(57)【要約】【課題】差動伝送回路の低消費電力を実現する。【解決手段】送信回路１０の送端トランジスタ１１，１２のエミッタに、差動伝送線路３０の線路３１，３２を介して、終端抵抗Ｒ２１，Ｒ２２の片端を接続する。終端抵抗Ｒ２１，Ｒ２２の他端を、共通に電流源Ｉ２１とキャパシタＣ２１に接続し、キャパシタＣ２１の他端は電圧端子ＶＧ２３に接続する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信回路の第１、第２の送端トランジスタのエミッタに、差動伝送線路又は差動伝送配線を介して、終端用の第１、第２の抵抗のそれぞれの片端を接続した受信回路において、
前記第１、第２の抵抗のそれぞれの他端を、共通に電流源に接続したことを特徴とする受信回路。
【請求項２】
請求項１に記載の受信回路において、
前記第１、第２の抵抗のそれぞれの他端を、共通に、第１のキャパシタを介して第１の電圧端子に接続したことを特徴とする受信回路。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の受信回路において、
前記送信回路の前記第１、第２の送端トランジスタのコレクタを、第３、第４の抵抗を介して第２の電圧端子にそれぞれ接続し、又は第２、第３のキャパシタを介して第３の電圧端子にそれぞれ接続し、又は共通の第５の抵抗を介して前記第２の電圧端子にし、又は共通の第４のキャパシタを介して前記第３の電圧端子に接続したことを特徴とする受信回路。
【請求項４】
請求項３に記載の受信回路において、
前記第３、第４の抵抗の前記第２の電圧端子側を第５、第６のキャパシタを介して第４の電圧端子に接続したことを特徴とする受信回路。
【請求項５】
第１、第２の送端トランジスタを有する送信回路と、終端用の第１、第２の抵抗を有する受信回路と、前記第１、第２の送端トランジスタのエミッタと前記第１、第２の抵抗との間を接続する差動伝送線路又は差動伝送配線を内蔵する半導体集積回路において、
前記第１、第２の抵抗のそれぞれの他端を、共通に電流源に接続したことを特徴とする半導体集積回路。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体集積回路において、
前記第１、第２の抵抗のそれぞれの他端を、共通に、第１のキャパシタを介して第１の電圧端子に接続したことを特徴とする半導体集積回路。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の半導体集積回路において、
前記送信回路の前記第１、第２の送端トランジスタのコレクタを、第３、第４の抵抗を介して第２の電圧端子にそれぞれ接続し、又は第２、第３のキャパシタを介して第３の電圧端子にそれぞれ接続し、又は共通の第５の抵抗を介して前記第２の電圧端子にし、又は共通の第４のキャパシタを介して前記第３の電圧端子に接続したことを特徴とする半導体集積回路。
【請求項８】
請求項７に記載の半導体集積回路において、
前記第３、第４の抵抗の前記第２の電圧端子側を第５、第６のキャパシタを介して第４の電圧端子に接続したことを特徴とする半導体集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、差動伝送線路又は差動伝送配線を介して送信回路に接続される受信回路、並びに、それら送信回路、差動伝送線路又は差動伝送配線および受信回路を内蔵する半導体集積回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
伝送回路に関する従来技術として、特許文献１に示す伝送回路がある。この伝送回路は送信回路の送端トランジスタのエミッタと受信回路の入力バッファとの間を１本の伝送線路で接続して構成したものである。
【０００３】
この技術を用いた従来の差動伝送回路の一例を図５に示す。この従来例は、集積回路からなる送信回路１０の送端トランジスタＱ１１，Ｑ１２のエミッタと、集積回路からなる受信回路２０の終端抵抗Ｒ２１，Ｒ２２をもつ入力バッファ２１との間を、プリント基板上において、２本の線路３１，３２からなる差動伝送線路３０で接続したものである。終端抵抗Ｒ２１，Ｒ２２の他端は電圧端子ＶＧ２１（例えば、ＧＮＤ端子）に接続されている。
【特許文献１】特開平６−１５２３７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、この差動伝送回路では、送端トランジスタＱ１１，Ｑ１２のベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅを０．９Ｖ、送端トランジスタＱ１１のベース電圧Ｖｂを２．０Ｖ、終端抵抗Ｒ２１，Ｒ２２の抵抗値を５０Ω、トランジスタＱ１１，Ｑ１２のベース電圧の差（差動振幅）Ｖｓを０．８Ｖとすると、線路３１に流れる電流Ｉ１と線路３２に流れる電流Ｉ２の和Ｉは、
Ｉ＝Ｉ１＋Ｉ２
＝（Ｖｂ−Ｖｂｅ）／Ｒａ＋（Ｖｂ−Ｖｂｅ−Ｖｓ）／Ｒｂ
＝(2.0-0.9)/50+(2.0-0.9-0.8)/50
＝２２＋６＝２８ｍＡ
となる。ただし、線路３１，３２での損失は無視した。よって、電源電圧を２．０Ｖとしても、消費電力が５６ｍＷにも達していた。
【０００５】
本発明の目的は、より低消費電力を実現できるようにした受信回路および半導体集積回路を提供することである。
【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、請求項１にかかる発明の受信回路は、送信回路の第１、第２の送端トランジスタのエミッタに、差動伝送線路又は差動伝送配線を介して、終端用の第１、第２の抵抗のそれぞれの片端を接続した受信回路において、前記第１、第２の抵抗のそれぞれの他端を、共通に電流源に接続したことを特徴とする。
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の受信回路において、前記第１、第２の抵抗のそれぞれの他端を、共通に、第１のキャパシタを介して第１の電圧端子に接続したことを特徴とする。
請求項３にかかる発明は、請求項１又は２に記載の受信回路において、前記送信回路の前記第１、第２の送端トランジスタのコレクタを、第３、第４の抵抗を介して第２の電圧端子にそれぞれ接続し、又は第２、第３のキャパシタを介して第３の電圧端子にそれぞれ接続し、又は共通の第５の抵抗を介して前記第２の電圧端子にし、又は共通の第４のキャパシタを介して前記第３の電圧端子に接続したことを特徴とする。
請求項４にかかる発明は、請求項３に記載の受信回路において、前記第３、第４の抵抗の前記第２の電圧端子側を第５、第６のキャパシタを介して第４の電圧端子に接続したことを特徴とする。
請求項５にかかる発明の半導体集積回路は、第１、第２の送端トランジスタを有する送信回路と、終端用の第１、第２の抵抗を有する受信回路と、前記第１、第２の送端トランジスタのエミッタと前記第１、第２の抵抗との間を接続する差動伝送線路又は差動伝送配線を内蔵する半導体集積回路において、前記第１、第２の抵抗のそれぞれの他端を、共通に電流源に接続したことを特徴とする。
請求項６にかかる発明は、請求項５に記載の半導体集積回路において、前記第１、第２の抵抗のそれぞれの他端を、共通に、第１のキャパシタを介して第１の電圧端子に接続したことを特徴とする。
請求項７にかかる発明は、請求項５又は６に記載の半導体集積回路において、前記送信回路の前記第１、第２の送端トランジスタのコレクタを、第３、第４の抵抗を介して第２の電圧端子にそれぞれ接続し、又は第２、第３のキャパシタを介して第３の電圧端子にそれぞれ接続し、又は共通の第５の抵抗を介して前記第２の電圧端子にし、又は共通の第４のキャパシタを介して前記第３の電圧端子に接続したことを特徴とする。
請求項８にかかる発明は、請求項７に記載の半導体集積回路において、前記第３、第４の抵抗の前記第２の電圧端子側を第５、第６のキャパシタを介して第４の電圧端子に接続したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、終端用の第１、第２の抵抗の各他端を、共通に電流源に接続するので、その第１、第２の抵抗の各他端がある電圧に持ち上げられ、終端抵抗や差動伝送線路又は差動伝送配線で消費される電力を低減でき、１０Ｇｂ／ｓ以上の高速信号の伝送を低電力で実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
＜第１の実施例＞
図１は本発明の第１の実施例の差動伝送回路の構成を示す回路図である。本実施例の差動伝送回路は、集積回路からなる送信回路１０の送端トランジスタＱ１１，Ｑ１２のエミッタと、集積回路からなる受信回路２０の終端抵抗Ｒ２１，Ｒ２２をもつ入力バッファ２１との間を、プリント基板上において、２本の線路３１，３２からなる差動伝送線路３０で接続している。そして、終端抵抗Ｒ２１，Ｒ２２の他端を共通に電流源Ｉ２１に接続し、その電流源Ｉ２１の他端を電圧端子ＶＧ２２に接続し、さらに終端抵抗Ｒ２１，Ｒ２２の他端を共通にキャパシタＣ２１に接続し、そのキャパシタＣ２１の他端を電圧端子ＶＧ２３に接続している。電圧端子ＶＧ２２，ＶＧ２３は、例えばＧＮＤ端子である。
【０００９】
なお、差動伝送線路３０は、プリント基板上のパターン配線に限らず、ケーブルであっても良い。また、差動伝送線路３０は、特定の特性インピーダンスをもつ伝送線路に限られず、通常の差動伝送配線であってもよい。さらに、電流源Ｉ２１は、例えばＮＰＮトランジスタのエミッタに抵抗を直列接続した回路、あるいは抵抗のみの回路等で実現することができる。
【００１０】
ここで、送端トランジスタＱ１１，Ｑ１２のベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅを０．９Ｖ、送端トランジスタＱ１１のベース電圧Ｖｂを２．０Ｖ、終端抵抗Ｒ２１，Ｒ２２の抵抗値を５０Ω、送端トランジスタＱ１１，Ｑ１２のベース電圧の差（差動振幅）Ｖｓを０．８Ｖ、終端抵抗Ｒ２１，Ｒ２２と電流源Ｉ２１側との共通接続点Ｎ１の電圧Ｖｇを０．３Ｖとすると、線路３１に流れる電流Ｉ１と線路３２に流れる電流Ｉ２の和Ｉは、
Ｉ＝Ｉ１＋Ｉ２
＝（Ｖｂ−Ｖｂｅ−Ｖｇ）／Ｒａ＋（Ｖｂ−Ｖｂｅ−Ｖｓ−Ｖｇ）／Ｒｂ
＝(2.0-0.9-0.3)/50+(2.0-0.9-0.8-0.3)/50
＝１６＋０＝１６ｍＡ
となる。ただし、線路３１，３２での損失は無視した。これは、図５の回路における電流２８ｍＡと比較すると、約４０％以上の低減が実現されたことになり、大幅に消費電力を削減することができる。
【００１１】
キャパシタＣ２１は、終端抵抗Ｒ２１，Ｒ２２と電流源Ｉ２１との共通接続点Ｎ１の電位Ｖｇを安定化させるためのものであるが、線路３０がチップ間伝送を行うものでは、このキャパシタＣ２１が無くても良好な信号伝送を実現することができることがシミュレーションで確認できたのて、必ずしも必要ではない。
【００１２】
＜第２の実施例＞
図２は本発明の第２の実施例の差動伝送回路の構成を示す回路図である。本実施例の差動伝送回路は、１個の集積回路（半導体チップ）４０内に、前記送信回路１０と同じ構成の送信回路１０Ａ、前記受信回路１０と同じ構成の受信回路２０Ａおよび前記差動伝送線路３０と同様の差動伝送線路３０Ａをそれぞぞれ構成したものであり、図１と同じ要素には同じ符号を付けた。ここでは、差動伝送線路３０Ａはチップ内配線となる。
【００１３】
１０Ｇｂ／ｓ以上の高周波信号を次段に供給する場合、配線長が、例えば１００μｍ以上と長くなると、インダクタンスの影響が無視できなくなる。そこで、チップ内であっても、終端抵抗を用いて終端して、信号を伝送する必要がある。本実施例でも、終端抵抗Ｒ２１，Ｒ２２を共通の電流源Ｉ２１に接続し、その終端抵抗Ｒ２１，Ｒ２２と電流源Ｉ２１の共通接続点Ｎ１をキャパシタＣ２１を介して電圧端子ＶＧ２３に接続しているので、図１で説明した場合と同様に消費電力を削減できる。
【００１４】
＜第３の実施例＞
図３は本発明の第３の実施例の差動伝送回路の送信回路１０の一部を示す回路図である。本実施例では、送信回路１０において、送端トランジスタＱ１１のコレクタを抵抗Ｒ１１を介して電圧端子ＶＣＣに接続すると共に、キャパシタＣ１１を介して電圧端子ＶＧ１１に接続し、また、送端トランジスタＱ１２のコレクタを抵抗Ｒ１２を介して電圧端子ＶＣＣに接続すると共に、キャパシタＣ１２を介して電圧端子ＶＧ１２に接続したものである。電圧端子ＶＧ１１，ＶＧ１２は例えばＧＮＤ端子である。
【００１５】
このようにすると、送端トランジスタＱ１１，Ｑ１２のコレクタに直接ワイヤを介して電圧端子ＶＣＣを接続した場合に、ワイヤの寄生素子成分により発振現象の恐れがあったが、これを予防できる。
【００１６】
なお、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２を削除し、又はキャパシタＣ１１，Ｃ１２を削除することは可能である。また、送端トランジスタＱ１１，Ｑ１２のコレクタを共通接続して、抵抗Ｒ１１とＲ１２を共通の１個の抵抗とし、キャパシタＣ１１とＣ１２を共通の１個のキャパシタとしても、同様の効果がある。
【００１７】
＜第４の実施例＞
図４は本発明の第４の実施例の差動伝送回路の送信回路１０の一部を示す回路図である。本実施例では、送信回路１０において、送端トランジスタＱ１１のコレクタを抵抗Ｒ１３を介して電圧端子ＶＣＣに接続し、その抵抗Ｒ１３のコレクタと反対側の接続点をキャパシタＣ１３介して電圧端子ＶＧ１３に接続し、また、送端トランジスタＱ１２のコレクタを抵抗Ｒ１４を介して電圧端子ＶＣＣに接続し、その抵抗Ｒ１４のコレクタと反対側の接続点をキャパシタＣ１４介して電圧端子ＶＧ１４に接続したものである。電圧端子ＶＧ１３，ＶＧ１４は例えばＧＮＤ端子である。このような構成も、第３の実施例と同様の作用効果を得ることができる。
【００１８】
なお、抵抗Ｒ１３，Ｒ１４を削除し、又はキャパシタＣ１３，Ｃ１４を削除することは可能である。また、送端トランジスタＱ１１，Ｑ１２のコレクタを共通接続して、抵抗Ｒ１３とＲ１４を共通の１個の抵抗とし、キャパシタＣ１３とＣ１４を共通の１個のキャパシタとしても、同様の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施例の差動伝送回路の回路図である。
【図２】本発明の第２の実施例の差動伝送回路の回路図である。
【図３】本発明の第３の実施例の差動伝送回路の送信回路の一部の回路図である。
【図４】本発明の第４の実施例の差動伝送回路の送信回路の一部の回路図である
【図５】従来の差動伝送回路の回路図である。
【符号の説明】
【００２０】
１０，１０Ａ：送信回路
２０，２０Ａ：受信回路、２１：入力バッファ
３０，３０Ａ：差動伝送線路
４０：集積回路
【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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