のうち負振幅のパルス信号が容量素子３２１に保持される。その結果、負振幅のパルス信号のパルス幅は大きくなり、保持信号Ｖ３Ｐとして差動アンプ３２の非反転入力端子に入力される。その後、一定以上の時間、容量素子３２１のディスチャージが行われなければ、保持信号Ｖ３Ｐの電圧は、抵抗素子３１５を介して電源電圧（基準電圧）ＶＤＤ２に収束する。なお、パルス幅の大きさは、抵抗素子３１５の抵抗値と容量素子３２３の容量値の積であるＲＣ時定数によって決定される。
【００９６】
受信信号Ｖ２Ｎの電圧がダイオード３２４の閾値を超えると、ダイオード３２４に電流が流れる。それにより、容量素子３２１に蓄積された電荷がディスチャージされる。つまり、受信信号Ｖ２Ｎに重畳されたパルス信号のうち負振幅のパルス信号が容量素子３２１に保持される。その結果、負振幅のパルス信号のパルス幅は大きくなり、保持信号Ｖ３Ｎとして差動アンプ３２の反転入力端子に入力される。その後、一定以上の時間、容量素子３２１のディスチャージが行われなければ、保持信号Ｖ３Ｎの電圧は、抵抗素子３１６を介して電源電圧（基準電圧）ＶＤＤ２に収束する。なお、パルス幅の大きさは、抵抗素子３１６の抵抗値と容量素子３２１の容量値の積であるＲＣ時定数によって決定される。
【００９７】
その後の差動アンプ３２、受信バッファ３３の動作については、上述した動作と同様であるため説明を省略する。
【００９８】
また、保護ダイオード３７のカソードは電源電圧端子ＶＤＤ２に接続され、保護ダイオード３７のアノードは二次側コイル１２の一端に接続される。保護ダイオード３８のカソードは電源電圧端子ＶＤＤ２に接続され、保護ダイオード３８のアノードは二次側コイル１２の他端に接続される。
【００９９】
受信信号Ｖ２Ｐの電圧が電源電圧ＶＤＤ２より高くなると、保護ダイオード３７に電流が流れ、当該受信信号Ｖ２Ｐの電圧は電源電圧ＶＤＤ２程度に収束する。同様に、受信信号Ｖ２Ｎの電圧が電源電圧ＶＤＤ２より高くなると、保護ダイオード３８に電流が流れ、当該受信信号Ｖ２Ｎの電圧は電源電圧ＶＤＤ２程度に収束する。
【０１００】
二次側コイル１２の一端に接続されたボトムホールド回路３２５は、受信信号Ｖ２Ｐに重畳されたパルス信号のうち負振幅のパルス信号のみを検出し、正振幅のパルス信号を検出しない。同様に、二次側コイル１２の他端に接続されたボトムホールド回路３２６は、受信信号Ｖ２Ｎに重畳されたパルス信号のうち負振幅のパルス信号のみを検出し、正振幅のパルス信号を検出しない。本実施の形態にかかる受信回路３は、これら正振幅のパルス信号に相当する起電力を、保護ダイオード３７，３８を介して電源電圧端子ＶＤＤ２に逃がすことにより、素子の破壊を防ぐことができる。
【０１０１】
このように、本実施の形態にかかる受信回路３は、ボトムホールド回路３２５，３２６によって構成されたパルス幅増幅回路３１を備えることにより、原理的には、ピークホールド回路３１１，３１２によって構成されたパルス幅増幅回路３１の場合と同様の動作を実現することができ、同様の効果を奏することができる。
【０１０２】
本実施の形態では、パルス幅増幅回路３１が２つのボトムホールド回路からなる構成に加え、一例として、ボトムホールド回路３２５とボトムホールド回路３２６が容量素子３２１を共用している構成と、抵抗素子３１５，３１６の他端がそれぞれ二次側コイル１２の一端及び他端に接続される構成と、保護ダイオード３７，３８が備えられた構成と、が適用された場合について説明したが、これに限られず、各構成が単独で適用されても、何れかが組み合わされて適用されても良い。したがって、例えば、抵抗素子３１５，３１６の他端がそれぞれ直接電源電圧端子ＶＤＤ２に接続される構成としても良いし、２つのボトムホールド回路は、それぞれ単独で容量素子を有する構成としても良い。
【０１０３】
実施の形態５
図１１は、本発明の実施の形態５にかかる信号伝達システム１ｄを示す図である。上記した２つのピークホールド回路又は２つのボトムホールド回路からなるパルス幅増幅回路３１は、受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎに重畳されたパルス信号のうち正又は負の一方の振幅を有するパルス信号のみを検出し、正又は負の他方の振幅を有するパルス信号を検出しなかった。つまり、当該パルス幅増幅回路３１は、受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎを半波整流していた。したがって、当該パルス幅増幅回路３１に設けられた受信回路３は、二次側コイル１２に生じる起電力の半分しか送信データＶＩＮの再生に利用できていなかった。これに対し、本実施の形態にかかるパルス幅増幅回路３１は、受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎを全波整流する。これにより、本実施の形態にかかる受信回路３は、受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎに基づいて、より効率良く送信データＶＩＮを再生することができる。
【０１０４】
図１１に示す信号伝達システム１ｄは、送信回路２と、受信回路３と、トランスフォーマ１０と、を備える。本実施の形態にかかる送信回路２及びトランスフォーマ１０の回路構成は、実施の形態１〜４にかかる送信回路２及びトランスフォーマ１０と同様であるため、説明を省略する。
【０１０５】
受信回路３は、パルス幅増幅回路３１と、差動アンプ３２，４３，４４と、受信バッファ３３と、容量素子４１，４２と、抵抗素子３９，４０と、を備える。パルス幅増幅回路３１は、ダイオード（第１閾値素子）３１９と、ダイオード（第２閾値素子）３２０と、ダイオード（第３閾値素子）３２３と、ダイオード（第４閾値素子）３２４と、抵抗素子３１５，３１６，３０９，３１０と、容量素子（第４容量素子）３２１、容量素子（第３容量素子）３２２と、を有する。なお、差動アンプ３２，４３，４４により比較回路が構成される。
【０１０６】
容量素子４１は、二次側コイル１２の一端とノードＮ１との間に設けられる。容量素子４２は、二次側コイル１２の他端とノードＮ２との間に設けられる。抵抗素子３９，４０は、ノードＮ１とノードＮ２との間に直列に接続され、抵抗素子３９と抵抗素子４０との間の接続点にバイアス電圧ＶＢＩＡＳが供給される。なお、二次側コイル１２のセンタータップには、外部端子である電源電圧端子ＶＤＤ２から所定電圧である電源電圧ＶＤＤ２が供給される。
【０１０７】
このような回路構成により、ノードＮ１及びノードＮ２はバイアス電圧ＶＢＩＡＳによりバイアスされる。同時に、後述する差動アンプ４３，４４のそれぞれの両入力端子も抵抗素子３１５，３１６，３０９，３１０を介してバイアス電圧ＶＢＩＡＳによりバイアスされる。それにより、例えば、差動アンプ３２の両入力端子の電圧レベルの調整をすることができる。
【０１０８】
ダイオード３１９のアノードはノードＮ１に接続され、ダイオード３１９のカソードはノードＮ３に接続される。抵抗素子３１５は、ダイオード３１９のアノード及びカソード間に接続される。ダイオード３２０のアノードはノードＮ２に接続され、ダイオード３２０のカソードはノードＮ４に接続される。抵抗素子３１６は、ダイオード３２０のアノード及びカソード間に接続される。ダイオード３２３のアノードはノードＮ５に接続され、ダイオード３２３のカソードはノードＮ１に接続される。抵抗素子３０９は、ダイオード３２３のアノード及びカソード間に接続される。ダイオード３２４のアノードはノードＮ６に接続され、ダイオード３２４のカソードはノードＮ２に接続される。抵抗素子３１０は、ダイオード３２４のアノード及びカソード間に接続される。容量素子３２１は、ノードＮ４とノードＮ５との間に設けられる。容量素子３２２は、ノードＮ３とノードＮ６との間に設けられる。
【０１０９】
なお、ダイオード３１９、抵抗素子３１５及び容量素子３２２によりピークホールド回路３１１が構成される。ダイオード３２０、抵抗素子３１６及び容量素子３２１によりピークホールド回路３１２が構成される。ダイオード３２３、抵抗素子３０９及び容量素子３２１によりボトムホールド回路３２５が構成される。ダイオード３２４、抵抗素子３１０及び容量素子３２２によりボトムホールド回路３２６が構成される。これらピークホールド回路３１１，３１２及びボトムホールド回路３２５，３２６の動作は、上記実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【０１１０】
差動アンプ４３では、非反転入力端子がノードＮ３に接続され、反転入力端子がノードＮ４に接続され、出力端子が差動アンプ３２の非反転入力端子に接続される。差動アンプ４４では、反転入力端子がノードＮ５に接続され、非反転入力端子がノードＮ６に接続され、出力端子が差動アンプ３２の反転入力端子に接続される。そして、差動アンプ３２の一対の出力端子は、それぞれ受信バッファ３３の対応する入力端子に接続される。
【０１１１】
ピークホールド回路３１１，３１２は、それぞれ受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎに重畳されたパルス信号のうち正振幅のパルス信号を検出し、当該パルス信号のパルス幅を拡大して保持信号Ｖ３ＡＰ，Ｖ３ＡＮとして出力する。差動アンプ４３は、ピークホールド回路３１１，３１２から出力された保持信号Ｖ３ＡＰ，Ｖ３ＡＮの電位差に応じた増幅信号Ｖ４Ａを出力する。このとき、保持信号Ｖ３ＡＰ，Ｖ３ＡＮに重畳された同相のコモンモード電圧は相殺される。したがって、コモンモード電圧の影響により受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｐの電圧がいずれも同一方向（正又は負）に変動した場合でも、それに応じて保持信号Ｖ３ＡＰ，Ｖ３ＡＮの電圧は変動するが、増幅信号Ｖ４Ａの電圧は変動しない。
【０１１２】
ボトムホールド回路３２５，３２６は、それぞれ受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎに重畳されたパルス信号のうち負振幅のパルス信号を検出し、当該パルス信号のパルス幅を拡大して保持信号Ｖ３ＢＰ，Ｖ３ＢＮとして出力する。差動アンプ４４は、ボトムホールド回路３２５，３２６から出力された保持信号Ｖ３ＢＰ，Ｖ３ＢＮの電位差に応じた増幅信号Ｖ４Ｂを出力する。このとき、保持信号Ｖ３ＢＰ，Ｖ３ＢＮに重畳された同相のコモンモード電圧は相殺される。したがって、コモンモード電圧の影響により受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｐの電圧がいずれも同一方向（正又は負）に変動した場合でも、それに応じて保持信号Ｖ３ＢＰ，Ｖ３ＡＮの電圧は変動するが、増幅信号Ｖ４Ｂの電圧は変動しない。なお、差動アンプ４４が出力する増幅信号Ｖ４Ｂは、差動アンプ４３が出力する増幅信号Ｖ４Ａの極性反転信号である。
【０１１３】
例えば、二次側コイル１２の一端に正振幅のパルス信号が発生し、二次側コイル１２の他端に負振幅のパルス信号が発生した場合、差動アンプ４３の非反転入力端子には、正振幅のパルス信号の重畳された保持信号Ｖ３ＡＰが入力され、差動アンプ４３の反転入力端子には、パルス信号の重畳されていない保持信号Ｖ３ＡＮが入力される。したがって、差動アンプ４３は、コモンモード電圧が除去され正振幅のパルス信号が重畳された増幅信号Ｖ４Ａを出力する。同時に、差動アンプ４４の非反転入力端子には、負振幅のパルス信号の重畳された保持信号Ｖ３ＢＮが入力され、差動アンプ４４の反転入力端子には、パルス信号の重畳されていない保持信号Ｖ３ＢＰが入力される。したがって、差動アンプ４４は、コモンモード電圧が除去され負振幅のパルス信号が重畳された増幅信号Ｖ４Ｂを出力する。その結果、上記した差動アンプ３２及び受信バッファ３３の動作を経て、出力データＶＯＵＴはハイレベルとなる。
【０１１４】
一方、例えば、二次側コイル１２の一端に負振幅のパルス信号が発生し、二次側コイル１２の他端に正振幅のパルス信号が発生した場合、差動アンプ４３の非反転入力端子には、パルス信号の重畳されていない保持信号Ｖ３ＡＰが入力され、差動アンプ４３の反転入力端子には、正振幅のパルス信号の重畳された保持信号Ｖ３ＡＮが入力される。したがって、差動アンプ４３は、コモンモード電圧が除去され負振幅のパルス信号が重畳された増幅信号Ｖ４Ａを出力する。同時に、差動アンプ４４の非反転入力端子には、パルス信号の重畳されていない保持信号Ｖ３ＢＮが入力され、差動アンプ４４の反転入力端子には、負振幅のパルス信号の重畳された保持信号Ｖ３ＢＰが入力される。したがって、差動アンプ４４は、コモンモード電圧が除去され正振幅のパルス信号が重畳された増幅信号Ｖ４Ｂを出力する。その結果、上記した差動アンプ３２及び受信バッファ３３の動作を経て、出力データＶＯＵＴはロウレベルとなる。
【０１１５】
このように、本実施の形態にかかるパルス幅増幅回路３１は、受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎを全波整流する。これにより、本実施の形態にかかる受信回路３は、受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎに基づいて、より効率良く送信データＶＩＮを再生し出力データＶＯＵＴとして出力することができる。
【０１１６】
本実施の形態では、パルス幅増幅回路３１が２つのピークホールド回路及び２つのボトムホールド回路からなる全波整流用の構成に加え、一例として、ピークホールド回路３１１とボトムホールド回路３２６が容量素子３２２を共用し、ピークホールド回路３１２とボトムホールド回路３２５が容量素子３２１を共用している構成と、抵抗素子３１５，３１６，３０９，３１０が対応するダイオードのアノード及びカソード間に接続される構成と、バイアス電圧ＶＢＩＡＳが供給される構成と、が適用された場合について説明したが、これに限られず、各構成が単独で適用されても、何れかが組み合わされて適用されても良い。したがって、例えば、抵抗素子３１５，３１６，３０９，３１０の他端（ノードＮ１又はノードＮ２側に接続される端子）がそれぞれ直接電源電圧端子ＶＤＤ２に接続される構成としても良いし、２つのピークホールド回路及び２つのボトムホールド回路は、それぞれ単独で容量素子を有する構成としても良い。また、上記した保護ダイオードが適用されても良い。
【０１１７】
（信号伝達システム１ｄの変形例）
図１２は、図１１に示す信号伝達システム１ｄの変形例を示す図である。図１２に示す信号伝達システム１ｄの変形例は、パルス幅増幅回路３１を構成する回路群の接続関係が一部異なる。また、差動アンプ３２及び受信バッファ３３に代えてＲＳラッチ回路４５を備える。ここでは、差動アンプ４３，４４により比較回路が構成され、ＲＳラッチ回路４５が受信バッファに相当する機能を有する。
【０１１８】
ダイオード３２０のアノードはノードＮ２に接続され、ダイオード３２０のカソードはノードＮ６に接続される。ダイオード３２４のアノードはノードＮ４に接続され、ダイオード３２４のカソードはノードＮ２に接続される。容量素子３２１は、ノードＮ５とノードＮ６との間に設けられる。容量素子３２２は、ノードＮ３とノードＮ４との間に設けられる。パルス幅増幅回路３１内のその他の接続関係に変更はない。
【０１１９】
ＲＳラッチ回路４５では、増幅信号Ｖ４ＡがＳ端子に入力され、増幅信号Ｖ４ＢがＲ端子に入力され、Ｑ端子から出力データＶＯＵＴが出力される。
【０１２０】
差動アンプ４３は、ピークホールド回路３１１及びボトムホールド回路３２６から出力された信号を保持信号Ｖ３ＡＰ，Ｖ３ＡＮとして受け、これら保持信号の電位差に応じた増幅信号Ｖ４Ａを出力する。また、差動アンプ４４は、ピークホールド回路３１２及びボトムホールド回路３２５から出力された信号を保持信号Ｖ３ＢＰ，Ｖ３ＢＮとして受け、これら保持信号の電位差に応じた増幅信号Ｖ４Ｂを出力する。
【０１２１】
例えば、二次側コイル１２の一端に正振幅のパルス信号が発生し、二次側コイル１２の他端に負振幅のパルス信号が発生した場合、差動アンプ４３の非反転入力端子には、正振幅のパルス信号の重畳された保持信号Ｖ３ＡＰが入力され、差動アンプ４３の反転入力端子には、負振幅のパルス信号の重畳された保持信号Ｖ３ＡＮが入力される。したがって、差動アンプ４３は、コモンモード電圧が除去され正振幅のパルス信号が重畳された増幅信号Ｖ４Ａを出力する。同時に、差動アンプ４４の非反転入力端子及び反転入力端子には、いずれもパルス信号の重畳されていない保持信号Ｖ３ＢＰ，Ｖ３ＢＮが入力される。したがって、差動アンプ４４は、パルス信号が重畳されていない増幅信号Ｖ４Ｂを出力する。ＲＳラッチ回路４５は、Ｓ端子に正振幅のパルス信号の重畳された増幅信号Ｖ４Ａが入力されるため、ハイレベルの出力データＶＯＵＴを出力する。
【０１２２】
一方、例えば、二次側コイル１２の一端に負振幅のパルス信号が発生し、二次側コイル１２の他端に正振幅のパルス信号が発生した場合、差動アンプ４３の非反転入力端子及び反転入力端子には、パルス信号の重畳されていない保持信号Ｖ３ＡＰ，Ｖ３ＡＮが入力される。したがって、差動アンプ４３は、パルス信号が重畳されていない増幅信号Ｖ４Ａを出力する。同時に、差動アンプ４４の非反転入力端子には、正振幅のパルス信号の重畳された保持信号Ｖ３ＢＮが入力され、差動アンプ４４の反転入力端子には、負振幅のパルス信号の重畳された保持信号Ｖ３ＢＰが入力される。したがって、差動アンプ４４は、コモンモード電圧が除去され正振幅のパルス信号が重畳された増幅信号Ｖ４Ｂを出力する。ＲＳラッチ回路４５は、Ｒ端子に正振幅のパルス信号の重畳された増幅信号Ｖ４Ｂが入力されるため、ロウレベルの出力データＶＯＵＴを出力する。
【０１２３】
図１２に示す受信回路３の場合にも、受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎに基づいて、より効率良く送信データＶＩＮを再生し出力データＶＯＵＴとして出力することができる。
【０１２４】
（信号伝達システム１ｄの他の変形例）
図１３は、図１１に示す信号伝達システム１ｄの他の変形例を示す図である。図１３に示す信号伝達システム１ｄの変形例では、パルス幅増幅回路３１を構成する回路群の接続関係が図１２に示すパルス幅増幅回路３１と同様に変更されている。
【０１２５】
図１２に示す受信回路３では、コモンモード電圧の影響により受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｐの電圧がいずれも正の方向に変動した場合、それに応じて保持信号Ｖ３ＡＰ，Ｖ３ＢＮも正の方向に変動しやすくなるため、同様に増幅信号Ｖ４Ａ，Ｖ４Ｂの電圧も正の方向に変動しやすくなる。また、コモンモード電圧の影響により受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｐの電圧がいずれも負の方向に変動した場合、それに応じて保持信号Ｖ３ＡＮ，Ｖ３ＢＰも負の方向に変動しやすくなるため、同様に増幅信号Ｖ４Ａ，Ｖ４Ｂの電圧も負の方向に変動しやすくなる。しかしながら、図１３に示す受信回路３は、図１１に示す受信回路３と同様に、パルス幅増幅回路３１の後段に差動アンプ３２及び受信バッファ３３を備えるため、差動アンプ３２によりコモンモード電圧を除去することができる。
【０１２６】
実施の形態６
図１４は、本発明の実施の形態６にかかる信号伝達システム１ｅを示す図である。本実施の形態にかかる信号伝達システム１ｅは、図３に示す実施の形態１にかかる信号伝達システム１の場合と異なり、パルス幅増幅回路３１が、閾値回路（第１閾値回路）３１３と、閾値回路（第２閾値回路）３１４と、抵抗素子３１５，３１６と、容量素子３１７，３１８と、を備える。本実施の形態にかかる信号伝達システム１ｅのその他の回路構成は、図３に示す実施の形態１にかかる信号伝達システム１と同様であるため、説明を省略する。
【０１２７】
閾値回路３１３では、入力端子が二次側コイル１２の一端に接続され、出力端子が差動アンプ３２の非反転入力端子に接続される。抵抗素子３１５では、一端が差動アンプ３２の非反転入力端子に接続され、他端が接地電圧端子ＧＮＤ２に接続される。容量素子３１７では、一端が差動アンプ３２の非反転入力端子に接続され、他端が接地電圧端子ＧＮＤ２に接続される。
【０１２８】
閾値回路３１４では、入力端子が二次側コイル１２の他端に接続され、出力端子が差動アンプ３２の反転入力端子に接続される。抵抗素子３１６では、一端が差動アンプ３２の反転入力端子に接続され、他端が接地電圧端子ＧＮＤ２に接続される。容量素子３１８では、一端が差動アンプ３２の反転入力端子に接続され、他端が接地電圧端子ＧＮＤ２に接続される。
【０１２９】
閾値回路３１３の入力端子と出力端子との間の電位差Ｖｍが一定以上になると、当該閾値回路３１３には電流ｉｍが流れる。同様に、閾値回路３１４の入力端子と出力端子との間の電位差Ｖｍが一定以上になると、当該閾値回路３１４には電流ｉｍが流れる。
【０１３０】
図１５に閾値回路３１３，３１４の動作を表すグラフを示す。なお、閾値回路３１３，３１４の回路構成は同じであるため、以下では代表して閾値回路３１３について説明する。閾値回路３１３の両端の電位差Ｖｍが閾値電圧Ｖｔｈ３よりも大きくなると、閾値回路３１３には電圧Ｖｍに比例した大きさの電流ｉｍが流れる。また、両端の電位差Ｖｍが閾値電圧Ｖｔｈ４よりも小さくなった場合にも、閾値回路３１３には電圧Ｖｍの大きさに比例した大きさの電流ｉｍが流れる。一方、両端の電位差Ｖｍが閾値電圧Ｖｔｈ４以上Ｖｔｈ３以下である場合には、閾値回路３１３には電流は流れない。
【０１３１】
（閾値回路３１３，３１４の構成例）
図１６は、閾値素子としてダイオードを有する閾値回路３１３，３１４の具体的な構成例である。閾値回路３１３は、入力端子と出力端子の間に一定の電位差が生じると電流が流れる２つの閾値素子であるダイオード（第１閾値回路）３１９と、ダイオード（第３閾値回路）３２３と、を有する。ダイオード３１９のアノード及びダイオード３２３のカソードは、二次側コイル１２の一端に接続される。また、ダイオード３１９のカソード及びダイオード３２３のアノードは、差動アンプ３２の非反転入力端子に接続される。また、閾値回路３１４は、入力端子と出力端子の間に一定の電位差が生じると電流が流れる２つの閾値素子であるダイオード（第２閾値回路）３２０と、ダイオード（第４閾値回路）３２４と、を有する。ダイオード３２０のアノード及びダイオード３２４のカソードは、二次側コイル１２の他端に接続される。また、ダイオード３２０のカソード及びダイオード３２４のアノードは、差動アンプ３２の反転入力端子に接続される。なお、閾値素子は、ダイオードに限られるものではなく、ｎチャネルＭＯＳトランジスタまたはｐチャネルＭＯＳトランジスタのゲート端子をソース端子またはドレイン端子に短絡させた構成を用いてもよい。
【０１３２】
図１７は、図１４、図１６に示す信号伝達システム１ｅの動作を示すタイミングチャートである。以下では、主として実施の形態１にかかる信号伝達システム１の動作と異なる点について説明する。
【０１３３】
受信信号Ｖ２Ｐの電圧が閾値電圧Ｖｔｈ３を超える場合または閾値電圧Ｖｔｈ４を下回る場合には、閾値回路３１３に電流ｉｍが流れる。それにより、容量素子３１７に電荷がチャージまたはディスチャージされる。つまり、受信信号Ｖ２Ｐに重畳されたパルス信号が容量素子３１７に保持される。その結果、受信信号Ｖ２Ｐに重畳されたパルス信号のパルス幅は拡大し、保持信号Ｖ３Ｐとして差動アンプ３２の非反転入力端子に入力される。その後、一定以上の時間、容量素子３１７のチャージ、ディスチャージが行われなければ、保持信号Ｖ３Ｐの電圧は、抵抗素子３１５を介して接地電圧ＧＮＤ２に収束する。このとき、保持信号Ｖ３Ｐと接地電圧ＧＮＤ２との間の電位差は、図１７のＶ３Ｐ−ＧＮＤ２において示されるような波形となる。
【０１３４】
同様に、受信信号Ｖ２Ｎの電圧が閾値電圧Ｖｔｈ３を超える場合または閾値電圧Ｖｔｈ４を下回る場合には、閾値回路３１４に電流ｉｍが流れる。それにより、容量素子３１８に電荷がチャージまたはディスチャージされる。つまり、受信信号Ｖ２Ｎに重畳されたパルス信号が容量素子３１８に保持される。その結果、受信信号Ｖ２Ｎに重畳されたパルス信号のパルス幅は拡大し、保持信号Ｖ３Ｎとして差動アンプ３２の反転入力端子に入力される。その後、一定以上の時間、容量素子３１８のチャージ、ディスチャージが行われなければ、保持信号Ｖ３Ｎの電圧は、抵抗素子３１６を介して接地電圧ＧＮＤ２に収束する。このとき、保持信号Ｖ３Ｎと接地電圧ＧＮＤ２との間の電位差は、図１７のＶ３Ｎ−ＧＮＤ２において示されるような波形となる。
【０１３５】
次に、差動アンプ３２は、保持信号Ｖ３Ｐ及び保持信号Ｖ３Ｎに重畳されたコモンモード電圧を相殺して、伝達用信号Ｖ４Ｐ，Ｖ４Ｎを出力する。伝達用信号Ｖ４Ｐと接地電圧ＧＮＤ２との間の電位差は、図１７のＶ４−ＧＮＤ２において示されるような波形となる。そして、受信バッファ３３は、差動アンプ３２の出力パルスに基づいて送信データＶＩＮを再生し出力データＶＯＵＴとして出力する。出力データＶＯＵＴと接地電圧ＧＮＤ２との間の電位差は、図１７のＶＯＵＴ−ＧＮＤ２に示されるような波形となる。
【０１３６】
このように、閾値回路３１３，３１４が設けられたパルス幅増幅回路３１は、受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎに重畳されたパルス信号を検出し、所定期間保持した後に保持信号Ｖ３Ｐ，Ｖ３Ｎとして出力する。つまり、閾値回路３１３，３１４が設けられたパルス幅増幅回路３１は、受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎに重畳されたパルス信号のパルス幅を拡大して、保持信号Ｖ３Ｐ，Ｖ３Ｎとして出力する。そのため、後段の差動アンプ３２は、微細ＣＭＯＳによって構成されていなくても、精度良く動作することができる。換言すると、受信回路３は、受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎに重畳されたパルス信号のパルス幅を拡大することができるため、当該パルス幅を拡大することを目的としてトランスフォーマ１０の回路規模を増大させることなく、差動アンプ３２を精度良く動作させることができる。
【０１３７】
また、トランスフォーマ１０は、一次側コイル１１と、外部端子から所定電圧の供給されるセンタータップを有する二次側コイル１２と、により構成される。それにより、受信回路３は、二次側コイル１２の両端に発生する受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎにそれぞれ重畳されるコモンモード電圧を後段の差動アンプを用いて相殺することができる。これらのことから、受信回路３は、回路規模を増大させることなく、コモンモード電圧の影響を抑制して信号の伝達を防止することができる。
【０１３８】
実施の形態７
図１８は、本発明の実施の形態７にかかる信号伝達システム１ｆを示す図である。本実施の形態にかかる信号伝達システム１ｆは、実施の形態６にかかる信号伝達システム１ｅと比較して、パルス幅増幅回路３１の構成が異なるとともに、抵抗素子３９，４０と容量素子４１，４２をさらに備える。本実施の形態にかかる信号伝達システム１ｆのその他の回路構成は、実施の形態６にかかる信号伝達システム１ｅと同様であるため、説明を省略する。
【０１３９】
図１８に示すパルス幅増幅回路３１は、図１６に示すパルス幅増幅回路３１と比較して、容量素子３１７，３１８に代えて容量素子３２１を備える。容量素子３２１では、一端が差動アンプ３２の非反転入力端子に接続され、他端が差動アンプ３２の反転入力端子に接続される。つまり、容量素子３２１が共用されている。それにより、本実施の形態にかかる受信回路３は、上記したように容量素子の占有面積を約半分にまで小さくすることができる。
【０１４０】
また、抵抗素子３１５は、ダイオード３１９，３２３と並列に接続される。抵抗素子３１６は、ダイオード３２０，３２４と並列に接続される。本実施の形態にかかる受信回路３は、上記したように、比較的低周波のコモンモード電圧を積極的に後段の差動アンプ３２に伝搬させることにより、閾値回路３１３，３１４の各入出力端子間の電位差の変動を抑制し、当該閾値回路３１３，３１４を精度良く動作できるようにしている。なお、同相のコモンモード電圧は差動アンプ３２によって相殺（除去）される。
【０１４１】
また、二次側コイル１２のセンタータップには、接地電圧ＧＮＤ２に代えて、外部端子である電源電圧端子ＶＤＤ２から所定電圧である電源電圧ＶＤＤ２が供給される。容量素子４１は、二次側コイル１２の一端とダイオード３１９のアノードとの間に設けられる。容量素子４２は、二次側コイル１２の他端とダイオード３２０のアノードとの間に設けられる。そして、ダイオード３１９のアノード及びダイオード３２０のアノードには、それぞれ抵抗素子３９，４０を介してバイアス電圧ＶＢＩＡＳが供給される。
【０１４２】
このような回路構成により、ダイオード３１９のアノード及びダイオード３２０のアノードはバイアス電圧ＶＢＩＡＳによりバイアスされる。同時に、差動アンプ３２の両入力端子も抵抗素子３１５，３１６を介してバイアス電圧ＶＢＩＡＳによりバイアスされる。それにより、例えば、差動アンプ３２の両入力端子の電圧レベルの調整をすることができる。
【０１４３】
本実施の形態では、一例として、閾値回路３１３側と閾値回路３１４側とが容量素子３２１を共用している構成と、抵抗素子３１５，３１６が対応する閾値回路の入出力端子間に接続される構成と、バイアス電圧ＶＢＩＡＳが供給される構成と、が適用された場合について説明したが、これに限られず、各構成が単独で適用されても、何れかが組み合わされて適用されても良い。したがって、例えば、抵抗素子３１５，３１６の他端（二次側コイル１２側に接続されている端子）がそれぞれ直接電源電圧端子ＶＤＤ２に接続される構成としても良いし、閾値回路３１３側と閾値回路３１４側とがそれぞれ単独で容量素子を有する構成としても良い。また、上記した保護ダイオードが適用されても良い。
【０１４４】
（信号伝達システム１ｆの変形例）
図１９は、図１８に示す信号伝達システム１ｆの変形例を示す図である。図１９に示す信号伝達システム１ｆの変形例は、閾値回路３１３，３１４を構成する各ダイオードのアノード及びカソードに異なるバイアス電圧を供給している。以下、具体的に説明する。
【０１４５】
図１９に示す受信回路３は、パルス幅増幅回路３１、差動アンプ３２、受信バッファ３３、抵抗素子３９，４０及び容量素子４１，４２に加え、抵抗素子４７，４８及び容量素子４９，５０をさらに備える。
【０１４６】
抵抗素子３１５では、一端が差動アンプ３２の非反転入力端子に接続され、他端にバイアス電圧ＶＢＩＡＳ３が供給される。つまり、ダイオード３１９のカソード及びダイオード３２３のアノードには、抵抗素子３１５を介してバイアス電圧ＶＢＩＡＳ３が供給される。抵抗素子３１６では、一端が差動アンプ３２の反転入力端子に接続され、他端にバイアス電圧ＶＢＩＡＳ３が供給される。つまり、ダイオード３２０のカソード及びダイオード３２４のアノードには、抵抗素子３１６を介してバイアス電圧ＶＢＩＡＳ３が供給される。
【０１４７】
ダイオード３１９のアノードは、容量素子４１を介して二次側コイル１２の一端に接続される。ダイオード３２０のアノードは、容量素子４２を介して二次側コイル１２の他端に接続される。抵抗素子３９では、一端がダイオード３１９のアノードに接続され、他端にバイアス電圧ＶＢＩＡＳ２が供給される。抵抗素子４０では、一端がダイオード３２０のアノードに接続され、他端にバイアス電圧ＶＢＩＡＳ２が供給される。つまり、ダイオード３１９，３２０のアノードには、それぞれ抵抗素子３９，４０を介してバイアス電圧ＶＢＩＡＳ２が供給される。
【０１４８】
ダイオード３２３のカソードは、容量素子４９を介して二次側コイル１２の一端に接続される。ダイオード３２４のカソードは、容量素子５０を介して二次側コイル１２の他端に接続される。抵抗素子４７では、一端がダイオード３２３のカソードに接続され、他端にバイアス電圧ＶＢＩＡＳ１が供給される。抵抗素子４８では、一端がダイオード３２４のカソードに接続され、他端にバイアス電圧ＶＢＩＡＳ１が供給される。つまり、ダイオード３２３，３２４のカソードには、それぞれ抵抗素子４７，４８を介してバイアス電圧ＶＢＩＡＳ１が供給される。
【０１４９】
一般に、閾値素子の閾値は、その素子固有の値であるため、回路設計においてその閾値を変えることができない場合がある。本実施の形態においては、閾値素子であるダイオード３１９，３２０，３２３，３２４のアノード及びカソードに異なるバイアス電圧が印加される。そのため、二次側コイル１２に発生する受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎの電圧が同じ大きさであっても、各バイアス電圧のレベルを調整することにより、これらダイオードの実効的な閾値を任意に調整することが可能となる。
【０１５０】
実施の形態８
図２０は、本発明の実施の形態８にかかる信号伝達システム１ｇを示す図である。本実施の形態にかかる信号伝達システム１ｇは、図１４に示す実施の形態６にかかる信号伝達システム１ｅの場合と比較して、差動アンプ３２と受信バッファ３３との間に積分器３４をさらに備える。本実施の形態にかかる信号伝達システム１ｇのその他の回路構成は、図１４に示す実施の形態６にかかる信号伝達システム１ｅと同様であるため、説明を省略する。
【０１５１】
図２１は、図２０に示す信号伝達システム１ｇの動作を示すタイミングチャートである。図２１のＶ５−ＧＮＤ２において示される波形でも明らかなように、本実施の形態にかかる受信回路３では、受信バッファ３３が、差動アンプ３２から出力される１つのパルスの極性によって論理レベルを判定するのではなく、差動アンプ３２から出力される複数のパルスの積分値によって論理レベルを判定する。それにより、本実施の形態にかかる受信回路３は、ノイズによるワンショットパルスの影響を受けにくい。
【０１５２】
なお、積分器３４は、図２２に示すように、差動アンプ３２の前段に設けられても良い。また、本実施の形態では、パルス幅増幅回路３１が２つの閾値回路３１３，３１４を有する構成の場合を例に説明したが、これに限られない。例えば、パルス幅増幅回路３１が２つのピークホールド回路を備える構成等、上記実施の形態で説明したパルス幅増幅回路３１の構成のうちいずれの構成にも適宜変更可能である。
【０１５３】
実施の形態９
図２３は、本発明の実施の形態９にかかる信号伝達システム１ｈを示す図である。本実施の形態にかかる信号伝達システム１ｈは、図１８に示す実施の形態７にかかる信号伝達システム１ｆと比較して、受信回路３が抵抗素子３２７，３２８をさらに備える。本実施の形態にかかる信号伝達システム１ｈのその他の回路構成は、図１８に示す実施の形態７にかかる信号伝達システム１ｆと同様であるため、説明を省略する。
【０１５４】
抵抗素子３２７は、容量素子３２１の一端とダイオード３１９のカソードとの間に設けられる。抵抗素子３２８は、容量素子３２１の他端とダイオード３２０のカソードとの間に設けられる。つまり、容量素子３２１と抵抗素子３２７，３２８とにより積分器が構成される。
【０１５５】
このように、本実施の形態にかかる受信回路３では、容量素子３２１が、パルス幅増幅用としてだけでなく、積分器の一部として用いられる。それにより、回路規模の増大が抑制される。
【０１５６】
なお、図２４に示すように、抵抗素子３２７，３２８及び容量素子５１により構成される積分器が差動アンプ３２と受信バッファ３３との間に設けられる構成としても良い。ただし、この場合、容量素子３２１が積分器の一部として用いられないため、図２３に示す回路よりも回路規模が大きくなる点に留意する。
【０１５７】
以上のように、パルス幅増幅回路３１は、受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｐに重畳されたパルス信号を検出し、所定期間保持した後に保持信号Ｖ３Ｐ，Ｖ３Ｎとして出力する。つまり、パルス幅増幅回路３１は、受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎに重畳されたパルス信号のパルス幅を拡大し、保持信号Ｖ３Ｐ，Ｖ３Ｎとして出力する。そのため、後段の差動アンプ３２は、微細ＣＭＯＳによって構成されていなくても、精度良く動作することができる。換言すると、上記実施の形態１〜９にかかる受信回路３は、受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎに重畳されたパルス信号のパルス幅を拡大することができるため、当該パルス幅を拡大することを目的としてトランスフォーマ１０の回路規模を増大させることなく、差動アンプ３２を精度良く動作させることができる。
【０１５８】
また、トランスフォーマ１０は、一次側コイル１１と、外部端子から所定電圧の供給されるセンタータップを有する二次側コイル１２と、により構成される。それにより、本実施の形態１〜９にかかる受信回路３は、二次側コイル１２の両端に発生する受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎにそれぞれ重畳されるコモンモード電圧を後段の差動アンプを用いて相殺することができる。これらのことから、上記実施の形態１〜９にかかる受信回路３は、回路規模を増大させることなく、コモンモード電圧の影響を抑制して信号の伝達を防止することができる。
【０１５９】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、受信バッファ３３は、ヒステリシスコンパレータに限られず、所定の閾値を超えた値を一定期間保持するシュミットトリガ回路又は状態回路であっても良い。
【０１６０】
また、図１１〜図１３に示す全波整流用の受信回路３は、図１９に示す受信回路３の場合と同様に、パルス幅増幅回路３１を構成する各ダイオードのアノード及びカソードにそれぞれ独立したバイアス電圧が供給される構成に適宜変更可能である。
【０１６１】
また、送信回路２、受信回路３及びトランスフォーマ１０の配置は、図２に示した構成に限られるものではない。以下、図２５〜図３５に本発明にかかる信号伝達システムのその他の実装例を示す。
【０１６２】
図２５に示す実装状態では、第１の半導体チップ４に送信回路２が形成される。第２の半導体チップ５には、一次側コイル１１、二次側コイル１２及び受信回路４が形成される。また、第１の半導体チップ４には、送信回路２と接続されるパッドが形成され、第２の半導体チップ５には、一次側コイル１１と接続されるパッドが形成される。そして、送信回路３は、パッドとボンディングワイヤＷとを介して第２の半導体チップ５に形成された一次側コイル１１の一端と接続される。また、一次側コイル１１の他端は、パッドとボンディングワイヤＷとを介して第１の半導体チップ４側の接地電圧端子ＧＮＤ１に接続される。
【０１６３】
なお、図２５に示す例では、一次側コイル１１と二次側コイル１２とが、１つの半導体チップにおける同一配線層に形成される。また、一次側コイル１１と二次側コイル１２とは、略同一の中心位置を有する巻線として形成される。
【０１６４】
図２６に示す実装状態では、第１の半導体チップ４に送信回路２が形成される。第２の半導体チップ５には、一次側コイル１１、二次側コイル１２及び受信回路４が形成される。また、第１の半導体チップ４には、送信回路２と接続されるパッドが形成され、第２の半導体チップ５には、一次側コイル１１と接続されるパッドが形成される。そして、送信回路３は、パッドとボンディングワイヤＷとを介して第２の半導体チップ５に形成された一次側コイル１１と接続される。また、一次側コイル１１のセンタータップは、パッドとボンディングワイヤＷとを介して第１の半導体チップ４側の接地電圧端子ＧＮＤ１に接続される。
【０１６５】
なお、図２６に示す例では、一次側コイル１１と二次側コイル１２とが、それぞれ１つの半導体チップにおいて上下方向に積層される第１の配線層及び第２の配線層に形成される。また、一次側コイル１１がセンタータップを挟んで２つの巻線により形成され、二次側コイル１２がセンタータップを挟んで２つの巻線により形成される。
【０１６６】
図２７、図２８及び図２９に示す実装状態では、第１の半導体チップ４に送信回路２、一次側コイル１１及び二次側コイル１２が形成される。第２の半導体チップ５には受信回路３が形成される。また、第１の半導体チップ４には、二次側コイル１２と接続されるパッドが形成され、第２の半導体チップ５には、受信回路３と接続されるパッドが形成される。そして、受信回路３は、パッドとボンディングワイヤＷとを介して第１の半導体チップ４に形成された二次側コイル１２に接続される。また、二次側コイル１２のセンタータップは、パッドとボンディングワイヤＷとを介して第２の半導体チップ５側の接地電圧端子ＧＮＤ２に接続される。
【０１６７】
なお、図２７及び図２９に示す例では、一次側コイル１１と二次側コイル１２とが、それぞれ１つの半導体チップにおいて上下方向に積層される第１の配線層及び第２の配線層に形成される。さらに、図２９に示す例では、一次側コイル１１がセンタータップを挟んで２つの巻線により形成され、二次側コイル１２がセンタータップを挟んで２つの巻線により形成される。
【０１６８】
また、図２８に示す例では、一次側コイル１１と二次側コイル１２とが、それぞれ１つの半導体チップにおける同一配線層に形成される。また、一次側コイル１１と二次側コイル１２とは、略同一の中心位置を有する巻線として形成される。
【０１６９】
図３０に示す実装状態では、第１の半導体チップ４に送信回路２が形成され、第２の半導体チップ５に受信回路３が形成され、第３の半導体チップ８に一次側コイル１１及び二次側コイル１２が形成される。また、第１の半導体チップ４には、送信回路２と接続されるパッドが形成され、第２の半導体チップ５には、受信回路３と接続されるパッドが形成され、第３の半導体チップ８には、一次側コイル１１と接続されるパッド及び二次側コイル１２と接続されるパッドが形成される。そして、送信回路３は、パッドとボンディングワイヤＷとを介して第３の半導体チップ８に形成された一次側コイル１１の一端と接続される。また、一次側コイル１１の他端は、パッドとボンディングワイヤＷとを介して第１の半導体チップ４側の接地電圧端子ＧＮＤ１に接続される。受信回路３は、パッドとボンディングワイヤＷとを介して第３の半導体チップ８に形成された二次側コイル１２に接続される。また、二次側コイル１２のセンタータップは、パッドとボンディングワイヤＷとを介して第２の半導体チップ５側の接地電圧端子ＧＮＤ２に接続される。
【０１７０】
なお、図３０に示す例では、一次側コイル１１と二次側コイル１２とが、それぞれ１つの半導体チップにおいて上下方向に積層される第１の配線層及び第２の配線層に形成される。
【０１７１】
図３１及び図３２に示す例は、送信回路２及び一次側コイル１１が第１の半導体チップ４に形成され、受信回路２及び二次側コイル１２が第２の半導体チップ５に形成され、第１の半導体チップ４と第２の半導体チップ５とが積層される例である。また、図３１及び図３２に示す例では、積層された状態において、一次側コイル１１の中心位置と二次側コイル１２の中心位置とが同一直線状になるように第１の半導体チップ４及び第２の半導体チップ５が配置される。
【０１７２】
図３３に示す例は、同一の半導体チップ９上に送信回路２、受信回路３及び一次側コイル１１及び二次側コイル１２が形成される例である。図３３に示す例では、一次側コイル１１と二次側コイル１２が、それぞれ当該半導体チップ９において上下方向に積層される第１の配線層と第２の配線層に形成される。そして、送信回路２が配置される領域と受信回路３が配置される領域は、半導体チップ９の基板中に形成される絶縁層により互いに絶縁される。
【０１７３】
ここで、半導体チップ９の基板の断面図を図３４及び図３５に示す。図３４に示す例では、送信回路２が形成される領域と受信回路３が形成される領域とが絶縁層により電気的に分断される。そして、一次側コイル１１及び二次側コイル１２は受信回路３が形成される領域に設けられる。一方、図３５に示す例では、送信回路２が形成される領域と受信回路３が形成される領域とが絶縁層により電気的に分断される。そして、一次側コイル１１及び二次側コイル１２は送信回路２が形成される領域に設けられる。
【０１７４】
図３６は、二次側コイル１２のレイアウト例を示す。図３７は、図３６の等価回路である。二次側コイル１２の一端Ｐ１及び他端Ｐ２は、図示しない受信回路３と接続される。図３６に示すように、巻線の形状が線対象に近い形状であることが望ましい。それにより、図３７に示すように、二次側コイル１２の一端Ｐ１に形成される寄生結合容量Ｃ１の容量値と、二次側コイル１２の他端Ｐ２に形成される寄生結合容量Ｃ２の容量値と、がほぼ等しくなる。その結果、受信回路３の後段に設けられた差動アンプ３２は、精度良く同相のコモンモード電圧を除去することができる。なお、二次側コイル１２が主として第１の配線層に配線されている場合、二次側コイル１２の配線の交差部分Ｘでは、交差する２つ配線のうちいずれか一方が隣接配線層（例えば、第２の配線層）に配線されることとなる。例えば、二次側コイル１２の一端Ｐ１を始点とし他端Ｐ２を終点としてコイルを辿っていった場合、当該コイルは、複数の交差部分Ｘにおいて、順に、第２の配線層、第１の配線層、第２の配線層、第１の配線層、と交互の配線層に配線されることが望ましい。
【０１７５】
図３８及び図３９は、受信回路３に設けられた２つのピークホールド回路及び後段の差動アンプ３２のレイアウトの例を示す。図３８及び図３９に示すように、２つのピークホールド回路は、互いに線対象に配置されることが好ましく、２つのピークホールド回路と後段の差動アンプ３２との間の配線は、長さ、形状等が互いに等価であることが好ましい。さらに、図３９に示すように、差動アンプ３２は、２つに分割して線対象にレイアウトされる構成としても良い。
【０１７６】
（従来技術との比較）
なお、発明者は、図４４に示すような信号伝達システム１００ｂも検討した。図４４に示す信号伝達システム１００ｂは、送信回路１２０と、受信回路１３０ｂと、トランスフォーマ１１０と、を備える。図４４に示す送信回路１２０及びトランスフォーマ１１０は、図４０に示す送信回路１２０及びトランスフォーマ１１０の回路構成と同様であるため、説明を省略する。
【０１７７】
受信回路１３０ｂは、ピークホールド回路１３１ａと、ボトムホールド回路１３１ｂと、比較回路１３４と、受信バッファ１３３と、を備える。
【０１７８】
ピークホールド回路１３１ａの入力端子及びピークホールド回路１３１ｂの入力端子は、二次側コイル１２の一方の端子に接続される。ピークホールド回路１３１ａの出力端子は、比較回路１３４の一方の入力端子に接続される。ボトムホールド回路１３１ｂの出力端子は、比較回路１３４の他方の入力端子に接続される。比較回路１３４の出力端子は、受信バッファ１３３の入力端子に接続される。受信バッファ１３３の出力端子は、受信回路３の外部出力端子に接続される。
【０１７９】
図４５は、図４４に示すピークホールド回路１３１ａ、ボトムホールド回路１３１ｂ及び比較回路１３４の具体的な構成例を示す図である。なお、図４５に示す信号伝達システム１ｂは、ピークホールド回路１３１ａ及びボトムホールド回路１３１ｂの各入出力端子間にバイアス電圧ＶＢＩＡＳを供給するために、抵抗素子１３７，１３８及び容量素子１３５，１３６をさらに備える。
【０１８０】
ピークホールド回路１３１ａは、ダイオード１５９と、容量素子１５５と、抵抗素子１５７と、を有する。ボトムホールド回路１３１ｂは、ダイオード１６０と、容量素子１５６と、抵抗素子１５８と、を有する。比較回路１３４は、差動アンプ１５１〜１５３を有する。
【０１８１】
ダイオード１５９では、アノードが容量素子１３５の一端に接続され、カソードが差動アンプ１５１の非反転入力端子に接続される。容量素子１５５では、一端がダイオード１５９のカソードに接続され、他端が接地電圧端子ＧＮＤ２に接続される。抵抗素子１５７では、一端がダイオード１５９のカソードに接続され、他端にバイアス電圧ＶＢＩＡＳが供給される。抵抗素子１３７では、一端がダイオード１５９のアノードに接続され、他端にバイアス電圧ＶＢＩＡＳが供給される。容量素子１３５の他端は、二次側コイル１１２の一端に接続される。
【０１８２】
ダイオード１６０では、カソードが容量素子１３６の一端に接続され、アノードが差動アンプ１５２の反転入力端子に接続される。容量素子１５６では、一端がダイオード１６０のアノードに接続され、他端が接地電圧端子ＧＮＤ２に接続される。抵抗素子１５８では、一端がダイオード１６０のアノードに接続され、他端にバイアス電圧ＶＢＩＡＳが供給される。抵抗素子１３８では、一端がダイオード１６０のカソードに接続され、他端にバイアス電圧ＶＢＩＡＳが供給される。容量素子１３６の他端は、二次側コイル１１２の一端に接続される。
【０１８３】
差動アンプ１５１では、反転入力端子にバイアス電圧ＶＢＩＡＳが供給され、出力端子が差動アンプ１５３の非反転入力端子に接続される。差動アンプ１５２では、非反転入力端子にバイアス電圧ＶＢＩＡＳが供給され、出力端子が差動アンプ１５３の反転入力端子に接続される。差動アンプ１５３の一対の出力端子は、それぞれ受信バッファ１３３の対応する入力端子に接続される。
【０１８４】
ピークホールド回路１３１ａは、受信信号Ｖ２に重畳されたパルス信号のうち正振幅のパルス信号を検出し、所定期間保持した後に保持信号Ｖ３Ｐを出力する。ボトムホールド回路１３１ｂは、受信信号Ｖ２に重畳されたパルス信号のうち負振幅のパルス信号を検出し、所定期間保持した後に保持信号Ｖ３Ｎを出力する。
【０１８５】
比較回路１３４において、差動アンプ１５１は、パルス幅の拡大された正振幅のパルス信号である保持信号Ｖ３Ｐと、バイアス電圧ＶＢＩＡＳと、の電位差に応じた増幅信号Ｖ４Ａを出力する。差動アンプ１５２は、パルス幅の拡大された負振幅のパルス信号である保持信号Ｖ３Ｎと、バイアス電圧ＶＢＩＡＳと、の電位差に応じた増幅信号Ｖ４Ｂを出力する。その後、差動アンプ１５３は、増幅信号Ｖ４Ａと増幅信号Ｖ４Ｂとの電位差に応じた伝達用信号Ｖ４Ｐ，Ｖ４Ｎを出力する。受信バッファ１３３は、伝達用信号Ｖ４Ｐ，Ｖ４Ｎに基づいて送信データＶＩＮを再生し出力データＶＯＵＴとして出力する。
【０１８６】
このように、図４４及び図４５に示す信号伝達システム１ｂでは、ピークホールド回路１３１ａ及びボトムホールド回路１３１ｂが、受信信号Ｖ２に重畳されたパルス信号のパルス幅を拡大してそれぞれ保持信号Ｖ３Ｐ，Ｖ３Ｎを出力する。そのため、後段の差動アンプは、微細ＣＭＯＳによって構成されていなくても動作することができる。
【０１８７】
しかし、信号伝達システム１００ｂでは、トランスフォーマ１１０を構成する二次側コイル１１２がセンタータップを有しないため、コモンモード電圧の影響により、信号の誤伝達が発生する問題があった。
【０１８８】
ここで、図４４及び図４５に示すような１つのピークホールド回路と１つのボトムホール回路とを備えた回路構成と、図４２に示すようなセンタータップを有する二次側コイル１２の構成と、を単純に組み合わせた場合について考察する。
【０１８９】
図４６及び図４７は、１つのピークホールド回路と１つのボトムホール回路とを備えた回路構成と、センタータップを有する二次側コイル１２の構成と、を単純に組み合わせた回路構成の例である。なお、図４６は、受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎを半波整流する回路構成の例であり、図４７は、受信信号Ｖ２Ｐ，Ｖ２Ｎを全波整流する回路構成の例である。
【０１９０】
図４６に示す信号伝達システム１００ｃ及び図４７に示す信号伝達システム１００ｄにおいて、ピークホールド回路１３１ａが出力する保持信号Ｖ３Ｐの電圧レベルは、常にバイアス電圧ＶＢＩＡＳ以上を示す。一方、ボトムホールド回路１３１ｂの出力する保持信号Ｖ２Ｎの電圧レベルは、常にバイアス電圧ＶＢＩＡＳ以下を示す。したがって、出力データＶＯＵＴは、送信データＶＩＮの値に関わらずハイレベルとなる可能性が高い。
【０１９１】
このように、図４４及び図４５に示すような１つのピークホールド回路と１つのボトムホール回路とを備えた回路構成と、図４２に示すようなセンタータップを有する二次側コイル１２の構成と、を単純に組み合わせただけでは、コモンモード電圧の影響を抑制するとともに、トランスフォーマの回路規模を増大させることなく後段の差動アンプを精度良く動作させることはできない。
【０１９２】
この出願は、２０１１年５月１８日に出願された日本出願特願２０１１−１１１６１５を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【０１９３】
１〜１ｈ  信号伝達システム
２  送信回路
３  受信回路
４  第１の半導体チップ
５  第２の半導体チップ
６  半導体パッケージ
７  リード線
８  第３の半導体チップ
９  半導体チップ
１０  トランスフォーマ
１１  一次側コイル
１２  二次側コイル
２１  送信バッファ
３１  パルス幅増幅回路
３２、４３、４４  差動アンプ
３３  受信バッファ
３４  積分器
３５〜３８保護ダイオード
３９、４０、４７、４８、３０９、３１０、３１５、３１６、３２７、３２８  抵抗素子
４１、４２、４９、５０、５１、３１７、３１８、３２１  容量素子
４５  ＲＳラッチ
３１１、３１２  ピークホールド回路
３１３、３１４  閾値回路
３１９、３２０、３２３、３２４  ダイオード
３２５、３２６  ボトムホールド回路
【図１】
2012157180.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
2012157180.tif 000047
【図４６】
2012157180.tif 000048
【図４７】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年5月29日(2014.5.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
送信するデータの論理値に応じた正又は負の振幅を有するパルス信号を送信信号として出力する送信回路、とは異なる電源系において動作し、前記送信信号の流れる一次側コイルと、外部端子から所定電圧の供給されるセンタータップを有する二次側コイルと、が磁気的に結合された交流結合素子を介して、当該送信信号を受信する受信回路であって、
前記二次側コイルの両端に発生するパルス信号を所定期間保持し、それぞれ第１及び第２保持信号として出力するパルス幅増幅回路と、
前記第１保持信号の電圧と前記第２保持信号の電圧とを比較して比較結果を出力する比較回路と、を備えた受信回路。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４２】
送信するデータの論理値に応じた正又は負の振幅を有するパルス信号を送信信号として出力する送信回路、とは異なる電源系において動作し、前記送信信号の流れる一次側コイルと、外部端子から所定電圧の供給されるセンタータップを有する二次側コイルと、が磁気的に結合された交流結合素子を介して、当該送信信号を受信する受信回路の信号受信方法であって、
前記二次側コイルの両端に発生するパルス信号を所定期間保持し、それぞれ第１及び第２保持信号として出力し、
前記第１保持信号の電圧と前記第２保持信号の電圧とを比較して比較結果を出力する受信回路の信号受信方法。
【国際調査報告】
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