JP4091401B2 - データレシーバ及びデータ受信方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置に係り、より詳細にはクロック信号に同期して受信された差動基準信号とデータを積分して受信データを高速で検出できるデータレシーバ及びデータ受信法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体素子間でデータを高速で送受信するための方法のうちの一つは、データを差動で送受信することである。しかし、この方法は、データを送受信するためのデータラインの数が増えるという短所がある。
【0003】
図1は、従来の単一基準信号方式を用いるデータレシーバのブロックダイヤグラムである。図2は、図1の信号レベルを示すタイミングダイヤグラムである。
【0004】
図1及び図2を参照して説明すると、データレシーバ10は、一つの基準信号VREFを受信する一つの基準信号線1とN個のデータDATA1,DATA2,...,DATA Nを受信するN個のデータ線3,5,...,7とを備え、データレシーバ10は、基準信号VREFとN個のデータDATA1,DATA2,...,DATA Nのそれぞれとを比較して、受信されたデータを検出する。
【0005】
しかし、単一基準信号方式を用いるデータレシーバ10は雑音に敏感なので、データを高速に受信することが難しい。また、データ伝送速度が速くなるほど伝送線の減衰効果のゆえにデータが小さくなるので、基準信号とデータとの差DD1も小さくなって受信されたデータを正確に検出することが難しいという問題点がある。
【0006】
図3は、従来の差動信号方式を用いるデータレシーバのブロックダイヤグラムである。図4は、図3の信号レベルを示すタイミングダイヤグラムである。図3及び図4を参照すれば、差動信号方式を用いるレシーバ20は、2N個のデータDATAi,/DATAi(iは1ないしN)を受信する2N個のデータ線11,13,...,15,17を備える。ここで、データDATAiとデータ/DATAiとは互いに相補的なデータである。
【0007】
データレシーバ20に入力される電圧差DD2とデータレシーバ10に入力される電圧差DD1とが同じ場合、データレシーバ20に入力されるデータDATAiのスイング幅の方が小さいので、データレシーバ20の方が高速にデータを受信できる。しかし、データレシーバ20は、単一基準信号レシーバ10より概ねN本多いデータ線を備えなければならないという問題点がある。
【0008】
米国特許第6,160,423号公報に詳細に記述されたレシーバでは、工程、電圧及び温度の変化により2つのインバータのトリップポイントが変化されうるので、受信されたデータを正確に検出できないという問題点がある。そして、比較器の出力信号レベルが小さい場合に、受信されたデータを正確に検出できないという問題点がある。
【0009】
また、高周波領域で動作する場合に、’423号公報に記述されたレシーバは受信されたデータを正確に検出できないという問題点があり、スイッチのスイッチング動作時にグリッチが生じうるという問題点もある。更に、’423号公報に記述されたレシーバは、排他的論理和(XOR)を用いるので、レシーバの全体的なレイアウト面積が拡大するという問題点もある。
【0010】
[特許文献]
米国特許第6,160,423号公報
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明が解決しようとする技術的な課題は、高速でデータを検出する場合に生じる高周波雑音を減らすために信号積分方式を利用したデータレシーバ及びデータ受信方法を提供することである。
【0011】
そして、もう1つの課題は、二つの基準信号線と一つのデータ線とを使用して工程、電圧または温度の変化に鈍く、しかも差動信号方式でデータを高速かつ正確に検出することができるデータレシーバ及びデータ受信方法を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
前記技術的課題を達成するためのデータレシーバは、積分増幅回路及び感知増幅回路を備える。前記積分増幅回路は、2つの差動基準信号の一方と入力データとの差を積分して増幅し、第1差動信号対及び第2差動信号対を出力し、前記感知増幅回路は、前記第1差動信号対の差及び前記第2差動信号対の差を感知して増幅し、前記入力データを検出する。
【0013】
或いは、データレシーバは、クロック信号に応答して、第1信号伝送線を通じて入力される第1基準信号または第2信号伝送線を通じて入力される第2基準信号と第3信号伝送線を通じて入力されるデータとの差を積分して増幅し、第1差動信号対及び第2差動信号対を出力する積分増幅回路、及び、前記クロック信号に応じて前記第1差動信号対の差及び前記第2差動信号対の差を感知して増幅して前記入力データを検出する感知増幅回路を備える。
【0014】
或いは、データレシーバは、クロック信号に応答して第1基準信号と入力データとの差を積分して増幅し、第1差動信号対を出力する第1積分増幅回路と、前記クロック信号に応答して第2基準信号と前記入力データとの差を積分して増幅し、第2差動信号対を出力する第2積分増幅回路と、前記クロック信号に応答して前記第1差動信号対の差及び前記第2差動信号対の差を感知して増幅し、前記入力データを検出する感知増幅回路とを備え、ここで、前記第1基準信号対及び前記第2基準信号対は差動信号であることが望ましい。
【0015】
前記第1基準信号は第1信号伝送線を通じて前記第1積分増幅回路の第1入力端に入力され、前記第2基準信号は第2信号伝送線を通じて前記第2積分増幅回路の第1入力端に入力され、前記入力データは第3信号伝送線を通じて前記第1積分増幅回路の第2入力端及び前記第2積分増幅回路の第2入力端に入力される。
【0016】
前記第1積分増幅回路は、前記クロック信号の第1状態に応答して前記第1差動信号対のレベルを第1電源電圧レベルにプリチャージする第1プリチャージ回路と、前記記クロック信号の第2状態に応答して前記第1基準信号と前記入力データとの差を積分して増幅し、前記第1差動信号対を出力する第1増幅回路とを備える。第2積分増幅回路は、前記クロック信号の前記第1状態に応答して前記第2差動信号対のレベルを前記第1電源電圧レベルにプリチャージする第2プレチャージ回路と、前記クロック信号の前記第2状態に応答して前記第2基準信号と前記入力データとの差を積分して増幅し、前記第2差動信号対を出力する第2増幅回路とを備える。
【0017】
前記感知増幅回路は、前記第1差動信号対の差及び前記第2差動信号対の差を感知して増幅し、第3差動信号を出力する感知回路と、前記第3差動信号をラッチするラッチ回路とを備え、第3差動信号は、前記クロック信号の第1状態に応答して第1電源電圧レベルにプリチャージされ、前記クロック信号の第2状態に応答してCMOSレベルを有することが望ましい。
【0018】
或いは、データレシーバは、クロック信号に応答して差動基準信号と入力データとの差を積分して増幅し、第1差動信号対及び第2差動信号対を出力する第1積分増幅回路と、前記クロック信号に応答して前記第1差動信号対の差及び前記第2差動信号対の差を感知して増幅し、前記入力データのうち奇数番目データを検出する第1感知増幅回路と、前記クロック信号に応答して前記差動基準信号と前記入力データとの差を積分して増幅し、第3差動信号対及び第4差動信号対を出力する第2積分増幅回路と、前記クロック信号を反転させた反転クロック信号に応答して前記第3差動信号対の差及び前記第4差動信号対の差を感知して増幅し、前記入力データのうち偶数番号目データを検出する第2感知増幅回路とを備える。
【0019】
前記差動基準信号は、直流信号または振動する信号であり、前記入力データはシングルエンディド信号であることが望ましい。
【0020】
前記技術的課題を達成するためのデータ受信方法は、クロック信号に応答して2つの差動基準信号の一方と入力データとの差を積分して増幅し、第1差動信号対及び第2差動信号対を出力する(a)段階と、前記クロック信号に応答して前記第1差動信号対の差及び前記第2差動信号対の差を感知して増幅し、前記入力データを検出する(b)段階とを含む。ここで、前記(a)段階は、直流または振動する前記差動基準信号を受信し、シングルエンディド信号の前記入力データを受信することが望ましい。
【0021】
前記(a)段階は、前記クロック信号の第1状態に応答して前記第1及び第2差動信号対のレベルを第1電源電圧レベルにプリチャージする(a1)段階と、前記クロック信号の第2状態に応答して前記基準信号と前記入力データとの差を積分して増幅し、前記第1差動信号対及び前記第2差動信号対を出力する(a2)段階とを含むことが望ましい。
【0022】
前記(b)段階は、前記第1差動信号対の差及び前記第2差動信号対の差を感知して増幅し、第3差動信号を出力する(b1)段階と、前記クロック信号の第1状態に応答して第1電源電圧レベルにプリチャージされ、前記クロック信号の第2状態に応答してCMOSレベルを有する前記第3差動信号を出力する(b2)段階とを含むことが望ましい。
【0023】
或いは、データ受信方法は、クロック信号に応答して第1信号伝送線または第2信号伝送線を通じてそれぞれ入力される差動基準信号と第3信号伝送線を通じて入力されるデータとの差を積分して増幅し、第1差動信号対及び第2差動信号対を出力する(a)段階と、前記クロック信号に応答して前記第1差動信号対の差及び前記第2差動信号対の差を感知して増幅し、前記入力データを検出する(b)段階とを含む。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施形態を説明することにより、本発明を詳細に説明する。各図面に提示された同じ参照符号は同じ構成要素を示す。
【0025】
図5は、本発明の第1実施形態によるデータレシーバの回路図を示す。図5には、説明の便宜のために、データDATAiを受信するための一つのデータ線103と差動基準信号対VREF,/VREFを受信するための基準信号線対101,105とを備えるレシーバ100が示されている。差動基準信号対VREF,/VREFは、オシレーティング(振動)する信号またはDC信号であることが望ましい。
【0026】
従って、クロック信号に同期して積分信号方式でN(Nは自然数、例えばN=16)個のデータを同時に高速で正確に受信するデータレシーバは、差動基準信号対を受信するための二つの基準信号線とN個のデータをそれぞれを受信するためのN個のデータ線とが必要であり、N個のデータを受信するデータレシーバは、本発明の実施形態に従って容易に実現できる。
【0027】
図5を参照すれば、データレシーバ100は、積分増幅回路110及び感知増幅回路130を備える。積分増幅回路110は、第1積分増幅回路111と第2積分増幅回路115とを備え、感知増幅回路130は、信号演算・感知回路131とラッチ・ホールド回路137とを備える。
【0028】
第1積分増幅回路111は、クロック信号CLKに応答して、信号伝送線101を通じて第1入力端に入力される第1基準信号VREFと信号伝送線103を通じて第2入力端に入力されるデータDATAiとの差を積分・増幅し、その結果として第1出力信号V1P、第2出力信号V1Nを第1出力端、第2出力端を通じてそれぞれ信号演算・感知回路131に出力する。第1出力信号V1P及び第2出力信号V1Nは差動信号である。
【0029】
第2積分増幅回路115は、クロック信号CLKに応答して、信号伝送線103を通じて第3入力端に入力されるデータDATAiと信号伝送線105を通じて第4入力端に入力される第2基準信号/VREFとの差を積分・増幅し、その結果として第3出力信号V2P、第4出力信号V2Nを第3出力端、第4出力端を通じてそれぞれ信号演算・感知回路131に出力する。第3出力信号V2P及び第4出力信号V2Nは差動信号である。
【0030】
信号演算・感知回路131は、クロック信号CLKに応答して、第1出力信号V1Pと第2出力信号V1Nとの差及び/又は第3出力信号V2Pと第4出力信号V2Nとの差を加算、減算とセンシング動作を通じて検出し、第5出力信号VOUTと第6出力信号VOUTBとをラッチ・ホールド回路137に出力する。第5出力信号VOUTと第6出力信号VOUTBとは差動信号であるので、第5出力信号VOUTが電源電圧VDDレベルを有する場合、第6出力信号VOUTBは接地電圧VSSレベルを有することが望ましいが、第5出力信号VOUT及び第6出力信号VOUTBは必ずしもCMOSレベルでフルスウィングする必要はない。
【0031】
ラッチ・ホールド回路137は、第5出力信号VOUTと第6出力信号VOUTBとをラッチ及びホールドして第7出力信号Qと第8出力信号QBとを出力する。ここで、第7出力信号Qと第8出力信号QBとは差動信号であってCMOSレベルでフルスウィングすることが望ましい。第7出力信号Qは積分増幅回路110に入力されたデータDATAiを検出した信号である。
【0032】
図6は、図5の積分増幅回路110に入力される入力信号のタイミングダイヤグラムである。図6を参照すれば、積分増幅回路110に入力される信号は、データDATAi(iは1ないし3)と第1基準信号VREFと第2基準信号/VREFとを含み、データDATA1は第1基準信号VREFと位相及び大きさが同一であり、データDATA2は第2基準信号/VREFと位相及び大きさが同一である。
【0033】
図7は、図5の積分増幅回路の回路図を示す。図7を参照すれば、第1積分増幅回路111は、第1プリチャージ回路112と第1増幅回路113とを備える。
【0034】
第1プリチャージ回路112の構成は次の通りである。第1キャパシタC1は電源電圧VDDとノードNOD1との間に接続され、第2キャパシタC3は電源電圧VDDとノードNOD2との間に接続されている。
【0035】
クロック信号CLKはPMOSトランジスタP1ないしP3のゲートに入力され、PMOSトランジスタP1は電源電圧VDDとノードNOD1との間に接続され、PMOSトランジスタP3は電源電圧VDDとノードNOD2との間に接続され、PMOSトランジスタP2はノードNOD1とノードNOD2との間に接続されている。例えば、ノードNOD1とノードNOD2とは、クロック信号CLKの非活性化(例えば、論理ロー)に応答して電源電圧VDDレベルにプリチャージされる。
【0036】
第1増幅回路113の構成は次の通りである。第1基準信号VREFはNMOSトランジスタN1のゲートに入力され、NMOSトランジスタN1はノードNOD1とノードNOD3との間に接続されている。データDATAiはNMOSトランジスタN2のゲートに入力され、NMOSトランジスタN2はノードNOD2とノードNOD3との間に接続されている。第1電源114は、ノードNOD3と接地電源VSSとの間に接続されている。第1出力信号V1PはノードNOD2の出力信号であり、第2出力信号V1NはノードNOD1の出力信号である。
【0037】
第2積分回路115は、第2プリチャージ回路116と第2増幅回路117とを備える。第2プリチャージ回路116の構成は次の通りである。第3キャパシタC5は電源電圧VDDとノードNOD5との間に接続され、第4キャパシタC7は電源電圧VDDとノードNOD4との間に接続されている。
【0038】
クロック信号CLKはPMOSトランジスタP4ないしP6のゲートに入力され、PMOSトランジスタP4は電源電圧VDDとノードNOD5との間に接続され、PMOSトランジスタP6は電源電圧VDDとノードNOD4との間に接続され、PMOSトランジスタP5はノードNOD4とノードNOD5との間に接続されている。例えば、ノードNOD4とノードNOD5とは、クロック信号CLKの非活性化に応答して電源電圧VDDレベルにプリチャージされる。
【0039】
第2増幅回路117の構成は次の通りである。第2基準信号/VREFはNMOSトランジスタN4のゲートに入力され、NMOSトランジスタN4はノードNOD4とノードNOD6との間に接続されている。データDATAiはNMOSトランジスタN3のゲートに入力され、NMOSトランジスタN3はノードNOD5とノードNOD6との間に接続されている。第2電源118はノードNOD6と接地電源VSS間に接続され、ノードNOD6の電流を接地電圧VSS側にシンクする。第3出力信号V2PはノードNOD5の出力信号であり、第4出力信号V2NはノードNOD4の出力信号である。
【0040】
図6及び7を参照して積分増幅回路の動作を簡単に説明すれば次の通りである。例えば、第1基準信号VREFのレベルがデータDATAiの信号レベルより相対的に高い場合、第1積分増幅回路111は、第1基準信号VREFのレベルとデータDATAの信号レベルとの差を積分・増幅し、第2出力信号V1Nと、該第2出力信号V1Nより相対的に高い信号レベルを有する第1出力信号V1Pとを出力する。
【0041】
逆に、第1基準信号VREFのレベルがデータDATAiの信号レベルより相対的に低い場合、第1積分増幅回路111は、第1基準信号VREFのレベルとデータDATAの信号レベルとの差を積分・増幅し、第1出力信号V1Pと、該第1出力信号V1Pより相対的に高い信号レベルを有する第2出力信号V1Nとを出力する。
【0042】
そして、第1基準信号VREFのレベルとデータDATAiの信号レベルとが同じ場合、第1積分増幅回路111の第1出力信号V1Pと第2出力信号V1Nとは同じ信号レベルになる。
【0043】
また、第2基準信号/VREFのレベルがデータDATAiの信号レベルより相対的に高い場合、第2積分増幅回路115は、第2基準信号/VREFのレベルとデータDATAの信号レベルとの差を積分・増幅し、第4出力信号V2Nと、該第4出力信号V2Nより相対的に低い信号レベルを有する第3出力信号V2Pとを出力する。
【0044】
逆に、第2基準信号/VREFのレベルがデータDATAの信号レベルより相対的に低い場合、第2積分増幅回路115は、第2基準信号VREFのレベルとデータDATAの信号レベルとの差を積分・増幅し、第4出力信号V2Nと、該第4出力信号V2Nより相対的に高い信号レベルを有する第3出力信号V2Pとを出力する。
【0045】
そして、第2基準信号/VREFのレベルとデータDATAの信号レベルとが同じ場合、第2積分増幅回路115の第3出力信号V1Pと第4出力信号V1Nとは同じ信号レベルになる。
【0046】
図8は、図5の信号演算及び感知回路の回路図を示す。図8を参照すれば、信号演算・感知回路131は、プリチャージ回路133と感知回路135とを備える。
【0047】
プリチャージ回路133の構成は次の通りである。クロック信号CLKはPMOSトランジスタP11,P14のゲートに入力され、PMOSトランジスタP11,P12はともに電源電圧VDDとノードNOD11との間に接続され、PMOSトランジスタP13,P14はともに電源電圧VDDとノードNOD12との間にそれぞれ接続されている。
【0048】
そして、トランジスタP12のゲートはノードNOD12に接続され、PMOSトランジスタP13のゲートはノードNOD11に接続され、PMOSトランジスタP15はノードNOD11とノードNOD12との間に接続されている。
【0049】
直列に接続されたNMOSトランジスタN11,N17はノードNOD11と接地電圧VSSとの間に接続され、NMOSトランジスタN11のゲートはノードNOD12に接続され、NMOSトランジスタN17のゲートにはクロック信号CLKが入力される。そして、直列に接続されたNMOSトランジスタN12,N22はノードNOD12と接地電圧VSSとの間に接続され、NMOSトランジスタN12のゲートはノードNOD11に接続され、NMOSトランジスタN22のゲートにはクロック信号CLKが入力される。
【0050】
第5出力信号VOUTはノードNOD11の出力信号であり、第6出力信号VOUTBはノードNOD12の出力信号である。例えば、プリチャージ回路133は、クロック信号CLKの非活性化に応答して、ノードNOD11とノードNOD12とを電源電圧VDDレベルにプリチャージする。
【0051】
感知回路135の構成は次の通りである。直列に接続されたNMOSトランジスタN13,N18はノードNOD11とノードNOD13との間に接続され、NMOSトランジスタN13のゲートには第1出力信号V1Pが入力され、NMOSトランジスタN18のゲートにはクロック信号CLKが入力される。また、直列に接続されたNMOSトランジスタN14,N19はノードNOD12とノードNOD13との間に接続され、NMOSトランジスタN14のゲートには第3出力信号V2Pが入力され、NMOSトランジスタN19のゲートにはクロック信号CLKが入力される。
【0052】
そして、直列に接続されたNMOSトランジスタN16,N21はノードNOD12とノードNOD14との間に接続され、NMOSトランジスタN16のゲートには第2出力信号V1Nが入力され、NMOSトランジスタN21のゲートにはクロック信号CLKが入力される。また、直列に接続されたNMOSトランジスタN15,N20はノードNOD11とノードNOD14との間に接続され、NMOSトランジスタN15のゲートには第4出力信号V2Nが入力され、NMOSトランジスタN20のゲートにはクロック信号CLKが入力される。
【0053】
NMOSトランジスタN23はノードNOD13と接地電源VSSとの間に接続され、バイアスBIASがNMOSトランジスタN23のゲートに入力される。また、NMOSトランジスタN24はノードNOD14と接地電源VSSとの間に接続され、バイアスBIASがNMOSトランジスタN24のゲートに入力される。NMOSトランジスタN23,N24は所定の電流源として機能する。
【0054】
図9は、図5のラッチ・ホールド回路の回路図を示す。ラッチ・ホールド回路137の構成は次の通りである。第5出力信号VOUTはインバータIN2に入力され、インバータIN2の出力端NOD33はNMOSトランジスタN33のゲートと接続されている。そして、第6出力信号VOUTBはインバータIN1に入力され、インバータIN1の出力端NOD31はNMOSトランジスタN34のゲートと接続されている。
【0055】
インバータIN3はノードNOD31とPMOSトランジスタP31のゲートとの間に接続され、インバータIN4はノードNOD33とPMOSトランジスタP32のゲートとの間に接続されている。そして、PMOSトランジスタP31,P33はともに電源電圧VDDとノードNOD35との間に接続され、NMOSトランジスタN31,N33はともにノードNOD35と接地電圧VSSとの間に接続されている。PMOSトランジスタP33とNMOSトランジスタN31のゲートはノードNOD37に接続されている。
【0056】
PMOSトランジスタP32,P34はともに電源電圧VDDとノードNOD37との間に接続され、NMOSトランジスタN32,N34はともにノードNOD37と接地電圧VSSとの間に接続されている。PMOSトランジスタP34とNMOSトランジスタN32のゲートはノードNOD35に接続されている。第7出力信号QはノードNOD35の出力信号であり、第8出力信号QBはノードNOD37の出力信号である。また、第7出力信号Qと第8出力信号QBは互いに相補的な信号であり、ラッチ・ホールド回路137の出力信号Q,QBは完全なCMOSデジタル信号である。
【0057】
以下、図6ないし図9を参照して本発明の一実施形態によるデータレシーバ100の動作を詳細に説明する。ここで、図7のノードNOD4及びノードNOD5の電圧と、図8のノードNOD11及びノードNOD12の電圧は、クロック信号CLKの非活性化に応答して電源電圧VDDレベルにプリチャージされていると仮定する。以下、第1、第2基準信号VREF,/VREFを第1、第2基準電圧と表現する。
【0058】
まず、図6の区間T1において、論理「ロー」であるデータDATA1がデータレシーバ100により検出される動作を説明する。データDATA1と第1基準電圧VREFとの差は、データDATA1と第2基準電圧/VREFとの差より小さい。従って、クロック信号CLKが活性化(例えば、論理ハイ)されると、図7の第2積分増幅回路115が第1積分増幅回路111よりも支配的に動作するので、第2積分増幅回路115がデータDATA1と第2基準電圧/VREFとの差を積分増幅し、その差に相当する第3出力信号V2Pと第4出力信号V2Nとを出力する。
【0059】
すなわち、図7の第2増幅回路117は、第2基準電圧/VREFとデータDATA1とを受信してそれらの差を積分増幅し、その差に相当する第3出力信号V2Pと第4出力信号V2Nとを出力する。この場合、第3出力信号V2Pレベルは第4出力信号V2Nレベルより低い。
【0060】
そして、図8の感知回路135は、クロック信号CLK及びバイアスBIASが活性化されると、第3出力信号V2Pと第4出力信号V2Nとに応じて電源電圧VDDレベルを有する第6出力信号VOUTBと接地電源VSSレベルを有する第5出力信号VOUTとを出力する。第5出力信号VOUTと第6出力信号VOUTBとは差動信号であって完全なCMOSレベルを有し得ない。
【0061】
図9のラッチ・ホールド回路137のNMOSトランジスタN33は、インバータIN2により反転された第5出力信号VOUTに応じてターンオンされるので、ノードNOD35の出力信号Qは論理「ロー」になる。従って、論理「ロー」であるデータDATA1がデータレシーバ100により論理「ロー」と検出される。すなわち、感知増幅回路130は、第2基準電圧/VREFとデータDATA1とを受信し、それらを加算、減算、センシング及びラッチして、入力されたデータDATA1を検出する。
【0062】
次に、図6の区間T1において、論理「ハイ」であるデータDATA2がデータレシーバ100により検出される動作を説明する。データDATA2と第1基準電圧VREFとの差は、データDATA2と第2基準電圧/VREFとの差より大きい。従って、クロック信号CLKが活性化されると、図7の第1積分増幅回路111が第2積分増幅回路115よりも支配的に動作する。
【0063】
図7の第1増幅回路113は、第1基準電圧VREFとデータDATA2とを受信してそれらの差を積分増幅し、それらの差に相当する第1出力信号V1Pと第2出力信号V1Nとをそれぞれ出力する。この場合、第1出力信号V1Pのレベルは第2出力信号V1Nのレベルより低い。
【0064】
図8の感知回路135は、クロック信号CLK及びバイアスBIASが活性化されると、第1出力信号V1Pと第2出力信号V1Nとに応じて電源電圧VDDレベルを有する第5出力信号VOUTと接地電源VSSレベルを有する第6出力信号VOUTBとを出力することが望ましいが、第5出力信号VOUTと第6出力信号VOUTBとがフルスウィングをしない場合もある。従って、第5出力信号VOUTが電源電圧VDDレベルより低いレベルを有し、第6出力信号VOUTBが接地電源VSSレベルより高いレベルを有する場合もありうる。第5出力信号VOUTと第6出力信号VOUTBとは、差動信号であることが望ましい。
【0065】
図9のラッチ・ホールド回路137のNMOSトランジスタN34は、インバータIN1により反転された第6出力信号VOUTBに応じてターンオンされるので、ノードNOD37の出力信号QBは論理「ロー」になる。しかし、PMOSトランジスタP31は第6出力信号VOUTBによりターンオンされるので、ノードNOD35の出力信号Qは論理「ハイ」となる。ラッチ・ホールド回路137の出力信号Q,QBは完全なCMOSデジタル信号であるので、論理「ハイ」であるデータDATA2がデータレシーバ100により論理「ハイ」と検出される。
【0066】
図6の区間T1において、論理「ハイ」であるデータDATA3がデータレシーバ100により検出される動作は、データDATA2がデータレシーバ100により検出される動作と同一なので、論理「ハイ」であるデータDATA3を検出する動作については省略する。
【0067】
図6の区間T2において、論理「ハイ」であるデータDATA1とデータDATA3とがデータレシーバ100により検出される動作を説明する。図7を参照すれば、第2増幅回路117が第1増幅回路113よりも支配的に動作して第2増幅回路117の第3出力信号V2Pのレベルが第4出力信号V2Nのレベルより高い。
【0068】
従って、図8の第6出力信号VOUTBはトランジスタN14に入力される第3出力信号V2Pに応じて接地電圧VSSレベルにプルダウンされ、第5出力信号VOUTはトランジスタP12により電源電圧VDDレベルを維持することが望ましい。しかし、第5出力信号VOUTと第6出力信号VOUTBはフルスウィングしないこともある。
【0069】
結局、信号演算・感知回路131は、電源電圧VDDレベルを有する第5出力信号VOUTと接地電圧VSSレベルを有する第6出力信号VOUTBとをラッチ・ホールド回路137にそれぞれ出力することが望ましい。
【0070】
図9のラッチ・ホールド回路137のトランジスタN34は、インバータIN1の出力信号に応じてターンオンされて第8出力信号QBを接地電圧VSSレベルにプルダウンし、トランジスタP31は、インバータIN3の出力信号に応じてターンオンされて第7出力信号QBを電源電圧VDDレベルにプルアップする。従って、区間T2において、論理「ハイ」であるデータDATA1またはデータDATA3はデータレシーバ100により論理「ハイ」として検出される。
【0071】
次に、図6の区間T2において、論理「ロー」であるデータDATA2がデータレシーバ100により検出される動作を説明する。図7を参照すれば、第1増幅回路113が第2増幅回路117よりも支配的に動作して第1増幅回路113の第1出力信号V1Pのレベルが第2出力信号V1Nのレベルより高い。
【0072】
従って、図8の第5出力信号VOUTはトランジスタN13に入力される第1出力信号V1Pに応じて接地電圧VSSレベルにプルダウンされ、第6出力信号VOUTBはトランジスタP13により電源電圧VDDレベルを維持することが望ましい。しかし、第5出力信号VOUTと第6出力信号VOUTBそれぞれはCMOSレベルにフルスウィングしなくともよい。
【0073】
結局、信号演算・感知回路131は、電源電圧VDDレベルを有する第6出力信号VOUTBと接地電圧VSSレベルを有する第5出力信号VOUTとをラッチ・ホールド回路137にそれぞれ出力することが望ましいが、第5出力信号VOUTがフルスウィングをしない場合、第5出力信号VOUTは低いレベルを有する。
【0074】
図9のラッチ・ホールド回路137のトランジスタN33は、インバータIN2の出力信号に応じてターンオンされて第7出力信号Qを接地電圧VSSレベルにプルダウンし、トランジスタP32は、インバータIN4の出力信号に応じてターンオンされて第8出力信号QBを電源電圧VDDレベルにプルアップする。従って、区間T2において、論理「ロー」であるデータDATA2はデータレシーバ100により論理「ロー」として検出される。
【0075】
図10は、本発明の第2実施形態によるデータレシーバの回路図を示す。図10を参照すれば、データレシーバ200は、奇数番目データと偶数番号目データとをどちらも受信するための構造を有する。
【0076】
データレシーバ200の積分増幅回路110Aと感知増幅器130Aとは奇数番目データを検出するための回路であり、レシーバ200の積分増幅回路110Bと感知増幅器130Bとは偶数番号目データを検出するための回路である。
【0077】
図10の積分増幅回路111A,115Aまたは積分増幅回路111B,115Bの構造及び動作は、図7に示された積分増幅回路111,115の構造及び動作と同一であり、図10の感知増幅器130Aの構造及び動作は、図5の感知増幅器130の構造及び動作と同一である。従って、レシーバ200の具体的な動作は図5のデータレシーバ100の動作から容易に分かる。
【0078】
すなわち、図10の感知増幅器130Aは、クロック信号CLKBに応答して積分増幅回路110Aの出力信号を感知・増幅してデータライン103を通じて入力されるデータDATAiのうち奇数番目データを検出し、これを出力信号Q_ODとする。
【0079】
一方、図10の感知増幅器130Bは、反転クロック信号CLKBに応答して積分増幅回路110Bの出力信号を感知・増幅してデータライン103を通じて入力されるデータDATAiのうち偶数番号目データを検出し、これを出力信号Q_EVとする。図10の感知増幅器130Bの構造は、図5の感知増幅器130の構造と同一である。従って、図10のデータレシーバ200の詳細な説明については省略する。
【0080】
本発明の実施形態によるデータレシーバ100または200は、データと差動基準信号対とを受信して積分信号方式でデータを安定的に検出できる。すなわち、データレシーバ100または200は、一つのデータラインを利用して差動信号方式でデータを検出する効果を得られるので、データを安定的かつ高速に検出できる。
【0081】
例えば、16のデータを同時に高速に受信する場合、差動信号方式のデータレシーバは32の信号ラインを必要としたが、本発明の実施形態によるデータレシーバは2つの差動基準信号ラインと16のデータラインとを利用して差動信号方式のデータレシーバと同じ効果を得られる長所がある。
【0082】
また、本発明の実施形態によれば、データレシーバの消費電力は低減され、しかもデータレシーバの全体的なレイアウト面積が小さくなる。そして、本発明の実施形態によるデータレシーバは、クロック信号に同期して動作するので、高周波でもデータを高速かつ安定的に検出できる。そして、積分増幅回路に入力される信号のレベル差が小さな場合または工程、信号または温度が変わる場合においてもデータを正確に検出できる。
【0083】
本発明によるデータレシーバは、図面に示された実施形態を参考にして説明されたが、それは例示的なものに過ぎず、本技術分野の当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他実施形態が可能であるという点が理解されうるであろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求範囲に記載された技術的思想により決まるべきである。
【0084】
【発明の効果】
前述の如く、本発明による信号積分方式を利用したデータレシーバ及びデータ受信方法は、高速でデータを検出する場合に生じる高周波雑音を低減することができるという効果がある。
【0085】
また、二つの基準信号線と一つのデータ線を通じて入力される信号を積分増幅してデータを検出するデータレシーバ及びデータ受信方法によれば、工程、電圧または温度の変化に対して鈍感であり、差動信号方式でデータを高速かつ正確に検出することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の単一基準信号方式を用いたデータレシーバのブロックダイヤグラムである。
【図2】図1の信号レベルを示すタイミングダイヤグラムである。
【図3】従来の差動信号方式を用いたデータレシーバのブロックダイヤグラムである。
【図4】図3の信号レベルを示すタイミングダイヤグラムである。
【図5】本発明の第1実施形態によるデータレシーバの回路図を示す図である。
【図6】図5の積分増幅回路に入力される入力信号のタイミングダイヤグラムである。
【図7】図5の積分増幅回路の回路図を示す図である。
【図8】図5の信号演算及び感知回路の回路図を示す図である。
【図9】図5のラッチ・ホールド回路の回路図を示す図である。
【図10】本発明の第2実施形態によるデータレシーバの回路図を示す図である。
【符号の説明】
100 データレシーバ
101,103,105 信号伝送線
110 増幅回路
111 第1積分増幅回路
115 第2積分増幅回路
130 感知増幅回路
131 信号演算・感知回路
137 ホールド回路
Claims (18)
- 2つの差動基準信号と入力データとを受信し、前記2つの差動基準信号のそれぞれと前記入力データとの差を積分して増幅し、第1差動信号対及び第2差動信号対を出力する積分増幅回路と、
前記第1差動信号対と前記第2差動信号対との差を感知して増幅し、前記入力データを検出する感知増幅回路とを備えることを特徴とするデータレシーバ。 - 前記2つの差動基準信号は、直流信号または振動する信号であることを特徴とする請求項1に記載のデータレシーバ。
- 前記入力データは、シングルエンディド信号であることを特徴とする請求項1に記載のデータレシーバ。
- クロック信号に応答して、第1信号伝送線を通じて入力される第1基準信号及び第2信号伝送線を通じて入力される第2基準信号と第3信号伝送線を通じて入力されるデータとの差を積分して増幅し、第1差動信号対及び第2差動信号対を出力する積分増幅回路と、
前記クロック信号に応答して、前記第1差動信号対と前記第2差動信号対との差を感知して増幅し、前記入力データを検出する感知増幅回路とを備え、
前記第1基準信号及び前記第2基準信号は、差動基準信号対をなすことを特徴とするデータレシーバ。 - 前記第1基準信号または前記第2基準信号は、直流信号または振動する信号であることを特徴とする請求項4に記載のデータレシーバ。
- 前記入力データは、シングルエンディド信号であることを特徴とする請求項4に記載のデータレシーバ。
- クロック信号に応答して第1基準信号と入力データとの差とを積分して増幅し、第1差動信号対を出力する第1積分増幅回路と、
前記クロック信号に応答して第2基準信号と前記入力データとの差を積分して増幅し、第2差動信号対を出力する第2積分増幅回路と、
前記クロック信号に応じて前記第1差動信号対と前記第2差動信号対との差を感知して増幅し、前記入力データを検出する感知増幅回路とを備え、
前記第1基準信号及び前記第2基準信号は、差動信号対をなすことを特徴とするデータレシーバ。 - 前記第1基準信号は、第1信号伝送線を通じて前記第1積分増幅回路の第1入力端に入力され、
前記第2基準信号は第2信号伝送線を通じて前記第2積分増幅回路の第1入力端に入力され、
前記入力データは、第3信号伝送線を通じて前記第1積分増幅回路の第2入力端及び前記第2積分増幅回路の第2入力端に入力されることを特徴とする請求項7に記載のデータレシーバ。 - 前記第1積分増幅回路は、
前記クロック信号の第1状態に応答して前記第1差動信号対のレベルを第1電源電圧レベルにプリチャージする第1プリチャージ回路と、
前記クロック信号の第2状態に応答して前記第1基準信号と前記入力データとの差を積分して増幅し、前記第1差動信号対を出力する第1増幅回路とを備え、
前記第2積分増幅回路は、
前記クロック信号の前記第1状態に応答して前記第2差動信号対のレベルを前記第1電源電圧レベルにプリチャージする第2プリチャージ回路と、
前記クロック信号の前記第2状態に応答して前記第2基準信号と前記入力データとの差を積分して増幅して前記第2差動信号対を出力する第2増幅回路とを備えることを特徴とする請求項7に記載のデータレシーバ。 - 前記感知増幅回路は、
前記第1差動信号対の差及び前記第2差動信号対の差を感知して増幅し、第3差動信号対を出力する感知回路と、
前記第3差動信号対をラッチするラッチ回路とを備え、
第3差動信号対は、前記クロック信号の第1状態に応答して第1電源電圧レベルにプリチャージされ、前記クロック信号の第2状態に応答してCMOSレベルを有することを特徴とする請求項7に記載のデータレシーバ。 - クロック信号に応答して2つの差動基準信号のそれぞれと入力データとの差を積分して増幅し、第1差動信号対または第2差動信号対を出力する(a)段階と、
前記クロック信号に応答して前記第1差動信号対と前記第2差動信号対との差を感知して増幅し、前記入力データを検出する(b)段階とを含むことを特徴とするデータ受信方法。 - 前記(a)段階は、
前記クロック信号の第1状態に応答して前記第1及び第2差動信号対のレベルを第1電源電圧レベルにプリチャージする(a1)段階と、
前記クロック信号の第2状態に応答して前記基準信号と前記入力データとの差を積分して増幅し、前記第1差動信号対または前記第2差動信号対を出力する(a2)段階とを含むことを特徴とする請求項11に記載のデータ受信方法。 - 前記(b)段階は、
前記クロック信号の第1状態に応答して第1電源電圧レベルにプリチャージされ、前記クロック信号の第2状態に応答して、前記第1差動信号対と前記第2差動信号対との差を感知して増幅して、CMOSレベルを有する第3差動信号対を出力する段階とを含むことを特徴とする請求項11に記載のデータ受信方法。 - 前記(a)段階は、直流または振動する前記差動基準信号を受信することを特徴とする請求項11に記載のデータ受信方法。
- 前記(a)段階は、シングルエンディド信号の前記入力データを受信することを特徴とする請求項11に記載のデータ受信方法。
- クロック信号に応答して、第1信号伝送線及び第2信号伝送線を通じてそれぞれ入力される第1差動基準信号及び第2差動基準信号と第3信号伝送線を通じて入力されるデータとの差を積分して増幅し、第1差動信号対及び第2差動信号対を出力する(a)段階と、
前記クロック信号に応答して前記第1差動信号対と前記第2差動信号対との差を感知して増幅し、前記入力データを検出する(b)段階とを含むことを特徴とするデータ受信方法。 - 前記(a)段階は、
前記クロック信号の第1状態に応答して前記第1及び第2差動信号対のレベルを第1電源電圧レベルにプリチャージする(a1)段階と、
前記クロック信号の第2状態に応答して前記第1差動基準信号と前記入力データとの差を積分して増幅し前記第1差動信号対を出力し、及び、前記第2差動基準信号と前記入力データとの差を積分して増幅し前記第2差動信号対を出力する(a2)段階とを含むことを特徴とする請求項16に記載のデータ受信方法。 - 前記(b)段階は、
前記クロック信号の第1状態に応答して第1電源電圧レベルにプリチャージされ、前記クロック信号の第2状態に応答して、前記第1差動信号対の差及び前記第2差動信号対の差を感知して増幅して、CMOSレベルを有する前記第3差動信号対を出力する段階とを含むことを特徴とする請求項16に記載のデータ受信方法。
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