[go: up one dir, main page]

JP2004260372A - Demultiplexer - Google Patents

Demultiplexer Download PDF

Info

Publication number
JP2004260372A
JP2004260372A JP2003046733A JP2003046733A JP2004260372A JP 2004260372 A JP2004260372 A JP 2004260372A JP 2003046733 A JP2003046733 A JP 2003046733A JP 2003046733 A JP2003046733 A JP 2003046733A JP 2004260372 A JP2004260372 A JP 2004260372A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
latch
flip
electric signal
data
latches
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2003046733A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4007210B2 (en
Inventor
Hideki Kano
英樹 加納
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP2003046733A priority Critical patent/JP4007210B2/en
Publication of JP2004260372A publication Critical patent/JP2004260372A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4007210B2 publication Critical patent/JP4007210B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Electronic Switches (AREA)
  • Time-Division Multiplex Systems (AREA)

Abstract

【課題】電気時分割多重技術を採用する光通信システム内の受信器等に使用して好適なデマルチプレクサに関し、デマルチプレクス動作の高速性を保ったまま、消費電力の低減化を図る。
【解決手段】信号分離用のフリップフロップ27、31を構成する初段のDラッチ28、32は、ビットレートを10Gb/sとする電気信号に対応する動作速度を持つものとし、初段以外のDラッチ29、30、33は、ビットレートを6.7Gb/sとする電気信号に対応する動作速度を持つ低速用のDラッチとする。
【選択図】 図1
The present invention relates to a demultiplexer suitable for use in a receiver or the like in an optical communication system employing an electric time division multiplexing technique, and to reduce power consumption while maintaining high speed of demultiplexing operation.
SOLUTION: First stage D latches 28 and 32 constituting flip-flops 27 and 31 for signal separation have an operation speed corresponding to an electric signal having a bit rate of 10 Gb / s, and D latches other than the first stage. Reference numerals 29, 30, and 33 denote low-speed D latches having operating speeds corresponding to electric signals having a bit rate of 6.7 Gb / s.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気時分割多重技術(ETDM)を採用する光通信システム内の受信器等に使用して好適なデマルチプレクサ(DEMUX)に関する。
【0002】
伝送容量を増やす技術である電気時分割多重技術を採用する光通信システムでは、送信器には複数チャネルの電気信号を単一チャネルの電気信号に多重化するマルチプレクサ(MUX)が必須であり、受信器には多重化された単一チャネルの電気信号を複数チャネルの電気信号に戻すデマルチプレクサが必須である。
【0003】
【従来の技術】
図7は従来の1:2デマルチプレクサの一例を示す回路図である。図7中、1は3個のDラッチ2、3、4を縦列接続してなる信号分離用のマスタ・スレーブ・マスタ型のDフリップフロップ(Master−Slave−Master D−FF)、5は2個のDラッチ6、7を縦列接続してなる信号分離用のマスタ・スレーブ型のDフリップフロップ(Master−Slave D−FF)である。
【0004】
図8はDラッチ2、3、4、6、7の構成を示す回路図である(例えば、特許文献1参照)。Dラッチ2、3、4、6、7はCML(current mode logic)の一種であるSCFL(source coupled FET logic)を用いたエッジトリガ型のラッチ回路で構成されており、ビットレートを10Gb/sとする電気信号に対応する動作速度を持つように回路定数が設定されている。
【0005】
図8中、GNDは接地電源、VSSは負電源、Dは正相データ入力端子、NDは逆相データ入力端子、Cは正相クロック入力端子、NCは逆相クロック入力端子、Qは正相データ出力端子、NQは逆相データ出力端子である。
【0006】
また、8〜16はトランジスタ(例えば、HEMT:high electron mobility transistor)であり、トランジスタ8、9は正相入力データ及び逆相入力データが入力される差動対を構成し、トランジスタ10、11は正相出力データ及び逆相出力データが入力される差動対を構成している。
【0007】
また、トランジスタ12、13は正相クロック及び逆相クロックが入力される差動対を構成し、トランジスタ14、15はソースホロア回路を構成し、トランジスタ16〜18は電流源を構成している。VC1はトランジスタ16の制御電圧、VC2はトランジスタ17、18の制御電圧である。
【0008】
また、19〜21はレベルシフト用のダイオード、22〜26は抵抗であり、抵抗23はトランジスタ8の負荷抵抗、抵抗24はトランジスタ9の負荷抵抗、抵抗25、26は電流源の安定化を図るための抵抗である。
【0009】
図8に示すDラッチでは、正相クロック入力端子CがHレベル、逆相クロック入力端子NCがLレベルの時は、トランジスタ8、9が活性、トランジスタ10、11が非活性とされ、この結果、出力データとして入力データがそのまま出力される。
【0010】
これに対して、正相クロック入力端子CがLレベル、反転クロック入力端子NCがHレベルの時は、トランジスタ8、9が非活性、トランジスタ10、11が活性とされ、この結果、入力データは出力されず、直前の出力データがラッチされて出力される。
【0011】
このDラッチを3個縦列接続して、各Dラッチに交互に180°位相の異なるクロックを入力する構成とすることにより、マスタ・スレーブ・マスタ型のDフリップフロップを構成することができる。また、このDラッチを2個縦列接続して、各Dラッチに交互に180°位相の異なるクロックを入力する構成とすることにより、マスタ・スレーブ型のDフリップフロップを構成することができる。
【0012】
図7に示す従来の1:2デマルチプレクサでは、ビットレートを5Gb/sとする2チャネルの電気信号DATA−A、DATA−Bを時分割多重化した10Gb/sの単一チャネルの電気信号DATA−ABがDフリップフロップ1、5に分配される。
【0013】
他方、電気信号DATA−ABのビットレートである10Gb/sに対して半分の周波数である5GHzのクロックCLKがDフリップフロップ1、5にそれぞれ180°異なる位相で供給される。
【0014】
この結果、電気信号DATA―ABは、1/10nsecの周期でDフリップフロップ1、5に交互にラッチされ、Dフリップフロップ1、5からは、パラレル化された5Gb/sの2チャネルの電気信号DATA−A、DATA−Bが出力されることになる。
【0015】
図9は図7に示す従来の1:2デマルチプレクサの動作を示すタイミングチャートである。図9AはDフリップフロップ1の動作を示しており、電気信号DATA−AB、クロックCLK、Dラッチ3の出力、逆相クロック/CLK、分離された電気信号DATA−Aを示している。図9BはDフリップフロップ5の動作を示しており、電気信号DATA−AB、逆相クロック/CLK、分離された電気信号DATA−Bを示している。
【0016】
なお、一方のDフリップフロップ1をマスタ・スレーブ・マスタ型、他方のDフリップフロップ5をマスタ・スレーブ型としているのは、Dフリップフロップ1の出力信号DATA―Aの出力タイミングを半周期遅れたDフリップフロップ5の出力信号DATA−Bの出力タイミングと合せるためである。
【0017】
【特許文献1】
特開平7―273668号公報
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
図10は図7に示す従来の1:2デマルチプレクサが有する問題点を説明するためのタイミングチャートであり、電気信号DATA−AB、クロックCLK、Dラッチ2の出力、反転クロック/CLK、Dラッチ3の出力を示している。
【0019】
Dフリップフロップ1では、初段のDラッチ2は、電気信号DATA−ABのビットレート(10Gb/s)よりも低い周波数(5GHz)のクロックCLKで動作する。このため、後段のDラッチ3に入力する電気信号DATA−Aの周期は長くなる。電気信号DATA−ABの周期をT、Dラッチ3に入力する電気信号DATA−Aの周期をT’とすると、T<T’<2Tとなる。
【0020】
即ち、電気信号DATA−ABのビットレートをBRとすると、Dラッチ2から出力される電気信号DATA−AのビットレートBR’は、(多重度2―1)×BR< BR’< 多重度2×BRとなる。この結果、Dラッチ3、4は、Dラッチ2に比べて低速動作の回路で十分であると言える。同様に、Dラッチ7は、Dラッチ6に比べて低速動作の回路で十分であると言える。
【0021】
しかしながら、図7に示す従来の1:2デマルチプレクサは、Dラッチ3、4、7をDラッチ2、6と同様に10Gb/sの電気信号に対応する動作速度のものとしている。このため、消費電流が大きいという問題点があった。
【0022】
本発明は、かかる点に鑑み、デマルチプレクス動作の高速性を保ったまま、消費電力の低減化を図ることができるようにしたデマルチプレクサを提供することを目的とする。
【0023】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数のラッチ回路を縦列接続し、時分割多重信号が分配される信号分離用の複数のフリップフロップを有するデマルチプレクサであって、前記複数のラッチ回路のうち、初段以外のラッチ回路は、初段のラッチ回路よりも動作速度を低速とされているというものである。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図6を参照して、本発明の第1実施形態及び第2実施形態について説明する。
【0025】
(第1実施形態・・図1〜図3)
図1は本発明の第1実施形態を示す回路図である。本発明の第1実施形態は、本発明を1:2デマルチプレクサに適用したものである。図1中、27は3個のDラッチ28、29、30を縦列接続してなる信号分離用のマスタ・スレーブ・マスタ型のDフリップフロップである。
【0026】
Dラッチ28は、ビットレートを10Gb/sとする電気信号に対応する動作速度を持つDラッチであり、図8に示す構成を有するものである。Dラッチ29、30は、ビットレートを6.7Gb/sとする電気信号に対応する動作速度を持つ低速用のDラッチであり、後述する構成を有するものである。
【0027】
31は2個のDラッチ32、33を縦列接続してなる信号分離用のマスタ・スレーブ型のDフリップフロップである。Dラッチ32は、ビットレートを10Gb/sとする電気信号に対応する動作速度を持つDラッチであり、図8に示す構成を有するものである。Dラッチ33は、ビットレートを6.7Gb/sとする電気信号に対応する動作速度を持つ低速用のDラッチであり、後述する構成を有するものである。
【0028】
ここで、電気信号DATA−ABの周期をT、Dラッチ29に入力する電気信号DATA−Aの周期をT’とすると、1T<T’<2Tとなる。そこで、T’を1Tと2Tの中間の1.5Tとすると、Dラッチ29、30、33の動作速度は、10Gb/s÷1.5=6.7Gb/sの電気信号に対応できるものであれば足りることになる。
【0029】
図2はDラッチ29、30、33の構成を示す回路図である。ここで、図8に示すトランジスタ16のゲート幅をWg1、図8に示すトランジスタ17、18のゲート幅をWg2、図8に示す抵抗22の抵抗値をR1、抵抗23、24の抵抗値をR2、抵抗25、26の抵抗値をR3とすると、図2に示すトランジスタ16のゲート幅はWg1×0.5、トランジスタ17、18のゲート幅はWg2×0.5、抵抗22の抵抗値はR1×2、抵抗23、24の抵抗値はR2×2、抵抗25、26の抵抗値はR3×2とし、駆動電流が図8に示すDラッチの場合の1/2となるようにしている。
【0030】
このように、Dラッチ29、30、33の駆動電流を減らした場合には、回路の各ノードのバイアスがDラッチ28、32の場合と同一となるようにトランジスタ8〜15のゲート幅を狭くするか又はゲート長を長くし、抵抗の値を上げることが必要になる。また、電流密度が減るため、ダイオード19〜21のサイズを小さくすることができる。
【0031】
図3は本発明の第1実施形態の動作を示すタイミングチャートである。図3AはDフリップフロップ27の動作を示しており、電気信号DATA−AB、クロックCLK、Dラッチ29の出力、逆相クロック/CLK、分離された電気信号DATA−Aを示している。図3BはDフリップフロップ31の動作を示しており、電気信号DATA−AB、逆相クロック/CLK、分離された電気信号DATA−Bを示している。
【0032】
本発明の第1実施形態では、ビットレートを5Gb/sとする2チャネルの電気信号DATA−A、DATA−Bを時分割多重化した10Gb/sの単一チャネルの電気信号DATA−ABがDフリップフロップ27、31に分配される。
【0033】
他方、電気信号DATA−ABのビットレートである10Gb/sに対して半分の周波数である5GHzのクロックCLKがDフリップフロップ27、31にそれぞれ180°異なる位相で供給される。
【0034】
この結果、電気信号DATA―ABは、1/10nsecの周期でDフリップフロップ27、31に交互にラッチされ、Dフリップフロップ27、31からは、パラレル化された5Gb/sの2チャネルの電気信号DATA−A、DATA−Bが出力されることになる。
【0035】
本発明の第1実施形態によれば、信号分離用のフリップフロップ27、31を構成する初段のDラッチ28、32はビットレートを10Gb/sとする電気信号に対応する動作速度を持つものとし、初段以外のDラッチ29、30、33はビットレートを6.7Gb/sとする電気信号に対応する動作速度を持つ低速用のDラッチとしているので、1:2デマルチプレクサにつき、デマルチプレクス動作の高速性を保ち、かつ、初段以外のDラッチ29、30、33の消費電流を小さくし、消費電力の低減化を図ることができる。
【0036】
また、Dラッチ29、30、33においては、駆動電流を小さくしたことに伴い、トランジスタ8〜15のサイズを小さくする場合には、チップ面積を縮小し、チップコストの低減化を図ることができる。これに対して、トランジスタ8〜15のゲート長を長くして対応する場合には、消費電力を更に低減化するとともに、回路の信頼性の向上、歩留りの改善を図ることができる。
【0037】
(第2実施形態・・図4〜図6)
図4は本発明の第2実施形態を示す回路図である。本発明の第2実施形態は、本発明を1:4デマルチプレクサに適用したものである。図4中、34は3個のDラッチ35、36、37を縦列接続してなる信号分離用のマスタ・スレーブ・マスタ型のDフリップフロップである。Dラッチ35は、ビットレートを10Gb/sとする電気信号に対応する動作速度を持つDラッチであり、Dラッチ36、37は、ビットレートを4Gb/sとする電気信号に対応する動作速度を持つ低速用のDラッチである。
【0038】
38は2個のDラッチ39、40を縦列接続してなるマスタ・スレーブ型のDフリップフロップである。Dラッチ39は、ビットレートを10Gb/sとする電気信号に対応する動作速度を持つDラッチであり、Dラッチ40は、ビットレートを4Gb/sとする電気信号に対応する動作速度を持つ低速用のDラッチである。
【0039】
41は3個のDラッチ42、43、44を縦列接続してなる信号分離用のマスタ・スレーブ・マスタ型のDフリップフロップである。Dラッチ42は、ビットレートを10Gb/sとする電気信号に対応する動作速度を持つDラッチであり、Dラッチ43、44は、ビットレートを4Gb/sとする電気信号に対応する動作速度を持つ低速用のDラッチである。
【0040】
45は2個のDラッチ46、47を縦列接続してなるマスタ・スレーブ型のDフリップフロップである。Dラッチ46は、ビットレートを10Gb/sとする電気信号に対応する動作速度を持つDラッチであり、Dラッチ47は、ビットレートを4Gb/sとする電気信号に対応する動作速度を持つ低速用のDラッチでである。
【0041】
ここで、Dラッチ35、39、42、46は、図8に示す構成を有するものであり、Dラッチ36、37、40、43、44、47は、図2に示すDラッチのトランジスタ16、17、18のゲート幅を更に狭くすると共に、トランジスタ17、18のゲート・ソース間電圧が図8に示すトランジスタ17、18の場合と同一となるように抵抗22〜26の抵抗値を更に大きくすることで構成することができる。
【0042】
48は5GHzのクロックCLKを分周して、位相差を90°とする2.5GHzの2個のクロックCLK0°、CLK90°を出力するトグル・フリップフロップである。なお、クロックCLK90°は、クロックCLK0°に対して、90°位相の遅延したクロックである。
【0043】
本発明の第2実施形態では、2.5Gb/sの4チャネルの電気信号DATA−A、DATA−B、DATA−C、DATA−Dを時分割多重化した10Gb/sの単一チャネルの電気信号DATA−ABCDがDフリップフロップ34、38、41、45に分配される。
【0044】
また、2.5GHzのクロックCLK0°がDフリップフロップ34、38にそれぞれ180°異なる位相で供給され、電気信号DATA−ABCD中の電気信号DATA―A、DATA−Cが1/20nsecの周期でDフリップフロップ34、38に交互にラッチされる。
【0045】
また、2.5GHzのクロックCLK90°がDフリップフロップ41、45にそれぞれ180°異なる位相で供給され、電気信号DATA−ABCD中のDATA―B、DATA−Dが1/20nsecの周期でDフリップフロップ41、45に交互にラッチされる。
【0046】
この結果、Dフリップフロップ34、38、41、45からは、パラレル化された2.5Gb/sの4チャネルの電気信号DATA−A、DATA−C、DATA−B、DATA−Dが出力されることになる。
【0047】
図5は本発明の第2実施形態の動作を示すタイミングチャートであり、電気信号DATA−ABCD、クロックCLK0°、分離された電気信号DATA−A、DATA−C、クロックCLK90°、分離された電気信号DATA−B、DATA−Dを示している。
【0048】
図6はDフリップフロップ34の動作を示すタイミングチャートであり、電気信号DATA−ABCD、クロックCLK0°、Dラッチ35の出力、クロック/CLK0°、Dラッチ36の出力を示している。
【0049】
ここで、Dフリップフロップ34では、初段のDラッチ35は、電気信号DATA−ABCDのビットレート(10Gb/s)よりも低い周波数(2.5GHz)のクロックCLKで動作する。このため、後段のDラッチ36に入力する電気信号DATA−Aの周期は長くなる。
【0050】
ここで、電気信号DATA−ABCDの周期をT、Dラッチ36に入力する電気信号DATA−Aの周期をT’とすると、2T<T’<3Tとなる。そこで、T’を2Tと3Tの中間の2.5Tとすると、Dラッチ36、37、40、43、44、47の動作速度は、10Gb/s÷2.5=4Gb/sの電気信号に対応できるものであれば足りることになる。
【0051】
本発明の第2実施形態によれば、信号分離用のフリップフロップ34、38、41、45を構成する初段のDラッチ35、39、42、46はビットレートを10Gb/sとする電気信号に対応する動作速度を持つものとし、初段以外のDラッチ36、37、40、43、44、47はビットレートを4Gb/sとする電気信号に対応する動作速度を持つ低速用のDラッチとしているので、1:4デマルチプレクサにつき、デマルチプレクス動作の高速性を保ち、かつ、初段以外のDラッチ36、37、40、43、44、47の消費電流を小さくし、消費電力の低減化を図ることができる。
【0052】
また、初段以外のDラッチ36、37、40、43、44、47においては、駆動電流を小さくしたことに伴い、トランジスタ8〜15のサイズを小さくする場合には、チップ面積を縮小し、チップコストの低減化を図ることができる。これに対して、トランジスタ8〜15のゲート長を長くして対応する場合には、消費電力を更に低減化するとともに、回路の信頼性の向上、歩留りの改善を図ることができる。
【0053】
なお、本発明の第1実施形態及び第2実施形態においては、トランジスタとしてHEMTを用いた場合について説明したが、バイポーラなどの別構造のトランジスタを用いることもできる。
【0054】
また、Dフリップフロップ34、38、41、45から出力される電気信号DATA−A、DATA−C、DATA−B、DATA−Dの位相を揃えるために、Dフリップフロップ34、38、41、45の後段に2.5GHzのクロックで動作するDラッチを設けるようにしても良い。
【0055】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、信号分離用の複数のフリップフロップを構成する複数のラッチ回路のうち、初段以外のラッチ回路の動作速度を初段のラッチ回路よりも低速としたので、初段のラッチ回路として高速のものを使用することにより、デマルチプレクス動作の高速性を保ち、かつ、初段以外のラッチ回路の消費電流を小さくし、消費電力の低減化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態を示す回路図である。
【図2】本発明の第1実施形態が備える低速用のDラッチの構成を示す回路図である。
【図3】本発明の第1実施形態の動作を示すタイミングチャートである。
【図4】本発明の第2実施形態を示す回路図である。
【図5】本発明の第2実施形態の動作を示すタイミングチャートである。
【図6】本発明の第2実施形態が備えるマスタ・スレーブ・マスタ型のDフリップフロップの動作を示すタイミングチャートである。
【図7】従来のデマルチプレクサの一例を示す回路図である。
【図8】図7に示す従来のデマルチプレクサが備えるDラッチの構成を示す回路図である。
【図9】図7に示す従来のデマルチプレクサの動作を示すタイミングチャートである。
【図10】図7に示す従来のデマルチプレクサが有する問題点を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
1…マスタ・スレーブ・マスタ型のDフリップフロップ
2、3、4…Dラッチ
5…マスタ・スレーブ型のDフリップフロップ
6、7…Dラッチ
8〜18…トランジスタ
19〜21…ダイオード
22〜26…抵抗
27…マスタ・スレーブ・マスタ型のDフリップフロップ
28、29、30…Dラッチ
31…マスタ・スレーブ型のDフリップフロップ
32、33…Dラッチ
34…マスタ・スレーブ・マスタ型のDフリップフロップ
35、36、37…Dラッチ
38…マスタ・スレーブ型のDフリップフロップ
39、40…Dラッチ
41…マスタ・スレーブ・マスタ型のDフリップフロップ
42、43、44…Dラッチ
45…マスタ・スレーブ型のDフリップフロップ
46、47…Dラッチ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a demultiplexer (DEMUX) suitable for use in a receiver or the like in an optical communication system employing an electric time division multiplexing technique (ETDM).
[0002]
2. Description of the Related Art In an optical communication system employing an electric time division multiplexing technique, which is a technique for increasing transmission capacity, a transmitter (MUX) for multiplexing electric signals of a plurality of channels into an electric signal of a single channel is indispensable for a transmitter. The demultiplexer must return a multiplexed single-channel electric signal to a multi-channel electric signal.
[0003]
[Prior art]
FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of a conventional 1: 2 demultiplexer. In FIG. 7, reference numeral 1 denotes a master-slave-master D flip-flop (Master-Slave-Master D-FF) for signal separation formed by cascade-connecting three D latches 2, 3, and 4; This is a master-slave D flip-flop (Master-Slave D-FF) for signal separation, which is formed by cascade-connecting D latches 6 and 7.
[0004]
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of the D latches 2, 3, 4, 6, and 7 (for example, see Patent Document 1). Each of the D latches 2, 3, 4, 6, and 7 is configured by an edge trigger type latch circuit using a source coupled FET logic (SCFL), which is a kind of CML (current mode logic), and has a bit rate of 10 Gb / s. The circuit constants are set so as to have an operation speed corresponding to the electric signal described below.
[0005]
8, GND is a ground power supply, VSS is a negative power supply, D is a positive phase data input terminal, ND is a negative phase data input terminal, C is a positive phase clock input terminal, NC is a negative phase clock input terminal, and Q is a positive phase data input terminal. A data output terminal, NQ, is a negative-phase data output terminal.
[0006]
Reference numerals 8 to 16 denote transistors (for example, HEMT: high electron mobility transistor), and the transistors 8 and 9 constitute a differential pair to which positive-phase input data and negative-phase input data are input. It constitutes a differential pair to which normal phase output data and negative phase output data are input.
[0007]
The transistors 12 and 13 form a differential pair to which a normal phase clock and a negative phase clock are input, the transistors 14 and 15 form a source follower circuit, and the transistors 16 and 18 form a current source. VC1 is a control voltage of the transistor 16, and VC2 is a control voltage of the transistors 17 and 18.
[0008]
Reference numerals 19 to 21 denote diodes for level shift, reference numerals 22 to 26 denote resistors, a resistance 23 is a load resistance of the transistor 8, a resistance 24 is a load resistance of the transistor 9, and resistors 25 and 26 stabilize a current source. It is a resistance for.
[0009]
In the D latch shown in FIG. 8, when the positive-phase clock input terminal C is at the H level and the negative-phase clock input terminal NC is at the L level, the transistors 8 and 9 are activated and the transistors 10 and 11 are deactivated. The input data is output as it is as output data.
[0010]
On the other hand, when the positive-phase clock input terminal C is at L level and the inverted clock input terminal NC is at H level, the transistors 8 and 9 are inactive and the transistors 10 and 11 are active. As a result, the input data becomes The output data immediately before is latched and output without being output.
[0011]
A master-slave-master type D flip-flop can be configured by cascade-connecting three D-latches and alternately inputting clocks having a phase difference of 180 ° to each D-latch. A master-slave type D flip-flop can be configured by cascading two D latches and alternately inputting clocks having a 180 ° phase difference to each D latch.
[0012]
In the conventional 1: 2 demultiplexer shown in FIG. 7, a 10 Gb / s single-channel electric signal DATA obtained by time-division multiplexing two-channel electric signals DATA-A and DATA-B having a bit rate of 5 Gb / s. AB is distributed to D flip-flops 1 and 5;
[0013]
On the other hand, a clock CLK of 5 GHz which is half the frequency of 10 Gb / s which is the bit rate of the electric signal DATA-AB is supplied to the D flip-flops 1 and 5 at phases different from each other by 180 °.
[0014]
As a result, the electric signal DATA-AB is alternately latched by the D flip-flops 1 and 5 at a cycle of 1/10 nsec, and the D flip-flops 1 and 5 output the parallelized 5 Gb / s two-channel electric signal. DATA-A and DATA-B are output.
[0015]
FIG. 9 is a timing chart showing the operation of the conventional 1: 2 demultiplexer shown in FIG. FIG. 9A shows the operation of the D flip-flop 1, and shows the electric signal DATA-AB, the clock CLK, the output of the D latch 3, the reverse phase clock / CLK, and the separated electric signal DATA-A. FIG. 9B shows the operation of the D flip-flop 5, showing the electric signal DATA-AB, the negative-phase clock / CLK, and the separated electric signal DATA-B.
[0016]
The reason why one D flip-flop 1 is a master-slave-master type and the other D flip-flop 5 is a master-slave type is that the output timing of the output signal DATA-A of the D flip-flop 1 is delayed by a half cycle. This is to match the output timing of the output signal DATA-B of the D flip-flop 5.
[0017]
[Patent Document 1]
JP-A-7-273668
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 10 is a timing chart for explaining the problems of the conventional 1: 2 demultiplexer shown in FIG. 7, and includes an electric signal DATA-AB, a clock CLK, an output of a D latch 2, an inverted clock / CLK, and a D latch. 3 shows the output.
[0019]
In the D flip-flop 1, the first stage D latch 2 operates with a clock CLK having a frequency (5 GHz) lower than the bit rate (10 Gb / s) of the electric signal DATA-AB. For this reason, the period of the electric signal DATA-A input to the subsequent D latch 3 becomes longer. Assuming that the period of the electric signal DATA-AB is T and the period of the electric signal DATA-A input to the D latch 3 is T ′, T <T ′ <2T.
[0020]
That is, assuming that the bit rate of the electric signal DATA-AB is BR, the bit rate BR ′ of the electric signal DATA-A output from the D latch 2 is (multiplicity 2-1) × BR <BR ′ <multiplicity 2 × BR. As a result, it can be said that the D latches 3 and 4 need a circuit that operates at a lower speed than the D latch 2. Similarly, it can be said that the D-latch 7 is a circuit that operates at a lower speed than the D-latch 6.
[0021]
However, in the conventional 1: 2 demultiplexer shown in FIG. 7, the D-latches 3, 4, and 7 have an operation speed corresponding to an electric signal of 10 Gb / s, like the D-latches 2 and 6. Therefore, there is a problem that current consumption is large.
[0022]
In view of the foregoing, an object of the present invention is to provide a demultiplexer capable of reducing power consumption while maintaining high-speed demultiplexing operation.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a demultiplexer having a plurality of latch circuits connected in cascade and a plurality of flip-flops for signal separation to which a time-division multiplexed signal is distributed, wherein the plurality of latch circuits include a latch circuit other than a first stage. Is that the operation speed is lower than that of the first-stage latch circuit.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment and a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0025]
(1st Embodiment ... FIGS. 1-3)
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention. The first embodiment of the present invention is an application of the present invention to a 1: 2 demultiplexer. In FIG. 1, reference numeral 27 denotes a master-slave-master D flip-flop for signal separation, which is formed by connecting three D latches 28, 29, and 30 in cascade.
[0026]
The D latch 28 is a D latch having an operation speed corresponding to an electric signal having a bit rate of 10 Gb / s, and has a configuration shown in FIG. The D latches 29 and 30 are low speed D latches having an operation speed corresponding to an electric signal having a bit rate of 6.7 Gb / s, and have a configuration described later.
[0027]
Reference numeral 31 denotes a master / slave type D flip-flop for signal separation, which is formed by connecting two D latches 32 and 33 in cascade. The D latch 32 is a D latch having an operation speed corresponding to an electric signal having a bit rate of 10 Gb / s, and has a configuration shown in FIG. The D-latch 33 is a low-speed D-latch having an operation speed corresponding to an electric signal having a bit rate of 6.7 Gb / s, and has a configuration described later.
[0028]
Here, if the period of the electric signal DATA-AB is T and the period of the electric signal DATA-A input to the D latch 29 is T ', then 1T <T'<2T. Therefore, assuming that T 'is 1.5T which is between 1T and 2T, the operation speed of the D latches 29, 30, and 33 can correspond to an electric signal of 10 Gb / s ÷ 1.5 = 6.7 Gb / s. If there is, it will be enough.
[0029]
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of the D latches 29, 30, and 33. Here, the gate width of the transistor 16 shown in FIG. 8 is Wg1, the gate width of the transistors 17 and 18 shown in FIG. 8 is Wg2, the resistance value of the resistor 22 shown in FIG. 8 is R1, and the resistance value of the resistors 23 and 24 is R2. 2, the gate width of the transistor 16 shown in FIG. 2 is Wg1 × 0.5, the gate width of the transistors 17 and 18 is Wg2 × 0.5, and the resistance value of the resistor 22 is R1. × 2, the resistance values of the resistors 23 and 24 are R2 × 2, the resistance values of the resistors 25 and 26 are R3 × 2, and the driving current is 1 / of that in the case of the D latch shown in FIG.
[0030]
As described above, when the drive currents of the D latches 29, 30, and 33 are reduced, the gate widths of the transistors 8 to 15 are reduced so that the bias of each node of the circuit becomes the same as that of the D latches 28 and 32. It is necessary to increase the resistance value by increasing the gate length. Further, since the current density is reduced, the size of the diodes 19 to 21 can be reduced.
[0031]
FIG. 3 is a timing chart showing the operation of the first embodiment of the present invention. FIG. 3A shows the operation of the D flip-flop 27, and shows the electric signal DATA-AB, the clock CLK, the output of the D latch 29, the negative-phase clock / CLK, and the separated electric signal DATA-A. FIG. 3B shows the operation of the D flip-flop 31, showing the electric signal DATA-AB, the negative-phase clock / CLK, and the separated electric signal DATA-B.
[0032]
In the first embodiment of the present invention, a 10 Gb / s single-channel electric signal DATA-AB obtained by time-division multiplexing two-channel electric signals DATA-A and DATA-B with a bit rate of 5 Gb / s is D Distributed to flip-flops 27 and 31.
[0033]
On the other hand, a clock CLK of 5 GHz which is half the frequency of 10 Gb / s which is the bit rate of the electric signal DATA-AB is supplied to the D flip-flops 27 and 31 at phases different from each other by 180 °.
[0034]
As a result, the electric signal DATA-AB is alternately latched by the D flip-flops 27 and 31 at a cycle of 1/10 nsec, and the D flip-flops 27 and 31 output the parallelized 5 Gb / s two-channel electric signal. DATA-A and DATA-B are output.
[0035]
According to the first embodiment of the present invention, the first-stage D latches 28 and 32 constituting the signal-separating flip-flops 27 and 31 have an operation speed corresponding to an electric signal having a bit rate of 10 Gb / s. Since the D-latches 29, 30, and 33 other than the first stage are low-speed D-latches having an operation speed corresponding to an electric signal having a bit rate of 6.7 Gb / s, demultiplexing is performed for each 1: 2 demultiplexer. High-speed operation can be maintained, and current consumption of the D latches 29, 30, and 33 other than the first stage can be reduced, and power consumption can be reduced.
[0036]
In the D latches 29, 30, and 33, when the size of the transistors 8 to 15 is reduced in accordance with the reduction in the drive current, the chip area can be reduced and the chip cost can be reduced. . On the other hand, when the gate length of the transistors 8 to 15 is increased, the power consumption can be further reduced, the reliability of the circuit can be improved, and the yield can be improved.
[0037]
(Second embodiment: FIGS. 4 to 6)
FIG. 4 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention. The second embodiment of the present invention is an application of the present invention to a 1: 4 demultiplexer. In FIG. 4, reference numeral 34 denotes a signal separating master / slave / master D flip-flop in which three D latches 35, 36 and 37 are connected in cascade. The D latch 35 is a D latch having an operation speed corresponding to an electric signal having a bit rate of 10 Gb / s. The D latches 36 and 37 have an operation speed corresponding to an electric signal having a bit rate of 4 Gb / s. It has a low-speed D latch.
[0038]
Reference numeral 38 denotes a master / slave type D flip-flop in which two D latches 39 and 40 are connected in cascade. The D-latch 39 is a D-latch having an operation speed corresponding to an electric signal having a bit rate of 10 Gb / s, and the D-latch 40 is a low-speed having an operation speed corresponding to an electric signal having a bit rate of 4 Gb / s. D latch.
[0039]
Reference numeral 41 denotes a master-slave-master D flip-flop for signal separation, which is formed by connecting three D latches 42, 43, and 44 in cascade. The D latch 42 is a D latch having an operation speed corresponding to an electric signal having a bit rate of 10 Gb / s. The D latches 43 and 44 have an operation speed corresponding to an electric signal having a bit rate of 4 Gb / s. It has a low-speed D latch.
[0040]
Reference numeral 45 denotes a master / slave type D flip-flop in which two D latches 46 and 47 are connected in cascade. The D latch 46 is a D latch having an operation speed corresponding to an electric signal having a bit rate of 10 Gb / s, and the D latch 47 is a low speed having an operation speed corresponding to an electric signal having a bit rate of 4 Gb / s. D latch.
[0041]
Here, the D latches 35, 39, 42, and 46 have the configuration shown in FIG. 8, and the D latches 36, 37, 40, 43, 44, and 47 correspond to the transistors 16, The gate widths of the transistors 17 and 18 are further reduced, and the resistance values of the resistors 22 to 26 are further increased so that the gate-source voltages of the transistors 17 and 18 become the same as those of the transistors 17 and 18 shown in FIG. Can be configured.
[0042]
Reference numeral 48 denotes a toggle flip-flop for dividing the frequency of the clock CLK of 5 GHz and outputting two clocks CLK0 ° and CLK90 ° of 2.5 GHz with a phase difference of 90 °. The clock CLK90 ° is a clock delayed by 90 ° from the clock CLK0 °.
[0043]
In the second embodiment of the present invention, a 10 Gb / s single-channel electric signal obtained by time-division multiplexing four 2.5 Gb / s electric signals DATA-A, DATA-B, DATA-C, and DATA-D is used. The signal DATA-ABCD is distributed to D flip-flops 34, 38, 41, 45.
[0044]
Also, a clock CLK0 ° of 2.5 GHz is supplied to the D flip-flops 34 and 38 at phases different from each other by 180 °, and the electric signals DATA-A and DATA-C in the electric signal DATA-ABCD are output at a period of 1/20 nsec. The data is alternately latched by the flip-flops 34 and 38.
[0045]
Further, a clock CLK90 ° of 2.5 GHz is supplied to the D flip-flops 41 and 45 at phases different from each other by 180 °, and DATA-B and DATA-D in the electric signal DATA-ABCD are D flip-flops at a period of 1/20 nsec. 41 and 45 are alternately latched.
[0046]
As a result, the parallelized 2.5 Gb / s four-channel electric signals DATA-A, DATA-C, DATA-B, and DATA-D are output from the D flip-flops 34, 38, 41, and 45. Will be.
[0047]
FIG. 5 is a timing chart showing the operation of the second embodiment of the present invention, in which the electric signal DATA-ABCD, the clock CLK0 °, the separated electric signals DATA-A, DATA-C, the clock CLK90 °, the separated electric signal The signals DATA-B and DATA-D are shown.
[0048]
FIG. 6 is a timing chart showing the operation of the D flip-flop 34, which shows the electric signal DATA-ABCD, the clock CLK0 °, the output of the D latch 35, the clock / CLK0 °, and the output of the D latch 36.
[0049]
Here, in the D flip-flop 34, the first stage D latch 35 operates with the clock CLK having a frequency (2.5 GHz) lower than the bit rate (10 Gb / s) of the electric signal DATA-ABCD. Therefore, the period of the electric signal DATA-A input to the subsequent D latch 36 becomes longer.
[0050]
Here, assuming that the period of the electric signal DATA-ABCD is T and the period of the electric signal DATA-A input to the D latch 36 is T ′, 2T <T ′ <3T. Therefore, assuming that T ′ is 2.5T which is between 2T and 3T, the operation speed of the D latches 36, 37, 40, 43, 44, and 47 becomes 10 Gb / s ÷ 2.5 = 4 Gb / s electric signal. Anything that can handle it will suffice.
[0051]
According to the second embodiment of the present invention, the first-stage D latches 35, 39, 42, and 46 constituting the signal-separating flip-flops 34, 38, 41, and 45 convert an electric signal having a bit rate of 10 Gb / s. The D-latches 36, 37, 40, 43, 44 and 47 other than the first stage are low-speed D-latches having an operation speed corresponding to an electric signal having a bit rate of 4 Gb / s. Therefore, for the 1: 4 demultiplexer, the high speed of the demultiplex operation is maintained, and the current consumption of the D latches 36, 37, 40, 43, 44, and 47 other than the first stage is reduced, and the power consumption is reduced. Can be planned.
[0052]
In the D latches 36, 37, 40, 43, 44, and 47 other than the first stage, when the size of the transistors 8 to 15 is reduced due to the reduction in the drive current, the chip area is reduced. Cost can be reduced. On the other hand, when the gate length of the transistors 8 to 15 is increased, the power consumption can be further reduced, the reliability of the circuit can be improved, and the yield can be improved.
[0053]
In the first embodiment and the second embodiment of the present invention, the case where the HEMT is used as the transistor has been described. However, a transistor having another structure such as a bipolar transistor may be used.
[0054]
Further, in order to align the phases of the electric signals DATA-A, DATA-C, DATA-B, and DATA-D output from the D flip-flops 34, 38, 41, 45, the D flip-flops 34, 38, 41, 45 A D-latch that operates with a 2.5 GHz clock may be provided at the subsequent stage.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the operation speed of the latch circuits other than the first stage among the plurality of latch circuits constituting the plurality of flip-flops for signal separation is lower than that of the first stage latch circuit. By using a high-speed latch circuit, the high-speed demultiplexing operation can be maintained, the current consumption of the latch circuits other than the first stage can be reduced, and the power consumption can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a low-speed D latch provided in the first embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a timing chart showing the operation of the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a timing chart showing the operation of the second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a timing chart showing the operation of a master-slave-master D flip-flop provided in a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of a conventional demultiplexer.
8 is a circuit diagram showing a configuration of a D latch included in the conventional demultiplexer shown in FIG.
FIG. 9 is a timing chart showing the operation of the conventional demultiplexer shown in FIG.
FIG. 10 is a timing chart for explaining problems of the conventional demultiplexer shown in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Master-slave-master type D flip-flop 2, 3, 4 ... D-latch 5 ... Master-slave type D flip-flop 6, 7 ... D-latch 8-18 ... Transistors 19-21 ... Diodes 22-26 ... Resistor 27 master-slave-master D flip-flops 28, 29, 30 D latch 31 Master-slave D flip-flops 32, 33 D latch 34 Master-slave-master D flip-flop 35 , 36, 37 D latch 38 Master / slave type D flip-flop 39, 40 D latch 41 Master / slave master type D flip-flop 42, 43, 44 D latch 45 Master / slave type D flip-flops 46, 47 ... D latch

Claims (4)

複数のラッチ回路を縦列接続し、時分割多重信号が分配される信号分離用の複数のフリップフロップを有するデマルチプレクサであって、
前記複数のラッチ回路のうち、初段以外のラッチ回路は、初段のラッチ回路よりも動作速度を低速とされていることを特徴とするデマルチプレクサ。
A demultiplexer having a plurality of latch circuits connected in cascade and a plurality of flip-flops for signal separation in which a time-division multiplex signal is distributed,
The demultiplexer is characterized in that, of the plurality of latch circuits, the operation speed of the latch circuits other than the first-stage latch circuit is lower than that of the first-stage latch circuit.
前記初段以外のラッチ回路は、前記初段のラッチ回路と比較して、電流源をなすトランジスタによる駆動電流が小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項1記載のデマルチプレクサ。2. The demultiplexer according to claim 1, wherein the latch circuits other than the first-stage latch circuit are configured such that a drive current by a transistor forming a current source is smaller than that of the first-stage latch circuit. 前記初段以外のラッチ回路は、前記初段のラッチ回路と比較して、電流源をなすトランジスタにフィードバックをかけるための抵抗の値を大きくされていることを特徴とする請求項2記載のデマルチプレクサ。3. The demultiplexer according to claim 2, wherein the latch circuits other than the first-stage latch circuit have a resistance value for applying a feedback to a transistor forming a current source larger than that of the first-stage latch circuit. 前記初段以外のラッチ回路は、前記初段のラッチ回路と直流バイアスの大きさを同一とされていることを特徴とする請求項2記載のデマルチプレクサ。3. The demultiplexer according to claim 2, wherein the latch circuits other than the first stage have the same DC bias as the first stage latch circuit.
JP2003046733A 2003-02-25 2003-02-25 Demultiplexer Expired - Fee Related JP4007210B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003046733A JP4007210B2 (en) 2003-02-25 2003-02-25 Demultiplexer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003046733A JP4007210B2 (en) 2003-02-25 2003-02-25 Demultiplexer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004260372A true JP2004260372A (en) 2004-09-16
JP4007210B2 JP4007210B2 (en) 2007-11-14

Family

ID=33113163

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003046733A Expired - Fee Related JP4007210B2 (en) 2003-02-25 2003-02-25 Demultiplexer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4007210B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004228738A (en) * 2003-01-21 2004-08-12 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> High-speed separation circuit
JP2007128633A (en) * 2005-10-07 2007-05-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor memory device and transmission / reception system including the same
KR101095974B1 (en) 2010-06-04 2011-12-19 한국과학기술원 Demultiplexer

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004228738A (en) * 2003-01-21 2004-08-12 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> High-speed separation circuit
JP2007128633A (en) * 2005-10-07 2007-05-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor memory device and transmission / reception system including the same
KR101095974B1 (en) 2010-06-04 2011-12-19 한국과학기술원 Demultiplexer

Also Published As

Publication number Publication date
JP4007210B2 (en) 2007-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1278320B1 (en) Synchronous data serialization circuit
US6774721B1 (en) High speed logic circuits
EP1269630B1 (en) Current-controlled cmos circuits with inductive broadbanding
US6424194B1 (en) Current-controlled CMOS logic family
JP3689197B2 (en) Level shift circuit
US6191629B1 (en) Interlaced master-slave ECL D flip-flop
US6611218B1 (en) Transmitter with multiphase data combiner for parallel to serial data conversion
JP3810298B2 (en) Multiplexer circuit
WO2001029966A1 (en) Ring oscillator
CN100521538C (en) Differential output structure with decreased bias under single input
US10135600B2 (en) Multiplexers
JP2523168B2 (en) Multiplexer device
JP2002217710A (en) Variable frequency divider
US20110074610A1 (en) High Speed, Low Power Non-Return-To-Zero/Return-To-Zero Output Driver
JP4007210B2 (en) Demultiplexer
US7256633B1 (en) Systems for implementing high speed and high integration chips
US7098697B2 (en) Low voltage high-speed differential logic devices and method of use thereof
US6531910B1 (en) Symmetric multiplexer
US7126382B2 (en) Lower power high speed design in BiCMOS processes
US20130222072A1 (en) Level shifter, oscillator circuit using the same and method
JP3882674B2 (en) Multiplexer and demultiplexer
TWI523438B (en) Architecture for high speed serial transmitter
JP3872019B2 (en) High speed separation circuit
JP2004241797A (en) Multiplexers and demultiplexers
JP3550618B2 (en) Digital identification circuit

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050811

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070409

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070417

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070615

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070807

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070820

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100907

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100907

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110907

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120907

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees