JPS6029267B2 - デイジタル信号分配装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、１つの装置中の遠隔点間又は複数の装置間に
おいてディジタル信号を分配するディジタル信号分配装
置に係り、特に信号幅のスキューを最小にでき、これに
よりサイクリック信号比を一定にできる上記ディジタル
信号分配装置に関する。

例えば、中央処理装置、通信制御装置又は電話交換機の
ようなディジタル・データ処理装置においては、データ
処理装置を構成する異なった回路の動作の同期をとるた
めに高周波クロック信号を必要としている。

その結果、クロツク信号はいくつかの点に搬送されなけ
ればならず、信号幅に歪が無いことが必要である。すな
わち、クロツク信号分配の間、エラー源を制限するため
にクロツク信号のサィクリック比を一定に維持する必要
がある。信号スキューを低減させる上で生じる問題は、
信号伝送の間に生じるスキューを調整する調整回路を設
けることによって解決できる。

例えば、１９７８年１２自発行のＩＢＭ Ｔｅｃｈｎｉ
ｃａｌＤｉｓｃｌｏｓｍｅＢ山ｌｅｔｉｎ、ｖｏｌ．２
１、Ｍ．７、第２９斑頁及び第２９９９頁には、集積ク
ロック回路中の信号スキューを自動的に補償する装置を
開示している。

この装置によれば、すべてのクロツク回路が同一チップ
上に形成される主発振器から発生されるクロック信号を
自動的に調整することが可能となる。かかる自動調整を
行うために、発振器から供給される原信号から導出され
る異なったクロック信号間の位相スキューを、調整回路
の補助の下にチップ特性に従って調整するように作用す
る鮫正信号を発生する手段が必要である。このような技
術によれば、主発振器から導出される異なった信号間の
スキューを低減できるが、これらの信号を遠隔点へ分配
するときに生じる問題を解決することができない。米国
特許第３７４１５９１号は、駆動回路から信号を受ける
と同時に内部反射によりすべての点が同じ電圧値となる
よう構成されたクロツク信号分配装置を開示している。

しかし、かかる装置は、立上り時間及びインピーダンス
等に制限があり、かかる装置の適用範囲が限られたもの
になってしまつ。本発明の目的は、信号幅のスキューを
低減するための回路を別に設ける必要のないディジタル
信号分配装置を提供するにある。

本発明の別の目的は、クロック信号をデータ処理装置に
分配するのに特に好適な上記のようなディジタル信号分
配装置を提供するにある。

本発明の別の目的は、適用範囲の広い信号分配装置を提
供するにある。

本発明による信号分配装置は、２つの相補入力及び２つ
の相補出力を有し全差動駆動回路に接続される全差動受
信器を含む。

これらの受信器及び駆動回路は、信号が使用される例え
ばディジタル・データ処理装置のような装置の内部に配
置される。分配されるべき信号は、受信器によって受信
され、同じ集積モジュールに配置可能な次の駆動回路に
送信される。駆動回路の出力の信号は局所的に使用され
ることができ、且つ、例えば同軸ケーブル、ひねり接続
対のような電気的接続手段を介して信号が利用可能でな
ければならない別の所に位置する別の装置へ伝送するこ
とができる。受信器及び駆動回路の数はこれらを使用す
る装置の規模及び信号が利用できる状態になければなら
ない点の数の関数である。本発明によ，れば、各信号分
配装置中で、受信器の真出力を駆動回路の相補入力に接
続し且つ受信器の相補出力を駆動回路の真入力に接続す
ることによって、すなわち受信器と駆動回路とを交差接
続することによってスキューを除去することができる。

局所的に使用される信号の質を改良するために、すなわ
ち伝送線の負荷によって信号が影響を受けないようにす
るために、同じ信号分配装置中に複数の駆動回路を設け
ることができる。

１つの駆動回路は、遠隔点への伝送を確実ならしめるも
のであり、他の駆動回路は局所的に信号を使用するため
に局所的分配を確実ならしめるものである。

この場合、駆動回路は交差接続により受信器出力に接続
される。以下、添付図面を参照して本発明の実施例につ
いて説明する。

第１図は、例えば１８０ｏ位相の異なるクロック信号日
及び日からなる２つの信号を伝送するための信号伝送回
路を示す。

これらの信号は、発振器及びこれに接続されて位相がシ
フトされたクロック信号を供給する回路によって供給さ
れる。この伝送回路は、複数の同一の中継器を含んで構
成される。第１図には、２つの中継器が参照番号２及び
３を付して示されている。データ処理装置中の信号分配
装置は、図示の例の場合、同軸ケーブルによって相互に
接続されている。各中継器は、受信器と、駆動回路とを
含む。

すなわち、中継器２は、受信器４と駆動回路５とを含み
、中継器３は、受信器６と駆動回路７とを含む。各受信
器及び各駆動回路は、２つの相補入力１及び１と、２つ
の相補出力Ｑ及びＱとを有する。本明細書においては、
特定の回路の入力１及び１又は出力Ｑ及びＱは、その特
定回路の参照番号をサフイツクスとして付すことにより
示すものとする。例えば、真入力Ｌ及び真出力Ｑ４は回
路４の入力１及び出力Ｑを示す。相補入力及び出力１及
びＱは、識別記号じを付して示すものとする。信号分配
装置は、ケーブル８及び９によって直接に又は同一装置
を介して相互に接続されている。回路Ｒ及びＤＲは全差
動回路である。

すなわち、それらの入力１及び１の信号はそれらの出力
Ｑ及びＱの信号と同様に相補的である。中継器において
、出力Ｑは入力１と同一位相であり、また出力Ｑと入力
１と同一位相である。かかる回路の具体例は後に説明す
る。受信器は信号を受信してこれを整形するように作用
し、駆動回路は信号を別の遠隔装置へ送信するか又は信
号を局所的に使用するために供給するように作用する。
第１図に示されているように、受信器の算出力Ｑは駆動
回路の入力１に接続されているので、後に第２図を参照
して説明するように信号幅のスキューを低減することが
できる。

第２図は、例えば後に第４図及び第５図を参照して説明
するェミッタ結合型の受信器及び駆動回路から得られる
種々の異なった波形を示す。

第２図には、波形Ａとして相補的クロック信号が例示さ
れている。これらの信号は、例えば第１の回路の受信器
Ｒの入力１及び１に印加される信号である。これらの信
号の先端と後端（立上り部と立下り部）は、時点らとｔ
，において交差する。これら２つの時点間の時間間隔は
保持されるべきパルス幅に等しい。波形Ｂは、例えば、
受信器出力及び駆動回路入力における信号Ｑ及びＱを示
す。

受信器及び駆動回路は、スイッチング・モードで動作す
るトランジスタ回路で構成できる。出力信号の遅延は、
出力信号が基準電圧ＶＲＥＦを横切る時点によって決ま
る。Ｑの立下り部は、時点ｔｏから時間ＴＢＱ経過後に
基準電圧を横切り、Ｑの立上り部は、時間ＴｃＱ経過後
に基準電圧を横切る。Ｑの立下り部は、時点らから時間
ＴＢＱ経過後に基準電圧を横切り、Ｑの立上り部は、時
間ＴｃＱ経過後に基準電圧を横切る。

同様に、出力信号Ｑ及びＱの立上り時間ＴＭと立下り時
間ＴＤとは同一ではない。以下の説明においては、本発
明の原理をタイミング図で示すために、スイッチング時
間は互いに非常に異なるものと仮定する。

ＴｃＱ＝４単位時間 、 ＴｃＱ＝５単位時間ＴＢＱ＝
７単位時間 、 ＴＢＱ＝３単位時間ＴＭＱ＝２単位時
間 、 ＴＭＱ＝６単位時間ＴＢＱ＝４単位時間 、
ＴｏＱ＝８単位時間第２図に示されているように、受信
器の出力においてＢで示されている２つの信号Ｑ及びＱ
は、時点ｔ２及びｔ３において交差する（これによりパ
ルス幅ＴＩが画定される）立上り部と立下り部を有する
。

受信器及び駆動回路は同じ種類の回路に選択できるので
、上記パラメー外ま、受信器でも駆動回路でも同一であ
る。

第２図のＢで示された信号が、直接接続、すなわち受信
器の出力Ｑを駆動回路の入力１に接続するとともに受信
器の出力Ｑを駆動回路の入力１に接続する接続態様を介
して駆動回路に印加されると、パルス幅Ｔ２を画定する
時点ｔ４及びｔ５において立上り部と立下り部が交差す
るＣに示された信号が、駆動回路の出力Ｑ及びＱに、生
じる。

他方、本発明により、受信器が交差接続を介して、駆動
回路に接続されるときには、第２図のＤに示されている
ように、パルス幅Ｔ３を画定する時点ｔ６及びｔ７にお
いて立上り部と立下り部とが交差する信号が出力Ｑ及び
Ｑに生じる。

第２図に示されているように、時点ｔ２とｔｏとの間の
時間間隔はＴＩＩであり、時点ｔ４とらとの間の時間間
隔はＴ２１＝ＴＩＩである。

時点ｔ３とちとの間の時間間隔はＴ１２であり、時点ｔ
５と上３との間の時間間隔はＴ２２；Ｔ１２である。交
差接続を行っているため、時点上６とｔ２との間の時間
間隔はＴ３１＝Ｔ１２であり、時点らとｔ３との間の時
間間隔はＴ３２＝ＴＩＩである。したがって ＴＩ＝ＴＯ＋Ｔ１２一ＴＩＩ Ｔ３＝ＴＩ＋Ｔ３２−Ｔ３１ よつて Ｔ３＝ＴＯ パルス幅のスキューは次のようになる。

Ｔ３−ＴＯ＝０ 直接接続なので、 Ｔ２＝ＴＩ−Ｔ２１十Ｔ２２ 上述のようにＴＩは次式で与えられる。

ＴＩ＝ＴＯ＋Ｔ１２一ＴＩＩ よって、次のようになる。

Ｔ２一ＴＯ＝２（ＴＩ−ＴＯ） 受信器の場合、（ＴＩ−ＴＯ）はパルス幅のスキューな
ので、スキューが零であった交差接続に関する前の場合
とは対照的に直接接続の場合には、パルス幅のスキュ−
は、初期スキュー（ＴＩ−ＴＯ）を２倍したものとなる
。

例えば、（ＴＩ−ＴＯ）が２４時間単位であれば、パル
ス幅のスキューは４．糊時間単位に等しい。この原理を
適用するために、１つの受信器とし、くっかの駆動回路
からなる小型の汎用集積モジュールが設けられる。

このモジュールは例えばデータ処理装置におけるクロッ
ク信号を必要とする点に配置される。次に、第３図を参
照してこのようなモジュールの回路構成について説明す
る。

このモジュールは、送信されるべき且つ局所的に使用さ
れるべき信号日及び日を入力３１及び３２において受け
る受信器３０を含む。３つの駆動回路３３，３４及び３
５が設けられ、これらの回路の、入力１は受信器３０の
出力Ｑに接続され、駆動回路の入力１は受信器３０の出
力Ｑに接続されている。

電圧発生器３６は、受信器３０並びに駆動回路３３，３
４及び３５に動作電圧Ｖ＾を供給する。駆動回路３３の
出力Ｑ及びＱの信号は、例えばデータ処理装置の遠隔点
すなわちかかる遠隔点に配置された別の同一モジュール
の受信器に与えられる。

送信は、送信先に応じて同軸ケーブル又はねじれ対を介
して行われる。駆動回路３４及び３５の出力Ｑ及びＱの
信号は、該モジュールと同じカード‘こ配列された回路
において局所的に利用可能である。したがって、これら
の信号は、第１図において考慮された場合と異なり、遠
隔送信による影響を受けない。上記実施例の別の利点は
、３つの駆動回路を同一構成にすることもできるし、各
駆動回路を異なった要求、例えばインピーダンスやレベ
ル適応についての異なった要求を満足させる特性を有す
るように構成することもできることにある。データ処理
装置においては、クロック信号は異なった技術の回路を
介して搬送されるので、クロック信号を適当なしベルに
することが必要である。さらに、データ処理装置等適用
されるべき装置の構成及びインピーダンスに応じて多数
の駆動回路を使用できる。

第４図は、第１図又は第３図の構成に使用できる受信器
の具体的構成の一例を示す。

この受信器は、周知のェミッタ結合型トランジスタ受信
器である。この受信器は、ベースが入力１及び１を構成
する２つのトランジスタ４０及び４１からなる。トラン
ジスタ４０及び４１のェミツタは電流源を構成するトラ
ンジスタ４２のコレク外こ接続され、トランジスタ４２
のェミッタには抵抗４３を介して電圧−Ｖが供給されて
いる。トランジス夕４２の導適状態は、そのベースに印
加される電圧Ｖ＾によって制御される。トランジスタ４
０及び４１のコレクタは、抵抗４４及び４５を介して接
地されている。

ェミッタ・フオロワ接続されたトランジスタ４６及び４
７のベースは、トランジスタ４０のコレク夕と抵抗器４
４との接続点及びトランジスタ４１と抵抗４５との接続
点にそれぞれ接続されている。トランジスタ４６及び４
７のェミッ外こは抵抗４８及び４９を介してそれぞれ電
圧−Ｖが供給される。トランジスタ４６及び４７のコレ
クタは接地されている。受信器の出力Ｑ及びＱは、それ
ぞれ、トランジスタ４６及び４７のヱミツタからとられ
るよう構成されている。かかる構成の回路において、ト
ランジスタ４０及び４１は、入力１及び１のレベルに応
じて、どちらか一方が導適状態になり、他方が非導通状
態になる。したがって、出力Ｑ及びＱのレベルは入力１
及び１のレベルと反対になる。本発明によれば、駆動回
路は、交差接続を介してパルス幅のスキューを補償する
ために基本的に同じ構成を有する。

本発明を具体的に実施するのに使用できる駆動回路の一
例が第５図に示されている。第５図の駆動回路は、ェミ
ッタ・フオロワ・トランジスタのェミッタ抵抗が除去さ
れている点を除いて第４図の回路と同一である。この駆
動回路は、トランジスタ５２及び抵抗６３を含んで構成
される電流源に接続されたェミッタ結合トランジスタ５
０及び５１を含む。トランジスタ５０及び５１のベース
は、入力１及び１を構成し、受信器の出力Ｑ及びＱにそ
れぞれ接続されるべきものである。トランジスタ５０及
び５１のコレク外まそれぞれ抵抗５４及び５５を介して
接地されるとともに、エミッタ・フオロワ・トランジス
タ５６及び５７のベースにもそれぞれ接続されている。
トランジスタ５６及び５７のコレク外ま薮地され、駆動
回路の出力Ｑ及びＱは、トランジスタ５７及び５６のェ
ミッタからそれぞれとられる。出力はモジュール中で浮
いた状態に保持されるので、駆動回路が使用されないと
きには電力消費が小さくなる。さらに、出力にはあらゆ
る種類の負荷を接続することができる。このモジュール
は、データ処理装置等本発明による信号分配装置を利用
する装置中のクロツク信号又は他の種類の信号の融通性
の高い信号分配に好適なものである。

事実、データ処理装置等本発明による信号分配装置を利
用する装置の複数の異なった部分に中央点から星型に信
号を供給することもできるし、あるいは直列に信号を供
給することもできる。また、これら２つの信号供給方法
を組合わせることもできる。要するに、本発明による信
号分配装置を利用する装置の構成に応じて、モジュール
を最も適当な点に配置すればよい。中継器間の接続の態
様は重要ではなく、直接接続でも交差接続でもよい。重
要なのは、モジュールそれ自体が第３図に示されるよう
に構成されることである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を示す概略図、第２図は本発明の
利点を示すためのタイミング図、第３図は例えばデータ
処理装置のような装置にディジタル信号を供給するため
に使用可能な汎用モジュールを示すブロック図、第４図
は第１図及び第３図の分配装置に使用可能な受信器の一
例を示す回路図、第５図は第１図及び第３図の分配装置
に使用可能な駆動回路の一例を示す回路図である。 ２，３・・・・・・中継器、４・・・・・・受信器、５
・・・・・・駆動回路、１・・・・・・真入力、１・・
・・・・相補入力、Ｑ・・・・・・真出力、Ｑ・・・・
・・相補出力。 ＦＩＧ．ｌ ＦＩＧ。 ２ ＦＩＧ．３ ＦＩＧ．４ ＦＩＧ．５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 真信号と相補信号とから成るデイジタル信号を所要
   装置に分配するデイジタル信号分配装置であつて、 前
   記分配装置の伝送回路中に、 前記真信号を受ける真入力、この真入力と同相の真出
   力、前記相補信号を受ける相補入力、及びこの相補入力
   と同相の相補出力を有する受信器と、 前記受信器の相
   補出力に接続される真入力、この真入力と同相の真出力
   、前記受信器の真出力に接続される相補入力、及びこの
   相補入力と同相の相補出力を有する駆動回路と を具備
   することを特徴とするデイジタル信号分配装置。