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JP2944337B2 - レベル変換回路 - Google Patents

レベル変換回路

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JP2944337B2
JP2944337B2 JP4299629A JP29962992A JP2944337B2 JP 2944337 B2 JP2944337 B2 JP 2944337B2 JP 4299629 A JP4299629 A JP 4299629A JP 29962992 A JP29962992 A JP 29962992A JP 2944337 B2 JP2944337 B2 JP 2944337B2
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JP
Japan
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voltage
fet
voltage dividing
conversion circuit
value
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JP4299629A
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裕由 向山
典生 村上
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル信号を取り
込んでその信号がとる2値に対応した電圧を後段に配置
された回路に適合した値に変換するレベル変換回路に関
する。
【0002】
【従来の技術】ディジタル回路から出力されるディジタ
ル信号をアナログ回路に与えて処理する電子機器では、
一般に、そのディジルタル信号がとる2値に対応した電
圧をアナログ回路の動作点、レベルタイヤグラムその他
の動作条件に適合した値に変換するレベル変換回路が用
いられる。
【0003】図5は、従来のレベル変換回路の構成例を
示す図である。図において、レベル変換回路51にはデ
ィジタル信号が与えられ、その出力はアナログ回路であ
る差動増幅器52を介して負荷53に接続される。
【0004】レベル変換回路51では、ディジタル信号
がFET54のゲートに与えられ、そのドレインは接地
される。FET54のソースは、定電流源55を介して
第一の直流電源線に接続され、かつ差動増幅器52の入
力に接続される。
【0005】差動増幅器52では、レベル変換回路51
の出力がFET561 のゲートに接続され、そのドレイ
ンは抵抗器571 および負荷53の一方の端子に接続さ
れる。FET562 のゲートには所定の基準電圧Vref
が与えられ、そのドレインは抵抗器572 の一方の端子
および負荷53の他方の端子に接続される。FET56
1 、562 のソースは共に定電流源58を介して接地さ
れ、抵抗器571 、572 の他方の端子は第二の直流電
源線に接続される。
【0006】このような構成のレベル変換回路では、第
一の直流電源線から供給される直流電圧VDD1 が差動増
幅器52の動作点およびその出力端に得るべき信号の波
形に適合した値に予め設定される。FET54および定
電流源55はソースフォロア回路を形成し、入力される
ディジタル信号がとり得る2つの値をそれぞれ0ボルト
とVDD1 ボルトに変換して出力する。
【0007】差動増幅器52では、FET561 、56
2 は、このようにして変換されたディジタル信号の瞬時
値と上述した基準電圧Vref との差分を増幅して負荷5
3に与える。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来のレベル変換回路では、定電流源55が供給する電
流の値は、一般に、このような回路を搭載した機器に対
する低消費電力化の要求に対応するために小さな値に設
定されていた。しかし、例えば、入力されるディジタル
信号のビットレートが20〜150Mbpsと高い場合に
は、その信号の周期に対してFET54,561 のパラ
メータに含まれる静電容量や浮遊容量によって形成され
る時定数が無視できないほど大きな値となるために、図
6に示すように、差動増幅器52に与えられる信号の波
形は立ち上がり時間および立ち下がり時間が大きくなっ
て劣化した。また、このような問題点を解決する方法と
しては、上述した電流の値を大きく(レベル変換回路5
1の出力インピーダンスを小さく)設定したり、差動増
幅器52の入力インピーダンスを小さく設定する方法が
あるが、これらの方法は上述した低消費電力化の要求を
併せて満足することができないために適用できなかっ
た。
【0009】本発明は、消費電力を低く抑えつつ高速の
ディジタル信号に忠実に応答できるレベル変換回路を提
供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】図1は、本発明の原理ブ
ロック図である。本発明は、抵抗素子の組み合わせによ
り予め決められた2つの分圧比の何れか一方で一定の基
準電圧を分圧する分圧手段11と、2値の入力信号に対
して非誘導性かつ非容量性とみなされるスイッチング素
子を介して2つの分圧比の内、その信号の瞬時値に対応
した一方を分圧手段11に設定して2値に対応した電圧
を所望の値に変換する分圧比可変手段13とを備えたこ
とを特徴とする。
【0011】
【作用】本発明にかかわるレベル変換回路では、分圧比
可変手段13が入力信号の瞬時値に応じて切り替え設定
する分圧比に応じて分圧手段11が一定の基準電圧を分
圧することにより、その入力信号がとる2値の電圧レベ
ルが所望の値に変換される。
【0012】分圧手段11では上述した分圧比が抵抗素
子の組み合わせによって設定され、かつ分圧比可変手段
13では入力信号の周波数成分に対して非誘導性かつ非
容量性とみなされるスイッチング素子を介して上述した
分圧比を切り替えるので、その切り替えに伴う過渡応答
は速やかに収束する。また、上述した抵抗素子の抵抗値
については、後段に配置された回路の入力インピーダン
スによる誤差が許容される範囲で大きな値に設定するこ
とができる。
【0013】したがって、消費電力を小さく抑えつつ高
速の入力信号に応答するレベル変換回路が実現される。
【0014】
【実施例】図2は、本発明の一実施例を示す図である。
図において、FET21およびFET22のゲートに
は、ディジタル信号が与えられる。FET21のソース
は第一の直流電源線に接続され、FET22のソースは
接地される。第一の直流電源線は、個別にゲート遮断電
流による定電流源を構成するFET231、232、24
1、242を介して接地される。FET23 1 とFET2
2 との接続点はFET21のドレインに接続され、F
ET232とFET241 との接続点は差動増幅器52
の入力に接続され、FET241 とFET242 との接
続点はFET22のドレインに接続される。
【0015】なお、図5に示すものと機能および構成が
同じものについては、同じ参照番号を付与して示し、こ
こではその説明を省略する。また、本実施例と図1に示
すブロック図との対応関係については、FET23 1
232、241、242は分圧手段11に対応し、FET
21、22は分圧比可変手段13に対応する。
【0016】以下、本実施例の動作を説明する。FET
21、231 、232 にはこれらを通過する電流の方向
に応じてPチャネルの素子が用いられ、FET22、2
1 、242 には同様にしてNチャネルの素子が用いら
れる。したがって、これらのFETは、上述したゲート
遮断電流におけるソース・ドレイン間の電圧VDSS に応
じた分圧回路を形成する。
【0017】一方、レベル変換回路に入力されるディジ
タル信号の論理値がローレベルからハイレベルに変化す
ると、FET22は速やかにオン状態になり、かつFE
T21は速やかにオフ状態になるので、FET242
ドレイン・ソース間はFET22によってほぼ短絡され
た定常状態となる。すなわち、FET241 とFET2
2 との接続点は低インピーダンスのFET22を介し
て接地されるので、差動増幅器52に与えられる信号の
電圧レベルVH は、FET231 、232 、241 が形
成する分圧回路で第一の直流電源線から供給される直流
電圧VDD1 を分圧した値で与えられ、これらのFETの
等価抵抗の値R1 、R2 、R3 に対して
【0018】
【数1】
【0019】式で与えられる。さらに、このような状態
で形成される分圧回路では、その回路を形成するFET
231 、232 、241 のゲート遮断電流で規定された
電流が流れるので、無駄な電力の消費が規制される。
【0020】また、ディジタル信号の論理値がハイレベ
ルからローレベルに変化すると、FET21はオン状態
になり、かつFET22はオフ状態になるので、FET
23 1 とFET232 との接続点は低インピーダンスの
FET21を介して第一の直流電源線に接続されて速や
かに定常状態となる。したがって、このような状態で
は、差動増幅器52に与えられる信号の電圧レベルVL
は、FET232、241、242 が形成する分圧回路で
第一の直流電源線から供給される直流電圧VDD1を分圧
した値で与えられ、上述した等価抵抗の値R2 、R3
よびFET242の等価抵抗の値R4 に対して
【0021】
【数2】
【0022】式で与えられる。さらに、このような状態
で形成される分圧回路では、その回路を形成するFET
232 、241 、242 のゲート遮断電流で規定された
電流が流れるので、無駄な電力の消費が規制される。
【0023】したがって、本実施例によれば、消費電力
を小さく抑えると共に、図3に示すように、高速のディ
ジタル信号に忠実に応答するレベル変換回路が実現され
る。図4は、本発明の他の実施例を示す図である。
【0024】図において、図2に示すものと機能および
構成が同じものについては、同じ参照番号を付与して示
し、ここではその説明を省略する。本実施例と図2に示
す実施例との構成上の相違点は、FET21、22によ
って分圧比が切り替えられる分圧回路からFET241
を取り除き、FET232とFET241 との接続点か
ら差動増幅器52に出力信号を与えた点にある。
【0025】なお、本実施例では、このような構成のレ
ベル変換回路の後段には、レーザダイオード41の駆動
電流を断続するFET42が接続される。本実施例で
は、ディジタル信号のレベルがローレベルである時にF
ET42に与えるべき信号の電圧が図2に示す実施例と
比べて小さな値に設定するために、FET21、22に
よって分圧比が制御される分圧回路がFET241 を含
まずに形成される。したがって、ディジルタル信号がハ
イレベルであるときにFET42に与えられる信号の電
圧レベルVH ′は約0ボルトとなり、反対にローレベル
であるときにFET42に与えられる信号の電圧レベル
L ′は
【0026】
【数3】
【0027】の式で与えられる。なお、上述した各実施
例では、ディジタル信号がとる2つの値に応じて交互に
オン状態となるPチャネルおよびNチャネルのFETを
組み合わせて分圧比を切り替えているが、本発明は、こ
のような構成に限定されず、分圧器およびその分圧器の
分圧比を切り替えるスイッチング手段がこのようなディ
ジタル信号に対して非誘導性かつ非容量性とみなされる
ならば、分圧器の構成や上述した分圧比の切り替え方法
はどのようなものを用いてもよい。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、分圧手
段に抵抗素子の組み合わせにより予め設定された2つの
分圧比を非誘導性かつ非容量性とみなされるスイッチン
グ素子を介して切り替えることにより、その切り替えに
伴う過渡応答の高速な収束をはかりつつ、高速の入力信
号がとる2値の電圧レベルを所望の値に変換する。
【0029】すなわち、上述した抵抗素子の抵抗値を後
段に配置された回路による誤差の許容される範囲内で大
きな値に設定することにより、消費電力を小さく抑えて
高速応答可能なレベル変換回路が実現される。
【0030】したがって、本発明を適用した電子機器で
は、性能が高められる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理ブロック図である。
【図2】本発明の一実施例を示す図である。
【図3】差動増幅器に与えられる信号の波形を示す図で
ある。
【図4】本発明の他の実施例を示す図である。
【図5】従来のレベル変換回路の構成例を示す図であ
る。
【図6】従来のレベル変換回路から出力される信号の波
形を示す図である。
【符号の説明】
11 分圧手段 13 分圧比可変手段 21,22,23,24,42,54,56 FET 41 レーザダイオード 51 レベル変換回路 52 差動増幅器 53 負荷 55,58 定電流源 57 抵抗器

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 抵抗素子の組み合わせにより予め決めら
    れた2つの分圧比の何れか一方で一定の基準電圧を分圧
    する分圧手段(11)と、 2値の入力信号に対して非誘導性かつ非容量性とみなさ
    れるスイッチング素子を介して前記2つの分圧比の内、
    その信号の瞬時値に対応した一方を前記分圧手段(1
    1)に設定して前記2値に対応した電圧を所望の値に変
    換する分圧比可変手段(13)とを備えたことを特徴と
    するレベル変換回路。
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