(57)【要約】【課題】  特性悪化を抑制しながら入出力兼用の端子を設ける。【解決手段】  増幅回路ＡＭＰ２は、外部に出力すべき信号を所定の増幅率で増幅する。抵抗Ｒ２は、増幅回路ＡＭＰ２の出力信号を減衰する。外部端子１２は、抵抗Ｒ２により減衰された信号を外部に出力する。スイッチング素子ＳＷ２は、抵抗Ｒ２と外部端子１２との接続点Ｎ２の電位を、グランド電位に設定する。接続点Ｎ２からは、入力側に信号を導く経路が形成される。外部端子１２から信号が入力される場合、増幅回路ＡＭＰ２の出力側をハイインピーダンスに設定し、かつスイッチング素子ＳＷ２をオンに設定する。【選択図】  図１
2006180272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部に出力すべき信号を所定の利得で増幅する増幅回路と、
前記増幅回路の出力信号を減衰する抵抗と、
前記抵抗により減衰された信号を外部に出力する外部端子と、
前記増幅回路と前記抵抗との接続点の電位を、所定の固定電位に設定するためのスイッチング素子と、
前記抵抗と前記外部端子との接続点から、所定の回路素子に信号を導く経路と、
前記外部端子から信号が入力される場合、前記増幅回路の出力側をハイインピーダンスに設定し、かつ前記スイッチング素子をオンに設定する設定部と、
を備えることを特徴とする入出力切換回路。
【請求項２】
外部に出力すべき信号を所定の利得で増幅する増幅回路と、
前記増幅回路の出力信号を減衰する第１抵抗と、
前記第１抵抗により減衰された信号を外部に出力する外部端子と、
前記増幅回路と前記第１抵抗との接続点の電位を、所定の固定電位に設定するためのスイッチング素子と、
前記接続点と前記スイッチング素子との間に挿入される第２抵抗と、
前記第１抵抗と前記外部端子との接続点から、所定の回路素子に信号を導く経路と、
前記外部端子から信号が入力される場合、前記増幅回路の出力側をハイインピーダンスに設定し、かつ前記スイッチング素子をオンに設定する設定部と、
を備えることを特徴とする入出力切換回路。
【請求項３】
前記設定部は、前記外部端子から信号を出力する場合、前記増幅回路を通常動作に設定し、かつ前記スイッチング素子をオンに設定することを特徴とする請求項２に記載の入出力切換回路。
【請求項４】
前記増幅回路および前記設定部を半導体集積回路で構成したことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の入出力切換回路。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載の入出力切換回路を備え、
前記設定部は、制御回路で構成されることを特徴とする半導体集積装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレビやＤＶＤレコーダなどのＡＶ機器の入出力インタフェースに適用可能な入出力切換回路、それを搭載した半導体集積装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＶＤプレイヤ、ＤＶＤまたはＨＤＤレコーダ、ゲーム機など、映像や音声の再生、記録を行うＡＶ機器が普及してきている。これに伴い、テレビなどの視聴用機器に接続されるケーブルの数も増えてきている。そのような視聴用機器の前面や後面などには、外部機器からの入力用、および外部機器への出力用のケーブルを差し込むための端子が複数設けられることが多くなってきている。
【０００３】
特許文献１および特許文献２は、１つのビデオ端子を入出力で共用できるビデオ入出力回路を開示する。特許文献１の図１、２では、Ｃ−ＭＯＳアナログスイッチＩＣからなるスイッチ３で、入力バッファ５と出力バッファ６とを選択的に切り替えることにより、１つのビデオ端子１を入力用と出力用とに切り替えて使用することを可能にしている。特許文献２の図１、図２でも、スイッチ１４によって経路の切り替えを行っている。
【特許文献１】特開２００２−２６２１２９号公報
【特許文献２】特開２００４−１０４７５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１、２に開示された回路では、１つの端子を入出力兼用にするため、入力の場合と出力の場合とで、スイッチを用いて経路を切り替えている。スイッチを用いると、信号特性を低下させる要因となる。特に、アナログスイッチを使用した場合、オン抵抗が大きくなる。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、特性悪化を抑制しながら入出力兼用の端子を設けることができる入出力切換回路、それを搭載した半導体集積装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の入出力切換回路は、外部に出力すべき信号を所定の利得で増幅する増幅回路と、増幅回路の出力信号を減衰する抵抗と、抵抗により減衰された信号を外部に出力する外部端子と、増幅回路と抵抗との接続点の電位を、所定の固定電位に設定するためのスイッチング素子と、抵抗と外部端子との接続点から、所定の回路に信号を導く経路と、外部端子から信号が入力される場合、増幅回路の出力側をハイインピーダンスに設定し、かつスイッチング素子をオンに設定する設定部と、を備える。「利得」は、１倍であってもよい。「抵抗」は、外部端子から信号が入力される場合、終端抵抗としての機能を発揮してもよい。「所定の固定電位」は、グランド電位であってもよい。「所定の回路素子」は、外部端子から入力される信号を受けるクランプ回路または入力端子であってもよい。
【０００７】
この態様によると、増幅回路の状態を制御することにより、例えばスイッチなど、特性を悪化させやすい部材を入力経路または出力経路中に使用しなくても、外部端子を入出力兼用のものとすることができる。
【０００８】
本発明の別の態様もまた、入出力切換回路である。この入出力切換回路は、外部に出力すべき信号を所定の利得で増幅する増幅回路と、増幅回路の出力信号を減衰する第１抵抗と、第１抵抗により減衰された信号を外部に出力する外部端子と、増幅回路と第１抵抗との接続点の電位を、所定の固定電位に設定するためのスイッチング素子と、接続点とスイッチング素子との間に挿入される第２抵抗と、第１抵抗と外部端子との接続点から、所定の回路素子に信号を導く経路と、外部端子から信号が入力される場合、増幅回路の出力側をハイインピーダンスに設定し、かつスイッチング素子をオンに設定する設定部と、を備える。
【０００９】
この態様によると、増幅回路の状態を制御することにより、例えばスイッチなど、特性を悪化させやすい部材を入力経路または出力経路中に使用しなくても、外部端子を入出力兼用のものとすることができる。また、増幅回路の出力特性を改善することができる。
【００１０】
設定部は、外部端子から信号を出力する場合、増幅回路を通常動作に設定し、かつスイッチング素子をオフに設定してもよい。これにより、増幅回路の発振を抑制することができる。また、増幅回路および設定部を半導体集積回路で構成してもよい。
【００１１】
本発明のさらに別の態様は、半導体集積装置である。この装置は、上述した態様の入出力切換回路を備え、設定部は、制御回路で構成されてもよい。「制御回路」は、マイクロコンピュータであってもよい。この態様によれば、上述した入出切換回路を含むシステムを簡素化することができる。
【００１２】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を装置、方法、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、特性悪化を抑制しながら入出力兼用の端子を設けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
まず、本発明の概要を説明する。本発明は、複数の入力端子から入力される信号を選択して、出力端子から出力するセレクタ回路などの出力部分に適用可能な入出力切換回路である。例えば、入出力切換回路は、テレビなどのディスプレイの正面端子の入出力切換を行う。ユーザはその端子にケーブルを接続して、ＤＶＤレコーダやＨＤＤレコーダなどの録画機器にテレビ番組を録画したり、またはゲーム機器の映像および音声を上記ディスプレイから出力させることができる。このように、本発明は、入力にも出力にも利用可能な端子を設ける技術を提供する。
【００１５】
（実施形態１）
図１は、実施形態１における入出力切換回路の構成を示す図である。図１にて、増幅回路ＡＭＰ２は、外部に出力すべき信号（以下、ビデオ信号の例で説明する。）を所定の利得で増幅する。増幅回路ＡＭＰ２は、オペアンプと、その出力端子と入力端子とを結ぶ帰還経路に挿入された抵抗などにより構成される。その抵抗などの抵抗値を調整することにより、所望の利得を得ることができる。例えば、利得を６ｄＢ、９ｄＢ、１２ｄＢに設定する。増幅回路ＡＭＰ２は、半導体集積回路内に設けられてもよい。増幅回路ＡＭＰ２の前段には、図示しないセレクタが設けられ、その半導体集積回路内のセレクタによって複数の入力信号から選択された一系統の信号が、増幅回路ＡＭＰ２に入力される構成であってもよい。
【００１６】
また、増幅回路ＡＭＰ２は、出力インピーダンスを無限大に設定するハイインピーダンスモードに遷移する機能を備える。このモードへの遷移、およびこのモードから通常動作モードへの復帰は、後述するマイコンなどにより制御されてもよいし、マニュアルで制御されてもよい。上記ハイインピーダンスモードにするためには、例えば、上記オペアンプの電源をオフすればよい。このように、オペアンプの電源をオンオフ制御することにより、上記ハイインピーダンスモードへの遷移または通常動作モードへの復帰を制御することができる。
【００１７】
増幅回路ＡＭＰ２と外部端子１２との間の経路には、抵抗Ｒ２が挿入される。ある規格では、この抵抗Ｒ２の抵抗値を７５Ωに設定する。その場合、増幅回路ＡＭＰ２は、７５Ωドライバとして機能する。この外部端子１２は、セット機器に設けられる端子であり、録画機器などの外部機器と接続するためのケーブルなどが接続される。増幅回路ＡＭＰ２を上記半導体集積回路内に設け、抵抗Ｒ２以降の回路要素は、その半導体集積回路の外部に設けてもよい。
【００１８】
増幅回路ＡＭＰ２と抵抗Ｒ２との接続点は、スイッチング素子ＳＷ２を介してグランド電位に接続している。スイッチング素子ＳＷ２には、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）型などのＦＥＴ(Field Effect Transistor)やバイポーラ型トランジスタを用いることができる。なお、スイッチング素子ＳＷ２は、これらに限るのもではなく、スイッチング作用を発揮する素子であればよい。スイッチング素子ＳＷ２のオンオフ制御は、後述するマイコンなどにより制御されてもよいし、マニュアルで制御されてもよい。
【００１９】
抵抗Ｒ２と外部端子１２との接続点Ｎ２から、外部端子１２から入力される信号を入力側に導く経路が設けられる。ここで、入力側とは、上記半導体集積回路の入力端子や、その他の回路、例えば、他の半導体集積回路の入力端子であってもよい。
【００２０】
次に、図１に示した入出力切換回路の動作について説明する。まず、外部端子１２を出力用として使用する場合について説明する。増幅回路ＡＭＰ２は、通常動作モードに設定され、スイッチング素子ＳＷ２は、オフに設定される。増幅回路ＡＭＰ２は、入力されるビデオ信号を、設定された利得で増幅して出力する。増幅回路ＡＭＰ２の出力信号は、抵抗Ｒ２により所定量減衰されて、外部端子１２から出力される。なお、本入出力切換回路の出力インピーダンスは、増幅回路ＡＭＰ２の出力インピーダンスと抵抗Ｒ２のインピーダンスを合成したものとなる。
【００２１】
次に、外部端子１２を入力用として使用する場合について説明する。増幅回路ＡＭＰ２は、上記ハイインピーダンスモードに設定され、スイッチング素子ＳＷ２は、オンに設定される。この場合、増幅回路ＡＭＰ２が上記接続点Ｎ２から見えなくなり、抵抗Ｒ２がグランド電位に短絡する。抵抗Ｒ２は、終端抵抗として機能し、その抵抗値が入力インピーダンスとして見えるようになる。
【００２２】
図２は、実施形態１における入出力切換回路を半導体集積回路１００で構成した場合を示す図である。図２は、図１に示した入出力切換回路全体を半導体集積回路１００で構成した例である。図２では、抵抗Ｒ２およびスイッチング素子ＳＷ２も半導体集積回路１００内に構成する。図２の外部端子１４は、セット機器の端子ではなく、半導体集積回路１００の端子を示す。クランプ回路２０は、外部端子１４から上記接続点Ｎ２を経由してビデオ信号が入力される場合、そのビデオ信号波形に含まれる黒レベルなどの基準電位を一定に固定する。
【００２３】
制御部５０は、マイコンなどで構成され、増幅回路ＡＭＰ２の上記ハイインピーダンスモードへの遷移、または通常動作モードへの復帰を制御する。また、スイッチング素子ＳＷ２のオンオフ制御を行う。制御部５０は、図示しないユーザインタフェースからの指示により、これらの制御を行ってもよいし、図示しないセンサからの検出信号に基づき、それを行ってもよい。また、制御部５０は、本半導体集積回路１００がセット機器に搭載される場合、そのセット機器全般の制御も行うことができ、その場合、増幅回路ＡＭＰ２は、出力信号を外部に出力するだけでなく、当該セット機器内部に取り込んでよい。
【００２４】
以上説明したように本実施形態によれば、増幅回路ＡＭＰ２がハイインピーダンスモードに遷移する機能を備えることにより、その出力信号が外部に出力される端子を入出力兼用の端子とすることができる。その際、アナログスイッチなどのスイッチ素子を入力経路および出力経路に使用せずとも、入力信号と出力信号との衝突を回避することができる。また、そのようなスイッチを使用しないため、それによる特性悪化を防止することができる。
【００２５】
また、信号出力用で使用する場合の回路構成と、信号入力用で使用する場合の回路構成を、スイッチング素子ＳＷ２の切り換えにより、１つの回路、すなわち本入出力切換回路で構成することができる。入力インピーダンスおよび出力インピーダンスも１つの回路構成で設定することができる。また、増幅回路ＡＭＰ２の出力信号を減衰するための抵抗を、外部端子から信号を入力する場合、終端抵抗として転用することにより、部品数を削減することができる。さらに、増幅回路ＡＭＰ２、抵抗Ｒ２、およびスイッチング素子ＳＷ２を半導体集積回路１００に内蔵した場合、システムを簡素化することができる。
【００２６】
また、入出力兼用の外部端子１２、１４を設けることにより、セット機器または半導体集積回路１００の端子数を削減することができる。また、入出力兼用端子が設けられると、それを搭載した機器を使用するユーザにとって柔軟な配線が可能となる。例えば、本入出力切換回路がテレビやＤＶＤデッキなどに適用される場合、入出力兼用端子を正面に配置するとよい。一般に、すべての端子を正面に配置することは、面積的または意匠的に難しい場合もあり、機器の背面や側面にも端子が設けられる場合が多い。このような場合、正面に入出力兼用端子が設けられると、ユーザは背面や側面に手を伸ばさなくても、所望の配線を実現しやすくなる。すなわち、その機器に信号を入力したい場合と、そこから外部に信号を出力した場合のいずれの場合でも、その端子におけるケーブルの繋ぎ変えだけで、実現することができる。
【００２７】
（実施形態２）
図３は、実施形態２における入出力切換回路の構成を示す図である。図３にて、増幅回路ＡＭＰ２と外部端子１２との間の経路に、第１抵抗Ｒ４が挿入される。第１抵抗Ｒ４と外部端子１２との接続点は、第２抵抗Ｒ６、およびスイッチング素子ＳＷ２を介してグランド電位に接している。ある規格では、第１抵抗Ｒ４および第２抵抗Ｒ６の抵抗値を７５Ωに設定する。その他の構成は、第１実施形態と同様のため説明を省略する。
【００２８】
次に、図３に示した入出力切換回路の動作について説明する。まず、外部端子１２を出力用として使用する場合について説明する。増幅回路ＡＭＰ２は、通常動作モードに設定され、スイッチング素子ＳＷ２は、オフに設定される。増幅回路ＡＭＰ２は、入力されるビデオ信号を、設定された利得で増幅して出力する。増幅回路ＡＭＰ２の出力信号は、第１抵抗Ｒ４により所定量減衰して、外部端子１２から出力される。なお、本入出力切換回路の出力インピーダンスは、増幅回路ＡＭＰ２の出力インピーダンスと第１抵抗Ｒ４の抵抗値を合成したものとなる。また、増幅回路ＡＭＰ２を通常動作モードに設定したまま、スイッチング素子ＳＷ２を、オンに設定すると、増幅回路ＡＭＰ２の出力信号は、第１抵抗Ｒ４および第２抵抗Ｒ６を含む抵抗分圧回路により、分圧されて、外部端子１２から出力される。
【００２９】
次に、外部端子１２を入力用として使用する場合について説明する。増幅回路ＡＭＰ２は、上記ハイインピーダンスモードに設定され、スイッチング素子ＳＷ２は、オンに設定される。この場合、第１抵抗Ｒ４が上記接続点Ｎ２から見えなくなり、第２抵抗Ｒ６がグランド電位に短絡する。第２抵抗Ｒ４は、終端抵抗として機能し、その抵抗値が入力インピーダンスとして見えるようになる。
【００３０】
図４は、実施形態２における入出力切換回路を半導体集積回路１００で構成した場合を示す図である。図４は、図３に示した入出力切換回路全体を半導体集積回路１００で構成した例である。図４では、第１抵抗Ｒ４、第２抵抗Ｒ６およびスイッチング素子ＳＷ２も半導体集積回路１００内に構成する。図４の外部端子１４は、セット機器の端子ではなく、半導体集積回路１００の端子を示す。クランプ回路２０および制御部５０は、実施形態１と同様のため説明を省略する。
【００３１】
以上説明したように本実施形態によれば、実施形態１と同様に、増幅回路ＡＭＰ２にハイインピーダンスモードに遷移する機能を備えることにより、その出力信号が出力される端子を入出力兼用の端子とすることができる。その際、アナログスイッチなどのスイッチ素子を入力経路および出力経路に使用せずとも、入力信号と出力信号との衝突を回避することができる。また、そのようなスイッチを使用しないため、それによる特性悪化を防止することができる。
【００３２】
さらに、増幅回路ＡＭＰ２の出力側に、第１抵抗Ｒ４および第２抵抗Ｒ４を含む抵抗分圧回路を設けたことにより、増幅回路ＡＭＰ２の出力負荷容量を低減することができる。よって、増幅回路ＡＭＰ２の発振を防止し、特性悪化を抑制することができる。したがって、増幅回路ＡＭＰ２が発振しやすい場合に実施形態２の回路構成を用いるなど、増幅回路ＡＭＰ２の特性により、実施形態１の回路構成と、実施形態２の回路構成を適宜使い分けることができる。
【００３３】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００３４】
実施形態では、ビデオ信号を例に説明したが、増幅回路の出力信号を抵抗を用いて減衰する構成であれば、他の信号にも適用可能である。また、増幅回路ＡＭＰ２を半導体集積回路内に設け、その他の回路要素を外部に設ける場合でも、半導体集積回路内のマイコンから、その半導体集積回路の端子を通る信号線により、スイッチング素子ＳＷ２をオンオフ制御してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施形態１における入出力切換回路の構成を示す図である。
【図２】実施形態１における入出力切換回路を半導体集積回路で構成した場合を示す図である。
【図３】実施形態２における入出力切換回路の構成を示す図である。
【図４】実施形態２における入出力切換回路を半導体集積回路で構成した場合を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
ＡＭＰ２  増幅回路、  ＳＷ２  スイッチング素子、  Ｎ２  接続点、Ｒ２  抵抗、  Ｒ４  第１抵抗、  Ｒ６  第２抵抗、  １２  外部端子、  １４  外部端子、  ２０  クランプ回路、  ５０  制御部、  １００  半導体集積回路。
【図１】
2006180272.tif 000003
【図２】
2006180272.tif 000004
【図３】
2006180272.tif 000005
【図４】
2006180272.tif 000006