GTLP - フェアチャイルドセミコンダクター

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arising out of the application or use of any product or circuit, and specifically disclaims any and all liability, including without limitation special, consequential or incidental damages. Buyer is responsible for its products and applications using ON
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Semiconductor data sheets and/or specifications can and do vary in different applications and actual performance may vary over time. All operating parameters, including “Typicals” must be validated for each customer application by customer’s
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or unauthorized application, Buyer shall indemnify and hold ON Semiconductor and its officers, employees, subsidiaries, affiliates, and distributors harmless against all claims, costs, damages, and expenses, and reasonable attorney fees arising out
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is an Equal Opportunity/Affirmative Action Employer. This literature is subject to all applicable copyright laws and is not for resale in any manner.
フェアチャイルド
セミコンダクター社
アプリケーションノート
GTLP
：バスおよびバックプレーン・アプリケーションのための
GTLP：バスおよびバックプレーン・アプリケーションのための
インタフェース テクノロジ
はじめに
GTLP とは何か？
GTLテクノロジの開発は、バスおよびバックプレーン インタフェー
スのための理想的な高性能ロジック ファミリを生み出しました。フェ
アチャイルド社が開発したGTLPは、GTL（Gunning Transceiver
Logic）を拡張したもので、低消費電力、最適化されたドライブ能
力、出力エッジのコントロールといった特長から、現在の高速コン
ピューティング、ネットワーキング、通信装置のバックプレーン等幅
広く採用されています。
GTL 規格は、XEROX社のWilliam Gunning氏によって提唱されまし
た。この目的は、GTLを伝送ラインやバスを駆動するための低コスト
な高速技術として標準化することでした。GTLは、「小出力振幅テク
ノロジ」で、出力レベルが5V CMOS（レール ツー レール）やTTL
（∼3.5V ）より小さくなっています。出力構造は、NMOSトランジ
スタのオープン ドレインで、データを正確に伝送するために、バス
またはバックプレーンを終端電圧に終端する必要があります。GTLバ
スの終端は、終端電圧へのプルアップ抵抗によって行われます。プル
アップ抵抗の値は、信号の反射を減らすためにライン インピーダン
スと等しくする必要があります。入力、すなわちレシーバ段は、差動
アンプ構成で、入力信号レベルをデバイス外部の基準電圧（VREFで表
示）をもとに決定します。差動アンプ構成の特長であるタイトなス
レッショルドにより、出力振幅に対して十分なノイズ マージンが確
保されます。
背景
より高いシステム スループットが求められているため、現在のバス
およびバックプレーンの設計はさらに高いデータレートが必要とされ
ています。通常、1MHz∼20MHz程度で動作するバックプレーンの設
計では、FASTやABTなどのTTLテクノロジが利用されます。これ
は、これらのデバイスでバスのサンプリングに必要な、タイミング
マージンを確保することができるためです。しかし、より高いスルー
プットが求められる場合、GTLPなどの小振幅、かつよりノイズの少
ないテクノロジの必要性が明白になります。フェアチャイルド社の
GTLPテクノロジは、出力ノイズを最小限に抑えつつ、インピーダン
スが50Ωのバックプレーンのドライブを保証することにより、バスま
たはバックプレーン アプリケーションの動作周波数を引き上げてい
ます。特性インピーダンスが50Ωで、両端を50Ωで+1.5Vにプルアッ
プ終端されているGTLPバックプレーンの例を図1に示します。
フェアチャイルド社のGTLPテクノロジは、GTL規格を拡張したもの
です。GTLPとGTL規格の電気的仕様の違いは、出力信号レベル、基
準電圧（VREF）、出力終端電圧があります。
GTLPの出力振幅は0.95V（VOL = 0.55V、VOH = 1.5V ）です。一方、
GTLの出力振幅は0.80V（V OL = 0.4V、VOH 1.2V ）です。また、
GTLPの入力スレッショルドは、基準電圧（V REF）が1.0Vの場合、
1.05V∼0.95Vですが、GTLでは基準電圧（VREF）が0.8Vの場合、
0.75V∼O.85Vです。終端電圧は、GTLで1.2V、GTLPで1.5Vです。
GTLとGTLPの信号レベルの比較を図2に示します。
図 1
図 2
FAST® はフェアチャイルドセミコンダクター社の登録商標です。
© 1999 Fairchild Semiconductor Corporation AN012179J
www.fairchildsemi.com
GTLP：バスおよびバックプレーン・アプリケーションのためのインタフェース・テクノロジ
：バスおよびバックプレーン・アプリケーションのためのインタフェース・テクノロジ
AN-1065J GTLP
AN-1065J
GTLPでは、先進の波形コントロール回路を採用し、ターンオン、
ターンオフおよび、スルーレートのコントロールを行っています。こ
の回路は、デバイスが高速で動作を行う際に発生する高周波成分を低
減し、出力波形（VOLP/VOLV、クロストーク）とEMIノイズを低減させ
ます。これらの最適化とライン インピーダンスを適切にマッチング
させることにより、GTLPバスではバスのセトリングタイムを大幅に
減少させることが可能です。
今日、利用可能なバックプレーン テクノロジは多数あります。現在
のバックプレーン インターフェースのスピードと負荷の関係を図3に
示します。この図より、GTLPは、比較的負荷の軽いバックプレーン
で高性能 TTLテクノロジ（ABT、LVT、FCT）のアップグレードに最
適といえます。GTLPは、小出力振幅、低出力容量、最適化されたド
ライブ能力、低ノイズ、高ノイズ耐性を実現するタイト スレッショ
ルドといった高性能を実現する技術を盛り込んでいます。GTLPは、
BTLやECLほど、ドライブ能力を必要としないシステム バックプレー
ンのコストダウンや消費電力の低減を実現できます。
GTLPデバイスはCMOSプロセスを採用しているため、消費電力の低
減が必要なアプリケーションに最適です。これは、BiCMOSを採用し
ている既存の GTL、ECL、BTL、そして多くのTTLデバイスのアップ
グレードに理想的な低消費電力デバイスです。データシート上のICCス
ペックは最大40 mAで、これは、1-bitあたり2 mA強にすぎません
（GTLP16612の場合）。また、GTLPデバイスのダイナミック消費
電力は、1MHz（1-bit動作時）あたり0.19 mA(typ.)以下です。GTLP
デバイスは、出力振幅が小さく、最適化されたドライブ能力を持つた
め、バスの終端抵抗で消費される電力が小さく、同様なアクティブバ
ス終端を使用する他のバックプレーン トランシーバ（BTL、ECL）よ
り、終端での消費電力が小さく抑えられています。
特長
一般にトランシーバの入力、出力、または入出力容量は、バックプ
レーンの分散負荷の最も大きな要因です。バスの容量性負荷は、伝播
遅延時間の増加、トランシーバがバス ドライブする際に必要とする
ドライブ能力の増加などの原因となります。したがって、負荷が重い
ほど、バスのスループットは低下します。分散負荷を最小限に迎え、
かつ、バス上に分散させることは、高性能のバックプレーンでは必須
となります。ドータカードのコネクタ、スタブ、トランシーバ デバ
イスはすべて、バックプレーンの分散負荷を生ずる原因となります。
通常、無負荷時のバックプレーンのインピーダンスは、60Ω∼80Ω
です。バックプレーン上の分散負荷は、特性インピーダンスを30%∼
40%減少させることがあります。5V振幅のテクノロジであるTTLデバ
イスの標準的な入出力容量は、8 pF∼15 pFですが、GTLPの入出力
容量は 6 pFに過ぎません。このような違いから、少ないドライブ能
力でより高速のバスをドライブすることが可能になります。
一般にバックプレーンの設計では、活線挿抜を実現するためにドータ
カードとバックプレーンの間に設置されるトランシーバ デバイスに
アイソレーション機能を持たせる必要があります。このようなアプリ
ケーションに使用されるトランシーバ デバイスは、アクティブなバ
スとドータカードをアイソレートすることが求められるとともに、電
源のパワーアップ／ダウン時の過渡域においても、出力のハイ イン
ピーダンスを保持することが要求されます。GTLPデバイスの出力
は、OEAB端子またはOEBA端子により、このような機能を提供して
います。通常、動作時のB-Port側(GTLP側)の出力リーク電流は、IOZL
およびIOZHとして、それぞれ-10μAと5μAと規定されています。
バックプレーンスピード (MHz)
AN-1065J
GTLP を効果的に活用するには
小出力振幅
負荷：バックプレーンのカード数
図3
GTLP16612などのGTLPデバイスは、バックプレーン アプリケー
ションを主な対象として開発されています。GTLP16612は18ビット
双方向、TTL-GTLPユニバーサル バス トランシーバで、ライン ドラ
イバ／レシーバ、ラッチ、またはフリップ フロップとして使用可能
www.fairchildsemi.com
です。また、GTLPはオープン ドレイン出力構造の特長である、
Wired OR接続が可能で、特にマルチドロップ アプリケーションでの
機能性が向上しています。
2
現在および将来のオーディオ、ビデオ、高速データ伝送といったニー
ズから、既存の通信およびコンピュータ システムに対する要求は増
すばかりです。これらのシステムを置き換えまたはアップグレードす
る際、汎用的に優れた高速バックプレーンが不可欠です。GTLPは、
その特性と特長から、多くの高速バスおよびバックプレーン アプリ
ケーションにおける優れた選択肢であり、既存のTTLテクノロジから
のアップグレード パスとして、必要十分なスピードおよびノイズ特
性を持っています。また、BTLやECLの代替となるような小規模な
バックプレーンに対して、より低電力、低コスト、さらにはビット幅
の大きな製品の提供も可能です。
GTLPデバイスの詳細につきましては、フェアチャイルドセミコンダ
クター社販売代理店にお問合せいただくか、弊社W e b サイト
（www.fairchildsemi.com）をご覧ください。
生命維持に関する方針
Fairchild Semiconductor Corporationの社長の書面による明確な許可なく、生命維持装置または生命維持システムの
重要部品としてFairchild社の製品を使用することを禁じる。ここで、「生命維持装置または生命維持システム」および
「重要部品」の意味は、以下のとおりである。
1. 生命維持装置または生命維持システムとは、(a) 外科的に体内に移
植することを目的にしたもの、または、(b) 生命を支持または維持
するもので、かつ (c) ラベルに記された使用手順にしたがって正
しく使用していても故障が発生すると使用者に重大な傷害を及ぼ
すことが十分に予想される装置またはシステムである。
2. 重要部品とは、生命維持装置または生命維持システムのいかなる
部品であるかにかかわらず、故障が発生すると、それが生命維持
装置もしくは生命維持システムの故障につながるか、またはその
安全性もしくは有効性に影響を与えることが十分に予想される部
品である。
Fairchild社はここで述べた回路の使用に関し一切の責任を負わない。また、回路の特許ライセンスを許可するものでもない。Fairchild社は前記回路および仕様をいつでも予告なく変更する権利を留保する。
：バスおよびバックプレーン・アプリケーションのためのインタフェース・テクノロジ
AN-1065J GTLP
GTLP：バスおよびバックプレーン・アプリケーションのためのインタフェース・テクノロジ
まとめ
ON Semiconductor and
are trademarks of Semiconductor Components Industries, LLC dba ON Semiconductor or its subsidiaries in the United States and/or other countries.
ON Semiconductor owns the rights to a number of patents, trademarks, copyrights, trade secrets, and other intellectual property. A listing of ON Semiconductor’s product/patent
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claim alleges that ON Semiconductor was negligent regarding the design or manufacture of the part. ON Semiconductor is an Equal Opportunity/Affirmative Action Employer. This
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1
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