DE112009002472T5

DE112009002472T5 - Signalübertragungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112009002472T5
Application number: DE112009002472T
Authority: DE
Inventors: Kohei Teramoto; Tsuyoshi Nakada; Kazuhiko Hashimoto; Hajime Koyama; Koji Tsukamoto; Yoshihiko Mori
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-11-28
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2011-11-24
Also published as: JPWO2010061511A1; US20110148477A1; WO2010061511A1; CN102197602A

Abstract

Eine Signalübertragungsvorrichtung beinhaltend eine Übertragungsschaltung 11 und eine Empfangsschaltung 12, versehen mit Nebenschlussregler-Energieversorgungen 110 und 120 zum Verursachen, dass feste Ströme jeweils da hinein fließen, und einen Signalübertragungspfad 13, der zwischen der Übertragungsschaltung 11 und der Empfangsschaltung 12 verbunden ist und mit einer Funktion des Verhinderns einer alternierenden Stromkomponente, in welcher eine Masse GNDA der Übertragungsschaltung 11 und eine Masse GNDB der Empfangsschaltung 12 unabhängig voneinander angeordnet sind, und zu einer Masse GNDC der Nebenschlussregler-Energieversorgungen 110 und 120 an einem einzigen Punkt verbunden sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Signalübertragungsvorrichtung, in welcher eine Übertragungsschaltung und eine Empfangsschaltung über einen Signalübertragungspfad verbunden sind.
Hintergrund der Erfindung
Für jedes logische Signal zur Verwendung mit seriellen Schnittstellen, wie z. B. einer EIA232-Schnittstelle und einer IEEE 1284-Schnittstelle, TTL, MOS, und so weiter, und für jeden von vielen Typen von analogen Signalen, wird eine einzelne Signalleitung verwendet und jedes Signal wird in der Form einer Spannung gegen die Masse bzw. Erde (engl.: ground) des Signals gesendet.
Dieses Signalübertragungsverfahren wird unsymmetrische Übertragung (engl.: unbalanced transmission) genannt und das Signal wird einpolig (engl.: single end) genannt.
Andererseits wird für jedes Signal zur Verwendung mit einer digitalen Schnittstelle, welche für Kommunikations-Equipment oder eine Flachbildschirmanzeigeverbindung (Engl.: flat-panel display connection), wie z. B. eine 100 Base-T-Schnittstelle oder eine LVDS(Low Voltage Differential Signal)-Schnittstelle, ein Paar von zwei gleichen Signalleitungen verwendet, und jedes Signal wird in Form einer Potentialdifferenz zwischen den Signalleitungen des Paars gesendet.
Dieses Signalübertragungsverfahren wird symmetrische Übertragung genannt, und das Signal ist ein Differentialsignal (Engl.: differential signal).
Zusammenfassung der Erfindung
Im Übrigen wurden Bemühungen zur Verfolgung von Sound-Qualität und Leistung in dem Feld der Entwicklung von digitalem Audio-Equipment, repräsentiert durch einen CD(Compact Disc)-Player, ohne Nachlass fortgeführt.
Zum Beispiel tritt, in einem Fall, in welchem eine Übertragungsschaltung 31, welche aus einer Digitalsignal-Verarbeitungsschaltung oder Ähnlichem besteht, und einer Empfangsschaltung 32, welche aus einem DA(Digital Analog)-Umwandlungsschaltund oder Ähnlichem besteht und auf der gleichen Platine angebracht sind, wie in 2 gezeigt, wenn ein digitales Rauschen (Engl.: noise) (eine alternierende Stromsignalkomponente), verursacht durch die Übertragungsschaltung 31, sich in die Empfangsschaltung mischt oder eine Analogschaltung, die hinter der Empfangsschaltung 32 verbunden ist, nach Ausbreiten durch eine Signalleitung 33, eine Energieversorgungsleitungen bzw. Leistungsversorgungsleitungen 34, und eine Masseleitung 35, Qualitätsverlust (Engl.: degradation) in dem SN-Verhältnis (Signal to Noise Rate) und der Verzerrungsrate eine Analogsignals auf, und, als ein Ergebnis, nimmt die Sound-Qualität ab.
In 2 stellen die Energieversorgungsschaltungen bzw. Energieversorgungsschaltungen 36 und 37 Leistung bzw. Energie zu der Übertragungsschaltung 31 bzw. der Empfangsschaltung 32 bereit.
Andererseits gibt es einen Fall, in welchem eine Signalleitung 33 durch einen Photokoppler 40 oder Ähnliches isoliert ist, um ein digitales Rauschen und einen Jitter, welche in einem Eingangssignal beinhaltet sind, zu entfernen, so wie in 3 gezeigt. Sogar in diesem Fall breitet sich, weil immer noch eine Schleife zwischen der Übertragungsschaltung 31 und der Empfangsschaltung 32 über die Energieversorgungsleitungen 34 und die Masseleitung 35 besteht, ein digitales Rauschen, welches einen Jitter beinhaltet, aus und dies resultiert in einem Qualitätsverlust der Sound-Qualität.
Die vorliegende Erfindung wurde durchgeführt, um die oben genannten Probleme zu lösen, und es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Signalübertragungsvorrichtung bereitzustellen, welche verhindert, dass sich ein digitales Rauschen, außer eine Signalkomponente, welche von der Übertragungsschaltung ausgegeben wird, in die Empfangsschaltung über eine Signalleitung, eine Energieversorgungsleitung, oder Masseleitung mischt.
Um die oben genannten Probleme in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zu lösen, wird eine Signalübertragungsvorrichtung bereitgestellt, beinhaltend:
eine Übertragungsschaltung und eine Empfangsschaltung, die mit Nebenschlussenergieversorgungen bzw. Nebenschlussleistungsversorgungen (Engl.: shunt-type power supplies) versehen sind zum Verursachen, dass feste Ströme jeweils da hineinfließen; und ein Signalübertragungspfad, der mit der Übertragungsschaltung und der Empfangsschaltung verbunden ist und mit einer Funktion des Verhinderns einer alternierenden Stromkomponente, in welcher eine Masse bzw. Erdung der Übertragungsschaltung und eine Masse der Empfangsschaltung unabhängig voneinander angeordnet sind und mit einer Masse der Nebenschlussenergieversorgungen an einem einzelnen Punkt verbunden sind.
Nach der vorliegenden Erfindung fließt, da die Masse der Übertragungsschaltung und die Masse der Empfangsschaltung unabhängig voneinander angeordnet sind und zu der Masse der Nebenschlussenergieversorgungen an einem einzelnen Punkt verbunden sind, kein Strom in einer Schleife, die von dem Signalübertragungspfad und den Massen der Übertragungsschaltung und der Empfangsschaltung, welche zu der Masse der Nebenschlussenergieversorgungen an dem einzelnen Punkt verbunden sind. Folglich wird das Massepotential bzw. Massepotential der Masse bzw. Erdung der Übertragungsschaltung und das der Empfangsschaltung konstant gehalten, und die Signalübertragungsvorrichtung kann digitales Rauschen außer einer Signalkomponente, die von der Übertragungsschaltung ausgegeben wird, vom Mischen in die Empfangsschaltung über eine Signalleitung, eine Energieversorgungsleitung und eine Masseleitung verhindern.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 ist ein Blockdiagramm, welches die Schaltungsstruktur einer Signalübertragungseinrichtung in Übereinstimmung mit Ausführungsform 1 der Erfindung zeigt;
2 ist eine Ansicht, welche die Schaltungsstruktur eines Beispiels einer konventionellen Signalübertragungseinrichtung zeigt; und
3 ist eine Ansicht, welche die Schaltungsstruktur eines anderen Beispiels der konventionellen Signalübertragungseinrichtung zeigt.
Ausführungsformen der Erfindung
Hiernach werden, um die Erfindung genauer zu beschreiben, die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Ausführungsform 1
1 ist ein Blockdiagramm, welches die Schaltungsanordnung einer Signalübertragungsvorrichtung in Übereinstimmung mit Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 1 gezeigt, besteht die Signalübertragungsvorrichtung 10 in Übereinstimmung mit Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung aus einer Übertragungsschaltung 11 und einer Empfangsschaltung 12. Diese Übertragungsschaltung 11 und Empfangsschaltung 12 sind mit Nebenschlussregler-Energieversorgungen (Engl.: shunt regulator power supplies) (Nebenschlussenergieversorgungen) 110 und 120 versehen zum Verursachen, dass feste Ströme in die Übertragungsschaltung bzw. die Empfangsschaltung unabhängig fließen.
Die Übertragungsschaltung 11 ist zum Beispiel eine Digitalsignalverarbeitungsschaltung, die Empfangsschaltung 12 ist zum Beispiel einer DA-Wandlungsschaltung und diese Schaltungen sind zueinander über einen Signalübertragungspfad 13 verbunden.
In dieser Ausführungsform wird, um zu verhindern, dass eine alternierende Stromsignalkomponente von der Übertragungsschaltung 11 in die Empfangsschaltung 12 über den Signalübertragungspfad 13 fließt, symmetrische Übertragung als ein Signalübertragungsverfahren verwendet.
Wie gut bekannt, ist die symmetrische Übertragung ein Verfahren des Verwendens eines Paars von zwei gleichen Signalleitungen für ein Signal, das durch den Signalübertragungspfad 13 fließt und Übertragen des Signals in der Form einer Potentialdifferenz zwischen den Signalleitungen des Paars.
Konkret, wie in 1 gezeigt, überträgt die Übertragungsschaltung 11 ein Signal entgegengesetzter Phase zwischen einer Minussignalleitung (Engl.: cold signal line) (–) und einer Masse (GND_A) mit Bezug auf ein Signal, das zwischen einer Plussignalleitung (Engl.: hot signal line) (+) und der Masse (GND_A) übertragen wird. Die Empfangsschaltung 12 ist daher in einer Weise konstruiert, um ein äußeres Rauschen (Engl.: exraneous noise) zwischen der Plussignalleitung (+) und der Minussignalleitung (–) unter Verwendung eines nicht gezeigten Differentialempfängers zu entfernen.
Ferner ist die Signalübertragungsvorrichtung in Übereinstimmung mit Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung in einer Weise konstruiert, dass die Masse (GND_A) der Übertragungsschaltung 11 und der Masse (GND_B) der Empfangsschaltung 12 unabhängig voneinander angeordnet sind, und gemeinsam zu einem einzelnen Punkt einer Masse (GND_C) der Nebenschlussenergieversorgungen 110 und 120 verbunden sind.
Mit der oben gezeigten Struktur stellen die Nebenschlussregler-Energieversorgungen 110 und 120 Energiezu der Übertragungsschaltung 11 bzw. Empfangsschaltung 12 unabhängig voneinander zur Verfügung. Zu dieser Zeit verursachen die Energieversorgungen, dass feste Ströme in die Übertragungsschaltung bzw. die Empfangsschaltung fließen. Zu dieser Zeit fließen die Ströme mit festen Werten in die Übertragungsschaltung 11 und die Empfangsschaltung 12 von den Nebenschlussregler-Energieversorgungen 110 bzw. 120, und ein Strom, der in die Masse (GND_C) an dem einzelnen Punkt über die Massen (GND_A und GND_B) von der Übertragungsschaltung 11 und der Empfangsschaltung 12 fließt, hat auch einen festen Wert. Als ein Ergebnis wird das Potential von jeder der Massen (GND_A und GND_B) der Übertragungsschaltung 11 und der Empfangsschaltung 12 konstant gehalten.
Ferner, da ein Signal, das durch den Signalübertragungspfad 12 fließt, einen festen Stromwert durch die Verwendung der symmetrischen Übertragung als das Übertragungsverfahren des Übertragens des Signals zwischen der Übertragungsschaltung 11 und der Empfangsschaltung 12 aufweist, fließt kein alternierender Strom in der Schleife, die durch den Signalübertragungspfad 13 und die Massen (GND_A und GND_B) der Übertragungsschaltung 11 und der Empfangsschaltung 12, welche zu der Energieversorgung (GND_C) verbunden sind, gebildet ist.
Wie oben gezeigt können, als Ergebnis des Verhinderns eines alternierenden Stroms vom Fließen in und von jeder der Signalleitung (des Signalübertragungspfads 13), der Energieversorgungsleitungen und der Masseleitung, Variationen in dem Potential von jeder der Massen (GND_A und GND_B) der Übertragungsschaltung 11 und der Empfangsschaltung 12 verhindert werden. Folglich ist das Potential von jeder der Massen (GND_A und GND_B) stabilisiert, und ein digitales Rauschen, wie z. B. ein Jitter, welches zur Zeit der Übertragung des Signals auftritt, kann vom Ausbreiten verhindert werden.
Da in der oben gezeigten Signalübertragungsvorrichtung in Übereinstimmung mit Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung die Übertragungsschaltung 11 und die Empfangsschaltung 12 unabhängig mit den Nebenschlussregler Energieversorgungen 110 bzw. 120 versehen sind, werden die Werte der Ströme, die zu der Übertragungsschaltung 11 und der Empfangsschaltung 12 bereitgestellt werden, fest mit Bezug auf die Energieversorgung, und die Werte der Ströme, die jeweils in die Massen (GND_A und GND_B) von der Übertragungsschaltung 11 und der Empfangsschaltung 12 fließen, werden auch konstant gehalten.
Ferner, da die symmetrische Übertragung als das Signalübertragungsverfahren des Übertragens eines Signals von der Übertragungsschaltung 11 zu der Empfangsschaltung 12 verwendet wird und die Massen (GND_A und GND_B) der Übertragungsschaltung 11 und der Empfangsschaltung 12 unabhängig voneinander angeordnet sind und zu der Masse (GND_C) an einem einzigen Punkt verbunden sind, wird der Wert des Stroms, der von der Übertragungsschaltung 11 zu der Empfangsschaltung 12 zugeführt wird, fest, während kein alternierender Strom in die Schleife fließt, die von dem Signalübertragungspfad 13 und den Massen (GND_A und GND_B) der Übertragungsschaltung 11 und der Empfangsschaltung 12, welche zu der Masse GND_C verbunden sind, gebildet wird.
Wie zuvor beschrieben, kann die Signalübertragungsvorrichtung in Übereinstimmung mit Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung Variationen in den Massepotentialen der Übertragungsschaltung 11 und der Empfangsschaltung 12 verhindern, als ein Ergebnis, das verhindert wird, dass ein alternierender Strom in oder von jeder der Signalleitung, der Energieversorgungsleitungen und der Masseleitung fließt. Folglich wird das Potential von jeder der Massen stabilisiert, und ein digitales Rauschen, wie z. B. ein Jitter, der zu der Zeit der Übertragung des Signals auftritt, kann vom Ausbreiten verhindert werden. Ferner kann das Auftreten eines Jitters, der durch eine zeitabhängige Variation in dem Schwellenwertpegel der Digitalschaltung verursacht wird, welche aufgrund von Variationen in dem Potential zwischen den Massen auftreten, ebenfalls unterdrückt werden.
Insbesondere können, durch Anwenden der Signalübertragungsvorrichtung in Übereinstimmung mit Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung auf das Gebiet des digitalen Audio, in welchem das Mischen von digitalem Rauschen einen bemerkenswerten Einfluss auf die Sound-Qualität und Leistung hat, signifikante Vorteile erbracht werden.
Ausführungsform 2.
Die oben erwähnte Signalübertragungsvorrichtung in Übereinstimmung mit Ausführungsform 1 verhindert, dass eine alternierende Stromsignalkomponente von der Übertragungsschaltung 11 in die Empfangsschaltung 12 über den Signalübertragungspfad 12 fließt, durch verwenden eines Paars von zwei gleichen Signalleitungen für ein Signal, das durch den Signalübertragungspfad 13 fließt, zum Übertragen eines Signals von der Übertragungsschaltung 11 zu der Empfangsschaltung 12, und Übertragen des Signals in der Form einer Potentialdifferenz zwischen den Signalleitungen des Paars. Als eine Alternative kann, durch Verwenden einer elektrischen Isolation, z. B. bereitgestellt durch einen Photokoppler 40, gezeigt in 3, anstatt der oben gezeigten symmetrischen Übertragung, kann verhindert werden, dass eine alternierende Stromsignalkomponente von der Übertragungsschaltung 11 in die Empfangsschaltung 12 über den Signalübertragungspfad 13 fließt. Sogar in diesem Fall können die gleichen Vorteile erbracht werden. Ferner kann ein Pulsübertrager anstelle des Photokopplers 40 verwendet werden.
In der oben gezeigten Signalübertragungsvorrichtung in Übereinstimmung mit Ausführungsform 2 fließen feste Ströme in die Übertragungsschaltung 11 und die Empfangsschaltung 12 von den Nebenschlussregler-Energieversorgungen 110 und 120, welche in der Übertragungsschaltung 11 bzw. der Empfangsschaltung 12 anbracht sind, und ein Strom, der in die Masse (GND_C) an dem einen Punkt über die Massen (GND_A und GND_B) von der Übertragungsschaltung 11 und der Empfangsschaltung 12 fließt, hat auch einen festen Wert, wie im Fall derer in Übereinstimmung mit Ausführungsform 1. Als ein Ergebnis wird das Potential von jeder der Massen (GND_A und GND_B) der Übertragungsschaltung 11 und Empfangsschaltung 12 konstant gehalten.
Zusätzlich fließt, da die Übertragung des Signals zwischen der Übertragungsschaltung 11 und Empfangsschaltung 12 auch einen konstanten Strom hat als Wirkung der Isolation durch den Photokoppler 40 oder Ähnliches, kein Strom in Schleife, die aus dem Signalübertragungspfad 13 und den Massen (GND_A und GND_B) der Übertragungsschaltung 11 und der Empfangsschaltung 12, welche zu der Masse (GND_C) an dem einzelnen Punkt verbunden sind, gebildet ist. Als ein Ergebnis werden die Massepotentiale der Übertragungsschaltung 11 und der Empfangsschaltung 12 konstant gehalten, und die Ausbreitung des digitalen Rauschens (Engl.: digital noise) durch die Signalleitung, die Energieversorgungsleitungen und die Masseleitung aufgrund von Stromvariationen können eliminiert werden.
In der obigen Erläuterung wird nur der Fall, in welchem die Signalübertragungsvorrichtung in Übereinstimmung mit einer von Ausführungsformen 1 und 2 der vorliegenden Erfindung auf Audio Equipment angewendet wird, gezeigt. Die Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung ist nicht auf Audio Equipment beschränkt, und die vorliegende Erfindung kann auf jedes elektronische Equipment, das mit einer Digitalschnittstelle ausgestattet ist, verwendet für Kommunikations-Equipment oder Flachbildanzeigeverbindungen, wie z. B. einer 100 Base-T-Schnittstelle, einer ETA485-Schnittstelle, oder eine LVDS-Schnittstelle angewendet werden.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Da die Signalübertragungsvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verhindern kann, dass digitales Rauschen außer einer Signalkomponente ausgegeben von der Übertragungsschaltung sich in die Empfangsschaltung über die Signalleitung, die Energieversorgungsleitung und die Masseleitung mischt, ist die Signalübertragungsvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung geeignet zur Verwendung als eine Signalübertragungsvorrichtung, in welcher eine Übertragungsschaltung und eine Empfangsschaltung zueinander über einen Signalübertragungspfad oder Ähnliches verbunden sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

IEEE 1284-Schnittstelle [0002]

Claims

Eine Signalübertragungsvorrichtung umfassend: eine Übertragungsschaltung und eine Empfangsschaltung, versehen mit Nebenschlussenergieversorgungen versehen sind, zum Verursachen, dass jeweils feste Ströme da hinein fließen; und einen Signalübertragungspfad, der zwischen der Übertragungsschaltung und der Empfangsschaltung verbunden ist, und mit einer Funktion des Verhinderns einer alternierende Stromkomponente, wobei eine Masse der Übertragungsschaltung und eine Masse der Empfangsschaltung unabhängig voneinander angeordnet sind, und zu einer Masse der Nebenschlussenergieversorgungen an einem einzelnen Punkt verbunden sind.
Signalübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Signalübertragungspfad eine symmetrische Differential-Signalübertragungsschaltung ist, welche ein Paar von zwei gleichen Signalleitungen für ein Signal verwendet, um das Signal in einer Form einer Potentialdifferenz zwischen den Signalleitungen des Paars zu übertragen.
Signalübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Signalübertragungspfad einen Photokoppler aufweist.