CN101944900A

CN101944900A - 用于信号传输的电路、装置以及方法

Info

Publication number: CN101944900A
Application number: CN2010102130389A
Authority: CN
Inventors: 平松昭宏; 佐伯穣
Original assignee: Renesas Electronics Corp
Current assignee: Renesas Electronics Corp
Priority date: 2009-07-06
Filing date: 2010-06-22
Publication date: 2011-01-12
Also published as: JP2011015328A; US8212589B2; US20110001516A1; JP5296620B2

Abstract

本发明涉及用于信号传输的电路、装置、以及方法。根据本发明的信号传输电路包括：差分信号生成单元，该差分信号生成单元根据两个输入信号之间的电压差生成差分信号；电压差检测单元，该电压差检测单元检测被输入到差分信号生成单元的两个输入信号之间的电压差；以及信号输出单元，如果通过电压差检测单元没有检测到电压差，那么所述信号输出单元输出包括预定值的信号，并且如果通过电压检测单元检测到电压差，那么所述信号输出单元输出由差分信号生成单元生成的差分信号。

Description

用于信号传输的电路、装置以及方法

相关申请的交叉引用

本申请基于并且要求2009年7月6日提交的日本专利申请No.2009-159620的优先权，通过引用，将其全部内容合并于此。

技术领域

本发明涉及信号传输电路、信号传输装置、以及信号传输方法，并且更加具体地涉及传输差分信号的信号传输电路、包括信号传输电路的信号传输装置、以及使用信号传输电路的信号传输方法。

背景技术

在移动终端等等的领域中，为了实现设备的小型化，存在用于尽可能多地减少必要线的数目的需求。因此，通过使并行数据串行来减少线的数目。如果数据被串行，那么传输数据的速度必须被增加。因此将使用能够通过差分信号进行高速通信的接口。差分信号是由互补信号对组成。信号中的一个被设置为高电平，并且另一个被设置为与基准电势有关的低电平。由于与传输一个信号时相比能够加倍差分信号的信号幅度，所以在高速数字通信中差分信号被用作传输信号。另一方面，高速通信中的电流消耗继续增加。尤其在移动终端的领域中，问题是要抑制功率消耗。

因此，存在如下的方法，即，考虑到在具有大量的传输数据的模式中，使用差分信号传输，同时在具有小量的传输数据的模式中，使用消耗少许的功率并且与一条传输线进行通信以传输数据的单端传输。

参考图9描述在提供了是单端和差分信号的两种信号的情况下切换传输模式的操作的概要。

图9示出时间T1，在其中响应于从两个外部端子输入的CMOS信号而输出单端信号；以及时间T3，在其中响应于两个输入信号而生成差分信号。此外，通过接收到的电压电平切换信号，在时间T2将传输从单端信号传输切换到差分信号传输。将电压电平设置为高或者低电平值。提供在其中将两个输入信号设置为低电平值，并且接收差分信号的消隐时间。在消隐时间中，在两个输入信号之间不存在电压差。时间T2和消隐时间指示相同的时段。

此外，日本未经审查的专利申请No.2008-113196公布一种信号检测电路，该信号检测电路检测具有微小的幅度的差分信号。具体地，信号检测电路能够确定由数据传输路径的异常状态生成的无信号状态不同于在其中存在在差分信号传输时生成的具有微小幅度的信号的状态。当信号检测电路确定是无信号状态时，执行异常检测处理。

发明内容

本发明人已经发现当是单端和差分信号的两种输入信号根据接收的电压电平切换信号动态地切换时，产生下述问题。

在消隐时间中在输入信号中没有生成电压差，在其中，接收到的电压电平切换信号指示差分模式(高电平)，并且差分信号还没有被接收到。这是因为当从具有高电压电平的单端信号切换到具有低电压电平的差分信号时，为了避免由电压差引起的信号接收电路中的故障，在消隐时间中输入低电平信号作为输入信号。

然后，以在输入信号中生成电压差的假设为根据进行操作的差分信号接收块不能够检测电压差。因此，差分信号接收块输出取决于模块的未指定的值，从而导致电路的故障。

本发明的第一示例性方面是信号传输电路，该信号传输电路包括差分信号生成单元，该差分信号生成单元根据两个输入信号之间的电压差生成差分信号；电压差检测单元，该电压差检测单元检测被输入到差分信号生成单元的两个输入信号之间的电压差；以及信号输出单元，该信号输出单元在通过电压差检测单元没有检测到电压差时输出包括预定值的信号，并且在通过电压检测单元检测到电压差时输出由差分信号生成单元生成的差分信号。

本发明的第二示例性方面是信号传输装置，该信号传输装置包括：信号传输电路，该信号传输电路具有差分信号生成单元，该差分信号生成单元根据两个输入信号之间的电压差生成差分信号；电压差检测单元，该电压差检测单元检测被输入到差分信号生成单元的两个输入信号之间的电压差；以及信号输出单元，该信号输出单元在通过电压差检测单元没有检测到电压差时输出包括预定值的信号，并且在通过电压检测单元检测到电压差时输出由差分信号生成单元生成的差分信号。此外，信号传输装置包括：单端信号生成单元，该单端信号生成单元根据至少一个信号生成单端信号；和信号切换单元，该信号切换单元切换到由信号传输电路生成的差分信号和由单端信号生成单元生成的单端信号中的一个，并且输出信号。

本发明的第三示例性方面是信号传输的方法，该信号传输的方法包括：获得两个输入信号；根据两个输入信号之间的电压差生成差分信号；检测在两个输入信号之间是否存在电压差；以及当没有检测到电压差时输出包括预定值的信号；并且当检测到电压差时输出差分信号。

通过根据是否存在电压差来控制输出信号，能够防止将由电路的故障产生的信号传播到***电路。

本发明能够提供能够防止电路的故障的信号传输电路、信号传输装置、以及信号传输方法。

附图说明

结合附图，从某些示例性实施例的以下描述中，以上和其它示例性方面、优点和特征将更加明显，其中：

图1是根据第一示例性实施例的信号传输装置的框图；

图2示出根据第一示例性实施例的差分信号和单端信号的幅度；

图3是根据第一示例性实施例的差分信号输出单元的框图；

图4是根据第一示例性实施例的差分信号接收单元的框图；

图5是根据第一示例性实施例的电压差检测电路的框图；

图6是根据第一示例性实施例的信号传输装置中的输入和输出信号的波形图；

图7是根据第二示例性实施例的差分信号接收电路的框图；

图8是根据第二示例性实施例的电压差检测电路的框图；以及

图9是根据现有技术的信号传输装置中的输入和输出信号的波形图。

具体实施方式

本领域的技术人员能够根据需要组合第一和第二示例性实施例。

[第一示例性实施例]

在下文中，参考附图描述本发明的示例性实施例。参考图1描述根据本发明的第一示例性实施例的信号传输装置的构造示例。

信号传输装置被提供有：单端信号输出单元1、接收信号切换单元2、开关3、以及差分信号输出单元4。单端信号输出单元1接收从两个输入端子接收到的Data_P和Data_N中的至少一个。至于输入信号，等于或者大于特定值的电压值被确定为高电平，并且小于特定值的电压值被确定为低电平。单端信号输出单元1将指定的二进制信号输出到另一装置。参考图2解释差分信号和单端信号的幅度。相对于0V，单端信号具有1.2V的幅度值。被用于差分信号的互补信号对中的一个具有200mV的幅度值。因此，单端信号的幅度值大于被用于差分信号的信号。

接收信号切换单元2在单端信号传输和差分信号传输之间进行切换。例如，当存在作为Data_P和Data_N的数量的小的传输数据量时，接收信号切换单元2可以切换到单端信号传输。当存在大的传输数据量时，接收信号切换单元2可以切换到能够进行高速传输的差分信号传输。当信号接收方法被确定时，接收信号切换单元2切换开关3。为了以差分信号传输接收信号，接收信号切换单元2闭合开关3，使得Data_P和Data_N被输出到差分信号输出单元4。

差分信号输出单元4输出根据两个获得的信号指定的二进制信号。稍后描述差分信号输出单元4的构造示例。

接下来，参考图3描述根据第一示例性实施例的差分信号输出单元4的电路构造示例。差分信号输出单元4被提供有差分信号接收电路41、电压差检测电路42、以及差分信号输出电路43。参考图4详细地解释差分信号接收电路41的构造。

差分信号接收电路41被提供有晶体管411和412、恒流源413、缓冲器414和415、以及比较器416。通过Data_P，将高压和低压交替地设置给晶体管411。参考特定阈值来确定高压和低压。高于阈值的电压被确定为高压，并且低于阈值的电压被确定为低压。通过Data_N，还将高压和低压交替地设置给晶体管412。当将被输入到晶体管411的Data_P设置为高压时，将被输入到晶体管412的Data_N设置为低压。当被输入到晶体管411的Data_P设置为低压时，被输入到晶体管412的Data_N被设置为高压。当Data_P被设置为高压时，从恒流源413流动的电流流过晶体管411、缓冲器414、以及比较器416的内部电阻器，并且流入缓冲器415。然后，缓冲器414侧上的输入端子的电势变得高于缓冲器415侧上的输入端子，因此比较器416输出具有指示高电压的高电平值的信号。当Data_N被设置为高电压时，从恒流源413流动的电流流过晶体管412、缓冲器415、以及比较器416的内部电阻器，并且流入缓冲器414。然后，缓冲器415侧上的输入端子的电势变得高于缓冲器414侧上的输入端子，因此比较器416输出被设置为指示低电压的低电平值的信号。通过将被设置为输入信号的电压切换到晶体管，比较器416将被设置为指示高电平的高电平值的信号和被设置为指示低电平的低电压值的信号交替地输出到差分信号输出电路43，并且生成差分操作。

紧跟在传输被从单端信号传输切换到差分信号传输之后，将Data_P和Data_N设置为指示低电压值的低电平值。因为差分信号接收电路41以接收被设置为不同的电压值的信号的假设为根据进行操作，在接收具有相同的电平电压值的信号的情况下，差分信号接收电路41输出取决于模块的未指定的值。未指定的值指示被设置为高或者低电平电压值的信号被不规则地切换和输出。

电压差检测电路42检测被输入到差分信号接收电路41的两个信号之间的电压差，并且将电压差输出到差分信号输出电路43。将电压差检测电路42连接为检测已经被输入到晶体管411和412的信号之间的电压差。参考图5详细地解释电压差检测电路42的构造。

电压差检测电路42被提供有用于执行NOT操作的NOT电路421和422，和用于执行异或操作的EX-OR(异或)电路423。在下文中详细地解释信号的流程。当被设置为低电平的信号分别被输入到NOT电路421和422时，被设置为高电平值的信号被输入到EX-OR运算电路423。EX-OR运算电路423从NOT电路421和422获得被设置为高电平值的信号，并且然后输出被设置为低电平值的信号。当被设置为高电平值的信号被输入到NOT电路421和422时，EX-OR运算电路423获得被设置为低电平值的信号，并且输出被设置为低电平值的信号。此外，当被设置为高电平值的信号被输入到NOT电路421或者422，并且被设置为低电平值的信号被输入到另一个上时，EX-OR运算电路423输出被设置为高电平值的信号。

差分信号输出电路43获得来自于差分信号接收电路41和电压差检测电路42的被设置为高或者低电平值的信号。在下文中解释紧跟在传输被从单端信号传输切换到差分信号传输之后的状态。

紧跟在传输被从单端信号传输切换到差分信号传输之后，指示将Data_P和Data_N设置为低电平值的信号被输入到差分信号接收电路41和电压差检测电路42。然后，差分信号接收电路41输出未指定的值。电压差检测电路42将被设置为指示不存在电压差的低电平的信号输出到差分信号输出电路43。差分信号输出电路43是由执行AND运算的AND电路组成。在获得被设置为低电平的信号的情况下，不管其它信号的值如何，差分信号输出电路43输出被设置为低电平值的信号。

然后，即使未指定的值被设置给从差分信号接收电路41输出的信号，差分信号输出电路43也输出被设置为低电平值的信号。

接下来，解释如下情况，其中指示将Data_P和Data_N中的一个设置为高电平值并且将另一个设置为低电平值的信号被输入到差分信号接收电路41和电压差检测电路42。当高电平值被设置给Data_P，并且低电平值被设置给Data_N时，差分信号接收电路41将被设置为高电平值的信号输出到差分信号输出电路43。此外，已经获得被设置为高和低电平值的两个信号的电压差检测电路42输出被设置为指示在信号之间存在电压差的高电平值的信号。同样已经获得被设置为高电平值的差分信号输出电路43输出被设置为高电平值的信号。

当低电平值被设置给Data_P，并且高电平值被设置给Data_N时，差分信号接收电路41将被设置为低电平值的信号输出到差分信号输出电路43。电压差分检测电路42输出被设置为指示存在电压差的高电平值的信号。为了获得被设置为高和低电平值的信号，差分信号输出电路43输出被设置为低电平值的信号。

然后，当差分信号接收电路41获得具有电压差的两个输入信号时，差分信号输出电路43能够将指定的值设置给来自于差分信号接收电路41的输出信号。

接下来，参考图6解释根据本发明的第一示例性实施例的信号传输电路的波形图。时间T1指示单端信号接收时间，时间T2指示消隐时间，并且时间T3指示差分信号接收时间。

当在时间T1期间接收到的电压电平切换信号选择单端信号传输时，低电平值被设置给接收到的电压电平切换信号。在时间T2和T3期间，接收到的电压电平切换信号切换到差分信号传输，因此高电平值被设置给接收到的电压电平切换信号。

在时间T1期间，电压差检测电路输出信号处于单端信号传输中，并且在差分信号中不存在检测到的电压差。因此在时间T1期间，低电平值被设置给电压差检测电路输出信号。在作为消隐时间并且将两个输入信号设置为低电平值的时间T2期间，未检测到电压差。然后，将电压差检测电路输出信号设置为低电平值。在时间T3时间，将两个输入信号中的一个设置为高电平值，并且将另一个信号设置为低电平值。因此检测到电压差，并且将电压差检测电路输出信号设置为高电平值。

在时间T1期间，差分信号输出电路输出信号处于单端信号传输中，因此没有值被设置。在时间T2的消隐时间期间，在输入信号中不存在生成的电压差，因此将差分信号输出电路输出信号设置为是预定值的低电平值。在时间T3期间，将差分信号输出电路输出信号设置为从差分信号接收电路41输出的值。

如上所解释，根据本发明的第一示例性实施例的信号传输电路检测在从单端信号转换到差分信号模式之后在输入信号中是否存在电压差。当不能够获得大于预定值的电压差时，输出定值，以不将从差分信号接收电路输出的未指定的值传播到***电路。这能够防止***电路中的故障。

[第二示例性实施例]

图7示出根据本发明的第二示例性实施例的差分信号输出单元4的电路构造示例。在图7的电路构造示例中，电压差检测电路50被连接至差分信号接收电路41的前级，从而检测还没有被输入到差分信号接收电路41的输入信号Data_P和Data_N中的电压差。其它的构造与图4的相同。

接下来，参考图8解释电压差检查电路50的电路构造示例。以与图7的差分信号接收电路41相类似的方式，电压差检测电路50被提供有晶体管501和502、恒流源503、缓冲器504和505、以及EX-OR运算电路506。

将信号从被提供在电压差检测电路50内的晶体管501和502提供给缓冲器504和505。与图5一样，当在Data_P和Data_N之间存在电压差时，EX-OR运算电路506将被设置为高电平值的信号输出到差分信号输出电路43。当在Data_P和Data_N之间不存在电压差时，EX-OR运算电路506将被设置为低电平值的信号输出到差分信号输出电路43。

此构造使电压差检测电路50能够通过独立于差分信号接收电路41的电路来检测差分信号中的电压差。

本发明不限于上述示例性实施例，而是可以在本发明的范围内进行修改。

虽然已经按照若干示例性实施例描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解本发明可以在权利要求的精神和范围内进行各种修改的实践，并且本发明并不限于上述的示例。

此外，权利要求的范围不受到上述的示例性实施例的限制。

此外，应当注意的是，申请人意在涵盖所有权利要求要素的等同形式，即使在后期的审查过程中对权利要求进行过修改亦是如此。

Claims

1.一种信号传输电路，包括：

差分信号生成单元，所述差分信号生成单元根据两个输入信号之间的电压差生成差分信号；

电压差检测单元，所述电压差检测单元检测所述两个输入信号之间的电压差，所述两个输入信号被输入到所述差分信号生成单元；以及

信号输出单元，当通过所述电压差检测单元没有检测到电压差时，所述信号输出单元输出具有预定值的信号，并且当通过所述电压检测单元检测到电压差时，所述信号输出单元输出由所述差分信号生成单元生成的差分信号。

2.根据权利要求1所述的信号传输电路，其中，当没有检测到所述两个输入信号之间的电压差时，所述信号输出单元将包括未指定的值的差分信号转换为包括预定值的信号，并且输出所述信号，所述差分信号是从所述差分信号生成单元获得的。

3.根据权利要求1所述的信号传输电路，进一步包括接收信号切换单元，所述接收信号切换单元切换到单端信号传输模式和差分信号传输模式中的一个，并且接收所述两个输入信号；

其中，当所述接收信号切换单元切换到所述差分信号传输模式时，所述差分信号生成单元根据所述两个输入信号之间的电压差生成差分信号。

4.一种信号传输装置，包括：

电压差检测单元，所述电压差检测单元检测所述两个输入信号之间的电压差，所述两个输入信号被输入到所述差分信号生成单元；

信号输出单元，当通过所述电压差检测单元没有检测到电压差时，所述信号输出单元输出包括预定值的信号，并且当通过所述电压检测单元检测到电压差时，所述信号输出单元输出由所述差分信号生成单元生成的差分信号；

单端信号生成单元，所述单端信号生成单元根据至少一个信号生成单端信号；以及

信号切换单元，所述信号切换单元切换到由所述差分信号生成单元生成的差分信号和由所述单端信号生成单元生成的单端信号中的一个，并且输出信号。

5.一种信号传输的方法，包括：

获得两个输入信号；

根据所述两个输入信号之间的电压差生成差分信号；

检测在所述两个输入信号之间是否存在电压差；以及

当没有检测到所述电压差时输出包括预定值的信号，并且当检测到所述电压差时输出所述差分信号。