(57)【要約】【課題】送信端の出力におけるバイアス低下を防ぐ。【解決手段】入力信号を正相入力端子１、逆相入力端子２で共通に入力し、互いに同相の出力信号を伝送路に出力する第１および第２の送信部と、第１および第２の送信部の出力端間を接続する容量素子１４、１５と、伝送路とインピーダンスマッチングすると共に、第２の送信部の直流負荷として接続される抵抗素子１２、１３と、を備え、第１の送信部は、伝送路を介した受信側の入力段の入力抵抗２１、２２を直流負荷として接続する。ここで、第１の送信部は、差動対となるＮＭＯＳトランジスタ８、９、およびこの差動対に電流を供給する定電流源６から構成され、第２の送信部は、差動対となるＮＭＯＳトランジスタ１０、１１、およびこの差動対に電流を供給する定電流源７から構成される。【選択図】図１
2011009853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を共通に入力し、互いに同相の出力信号を伝送路に出力する第１および第２の送信部と、
前記第１および第２の送信部の出力端間を接続する容量素子と、
前記伝送路とインピーダンスマッチングすると共に、前記第２の送信部の直流負荷として接続される抵抗素子と、
を備え、
前記第１の送信部は、前記伝送路を介した受信側の入力段の入力抵抗を直流負荷として接続することを特徴とする信号伝送装置。
【請求項２】
前記第１および第２の送信部は、それぞれ出力段が差動対で構成され、
前記容量素子および前記抵抗素子は、前記差動対に対応してそれぞれ２個ずつ備え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の送信部におけるそれぞれの前記差動対に対しそれぞれ電流を供給する第１および第２の電流源を備えることを特徴とする請求項２記載の信号伝送装置。
【請求項４】
前記第１の電流源の電流値と前記受信側の入力段の入力抵抗の抵抗値との積に、前記第２の電流源の電流値と前記抵抗素子の抵抗値との積を加算した値が一定となるように、前記第１および第２の電流源の電流値を設定する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項３記載の信号伝送装置。
【請求項５】
請求項１乃至４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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号伝送装置に係り、特に、伝送路に対しインピーダンス整合を取る終端技術に係る。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルＡＶ機器においては、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（High-Definition Multimedia Interface）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に伴い、デジタル映像音声インタフェースにおける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。このようなインタフェースの高速化に際し、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い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（完全性、整合性）問題が顕在化している。
【０００３】
そこで、インピーダンス不整合によって生じた入力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ように終端抵抗を接続する送信終端（Ｂａｃｋ  ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ）技術が知られている。従来技術では、半導体外部において差動伝送路間に送信側で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は、非特許文献１に記載された信号伝送装置の回路例を示す図である。図３において、送信器１６０は、ＮＭＯＳトランジスタ８、９からなる差動対と、この差動対に接続された定電流源６と、正相入力端子１と、逆相入力端子２と、正相出力端子４と、逆相出力端子５とを備え、正相出力端子４と逆相出力端子５の間に送信終端抵抗２５が接続される。
【０００５】
送信器１６０に接続される受信器１７は、差動コンパレータ２３と、正相入力端子１８と、逆相入力端子１９と、終端電源端子２０とを備え、正相入力端子１８と終端電源端子２０の間に終端抵抗２１が接続され、逆相入力端子１９と終端電源端子２０の間に終端抵抗２２が接続される。
【０００６】
送信器１６０の正相出力端子４と受信器１７の正相入力端子１８は、差動伝送路の正相伝送路を介して直流結合で接続され、送信器１６０の逆相出力端子５と受信器１７の逆相入力端子１９は、差動伝送路の逆相伝送路を介して直流結合で接続される。
【０００７】
このような構成の実際の装置では、差動伝送路の途中にコネクタやプラグ等の接点が存在し、そこでインピーダンスが不整合となり信号の反射が発生する。この反射波が送信端に戻って送信端で再反射し、出力信号と重畳されることで出力波形歪となり、シグナル・インテグリティを劣化させることが一般的に知られている。送信端での再反射について、送信端での反射係数ρは、差動伝送路の差動インピーダンスをＺ０とし、送信終端抵抗２５の抵抗値をＲｔとすれば、ρ＝（Ｒｔ−Ｚ０）／（Ｒｔ＋Ｚ０）と表される。ここで、Ｒｔ＝Ｚ０と選ぶことで、ρ＝０となり、インピーダンスの不整合部分から送信側へ反射してきた波形の送信端での再反射を防ぐことができ、シグナル・インテグリティを良好に保つことができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】“MAX3815 DVI/HDMI ケーブルイコライザとのインタフェース接続”、２００８年４月、［平成２１年６月２３日検索］、＜ＵＲＬ：http://pdfserv.maxim-ic.com/jp/an/AN3854J.pdf＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以下の分析は本発明において与えられる。
【００１０】
図３において、定電流源６の電流値をｉ０、終端電源端子２０の電圧をＶｂとすれば、ハイレベル側の出力直流電圧Ｖｈは、Ｖｈ＝Ｖｂ−ｉ０×Ｒｌ×Ｒｌ／（２Ｒｌ＋Ｒｔ）と表され、ローレベル側の出力直流電圧Ｖｌは、Ｖｌ＝Ｖｂ−ｉ０×Ｒｌ×（Ｒｌ＋Ｒｔ）／（２Ｒｌ＋Ｒｔ）と表される。したがって、送信終端抵抗２５の存在によって、Ｖｈは、Ｖｂからｉ０×Ｒｌ×Ｒｌ／（２Ｒｌ＋Ｒｔ）だけバイアスが低下した出力電圧となってしまう。バイアスが低下すると受信側において信号を判別するアイ開口率が低下し、安定な受信ができなくなる虞がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の１つのアスペクト（側面）に係る信号伝送装置は、入力信号を共通に入力し、互いに同相の出力信号を伝送路に出力する第１および第２の送信部と、第１および第２の送信部の出力端間を接続する容量素子と、伝送路とインピーダンスマッチングすると共に、第２の送信部の直流負荷として接続される抵抗素子と、を備え、第１の送信部は、伝送路を介した受信側の入力段の入力抵抗を直流負荷として接続する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、送信端の出力におけるバイアス低下を防ぐと共に、送信端での再反射を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施例に係る信号伝送装置の回路図である。
【図２】本発明の第２の実施例に係る信号伝送装置の回路図である。
【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、入力信号を共通に入力し、互いに同相の出力信号を伝送路に出力する第１および第２の送信部と、第１および第２の送信部の出力端間を接続する容量素子と、伝送路とインピーダンスマッチングすると共に、第２の送信部の直流負荷として接続される抵抗素子と、を備え、第１の送信部は、伝送路を介した受信側の入力段の入力抵抗を直流負荷として接続する。
【００１５】
信号伝送装置において、第１および第２の送信部は、それぞれ出力段が差動対で構成され、容量素子および抵抗素子は、差動対に対応してそれぞれ２個ずつ備えることが好ましい。
【００１６】
信号伝送装置において、第１および第２の送信部におけるそれぞれの差動対に対しそれぞれ電流を供給する第１および第２の電流源を備えることが好ましい。
【００１７】
信号伝送装置において、第１の電流源の電流値と受信側の入力段の入力抵抗の抵抗値との積に、第２の電流源の電流値と抵抗素子の抵抗値との積を加算した値が一定となるように、第１および第２の電流源の電流値を設定する制御部をさらに備えるようにしてもよい。
【００１８】
上記の信号伝送装置を備える半導体装置として構成してもよい。
【００１９】
以上のような信号伝送装置によれば、第１の送信部と第２の送信部が容量結合で接続され、送信器の直流出力バイアスは第１の送信部でのみ生成される。また、第２の送信部の直流負荷として接続される抵抗素子を伝送路のインピーダンスと整合させる終端抵抗とすることで送信端での再反射を低減する。したがって、終端抵抗は、伝送路に対し容量結合で終端されることとなり、送信端におけるバイアス低下を発生させない。この結果、バイアスが低下することで生じる受信側におけるアイ開口率の低下を防ぎ、安定的な受信が可能である。
【００２０】
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】
【００２１】
図１は、本発明の第１の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。
【００２２】
送信器１６は、正相入力端子１、逆相入力端子２、終端電源端子３、正相出力端子４、逆相出力端子５、定電流源６、７、ＮＭＯＳトランジスタ８、９、１０、１１、終端抵抗１２、１３、コンデンサ１４、１５を備える。第１の送信部は、ＮＭＯＳトランジスタ８、９から成る第１の差動対と、第１の差動対に接続される定電流源６とから構成される。第２の送信部は、ＮＭＯＳトランジスタ１０、１１からなる第２の差動対と、第２の差動対に接続される定電流源７と、ＮＭＯＳトランジスタ１０のドレインと終端電源端子３の間に接続される終端抵抗１２と、ＮＭＯＳトランジスタ１１のドレインと終端電源端子３の間に接続される終端抵抗１３とから構成される。
【００２３】
ＮＭＯＳトランジスタ８のゲートおよびＮＭＯＳトランジスタ１０のゲートは、逆相入力端子２に接続され、ＮＭＯＳトランジスタ９のゲートおよびＮＭＯＳトランジスタ１１のゲートは、正相入力端子１に接続される。ＮＭＯＳトランジスタ１０のドレインは、コンデンサ１４を介して正相出力端子４に接続され、ＮＭＯＳトランジスタ１１のドレインは、コンデンサ１５を介して逆相出力端子５に接続される。なお、第１および第２の送信部は、同一ダイ上に形成されるようにしてもよい。
【００２４】
送信器１６と接続される受信器１７は、コンパレータ２３と、正相入力端子１８と、逆相入力端子１９と、終端電源端子２０と、終端抵抗２１、２２を備える。正相入力端子１８と終端電源端子２０の間に終端抵抗２１が接続され、逆相入力端子１９と終端電源端子２０の間に終端抵抗２２が接続される。コンパレータ２３は、正相入力端子１８と逆相入力端子１９のそれぞれの電圧を比較して比較結果を出力する。
【００２５】
送信器１６の正相出力端子４と受信器１７の正相入力端子１８とは、差動伝送路の正相伝送路を介して直流結合で接続され、送信器１６の逆相出力端子５と受信器１７の逆相入力端子１９とは、差動伝送路の逆相伝送路を介して直流結合で接続される。
【００２６】
以上のような構成の信号伝送装置において、正相入力端子１および逆相入力端子２間に供給される入力信号は、第１および第２の送信部によって、反転増幅され、正相出力端子４および逆相出力端子５から電流信号として出力される。この時、直流分は、第１の送信部のみによって出力され、交流分は、第１および第２の送信部によって出力される。正相出力端子４および逆相出力端子５から電流信号として出力された信号は、受信器１７においてそれぞれ正相入力端子１８および逆相入力端子１９を介してそれぞれ終端抵抗２１、２２に流れる。コンパレータ２３は、正相入力端子１８および逆相入力端子１９間の電圧を比較することで、受信信号を得る。
【００２７】
ここで、終端抵抗１２、１３の抵抗値をＲａとし、出力信号の周波数ｆにおいて、コンデンサ１４、１５の容量値Ｃａを、Ｒａ≫１／（２π×ｆ×Ｃａ）を満たすように選ぶことで、コンデンサ１４、１５によるインピーダンスを充分小さいものであると見なすことができる。
【００２８】
第２の送信部は、コンデンサ１４、１５を介してそれぞれ正相出力端子４、逆相出力端子５に接続されているため、コンデンサ１４、１５によって直流成分がカットされ、出力端子の直流バイアスに影響を及ぼすことがない。したがって、出力直流電圧Ｖｈは、Ｖｈ＝Ｖｂと表され、出力直流電圧Ｖｌは、Ｖｌ＝Ｖｂ−ｉ０×Ｒｌと表される。Ｖｈ＝Ｖｂであり、従来技術での課題であったバイアスの低下を防ぐことができる。
【００２９】
なお、交流振幅Ｖswingは、第１の送信部と第２の送信部の出力振幅の和となることから、Ｖswing＝ｉ０×Ｒｌ＋ｉ１×Ｒａと表される。
【００３０】
ここで伝送路の差動インピーダンスをＺ０とすると、送信端での反射係数ρは、ρ＝（Ｒａ−Ｚ０）／（Ｒａ＋Ｚ０）と表される。Ｒａ＝Ｚ０とすることで、ρ＝０となり、従来技術と同様にインピーダンスの不整合部から送信側へ反射してきた波形の送信端での再反射を防ぐことができ、シグナル・インテグリティを良好に保つことが可能となる。例えば、Ｒａ＝Ｒｌ＝Ｚ０、ｉ０＝ｉ１＝ｉ／２とすることで、Ｖｈ＝Ｖｂ、Ｖｌ＝Ｖｂ−ｉ／２×Ｒｌ、Ｖswing＝ｉ×Ｒｌ、ρ＝０となり、バイアスの低下を来すことなくシグナル・インテグリティを良好に保つことができる。
【実施例２】
【００３１】
図２は、本発明の第２の実施例に係る信号伝送装置の回路図である。図２において、図１と同一の符号は、同一物を表し、その説明を省略する。図２の送信器１６ａは、図１に対し、定電流源６ａ、７ａに接続される制御手段２４を備える。制御手段２４は、定電流源６ａの電流値ｉ０及び定電流源７ａの電流値ｉ１を可変とするように制御を行う。
【００３２】
実施例１で説明したように、交流振幅Ｖswingは、Ｖswing＝ｉ０×Ｒｌ＋ｉ１×Ｒａと表され、出力直流電圧Ｖｈは、Ｖｈ＝Ｖｂと表され、出力直流電圧Ｖｌは、Ｖｌ＝Ｖｂ−ｉ０×Ｒｌと表される。したがって、制御手段２４は、ｉ０×Ｒｌ＋ｉ１×Ｒａが一定となる条件下において、ｉ０、ｉ１を変化させることで、送信器１６ａは、交流振幅Ｖswingを一定に保ったまま、Ｖｌの出力直流電圧を変化させることが可能となる。
【００３３】
なお、前述の非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】
【００３４】
１、１８  正相入力端子
２、１９  逆相入力端子
３、２０  終端電源端子
４  正相出力端子
５  逆相出力端子
６、６ａ、７、７ａ  定電流源
８、９、１０、１１  ＮＭＯＳトランジスタ
１２、１３、２１、２２  終端抵抗
１４、１５  コンデンサ
１６、１６ａ  送信器
１７  受信器
２３  コンパレータ
２４  制御手段
【図１】
2011009853.tif 000003
【図２】
2011009853.tif 000004
【図３】
2011009853.tif 000005