(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対称伝送路から差動デジタル信号を受信し、前記伝送路と接続する一対の差動入力端子（Ａ、Ｂ）と、前記伝送路を経て受信する信号に対応するデータ信号を出力する出力端とを有する線路受信機回路であって、
一対の差動入力端子（Ａ、Ｂ）から入力信号を受信すべく接続された第１の一対の差動入力を有する第１の差動入力段（１）と、
第１の差動入力段（１）は、第１のコモンモード電圧範囲内のコモンモード電圧を有する差動信号を受信および処理し、
一対の差動入力端子（Ａ、Ｂ）から入力信号を受信すべく接続された第２の一対の差動入力を有する第２の差動入力段（２）と、
第２の差動入力段（２）は、第２のコモンモード電圧範囲内のコモンモード電圧を有する差動信号を受信および処理し、
第１の差動入力段から提供される出力信号と第２の差動入力段から提供される出力信号を結合する手段を含み、
第１の差動入力段（１）の動作状態を検出する手段（Ｎ５，Ｎ６）と、
前記動作状態は、第１の差動入力段の入力のコモンモード入力電圧に依存し、コモンモード入力電圧レベルが第１の差動入力段のコモン動作範囲の限界に近接することを示し、
コモンモード入力電圧レベルが第１の差動入力段のコモンモード動作範囲の限界に近接することを第１の差動入力段の検出された動作状態が示すとき、第２の差動入力段を可能化する手段（Ｐ１、Ｎ７、Ｎ８）とを含むことを特徴とする線路受信機回路。
【請求項２】
請求項１記載の線路受信機回路であって、
第１の電流源回路（ＣＩ１）を含み、
検出された動作状態は、第１の電流源回路（ＣＩ１）から第１の差動入力段に供給される動作電流（Ｉ１）量である線路受信機回路。
【請求項３】
請求項２記載の線路受信機回路であって、第１の差動入力段の動作状態を検出する手段は、第１の電流源回路（ＣＩ１）から実際に第１の差動入力段に供給される電流（Ｉ１）のミラー電流（Ｉ４）を提供する電流ミラー回路（Ｎ１、Ｎ２、Ｎ５、Ｎ６）を含む線路受信機回路。
【請求項４】
請求項３記載の線路受信機回路であって、電流ミラー回路は、
線路受信機回路の第１の入力端子（Ａ、Ｂ）の一方（Ａ）に関連し制御電流入力およびミラー電流入力を有する第１の電流ミラー回路（Ｎ１、Ｎ５）と、
線路受信機回路の第１の入力端子（Ａ、Ｂ）の他方（Ｂ）に関連し制御電流入力およびミラー電流入力を有する第２の電流ミラー回路（Ｎ２、Ｎ６）とを含み、
第１の電流ミラー回路（Ｎ１、Ｎ５）の制御電流入力および第２の電流ミラー回路（Ｎ２、Ｎ６）の制御電流入力は、第１の電流源回路（ＣＩ１）から供給される電流を分割すべく接続され、
第１および第２の電流ミラー回路は、第１の電流ミラー回路に流れる制御電流と第２の電流ミラー回路に流れる制御電流との比が入力端子（Ａ、Ｂ）の端子間の電位差に依存するように入力端子（Ａ、Ｂ）に接続されてなる線路受信機回路。
【請求項５】
請求項４記載の線路受信機回路であって、
前記第１および第２の電流ミラー回路（Ｎ１、Ｎ５；Ｎ２、Ｎ６）のミラー電流入力は、第１のミラー電流（１４）を提供すべく相互接続され、
第２の差動入力段（Ｎ９、Ｎ１０）を可能化または非可能化にする手段（ＣＩ２、Ｎ７、Ｎ８、Ｐ１）は、第１のミラー電流（Ｉ４）に応じて第２の差動入力段を可能化することを特徴とする線路受信機回路。
【請求項６】
請求項４または５記載の線路受信機回路であって、
第２の電流（Ｉ５）を提供する第２の電流源回路（ＣＩ２）と、
第２の電流源回路（ＣＩ２）は、第１および第２の電流ミラー回路（Ｎ１、Ｎ５；Ｎ２、Ｎ６）のミラー電流入力に給電すべく接続され、
第２の電流源回路（ＣＩ２）から供給されミラー電流入力には流れないシャント電流（Ｉ５−Ｉ４）を流すシャント回路（Ｐ１、Ｎ７）とを含み、
第２の差動入力段（Ｎ９、Ｎ１０）を可能化または非可能化する手段（ＣＩ２、Ｎ７、Ｎ８、Ｐ１）は、シャント電流（Ｉ５−Ｉ４）に応じて第２の差動入力段を可能化する線路受信機回路。
【請求項７】
請求項１または６記載の線路受信機回路であって、第２の差動入力段は、第１の入力端子（Ａ）から信号をゲートで受信すべく接続された第１のトランジスタ（Ｎ９）と、第２の入力端子（Ｂ）から信号をゲートで受信すべく接続された第２のトランジスタ（Ｎ１０）とを含む線路受信機回路。
【請求項８】
請求項７記載の線路受信機回路であって、第２の差動入力段（Ｎ９、Ｎ１０）を可能化する手段は、
シャント電流（Ｉ５−Ｉ４）を制御電流入力で受信すべく接続された第３の電流ミラー回路（Ｎ７、Ｎ８）を含み、
差動増幅器回路の第１および第２のトランジスタ（Ｎ９、Ｎ１０）は、第３の電流ミラー回路のミラー電流入力に接続される線路受信機回路。
【請求項９】
請求項６から８のいずれかに記載の線路受信機回路であって、第２の電流源の出力電圧を所定電位に保つ手段（Ｐ１）を含む線路受信機回路。
【請求項１０】
請求項９記載の線路受信機回路であって、第２の電流源の出力電圧を所定電位に保つ手段は、第２の電流源（ＣＩ２）にソースが接続されたトランジスタ（Ｐ１）を含み、シャント電流がこのトランジスタを流れる線路受信機回路。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載の線路受信機回路であって、電流ミラー回路は、カスケード回路タイプである線路受信機回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、対称伝送路から差動信号を受信するための線路受信機回路に関するものである。この種の線路受信機回路は、ＷＯ  ９５  １７７６３で周知である。
【０００２】
線路受信機回路は、伝送路から信号を受信するために使用される。対称伝送路における差動信号の送信は、線路受信機の入力端での受信信号が必ずしも、線路受信機回路の明確な電位、例えば接地電位を基準にするわけではなく、第２の線路受信機入力の電位を基準として使用することを意味する。
【０００３】
線路受信機側から見ると、伝送路のコモンモード電圧は、常に明確な電圧または限定的電圧幅に収まっているわけではない。これには、種々の理由がある。例えば、対称伝送路によって相互接続される異なるシステムコンポーネントは、それぞれの接地基準電位にオフセットを持っていることがある。別の理由として、線路受信機回路は、それぞれが異なるコモンモード電圧を与える複数の異なる信号送信規格に会わせるための設計目的を満足しなければならない。
【０００４】
しかし、実際には、任意の広範囲コモンモード電圧で線路受信機回路を動作させることはできない。伝送路のコモンモード電圧が線路受信機のコモンモード電圧範囲の限界を超えると、伝送路からの信号受信の信頼性が低下するか、あるいは受信不能になる。したがって、可能な限りコモンモード入力電圧範囲の広い線路受信機回路を提供することが望ましい。
【０００５】
これを達成するために、部分的に重なり合う異なるコモンモード電圧範囲で動作するように設計された平行二入力段がＷＯ  ９５  １７７６３に開示されている。その回路の入力におけるコモンモード電圧が所定レベルに達して第２の入力回路が動作可能な状態になると、両入力段による後段の同時駆動を避けるために第１の入力回路は、非動作状態にされる。これは、同時駆動状態になると、総合的な信号遅延が入力コモンモード電圧レベルに依存して好ましくない結果になることがあるからである。この開示による回路は、総合コモンモード電圧動作範囲の低域で前記第１および前記第２の段の間の切り換えを行う。
【０００６】
本発明の目的は、広いコモンモード動作範囲で動作し、総合コモンモード動作範囲の比較的高い領域で前記第１段と前記第２段の間の切り換えが行われる線路受信機回路を提供することである。
【０００７】
本発明によれば、この目的は、請求項１の記載に従って達成される。発明の好ましい実施例は、従属項に記載されている。
【０００８】
本発明による線路受信機回路は、伝送路との間で、それぞれインターフェース関係にある複数の入力段を設けることによってコモンモード電圧動作範囲を拡張する。各入力段は、各段に定められた特定のコモンモード電圧範囲で動作するように構成される。コモンモード動作範囲を拡張するために、それらのコモンモード電圧動作範囲は、互いを部分的に重なり合うようになっている。各入力段から出力される信号は、適切に結合される。入力コモンモードレベルに依存する第１の段の実際の動作状態を検出することによって、第２の段が起動される。第２の段が起動されるのは、検出された前記第１の段の動作状態から、コモンモード電圧レベルが前記第１の段のコモンモード動作範囲の限界に接近していることが判明した場合に限られる。
【０００９】
前記第１の段は、低い方のコモンモード動作範囲で動作し、第２の段は、高い方のコモンモード動作範囲で動作ように構成することが好ましい。
【００１０】
好ましい実施例によれば、線路受信機回路は、低コモンモード電圧範囲用にフローティング電流ミラー回路を含む第１の入力段と、高コモンモード電圧範囲用に電圧差動増幅器を含む第２の入力段とを有する。合成出力信号を得るために、第１の入力段および第２の入力段の出力は、同一負荷成分で動作するように接続される。
【００１１】
前記第２の入力段をそれぞれ動作可能状態、非動作状態にするための前記手段は、コモンモード入力電圧が第１の入力段のコモンモード電圧範囲の限界に達するか限界を超えた時に第２の入力段を徐々に動作可能状態にし、その他の場合は、第２の入力段を非動作状態に保つことが好ましい。
【００１２】
添付図面を参照しながら以下に本発明の好ましい実施例を説明する。
【００１３】
図１において、参照番号１は、線路受信機回路の第１の入力段、参照番号２は、線路受信機回路の第２の入力段を表す。Ｖｃｃは、高電位供給用の電源線、ＧＮＤは、低電位供給用の低電源線を表す。ＡとＢは、線路受信機の差動入力端子を表す。ＸとＹは、図１の線路受信機回路の差動出力を表す。
【００１４】
この実施例の第１の入力段１は、低コモンモード入力電圧範囲で動作するように設計される。第２の入力段２は、低コモンモード入力電圧範囲と部分的に重畳する比較的高いコモンモード入力電圧範囲で動作するように設計される。「コモンモード電圧」は、入力端子ＡとＢの両方において、接地ＧＮＤを基準とする電圧成分を意味する。
【００１５】
図１で示される実施例では、第１の入力段１は、ＮＭＯＳトランジスタＮ１およびＮ３から成る電流ミラー回路を含む。トランジスタＮ１とＮ３のソースは、入力端子Ａに接続される。トランジスタＮ１のドレインとトランジスタＮ１のゲートが相互接続されて、電流ミラー回路の制御電流入力が構成される。トランジスタＮ３のゲートとトランジスタＮ１のゲートは、相互接続される。トランジスタＮ３のドレインは、ミラー電流入力を構成する。高電源線ＶｃｃとトランジスタＮ１のドレインの間には、定電流源ＣＩ１が接続される。ＶｃｃとトランジスタＮ３のドレインの間には、負荷インピーダンスＲ１が接続される。トランジスタＮ３のドレインは、出力信号Ｘを供給する。
【００１６】
入力段１は、更に、トランジスタＮ２およびＮ４から成る電流ミラー回路を含む。トランジスタＮ２およびＮ４のソースは、入力端子Ｂに接続される。トランジスタＮ２のドレインおよびゲートとトランジスタＮ４のゲートは、相互接続される。トランジスタＮ２のドレインは、制御電流入力を構成し、定電流源ＣＩ１に接続される。この電流ミラー回路のミラー電流入力であるトランジスタＮ４のドレインとＶｃｃとの間には、第２の負荷インピーダンスＲ２が接続される。トランジスタＮ４のドレインは、第２の出力信号Ｙを供給する。
【００１７】
図１で示される実施例では、入力端子Ａ、Ｂにおけるコモンモード入力電圧に依存する前記第１の入力段１の動作状態を検出する手段は、トランジスタＮ５およびＮ６によって具体化される。トランジスタＮ５のソースは、入力端子Ａに接続され、ゲートは、トランジスタＮ１のゲートに接続される。このように、トランジスタＮ１、Ｎ５は、第１の電流ミラー回路を構成し、トランジスタＮ５のドレインがミラー電流入力端になる。トランジスタＮ６のソースは、入力端子Ｂに接続され、ゲートは、トランジスタＮ２のゲートに接続される。このように、トランジスタＮ２、Ｎ６は、第２の電流ミラー回路を構成し、トランジスタＮ６のドレインがミラー電流入力端になる。トランジスタＮ５およびＮ６のドレインは、相互接続される。トランジスタＮ１〜Ｎ６のゲートは、相互接続されて、トランジスタＮ１およびＮ２のドレインに接続される。
【００１８】
図１の実施例では、第２の入力段２を動作可能状態または有効にする手段は、高電源線ＶｃｃとトランジスタＮ５およびＮ６のドレインとの間に接続される第２の定電流源ＣＩ２を含む。この手段は、更に、トランジスタＮ１〜Ｎ５とは逆の導電型のトランジスタＰ１を含む。トランジスタＰ１のソースは、トランジスタＮ５、Ｎ６のドレインに接続され、そのゲートには、高電源Ｖｃｃに対して一定な基準電圧Ｖｒ４が印加される。このようにして、Ｐ１は、ソースフォロワとして機能し、定電流源ＣＩ２の端子間で一定の電圧降下が生じるので、トランジスタＮ５、Ｎ６のドレイン電位が所定レベルに保たれる。
【００１９】
第２の入力段を動作可能状態にする手段は、更に、トランジスタＮ７を含み、そのドレインは、トランジスタＰ１のドレインに接続され、そしてソースは、低電源線ＧＮＤに接続される。トランジスタＮ７のドレインとゲートは、相互接続される。
【００２０】
この実施例の第２の入力段２は、電圧差動増幅器であって、ゲートを入力端子Ａに接続したトランジスタＮ９と、ゲートを入力端子Ｂに接続したトランジスタＮ１０とを有する。トランジスタＮ９およびＮ１０のソースは、相互接続され、トランジスタＮ８のドレインに接続される。トランジスタＮ８のソースは低電源線ＧＮＤに接続される。トランジスタＮ８のゲートは、トランジスタＮ７のゲートに接続され、このトランジスタＮ７とＮ８によって電流ミラー回路が構成される。トランジスタＮ９のドレインは、トランジスタＮ４のドレインおよび出力端子Ｙに接続される。トランジスタＮ１０のドレインは、トランジスタＮ３のドレインおよび出力端子Ｘに接続される。
【００２１】
次に、この回路の動作を説明する。動作説明のために、最初は、第１の入力段１が動作可能状態になる低いレベルのコモンモード電圧で端末ＡとＢに入力信号が印加され、そして第２の入力段２の動作可能範囲まで広がる場合を想定する。
【００２２】
端子ＡとＢが低コモンモードレベルのとき、トランジスタＮ１およびＮ２は、電流分割器として機能し、電流源ＣＩ１から供給される電流Ｉ１は、端子Ａ、Ｂ間の電圧差に応じて、これらのトランジスタに分配される。Ｎ１とＮ３によって電流ミラー回路が構成されているため、電流Ｉ２は、Ｎ２を流れる電流のイメージ、電流Ｉ３は、Ｎ１を流れる電流のイメージになる。従って、入力端子Ａ、Ｂの端子間の電圧差は、出力信号として出力端子Ｘ、Ｙの端子間に現れる。
【００２３】
また、トランジスタＮ１、Ｎ５によって電流ミラー回路が構成され、トランジスタＮ２、Ｎ６によって別の電流ミラー回路が構成されるため、電流Ｉ４は、定電流源ＣＩ１から供給される電流Ｉ１のイメージになる。端子Ａ、Ｂのコモンモード電圧に依存する第１の入力段の動作状態は、電流Ｉ１で表される。コモンモード電圧が増加すると、それに応じて定電流源ＣＩ１の端子間電圧降下も減少し、最終的に、定電流源ＣＩ１が供給電流Ｉ１を維持することができない値になる。これは、入力段１がそのコモンモード電圧動作範囲の上限に達したことを意味する。
【００２４】
第２の定電流源ＣＩ２から供給される電流Ｉ５は、トランジスタＰ１を通って電流１４電流と（Ｉ５−Ｉ４）とに分割される。Ｉ４は、Ｉ１のイメージであるので、電流Ｉ１、すなわち電流Ｉ４が増加し始めると、電流（Ｉ５−Ｉ４）は、減少し始める。
【００２５】
トランジスタＮ７を流れる電流（Ｉ５−Ｉ４）は、電流Ｉ６に反映され、その一部分がトランジスタＮ９およびＮ１０に流れる。入力端子Ａ、Ｂにおけるコモンモード電圧が入力段１の上限に近づくと、Ｎ７を通る電流は、増加し始め、電流Ｉ６も同様に増加し始め、第２の入力段２が徐々に動作可能状態に入っていくと同時に、第１の入力段１は、徐々に動作を停止する。従って、第２の入力段２の起動は、第１の入力段１の動作状態に依存しており、第１の入力段１のコモンモード動作範囲の上限において正確に、第２の入力段２は、第１の入力段１の機能を引き継ぐ。
【００２６】
第１の電流源ＣＩ１と第２の電流源ＣＩ２から供給される電流は、同程度の大きい値であることが好ましい。これは、例えば、電流源ＣＩ１およびＣＩ２を電流ミラー回路として実施し、Ｉ１をＩ５のイメージとすることによって達成される。この場合、Ｎ３のドレイン電流Ｉ２とトランジスタＮ１０を流れるドレイン電流Ｉ８の総和は、入力端子Ａ、Ｂにおけるコモンモード電圧からほとんど完全に独立している。適切な修正によって、Ｉ３とＩ７の総和にも同様のことが成り立つ。
【００２７】
図２は、本発明による線路受信機回路の第２の実施例を示す。この実施例において、図１の第１の実施例の要素と同等またはそれに対応する要素は、同じ参照番号で示される。図２における、そのような要素の説明については、重複を避けるために図１を参照する。
【００２８】
図２で示される実施例において第１の入力段１は、ドレイン・ソース経路をシリーズ接続したトランジスタＰ１５、Ｐ１６から成る定電流源を有する。図２の実施例では、図１のすべての電流源とすべての電流ミラー回路は、カスケード回路として具体化される。一般に、カスケード回路は、２つのトランジスタのドレイン・ソース経路をシリーズ接続したものである。一方のトランジスタは、他方のトランジスタのドレイン・ソース電圧を明確なレベルに保つためにソースフォロワとして動作する。この他方のトランジスタのゲートは、トランジスタのシリーズ接続を流れる電流を制御するための制御入力として機能する。この種のカスケード回路は、上記のようなものとして知られている。
【００２９】
図２の実施例では、トランジスタＮ１１、Ｎ１２から成るカスケード回路およびトランジスタＮ３１、Ｎ３２から成るカスケード回路によって、図１のトランジスタＮ１およびＮ３に相当する電流ミラー回路が構成される。
【００３０】
同様に、図２のトランジスタＮ２１、Ｎ２２から成るカスケード回路およびトランジスタＮ４１、Ｎ４２から成るカスケード回路によって更に、図１のトランジスタＮ２、Ｎ４に相当する電流ミラー回路が構成される。
【００３１】
トランジスタＮ５１、Ｎ５２のカスケード回路は、図１のトランジスタＮ５、Ｎ１と同様のトランジスタＮ１１、Ｎ１２を含むカスケード回路を備えた電流ミラー回路を構成する。トランジスタＮ６１、Ｎ６２のカスケード回路は、図１のトランジスタＮ６、Ｎ２と同様のトランジスタＮ２１、Ｎ２２を含むカスケード回路を備えた電流ミラーを構成する。
【００３２】
図２の実施例は、それぞれのカスケード回路のソースフォロワＮ１１、Ｎ２１、Ｎ３１、Ｎ４１、Ｎ５１、Ｎ６１のための基準電圧Ｖｒ２を発生させるように接続されたトランジスタＮ９１、Ｎ９２を含む。トランジスタＮ９１のソースは、入力端子Ａと接続され、トランジスタＮ９２のソースは、入力端子Ｂと接続される。トランジスタＮ９１とＮ９２のドレインは、相互接続される。トランジスタＮ９１とＮ９２のゲートは、相互接続されると共に、それらのドレインに接続される。トランジスタＮ９１、Ｎ９２に電流Ｉ９が供給されると、端子Ａ、Ｂにおいてコモンモード電圧に対する基準電圧Ｖｒ２が発生する。電流Ｉ９は、ＰＭＯＳトランジスタＰ１７、Ｐ１８から成る定電流源で生成される。トランジスタＰ１７のソースは、Ｖｃｃに接続される。トランジスタＰ１７のドレインは、トランジスタＰ１８のソースに接続される。トランジスタＰ１８のドレインは、トランジスタＮ９１、Ｎ９２のドレインおよびゲートに接続される。
【００３３】
Ｐ１２は、ＰＭＯＳトランジスタを表しており、その機能は、図１の定電流源ＣＩ２に対応する。このトランジスタのソースは、Ｖｃｃに接続され、ドレインは、トランジスタＰ１のソースに接続される。トランジスタＰ１２、Ｐ１５、Ｐ１７のゲートには、Ｖｃｃに相当する基準電位Ｖｒ５が印加される。トランジスタのＰ１、Ｐ１６、Ｐ１８のゲートには、電位Ｖｒ５より低いが、Ｖｃｃに相当する基準電位Ｖｒ４が印加される。
【００３４】
トランジスタＮ７１、Ｎ７２のカスケード回路およびトランジスタＮ８１、Ｎ８２のカスケード回路によって、図１のトランジスタＮ７、Ｎ８に対応する電流ミラー回路が構成される。トランジスタのＮ７１、Ｎ８１のゲートには、低電源線ＧＮＤに相当する同一基準電位Ｖｒ３が印加される。
【００３５】
図２のＰＭＯＳトランジスタＰ１３、Ｐ１４は、図１の各負荷インピーダンスＲ１、Ｒ２を具体化したものである。トランジスタＰ１３、Ｐ１４のソースは、Ｖｃｃに接続される。トランジスタＰ１３のドレインは、Ｎ３１のドレインおよびＮ１０のドレインに接続され、出力信号Ｘを供給する。トランジスタＰ１４のドレインは、トランジスタＮ４１のドレインおよびトランジスタＮ９のドレインに接続され、出力信号Ｙを供給する。Ｐ１３、Ｐ１４のゲートに印加される基準電位Ｖｒ６は、Ｖｃｃに対して一定に保たれ、トランジスタＰ１３、Ｐ１４で形成される負荷インピーダンスが決まる。
【００３６】
それぞれのカスケード回路においてソースフォロワとして機能するトランジスタＮ５１、Ｎ６１、Ｎ１１、Ｎ２１、Ｎ３１、Ｎ４１のゲートは、すべて、トランジスタＮ９１、Ｎ９２のドレインに接続されて基準電圧Ｖｒ２が印加される。それぞれのカスケード回路において電流制御トランジスタとして機能するトランジスタＮ５２、Ｎ６２、Ｎ１２、Ｎ２２、Ｎ３２、Ｎ４２のゲートは、すべて、トランジスタＮ１１、Ｎ２１のドレインに接続されて基準電圧Ｖｒｌが印加される。
【００３７】
本発明による線路受信機回路を実現するため、図１、図２の実施例は、ＭＯＳＦＥＴトランジスタを採用する。もちろん、バイポーラトランジスタあるいはバイポーラとＣＭＯＳトランジスタの組み合わせによって同様の設計（Ｌｅｉｔｕｎｇｓｅｍｐｆａｎｇｅｒｓｃｈａｌｔｋｒｅｉｓ）が可能である。上記実施例では、第１および第２の入力段にＮＭＯＳＦＥＴが使用される。ＮＭＯＳＦＥＴをＰＭＯＳＦＥＴで置き換えるか、あるいはその逆でも、同様に設計することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による線路受信機回路の第１の実施例。
【図２】  本発明による線路受信機回路の第２の実施例。
【図１】
0004253436.tif 000002
【図２】
0004253436.tif 000003