JP2007209030A

JP2007209030A - ドライバ回路装置及びドライバ駆動方法

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Publication number: JP2007209030A
Application number: JP2007113417A
Authority: JP
Inventors: Jun Yamada; 順山田; Yutaka Mori; 豊森
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2007-04-23
Filing date: 2007-04-23
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: JP4510048B2

Abstract

【課題】ドライバの駆動能力を増大させるとともに波形の乱れを抑制すること。
【解決手段】ドライバ手段３０及び入力信号の現在のデータと過去のデータとを比較してドライバを制御するドライバ制御手段２０を備えるドライバ回路１０であって、ドライバ手段３０は複数の並列ドライバを有し、ドライバ制御手段２０は、入力信号の現在のデータと１サイクル前のデータとを比較して、異なる場合に複数の並列ドライバを動作させ、ドライバの駆動能力を増大させる。ドライバ制御手段２０は、さらに現在のデータを２サイクル前のデータと比較して、同じであるなら複数の並列ドライバの一部を動作させずに、駆動能力の増大の割合を低くすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ドライバ及びレシーバを用いる信号伝送技術に関し、例えば、コンピュータに用いられるＬＳＩ間の高周波信号の伝送に応用して好適な信号伝送技術に関する。

最近のコンピュータ関連技術においては、信号処理速度の向上がめざましい。そのためにＬＳＩ等の回路部品間の信号の伝送周波数はますます高くなっている。伝送周波数が高くなると、従来と同じ距離を伝送しても、その伝送損失が無視できなくなる。たとえば、サーバとして使用されるコンピュータにおけるボード上の配線においても、使用周波数が高くなってくると、表皮効果等による高周波成分の伝送損失が無視できなくなり、信号のエッジの鋭さが失われ、レシーバ側での信号の初期レベルが低下することになる。

このレシーバ側での信号レベルの低下は、信号のノイズ耐性やタイミング余裕が減少する結果となる。

従来、このような伝送損失の補償のために、例えば特許文献１に開示されているような伝送技術が提案されている。

特許文献１には、入力信号を遅延回路により１サイクル遅らせ、インバータ回路により反転した信号を形成し、これを元の入力信号と加算することにより、信号のデータが変化する個所を強調する回路が記載されている。しかしながら、この回路では、入力信号とその反転信号を加算する際に短絡状態となるため、電力消費が大となるものであった。

特開２０００−１９６６８１号公報

本発明は、上記問題点を解決するために、ドライバの入力信号をその１サイクル前の信号と比較して、異なっていればドライバの駆動能力を増大するようにしたドライバ回路及びドライバ駆動方法を提供する。本発明によれば、信号の立上りないし立下り部分の１サイクルの期間ドライバの駆動能力を増大させることにより、伝送損失を補償することができる。

また、本発明は、ドライバの入力信号をその１サイクル前の信号と比較して、異なっていればドライバの駆動能力を増大させることに加えて、ドライバに入力される前記信号をさらに２サイクル前の信号と比較して同一である場合には、その１サイクル期間ではドライバ能力の増大の割合を減少させるドライバ回路及びドライバ駆動方法を提供する。本発明によれば、伝送損失を補償することができるとともに、ドライバ能力の増大に伴って波形の乱れが起きる場合、その波形の乱れを抑制することができる。

また、本発明は、ドライバ回路への入力信号の変動を検出して、その検出結果に応じてドライバ回路を制御する制御回路を提供する。

さらに、本発明は、前記ドライバ回路を利用したドライバからの出力をレシーバへ伝送する伝送方法を提供する。

図１には、本発明の概要を示す。

本発明のドライバ回路１０は、ドライバ手段３０とドライバ制御手段２０を備える。ドライバ制御手段２０は、入力信号の変動を検出する手段、具体的には現在の入力信号のデータと過去のデータとを比較する入力信号比較部２０ａと、その結果に応じてドライバを制御する信号を出力するドライバ制御信号出力部２０ｂを有する。

ドライバ制御手段２０は、入力信号の現在のデータと１サイクル前のデータとを比較して、異なる場合にドライバの駆動能力を増すように制御信号を出力することができる。

また、これに加えて、現在のデータを２サイクル前のデータと比較して、同じであるならドライバの駆動能力を増す割合を低くすることができる。

図２（ａ）は、本発明の実施例１を示し、図２（ｂ）は、そのタイムチャートを示す。

図２（ａ）には、ドライバ入力とドライバ出力を有するドライバ回路１０と伝送路５とレシーバ６が記載されている。

ドライバ回路のドライバ手段３０は、２つの並列接続された並列ドライバ３１，３２からなる。また、ドライバ制御手段２０は、Ｄ−フリップフロップ１２と、排他的ＮＯＲ回路ＥＮＯＲ２１を有する。ＥＮＯＲ２１は、入力信号の現在のデータＡと１サイクル前のデータＢとを比較して、異なる場合にイネーブル信号−ＥＮを出力して、ドライバ３２を駆動する。

詳細に説明すると、ドライバ入力はＤ−フリップフロップからなるＦＦ１１に入力する。Ｄ−フリップフロップは、クロックが入力されるごとに動作し、1サイクルだけデータを保持する機能を有する。よって、ドライバ入力は１サイクル後に入力信号データＡとしてＦＦ１１から出力される。データＡは遅延時間調整用素子４を通り、信号ＯＴとしてドライバ３１，３２に入力する。

また、データＡは、Ｄ−フリップフロップからなるＦＦ12に入力するとともに、排他的ＮＯＲ回路であるＥＮＯＲ２１の一方の入力となる。ＦＦ12からは入力のデータＡの１サイクル遅延したデータＢが出力し、ＥＮＯＲ３の他方の入力となる。

ＥＮＯＲ３の真理値表は、次のとおりである。

A B -EN
0 0 1
0 1 0 （並列ドライバ３２を駆動して出力強調）
1 0 0 （並列ドライバ３２を駆動して出力強調）
1 1 1
排他的ＮＯＲ回路は、入力が一致すると１を出力し、入力が相違すると０を出力する。ＥＮＯＲ２１は、データＡとデータＢとが一致しない場合にイネーブル信号−ＥＮを０として並列ドライバ３２を駆動する。

図２（ｂ）には、図２（ａ）の各部のタイムチャートが示されている。縦線で区切られた１区間が１サイクルを表わす。

データＡは、現在の入力データである。

データＢは、データＡを１サイクルだけ遅延した信号である。

イネーブル信号−ＥＮは、データＡとデータＢとがＥＮＯＲ２１に入力して形成されるドライバ制御信号である。ＡとＢとが一致している場合は１であり、サイクル（ｉ）〜（ｉｖ）に示すように、相違するときに０を出力する。出力０によって、並列ドライバ３２が駆動される。

タイムチャートに示されるイネーブル信号−ＥＮのわずかな遅延はＥＮＯＲ２１等の回路要素の存在に基づく。

信号ＯＴは、ドライバ３１及び３２に入力する信号である。信号ＯＴは、データ信号Ａをイネーブル信号−ＥＮの遅延時間と同じだけ遅延させて与えられる。

ドライバの出力Ｘは、入力信号ＯＴに対するドライバの駆動能力を示すもので、サイクル（ｉ）〜（ｉｖ）では、イネーブル信号−ＥＮの０出力によって並列ドライバ３２を作動させ、駆動能力を２倍にする。

すなわち、データＡの立上がり及び立下りの１サイクルがそれぞれ駆動能力を２倍にされる。そして、次のサイクルで変化がなければ、通常の駆動能力（１倍）に戻されている。

このように、ＥＮＯＲ２１を含むドライバ制御手段は、信号の１サイクル前の信号を利用して信号の変化を検出して、変化が起きた１サイクルを強調するようにドライバを制御するものである。

このようにしてドライバの駆動能力を高め、出力を大きくしておけば、レシーバ６に至る伝送路５において信号の高周波成分に伝送損失が生じても、レシーバ６におけるレベル低下を補償することができる。

以上のとおり、実施例１では、簡単な回路構成により、伝送損失を補償することができる。

本例では、複数のドライバを並列に接続してドライバの駆動能力を２倍にしたものであるが、駆動能力の高いドライバを、通常はその能力を制限して使用して、ドライバ制御手段の出力信号によってドライバの駆動能力を増大させるようにしてもよい。

ここで、本発明の作用効果をよりよく理解するために、従来のドライバの損失補償回路と対比する。

図８（ａ）には、従来のドライバの損失補償回路を示し、図８（ｂ）には、そのタイムチャートを示す。

図８（ａ）に示すように、従来のものは、入力Ａをアンプ８１に入力し、出力Ｘ１とするとともに、遅延回路８３に入力し、１サイクルの遅延を与えた後、インバータアンプ８２で反転させ所望のレベルの反転出力Ｘ２とする。次いで、出力Ｘ１とＸ２を合成するとドライバ出力Ｙが得られる。ドライバ出力Ｙは、図８（ｂ）のタイムチャートに示したように、１サイクルで決まる時間だけエッジ近傍が強調された波形となっている。

エッジ近傍を強調する点については、本発明と同様であるが、従来のものは、出力Ｘ１と反転出力Ｘ２とを直接加算しており、短絡状態が生じるもので、電力損失が大きくなる。また、強調されるエッジ部分以外では本来の波形のレベルから下がっている。

これに対して、本発明では、ドライバの駆動能力を増大させるものであるから、信号を加算することによる短絡状態となることはなく、従来のものよりさらにエッジを強調できる。また、信号増強のための電力を考慮しても、従来より電力消費を少なくすることができる。

図３（ａ）は、本発明の他の実施例２を示す図、図３（ｂ）は、実施例２のタイムチャートである。図２と同じ構成要素には、図３においても同じ符号を付す。

図３（ａ）に示すように、実施例２と実施例１との回路構成上の相違は、本例がドライバ手段を並列に接続された３つのドライバ３１，３２，３３から構成し、ＥＮＯＲ２１から出力されるドライバ制御信号によりドライバ３２と同様にドライバ３３も制御する点にある。

図３（ｂ）には、実施例１と同じ現在の入力信号データＡが与えられたときのタイムチャートを示す。信号Ａ，Ｂ，イネーブル信号−ＥＮ，及び信号ＯＴは実施例１の場合と同様である。ドライバの駆動能力を示すＸは、イネーブル信号−ＥＮの０信号によって並列ドライバ３２，３３がともに作動するから、サイクル（ｉ）〜（ｉｖ）に示すように、駆動能力は通常の３倍となっている。

すなわち、ドライバの駆動能力Ｘは、変化のあった１サイクルで通常の３倍の駆動能力を与えられる。その後新たな変化があるまでは、通常の能力（１倍）を維持する。

このように、データの変化が検出された場合には、ドライバ３２のみならずドライバ３３も駆動するもので、変化のあった１サイクルだけ、ドライバ手段に通常のドライバ能力の３倍の能力を与えるものである。

このようにすれば、伝送損失の大きな伝送路５を通っても、エッジがなまって、信号の初期レベルが低下するということがなくなる。

なお、並列接続するドライバ数は３個に限定されるものではない。

図４には、他の実施例３を示し、図５には、実施例３のタイムチャートを示す。

本例は、実施例２と同様、並列接続された３つのドライバ３１，３２，３３を備えるが、その制御の態様が異なる。本例では、第３のドライバ３３については、１サイクル前のデータに加えて２サイクル前のデータを参照して制御する。すなわち、実施例２では、変化があったときには、すべて駆動能力を３倍に増加させるが、本例では、そのうち所定の場合には第３のドライバ３３を作動することなく、駆動能力の増加を２倍にとどめるものである。

このようにすると、駆動能力を３倍に増強することによってもたらされる波形の乱れを抑制することができる。

具体的には、ドライバ３３を制御するために、ＥＮＯＲ２１に加えて、同じく排他的ＮＯＲ回路であるＥＮＯＲ２２を備え、ＥＮＯＲ２１、２２の出力の論理和であるイネーブル信号−ＥＮ２によって、ドライバ３２を制御する。

ＥＮＯＲ２２の入力はデータＡとデータＣである。データＣは、データＢが入力されるＤ−フリップフロップＦＦ１３の出力として得られる信号である。データＢはデータＡを１サイクル遅延した信号であるから、データＣはデータＡを２サイクル遅延した信号ということになる。

以下に、イネーブル信号−ＥＮ１、−ＥＮ２の真理値表を示す。

ENOR（A,B）は、ＡとＢの排他的ＮＯＲを示し、ENOR（A,C）は、ＡとＣの排他的ＮＯＲを示す。イネーブル信号−ＥＮ１は、ENOR（A,B）であり、イネーブル信号−ＥＮ２は、ENOR（A,B）とENOR（A,C）との論理和である。

A B C ENOR(A,B) ENOR(A,C) -EN1 -EN2
0 0 0 1 1 1 1
0 0 1 1 0 1 1
0 1 0 0 1 0 1 （＊2）
0 1 1 0 0 0 0 （＊1）
1 0 0 0 0 0 0 （＊1）
1 0 1 0 1 0 1 （＊2）
1 1 0 1 0 1 1
1 1 1 1 1 1 1
（＊1）は、並列ドライバ３２，３３両方を駆動して駆動能力を３倍にして出力強調する場合であり、（＊2）は、並列ドライバ３２は駆動するものの、並列ドライバ３３は駆動しないで、駆動能力を２倍にとどめる場合である。

（＊2）は、データＡと１サイクル前のデータＢが相違し、イネーブル信号−ＥＮは０となって、実施例２においては（＊1）と同様に駆動能力を３倍にしていた場合である。しかし、実施例３では、前記のように、駆動能力を２倍にとどめる。

図５に示すタイムチャートを参照すると、実施例１，２では省略したその後のデータが記載されていることを除いて、信号Ａ，Ｂ，イネーブル信号−ＥＮ，及び信号ＯＴは実施例１及び２と同じである。

以下、ドライバの駆動能力を示すＸについて、入力信号の変化するサイクルをみる。

サイクル（ｉ），（ｉｉ），（ｖ）では、イネーブル信号−ＥＮ１，−ＥＮ２はともに０であるから、並列ドライバ３２，３３がともに作動して、実施例２と同様駆動能力は通常の３倍となっている。

サイクル（ｉ），（ｉｉ），（ｖ）は、現在のデータＯＴと１サイクル前のデータＢとを比較すると相違し、現在のデータＯＴと２サイクル前のデータＣとを比較しても相違する。すなわち２サイクル前まで変化がなく、現在のサイクルで信号が変化する場合である。

サイクル（ｉｉｉ），（ｉｖ）は、イネーブル信号−ＥＮ１は０であるが，イネーブル信号−ＥＮ２は１である場合で、並列ドライバ３２は作動するが、並列ドライバ３３は作動せず、駆動能力は通常の２倍にとどまる。

サイクル（ｉｉｉ），（ｉｖ）は、現在のデータＯＴと１サイクル前のデータＢとを比較すると相違するが、現在のデータＯＴと２サイクル前のデータＣとを比較すると同じ場合である。すなわち変化が連続するような場合である。

本発明はまたドライバとレシーバ間の信号の伝送方法としても捉えることができる。

すなわち、本発明は、前述のドライバ回路ないしドライバ駆動方法を用いてドライバ出力を得て、これを伝送信号として伝送する方法であって、ドライバの入力データをその１サイクル前のデータと比較し、異なる場合にはドライバの駆動能力を増大して出力信号を得て、伝送信号とするものである。

また、本発明の伝送方法によれば、その入力データをさらに２サイクル前のデータと比較して同一であれば、ドライバの駆動能力の増大の割合を減少させて出力信号を得て、波形の乱れを抑制した伝送信号として伝送させることができる。

さらに、本発明の伝送方法に使用されるドライバの駆動能力の増大ないし増大の割合の減少は、並列接続された３個以上のドライバの所定数を動作させることによって行うことができる。

図６及び図７は、本発明の作用効果を示すための、本発明に基づく実施例のシミュレーション結果を示す波形図である。

これは、４ビットの信号を００００から１１１１までの１６通りを順次入力して、得られた波形を重ね合わせて得たものである。観測位置は、伝送路をとおった伝送信号がレシーバに入力する位置で、波形観測位置Ｒｖで示してある。

本シミュレーションにおいては、伝送路を４５ｃｍとし、波形図の縦軸は、電圧２００ｍＶ／divであり、横軸は、時間１ｎｓ／divである。

図６（a）は、本発明を使用しない参考例を示す。回路は、第１実施例の図１(a）から、並列ドライバ３２を取り去って、そのドライバ制御手段を構成するＦＦ１２、ＥＮＯＲ（３）を取り去ったものと実質的に同じである。

参考例では、０から１、１から０への初期立上がりないし立下がりの振幅が低下している。

これに対して、図６（ｂ）に示す実施例１のシミュレーション結果では、明らかに初期振幅の改善が見られる。

また、図７（ａ）は、実施例２のシミュレーション結果であり、実施例１に比べてさらに初期振幅が改善されていることが分かる。

また、図７（ｂ）は、実施例３のシミュレーション結果であり、実施例２と同じ初期振幅の改善効果が認められるとともに、実施例２より波形の縦ないし横方向のぶれが少なくなっている。たとえば実施例２の（ｍ）は、１→０→１と変化する符号列の最後の１で、３倍に強調したものであるが、定常レベルより上方に行き過ぎてしまっている。これに対して、実施例３の（ｎ）に見られるように、上方への行き過ぎがなくなっている。これは、前記符号列の最後の１について、駆動能力を３倍にせず２倍にとどめた効果である。

このように、変化が連続する場合には、１サイクル前のデータばかりでなく、２サイクル前のデータを参照することによって、よりよい損失補償を得ることができる。

本発明のドライバ回路及びドライバ駆動方法にあっては、信号の高周波伝送損失を補償するために、ドライバの駆動能力を増大するようにしているから、伝送損失の補償を可能とするドライバ回路を簡単な回路構成で作ることができる。

また、ドライバ入力信号の１サイクル前の信号のみならず、２サイクル前の信号を参照して、ドライバの駆動能力の増大割合を制御するから、伝送損失が補償され、かつ波形の乱れの少ないドライバ出力を得ることができる。

また、本発明の制御回路にあっては、ドライバ回路の入力信号の変動（たとえば、入力信号の継時的変化）に応じてドライバ回路を制御することができる。

さらに、該ドライバ回路の出力を伝送することにより、伝送損失の影響の少ない伝送方法を提供することができる。

本発明の概要を示す図である。本発明の実施例１を示す図である。本発明の他の実施例２を示す図である。本発明の他の実施例３を示す図である。本発明の実施例のタイムチャートを示す図である。本発明の実施例１及び参考例のシミュレーション結果を示す波形図である。本発明の実施例２，３のシミュレーション結果を示す波形図である。従来例を示す図である。

Claims

ドライバの入力信号のデータを１サイクル前のデータと比較して、異なる場合には前記ドライバの駆動能力を増大させることを特徴とするドライバ駆動方法。
前記データを２サイクル前のデータと比較して同一である場合には、前記駆動能力の増大の割合を減少させることを特徴とする請求項１に記載のドライバ駆動方法。
前記ドライバの駆動能力の増大ないし増大の割合の減少は、並列接続した複数のドライバの所定数を動作させることによって達成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のドライバ駆動方法。
ドライバ制御手段とドライバ手段を有するドライバ回路において、前記ドライバ制御手段は、ドライバの入力信号のデータを１サイクル前のデータと比較し、異なる場合にはドライバ制御信号を出力し、前記ドライバ手段は、該ドライバ制御信号により駆動能力を増大することを特徴とするドライバ回路。
前記ドライバ手段は、並列接続した複数のドライバを有し、前記ドライバの駆動能力の増大は、並列接続した前記複数のドライバを動作させることによって達成されることを特徴とする請求項４に記載のドライバ回路。
前記ドライバ制御手段は、前記データを２サイクル前のデータと比較して同一である場合には、前記駆動能力の増大の割合を減少させることを特徴とする請求項４又は５に記載のドライバ回路。
前記ドライバ手段は３以上のドライバを含み、前記ドライバ制御手段の制御信号により所定数のドライバを駆動して、前記駆動能力の増大ないし増大の割合の減少を実行することを特徴とする請求項６に記載のドライバ回路。
ドライバの出力信号をレシーバに伝送する伝送方法であって、ドライバの入力信号のデータを１サイクル前のデータと比較して、異なる場合には前記ドライバの駆動能力を増大させ、前記駆動能力が増大したドライバにより得られる出力信号を伝送することを特徴とする伝送方法。
前記データを２サイクル前のデータと比較して同一である場合には、前記駆動能力の増大の割合を減少させることを特徴とする請求項８に記載の伝送方法。
前記ドライバの駆動能力の増大ないし増大の割合の減少は、並列接続した複数のドライバの所定数を動作させることによって達成されることを特徴とする請求項８又は９に記載の伝送方法。
駆動能力を制御可能なドライバ手段を制御する制御回路において、前記ドライバ手段への入力信号の変動を検出する手段と、前記検出手段の検出結果に応じて、前記ドライバ手段を制御するドライバ制御信号を出力する手段とを備えることを特徴とする制御回路。
前記ドライバ手段は、並列接続された複数のドライバからなり、前記ドライバ制御信号出力手段は、前記検出手段の検出結果に応じて所定数のドライバを動作させるように制御信号を出力することを特徴とする請求項１１に記載の制御回路。