(57)【要約】【課題】  消費電力の増加や不要電磁輻射の増大、チップ面積の増加の問題を解消して、かつ伝送信号の波形劣化を補償する伝送システムの損失補償方式を提供する。【解決手段】  送信側のドライバ回路、伝送路、受信側のリミットアンプおよび受信側論理回路で構成される伝送システムに適用される伝送波形補償回路１０９であって、リミットアンプ１０５の出力信号において同一符号が連続した場合に制御信号を出力する連続符号パターン検出器１０７と、この制御信号を受けて伝送信号の振幅を振幅が小さくなる方向にシフトするためのシフト信号を出力するレベルシフタ１０６と、このシフト信号を受けて伝送信号の電圧をシフトする機能を持ち、伝送信号を受信する入力バッファ１０４と、伝送信号の減衰量に応じてシフト量を調節するためのシフト量調節回路１０８を備えることで、符号間干渉を低減し、アイパターンの開口度およびジッタを改善する。【選択図】  図１
2005130172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送信号において同一符号が連続した場合に制御信号を出力する連続符号パターン検出器と、前記連続符号パターン検出器から出力された前記制御信号を受けて前記伝送信号の振幅を振幅が小さくなる方向にシフトするためのシフト信号を出力するレベルシフタと、前記レベルシフタから出力された前記シフト信号を受けて前記伝送信号の電圧を振幅が小さくなる方向にシフトする機能を持ち、前記伝送信号を受信する入力バッファとを有することを特徴とする伝送波形補償回路。
【請求項２】
請求項１記載の伝送波形補償回路において、
前記伝送信号を伝送する伝送路の減衰量に応じてシフト量を調節するための信号を前記レベルシフタに出力するシフト量調節回路をさらに有することを特徴とする伝送波形補償回路。
【請求項３】
請求項２記載の伝送波形補償回路において、
前記シフト量調節回路は、前記入力バッファが出力するレベルシフト波形がアイパターンの開口度を示すアイマスクを満足する波形となるようにシフト量を調節することを特徴とする伝送波形補償回路。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項記載の伝送波形補償回路において、
前記連続符号パターン検出器は、前記伝送信号を数ビット分保持しておくシフトレジスタと、前記シフトレジスタからの出力信号を加算する加算回路とを含むことを特徴とする伝送波形補償回路。
【請求項５】
差動伝送信号において同一符号が連続した場合に制御信号を出力する連続符号パターン検出器と、前記連続符号パターン検出器から出力された前記制御信号を受けて前記差動伝送信号の振幅を振幅が小さくなる方向にシフトするためのシフト信号をそれぞれ出力する一対のレベルシフタと、前記一対のレベルシフタから出力された前記シフト信号を受けて前記差動伝送信号のそれぞれの電圧を振幅が小さくなる方向にシフトする機能を持ち、前記差動伝送信号を受信する一対の入力バッファとを有することを特徴とする伝送波形補償回路。
【請求項６】
請求項５記載の伝送波形補償回路において、
前記一対のレベルシフタは、前記差動伝送信号のＨｉｇｈ電圧側またはＬｏｗ電圧側のどちらか一方の電圧をシフトすることを特徴とする伝送波形補償回路。
【請求項７】
請求項５または６記載の伝送波形補償回路において、
前記差動伝送信号のそれぞれを伝送する伝送路の減衰量に応じてシフト量を調節するための信号を前記一対のレベルシフタにそれぞれ出力する一対のシフト量調節回路をさらに有することを特徴とする伝送波形補償回路。
【請求項８】
請求項７記載の伝送波形補償回路において、
前記一対のシフト量調節回路は、前記一対の入力バッファが出力するレベルシフト波形がアイパターンの開口度を示すアイマスクを満足する波形となるようにシフト量を調節することを特徴とする伝送波形補償回路。
【請求項９】
請求項５乃至８のいずれか１項記載の伝送波形補償回路において、
前記連続符号パターン検出器は、前記差動伝送信号を数ビット分保持しておくシフトレジスタと、前記シフトレジスタからの出力信号を加算する加算回路とを含むことを特徴とする伝送波形補償回路。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項記載の伝送波形補償回路を用いた伝送システムであって、
伝送信号を送信するドライバ回路と、前記伝送信号を伝送する伝送路と、受信した伝送信号の振幅を任意の振幅に増幅するリミットアンプと、前記リミットアンプの出力信号を論理処理する受信側論理回路と、前記リミットアンプの出力信号において同一符号が連続した場合に前記伝送信号の電圧を振幅が小さくなる方向にシフトする前記伝送波形補償回路とを有することを特徴とする伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速の電気信号を送受信するための伝送波形補償回路技術に関するものであり、特に、高速信号を送受信するＩＣ、およびそれを用いて構成される通信機器、サーバ、通信ＩＣなどの装置における損失補償方式に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＣ間や伝送装置間のデータ伝送容量が急速に増加しており、これに伴いＩＣや伝送装置を構成するドライバ回路とレシーバ回路を電気的に接続する伝送路１本当りのデータ伝送速度においては、たとえば２．５Ｇｂ／ｓや１０Ｇｂ／ｓといった高速化が求められている。このような伝送路１本当りのデータ伝送速度の高速化は、表皮効果や誘電体損失による減衰の増加を招く。伝送路における信号の減衰は周波数が高くなるに従い増大し、伝送信号のデータ列に起因する符号間干渉を生じるため、レシーバ回路に必要なアイパターンの開口度やジッタを満たす信号波形を伝送することが困難となる。
【０００３】
この問題を解決する従来技術として、ドライバ回路側で送信信号波形の一部の振動振幅を強調しておくプリエンファシス方式と呼ばれる損失補償方式がある。この方式は、データ伝送速度や伝送距離、誘電体材料定数などで決定される伝送路の損失量を予め見積もっておき、ドライバ回路側で損失分を増幅した信号を送信することで、レシーバ回路の受信信号波形を補償する方式である。また、レシーバ回路側にて受信信号波形を改善する方式として、たとえば特許文献１に記載されているような、伝送路における損失の周波数特性をハイパスフィルタ（イコライザ回路）により補償することで受信信号波形を改善する方式がある。
【特許文献１】特開２００３−１６８９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記のプリエンファシス方式では、送信信号の振幅を増幅するために消費電力の増加や不要電磁輻射の増大を招くという問題がある。また、前記のハイパスフィルタを用いた波形補償方式では、容量などのアナログ素子を用いるために一信号当たりの補償回路の面積は約１ｍｍ2と大きくなり、チップ面積の増大を招くという問題がある。これらの問題は、ＩＣチップや装置の価格やランニングコストの上昇の要因となる。
【０００５】
そこで、本発明は、これら従来技術の問題点である消費電力の増加や不要電磁輻射の増大、チップ面積の増加の問題を解消して、かつ伝送信号の波形劣化を補償する損失補償方式を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の伝送波形補償回路は、伝送信号において同一符号が連続した場合に制御信号を出力する連続符号パターン検出器と、この制御信号を受けて伝送信号の振幅を振幅が小さくなる方向にシフトするためのシフト信号を出力するレベルシフタと、このシフト信号を受けて伝送信号の電圧を振幅が小さくなる方向にシフトする機能を持ち、伝送信号を受信する入力バッファとで構成され、さらに伝送信号の減衰量に応じてシフト量を調節するためのシフト量調節回路を備えることを特徴とするものである。あるいは、差動伝送信号に適用するために、連続符号パターン検出器と、一対の、レベルシフタ、入力バッファ、シフト量調節回路を備えることを特徴とするものである。
【０００７】
すなわち、本発明の伝送波形補償回路は、伝送信号を送信するドライバ回路と、伝送信号を伝送する伝送路と、受信した伝送信号の振幅を任意の振幅に増幅するリミットアンプと、リミットアンプの出力信号を論理処理する受信側論理回路とで構成される伝送システムに適用され、リミットアンプの出力信号のデータ列において同一符号が連続した場合に入力バッファで受信した伝送信号の電圧を振幅が小さくなる方向にシフトするものである。また、伝送波形補償回路を構成する連続符号パターン検出器、レベルシフタ、入力バッファ、シフト量調節回路は、トランジスタのみで構成できるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、伝送信号において同一符号が連続した場合に伝送信号の電圧を振幅が小さくなる方向にシフトすることで、符号間干渉を低減し、アイパターンの開口度およびジッタを改善することが可能となる。
【０００９】
また、本発明によれば、受信側での補償方法であることから小さな消費電力で動作可能であるため、装置のコストやランニングコストの増加を抑え、かつ波形の劣化した電気信号を補償してエラーレートの改善や伝送距離の延伸、同距離を伝送する場合にはより安い基板材料の使用が可能となる。
【００１０】
さらに、本発明によれば、伝送波形補償回路を構成する各回路は、トランジスタのみで構成できることから、回路サイズを小さくしてチップ面積の増加を抑えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１２】
以下においては、本発明による特徴を分かり易くするために、本発明の伝送波形補償回路を適用した伝送システムと、本発明に対する比較例の伝送波形補償回路を持たない伝送システムとを比較しながら説明する。
【００１３】
まず、図１により、本発明の伝送波形補償回路を適用した実施の形態の伝送システムの構成の一例を説明する。図１は、本実施の形態の伝送システムを示すブロック図である。
【００１４】
本実施の形態の図１に示す伝送システムは、伝送信号を送信するドライバ回路１０１と、伝送信号を伝送する伝送路１０３と、伝送信号を受信すると共に電圧をシフトすることの可能な入力バッファ１０４と、受信した伝送信号の振幅を任意の振幅に増幅するリミットアンプ１０５と、リミットアンプ１０５の出力信号を論理処理する受信側論理回路１０２と、リミットアンプ１０５の出力信号において同一符号が連続した場合に制御信号を出力する連続符号パターン検出器１０７と、制御信号を受けて入力バッファ１０４にシフト信号を出力するレベルシフタ１０６と、伝送路１０３の減衰量に応じてシフト量を調節するシフト量調節回路１０８と、シフト量調節回路１０８を制御する調節信号源１１０で構成される。
【００１５】
本実施の形態の伝送システムにおいて、伝送波形補償回路１０９は、入力バッファ１０４と、連続符号パターン検出器１０７と、レベルシフタ１０６と、シフト量調節回路１０８で構成され、伝送信号のデータ列において同一符号が連続した場合に電圧を振幅が小さくなる方向にシフトすることで、符号間干渉を低減し、アイパターンの開口度およびジッタを改善するように構成したものである。
【００１６】
この伝送システムにおける動作は、以下のようになる。まず、ドライバ回路１０１から伝送信号を送信すると、この伝送信号は伝送路１０３を通じて伝送される。この伝送路１０３を通じて伝送されてきた伝送信号を入力バッファ１０４で受信し、リミットアンプ１０５に出力する。このリミットアンプ１０５では、受信した伝送信号の振幅を任意の振幅に増幅して受信側論理回路１０２に出力する。
【００１７】
このとき、リミットアンプ１０５の出力信号は、連続符号パターン検出器１０７にて同一符号が連続しているか否かが検出される。もし、同一符号が連続している場合には、伝送信号の電圧を振幅が小さくなる方向にシフトするように、レベルシフタ１０６に対して制御信号を出力する。なお、同一符号が連続していない場合には、連続符号パターン検出器１０７から制御信号は出力されない。
【００１８】
さらに、レベルシフタ１０６では、制御信号を受けて入力バッファ１０４にシフト信号を出力する。このシフト信号は、調節信号源１１０の制御により、伝送路１０３の減衰量に応じてシフト量がシフト量調節回路１０８により調節される。そして、レベルシフタ１０６からシフト信号を受けた入力バッファ１０４は、シフト量調節回路１０８によるシフト量に基づいて、伝送信号の電圧を振幅が小さくなる方向にシフトして、同様に、リミットアンプ１０５に出力する。このようにして、伝送信号において同一符号が連続した場合に、伝送信号の電圧は振幅が小さくなる方向にシフトされる。
【００１９】
これに対して、図１３により、本発明に対する比較例として、伝送波形補償回路を持たない伝送システムの構成の一例を説明する。図１３は、伝送波形補償回路を持たない伝送システムを示すブロック図である。
【００２０】
本発明に対する比較例の図１３に示す伝送システムは、伝送信号を送信するドライバ回路１００１と、伝送信号を受信する入力バッファ１００２と、受信信号を任意の振幅に増幅するリミットアンプ１００５と、リミットアンプ１００５の出力信号を論理的に処理する受信側論理回路１００３と、ドライバ回路１００１と入力バッファ１００２を電気的に接続する伝送路１００４で構成され、本発明のような伝送波形補償回路を接続しない構成となっている。
【００２１】
次に、図２、図１４により、本実施の形態の図１に示す伝送システムにおける各回路間の伝送信号波形と、本発明に対する比較例の図１３に示す伝送システムにおける各回路間の伝送信号波形とを比較しながら説明する。
【００２２】
なお、これらの伝送システムにおいて、伝送路の周波数特性は、図１５に示すような周波数特性とする。図１５は、伝送路の一般的な周波数特性を示すものであり、横軸を周波数とし、縦軸を減衰量とする。図１５に示すように、伝送路１０３，１００４は、表皮効果や誘電体損失により周波数が高くなるほど減衰が大きくなる。
【００２３】
まず、図１４により、本発明に対する比較例の図１３に示す伝送システムにおける各回路間の伝送信号波形の一例を説明する。図１４は、図１３に示す伝送システムにおける、ドライバ回路１００１の送信信号波形１０１１ａと、伝送路１００４を伝送して入力バッファ１００２に到達した受信信号波形１０１１ｂを示す。図１４において、Ａは横軸を時間、縦軸を電圧（１２０１：Ｈｉｇｈ電圧、１２０２：Ｌｏｗ電圧）とした伝送信号の波形１０１１ａ，１０１１ｂを示し、Ｂは伝送信号波形を１ビット刻みで重ね書きしたアイパターン１２１１ａ，１２１１ｂを示している。
【００２４】
本発明に対する比較例の図１３に示す伝送システムにおいて、ドライバ回路１００１より送信された立ち上がり／立ち下がり特性の良好な送信信号波形１０１１ａは、伝送路１００４において高周波成分が劣化し、受信信号波形１０１１ｂとなる。このため、伝送信号のデータ列に依存して波形の電圧などが変化してしまう符号間干渉が生じ、受信信号のアイパターン１２１１ｂの開口度が劣化する。
【００２５】
たとえば、図１４に示すように、データ列が１、０、１、０、１、０、０、０、１、０、１…の例において、データタイミングｔ６’、ｔ７’、ｔ８’では０（Ｌｏｗ電圧）が３ビット連続しており、受信信号波形１０１１ｂは直流でのＬｏｗ電圧１２０２に近づいていく。データタイミングｔ８で符号が反転すると、ｔ４’での反転時に比べ低い電圧から波形が立ち上がり始めるため、ｔ９’の波高値はｔ５’時の波高値に比べて小さくなる。また、同じ電圧に到達するにはｔ４’に比べて時間がかかるため、ジッタとなって見える。上述したような立ち上がり／立ち下がり特性の劣化および信号の波高値の減少により、受信信号波形１０１１ｂのアイパターン１２１１ｂの開口度は劣化し、リミットアンプ１００５に必要なアイパターンの開口度を示すアイマスク１２０３を満足することができない。
【００２６】
すなわち、このアイパターン１２１１ｂは、伝送信号の劣化が少なければ、アイ（目の形）の開き方が大きく、符号が１か０かの識別に余裕が大きいことになる。従って、伝送系の仕様を満足するには、アイパターンの開口度を示すアイマスク１２０３の枠の中に、受信信号波形１０１１ｂを１ビット刻みで重ね書きしたアイパターン１２１１ｂが入らないように補償することが必要となる。
【００２７】
この問題を解決する、本発明の伝送波形補償回路を適用した本実施の形態の伝送システムでは、前記図１のような構成により、図２に一例を示すような伝送信号波形となる。図２は、図１に示す伝送システムにおける、ドライバ回路１０１の送信信号波形１１１と、伝送路１０３を伝送した受信信号波形１１２と、伝送波形補償回路１０９により電圧をシフトしたレベルシフト波形１１３と、リミットアンプ１０５によりレベルシフト波形の振幅を増幅した増幅信号波形１１４を示す。図２において、Ａは横軸を時間、縦軸を電圧（２０２：Ｈｉｇｈ電圧、２０３：Ｌｏｗ電圧）とした伝送信号波形を示し、Ｂは伝送信号波形を１ビット刻みで重ね書きしたアイパターン２１１，２１２，２１３，２１４を示している。図２におけるｔｎとｔｎ’の差分（ｔｎ’−ｔｎ）は、伝送路１０３における伝播遅延時間を表す。また、伝送路１０３は図１５と同じ特性を持つこととする。
【００２８】
本実施の形態の図１に示す伝送システムにおいて、伝送波形補償回路１０９は、連続符号パターン検出器１０７により、リミットアンプ１０５から出力されたデータ符号と、１ビット前に出力されたデータ符号を比較することにより、同一符号の連続したデータ列を検出する。ドライバ回路１０１にて図２に示すようなデータ列（１、０、１、０、１、０、０、０、１、０、１…）の信号が送信された場合、データタイミングｔ６’までの期間については、同一符号が連続するデータ列が存在しないため、連続符号パターン検出器１０７は制御信号を出力しない。
【００２９】
しかし、データタイミングｔ６’、ｔ７’およびｔ８’においては、０（Ｌｏｗ電圧）が２ビット以上連続していることから、連続符号パターン検出器１０７はレベルシフタ１０６に制御信号を出力する。レベルシフタ１０６は、制御信号を受けると、受信信号波形１１２の電圧を振幅の小さくなる方向へシフトするように入力バッファ１０４にシフト信号を伝送し、入力バッファ１０４ではシフト信号に応じて受信信号波形１１２の電圧をシフトする。同一符号が連続するデータ列の電圧をシフトすることで、データタイミングｔ９’のように同一符号が連続した後に符号が反転した場合においても、ｔ５’時の波高値とほぼ同じ波高値を得ることができるため、入力バッファ１０４が出力するレベルシフト波形１１３はアイマスク２０１を満足する波形となる。
【００３０】
また、調節信号源１１０によりシフト量調節回路１０８を制御し、シフト量を調節することで、多様な減衰特性を持つ伝送路１０３に対応する損失補償が可能である。調節信号は電圧値で与えてもよいし、デジタルの信号で与え、シフト量調節回路１０８でデジタル−アナログ変換してもよい。予め伝送路１０３の減衰が決まっている場合には、調節信号源１１０およびシフト量調節回路１０８を省くことができる。
【００３１】
以上では、同一符号が２ビット以上連続した場合に動作する伝送波形補償回路１０９について説明したが、アイマスクを満足する信号波形を得ることが可能であれば、同一符号が３ビット以上連続した場合にのみ動作する伝送波形補償回路や、同一符号が４ビット以上連続した場合にのみ動作する伝送波形補償回路といった構成を採ることも可能である。
【００３２】
以上のように、本発明の伝送波形補償回路１０９を伝送システムに適用することにより、伝送信号波形を改善し、受信側論理回路１０２を正常に動作することが可能となる。
【００３３】
次に、図３により、伝送波形補償回路の電源投入時のセットアップ手順の一例を説明する。図３は、伝送波形補償回路の電源投入時のセットアップ手順を示すフローチャートである。
【００３４】
本実施の形態の伝送システムのように、データ伝送速度の増加によりデータ信号とクロック信号を並送するデータ伝送方式では、データ信号とクロック信号のスキュー調整が困難であるため、クロック信号をデータ信号に埋め込むデータ伝送方式が使用されることがある。このようなデータ伝送方式において、電源投入時における伝送波形補償回路１０９の動作を安定化するため、受信信号の平均レベルが振幅の中点となるようなトレーニングパターンを流し、クロック信号の抽出を確実に行えるようにする必要がある。以下に手順を説明する。
【００３５】
伝送システムの電源投入（Ｓ１３０１）後に、ドライバ回路１０１はトレーニングパターンを送信する（Ｓ１３０３）。この電源投入（Ｓ１３０１）時、受信側の伝送波形補償回路１０９はＯＦＦにしておく（Ｓ１３０２）。トレーニングパターンとしては、たとえば、０、１、０、１…といった０と１の符号を交互に配したデータ列がある。トレーニングパターンをある適当な時間流すと、受信データの平均レベルは振幅の中点に近づくため、リミットアンプ１０５の出力でトレーニングパターンが波形整形され、受信側論理回路１０２内のクロック再生回路が動作する（Ｓ１３０４）。このクロック再生回路が動作（Ｓ１３０４）した後、伝送波形補償回路１０９を動作させる（Ｓ１３０５）。
【００３６】
以上のようなセットアップ手順により、電源投入時の伝送波形補償回路１０９を安定化することが可能となる。
【００３７】
次に、図４により、本発明の伝送波形補償回路を差動信号伝送方式に用いた実施の形態の伝送システムの一例を説明する。図４は差動信号伝送方式の伝送システムを示すブロック図である。
【００３８】
図４に示す差動信号伝送方式の伝送システムは、差動伝送信号を送信するドライバ回路３０１と、差動伝送信号を伝送する差動伝送路３０２と、差動伝送路３０２の直後に設けられ、差動伝送信号を受信すると共に電圧をシフトすることの可能な２つの入力バッファ３０３ａ，３０３ｂと、２つの入力バッファ３０３ａ，３０３ｂから出力された差動伝送信号を受けて振幅を任意の振幅に増幅する差動リミットアンプ３０４と、差動リミットアンプ３０４の出力信号を論理処理する受信側論理回路１０２と、差動リミットアンプ３０４の出力信号において同一符号が連続した場合に制御信号を出力する連続符号パターン検出器１０７と、制御信号を受けて２つの入力バッファ３０３ａ，３０３ｂにシフト信号を出力する２つのレベルシフタ３０６ａ，３０６ｂと、差動伝送路３０２の減衰量に応じてシフト量を調節する２つのシフト量調節回路３０５ａ，３０５ｂで構成される。この伝送システムを構成する各回路の機能は、前述した図１の各回路と同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
【００３９】
本実施の形態の差動信号伝送方式の伝送システムにおいて、伝送波形補償回路３０７は、差動伝送信号に適用するために一対の各回路、具体的には、２つの入力バッファ３０３ａ，３０３ｂと、連続符号パターン検出器１０７と、２つのレベルシフタ３０６ａ，３０６ｂと、２つのシフト量調節回路３０５ａ，３０５ｂで構成され、さらに２つのシフト量調節回路３０５ａ，３０５ｂを制御する２つの調節信号源３０８ａ，３０８ｂが設けられている。
【００４０】
次に、図５により、図４に示す伝送システムにおける各回路間の伝送信号波形の一例を説明する。図５は、図４に示す伝送システムにおける、ドライバ回路３０１の差動送信信号波形３１１ａ，３１１ｂと、差動伝送路３０２を伝送した差動受信信号波形３１２ａ，３１２ｂと、伝送波形補償回路３０７により電圧をシフトした差動レベルシフト波形３１３ａ，３１３ｂと、差動リミットアンプ３０４により差動レベルシフト波形の振幅を増幅した増幅信号波形３１４を示す。
【００４１】
差動信号伝送方式では、差動信号における符号判定は、一方の信号より他方の信号の電圧が高い場合は１、低い場合は０、というように差動信号間の電圧の差により行われる。図５において、Ａは横軸を時間、縦軸を電圧（４０２：Ｈｉｇｈ電圧、４０３：Ｌｏｗ電圧）とした伝送信号の波形３１１ａ，３１１ｂ，３１２ａ，３１２ｂ，３１３ａ，３１３ｂ，３１４を示し、Ｂは伝送信号波形において差動信号の差分を取って１ビット刻みで重ね書きしたアイパターン４１１，４１２，４１３，４１４を示している。
【００４２】
本実施の形態の差動信号伝送方式の伝送システムにおいて、伝送波形補償回路３０７では、まず、連続符号パターン検出器１０７により差動リミットアンプ３０４の出力信号において所定のビット数以上の連続パターンを検出する。連続符号パターン検出器１０７は、同一符号が連続した場合に制御信号を２つのレベルシフタ３０６ａ，３０６ｂに出力する。２つのレベルシフタ３０６ａ，３０６ｂは、制御信号を受けると差動受信信号波形３１２ａ，３１２ｂの電圧を振幅の小さくなる方向へシフトするように、２つの入力バッファ３０３ａ，３０３ｂにシフト信号を伝送する。
【００４３】
これらの動作により、２つの入力バッファ３０３ａ，３０３ｂが出力する差動レベルシフト波形３１３ａ，３１３ｂの差分をとったレベルシフト波形のアイパターン４１３は、アイマスク４０１を満足する波形となる。図５に示す差動のレベルシフト波形３１３ａ，３１３ｂは、Ｈｉｇｈ電圧４０２側とＬｏｗ電圧４０３側の双方の電圧をシフトした波形であり、差動レベルシフト波形３１３ａ，３１３ｂの差分を取ったアイパターン４１３はアイマスク４０１を満足する波形となっている。
【００４４】
以上のように、差動信号伝送方式の伝送システムとすることで、図１に示す実施の形態の伝送システムに比べて、コモンモードノイズによる波形劣化の影響を受けにくくすることができる。
【００４５】
また、差動信号伝送方式の伝送システムにおいて、図６に示すレベルシフト波形５１１ａ，５１１ｂは、図４に示す伝送波形補償回路３０７において、Ｈｉｇｈ電圧４０２側あるいはＬｏｗ電圧４０３側のどちらか一方のみ（図６ではＬｏｗ電圧４０３側）の信号振幅をシフトしたレベルシフト波形を示している。このようなどちらか一方のみの電圧をシフトするような伝送波形補償回路３０７は、Ｈｉｇｈ電圧４０２側およびＬｏｗ電圧４０３側の双方の電圧をシフトする場合に比べて損失補償の効果は小さくなるが、回路規模を小さくすることができる。
【００４６】
すなわち、図６に示すレベルシフト波形５１１ａ，５１１ｂ、増幅信号波形５１２において、レベルシフト波形５１１ａ，５１１ｂの差分をとったレベルシフト波形のアイパターン５１３はアイマスク４０１を満足する波形となり、また損失補償の効果は増幅信号波形５１２のアイパターン５１４に現れるように図５に比べて多少小さくなる。
【００４７】
次に、図７により、差動信号で動作する伝送波形補償回路のトランジスタレベルの回路の一例を説明する。図７は、差動信号で動作する伝送波形補償回路のトランジスタレベルの回路の回路図である。
【００４８】
図７に示す伝送波形補償回路は、入力バッファと、レベルシフタ６１８と、連続符号パターン検出器６１９と、リミットアンプ６２０で構成される。入力バッファには、トランジスタ６０１ａ，６０１ｂ，抵抗６０３ａ，６０３ｂ，６０４ａ，６０４ｂ、電流源６０２ａ，６０２ｂが含まれる。レベルシフタ６１８には、トランジスタ６０８ａ，６０８ｂ，６０９ａ，６０９ｂ，６１２ａ，６１２ｂ，６１３ａ，６１３ｂ、電流源６１０ａ，６１０ｂ，６１１ａ，６１１ｂが含まれる。連続符号パターン検出器６１９には、ＡＮＤ回路６１４、ＮＯＲ回路６１５、フリップフロップ回路６１６，６１７が含まれる。リミットアンプ６２０には、トランジスタ６０６ａ，６０６ｂ，６０７ａ，６０７ｂ、電流源６０５が含まれる。
【００４９】
図７において、ＶｉｐおよびＶｉｎは差動の伝送信号を、Ｖｏｕｔは伝送波形補償回路により補償された信号を示している。また、ＶｄｄおよびＶｄｃは直流電源を示しており、Ｖｄｃの電圧値はＡＮＤ回路６１４およびＮＯＲ回路６１５のＨｉｇｈ電圧とＬｏｗ電圧の中点に設定する。
【００５０】
連続符号パターン検出器６１９は、２つのフリップフロップ回路６１６，６１７と、ＡＮＤ回路６１４およびＮＯＲ回路６１５で構成することができる。フリップフロップ回路６１６，６１７は、データを１ビットだけ保持するものである。リミットアンプ６２０の出力信号と１ビット前の信号を、ＡＮＤ回路６１４およびＮＯＲ回路６１５で比較することにより、連続符号パターンを検出することが可能である。具体的な動作は、リミットアンプ６２０の出力信号と１ビット前の信号が共にＨｉｇｈである場合にはＡＮＤ回路６１４の出力がＨｉｇｈとなり、リミットアンプ６２０の出力信号と１ビット前の信号が共にＬｏｗである場合にはＮＯＲ回路６１５の出力がＨｉｇｈとなり、それ以外のデータ列の場合にはＡＮＤ回路６１４およびＮＯＲ回路６１５の出力は共にＬｏｗとなる。
【００５１】
レベルシフタ６１８は、制御信号を受けて入力バッファに流れる電流値を変化させる。具体的な動作は、ＡＮＤ回路６１４の出力がＨｉｇｈとなった場合には、レベルシフタを構成するトランジスタ６１３ａ，６１３ｂにＶｄｃより高い電圧が印加される。これにより、Ｖｉｐ側の入力バッファ（トランジスタ６０１ａ）に流れる電流は大きくなるため、入力バッファ（６０１ａ）の出力電圧は低くなり、またＶｉｎ側の入力バッファ（トランジスタ６０１ｂ）に流れる電流は小さくなるため、入力バッファ（６０１ｂ）の出力電圧は高くなる。
【００５２】
ＮＯＲ回路６１５の出力がＨｉｇｈとなった場合には、レベルシフタ６１８を構成するトランジスタ６０９ａ，６０９ｂにＶｄｃより高い電圧が印加される。これにより、Ｖｉｐ側の入力バッファ（６０１ａ）に流れる電流は小さくなるため、入力バッファ（６０１ａ）の出力電圧は高くなり、またＶｉｎ側の入力バッファ（６０１ｂ）に流れる電流は大きくなるため、入力バッファ（６０１ｂ）の出力電圧は低くなる。
【００５３】
以上のように、リミットアンプ６２０の出力信号において同一符号が連続した場合に、伝送信号の電圧は振幅が小さくなる方向にシフトすることができ、また伝送波形補償回路を構成する各回路をトランジスタで構成することで、回路サイズを小さくできるので、チップ面積の増加を抑えることにつながる。
【００５４】
次に、図８、図９により、図１に示す伝送波形補償回路の連続符号パターン検出器を、シフトレジスタと加算回路で構成した一例を説明する。図８は、図１に示す伝送波形補償回路の連続符号パターン検出器をシフトレジスタと加算回路で構成した図である。図９は、伝送信号のデータ列に対する４ビットの加算回路の出力信号を示している。
【００５５】
図８に示す伝送システムは、ドライバ回路１０１と、伝送路１０３と、入力バッファ１０４と、リミットアンプ１０５と、受信側論理回路１０２と、レベルシフタ１０６と、リミットアンプ１０５の出力信号を数ビット分保持するシフトレジスタ７０１と、シフトレジスタ７０１の出力信号を加算し、この加算した値に応じてレベルシフタ１０６に出力する制御信号を変える加算回路７０２で構成される。
【００５６】
図９は、データＤＡＴＡ０〜１５において、Ｄ０はリミットアンプ１０５の出力符号を、Ｄ−１は１ビット前の出力符号を、Ｄ−２は２ビット前の出力符号を、Ｄ−３は３ビット前の出力符号を、Ｄｓは加算結果をそれぞれ示している。
【００５７】
この伝送システムにおいて、レベルシフタ１０６は、加算結果が−２の場合にはＨｉｇｈ側に大きく、−１の場合にはＨｉｇｈ側に小さく、０の場合には何もせず、１の場合にはＬｏｗ側に小さく、２の場合にはＬｏｗ側に大きく、電圧をシフトするように入力バッファ１０４にシフト信号を出力する。このように、連続符号パターン検出器にシフトレジスタ７０１と加算回路７０２を用いることにより、同一符号が連続するビット数に応じて、電圧のシフト量を変えることができる。
【００５８】
この例によると、伝送路通過後の波形の立ち上がり／立ち下がり時間がデータ周期の３倍以上となる場合においても、正確な補償が可能となり、図１の実施の形態と比べて補償後のジッタを小さくすることができる。
【００５９】
次に、図１０、図１１により、本発明の伝送波形補償回路をＩＣパッケージ化した補償回路ＩＣを適用した伝送システムの一例を説明する。図１０は、本発明の伝送波形補償回路をＩＣパッケージ化した補償回路ＩＣを、送信ＩＣおよび伝送波形補償手段を持たない受信ＩＣで構成される伝送システムに適用した図である。図１１は、補償回路ＩＣの内部回路の構成の一例を示すブロック図である。
【００６０】
図１０に示す伝送システムは、送信ＩＣ８０１と、伝送波形補償手段を持たない受信ＩＣ８０２と、伝送波形補償回路をＩＣパッケージ化した補償回路ＩＣ８０３と、信号を伝送する伝送路８０４で構成される。
【００６１】
この伝送システムにおいて、補償回路ＩＣ８０３は、図１１に示すように、入力バッファ９０１と、リミットアンプ９０２と、レベルシフタ９０３と、連続符号パターン検出器９０４と、シフト量調節回路９０５で構成することができる。この補償回路ＩＣ８０３を構成する各回路の機能は、前述した図１の各回路と同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。図１１において、９０７は伝送路８０４を伝送した信号を受信する信号入力端子Ｖｉを、９０８は伝送波形補償回路により補償された信号を出力する信号出力端子Ｖｏを、９０９はシフト量調節回路を制御する制御信号端子Ｖｃｏｎをそれぞれ示している。
【００６２】
この伝送システムにおいて、送信ＩＣ８０１から送信された信号波形は伝送路８０４において高周波成分が減衰し、立ち上がり／立ち下がり特性の劣化した波形となる。補償回路ＩＣ８０３では、このような信号波形を信号入力端子９０７で受信し、損失による劣化を補償した信号波形を信号出力端子９０８より出力する。受信ＩＣ８０２の直前に補償回路ＩＣ８０３を接続することにより、エラーレートの改善や伝送距離の延伸、同距離を伝送する場合にはより安い基板材料の使用が可能となる。
【００６３】
以上のように、伝送波形補償回路をＩＣパッケージ化した補償回路ＩＣ８０３を、伝送波形補償手段を持たない伝送システムに用いることにより、従来の電気信号送受信装置を用いて、伝送信号を高速化する場合あるいは伝送信号を長距離伝送する場合においても、伝送波形補償手段を持たない受信ＩＣ８０２において誤作動のない伝送システムを構築することが可能となる。
【００６４】
次に、図１２により、本発明の伝送波形補償回路を用いた高速信号を送受信する装置の一例を説明する。図１２は、伝送波形補償回路を用いた高速信号を送受信する装置のブロック図を示す。
【００６５】
図１２においては、光ファイバで送られた伝送信号の転送経路をスイッチングする伝送装置１４０７を示しており、伝送信号を光−電気信号変換する複数の光モジュール１４０１と、光信号を伝送する複数の光ファイバ１４０２と、伝送信号の転送経路を決定する複数のスイッチＩＣ１４０３と、複数のスイッチＩＣ１４０３間を電気的に接続するバックボード１４０５で構成される。光モジュール１４０１やスイッチＩＣ１４０３は、電気信号を送受信するＩ／Ｏ回路１４０４の受信側に、本発明の伝送波形補償回路を適用している。この伝送装置１４０７においては、２つの光モジュール１４０１と１つのスイッチＩＣ１４０３が各ボード１４０６に実装され、これらの各ボード１４０６がバックボード１４０５を通じて電気的に接続された構成となっている。
【００６６】
この伝送装置１４０７では、たとえば、各ボード１４０６において、一方の光ファイバ１４０２を通じて受信した光信号を、この光ファイバ１４０２が接続された一方の光モジュール１４０１により光信号から電気信号に変換する。さらに、この電気信号をスイッチＩＣ１４０３により転送経路を決定する。たとえば、同じボード１４０６上の他方の光モジュール１４０１に転送経路が決定された場合には、この他方の光モジュール１４０１により電気信号から光信号に変換する。そして、この他方の光モジュール１４０１に接続された他方の光ファイバ１４０２により光信号を送信する。また、異なるボード１４０６上の光モジュール１４０１に転送経路が決定された場合には、このボード１４０６からバックボード１４０５を通じて、他のボード１４０６上の光モジュール１４０１により電気信号から光信号に変換して、この光モジュール１４０１に接続された光ファイバ１４０２により光信号を送信する。
【００６７】
以上のように、本発明の伝送波形補償回路を適用した光モジュール１４０１やスイッチＩＣ１４０３を用いて伝送装置１４０７を構成することにより、安価なボード（基板）を用いて、誤作動の無い伝送装置を実現することが可能となる。なお、このような伝送装置の具体例としては、これに限定されるものではないが、たとえばスイッチボード、ルータ、サーバ、コンピュータおよびコンピュータの周辺機器などが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の伝送波形補償回路を適用した実施の形態の伝送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において、図１に示す伝送システムにおける各回路間の伝送信号波形を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態において、伝送波形補償回路の電源投入時のセットアップ手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明において、伝送波形補償回路を差動信号伝送方式に用いた実施の形態の伝送システムを示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態において、図４に示す伝送システムにおける各回路間の伝送信号波形を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態において、図４に示す伝送システムにおいて、Ｈｉｇｈ電圧あるいはＬｏｗ電圧側のどちらか一方のレベルをシフトする場合の伝送信号波形を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態において、差動信号で動作する伝送波形補償回路のトランジスタレベルの回路を示す回路図である。
【図８】本発明の実施の形態において、図１に示す伝送波形補償回路の連続符号パターン検出器をシフトレジスタと加算回路で構成した図である。
【図９】本発明の実施の形態において、図８に示す連続符号パターン検出器における伝送信号のデータ列に対する４ビットの加算回路の出力信号を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態において、伝送波形補償回路をＩＣパッケージ化した補償回路ＩＣを適用した伝送システムを示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態において、図１０に示す補償回路ＩＣの内部回路の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施の形態において、伝送波形補償回路を用いた高速信号を送受信する装置を示すブロック図である。
【図１３】本発明に対する比較例としての、伝送波形補償回路を持たない伝送システムを示すブロック図である。
【図１４】本発明に対する比較例において、図１３に示す伝送システムにおける各回路間の伝送信号波形を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態および本発明に対する比較例において、伝送路の一般的な周波数特性を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０１…ドライバ回路、１０２…受信側論理回路、１０３…伝送路、１０４…入力バッファ、１０５…リミットアンプ、１０６…レベルシフタ、１０７…連続符号パターン検出器、１０８…シフト量調節回路、１０９…伝送波形補償回路、１１０…調節信号源、１１１…送信信号波形、１１２…受信信号波形、１１３…レベルシフト波形、１１４…増幅信号波形、２０１…アイマスク、２０２…Ｈｉｇｈ電圧、２０３…Ｌｏｗ電圧、２１１…アイパターン（送信信号波形）、２１２…アイパターン（受信信号波形）、２１３…アイパターン（レベルシフト波形）、２１４…アイパターン（増幅信号波形）、３０１…ドライバ回路、３０２…差動伝送路、３０３ａ，３０３ｂ…入力バッファ、３０４…差動リミットアンプ、３０５ａ，３０５ｂ…シフト量調節回路、３０６ａ，３０６ｂ…レベルシフタ、３０７…伝送波形補償回路、３０８ａ，３０８ｂ…調節信号源、３１１ａ，３１１ｂ…差動送信信号波形、３１２ａ，３１２ｂ…差動受信信号波形、３１３ａ，３１３ｂ…差動レベルシフト波形、３１４…増幅信号波形、４０１…アイマスク、４０２…Ｈｉｇｈ電圧、４０３…Ｌｏｗ電圧、４１１…アイパターン（送信信号波形）、４１２…アイパターン（受信信号波形）、４１３…アイパターン（レベルシフト波形）、４１４…アイパターン（増幅信号波形）、５１１ａ，５１１ｂ…レベルシフト波形、５１２…増幅信号波形、５１３…アイパターン（レベルシフト波形）、５１４…アイパターン（増幅信号波形）、６０１ａ，６０１ｂ，６０６ａ，６０６ｂ，６０７ａ，６０７ｂ，６０８ａ，６０８ｂ，６０９ａ，６０９ｂ，６１２ａ，６１２ｂ，６１３ａ，６１３ｂ…トランジスタ、６０２ａ，６０２ｂ，６０５，６１０ａ，６１０ｂ，６１１ａ，６１１ｂ…電流源、６０３ａ，６０３ｂ，６０４ａ，６０４ｂ…抵抗、６１４…ＡＮＤ回路、６１５…ＮＯＲ回路、６１６，６１７…フリップフロップ回路、６１８…レベルシフタ、６１９…連続符号パターン検出器、６２０…リミットアンプ、７０１…シフトレジスタ、７０２…加算回路、７０３…伝送波形補償回路、８０１…送信ＩＣ、８０２…受信ＩＣ、８０３…補償回路ＩＣ、８０４…伝送路、９０１…入力バッファ、９０２…リミットアンプ、９０３…レベルシフタ、９０４…連続符号パターン検出器、９０５…シフト量調節回路、９０６…伝送波形補償回路、９０７…信号入力端子、９０８…信号出力端子、９０９…制御信号端子、１００１…ドライバ回路、１００２…入力バッファ、１００３…受信側論理回路、１００４…伝送路、１００５…リミットアンプ、１０１１ａ…送信信号波形、１０１１ｂ…受信信号波形、１２０１…Ｈｉｇｈ電圧、１２０２…Ｌｏｗ電圧、１２０３…アイマスク、１４０１…光モジュール、１４０２…光ファイバ、１４０３…スイッチＩＣ、１４０４…Ｉ／Ｏ回路、１４０５…バックボード、１４０６…ボード、１４０７…伝送装置。
【図１】
2005130172.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】
2005130172.tif 000009
【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】
2005130172.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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