(57)【要約】【課題】ディジタル回路の入力信号に混入するノイズはもとより、ディジタル回路内部の電源やグランドに混入するノイズに対しても影響を受けないディジタル回路を提供することを目的とする。【解決手段】入力信号を増幅し、２値化するディジタル回路であって、入力信号に含まれる低周波成分を除去するハイパスフィルタと、入力信号に含まれる高周波成分を除去するローパスフィルタとを備え、該ローパスフィルタを構成するコンデンサが入力端子と電源間および入力端子とグランド間にそれぞれ配置することにより、入力信号に混入するノイズはもとより、ディジタル回路内部の電源やグランドに混入するノイズに対しても影響を受けないディジタル回路を提供する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を増幅し、２値化するディジタル回路であって、入力信号に含まれる低周波成分を除去するハイパスフィルタと、入力信号に含まれる高周波成分を除去するローパスフィルタとを備え、該ローパスフィルタを構成するコンデンサが入力端子と電源間および入力端子とグランド間にそれぞれ配置されているディジタル回路。
【請求項２】
前記入力端子と電源間および入力端子とグランド間に配置された各コンデンサの容量が、入力信号に対する論理閾値の変動に追従できる容量値であり、かつ、各コンデンサの容量の和とローパスフィルタを構成する抵抗値から決定されるカットオフ周波数が前記ローパスフィルタに最適なカットオフ周波数である請求項１に記載されたディジタル回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力信号を増幅し、２値化するディジタル回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、データ伝送の高速化や伝送データの大容量化の要請により、ＬＳＩ（ＬＳＩ：Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）間を伝送する信号の周波数が高くなっている。ところが、ＬＳＩ間を伝送する信号の周波数が高くなると、消費電流の増加やこれに伴う不要輻射等のノイズが回路の動作上、大きな問題となってくる。こうしたノイズの問題に対応するため、伝送される信号の振幅を抑えたり、矩形波から高周波成分を除去して波形をなまらせた略正弦波状の信号を伝送信号として用いていた。また、伝送信号の周波数がさらに高い場合には、ＬＶＤＳ（ＬＶＤＳ：Ｌｏｗ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）等の差動出力、差動入力の２線形式の半導体素子が用いられているが、素子の小型化の観点からは問題があった。
【０００３】
一方で、従来の単線方式の半導体素子を用いて、不要なノイズを除去する技術もいくつか提案されている。例えば、図７に示す回路は、図６に示した一般的なディジタル回路の入力回路に対して、入力端子に直列にコンデンサを配置し、さらに入力端子と出力端子との間に抵抗を配置して、入力信号に含まれる低周波成分のノイズを除去するハイパスフィルタを構成したものである。また、図８に示す回路は、図７に示す回路に対して、さらに、入力側に入力信号に含まれる高周波成分のノイズを除去するため、コンデンサと抵抗とからなるローパスフィルタを構成したものである（例えば、特許文献１参照。）。これ以外にも、入力回路を構成するトランジスタの電源ラインに、抵抗とコンデンサとで構成されるローパスフィルタを挿入して、他のディジタル回路からの高周波ノイズの侵入を防止する回路も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１０６９２７号公報（第２−３頁、第１図）
【特許文献２】
特開平２−４０９４５号公報（第２−３頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、こうした回路においても以下のような問題がある。つまり、ディジタル回路において、不要な信号には、▲１▼入力信号に含まれるＤＣ電圧、▲２▼入力信号に含まれる高周波ノイズ、▲３▼ＩＣ内部で入力回路以外から入り込む電源ノイズ等がある。これらの不要な信号に対して、図７の回路では、ハイパスフィルタの作用により、入力信号に含まれるＤＣ電圧（▲１▼参照）を除去することは可能であるが、▲２▼および▲３▼の高周波ノイズおよび電源ノイズについては除去することができない。また、図８の回路では、ハイパスフィルタおよびローパスフィルタの作用により、▲１▼および▲２▼のＤＣ電圧や高周波ノイズを除去することは可能であるが、▲３▼の電源ノイズについては除去することができない。さらに、入力回路を構成するトランジスタの電源ラインにローパスフィルタを挿入した回路では、▲３▼の電源ノイズには、効果があるが、▲１▼および▲２▼のＤＣ電圧や高周波ノイズには作用しない。
【０００６】
こうした従来提案されている回路の特性から、図８の回路の電源ラインにローパスフィルタを挿入した回路を構成することにより、上記▲１▼乃至▲３▼に示す不要な信号のすべてを除去することが可能であると考えられる。しかしながら、この回路には、以下のような固有の問題がある。すなわち、ａ）ローパスフィルタを構成するコンデンサの一端が接続されるグランドと、ディジタル回路のグランドには、異なったノイズが混入しやすい。ｂ）電源ラインに挿入されたローパスフィルタを構成する抵抗は、その抵抗値が増加すると、電源の高周波特性を悪化させ、ディジタル回路自体がノイズの発生源になってしまうおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、ディジタル回路の入力信号に混入するノイズはもとより、ディジタル回路内部の電源やグランドに混入するノイズに対しても影響を受けないディジタル回路を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明は、以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、入力信号を増幅し、２値化するディジタル回路であって、入力信号に含まれる低周波成分を除去するハイパスフィルタと、入力信号に含まれる高周波成分を除去するローパスフィルタとを備え、該ローパスフィルタを構成するコンデンサが入力端子と電源間および入力端子とグランド間にそれぞれ配置されているディジタル回路を提案している。
【０００９】
この発明によれば、入力信号に含まれる低周波成分を除去するハイパスフィルタと入力信号に含まれる高周波成分を除去するローパスフィルタとを備えているため、入力信号の周波数帯域以外の信号成分を除去することができる。加えて、該ローパスフィルタを構成するコンデンサが入力端子と電源間および入力端子とグランド間にそれぞれ配置されているため、電源ラインやグランドラインに混入したノイズをコンデンサを介して入力端子に注入することにより、閾値の変動を抑制することができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載されたディジタル回路について、前記入力端子と電源間および入力端子とグランド間に配置された各コンデンサの容量が、入力信号に対する論理閾値の変動に追従できる容量値であり、かつ、各コンデンサの容量の和とローパスフィルタを構成する抵抗値から決定されるカットオフ周波数が前記ローパスフィルタに最適なカットオフ周波数である請求項１に記載されたディジタル回路を提案している。
【００１１】
この発明によれば、入力端子と電源間および入力端子とグランド間に配置された各コンデンサの容量が、入力信号に対する論理閾値の変動に追従できる容量値であるため、ディジタル回路の外部から混入する高周波のノイズ成分による論理閾値の変動に対しても、回路の誤動作を防止することができる。また、各コンデンサの容量の和とローパスフィルタを構成する抵抗値から決定されるカットオフ周波数が前記ローパスフィルタに最適なカットオフ周波数であることから、入力信号に混入する高周波のノイズ成分についても、これを効果的に除去することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係るディジタル回路について図１から図５を参照して詳細に説明する。
本発明の実施形態に係るディジタル回路は、入力信号を閾値と比較してディジタル信号を生成するインバータ回路であり、回路構成は、図１に示すように、インバータ回路と、入力信号に直列に配置されたコンデンサＣｉと抵抗Ｒｐと、インバータ回路の出力端子とコンデンサＣｉおよび抵抗Ｒｐに接続された抵抗Ｒｉと、インバータ回路の電源と入力端子との間に配置されたコンデンサＣｖと、インバータ回路のグランドと入力端子との間に配置されたコンデンサＣｓとから構成されている。
【００１３】
ここで、コンデンサＣｉと抵抗Ｒｉとで構成されるフィルタは、カットオフ周波数をｆｃｈ＝１／２πＣｉＲｉとするハイパスフィルタである。このフィルタは１次のフィルタであるため、カットオフ周波数ｆｃｈを境に低域において、６ｄＢ／ｏｃｔの減衰量をもっている。したがって、入力信号に混入した低周波の不要なノイズ成分は、このハイパスフィルタで除去されることになる。また、抵抗値Ｒｐと交流的に並列なコンデンサＣｖとＣｓで構成されるフィルタは、カットオフ周波数をｆｃｌ＝１／２πＲｐ（Ｃｖ＋Ｃｓ）とするローパスフィルタである。このフィルタもまた１次のフィルタであるため、カットオフ周波数ｆｃｌを境に高域では、６ｄＢ／ｏｃｔの減衰量をもっている。したがって、入力信号に混入した高周波数の不要なノイズ成分は、このローパスフィルタで除去されることになる。
【００１４】
インバータ回路の入力端子と電源ラインとの間に接続されたコンデンサＣｖとインバータ回路の入力端子とグランドラインとの間に接続されたコンデンサＣｓとは、電源ラインおよびグランドラインから混入したノイズ成分を入力端子側に注入するためのものである。これらのコンデンサの作用について、図２から図５を用いて説明する。
【００１５】
図２は、インバータ回路のグランドラインおよび電源ラインからのノイズの混入がない場合のインバータ入力信号と出力信号との関係を示している。なお、ここで、Ｖｌｔは、閾値電圧を示す。図２によれば、インバータ回路のグランドラインおよび電源ラインからのノイズの混入がない場合は、インバータ入力信号の電圧が閾値電圧Ｖｌｔよりも高いときは、インバータ出力信号がＬｏｗレベルとなり、インバータ入力信号の電圧が閾値電圧Ｖｌｔよりも低いときは、インバータ出力信号がＨｉレベルとなる。したがって、入力電圧と閾値電圧とを比較して、その結果がディジタル信号として出力されることになる。
【００１６】
しかし、図３のように、インバータ回路のグランドラインからノイズが混入すると、インバータ回路内のグランドラインの電位が変動するため、図４に示すように、閾値電圧Ｖｌｔがノイズの影響を受けて変動してしまう。このとき、インバータ入力信号に変動がないとすると、閾値電圧Ｖｌｔの変動により、インバータ回路が誤動作し、誤ったインバータ出力信号を生成してしまう可能性がある。
【００１７】
本実施形態においては、インバータ回路の入力端子と電源ラインとの間およびインバータ回路の入力端子とグランドラインとの間に、それぞれコンデンサＣｖとＣｓを配置したため、例えば、インバータ回路のグランドラインからノイズが混入した場合であっても、このノイズをコンデンサＣｓを介して、インバータ回路の入力端子に注入することによって、閾値電圧とインバータ入力電圧とのノイズによる影響が相殺されることになる。
【００１８】
なお、インバータ回路の入力端子と電源の間および入力端子とグランドの間に挿入するコンデンサＣｖ、Ｃｓの容量値を決定するにあたっては、インバータ回路の電源ラインおよびグランドラインに混入するノイズの周波数特性および抵抗Ｒｐとで構成されるローパスフィルタのカットオフ周波数との関係を考慮して決定すればよい。その際、ＣｖとＣｓの容量値の比によって、電源ラインあるいはグランドライン側から注入されるノイズの感度が変化するため、かかる点についても考慮をして、インバータ回路が用いられる環境に最適な定数設定を行う。このように、インバータ回路が用いられる環境に適した定数設定を行うことにより、入力信号に含まれる不要な低周波のノイズ成分を除去し、かつ、インバータ回路の電源ラインおよびグランドラインから混入するノイズに対しても、回路の誤動作を効果的に防止することができる。
【００１９】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本実施形態においては、インバータ回路に用いられるコンデンサの種別を特に規定しなかったが、インバータ回路の入力端子と電源の間および入力端子とグランドとの間に用いられるコンデンサは、高周波特性に優れたものの方が望ましい。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、入力信号に対して、ローパスフィルタとハイパスフィルタとを備えたことから、入力信号に混入した低周波あるいは高周波のノイズ成分を除去して、必要な帯域の信号成分だけをディジタル回路に供給することができるという効果がある。また、ディジタル回路の入力端子と電源の間および入力端子とグランドとの間にコンデンサを配置したことから、ディジタル回路の電源ラインやグランドラインからの混入してくるノイズを入力端子にも注入することで、ディジタル回路内部で発生するノイズによる閾値電圧の変動に追従させ、ディジタル回路内部の高周波ノイズを見かけ上除去することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかるディジタル回路の周辺回路図である。
【図２】本発明の実施形態にかかるディジタル回路において、ノイズの混入がない場合の入力信号と閾値および出力信号との関係を示す図である。
【図３】本発明の実施形態にかかるディジタル回路のグランドラインにノイズが混入した場合を示す図である。
【図４】従来例にかかるディジタル回路のグランドラインにノイズが混入した場合の入力信号と閾値および出力信号との関係を示す図である。
【図５】本発明の実施形態にかかるディジタル回路のグランドラインにノイズが混入した場合入力信号と閾値および出力信号との関係を示す図である。
【図６】従来のディジタル回路についての一般的な入力回路を示した図である。
【図７】従来のディジタル回路の入力部にハイパスフィルタを挿入した回路を示した図である。
【図８】従来のディジタル回路の入力部にローパスフィルタおよびハイパスフィルタを挿入した回路を示した図である。
【図１】
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【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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