(57)【要約】【課題】素子の信頼性低下を防ぐ。【解決手段】送信信号を出力する差動対（３、４）と、差動対の２つの出力端と送信側電源１０との間にそれぞれ接続可能とされる送信側負荷抵抗（６、７）と、差動対の２つの出力端にそれぞれ接続され、差動対の２つの出力端の電位を接地電位方向に変化させうる２つの可変電流源（１３、１４、１５、１６）と、差動対の２つの出力端の電圧を比較する比較部１１と、２つの可変電流源の電流値を設定する制御部１２と、を備え、差動対の２つの出力端は、それぞれ受信側負荷抵抗２１、２２を介して送信側電源より高電位の電源端子２３に接続され、制御部１２は、信号伝送に先立って可変電流源（１５、１６）の電流を増加させていった場合に比較部１１の比較結果が変化した際の可変電流源（１５、１６）の電流値に基づいて、信号伝送時における２つの可変電流源の電流値を設定する。【選択図】図１
2011223254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号を出力する差動対と、
前記差動対の第１および第２の出力端と送信側電源との間にそれぞれ接続可能とされる第１および第２の送信側負荷抵抗と、
前記差動対の第１および第２の出力端にそれぞれ接続され、前記差動対の第１および第２の出力端の電位をそれぞれ接地電位方向に変化させうる第１および第２の可変電流源と、
前記差動対の第１および第２の出力端の電圧を比較する比較部と、
前記第１および第２の可変電流源の電流値を設定する制御部と、
を備え、
前記差動対の第１および第２の出力端は、それぞれ第１および第２の受信側負荷抵抗を介して前記送信側電源より高電位の受信側電源に接続され、
前記制御部は、信号伝送に先立って前記第２の可変電流源の電流を増加させていった場合に前記比較部の比較結果が変化した際の前記第２の可変電流源の電流値に基づいて、信号伝送時における前記第１および第２の可変電流源の電流値を設定することを特徴とする信号伝送装置。
【請求項２】
前記差動対の駆動電流値と前記第１および第２の可変電流源の最大電流値とを同一とし、前記第１および第２の送信側負荷抵抗と前記第１および第２の受信側負荷抵抗との抵抗値を同一とし、
前記制御部は、信号伝送時における前記第１および第２の可変電流源の電流値を設定するに際し、
前記差動対の第１および第２の出力端の信号レベルをそれぞれローレベル、ハイレベルとなるように前記差動対を設定し、
前記第１および第２の送信側負荷抵抗をそれぞれ接続および非接続とし、
前記第１および第２の可変電流源の電流をそれぞれ０および最大電流値の半分となるように制御し、
前記第２の可変電流源の電流を増加させていった場合に、前記第１の出力端の電圧が前記第２の出力端の電圧以上となったことを前記比較部の比較結果が示す時点における前記第２の可変電流源の電流増加分を、信号伝送時における前記第１および第２の可変電流源の電流値として設定し、
信号伝送時において、前記第１および第２の送信側負荷抵抗をそれぞれ接続することを特徴とする請求項１記載の信号伝送装置。
【請求項３】
前記第１および第２の可変電流源は、それぞれＮ個（Ｎは２以上の整数）の電流源から構成され、前記制御部は、前記Ｎ個の電流源を個々に活性化させることで前記可変電流源の電流値を設定することを特徴とする請求項１または２記載の信号伝送装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一に記載の信号伝送装置を備える半導体装置。
【請求項５】
送信信号を出力する差動対と、
前記差動対の第１および第２の出力端と送信側電源との間にそれぞれ接続可能とされる第１および第２の送信側負荷抵抗と、
前記差動対の第１および第２の出力端にそれぞれ接続され、前記差動対の第１および第２の出力端の電位をそれぞれ接地電位方向に変化させうる第１および第２の可変電流源と、
を備え、前記差動対の第１および第２の出力端は、それぞれ第１および第２の受信側負荷抵抗を介して送信側電源より高電位の受信側電源に接続される信号伝送装置の電流設定方法であって、
信号伝送に先立って前記第２の可変電流源の電流を増加させていった場合における前記差動対の第１および第２の出力端の電圧を比較するステップと、
前記比較結果が変化した際の前記第２の可変電流源の電流値に基づいて、信号伝送時における前記第１および第２の可変電流源の電流値を設定するステップと、
を含むことを特徴とする電流設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号伝送装置およびその電流設定方法に係り、特に、送信器と受信器間にＤＣ結合のインタフェースを有する信号伝送装置およびその電流設定方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
デジタルＡＶ機器において、近年、アナログ映像音声インタフェースに代わりデジタル映像音声インタフェースが用いられるようになってきている。２００２年に登場したＨＤＭＩ規格はその代表例である。Ｂｌｕ−ｒａｙディスクの登場や、薄型デジタルテレビにおける映像処理技術の目覚ましい進歩などの背景により、デジタル映像音声インタフェースもまた伝送速度が上昇してきている。例えば、２００６年にはＨＤＭＩ規格も伝送速度の向上が図られ、従来の伝送路一組あたり１．６５Ｇｂｐｓから３．４Ｇｂｐｓへと高速化されている。
【０００３】
このようなインタフェースの高速化に伴い、コネクタなど伝送路途中でのインピーダンス不整合に伴う再反射により発生する波形ひずみ等で、伝送信号品質が劣化するシグナルインテグリティ問題が顕在化している。上記背景を鑑み、インピーダンス不整合により生じた送信端への反射波を吸収するために、受信端のみならず送信端においてもインピーダンス整合を取る終端抵抗を接続する送信終端（Ｂａｃｋ  ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ）技術が知られている。また、ＨＤＭＩ規格は、ＤＣ結合のインタフェースとして規定されており、従来技術では、差動伝送路と電源端子間に送信終端抵抗を接続する構成の回路が開示されている（非特許文献１参照）。
【０００４】
図３を参照して従来技術を説明する。送信装置は、電源端子１０と、差動入力端子１、２と、差動出力端子１７、１８と、ＮｃｈＭＯＳトランジスタ３、４から成る差動対と、差動対用の定電流源５と、送信終端抵抗６、７を備える。差動対のそれぞれの出力端は、それぞれ差動出力端子１７、１８と接続されると共に、それぞれ送信終端抵抗６、７を介して電源端子１０に接続される。
【０００５】
また、差動出力端子１７、１８は、差動入力端子１９、２０を有する受信装置に接続される。受信装置は、電源端子２３と差動入力端子１９、２０の間に各々負荷抵抗２１、２２が接続され、差動信号を受け取る差動受信器２４を備える。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｃｈｉ−Ｃｈｅｎｇ  Ｊｕ，ｅｔ  ａｌ．、“Ａ  Ｍｕｌｔｉ−Ｆｏｒｍａｔ  Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｐｌａｙｅｒ  ＳｏＣ  ｉｎ  ９０ｎｍ  ＣＭＯＳ”、ＩＳＳＣＣ  ２００９／ＳＥＳＳＩＯＮ  ８／ＭＵＬＴＩＭＥＤＩＡ  ＰＲＯＣＥＳＳＯＲＳ／８．４、ｐ１５２−１５４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以下の分析は本発明において与えられる。
【０００８】
図３において、電源端子１０に印加する送信装置の電源電圧をＶＤＤ１、送信装置の送信終端抵抗６、７の抵抗値をＲＬ、定電流源５の電流値をＩ０、電源端子２３に印加する受信装置の電源電圧をＶＤＤ２、受信装置の負荷抵抗２１、２２の抵抗値を送信終端抵抗６、７の抵抗値と同じＲＬとする。この場合、差動出力端子１７、１８の各々のシングルエンドの出力電圧のハイレベルＶＨ及びローレベルＶＬは、以下のように表される。
ＶＨ＝ＶＤＤ１−０．５×（ＶＤＤ１−ＶＤＤ２）
＝０．５×（ＶＤＤ１＋ＶＤＤ２）                      ・・・式（１）
ＶＬ＝ＶＤＤ１−０．５×（ＶＤＤ１−ＶＤＤ２）−０．５×ＲＬ×Ｉ０
＝０．５×（ＶＤＤ１＋ＶＤＤ２−ＲＬ×Ｉ０）          ・・・式（２）
【０００９】
ここで、ＶＤＤ２＞ＶＤＤ１の場合、ＶＨに関し、ＶＨ＞ＶＤＤ１となり、送信側におけるハイレベルの電圧が送信装置の電源電圧ＶＤＤ１を超えてしまうことになる。したがって、送信装置内の素子などの信頼性が低下する虞がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の１つのアスペクト（側面）に係る信号伝送装置は、送信信号を出力する差動対と、差動対の第１および第２の出力端と送信側電源との間にそれぞれ接続可能とされる第１および第２の送信側負荷抵抗と、差動対の第１および第２の出力端にそれぞれ接続され、差動対の第１および第２の出力端の電位をそれぞれ接地電位方向に変化させうる第１および第２の可変電流源と、差動対の第１および第２の出力端の電圧を比較する比較部と、第１および第２の可変電流源の電流値を設定する制御部と、を備え、差動対の第１および第２の出力端は、それぞれ第１および第２の受信側負荷抵抗を介して送信側電源より高電位の受信側電源に接続され、制御部は、信号伝送に先立って第２の可変電流源の電流を増加させていった場合に比較部の比較結果が変化した際の第２の可変電流源の電流値に基づいて、信号伝送時における第１および第２の可変電流源の電流値を設定する。
【００１１】
本発明の他のアスペクト（側面）に係る電流設定方法は、送信信号を出力する差動対と、差動対の第１および第２の出力端と送信側電源との間にそれぞれ接続可能とされる第１および第２の送信側負荷抵抗と、差動対の第１および第２の出力端にそれぞれ接続され、差動対の第１および第２の出力端の電位をそれぞれ接地電位方向に変化させうる第１および第２の可変電流源と、を備え、差動対の第１および第２の出力端は、それぞれ第１および第２の受信側負荷抵抗を介して送信側電源より高電位の受信側電源に接続される信号伝送装置の電流設定方法であって、信号伝送に先立って第２の可変電流源の電流を増加させていった場合における差動対の第１および第２の出力端の電圧を比較するステップと、比較結果が変化した際の第２の可変電流源の電流値に基づいて、信号伝送時における第１および第２の可変電流源の電流値を設定するステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、送信側において、出力振幅が電源電圧を超えることが無く、素子などの信頼性が低下することを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例に係る信号伝送装置の回路図である。
【図２】本発明の一実施例に係る制御部の制御手順を示すフローチャートである。
【図３】従来の信号伝送装置の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態に係る信号伝送装置は、送信信号を出力する差動対（図１の３、４）と、差動対の第１および第２の出力端と送信側電源（図１の１０に対応）との間にそれぞれ接続可能とされる第１および第２の送信側負荷抵抗（図１の６、７に相当）と、差動対の第１および第２の出力端にそれぞれ接続され、差動対の第１および第２の出力端の電位を接地電位方向に変化させうる第１および第２の可変電流源（図１の１３、１４、１５、１６）と、差動対の第１および第２の出力端の電圧を比較する比較部（図１の１１）と、第１および第２の可変電流源の電流値を設定する制御部（図１の１２）と、を備え、差動対の第１および第２の出力端は、それぞれ第１および第２の受信側負荷抵抗（図１の２１、２２）を介して送信側電源より高電位の受信側電源（図１の２３）に接続され、制御部は、信号伝送に先立って第２の可変電流源の電流を増加させていった場合に比較部の比較結果が変化した際の第２の可変電流源の電流値に基づいて、信号伝送時における第１および第２の可変電流源の電流値を設定する。
【００１５】
信号伝送装置において、差動対の駆動電流値と第１および第２の可変電流源の最大電流値とを同一とし、第１および第２の送信側負荷抵抗と第１および第２の受信側負荷抵抗との抵抗値を同一とし、制御部は、信号伝送時における第１および第２の可変電流源の電流値を設定するに際し、差動対の第１および第２の出力端の信号レベルをそれぞれローレベル、ハイレベルとなるように差動対を設定し、第１および第２の送信側負荷抵抗をそれぞれ接続および非接続とし、第１および第２の可変電流源の電流をそれぞれ０および最大電流値の半分となるように制御し、第２の可変電流源の電流を増加させていった場合に、第１の出力端の電圧が第２の出力端の電圧以上となったことを比較部の比較結果が示す時点における第２の可変電流源の電流増加分を、信号伝送時における第１および第２の可変電流源の電流値として設定し、信号伝送時において、第１および第２の送信側負荷抵抗をそれぞれ接続するようにしてもよい。
【００１６】
信号伝送装置において、第１および第２の可変電流源は、それぞれＮ個（Ｎは２以上の整数）の電流源から構成され、制御部は、Ｎ個の電流源を個々に活性化させることで可変電流源の電流値を設定するようにしてもよい。
【００１７】
半導体装置が上記の信号伝送装置を備えるようにしてもよい。
【００１８】
以上のような信号伝送装置によれば、第１および第２の出力端の電圧が送信側電源の電圧を超えることが無い。したがって、素子などの信頼性が低下することを防ぐことができる。
【００１９】
以下、実施例に即し、図面を参照して詳しく説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本発明の一実施例に係る信号伝送装置の回路図である。図１において、図３と同一の符号は、同一物を表し、その説明を省略する。送信装置は、送信終端抵抗６、７と電源端子１０の間に接続されたスイッチ８、９と、Ｎ個の電流源から成り各々の電流値がＩ０／Ｎである電流源群１４、１６と、電流源群１４の個々の電流源と差動出力端子１８との間に接続されたＮ個のスイッチ１３と、電流源群１６の個々の電流源と差動出力端子１７との間に接続されたＮ個のスイッチ１５と、差動出力端子１７、１８を比較入力に接続する比較器１１と、比較器１１の比較結果を入力としスイッチ１３、１５の開閉を制御する制御部１２をさらに備える。
【００２１】
次に、信号伝送装置の動作について説明する。図２は、信号伝送時におけるスイッチ１３、１５の開閉の設定のための制御部１２の制御手順を示すフローチャートである。なお、ここではＮを偶数とする。制御部１２は、信号伝送に先立って以下の手順を実行する。
【００２２】
ステップＳ１において、差動入力端子１をハイレベル、差動入力端子２をローレベルに設定する。ＮｃｈＭＯＳトランジスタ３、４は、それぞれオン、オフ状態となる。
【００２３】
ステップＳ２において、スイッチ８を閉じ（オンし）、スイッチ群１５を全て開き（オフし）、スイッチ９を開き（オフし）、スイッチ群１３をＮ／２個だけ閉じる（オンする）。電源端子１０から送信終端抵抗６を介して流れる電流と、電源端子２３から負荷抵抗２１を介して流れる電流と和が、ＮｃｈＭＯＳトランジスタ３を介して定電流源５に流れる。また、電源端子２３から負荷抵抗２２を介して流れる電流が、Ｎ／２個だけ閉じられたスイッチ群１３と電流源群１４を介して流れる。さらに、ｍ＝０とする。
【００２４】
ステップＳ３において、比較器１１の出力がハイレベルであるか否かを判定する。ハイレベルである場合（ステップＳ３のＹｅｓ）には、送信装置の電源電圧ＶＤＤ１は受信装置の電源電圧ＶＤＤ２よりも高いことを示している。そこで、電流源群１４、１６を動作させて差動出力端子１７、１８の電位を下げる必要がないので、ステップＳ４において、スイッチ９を閉じ、スイッチ群１３及びスイッチ群１５を全て開く。
【００２５】
一方、比較器１１の出力がローレベルである場合（ステップＳ３のＮｏ）には、送信装置の電源電圧ＶＤＤ１は、受信装置の電源電圧ＶＤＤ２よりも低いことを示している。そこで、ステップＳ５において、制御部１２は、比較器１１の出力がハイレベルになるまで（ステップＳ６のＹｅｓ）、スイッチ群１３のスイッチを一つずつ閉じていく。
【００２６】
ステップＳ７において、比較器１１の出力がローレベルからハイレベルに変わったときの追加で閉じたスイッチの個数ｍの値を保持する。そして、スイッチ８、９を閉じ、スイッチ群１３、１５を各々保持したｍ個のスイッチだけを閉じる。
【００２７】
以上の一連の制御手順を完了したのち、差動入力端子１、２から通常動作時の信号を入力する。
【００２８】
次に、以上の一連の制御手順によって差動出力端子１７、１８の電圧がどのようになるかについて説明する。ここで、電源端子１０に印加する送信装置の電源電圧をＶＤＤ１、送信装置の負荷抵抗６、７の抵抗値をＲＬ、定電流源５の電流値をＩ０、電源端子２３に印加する受信装置の電源電圧をＶＤＤ２、受信装置の負荷抵抗２１、２２の抵抗値を送信終端抵抗６、７と同じ抵抗値ＲＬとする。
【００２９】
まず、差動入力端子１をハイレベル、差動入力端子２をローレベルに設定し、スイッチ８を閉じ、スイッチ群１５を全て開き、スイッチ９を開き、スイッチ群１３をＮ／２個だけ閉じる。このときの差動出力端子１７、１８のそれぞれの電圧ＶＡ、ＶＢは、以下の式（３）、（４）のように表される。
ＶＡ＝０．５×（ＶＤＤ１＋ＶＤＤ２−ＲＬ×Ｉ０）        ・・・式（３）
ＶＢ＝ＶＤＤ２−０．５×ＲＬ×Ｉ０                      ・・・式（４）
【００３０】
したがって、比較器１１における比較電圧ＶＡ−ＶＢは、式（３）、（４）から式（５）のようになる。
ＶＡ−ＶＢ＝０．５×（ＶＤＤ１−ＶＤＤ２）              ・・・式（５）
【００３１】
ＶＡ−ＶＢ＜０、即ち比較器１１の出力がローレベルである場合に、スイッチ群１３のスイッチを順次閉じて行き、ｍ個閉じた時点で比較器１１の出力がローレベルからハイレベルに変わったとする。このとき、差動出力端子１８の電圧ＶＢ２は、以下の式（６）のように表される。
ＶＢ２＝ＶＤＤ２−（０．５＋ｍ／Ｎ）×ＲＬ×Ｉ０        ・・・式（６）
【００３２】
また、このとき、比較器１１の比較電圧は、ＶＡ−ＶＢ２＞０であるので、以下の式（７）が成り立つ。
ＶＡ−ＶＢ２＝０．５×（ＶＤＤ１−ＶＤＤ２）＋ｍ／Ｎ×ＲＬ×Ｉ０＞０      ・・・式（７）
【００３３】
スイッチ８、９を閉じてスイッチ群１３、１５を各々ｍ個のスイッチだけ閉じた場合の差動出力端子１７、１８における各々のシングルエンドの出力電圧のハイレベルＶＨ及びローレベルＶＬは、以下の式（８）、（９）のように表される。
ＶＨ＝ＶＤＤ１−｛０．５×（ＶＤＤ１−ＶＤＤ２）＋ｍ／Ｎ×ＲＬ×Ｉ０｝    ・・・式（８）
ＶＬ＝ＶＤＤ１−｛０．５×（ＶＤＤ１−ＶＤＤ２）＋ｍ／Ｎ×ＲＬ×Ｉ０｝−０．５×ＲＬ×Ｉ０                      ・・・式（９）
【００３４】
ここで、式（７）から、０．５×（ＶＤＤ１−ＶＤＤ２）＋ｍ／Ｎ×ＲＬ×Ｉ０＞０である。したがって、式（８）において、ＶＨ＜ＶＤＤ１となり、ハイレベルの電圧ＶＨが電源電圧ＶＤＤ１を超えることは無い。すなわち、電圧ＶＨが電源電圧ＶＤＤ１を常に下回っており、送信側における素子などの信頼性が低下することを防ぐことができる。
【００３５】
なお、前述の特許文献等の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【符号の説明】
【００３６】
１、２、１９、２０  差動入力端子
３、４  ＮｃｈＭＯＳトランジスタ
５  定電流源
６、７  送信終端抵抗
８、９、１３、１５  スイッチ
１０、２３  電源端子
１１  比較器
１２  制御部
１４、１６  電流源群
１７、１８  差動出力端子
２１、２２  負荷抵抗
２４  差動受信器
【図１】
2011223254.tif 000003
【図２】
2011223254.tif 000004
【図３】
2011223254.tif 000005