专利名称：信号输出电路的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及用于半导体器件之间的接口等的信号输出电路。
背景技术：
近年来，为了信号传输的高速化、降低功耗而采用LVDS(LowVoltage Differential Signaling低压差分信号)技术。在采用该技术的现有LVDS接口中，使用由恒流源引起的差动振幅来进行信号传输。
上述那样的LVDS接口，例如适用于记录型DVD(Digital VersatileDisc数字化视频光盘)的控制器LSI与激光二极管驱动器IC之间的接口。即，DVD的写入波形是用控制器LSI生成，由激光二极管驱动器IC用相应于写入波形的信号驱动半导体激光器。并且，由于上述写入波形要求严格的时序，所以使用上述LVDS作为接口。
然而，例如当传输速率增加时，随之传输线路的高频损失增大，接收端的电压振幅减少。因此，在传输随机信号等时，因脉冲宽度变化而振幅发生变化、眼图张开度(eye opening)变窄，容易产生图案相关抖动。因此，例如当像上述那样应用于DVD时，即使在记录速度慢的情况下能够没有问题地进行记录波形的传输，但要进行高速记录时，不能无视由传输线路引起的高频损失，无法传输正确的写入波形。
因此，为了防止上述那样的接收端的电压振幅的减少，提出使用预加重电路的技术，在LVDS输出电路的状态转换时使输出信号的振幅增大，抑制边缘部分变钝(dulling)，降低由脉冲宽度引起的振幅变化(例如，参照专利文献1)。
专利文献1日本特开2002-368600号公报
发明内容
然而，当使用上述那样的预加重电路时，由于消耗电流因预加重动作而变动，因此结果容易发生电源噪声。因此，上述DVD中的控制器LSI等数模混合LSI等中，需要实施对模拟功能块的电源噪声对策。
本发明是鉴于上述问题点而做出的，其目的在于通过不使消耗电流产生变动地进行预加重动作，由此使信号传输速度高速化，并将电源噪声抑制到最低。
为了解决上述课题，本发明的实施方式的第一信号输出电路，具有一对输出端子，在稳态时，用与输入信号的电平相应的极性输出预定大小的输出电流，该信号输出电路的特征在于包括经由上述输出端子之间而流过电流的输出电流路径；在上述输出端子之间分流而流过电流的旁路路径，其中，在进行预加重时，使经由上述输出电流路径流过的电流增加，而使经由上述旁路路径流过的电流减少，由此将消耗电流保持成与稳态时相等。
本发明的实施方式的第二信号输出电路，其特征在于在第一信号输出电路中，具有分别流过比上述输出电流大的电流的高电位侧的电流源和低电位侧的电流源，在进行预加重时，使流过上述高电位侧的电流源和低电位侧的电流源的电流经由上述输出电流路径而流过，并且，在稳态时，使流过上述高电位侧的电流源和低电位侧的电流源的电流经由上述旁路路径而流过。
本发明的实施方式的第三信号输出电路，其特征在于在第二信号输出电路中，上述旁路路径，在稳态时使预定量的流过上述高电位侧的电流源的电流流到上述低电位侧的电流源。
本发明的实施方式的第四信号输出电路，其特征在于在第二信号输出电路中，上述旁路路径包括使预定量的从上述高电位侧的电流源流向上述输出端子间的电流分流的低电位侧的旁路路径、和使预定量的从上述输出端子间流向上述低电位侧的电流源的电流分流的高电位侧的旁路路径，上述高电位侧的旁路电路和低电位侧的旁路电路分别被切换成使流向上述输出端子间的电流分流的状态、和与上述输出端子断开而被串联连接的状态。
本发明的实施方式的第五信号输出电路，具有一对输出端子，在稳态时，用与输入信号的电平相应的极性输出预定大小的输出电流，该信号输出电路的特征在于包括第一电流源，流过上述输出电流的两倍的电流；开关元件，根据输入信号的电平选择性地将上述第一电流源连接到上述一对输出端子中的任一方；以及第二电流源和第三电流源，分别连接在上述输出端子的一方或另一方，且共计流过上述输出电流的两倍的电流，其中，在根据输入信号电平的状态变化而将上述第一电流源连接到一方输出端子时的预加重的情况下，使经由与上述另一方输出端子连接的第二电流源而流过的电流减少预定量，并且，使经由与另一方输出端子连接的第三电流源而流过的电流增加上述预定量。
由此，利用流向旁路路径的电流，将稳态时的消耗电流保持为与预加重时相等，或者通过高电位侧或低电位侧的电流源、第一电流源将消耗电流抑制为恒定，因此无论有无预加重动作，消耗电流都不会发生变化，不会出现电源噪声。
本发明的实施方式的第六信号输出电路，其特征在于在第五信号输出电路中，上述第二电流源和第三电流源分别具有多个恒流电路，通过选择性地将各恒流电路连接在输出端子上来控制经由上述第二电流源和第三电流源而流过的电流的大小。
由此，由于能够通过开关元件进行预加重的控制，所以与模拟地控制电流的情况相比，能够容易实现高速化、小型化。
本发明的实施方式的第七信号输出电路，其特征在于在第五信号输出电路中，上述第二电流源和第三电流源分别具有电流镜电路，通过控制成为镜源的电流源的电流的大小来控制经由上述第二电流源和第三电流源而流过的电流的大小。
由此，能够容易将由预加重引起的振幅的增加量按各个系统调整为最佳量。
本发明的实施方式的第八信号输出电路，其特征在于在第一～第五中的任一信号输出电路中，还包括第一触发电路和第二触发电路，该第一触发电路与预定的时钟信号同步地输出上述输入信号；该第二触发电路与上述时钟信号同步地输出基于上述触发电路的输入信号与输出信号的电平差异的信号，由此控制上述预加重的时刻。
由此，在输入信号与时钟信号同步地进行转变的情况下，也能用简单的门电路生成预加重的控制信号，能够使装置小型化。
本发明的实施方式的第九信号输出电路，其特征在于在第一～第五中的任一信号输出电路中，还具有使上述输入信号延迟的延迟元件，基于上述输入信号和被延迟的信号的电平差异，控制上述预加重的时刻。
由此，在输入信号与时钟信号不同步地进行转变的情况下，也能用简单的门电路生成预加重的控制信号，能够使装置小型化。
本发明的实施方式的第十信号输出电路，其特征在于在第一～第五中的任一信号输出电路中，
基于上述输入信号的电平和输出信号的极性来控制上述预加重的时刻。
由此，通过比较输出信号和输入信号而生成预加重的控制信号，由此即使在输出端子的相对于地面的浮置电容等发生了变化时，也能进行最佳的预加重的控制。
本发明的实施方式的第十一信号输出电路，其特征在于在第一～第五中的任一信号输出电路中，根据上述输入信号的频率，控制经由上述输出电流路径而流过的电流的增加量、或经由上述第二电流源和第三电流源而流过的电流的增减量。
因此，相对于随着频率变高而增加的高频损失，能够将由预加重引起的振幅的增加量调整为与频率相应的增加量。
根据本发明，能够使信号传输速度高速化，并能将电源噪声抑制到最低。
图1是实施方式1的LVDS输出电路的电路图。
图2是实施方式2的LVDS输出电路的电路图。
图3是表示实施方式2的电源电路具体结构的电路图。
图4是实施方式3的LVDS输出电路的电路图。
图5是实施方式3的变形例的LVDS输出电路的电路图。
图6是实施方式4的LVDS输出电路的电路图。
图7是表示实施方式4的控制信号和输入信号的关系的时序图。
图8是表示实施方式4的各开关的状态和输出电流的关系的电路图。
图9是表示实施方式4的生成控制信号的控制电路的例子的电路图。
图10是表示实施方式4的生成控制信号的另一控制电路的例子的电路图。
图11是表示实施方式4的生成控制信号的又一控制电路的例子的电路图。
图12是表示实施方式4的变形例的结构的电路图。
具体实施例方式
以下，基于附图详细说明本发明的实施方式。
《发明的实施方式1》图1是本发明的实施方式1的LVDS输出电路的电路图。以下，以该输出电路的稳态输出电流为±I、极性反转时的预加重输出电流为±(I+ΔI)来进行说明。
如图1所示，输出电路具有电流源1101、1102、1131和开关1111～1114、1132。
电流源1101、1102是以大小为(I+ΔI)的电流作为输出(排出或吸入)的电流源，电流源1131是流过大小为(ΔI)的电流的电流源。
开关1111～1114是用于根据未图示的输入信号而切换输出的极性的开关，被控制为如下方式例如在输入信号为H(高)电平时，开关1111、1114为ON(接通)，开关1112、1113为OFF(断开)；而当输入信号为L(低)电平时，开关1111、1114为OFF，开关1112、1113为ON。
开关1132是与电流源1131串联连接的开关，被控制为如下方式在预加重期间、即上述输入信号的电平发生转变时的预定期间为OFF，在其他的稳态时为ON。
在输出端子1121、11122上连接有未图示的外部终端电阻，输入信号为H电平时，从输出端子1121向输出端子1122流过电流，当输入信号为L电平时，流过相反方向的电流。
在如上述那样构成的输出电路中，例如输入信号从L电平转变到H电平时(预加重时)，开关1111、1114为ON，开关1112、1113为OFF，并且开关1132为OFF。由此，流向电流源1101、1102的电流全部流到输出端子1121、1122之间，所以输出振幅成为(I+ΔI)。其后，开关1132成为ON时(稳态时)，流向电流源1101、1102的电流中的(ΔI)经由电流源1131流过，所以输出振幅成为(I)。
而当输入信号从H电平转变到L电平时，开关1111、1114为OFF，开关1112、1113为ON，并且开关1132从OFF变为ON，据此，同样地，输出振幅暂时成为(-I-ΔI)后变成(-I)。
如上所述，通过在输入输出信号发生转变的时刻进行预加重，可得到陡峭的边缘。而且，从电流源1101供给的电流、及由电流源1102而接地的电流，无论在进行预加重的情况下还是稳态状态的情况下，都成为(I+ΔI)。因此，消耗电流总是保持恒定，因此能防止发生由消耗电流的变动引起的电源噪声。因此，能够容易适用于多个LSI之间或装置间的高速接口，尤其是通过用于数模混合LSI，能够将电源噪声抑制到最低、且易于构成高速接口。
《发明的实施方式2》对本发明的实施方式2的输出电路加以说明。在以下的实施方式中，对具有与上述实施方式1等相同功能的构成要素标注相同的附图标记，而省略其说明。
如图2所示，本实施方式2的输出电路，取代上述实施方式1的电流源1131和开关1132，而具有电流源1141和开关1142、电流源1143和开关1144、以及开关1145。
上述电流源1141、1143分别流过大小为(ΔI)的电流。开关1142、1144在稳态时为ON，开关1145在预加重时为ON。
在此，具体而言，例如如图3所示，上述电流源1141、1143能够由使用P沟道晶体管1201～1203、N沟道晶体管1204、1205的电流镜电路构成。即，电流源1141、1143与实施方式1的电流源1131不同，分别连接于高电位侧电源或接地的某一方，所以能够应用电流镜电路容易地构成流过与预定的参考电流ref成正比的电流的电流源。
如上述那样构成的输出电路中，在稳态时，在电流源1101、1102流过的电流中的(ΔI)分别经由电流源1141或电流源1143而流过，从而输出振幅成为(±I)。而在预加重时，在电流源1101、1102流过的电流全部流到输出端子1121、1122之间，所以输出振幅成为(I+ΔI)。此时，开关1145成为ON，从而电流源1141、1143能维持流过大小为(ΔI)的电流的状态。因此，整个输出电路的消耗电流总是保持为(I+2×ΔI)，仍然能防止产生由消耗电流的变动引起的电源噪声。
《发明的实施方式3》如图4所示，实施方式3的输出电路，取代实施方式2的电流源1101、1102而具有分别流过大小为(I)的电流的电流源1301、1302。开关1142、1144分别与上述电流源1301、1302连接。上述开关1142、1144在预加重时为ON，开关1145在稳态时为ON。
该输出电路中，在预加重时，在电流源1141、1143中流过的电流(ΔI)分别经由开关1142、1144而流到输出端子1121、1122之间，从而输出振幅成为(I+ΔI)。而在稳态时，经由电流源1143、开关1145及电流源1141而流过大小为(ΔI)的电流，从而整个输出电路的消耗电流总是保持为(I+ΔI)。即，在高电位侧的电流源1301、1143流过的电流的合计(I+ΔI)中的预定量(ΔI)，流到仍然流过的电流合计为(I+ΔI)的低电位侧的电流源1302、1141，能够不会招致消耗电流的变动地进行预加重。
在上述的例子中，为了便于说明，在与实施方式2的对比中，示出了具有开关1142、1144的例子，但也可以省略其中的任一开关而成为总是连接的状态。例如，在做成总是连接电流源1301的输出与电流源1143的输出的状态时，相当于如图5所示那样地设置流过电流(I+ΔI)的电流源1101、及进行与开关1145相同动作的开关1146，则同样既能保持消耗电流为(I+ΔI)又能进行预加重。
《发明的实施方式4》对实施方式4的输出电路加以说明。如图6所示，本实施方式4的输出电路，具有电流源101～107、开关108～111、及开关117、118。
电流源101是以(2I)大小的电流作为输出(排出)的电流源，电流源102、103、106、107是以(ΔI)大小的电流作为输出(吸入)的电流源，电流源104、105是以(I-ΔI)大小的电流作为输出(吸入)的电流源。
开关117、118是用于根据输入信号116而切换输出的极性的开关，被控制成如下方式例如在输入信号为H(高)电平时，开关117为ON、开关118为OFF，而当输入信号为L(低)电平时，开关117为OFF、开关118为ON。
开关108～111分别是与电流源102、103、106、107串联连接的开关，被控制成如下方式例如在控制信号112～115为H电平时，成为ON。
在输出端子119、120上连接有未图示的外部终端电阻，当输入信号116为H电平时，从输出端子119向输出端子120流过电流，当输入信号116为L电平时，流过相反方向的电流。
上述控制信号112～115，通过后述的控制电路，根据输入信号116而被控制为图7及图8所示的那样。即，在输入信号116为L电平期间(a)，控制信号112、114为H电平、控制信号113、115为L电平(开关108、110为ON，开关109、111为OFF)，输出振幅成为(-I)。
在输入信号116从L电平变化到H电平的期间(b)，控制信号112、114为L电平、控制信号113、115为H电平(开关108、110为OFF，开关109、111为ON)，输出振幅成为(I+ΔI)。
在其后的输入信号为H电平的期间(c)，控制信号112～115及开关108～111返回到与期间(a)相同的状态，输出振幅成为(I)。
在输入信号116从H电平向L电平变化的期间(d)，控制信号112、113为H电平、控制信号114、115为L电平(开关108、109为ON、开关110、111为OFF)，输出振幅成为(-I-ΔI)，其后，返回到与期间(a)相同的状态。即，流向电流源102～107的电流的平衡发生变化而进行预加重，但流向电流源102～107的合计电流保持恒定。
如上所述，通过在输入输出信号发生转变的时刻进行预加重，可得到陡峭的边缘。而且，由电流源102～107而接地的电流、及从电流源101供给的电流，无论在进行预加重的情况下还是稳态状态的情况下，都成为(2I)。因此，消耗电流总是保持恒定，因此能防止发生由消耗电流的变动引起的电源噪声。因此，能够容易适用于多个LSI之间或装置间的高速接口，尤其是能够通过用于数模混合LSI将电源噪声抑制到最低并易于构成高速接口。流过大小为(ΔI)的电流的4个电流源102、103、106、107都接地，所以能够由反射同一参考电流的电流镜电路构成，能够将流过的电流的离差抑制得较小，能够容易用简单的电路结构来进行高精度的预加重。
接着，说明生成上述那样的用于控制开关108～111的控制信号112～115的控制电路的例子。
图9示出一个控制电路，该控制电路由门电路402、403、触发器(fliplop)405～407构成，能够用于LVDS输出电路的输出与时钟信号同步地发生变化那样的情况、即例如输入基于数据信号401而同步于时钟信号404的信号作为输入信号116的情况等。在该控制电路中，由门电路402、403对原数据信号401、和基于该数据信号401而保存持于触发器405的输入信号116(当前要输出的信号和下一要输出的信号)进行比较而判别是否有状态转变，在时钟信号404的1个周期的期间从触发器406、407输出成为H或L电平的控制信号112～115。因此，例如当把要输出的信号视作时序数据时，能在状态发生转变的1位的期间得到振幅增加的信号。在如上述那样利用时钟信号时，能够用简单的门电路构成控制电路，因此能够容易实现小型化。
图10仍然示出一个能够用简单的门电路构成的控制电路，该控制电路由使数据信号401延迟预定时间的延迟电路501、门电路502、503、NOT(非)电路504、505构成，能够用于这样的情况，即将LVDS输出电路的输出信号作为非同步电路的信号而生成的情况、或即使是同步电路却不对LVDS输出电路提供时钟信号的情况等。在该控制电路中，数据信号401直接被用作输入信号116，并且由门电路502、503对数据信号401和由延迟电路使该数据信号401延迟了预定的延迟时间后的信号进行比较，在上述延迟时间输出成为H或L电平的控制信号112～115，进行预加重。
图11示出通过比较LVDS输出电路的输出信号和数据信号401而生成控制信号112～115的控制电路，其由电压比较器601、门电路602、603、NOT电路604、605构成。即，在该控制电路中，将由电压比较器601根据输出端子119、120的差分电压而得到的比较结果和数据信号401(输入信号116)进行比较，由此检测出状态转变，生成控制信号112～115。在这样的控制电路中，能够容易在最佳的时刻进行预加重，因此在主要是由于LSI内部的原因、例如因电涌保护元件的电容等而产生传输线路的高频损失时、或输出端子的相对于地面的浮置电容发生变化时等尤其有效。
(变形例)通过预加重而增加的输出振幅的大小并不一定限于上述那样，例如也可以在输出信号的频率发生变动时使其根据频率而变化。具体而言，也可以例如图12所示那样，设置输出与输入信号116的频率相应的电压的频率-电压转换器701，根据该电压控制电流源102～107流过的电流的大小(ΔI)等。能够例如通过使用电流镜电路作为电流源102等而使成为镜源(mirror source)的电流源的电流的大小发生变化，而容易进行上述那样的电流大小的控制。通过上述那样构成，能够进行调整使得在高频损失随着频率变高而增加的情况下，使由预加重引起的振幅的增加量变大，在宽频率范围内且对于各个系统都能得到最佳的预加重效果。
在上述图6的例子中，示出的是电流源101从电源供给电流、电流源102～107将电流接地这样构成的例子，但也可以做成相反的结构，即电流源101引入电流，电流源102～107供给电流。关于这点，对于图5的结构也是同样的。
在图6的例子中，示出的是设有流过大小为(ΔI)的电流的4个电流源102、103、106、107的例子，但也可以做成这样的结构在如图8那样进行控制的情况下，同时成为动作状态的仅是2个电流源，所以兼用每2个一组的电流源，选择性地连接到输出端子119、120。
虽然示出的是使用上述那样流过(2I)的电流的电流源101的例子，但不限于此。即，在上述情况下，通过始终将分别流过(I-ΔI)的电流的电流源104、105连接在输出端子109、120上，能够抑制开关数量、并能够减少由开关引起的电压下降，但是例如做成取代电流源101而使用流过大小为(3I)的电流的电流源，并使流过大小为(I)的电流的电流源选择性地连接在输出端子119、120上，则整体的消耗电流变大，但不会招致功耗的变动，同样能得到预加重的效果。也可以是取代电流源101而使用流过大小为(I+ΔI)的电流的电流源，仅使用2个电源104、105中的一个而将其选择性地连接在输出端子119、120上(在该情况下，通过实质上与图5的结构同样的电流平衡能得到同样的效果)。
电流源的电流的控制方法没有特别限定，但如上述那样由开关元件进行控制时，与模拟地控制电流的情况相比，容易实现响应速度的高速化和装置的小型化。
产业上利用的可能性本发明的信号输出电路具有能够使信号传输速度高速化并将电源噪声抑制到最小的效果，其作为用于半导体器件之间的接口等的信号输出电路等是有用的。
权利要求
1.一种信号输出电路，具有一对输出端子，在稳态时，用与输入信号的电平相应的极性来输出预定大小的输出电流，该信号输出电路的特征在于，包括经由上述输出端子之间而流过电流的输出电流路径；以及在上述输出端子之间分流而流过电流的旁路路径，其中，在进行预加重时，使经由上述输出电流路径流过的电流增加，而使经由上述旁路路径流过的电流减少，由此将消耗电流保持成与稳态时相等。
2.根据权利要求1所述的信号输出电路，其特征在于，具有分别流过比上述输出电流大的电流的高电位侧的电流源和低电位侧的电流源，在进行预加重时，使流过上述高电位侧的电流源和低电位侧的电流源的电流经由上述输出电流路径而流过，并且，在稳态时，使流过上述高电位侧的电流源和低电位侧的电流源的电流的一部分经由上述旁路路径而流过。
3.根据权利要求2所述的信号输出电路，其特征在于，上述旁路路径在稳态时使预定量的流过上述高电位侧的电流源的电流流到上述低电位侧的电流源。
4.根据权利要求2所述的信号输出电路，其特征在于，上述旁路路径包括使预定量的从上述高电位侧的电流源流向上述输出端子间的电流分流的低电位侧的旁路电路；和使预定量的从上述输出端子间流向上述低电位侧的电流源的电流分流的高电位侧的旁路电路，上述高电位侧的旁路电路和上述低电位侧的旁路电路分别被切换成使流向上述输出端子间的电流分流的状态、和与上述输出端子断开而被串联连接的状态。
5.一种信号输出电路，具有一对输出端子，在稳态时，用与输入信号的电平相应的极性来输出预定大小的输出电流，该信号输出电路的特征在于，包括第一电流源，流过上述输出电流的两倍的电流；开关元件，根据输入信号的电平来选择性地将上述第一电流源连接到上述一对输出端子中的任一方；以及第二电流源和第三电流源，分别连接着上述输出端子的一方或另一方，且共计流过上述输出电流的两倍的电流，其中，在根据输入信号电平的状态变化而将上述第一电流源连接到一方输出端子时的预加重情况下，使流经与上述一方输出端子连接的第二电流源的电流减少预定量，并且使流经与另一方输出端子连接的第三电流源的电流增加上述预定量。
6.根据权利要求5所述的信号输出电路，其特征在于上述第二电流源和第三电流源分别具有多个恒流电路，并通过选择性地将各恒流电路连接在输出端子上来控制流经上述第二电流源和第三电流源的电流的大小。
7.根据权利要求5所述的信号输出电路，其特征在于上述第二电流源和第三电流源分别具有电流镜电路，并通过控制成为镜源的电流源的电流大小来控制流经上述第二电流源和第三电流源的电流的大小。
8.根据权利要求1～5中任一项所述的信号输出电路，其特征在于还包括第一触发电路和第二触发电路，该第一触发电路与预定的时钟信号同步地输出上述输入信号；该第二触发电路通过与上述时钟信号同步地输出基于上述触发电路的输入信号与输出信号的电平差异的信号来控制上述预加重的时刻。
9.根据权利要求1～5中任一项所述的信号输出电路，其特征在于还具有使上述输入信号延迟的延迟元件，基于上述输入信号与已延迟信号的电平差异来控制上述预加重的时刻。
10.根据权利要求1～5中任一项所述的信号输出电路，其特征在于基于上述输入信号的电平和输出信号的极性来控制上述预加重的时刻。
11.根据权利要求1～5中任一项所述的信号输出电路，其特征在于根据上述输入信号的频率来控制流经上述输出电流路径的电流的增加量或者流经上述第二电流源和第三电流源的电流的增减量。
全文摘要
稳态下流过大小为I的输出电流的LVDS输出电路，具有输出2I大小的电流的电流源(101)、流过ΔI电流的电流源(102)、(103)、(106)、(107)和流过大小为I－ΔI的电流的电流源(104)、(105)。开关(117)、(118)根据输入信号(116)而切换输出的极性。在极性发生转变时，开关(108)、(109)为OFF，开关(110)、(111)为ON，输出振幅成为(I+ΔI)。或者，开关(108)、(109)为ON，开关(110)、(111)为OFF，输出振幅成为(－I－ΔI)。即，流过电流源(102)～(107)的电流的平衡发生变化而进行预加重，但流过电流源(102)～(107)的合计电流、消耗电流保持恒定。通过这种方案，能够使信号传输速度高速化并能将电源噪声抑制到最低。
文档编号H03K19/0175GK101036296SQ20058003352
公开日2007年9月12日 申请日期2005年6月3日 优先权日2004年10月1日
发明者青池昌洋 申请人:松下电器产业株式会社