DE4426841B4

DE4426841B4 - Signalübertragungseinrichtung

Info

Publication number: DE4426841B4
Application number: DE4426841A
Authority: DE
Inventors: Toshitsugu Takekuma; Ryoichi Kurihara; Akira Yamagiwa; Kenji Kashiwagi; Masao Inoue
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1994-07-28
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2014-07-29
Also published as: US6441639B1; US5568063A; TW444447B; US6420900B2; CN101127024B; US7015717B2; CN1122078A; US20100289522A1; US6873179B2; US20050088200A1; US20010035769A1; KR950022515A; JP2882266B2; CN100514317C; DE4426841A1; JPH07202947A; US7911224B2; US5548226A; CN1076558C; DE4447755B4

Abstract

Signalübertragungseinrichtung mit
– einer Hauptübertragungsleitung (100, 240), die ein Signal überträgt,
– einer ersten Sendeschaltung (21) zum Senden eines Signals,
– einer ersten Abzweigungsleitung (11) zum Übertragen eines Signals zwischen der ersten Sendeschaltung (21) und der Hauptübertragungsleitung (100, 240),
– einer ersten Signalempfangsschaltung (32-34) zum Empfangen eines Signals,
– einer zweiten Abzweigungsleitung (12–14) zum Übertragen eines Signals zwischen der Hauptübertragungsleitung (100, 240) und der ersten Signalempfangsschaltung (32–34), und
– einem ersten Element (80), das zwischen der Hauptübertragungsleitung (100, 240) und der ersten Abzweigungsleitung (11) zur Impedanzanpassung zwischen ihnen vorgesehen ist, um Reflexionen am Abzweigungspunkt zwischen Hauptübertragungsleitung (100, 240) und erster Abzweigungsleitung (11) zu unterbinden,
dadurch gekennzeichnet, daß
das erste Element (80) einen Widerstandswert hat, der durch Subtrahieren der halben Impedanz der Hauptübertragungsleitung (100, 240) von der Impedanz der ersten Abzweigungsleitung (11) erhalten wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Signalübertragungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Signalübertragungseinrichtung ist aus der US 5 046 072 bekannt. Die Erfindung ist nützlich für die Technik der Signalübertragung zwischen Elementen wie einer CPU und einer integrierten Speicherschaltung (beispielsweise zwischen digitalen Schaltungen, die jeweils aus CMOS-Elementen oder aus funktionalen Blöcken von CMOS-Elementen aufgebaut sind) und insbesondere eine derartige Technik zur schnellen Übertragung von Signalen über einen Bus, der eine Hauptübertragungsleitung enthält, an die mehrere Elemente angeschlossen sind.

Für die schnelle Übertragung von Signalen zwischen digitalen Schaltungen, die jeweils aus integrierten Halbleiterschaltungen aufgebaut sind, ist eine Technik vorgeschlagen worden, die auf einer Schnittstelle mit kleiner Amplitude basiert, welche Signale überträgt, deren Signalamplitude nur ungefähr 1 Volt beträgt.

Ein repräsentatives Beispiel einer solchen Schnittstelle mit kleiner Amplitude ist eine GTL-Schnittstelle ("Gunning Transceiver Logic") oder eine CTT-Schnittstelle (Center Tapped Termination"). Diese Schnittstellen mit kleiner Amplitude sind im einzelnen in Nikkei-Electronics, 27. November 1993, S. 269 bis 290, diskutiert.

In 4 ist eine herkömmliche Anordnung einer solchen Schnittstelle mit kleiner Amplitude gezeigt, in der von einer Hauptübertragungsleitung mehrere Leitungen abgezweigt sind.

Das Bezugszeichen 100 bezeichnet eine Übertragungsleitung, die durch Abschlußleistungsversorgungen 60 und 61 und durch Abschlußwiderstände 50 und 51 abgeschlossen ist. Die Übertragungsleitung 100 ist mit einem Sendeschaltungsblock 1 und mit Empfangsschaltungsblöcken 2, 3 und 4 verbunden. Die Übertragungsleitung 100 besitz eine Impedanz von 50 Ω. Jede der abgezweigten Leitungen 11 bis 14 besitzt eine Impedanz von 50 Ω. Jeder Abschlußwiderstand 50 und 51 besitzt ebenfalls eine Impedanz von 50 Ω. Die Spannungen der Abschlußleistungsversorgungen 60 und 61 betragen jeweils 0,5 Volt. Die Sendeschaltung 21 besitzt einen Einschaltwiderstand von 10 Ω.

Wenn die Sendeschaltung 21 auf logisch hohem Ausgangspegel liegt, verbindet sie die Übertragungsleitung 11 mit einer (nicht gezeigten) 1-Volt-Leistungsversorgung. Wenn die Sendeschaltung 21 auf logisch niedrigem Pegel liegt, verbindet sie die Übertragungsleitung 11 mit Masse, d.h. mit einer (nicht gezeigten) 0-Volt-Leistungsversorgung. Die Bezugszeichen 32 bis 34 bezeichnen Empfangsschaltungen, die jeweils in einem der Empfangsschaltungsblöcke 2, 3 und 4 enthalten sind. Diese Empfangsschaltungen vergleichen die empfangenen Signale mit einer Referenzspannung V_ref, um festzustellen, ob das empfangene Signal logisch niedrigen oder logisch hohen Pegel besitzt. In dieser Anordnung ist V_ref auf 0,5 V gesetzt.

Im folgenden wird mit Bezug auf 4 beschrieben, wie ein Signal an jeden Punkt des Busses dieser Schaltungsanordnung übertragen wird, wenn die Sendeschaltung 21 vom niedrigen Pegel zum hohem Pegel wechselt. Zunächst wird ein Potential des Übertragungsbusses 100 abgeleitet, wenn die Sendeschaltung 21 auf logisch niedrigem Pegel liegt. Die Spannung im Punkt A der Übertragungsleitung entspricht in diesem Zeitpunkt einer Spannung, die durch Multiplizieren der Spannung von 0,5 Volt der Abschlußleistungsquelle mit dem Quotienten des Einschaltwiderstands der Sendeschaltung 21 und der Summe aus den Abschlußwiderständen 50 und 51 und dem Einschaltwiderstand der Sendeschaltung 21 erhalten wird. D.h., daß die Spannung gemäß der folgenden Formel abgeleitet wird:

Dann wird das Potential auf der Übertragungsleitung abgeleitet, das auftritt, wenn der Ausgang der Sendeschaltung tragungsleitung vom niedrigen Pegel zum hohen Pegel wechselt, so daß ein Signal an den Punkt A in 4 übertragen wird. Unmittelbar nach dem Wechsel des Ausgangs der Sendeschaltung 21 zum hohen Pegel wird die Leistungsquellenspannung mit dem Quotienten aus der Impedanz von 50 Ω der Übertragungsleitung 11 und der Summe aus, dem Einschaltwiderstand der Sendeschaltung 21 und der Impedanz von 50 Ω der Übertragungsleitung 11 multipliziert. Daher wird die Potentialerhöhung im Punkt A gemäß der folgenden Formel abgeleitet:

Die Summe aus der Anfangsspannung von 0,14 V und der Spannungserhöhung, d.h. 0,97 V, entspricht dem Potential im Punkt A. Das Potential, das auftritt, wenn die Welle mit der Amplitude von 0,83 V den Verzweigungspunkt B erreicht, wird folgendermaßen abgeleitet. Wenn die Übertragungsleitung 100 von der Übertragungsleitung 11 aus betrachtet wird, wird die virtuelle Impedanz der Übertragungsleitung 100, die dann bei Betrachtung von der Übertragungsleitung 11 aus in einen linken und in einen rechten Abschnitt unterteilt ist, gleich der halben Impedanz von 50 Ω der Übertragungsleitung 100, also 25 Ω. Da andererseits die Impedanz der Übertragungsleitung 11 50 Ω beträgt, hat die Impedanzfehlanpassung eine Reflexion des Signals im Punkt B zur Folge.

Der Reflexionskoeffizient wird gemäß der folgenden Formel abgeleitet:

Das bedeutet, daß ein Drittel der zum Punkt A übertragenen Signalamplitude von 0,83 V, also ein Signal mit der Amplitude von 0,28 V, reflektiert und zur Seite der Sendeschaltung zurückgeleitet wird. Das Signal mit der verbleibenden Amplitude von 0,55 V wird als erste übertragene Welle auf die Übertragungsleitung 100 übertragen. Folglich entspricht das Potential des übertragenen Signals der Summe aus dem Potential des verbleibenden Signals von 0,55 V und dem Anfangspotential, d.h. 0,69 V.

Wenn das zur Sendeschaltung zurückgeleitete Signal mit der Amplitude von 0,28 V die Sendeschaltung erreicht, wird das Signal erneut reflektiert und erreicht wieder den Punkt B. Zwei Drittel des Signals verlaufen durch den Übertragungsleitung 100, während das verbleibende Drittel des Signals zur Übertragungsleitung 11 zurückgeleitet wird. Daher wird das Signal auf der Übertragungsleitung 11 mehrmals hin und her geschickt. Jedesmal, wenn die Signalwelle den Punkt B erreicht, werden zwei Drittel der Welle zur Übertragungsleitung 100 ausgegeben. Durch diesen Vorgang wird die ursprünglich im Punkt A vorhandene Amplitude von 0,83 V bitweise zur Übertragungsleitung 100 übertragen.

Das Signal von 0,69 V, das sich durch den Punkt B bewegt hat und auf die Übertragungsleitung 100 übertragen wird, erreicht den Punkt C. In diesem Punkt besitzen die zwei Übertragungsleitungen vor dem Durchgang des Signals jeweils eine Impedanz von 50 Ω. Daher hat die Fehlanpassung der in Vorwärtsrichtung synthetisierten Impedanz von 25 Ω gegenüber der Impedanz von 50 Ω der Übertragungsleitung, auf der sich das Signal bewegt hat, eine Reflexion des Signals zur Folge.

Der Reflexionskoeffizient ergibt sich wie oben gemäß der folgenden Formel:

Das Potential der Welle, die sich durch den Punkt C bewegt hat, entspricht einem Potential, das durch Multiplizieren der Signalamplitude von 0,55 V im Punkt B mit dem Durchlaßgrad 2/3 (= 1 – 1/3) und durch Addition des Anfangspotentials zum Multiplikationsergebnis abgeleitet wird. Das Potential wird daher gemäß der folgenden Formel abgeleitet: 0, 55V × 2/3 + 0,14V = 0,50V

Eine ähnliche Reflexion findet im Punkt E oder im Punkt G statt. Das Potential im Punkt E beträgt 0,38 V, während das Potential im Punkt G 0,30 V beträgt.

Die Ergebnisse sind in den 2A bis 2C gezeigt. 2A zeigt Signale, die auf den Punkt C zulaufen und von diesem weglaufen, d.h, ein Signal des Punkts B, das auf den Punkt C zuläuft, und Signale des Punkts D und des Punkts E, die vom Punkt C weglaufen. Zur Erläuterung ist auch das Signal im Punkt A gezeigt. Auf ähnliche Weise zeigt 28 die Signale, die auf den Punkt E zulaufen und von diesem weglaufen. 2C zeigt Signale, die auf den Punkt G zulaufen und von diesem weglaufen. In den 2A bis 2C bezeichnet das Bezugszeichen 201 eine Signalwelle im Punkt A in 4; das Bezugszeichen 202 bezeichnet eine Welle im Punkt B; das Bezugszeichen 203 bezeichnet eine Welle im Punkt C; das Bezugszeichen 204 bezeichnet eine Welle im Punkt D; das Bezugszeichen 205 bezeichnet eine Welle im Punkt E; das Bezugszeichen 206 bezeichnet eine Welle im Punkt F. Das Bezugszeichen 207 bezeichnet eine Welle im Punkt G; und das Bezugszeichen 208 bezeichnet eine Welle im Punkt H. Wenn das Signal abfällt, findet der gleiche Vorgang statt. Die Signalwellen bei abfallendem Potential sind in den 3A bis 3C gezeigt. In 3 bezeichnen die Bezugszeichen 201 bis 208 die jeweiligen Signalwellen in den in 4 gezeigten Punkten A bis H.

Aus der oben beschriebenen Situation wird verständlich, daß es bei Verwendung der herkömmlichen Signalübertragungsschaltung nicht möglich ist, daß das erste Signal im Punkt A, das den logisch hohen Pegel der Sendeschaltung 21 besitzt, die Referenzspannung V_ref (0,5V unter den obigen Bedingungen) in sämtlichen Empfangsschaltungsblöcken übersteigt, um das Signal mit logisch hohem Pegel herzustellen. Mit anderen Worten, wegen des hohen Reflexionsgrades in den einzelnen Punkten B, C, E und G wird die ursprüngliche Spannung mit logisch hohem Pegel im Punkt A des ersten Signals auf sehr niedrige Spannungspe gel gedämpft, die die Referenzspannung V_ref bei den Empfängern nicht übersteigt. Selbst wenn daher die Sendeschaltung 21 hohen Pegel besitzt, können die Empfänger 32, 33 und 34 diesen logisch hohen Pegel des ersten Signals nicht erkennen. Eventuell kann nach mehreren Signalen der Spannungspegel in den Punkten B, C und D auf Pegel ansteigen, die näher am Pegel im Punkt A liegen, bis dahin können die Empfänger jedoch den logisch hohen Pegel nicht erkennen.

Das Signal, das an den Verzweigungspunkten C, E oder G in die jeweiligen abgezweigten Leitungen 12, 13 bzw. 14 eintritt, wird wie in der Übertragungsleitung 11 in der abgezweigten Leitung mehrmals reflektiert. Wenn die reflektierte Welle zum Verzweigungspunkt zurückgeleitet wird, geht der Zweidrittel-Anteil des Signals. in die Übertragungsleitung 100 über. Dadurch wird in der Übertragungsleitung 100 eine Wellenverzerrung erzeugt.

Wie erwähnt, treten in der obigen Schaltung des Standes der Technik an jedem Verzweigungspunkt Reflexionen auf. Die Potentialabfälle, die aus diesen Reflexionen resultieren, überlappen gegenseitig. Daher wird der Anstieg des Signalpotentials an einem von der Sendeschaltung entfernten Ort verzögert. Dies hat eine nachteilige Erhöhung der Verzögerungszeit zur Folge, wodurch eine schnelle Signalübertragung verhindert wird.

Ferner wird das in den Empfangsschaltungsblock eintretende Signal im Empfangsschaltungsabschnitt reflektiert und tritt dann in die Übertragungsleitung 100 ein. Dies hat eine nachteilige Verzerrung der Signalwelle zur Folge, wodurch die Zuverlässigkeit der Signalübertragung abgesenkt wird.

Um die Signalübertragung zu beschleunigen und um die Signalamplitude auf der Leitung 100 zu verkleinern, ist die obige Schaltung des Standes der Technik so ausgebildet, daß die Versorgungsspannung 1V beträgt. Um in der in dem obenerwähnten Artikel diskutierten Schaltung bei der normalerweise verwendeten Leistungsversorgung von 3,3 V eine Amplitude von 1 V zu erzielen, ist die Sendeschaltung so beschaffen, daß ihr Einschaltwiderstand einen speziellen Wert von 100 Ω besitzt, um die kleine Amplitude zu verwirklichen.

Der dem Einschaltwiderstand verliehene spezielle Wert, der in dem obigen Artikel genannt wird, macht jedoch die in großem Umfang erhältlichen Transistoren mit einem Einschaltwiderstand von ungefähr 10 Ω nutzlos. Daher sind speziell entworfene Transistoren erforderlich.

Weiterhin führt ein solcher höherer Einschaltwiderstand der Sendeschaltung 21 zu einer Erhöhung des Leistungsverbrauchs der Sendeschaltung, wodurch der Gesamtleistungsverbrauch nachteilig erhöht wird.

Eine weitere Schaltungsanordnung des Standes der Technik, die für die vorliegende Erfindung relevant ist, ist aus dem US-Patent Nr. 4,922,449, Donaldson u.a., bekannt. Dieses US-Patent offenbart eine Technik, in der in einer Schaltungsanordnung mit mehreren Schaltungsblöcken, die eine Sendeschaltung bzw. Empfangsschaltungen umfassen, sowie mit einer Zwischenblock-Signalübertragungsleitung für die Übertragung von Signalen zwischen den Schaltungsblöcken zwischen einem Schaltungsblock und der Zwischenblock-Signalübertragungsleitung ein Widerstand vorgesehen ist. Die Aufgabe des dazwischengeschalteten Widerstandes besteht in der Reduzierung des Durchlaßstroms, der im Zeitpunkt einer Signalkollision durch die Quellenschaltoperation auftritt, d.h. in der Reduzierung der Ampli tude des Signals im Zwischenblock-Signalübertragungsbus. Der Widerstand ist auf 20 Ω bis 40 Ω gesetzt. Dieser Widerstand kann zu einer Signalreflexion in einem Verzweigungspunkt zwischen der Übertragungsleitung innerhalb eines Schaltungsblocks und der Zwischenblock-Übertragungsleitung führen. Die Signalreflexion kann die Verwirklichung einer schnellen Signalübertragung nachteilig behindern. D.h., daß die Technik keinerlei Widerstand auf der Grundlage einer Impedanzbeziehung zwischen der Zwischenblock-Signalübertragungsleitung und der Signalübertragungsleitung innerhalb des Blocks definiert.

Darüber hinaus ist aus der JP-B-54-5929 eine weitere herkömmliche Schaltungsanordnung bekannt, in der zwischen einer Zwischenblock-Signalübertragungsleitung und einer Signalübertragungsleitung innerhalb des Schaltungsblocks ein Widerstand vorgesehen ist. In dieser Schaltungsanordnung des Standes der Technik ist der Widerstand nur zwischen dem Schaltungsblock auf seiten der Empfangsschaltung und der Zwischenblock-Signalübertragungsleitung vorgesehen, zwischen dem mit einer Sendeschaltung versehenen Schaltungsblock und dem Zwischenblock-Signalübertragungsbus ist jedoch kein Widerstand vorgesehen. Ähnlich wie in dem US-Patent Nr. 4,922,449 tritt eine Signalreflexion auf, wenn das von der Sendeschaltung ausgegebene Signal zum Zwischenblock-Signalübertragungsbus übertragen wird. Wie in der vorher beschriebenen Schaltungsanordnung kann diese Signalreflexion eine schnelle Signalübertragung nachteilig behindern.

Die US 5 046 072 beschreibt ein Signalverteilungssystem. In einer Ausführungsform sind Empfangsschaltungen über Widerstände an einen Bus geschaltet, während Sendeschaltungen direkt an den Bus angekoppelt sind.

Die US 5 003 467 beschreibt ein System, in dem verschiedene Komponenten über Steckverbindungen an einen Systembus angekoppelt werden können. Die einzelnen Komponenten weisen ausgangsseitig jeweils Widerstände auf, mit denen der Eingangs/Ausgangswiderstand der jeweiligen Komponente auf einen bestimmten Wert eingestellt werden kann.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Signalübertragungseinrichtung zu schaffen, die einen Abfall eines Signalpotentials auf einer Übertragungsleitung mit abgezweigten Leitungen unterdrückt, wiederholte Reflexionen in jeder abgezweigten Leitung verhindert und die Amplitude eines Signals in der Leitung klein hält, um das Signal schnell zu übertragen.

Diese Aufgabe wird mit der Signalübertragungseinrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Abhängige Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.

In der Signalübertragungseinrichtung wird ein erstes Element mit einem Widerstandswert gemäß Anspruch 1 zwischen eine Hauptübertragungsleitung und eine erste Abzweigungsleitung zur Ankopplung eines Signals aus einer Sendeschaltung an die Hauptübertragungsleitung geschaltet, wobei das erste Element zur Impedanzanpassung zwischen der Erzeugungsleitung und der Hauptübertragungsleitung führt, um Reflexionen am Abzweigungspunkt zwischen Hauptübertragungsleitung und Abzweigungsleitung zu unterbinden.

Dadurch wird es möglich, wiederholte Reflexionen innerhalb der abgezweigten Leitung und die Dämpfung der Amplitude auf der Übertragungsleitung zu verhindern, weil durch den eingefügten Widerstand und den Abschlußwiderstand dividiert wird, wodurch eine schnelle Signalübertagung ermöglicht wird.

Die Erfindung wir im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:
1 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform der Signalübertragungseinrichtung;
2A–C Signalwellen (Anstiegsflanken), die bei Verwendung der herkömmlichen Übertragungsleitung auftreten;
3A–C Signalwellen (Abstiegsflanken), die bei Verwendung der herkömmlichen Übertragungsleitung auftreten;
4 ein Blockschaltbild einer herkömmlichen, unidirektionalen Übertragungsleitung;
5 ein Schaltbild eines Beispiels einer Sendeschaltung;
6 ein Schaltbild eines Beispiels einer differentiellen Empfangsschaltung;
7A–C Graphen von Signalwellen (Anstiegsflanken) in der ersten Ausführungsform
8A–C Graphen von Signalwellen (Abstiegsflanken) in der ersten Ausführungsform
9 einen Graphen einer Wellenverzerrung, die auftritt, wenn bei Verwendung der herkömmlichen Übertragungsleitung eine Einheit unter Spannung eingefügt wird;
10 einen Graphen, der eine Wellenverzerrung zeigt, die bei Verwendung der Schaltung gemäß der ersten Ausführungsform bei Einfügung einer Einheit unter Spannung auftritt;
11 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform der Signalübertragungseinrichtung;
12A, B Graphen von Signalwellen, die auftreten, wenn die Sendeschaltung bei Verwendung der herkömmlichen Übertragungsleitung umgeschaltet wird;
13A, B Graphen von Signalwellen, die auftreten, wenn die Sendeschaltung bei Verwendung der Übertragungsleitung gemäß der zweiten Ausführungsform umgeschaltet wird;
14 ein Blockschalt bild einer dritten Ausführungsform einer Signalübertragungseinrichtung
15 ein Blockschaltbild, das eine Abwandlung der dritten Ausführungsform zeigt;
16A–C Graphen von Signalwellen (Anstiegsflanken), die bei Verwendung der Schaltung gemäß der dritten Ausführungsform auftreten;
17A–C Graphen von Signalwellen (Abstiegsflanken), die bei Verwendung der Schaltung gemäß der dritten Ausführungsform auftreten;
18A–C Graphen von Signalwellen (Anstiegsflanken), die bei Veränderung der Impedanz der Übertragungsleitung in der Schaltung gemäß der ersten Ausführungsform auftreten;
19A–C Graphen von Signalwellen (Abstiegsflanken), die bei Veränderung der Impedanz der Übertragungsleitung in der Schaltung gemäß der ersten Ausführungsform auftreten;
20 ein Schaltbild einer Anordnung der dritten Ausführungsform in der anstatt des Widerstandes ein Kondensator verwendet wird;
21 ein Blockschaltbild einer weiteren Anordnung der dritten Ausführungsform in der anstatt des Widerstandes ein Kondensator verwendet wird;
22A–C Graphen von Signalwellen (Anstiegsflanken), die bei Verwendung der in 20 gezeigten Anordnung auftreten;
23A–C Graphen von Signalwellen (Abstiegsflanken), die bei Verwendung der in 20 gezeigten Anordnung auftreten;
24 einen Graphen, der eine Signalwelle zeigt, die in der in 1 gezeigten Schaltungsanordnung auftritt;
25 den Graphen einer Signalwelle, die auftritt, wenn die Widerstände in den einzelnen Schaltungsblöcken der Schaltung von 1 kleinere Werte besitzen;
26 den Graphen einer Signalwelle, die auftritt, wenn die Widerstände in den einzelnen Schaltungsblöcken der Schaltung von 1 größere Werte besitzen;
27 ein Blockschaltbild einer vierten Ausführungsform;
28 eine Schnittansicht eines QFP-Gehäuses;
29 eine Schnittansicht eines PGA-Gehäuses; und
30 eine Darstellung eines Beispiels einer Einrichtung, in der das QFP-Gehäuse montiert ist.
Erste Ausführungsform
In 1 ist ein grundlegendes Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform einer unidirektionalen Übertragungsleitung gezeigt.
In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Sendeschaltungsblock (Sendeeinheit) mit einer Sendeschaltung 21. Die Bezugszeichen 2 bis 4 bezeichnen Empfangsschaltungblöcke, die mit Empfangsschaltungen 32, 33 bzw. 34 versehen sind. Die Schaltungsblöcke enthalten Widerstände 80, 81, 82 bzw. 83 und Abzweigungsleitungen 11, 12, 13 bzw. 14. Eine Hauptübertragungsleitung 100 ist mit den Schaltungsblöcken 1 bis 4 verbunden, ferner sind die beiden Enden des Übertragungsbusses 100 durch Widerstände 50 und 51 abgeschlossen, wobei jeder der Widerstände einen Wert besitzt, der im wesentlichen gleich dem Wert der charakteristischen Impedanz der Übertragungsleitung 100 ist.
In 1 besitzt die Übertragungsleitung 100 eine Impedanz von 50 Ω. Die abgezweigten Leitungen 11 bis 14 besitzen jeweils eine Impedanz von 100 Ω. Jeder der Abschlußwiderstände 50 und 51 besitzt einen Widerstand von 50 Ω. Abschlußleistungsversorgungen 60 und 61 liefern eine Spannung von 1,5 V. Die erste Sendeschaltung 21 besitzt einen Einschaltwiderstand von 10 Ω.
Die erste Sendeschaltung 21 arbeitet in der Weise, daß sie eine Abzweigungsleitung an eine 3V-Leistungsversorgung (wie etwa 62 in 5) ankoppelt, wenn sie ihren Ausgang auf hohem Pegel hält, oder daß sie die Abzweigungsleitung an Massepptential (wie etwa 63 in 5) ankoppelt, wenn die erste Sendeschaltung 21 ihren Ausgang auf niedrigem Pegel hält. In 1 bezeichnen die Bezugszeichen 32 bis 34 Empfangsschaltungen.
Die Widerstände 80 bis 83 sind jeweils so festgelegt, daß sie einen Wert von 75 Ω besitzen. Das Verfahren der Festlegung der Widerstände wird später beschrieben.
Es wird angemerkt, daß in dieser Ausführungsform die Übertragungsleitung 100 an ihren beiden Enden abgeschlossen ist. Sie kann jedoch auch nur an einem Ende durch einen Widerstand abgeschlossen sein, falls dies bevorzugt wird. Weiterhin sind in dieser Ausführungsform drei Empfangsschaltungsblöcke vorgesehen, die jeweils eine Empfangsschaltung enthalten. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch auf eine Signalübertragungseinrichtung anwendbar, die wenigstens einen Block mit einer Empfangsschaltung enthält.
5 zeigt ein Beispiel der in der Schaltungsanordnung von 1 verwendeten erste Sendeschaltung 21. Diese erste Sendeschaltung 21 ist eine Gegentakt-Sendeschaltung, die aus einem Hochzieh-Transistor 70 und aus einem Herunterzieh-Transistor 71 aufgebaut ist.
Der in 5 gezeigte Hochzieh-Transistor 70 ist aus einem N-Kanal-MOS-Feldeffekttransistor (NMOS-Transistor) gebildet. Das Material des Transistors 70 ist nicht auf NMOS beschränkt. Beispielsweise kann für die Herstellung des Transistor ein P-Kanal-MOS-Feldeffekt-Transistor (PMOS-Transistor) verwendet werden.
Eine Sendeschaltung mit kleiner Amplitude, mit der die Gegentakt-Sendeschaltung versehen ist, ist im einzelnen in dem Artikel von Nikkei Electronics diskutiert, auf den weiter oben als Stand der Technik Bezug genommen wurde. In diesem Artikel verwendet die Sendeschaltung jedoch einen Transistor mit einem hohen Einschaltwiderstand von ungefähr 100 Ω. Dagegen verwendet die vorliegende Erfindung einen Transistor mit einem Einschaltwiderstand von ungefähr 10 Ω, der nun in großem Umfang erhältlich ist. Die vorliegende Erfindung kann die herkömmliche Sendeschaltung verwenden, weil die Summe aus den jeweiligen Anpassungswiderständen 80 bis 83, die in dieser Ausführungsform hinzugefügt worden sind, und dem Transistor-Einschaltwiderstand von ungefähr 10 Ω angenähert gleich dem Widerstand von 100 Ω der herkömmlichen Einrichtung ist, so daß die Amplitude im Übertragungsbus 100 im wesentlichen die gleiche Größe wie diejenige des Standes der Technik hat.
Es werde beispielsweise angenommen, daß die Impedanz und der Abschlußwiderstand der Übertragungsleitung 100 50 Ω betragen, daß die Impedanz der abgezweigten Leitung 100 Ω beträgt, daß die Abschlußleistungsversorgung eine Spannung von 1,5 V liefert und daß die Leistungsversorgung für die Sendeschaltung eine Spannung von 3 V liefert. Unter diesen Annahmen beträgt die Signalamplitude auf der Übertragungsleitung, die in dem oben erwähnten Artikel, der die Verwendung eines Transistors mit einem Einschaltwiderstand von 100 Ω beschreibt, verwendet wird, 0,6 V, wobei diese Amplitude im wesentlichen gleich der Amplitude von 0,68 V auf der in 1 gezeigten Übertragungsleitung 100 ist.
Durch Absenken des Einschaltwiderstandes der ersten Sendeschaltung 21 von 100 Ω auf 10 Ω ist es möglich, die in der Sendeschaltung verbrauchte Leistung zu reduzieren. Beispielsweise verbraucht unter den obigen Bedingungen die herkömmliche Einrichtung, die so beschaffen ist, daß sie einen Widerstand von 100 Ω verwendet, die Leistung von 14,4 mW, während die Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung den Leistungsverbrauch in hohem Maß bis auf 1,9 mW verringern kann. Darüber hinaus kann in der erfindungsgemäßen Einrichtung eine erste Sendeschaltung mit einem Einschaltwiderstand von 10 Ω oder mehr, konkret bis ungefähr 50 Ω verwendet werden. Eine solche erste Sendeschaltung kann die gleiche Wirkung wie oben beschrieben schaffen.
Nun wird mit Bezug auf 6 ein Beispiel der in 1 gezeigten Empfangsschaltungen beschrieben. Diese Empfangsschaltung ist eine differentielle Empfangsschaltung, die auf der Grundlage, ob eine Eingangsspannung höher oder niedriger als die Referenzspannung V_ref ist, bestimmt, ob ein Eingangssignal logisch hohen oder logisch niedrigen Pegel besitzt. Die hierbei verwendete Referenzspannung kann innerhalb einer integrierten Schaltung erzeugt werden. Wenn jedoch das innerhalb der integrierten Schaltung auftretende Rauschen oder ein von außen eindringendes Rauschen eine Fluktuation der Leistungsversorgung hervorruft, kann die Referenzspannung entsprechend fluktuieren. Daher ist es besser, die Referenzspannung von außen zu liefern. Ferner ist die Empfangsschaltung vorzugsweise eine differentielle Empfangsschaltung vom NMOS-Typ, die ein Eingangssignal durch die Wirkung der NMOS-Eigenschaft empfängt. Wenn eine Empfangsschaltung dieses Typs verwendet wird, wird als Referenzspannung die Spannung der Abschlußleistungsversorgung verwendet. In diesem Fall ist die Referenzspannung gleich der halben Versorgungsspannung. Daher ist es möglich, eine Welle mit kleiner Amplitude von 1 V oder weniger in der Umgebung der Referenzspannung zu empfangen.
Beispielsweise beträgt die Amplitude bei der Empfangsschaltung unter der folgenden Bedingung 0,68 V. Insbesondere dann, wenn jeder der Abschlußwiderstände 50, 51 einen Wert von 50 Ω hat und jeder der Anpassungswiderstände 80, 81, 82 und 83 einen Wert von 75 Ω hat und der Einschaltwiderstand der Sendeschaltung einen Wert von 10 Ω hat, die Versorgungsspannung für die Sendeschaltung 3 V beträgt und die Abschlußversorungsspannung 1,5 V beträgt, beträgt die Spannung bei jeder Empfangsschaltung bei logisch niedrigem Pegel der Sendeschaltung 1,16 V = 1,5 V – (1,5 V – 0) × (50 Ω/2)/(50 Ω/2 + 75 Ω + 10 Ω) = (1,5 – 0,34)Vund bei logisch hohem Pegel der Sendeschaltung 1,84V = 1,5 V + (3 V – 1,5 V) × (50Ω/2)/(50Ω/2 + 75Ω + 10Ω) = (1,5 + 0,34) V.
Somit beträgt die Amplitude an jeder Empfangsschaltung 0,68 V = (1,84 – 1,16)V.
In 1 ist beispielhaft in jedem Empfangsschaltungsblock eine Empfangsschaltung 32 bis 34 enthalten. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die in 1 gezeigte Anzahl von Empfangsschaltungen begrenzt.
In der wie oben beschrieben angeordneten Signalübertragungsschaltung ist der widerstandswert eines jeden der Widerstände 80 bis 83 gleich einem Wert, der durch Subtraktion der halben Impedanz der Leitung 100 von der Impedanz der Abzweigungsleitung 11 erhalten wird. Die Impedanz der Leitung 100 muß halbiert werden, weil das Signal vom Sendeschaltungsblock an einem Anschlußpunkt B mit dem Bus 100 in zwei Wege aufgezweigt wird. D.h., daß der folgende Ausdruck gültig ist:
wobei Zs eine Impedanz der Abzweigungsleitung 11 bezeichnet, Z0 eine Impedanz de Leitung 100 bezeichnet und Rm einen Widerstandswert des ersten Elements 80 bezeichnet. Aus diesem Ausdruck wird verständlich, daß die Gesamtimpedanz des ersten Elements 80 und der Leitung 100 bei Betrachtung aus Richtung der Übertragungsleitung 11 gleich der Impedanz der Abzweigungsleitung 11 selbst wird. Dadurch ist es möglich, wiederholte Reflexionen innerhalb einer abgezweigten Leitung zu verhindern. Die Widerstände 81 bis 83 können durch ein ähnliches Verfahren definiert werden. Ein weiterer Block kann die gleiche Wirkung wie der vorangehende Block 1 haben.
Nun wird für die Beschreibung der Wirkung des durch den Ausdruck (1) abgeleiteten Widerstandes mit Bezug auf das Schaltbild von 1 die Art der Welle, die an jeden Punkt von 1 übertragen wird, beschrieben, wenn die erste Sendeschaltung 21 vom niedrigen Pegel zum hohen Pegel geschaltet wird.
Zunächst ist es notwendig, ein Potential der Übertragungsleitung 100 abzuleiten, das auftritt, wenn die erste Sendeschaltung 21 einen logisch niedrigen Pegel liefert. Die Spannung des Übertragungsbusses ist gleich der Spannung, die durch Dividieren der Abschlußversorgungsspannung von 1,5 V durch die Abschlußwiderstände 50 und 51, das erste Element 80 und den Einschaltwiderstand der Sendeschaltung 21 erhalten wird. Konkret ergibt sich die Spannung im Punkt B auf der Übertragungsleitung bei niedrigem Pegel der Sendeschaltung folgendermaßen:
In der Schaltung von 1 wird das von der ersten Sendeschaltung 21 gesendete Signal im Punkt B nicht reflektiert.
Daher wird das gesamte Signal zur Übertragungsleitung 100 übertragen. Das Potential des zum Punkt B übertragenen Signals ist dann, wenn der Ausgang der Sendeschaltung vom logisch niedrigen zum logisch hohen Pegel umgeschaltet wird, gleich der Spannung, die durch Dividieren der Abschlußversorgungsspannung von 1,5 V und der Versorgungsspannung von 3 V der ersten Sendeschaltung 21 durch die Abschlußwiderstände 50 und 51, den ersten Widerstand 80 und den Einschaltwiderstand der Sendeschaltung 21 erhalten wird. Daher lautet das Signalpotential im Punkt B dann, wenn die erste Sendeschaltung 21 einen hohen Pegel liefert, folgendermaßen:
D.h., daß die Amplitude des zum Punkt B übertragenen Signals folgendermaßen lautet: 1,84V – 1,16V = 0,68V
Wenn das Signal mit der Amplitude von 0,68 V, das zur Hauptübertragungsleitung 100 übertragen worden ist, den Punkt C erreicht, führt die Fehlanpassung der Impedanz zu einer Reflexion, obwohl die Hauptübertragungsleitung mit 50 Ω, der Widerstand mit 75 Ω und der Übertragungsbus mit 100 Ω von vorn gesehen werden, weil die Gesamtimpedanz von 38,9 Ω dieser beiden Leitungen von der Impedanz von 50 Ω der Hauptübertragungsleitung, durch die das Signal läuft, verschieden ist. Der Durchlaßkoeffizient ist 1 – Reflexionskoeffizient = 1 – (50 – 38,9)/(50 + 38,9) = 0,875.
Das Potential des durch den Punkt C verlaufenden Signals ist gleich dem Wert, der durch Multiplizieren der Signalamplitude von 0,68 V im Punkt B mit dem Durchlaßkoeffizienten von 0,875 sowie durch Addition eines anfängli chen Potentials zum Multiplikationsergebnis abgeleitet wird. D.h., daß das Potential des Signals lautet: 0,68V × 0,875 + 1,16V = 1,76V
Ähnliche Reflexionen finden im Punkt E oder im Punkt G statt. Das Potential im Punkt E oder im Punkt G beträgt 1,68 V bzw. 1,61 V.
Diese Ergebnisse sind in den 7A bis 7C gezeigt. 7A zeigt Signalwellen, die auf einen Punkt C zu- und von diesem weglaufen, d.h. einerseits die Signalwelle im Punkt B, die zum Punkt C läuft, und andererseits die Signalwellen, die von den Punkten D und L kommen und zum Punkt C laufen. Ähnlich zeigt 7B Signalwellen, die auf den Punkt E zu- und von diesem weglaufen. 7C zeigt Signalwellen, die auf den Punkt G zu- und von diesem weglaufen. In den 7A bis C bezeichnet das Bezugzeichen 702 eine Signalwelle im Punkt B von 1; das Bezugszeichen 703 eine Signalwelle im Punkt C; das Bezugszeichen 704 eine Signalwelle im Punkt D; das Bezugszeichen 705 eine Signalwelle im Punkt E; das Bezugszeichen 706 eine Signalwelle im Punkt F; das Bezugszeichen 707 eine Signalwelle im Punkt G; und das Bezugszeichen 708 eine Signalwelle im Punkt H. Wenn das Signal abfällt, geschieht das gleiche. Die Signalwellen in diesem Zeitpunkt sind in den 8A bis 8C gezeigt. In diesen 8A bis 8C bezeichnen die Bezugszeichen 702 bis 708 jeweils eine Signalwelle in einem der Punkte B bis H von 1.
Bei Verwendung der umfassend beschriebenen Signalübertragungsschaltung gemäß dieser ersten Ausführungsform kann jedes erste Signal, das den hohen Pegel der ersten Sendeschaltung 21 besitzt, in jedem Verzweigungspunkt die Referenzspannung (1,5V unter den obigen Bedingungen) überstei gen. Daher kann jede Empfangsschaltung den gesendeten hohen Pegel erkennen.
Diese Wirkung der vorliegenden Erfindung wird in ausreichendem Maß sowohl durch den Wert der Widerstände 80 bis 83, der durch den Ausdruck (1) abgeleitet wird, als auch durch jeden Wert in der Umgebung dieses Widerstandwertes, der durch den Ausdruck (1) abgeleitet wird, erbracht.
Dies wird nun mit Bezug auf die 24 bis 26 beschrieben. 24 zeigt die Wellen in den Punkten A, C, D, G und H in 1 durch die Beziehung zwischen der Zeit und der Spannung, wenn die erste Sendeschaltung 21 fortgesetzt eine Impulswelle in die Schaltungsanordnung von 1 aussendet, in welcher die Hauptübertragungsleitung eine Impedanz von 50 Ω besitzt, jede der Abzweigungsleitung 11 bis 14 eine Impedanz von 100 Ω besitzt, jeder der Abschlußwiderstände 50 und 51 einen Widerstand von 50 Ω besitzt, die Abschlußversorgungsspannung 1,65V beträgt und jeder der Widerstände 80 bis 83 einen Widerstand von 75 Ω besitzt, der durch den Ausdruck (1) erhalten wird.
In 24 bezeichnet das Bezugszeichen 701 eine Signalwelle im Punkt A. Das Bezugszeichen 703 bezeichnet eine Signalwelle im Punkt C. Das Bezugszeichen 704 bezeichnet eine Signalwelle im Punkt D. Das Bezugszeichen 707 bezeichnet eine Signalwelle im Punkt G. Das Bezugszeichen 708 bezeichnet eine Signalwelle im Punkt H. Es ist schwierig, die durch 707 bezeichnete Kurve von der mit 708 bezeichneten Kurve optisch erkennbar zu trennen, weil die beiden Kurven miteinander überlappen.
Andererseits sind in 25 die anderen Bedingungen dargestellt. 25 zeigt eine Welle, wenn die Werte der einzelnen Widerstände 80 bis 83 auf 50 Ω geändert wer den, um eine größere Amplitude zu erhalten. Wie in 24 bezeichnen die Bezugszeichen 701, 703, 704, 707 und 708 die Signalwellen in den Punkten A, C, D, G, bzw. H in 1. Der Widerstandswert von 50 Ω, der hier verwendet wird, macht lediglich 66% des durch den Ausdruck (1) erhaltenen Widerstandswertes von 75 Ω aus. Wie aus 25 hervorgeht, können solche Widerstandswerte ohne Probleme verwendet werden.
Wenn die Impedanz der Abzweigungsleitung 75 Ω beträgt, kann jeder Widerstandswert der Widerstände 80 bis 83 auf 75 Ω festgelegt werden, um die Signalamplitude auf dem gleichen Wert wie in 24 zu halten. Die Welle für diesen Fall ist in 26 gezeigt. Hierbei sind die einzelnen Widerstandswerte der Widerstände 80 bis 83 um einen Faktor von 50% größer als der durch den Ausdruck (1) erhaltene Widerstandswert von 50 Ω. Im Hinblick darauf wird bemerkt, daß die Wirkung der vorliegenden Erfindung auch dann noch immer erzielt werden kann, wenn die einzelnen Widerstandswerte der Widerstände 80 bis 83 um ungefähr 50% relativ zu dem durch den Ausdruck (1) erhaltenen Wert nach oben oder nach unten verschoben werden.
Um ferner die Wirkung der vorliegenden Erfindung weiter zu steigern, werden die Widerstandswerte der Widerstände 80 bis 83 vorzugsweise auf einen höheren Wert als den der Impedanz der Hauptübertragungsleitung 100 gesetzt. Wenn die Hauptübertragungsleitung 100 viele gezweigte Leitungen aufweist, kann das Signal von der ersten Sendeschaltung 21 die Referenzspannung selbst bei Ausnutzung der Wirkung der Signalübertragungsschaltung gemäß der vorliegenden Ausführungsform nicht übersteigen. Ein Verfahren zur Bewältigung dieses Problems wird in einer weiteren Ausführungsform verdeutlicht.
Jedes Signal, das in die Übertragungsleitungen 12 bis 14 in den Punkten C, E bzw. G eintritt, wird an der entsprechenden Empfangsschaltung reflektiert und dann zum Verzweigungspunkt zurückgeleitet. Da diese Schaltung die Impedanzen geeignet angepaßt hält, wird das Gesamtsignal gleichzeitig ohne Reflexion des Signals am Verzweigungspunkt zur Hauptübertragungsleitung 100 übertragen.
Wie aus dieser Figur deutlich hervorgeht, ermöglichen die gemäß der vorliegenden Erfindung eingefügten Widerstände eine starke Reduzierung des Potentialabfalls, der sich aus dieser Reflexion ergeben würde. Ferner bewirken diese Widerstände, daß der Signalpotentialabfall an einer von der Sendeschaltung entfernten Empfangsschaltung vernachlässigbar ist.
Durch Einfügen eines Widerstandes mit vorgegebenem Wider standswert in der Nähe eines Kontakts zwischen der Abzweigungsleitung und der Hauptübertragungsleitung ist es möglich, die Signalamplitude im Übertragungsbus kleiner zu halten und das Signal mit hoher Geschwindigkeit zu übertragen. Das Ausmaß, um das die Amplitude verkleinert wird, kann durch Verändern der Impedanzen der Hauptübertragungsleitung 100 und jeder blockinternen Übertragungsleitung beliebig vorgesehen werden. Wenn beispielsweise die erste Sendeschaltung 21 einen Einschaltwiderstand von 10 Ω besitzt, und wenn angenommen wird, daß die Abzweigungsleitung eine Impedanz von 100 Ω und die Hauptübertragungsleitung 100 eine Impedanz von 25 Ω besitzen, kann die Signalamplitude des Übertragungsbusses folgendermaßen berechnet werden: 1,5 V × 12, 5 Ω/(12,5 Ω + 87,5 Ω + 10 Ω) × 2 = 0,34 V,wobei jeder der Widerstände 80 bis 83 einen Widerstandswert von 87,5 Ω besitzt. Für diesen Fall sind die Wellen in den 18A bis 18C und 19A bis 19C gezeigt. In diesen Figuren bezeichnen die Bezugszeichen 702 bis 708 die jeweiligen Signalwellen in den Punkten B bis H von 1. Aus dieser Figur geht hervor, daß eine Welle mit kleinerer Amplitude und geringem Abfall erhalten wird.
Ferner haben die Widerstände 80 bis 83 die Wirkung, die Absenkung der Impedanz der Hauptübertragungsleitung 100, die sich aus der Lastkapazität im Schaltungsblock ergibt, zu unterdrücken. D.h., daß durch Einfügen eines Widerstandes zwischen die Hauptübertragungsleitung 100 und jeden der Schaltungsblöcke 1 bis 5 die Hauptübertragungsleitung die Kapazität im Schaltungsblock (d.h. die Summe aus der Übertragungsleitungs-Lastkapazität und der Kapazität der Sende- und Empfangsschaltungen) nicht direkt "sehen" kann. Daher ist es möglich, die Absenkung der Impedanz der Übertragungsleitung zu unterdrücken.
Darüber hinaus bietet das Signalübertragungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Situation, in der eine neue Karte während des Betriebs zum Übertragungsbus hinzugefügt wird oder während des Betriebs herausgezogen wird, d.h. wenn ein sogenannter Einfüge- oder Entnahmevorgang unter Spannung ausgeführt wird, eine weitere vorteilhafte Wirkung. Beispielsweise soll der Fall betrachtet werden, in dem eine auf hohen Pegel gebrachte Karte in die Übertragungsleitung eingefügt wird, auf der ein Signal mit logisch niedrigem Pegel übertragen wird. Da in diesem Fall das Potential der karteninternen Kapazität von dem Potential der Übertragungsleitung verschieden ist, fließt von der Karte zur Hauptübertragungsleitung ein Strom. Der Stromfluß setzt sich zur Hauptübertragungsleitung fort. Der geflossene Strom wird weiter als verzerrte Welle zur Empfangsschaltung in der abgezweigten Leitung übertragen. Wenn diese Wellenverzerrung ein höheres Po tential als die Referenzspannung bewirkt, erkennt die Empfangsschaltung die Übertragung eines hohen Signals und arbeitet daher fehlerhaft.
Zur Erläuterung der Wirkung der Wellenverzerrung zeigt 9 eine Welle, die auftritt, wenn eine Einfügung unter Spannung in der herkömmlichen Übertragungsleitung ausgeführt wird, während 10 eine Welle zeigt, die auftritt, wenn die Einfügung unter Spannung in der Signalübertragungsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt. Wie in den 9 und 10 gezeigt, wird die durch die Einfügung unter Spannung verursachte Wellenverzerrung durch die Signalübertragungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung reduziert.
Zweite Ausführungsform
Die folgende Beschreibung ist auf die zweite Ausführungsform der Signalübertragungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gerichtet, die eine bidirektionale Übertragungsleitung enthält.
11 ist ein grundlegendes Blockschaltbild der zweiten Ausführungsform der Signalübertragungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Schaltungsblöcke 1 bis 4 enthalten Sendeschaltungen 21 bis 24, Empfangsschaltungen 31 bis 34, Widerstände 80 bis 83 und Übertragungsleitung 11 bis 14. Mit den Schaltungsblöcken 1 bis 4 ist eine Hauptüagungsleitung 100 verbunden, die durch die Widerstände 50 und 51 abgeschlossen ist, wovon jeder einen Widerstandswert besitzt, der gleich dem Wert der charakteristischen Impedanz der Hauptübertragungsleitung 100 ist.
11 zeigt eine Hauptübertragungsleitung, die an ihren beiden Enden durch Widerstände abgeschlossen ist. Wenn gewünscht, kann der Übertragungsbus jedoch auch lediglich an einem Ende durch einen Widerstand abgeschlossen sein. Ferner zeigt 11 vier Blöcke. Tatsächlich kann die vorliegende Erfindung auch auf andere Übertragungsleitungen angewendet werden, falls an sie zwei oder mehr Blöcke angeschlossen sind.
Die Anordnungen der Sendeschaltungen 21 bis 24 und der Empfangsschaltungen 31 bis 34, die in den in 11 gezeigten Schaltungsblöcken enthalten sind, sind denjenigen gleich, die mit Bezug auf die 5 und 6 beschrieben worden sind. Die Werte der Widerstände 80 bis 83 können auf die gleiche Weise wie in der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform festgelegt werden. Ferner sind unter der Annahme, daß der Schaltungsblock 1 ein Signal ausgibt, die Signalwellen an den Punkten A bis H gleich denjenigen der ersten Ausführungsform.
In der Anordnung, in der die Sendeschaltung und die Empfangsschaltung in einem Schaltungsblock enthalten sind, wie dies in der zweiten Ausführungsform der Fall ist, ist es möglich, die Wartezeit, von der der Schaltvorgang der Sendeschaltung begleitet wird, zu verringern, wenn der Widerstandswert im wesentlichen gleich dem durch den obigen Ausdruck (1) erhaltenen Widerstandswert gemacht wird. Im folgenden wird für die in 11 gezeigte Schaltungsanordnung die Änderung der Signalwelle beschrieben, welche auftritt, wenn die Sendeschaltung umgeschaltet wird.
Zunächst wird die Sendeschaltung gemäß der folgenden Prozedur umgeschaltet.

(1) Die erste Sendeschaltung 21 gibt ein Signal mit logisch hohem Pegel aus.
(2) 10 ns später als (1) wird die erste Sendeschaltung 21 in einen Zustand mit hoher Impedanz umgeschaltet. In diesem Zeitpunkt gibt die Sendeschaltung 24 ein Signal mit logisch hohem Pegel aus.

Nach dem Umschalten der ersten Sendeschaltung 21 bewirkt das Abschlußpotential einen Abfall des Signalpotentials auf der Übertragungsleitung, das sich in der Nähe der ersten Sendeschaltung 21 befindet, bis das logisch hohe Signal von der Sendeschaltung 24 diesen Teil der Übertragungsleitung erreicht. Folglich wird über die Übertragungsleitung die abgefallene Welle an jede abgezweigte Leitung übertragen.
Die abgefallene Welle an jedem Punkt, die bei der herkömmlichen Übertragungsleitung ohne Anpassungswiderstand auftritt, ist in den 12A und 12B gezeigt, während die abgefallene Welle in jedem Punkt, die für die Übertragungsleitung gemäß der vorliegenden Erfindung geschätzt wird, in den 13A und 13B gezeigt ist. Die Wellen in diesen Figuren sind diejenigen im Eingabeschaltungsblock der Empfangsschaltung 32, die in einem Schaltungsblock 2 in der Nähe des Schaltungsblocks 1 mit der ersten Sendeschaltung 21 enthalten ist.
Wie aus den 12A und 12B hervorgeht, haben in der herkömmlichen Übertragungsleitung die einander überlappenden, gegenteiligen Wirkungen der wiederholten Reflexionen in der abgezweigten Leitung sowie das durch Umschalten der Sendeschaltung bewirkte abgefallene Signal eine Verzögerung zur Folge, wenn die Empfangsschaltung ein Eingangssignal liest, wobei die Verzögerung gegenüber dem Schaltvorgang der Sendeschaltung 2Td beträgt. Td bezeichnet ein Zeitintervall, in dem ein Signal von einem Ende zum anderen Ende der Übertragungsleitung übertragen wird. Im vorliegenden Beispiel beträgt Td ungefähr 6 ns.
Andererseits benötigt die Übertragungsleitung gemäß der zweiten Ausführungsform lediglich eine Verzögerung von Td, wenn die Sendeschaltung umgeschaltet wird, bevor die Empfangsschaltung das Eingangssignal liest. D.h., daß die vorliegende Erfindung in der Lage ist, eine Wartezeit, die zum Lesen des Eingangssignals nach dem Umschalten der Sendeschaltung erforderlich ist, von 2Td auf Td reduzieren kann.
Die vorangehende Ausführungsform ist für einen Umschaltvorgang von hohem Pegel zu hohem Pegel beschrieben worden.
Diese Operation gilt jedoch für alle Arten von Umschaltvorgängen wie etwa von niedrigem Pegel zu niedrigem Pegel, von niedrigem Pegel zu hohem Pegel und von hohem Pegel zu niedrigem Pegel. Ferner wird diese Wirkung, in jeder Kombination unabhängig von der zu schaltenden Sendeschaltung erhalten.
Dritte Ausführungsform
Die folgende Beschreibung ist auf eine dritte Ausführungsform gerichtet, die insbesondere in dem Fall wirksam ist, in dem bei Vorhandensein vieler abgezweigter Leitungen an der Spitze einer jeden abgezweigten Leitung eine große Kapazität vorgesehen ist. 14 zeigt ein grundlegendes Blockschaltbild zur Erläuterung eines unidirektionalen Übertragungsbusses gemäß dieser dritten Ausführungsform. 15 ist ein grundlegendes Blockschaltbild zur Erläuterung eines bidirektionalen Übertragungsbusses gemäß dieser dritten Ausführungsform.
In 14 enthält ein Schaltungsblock 1 eine erste Sendeschaltung 21, während die Schaltungsblöcke 2 bis 4 jeweils eine Empfangsschaltung 32 bis 34 enthalten. Ferner ent halten die Blöcke jeweils einen Widerstand 80 bis 83 und jeweils eine Übertragungsleitung 11 bis 14. In 15 enthalten die Schaltungsblöcke 1 bis 4 jeweils Sendeschaltungen 21 bis 24, Empfangsschaltungen 31 bis 34, Widerstände 80 bis 83 und Übertragungsleitungen 11 bis 14. In den 14 und 15 ist die Hauptübertragungsleitung 100 mit jedem der Schaltungsblöcke 1 bis 4 verbunden und durch Widerstände 50 und 51 abgeschlossen, wovon jeder einen Widerstandswert besitzt, der dem Wert der charakteristischen Impedanz der Hauptübertragungsleitung 100 äquivalent ist.
In den 14 und 15 ist die Übertragungsleitung an beiden Enden durch Widerstände abgeschlossen. Falls bevorzugt, kann die Übertragungsleitung jedoch auch lediglich an einem Ende durch einen Widerstand abgeschlossen sein. Ferner sind in den 14 und 15 vier Schaltungsblöcke vorgesehen. Tatsächlich ist die vorliegende Erfindung unter allen Bedingungen anwendbar, in denen zwei oder mehr Blöcke vorgesehen sind.
In den 14 und 15 bezeichnen die Bezugszeichen 90 bis 93 Schalter. Die Bezugszeichen 110 bis 113 bezeichnen Widerstände.
In dieser dritten Ausführungsform werden die Funktionsweise und die Wirkung der Schalter mit Bezug auf die grundlegenden Blockschaltbilder der 14 und 15 beschrieben. Die anderen Teile der dritten Ausführungsform sind mit denjenigen der ersten und der zweiten Ausführungsform identisch. Daher wird die Beschreibung dieser anderen Teile weggelassen, um Wiederholungen zu vermeiden.
Wenn die Kapazität an der Spitze der abgezweigten Leitung groß ist oder wenn eine große Anzahl von abgezweigten Leitungen vorgesehen sind, ist der Abfall des Signalpotentials am Abzweigungspunkt der Übertragungsleitung unannehmbar groß. Auch die erste und die zweite Ausführungsform können einen solchen großen Abfall nicht beseitigen.
Es wird beispielhaft die Bedingung betrachtet, die in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben worden ist, d. h., daß in der wie in 1 angeordneten Schaltung die Hauptübertragungsleitung 100 eine Impedanz von 50 Ω besitzt, jede abgezweigte Leitung 11 bis 14 eine Impedanz von 100 Ω besitzt, jeder der Abschlußwiderstände 50 und 51 einen Widerstandswert von 50 Ω besitzt, jede der Abschlußleistungsversorgungen eine Spannung von 1,5 V besitzt, jeder der Widerstände 80 bis 83 einen Widerstandswert von 75 Ω besitzt, der Einschaltwiderstand der ersten Sendeschaltung 21 10 Ω beträgt, die erste Sendeschaltung 21 den Übertragungsbus an eine 3 V-Leistungsversorgung ankoppelt, wenn die Schaltung 21 ein Signal mit logisch hohem Pegel liefert und die Sendeschaltung 21 den Übertragungsbus an Masse oder an eine 0-V-Leistungsversorgung ankoppelt, wenn die Schaltung 21 ein Signal mit logisch niedrigem Pegel liefert. Wenn in einem solchen Fall sieben oder mehr abgezweigte Leitungen vorgesehen sind, übersteigt das erste Signal von der ersten Sendschaltung 21, das ursprünglich einen hohen Pegel besitzt, die Referenzspannung (V_ref) nach dem sechsten Abzweigungspunkt nicht mehr.
Um diesen Nachteil zu beseitigen, wird in der dritten Ausführungsform die durch ein abgefallenes Signalpotential verursachte Verzögerungszeit beseitigt. Dies wird dadurch erreicht, daß ein größerer Strom als der für die Kompensation des Abfalls des Signalpotentials am Abzweigungspunkt notwendiger Strombetrag geschickt wird.
Zunächst wird auf 14 Bezug genommen; wenn die erste Sendeschaltung 21 betätigt wird, wird der Schalter 90 in der Schaltung 1 geschlossen, um den Widerstand zwischen der Hauptübertragungsleitung 100 und der Abzweigungleitung 11 abzusenken. Dadurch kann die Signalamplitude auf dem Bus 100 ansteigen. Das Gleiche gilt für die Betätigung der Sendeschaltungen 21 bis 24 und der entsprechenden Schalter 90 bis 93 in 15.
Unter der beispielhaften Voraussetzung, daß jeder der Abschlußwiderstände 50 und 51 einen Wert von 50 Ω besitzt, jeder der Anpassungswiderstände 80 bis 83 einen Wert von 75 Ω besitzt, jede der Sendeschaltungen 21 bis 25 einen Einschaltwiderstand von 10 Ω besitzt und jeder der Schaltwiderstände 80 bis 83 einen Wert von 10 Ω besitzt, wird durch Schließen des Schalters 90 der Widerstand zwischen der Hauptübertragungsleitung 100 und der abgezweigten Leitung 11 von 75 Ω auf 8,8 Ω abgesenkt, ferner wird die Amplitude auf der Hauptübertragungsleitung 100 von 0,68 V auf 1,34 V erhöht. Dadurch wird die durch das abgefallene Signalpotential am Verzweigungspunkt verursachte Verzögerungszeit beseitigt.
Um das Signal mit hoher Geschwindigkeit zu übertragen, wenn das Signal im nächsten Zyklus umgekehrt ist, kann der Schalter 0,3 Zyklen nach dem Startzeitpunkt zur Ausgabe eines Signals von der Sendeschaltung geöffnet werden. Dadurch kann die Signalamplitude wieder ihren vorgegebenen Wert annehmen, d.h. eine geeignet kleine Amplitude für die schnelle Übertragung. Selbstverständlich könnte die Verzögerung auf einen Wert festgesetzt werden, der von 0,3 Zyklen verschieden ist, wenn dies günstig erscheint.
Die 16A bis 16C und 17A bis 17C dienen der Erläuterung der Wirkung der dritten Ausführungsform in diesen Figuren gezeigten Wellen treten auf, wenn die Sendeschaltung 21 von den in den 14 und 15 gezeigten Schaltungen aktiviert wird. Die 16A bis 16C zeigen die Anstiegsflanken der Wellen. Die 17A bis 17C zeigen die Abstiegsflanken der Wellen. Beispielhaft sind die Widerstandswerte der Widerstände 110 bis 113 auf 20 Ω gesetzt, um diese Wellen zu erhalten.
Die 16A und 17A zeigen die Signalwellen, die auf den in 14 gezeigten Punkt zulaufen und von diesem weglaufen, d.h. die Welle im Punkt B, die im Punkt C ankommt, sowie die Wellen in den Punkten B und E, die vom Punkt C weglaufen. Ähnlich zeigen die 16B und 17B die Signalwellen, die auf den Punkt E zulaufen und von diesem weglaufen. Die 16C und 17C zeigen die Signalwellen, die auf den Punkt G zulaufen und von diesem weglaufen. Das Bezugszeichen 1402 bezeichnet die Signalwelle in dem in 14 gezeigten Punkt B. Das Bezugszeichen 1403 bezeichnet die Signalwelle im Punkt C. Das Bezugszeichen 1404 bezeichnet die Signalwelle im Punkt D. Das Bezugszeichen 1405 bezeichnet die Signalwelle im Punkt E. Das Bezugszeichen 1406 bezeichnet die Signalwelle im Punkt G. Das Bezugszeichen 1408 bezeichnet die Signalwelle im Punkt H.
Die Verwendung des Schalters ermöglicht die Erhöhung der Signalamplitude auf der Hauptübertragungsleitung 100 und die Beseitigung der durch das abgefallene Signalpotential im Verzweigungspunkt verursachten Verzögerungszeit. Wie oben beschrieben, ermöglicht die Schaltersteuerung die Übertragung eines Signals mit kleiner Amplitude und hoher Geschwindigkeit selbst dann, wenn eine Übertragungsleitung eine hohe Lastkapazität besitzt oder wenn eine große Anzahl von abgezweigten Leitungen vorhanden sind. Obwohl die Schaltersteuerung nicht gezeigt ist, wird dieser Schalter durch eine Steuereinheit mit herkömmlichen Schaltungstechniken gesteuert, wobei die Steuereinheit in dem die Sendeschaltung enthaltenden Schaltungsblock enthalten ist.
Anstelle der Widerstände 110 und 113 können ähnliche Wirkungen durch Verwendung von Kondensatoren erhalten werden. In den 20 und 21 sind Ausführungsformen gezeigt, in denen solche Kondensatoren verwendet werden. 20 zeigt die gleiche Anordnung wie in 14, in der jedoch anstelle des Widerstandes 110 ein Kondensator 120 verwendet wird. 21 zeigt die gleiche Anordnung wie in 15, in der jedoch anstelle der Widerstände 110 bis 113 Kondensatoren 120 bis 123 verwendet werden. Vorzugsweise besitzt die Kapazität im allgemeinen ungefähr einige 10 Picofarad.
Wenn das Potential auf der Sendeseite des Kondensators aufgrund des Signals von der Sendeschaltung geändert wird, steigt das Potential des Kondensators auf der Hauptübertragungsleitung 100 entsprechend des Ladungserhaltungsgesetzes an. Daher kann relativ zu der lediglich durch die Widerstände 80 bis 83 geänderten Amplitude eine größere Amplitude erhalten werden.
Hinsichtlich der Schalter wird bevorzugt, den in der Einheit für die Betätigung der Sendeschaltung enthaltenen Schalter zu schließen und die anderen Schalter zu öffnen. Ferner wird die Signalamplitude auf der Hauptübertragungsleitung 100 durch die Wirkung der Kondensatorleitung erhöht und auf die anfängliche Amplitude durch die Wirkung der Abschlüsse 50 und 51 ungefähr in einigen Nanosekunden zurückgeführt. Während daher die Sendeschaltung in Betrieb ist, können die Schalter geschlossen bleiben.
In den 22A bis 22C und 23A bis 23C sind die Anstiegsflanken der Wellen und die Abstiegsflanken der Wellen in jedem Punkt gezeigt, wenn die Sendeschaltung 21 in der in 20 gezeigten Anordnung betätigt wird. Die 22A und 23A zeigen die Signalwellen, die auf den Punkt C von 20 zulaufen und von diesem weglaufen, d.h. die Signalwelle im Punkt B, die auf den Punkt C zuläuft, und die Signalwellen in den Punkten D und E, die vom Punkt C weglaufen. Ähnlich zeigen die 22B und 23B die Signalwellen, die auf den Punkt E zulaufen und von diesem weglaufen. Die 22C und 23C zeigen die Signalwellen, die auf den Punkt G zulaufen und von diesem weglaufen. In diesen Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 2002 die Signalwelle im Punkt B von 20.
Das Bezugszeichen 2003 bezeichnet die Signalwelle im Punkt C. Das Bezugszeichen 2004 bezeichnet die Signalwelle im Punkt D. Das Bezugszeichen 2005 bezeichnet die Signalwelle im Punkt E. Das Bezugszeichen 2006 bezeichnet die Signalwelle im Punkt F. Das Bezugszeichen 2007 bezeichnet die Signalwelle im Punkt G. Das Bezugszeichen 2008 bezeichnet die Signalwelle im Punkt H.
Wie oben beschrieben, kann die Signalamplitude in der Hauptübertragungsleitung 100 durch die Wirkung der Kondensatoren erhöht werden, wodurch die durch das abgefallene Signalpotential im Verzweigungspunkt verursachte Verzögerungszeit beseitigt wird.
Vierte Ausführungsform
In 27 ist eine vierte Ausführungsform gezeigt, in der die Sendeschaltung und die Empfangsschaltung integriert sind, so daß eine Zwischenschaltungsblock-Übertragungsleitung mit einer schaltungs blockinternen übertragungsleitung über einen Übertragungsbus wie etwa eine Leiterbahn verbunden ist.
In 27 bezeichnet das Bezugszeichen 5 einen inneren Schaltungsblock (eine innere Einheit, z.B. eine integrierte Schaltung), die auf einem Schaltungsblock (z.B. eine Karte, auf der integrierte Schaltungen montiert sind) montiert ist. Die Bezugszeichen 6 bis 8 bezeichnen innere Schaltungsblöcke, die jeweils eine der Empfangsschaltungen 32 bis 34 enthalten, wobei die inneren Schaltungsblöcke jeweils auf einem der Schaltungsblöcke 2 bis 4 montiert sind. Die Schaltungsblöcke 1 bis 4 besitzen Widerstände 80 bis 83 sowie Abzweigungsleitungen 11 bis 14 und 41 bis 44. Die Abzweigungsleitungen 11 bis 14 sind so beschaffen, daß sie im wesentlichen die gleiche charakteristische Impedanz wie die Übertragungsleitungen 41 bis 44 besitzen. Ferner sind an Hauptübertragungsleitung 100 die Schaltungsblöcke 1 bis 4 angeschlossen, außerdem ist die Hauptübertragungsleitung 100 an ihren beiden Enden durch die Widerstände 50 bzw. 51 abgeschlossen, deren Widerstandswert im wesentlichen gleich der charakteristischen Impedanz der Hauptübertragungsleitung 100 ist.
Auch in dieser vierten Ausführungsform kann die Übertragungsleitung lediglich an einem Ende durch einen Widerstand abgeschlossen sein. Die notwendige Anzahl von Empfangsschaltungsblöcken muß mindestens Eins sein.
In 28 ist ein Abschnitt eines QFP-Gehäuses (vierseitiges Flachgehäuse) gezeigt. In 29 ist ein Abschnitt eines PGA-Gehäuses (Pin Grid Array-Gehäuse) gezeigt. Wenn in 28 ein Sendesignal erzeugt werden soll, arbeitet ein Chip 130, der als Sendeschaltung dient, in der Weise, daß er über Kontaktierungsdrähte 140, 141 und Leitungsrahmen 120, 121 in dieser Reihenfolge ein Signal ausgibt. Beim Empfang eines Signals empfängt der Chip 130 das Signal über die Leitungsrahmen 120, 121 und die Kontaktierungsdrähte 140, 141 in dieser Reihenfolge. Wenn in 29 ein Sendesignal erzeugt werden soll, arbeitet der Chip 131 in der Weise, daß er ein Signal über Kontaktierungsdrähte 142, 143, gehäuseinterne Verdrahtungsmuster 170, 171 und E/A-Stifte 160, 161 in dieser Reihenfolge ein Signal ausgibt. Beim Empfang eines Signals empfängt der Chip 131 ein Signal über die E/A-Stifte 160, 161, die gehäuseinternen Verdrahtungsmuster 170, 171 und die Kontaktierungsdrähte 142, 143 in dieser Reihenfolge. In den 28 und 29 müssen die Leitungsrahmen 120, 121, die gehäuseinternen Verdrahtungsmuster 170, 171 und die E/A-Stifte 160, 161 eine charakteristische Impedanz besitzen, die wie oben beschrieben angepaßt ist.
Im allgemeinen nimmt die charakteristische Impedanz der Karte oftmals einen Wert im Bereich von 60 bis 100 Ω an. Daher wird am meisten bevorzugt, daß die Leitungsrahmen 120, 121 und die gehäuseinternen Verdrahtungsmuster 170, 171 so beschaffen sind, daß sie jeweils eine charakteristische Impedanz im Bereich von 60 bis 100 Ω besitzen. Zur Beschreibung der Beziehung zwischen den obigen Komponenten und den in 27 gezeigten Abschnitten wird angemerkt, daß die erste Sendeschaltung 21 und die Empfangsschaltungen 32 bis 34 den Chips 130 und 131 entsprechen; die Übertragungsleitungen 41 bis 44 entsprechen den Leitungsrahmen 120, 121, den gehäuseinternen Verdrahtungsmustern 170, 171 und den E/A-Stiften 160, 161. Die inneren Schaltungsblöcke 5 bis 8 entsprechen dem QFP-Gehäuse und/oder dem PGA-Gehäuse selbst. Außer den in den 28 und 29 gezeigten Gehäuseformen kann jede beliebige Gehäuseform verwendet werden, falls nur die im wesentlichen gleichen Komponenten darin integriert sind.
30 zeigt ein Modell, in dem das QFP-Gehäuse von 28 montiert ist. Das Modell von 30 ist so beschaffen, daß vier Karten 190 bis 193 auf einer Hauptplatine 180 über Anschlüsse 200 bis 203 montiert sind. Bezüglich der Entsprechung mit n Komponenten von 27 wird angemerkt, daß die Abzweigungsleitungen 11 bis 14 den Übertragungsleitungen 230 bis 233 entsprechen und die Anpassungswiderstände 80 bis 83 den Anpassungswiderständen 210 bis 213 entsprechen. Die Zwischenschaltungsblock-Übertragungsleitung 100 entspricht einem Datenbus 240. Die Abschlußwiderstände 50, 51 entsprechen den Abschlußwiderständen 220, 221. Außerdem verlaufen in 30 die Übertragungsleitungen 230 bis 233 auf der äußeren Schicht der Karte. Andererseits können diese Leitungen in einer inneren Schicht der Karte ausgebildet sein. In der in 30 gezeigten Anordnung ist die Anzahl der zu montierenden Karten nicht beschränkt. Ferner kann eine ähnliche Schaltung auf einer einzigen Karte ohne Hauptplatine aufgebaut sein.
Für die Anpassung der Impedanzen aneinander sind Komponenten mit größerer Gehäusekapazität und -induktivität wie etwa Logik-LSI-Schaltungen wirksamer.
In der vorliegenden Ausführungsform besitzt jeder innere Schaltungsblock genau eine Sendeschaltung oder Empfangsschaltung. Wie in der zweiten Ausführungsform kann andererseits ein innerer Schaltungsblock sowohl die Sendeschaltung als auch die Empfangsschaltung enthalten.
Angegeben werden neue Ideen in bezug auf ein Verfahren zum Entwurf oder zur Herstellung einer integrierten Schaltung wie etwa eines IC oder einer LSI-Schaltung oder eines Moduls wie etwa eines Speichers. Bisher ist der Entwurfs- oder Herstellungsprozeß solcher Einrichtungen und die Schaffung der Impedanz der Übertragungsleitung auf der zu montierenden Karte noch nicht betrachtet worden. Jetzt wird beim Entwurf oder bei der Herstellung solcher Einrichtungen der folgende neue Entwurfs- und Herstellungsprozeß ausgeführt:

(1) Definieren der Impedanz einer Übertragungsleitung einer zu montierenden Karte.
(2) Definieren der Impedanz einer Übertragungsleitung auf einer Karte, an die eine Übertragungsleitung wie etwa ein Leitungsrahmen für eine zu entwerfende integrierte Schaltung angeschlossen werden soll. (Zunächst wird für jeden Leitungsrahmen eine Impedanz definiert; wenn die Übertragungsleitung auf der Karte konstant ist, wird der Prozeß fortgesetzt.)
(3) Der Übertragungsbus wird entsprechend der Impedanz der entworfenen Übertragungsleitung hergestellt und dann unter Verwendung beispielsweise einer Drahtkontaktierungstechnik an einen integrierten Schaltungschip angeschlossen.
(4) Anbringen der Übertragungsleitung am vorgesehenen Ort auf der Karte.

Mit diesem Herstellungsverfahren ist es möglich, eine integrierte Schaltung oder eine Signalübertragungsschaltung herzustellen, die für eine schnelle Übertragung geeignet ist.

Claims

Signalübertragungseinrichtung mit – einer Hauptübertragungsleitung (100, 240), die ein Signal überträgt, – einer ersten Sendeschaltung (21) zum Senden eines Signals, – einer ersten Abzweigungsleitung (11) zum Übertragen eines Signals zwischen der ersten Sendeschaltung (21) und der Hauptübertragungsleitung (100, 240), – einer ersten Signalempfangsschaltung (32-34) zum Empfangen eines Signals, – einer zweiten Abzweigungsleitung (12–14) zum Übertragen eines Signals zwischen der Hauptübertragungsleitung (100, 240) und der ersten Signalempfangsschaltung (32–34), und – einem ersten Element (80), das zwischen der Hauptübertragungsleitung (100, 240) und der ersten Abzweigungsleitung (11) zur Impedanzanpassung zwischen ihnen vorgesehen ist, um Reflexionen am Abzweigungspunkt zwischen Hauptübertragungsleitung (100, 240) und erster Abzweigungsleitung (11) zu unterbinden, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element (80) einen Widerstandswert hat, der durch Subtrahieren der halben Impedanz der Hauptübertragungsleitung (100, 240) von der Impedanz der ersten Abzweigungsleitung (11) erhalten wird.
Signalübertragungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptübertragungsleitung (100, 240) mit einem einzigen Element (50) abgeschlossen ist.
Signalübertragungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptübertragungsleitung (100, 240) an beiden Enden zur gleichen Spannung (60, 61) hin abgeschlossen (50, 51) ist.
Signalübertragungseinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei der zusätzlich zur ersten Signalsendeschaltung (21) eine zweite Empfangsschaltung (31) mit der ersten Abzweigungsleitung (11) verbunden ist.
Signalübertragungseinrichtung nach Anspruch 1, die außerdem eine Mutterplatine (180) aufweist, auf der die Hauptübertragungsleitung (240) ausgebildet ist, eine erste Tochterplatine (190), die mit der Mutterplatine (190) verbunden ist und auf der die erste Sendeschaltung (21) und die erste Abzweigungsleitung (11) ausgebildet sind, und einen Stecker (200), mit dem Mutterplatine (190) und erste Tochterplatine (190) miteinander verbunden sind.
Signalübertragungseinrichtung nach Anspruch 1, bei der das erste Element (80) einen Widerstandswert gleich dem 0,5fachen bis 1,5fachen Wert hat, den man erhält, indem die halbe Impedanz der Hauptübertragungsleitung (100, 240) von der Impedanz der ersten Abzweigungsleitung (11) subtrahiert wird.
Signalübertragungseinrichtung nach Anspruch 1, mit einem zweiten Element (81–83) zwischen der Hauptübertragungsleitung (100, 240) und der zweiten Abzwei gungsleitung (12–14) zur Impedanzanpassung zwischen ihnen, um Signalreflexionen am Abzweigungspunkt zwischen der Hauptübertragungsleitung (100, 240) und der zweiten Abzweigungsleitung (12–14)zu unterbinden.
Signalübertragungseinrichtung nach Anspruch 7, bei der das zweite Element (81–82) einen Widerstandswert hat, den man durch Subtraktion der halben Impedanz der Hauptübertragungsleitung (100, 240) von der Impedanz der zweiten Abzweigungsleitung (12–14) erhält.
Signalübertragungseinrichtung nach Anspruch 7, bei der das das zweite Element (81–82) einen Widerstandswert hat, den man durch Subtraktion der halben Impedanz der Hauptübertragungsleitung (100, 240) von der Impedanz der ersten Abzweigungsleitung (11) erhält.
Signalübertragungseinrichtung nach Anspruch 7, bei der die erste Sendeschaltung (21)mit einer Spannungsversorgung und Masse über ein Element verbunden ist, das eine Schaltfunktion hat, wobei der Minimalwiderstand des Elements mit Schaltfunktion 50 Ω oder weniger ist.
Signalübertragungseinrichtung nach Anspruch 7, bei der die erste Sendeschaltung (21) eine Gegentakt-Sendeschaltung zum Heraufziehen und Herunterziehen aufweist und die erste Signalempfangsschaltung (32–34) eine differentielle Empfangsschaltung aufweist.
Signalübertragungseinrichtung nach Anspruch 7, bei der die Amplitude eines an die Hauptübertragungsleitung übertragenen Signals niedriger ist als diejenige eines Ausgangssignals der ersten Sendeschaltung (21).
Signalübertragungseinrichtung nach Anspruch 7, bei der die Amplitude eines Signals auf der Hauptübertragungsleitung (100, 240) gleich einem Wert ist, der sich bestimmt durch Multiplikation der Impedanz der Hauptübertragungsleitung (100, 240) geteilt durch die doppelte Impedanz der zweiten Abzweigungsleitung (12–14) mit einer Amplitude des von der ersten Sendeschaltung (21) an ihrer Sendeseite ausgegebenen Signals.
Signalübertragungseinrichtung nach Anspruch 7, bei der die Impedanz der ersten und zweiten Abzweigungsleitungen (11–14) höher ist als diejenige der Hauptübertragungsleitung (100, 240).
Signalübertragungseinrichtung nach Anspruch 7, die außerdem eine Mutterplatine aufweist, auf der die Hauptübertragungsleitung (240) usgebildet ist, eine erste Tochterplatine (190) die mit der Mutterplatine verbunden ist und auf der die erste Sendeschaltung (21) und die erste Abzweigungsleitung (11) ausgebildet sind, eine zweite Tochterplatine die mit der Mutterplatine verbunden ist und auf der die erste Empfangsschaltung (32–34) und die zweite Abzweigungsleitung (12–14) ausgebildet sind, und einen Stecker (200–203), er die Mutterplatine (180) und die erste (190) und die zweite (191–193) Tochterplatine miteinander verbindet.
Signalübertragungseinrichtung nach Anspruch 7, bei der eine in der ersten Empfangsschaltung verwendete Referenzspannung außerhalb der ersten Empfangsschaltung (32–34) zugeführt wird.
Signalübertragungseinrichtung nach Anspruch 7, bei der in der ersten Empfangsschaltung (32–34) eine Referenzspannung verwendet wird, die innerhalb der ersten Empfangsschaltung (32–34) Verzeugt wird.
Signalübertragungseinrichtung nach Anspruch 8, bei der das zweiter Element einen Widerstandswert im Bereich vom 0,5fachen bis 1,5fachen des genannten Wertes hat.
Signalübertragungseinrichtung nach Anspruch 7, bei der eine erste Sende- und Empfangsschaltung (1), die eine zweite Empfangsschaltung (31) und die erste Sendeschaltung (21) aufweist, mit der ersten Abzweigungsleitung (11) verbunden ist, und eine zweite Sende- und Empfangsschaltung (2–4), die eine zweite Sendeschaltung (22–24) und die erste Empfangsschaltung (32–34) aufweist, mit der zweiten Abzweigungsleitung (12–14) verbunden ist.
Signalübertragungseinrichtung nach Anspruch 19, bei der das erste Element einen Widerstandswert hat, der gleich einem Wert ist, den man durch Subtraktion der halben Impedanz der Hauptübertragungsleitung (100, 240) der vorbestimmten Impedanz der ersten (11) und zweiten (12–14) Abzweigungsleitung erhält.
Signalübertragungseinrichtung nach Anspruch 19, bei der die erste (1) und die zweite (2–4) Sende- und Empfangsschaltung jeweils eine Gegentakt-Sendschaltung Heraufziehen und Herunterziehen aufweisen sowie eine Differentielle Empfangschaltung.
Signalübertragungseinrichtung nach Anspruch 19, bei der die Amplitude eines zur Hauptübertragungsleitung (100, 240) tragenen Signals niedriger ist als die des von der ersten Sende- und Empfangsschaltung (1) ausgegebenen Signals.
Signalübertragungseinrichtung nach Anspruch 19, bei der die Amplitude eines Signals auf der Hauptübertragungsleitung (100, 240) gleich einem Wert ist, den man erhält durch Multiplizieren der Impedanz der Hauptübertragungsleitung dividiert durch die doppelte Impedanz der zweiten Abzweigungsleitung (12–14) mit der Amplitude eines Signals, das von der ersten Sendeschaltung (21) an ihrer Ausgabeseite ausgegeben wird.