JP2004023778A

JP2004023778A - データ転送システム

Info

Publication number: JP2004023778A
Application number: JP2002211796A
Authority: JP
Inventors: Isao Saito; 齋藤　勲
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-06-17
Filing date: 2002-06-17
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】従来は複数のデジタルデータの転送には電源電位の変化を用いていたため、データ転送の速度と正確さを両立させることが難しかった。
【解決手段】データ転送の手段に送受信間の二点間の通信に電源電位を用いず、送信側ではデータに対応する、値の高い電気抵抗器を用い、受信側にて送信側の電気抵抗器の値を読み取りその電気抵抗に対応するデータを復号するものである。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路の入出力回路および複数の半導体間を接続するインターフェースに関する１本の信号線で複数のデータを制御するシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
１本の信号線で複数のデータを送受信する従来の技術は、入力されたデジタルデータである複数の信号をデータ信号送信回路上で複数の論理回路を通り論理上の組み合わせの電圧を生成し、アナログデータとして伝送線路を通した後、データ受信回路上で伝達された伝送電位を複数の比較器によって電位判定を行い、その判定結果を論理回路によってデジタル信号に復号するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電源電位を用いたデータ転送は、電源電位をそのまま伝送線路に通すことにより伝送線路の電気抵抗により電圧降下現象などが発生し、複数のデジタルデータを送信する場合どうしても必要となる伝送電位の極小単位のステップ分けを行った場合、送信機側の電圧設定と受信機側の電圧設定とが正しく符合しなくなる現象が起こる。
【０００４】
また、それを解決するために伝送電位のステップ単位を大きくすると、高い電圧での半導体のスイッチング速度が遅くなる現象が起こる。
【０００５】
さらに伝送線路上の電圧が高くなると、伝送線路によって発生するインダクタンスが受信側でのデータ伝送速度の低下を招くこととなる
【０００６】
そのため離れた二点間の電位を安定して高速で通信させる事が難しい。
【０００７】
そのため、これらの問題を解決し、さらに信号伝達速度の向上を可能とする技術が必要となっている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明は送受信の二点間の通信に電源電位を用いず、送信側ではデータに対応する、値の高い電気抵抗器を用い、受信側にて送信側の電気抵抗器の値を読み取りその電気抵抗に対応するデータを復号するものである。
【０００９】
つまり、デジタルデータを伝送する伝送線路のループ上に常に低い電圧をかけることによって、伝送線路により発生するインダクタンスの影響を最小にし、そのループ上に、送信するデータに符合する複数の、値の高い電気抵抗器を用いて伝送線路の電圧降下現象の影響を最小にしてデータの送信をし、データを復号する部分では、電圧自動制御機を用いて伝送線路上の電気抵抗器の電気抵抗に対応した電圧を生成し、そのまま複数の比較器によって電圧の電位判定を行い、その判定結果を論理回路によってデジタル信号に復号することによって前記した従来技術の問題を解決するものである。
【００１０】
【発明の実施形態】
以下、本発明のデータ送信回路、データ受信回路、データ受信システムの実施形態について図面を用いて説明する。
【００１１】
図１は本発明のデータ送信回路、データ受信回路及びデータ送受信システムの一実施の形態における構成を示している。同時に送信するデータはいくつでも可能だが、以下、データを同時に２つ送信する場合を例として説明する。
【００１２】
１０１はデータ送信回路（ＴＸ１）であり、１０６はデータ受信回路（ＲＸ１）である。１０２、１１５は論理回路、１０３〜１０５はｎＭＯＳ、１１２〜１１４は電圧比較器、１１６は伝送線路である。なお、各ＭＯＳの半導体自体のオン抵抗は受信側の電圧自動制御器にて、それ自体が電圧増幅率の影響を受けるので、出来るだけ値の低い抵抗値であるほうがよいが、すべてそろっている必要は無い。
【００１３】
１０１はデータ送信回路であり、複数のデータを送信する。１０６はデータ受信回路であり、伝送線路１１６を介してデータを受信する。
【００１４】
データ受信回路１０１において、論理回路１０２は２つの入力端子Ａ、Ｂと３つの出力端子を備え、入力端子Ａ、Ｂから入力される二値データに応じて、３つのｎＭＯＳ（１０３〜１０５）のうち、１つをＯＮ状態となるよう３つの出力端子をコントロールするように構成されている。それぞれのｎＭＯＳは、ゲートが１０２論理回路の１つの出力端子に接続され、ドレインが伝送線路の先にあるデータ受信機の電圧自動制御器の電圧増幅率を決定するそれぞれの電気抵抗器であるＲｍ１〜Ｒｍ４を接続する所につながれ、ソースはグランドに接続されている。それぞれの電気抵抗器は１０２論理回路によって決定された構成によって伝送線路１１６に接続されている。
【００１５】
一方、データ受信機１０６において電圧自動制御器１０７は、入力される制御基準電圧１０８と負帰還入力１０９の電圧との比較を常に行い、負帰還入力１０９の電圧を制御基準電圧１０８に保つように電位出力１１０を調節する制御器である。電圧比較器１１２〜１１４は電圧自動制御器より生成された電位と異なる３つの参照電位（ＲＥＦ１、ＲＥＦ２、ＲＥＦ３）との比較を行うものである。論理回路１１５は比較器１１２〜１１４の比較結果に応じて２つの出力端子Ｃ、Ｄに二値のデータを出力するように構成されている。電圧自動制御器１０７は伝送線路１１６に接続され、伝送線路先の電気抵抗器の値が電圧自動制御器の電圧増幅率を決定し、基準電圧に対しての電圧増幅率の電位である電位出力１１０が比較器１１２〜１１４に接続され、比較結果が論理回路１１５に伝えられる。論理回路１１５は論理回路１０２の構成に基づいた構成を持ち比較器１１２〜１１４の比較結果から二値データを複合する。本実施の形態においては、入力端子Ａ、Ｂから入力されるデータおよび出力端子Ｃ、Ｄから出力されるデータは二値データである。
【００１６】
データ伝送回路部分の電気抵抗器Ｒｍ１〜Ｒｍ５までの電気抵抗器の値を、Ｒｍ１＝１５０ＫΩ、Ｒｍ２＝５０ＫΩ、Ｒｍ３＝１００ＫΩ、Ｒｍ４＝３００ＫΩ、Ｒｍ５＝６００ＫΩとした場合の具体例について以降説明する。デジタルデータをアナログデータに変換する論理回路の過程は、従来の技術とほぼ変わりは無い。アナログデータに変換する場合に、電源電位に変化させるか、電気抵抗値に変化させるかの違いだけである。なお入力端子Ａ、Ｂから入力される二値データおよび出力端子Ｃ、Ｄより出力される二値データはそれぞれ、データＡ、データＢ、データＣ、データＤとする。データ送信回路１０１において、論理回路１０２はデータＡ、データＢがともにＨＩＧＨの場合、ｎＭＯＳ１０５、データＡがＨＩＧＨでデータＢがＬＯＷの場合はｎＭＯＳ１０４、データＡがＬＯＷでデータＢがＨＩＧＨの場合はｎＭＯＳ１０３がＯＮとなるように構成し、データＡ、データＢがともにＬＯＷの場合、全てのｎＭＯＳはＯＦＦとなるように構成している。
【００１７】
データ受信回路において、制御基準電圧１０８は、データ受信回路の入力電源ＶＣＣを電気抵抗器Ｒｖ１とＲｖ２の電圧降下現象を利用することによって作成する。データ受信回路の入力電圧を９Ｖとし、制御基準電圧１０８を１Ｖとした場合、Ｒｖ１＝８０ＫΩ、Ｒｖ２＝１０ＫΩとすれば制御基準電圧１０８は電気抵抗の法則により電圧降下によって１Ｖに作成される。電圧自動制御器１０７の負帰還入力１０９は常に制御基準電圧１０８になるように制御されている。このとき電位出力１１０はＲｍ１〜Ｒｍ５の電気抵抗器および、ｎＭＯＳ１０３〜１０５の状態により変化することになる。変化した電位出力は電圧比較回路１１１にそのまま入力され、以下は、従来技術と同じ処理を行う。比較器１１２〜１１４の３つの比較器は、入力される出力電位１１０と参照電位ＲＥＦ１〜３の電圧と比較を行いデジタルデータに複合するものである。この具体的な事例において参照電位ＲＥＦ１〜３は、制御基準電圧１０８と電圧自動制御器１０７の電圧増幅率の関係より妥当な数値と考えられる、ＲＥＦ１＝４．５Ｖ、ＲＥＦ２＝３．５Ｖ、ＲＥＦ３＝２．５Ｖとする。すなわち、この参照電位もデータ受信回路の入力電源ＶＣＣを電気抵抗器Ｒｖ３〜Ｒｖ６の電圧降下現象を利用することによって作成する場合、前記した法則により、Ｒｖ３＝４５ＫΩ、Ｒｖ４＝１０ＫΩ、Ｒｖ５＝１０ＫΩ、Ｒｖ６＝２５ＫΩとなる。
【００１８】
上記構成において、データ送信回路１０１（ＴＸ１）からデータ受信回路１０６（ＲＸ１）にデータＡ、の値がＬＯＷ（０）データＢの値がＨＩＧＨ（１）を送信した場合の具体例について説明する。
【００１９】
論理回路の変換過程は従来技術とほぼ同じである。データ送信回路に入力された二値データにより、ｎＭＯＳ１０３がＯＮとなり、ｎＭＯＳ１０４、１０５はＯＦＦとなる。これによりデータ受信回路１０６の電圧自動制御器１０７に加えられる電気抵抗の値は、Ｒｍ１〜Ｒｍ３までを加算した値
【００２０】
１５０＋５０＋１００＝３００
【００２１】
の３００ＫΩとなる。電圧自動制御器１０７は制御基準電圧１０８と負帰還入力１０９を常に同じ電圧になるように電位出力１１０を調整する為、電位出力１１０は電気抵抗の法則により、
【００２２】
電位出力１１０＝（Ｒｍ１＋Ｒｍ２＋Ｒｍ３＋Ｒｍ５）÷（Ｒｍ１＋Ｒｍ２＋Ｒｍ３）×制御基準電圧１０８
【００２３】
となる。この式に具体的な数値を当てはめると、
【００２４】
（３００＋６００）÷３００×１＝３
【００２５】
となり、これにより電位出力１１０は３Ｖとなる。電圧比較回路１１１において、入力された電位出力１１０は、比較器１１４においては入力された参照電位より高い電圧の為その出力はＨＩＧＨ（１）となり、比較器１１２、１１３においては参照電位より低い電圧である為、比較器１１２、１１３の出力はＬＯＷ（０）を出力し論理回路１１５に入力される。論理回路１１５は、データ出力ＣにＬＯＷ（０）を出力しデータ出力ＤにＨＩＧＨ（１）を出力する。図１の構成において、入力されたデータＡ、データＢ及び、出力されたデータＣ、データＤの値と伝送線路１０７に入力される合算された電気抵抗器の値と、その電気抵抗値による電位出力１１０から制御基準電圧１０８に対しての電圧増幅率の関係と、電位出力１１０から入力された比較器１１２〜１１４の出力の関係を図２で示す。図２のようにデータの伝送は電気抵抗値の変化によって、データＡの値がデータＣへ、データＢの値がデータＤへそれぞれ正しく伝送されることになる。
【００２６】
なお、この説明において使用した電気抵抗器の値や参照電位の値、入力電源の値、制御基準電圧の値などは、説明のために簡略化した値の一例であり、この通りである必要は無い。前記の説明は１本の信号線に２個の信号を伝送する例である。１本の信号線にｎ個の信号を伝送する場合、２のｎ乗個の信号判定が必要となる。すなわち論理回路より２のｎ乗個の種類の電気抵抗値を作り出し、その作り出した電気抵抗値よりそれぞれの種類の電位を作り出し、電圧比較器にて判定後、論理回路にて復号すると言う過程を経ればよい。一度に送信するデータ量を増やしたい場合、伝送使用される電気抵抗値は、電圧自動制御器や伝送線路のノイズ対策が許される範囲において高い値が望まれ、制御基準電圧も同じ理由から出来るだけ低い電圧が理想である。そして参照電位と伝送された電気抵抗値により電圧自動制御器より出力される電位出力の関係は、比較器がその電位差を識別できる範囲であればよく、先に説明された値である必要は無い。
【００２７】
以上説明したことの特に、入力電源ＶＣＣの値の変化についてさらに説明をしたい。それは、前記した回路の一例については、制御基準電圧１０８及び電圧比較回路１１１内のそれぞれの比較器に入力される参照電位は、入力電源ＶＣＣの電圧を電気抵抗器の電圧降下現象を利用し、電圧を変化させただけのものだからである。すなわち、入力電源ＶＣＣの電圧が回路動作中にもし変化した場合、データ受信機内における制御基準電圧１０８の値が変化し、さらに電圧比較回路１１１内のそれぞれの比較器に入力される参照電位の値も変化するからである。
【００２８】
そのようなわけで、入力電源ＶＣＣの電圧が前記した条件の９Ｖより４．５Ｖに変化した場合の例について説明する。
【００２９】
入力電源ＶＣＣが４．５Ｖになった場合、制御基準電圧１０８に入力される電圧は電気抵抗の法則により、
【００３０】
４．５÷（８０＋１０）×１０＝０．５
【００３１】
の０．５Ｖとなる。同じように制御基準電圧ＲＥＦ３は、
４．５÷（４５＋１０＋１０＋２５）×２５＝１．２５
【００３２】
の１．２５Ｖとなり、ＲＥＦ２は、
【００３３】
４．５÷（４５＋１０＋１０＋２５）×（２５＋１０）＝１．７５
【００３４】
の１．７５Ｖとなり、ＲＥＦ１は、
【００３５】
４．５÷（４５＋１０＋１０＋２５）×（２５＋１０＋１０）＝２．２５
【００３６】
の２．２５Ｖとなる。
【００３７】
上記構成において、データ送信回路１０１（ＴＸ１）からデータ受信回路１０６（ＲＸ１）にデータＡ、の値がＬＯＷ（０）データＢの値がＨＩＧＨ（１）を送信した場合の具体例についてさらに説明する。
【００３８】
電圧自動制御器１０７の電圧増幅率は図２より３倍となる。この場合電位出力１１０は、
【００３９】
０．５×３＝１．５
【００４０】
の１．５Ｖとなる。比較器１１４においては入力された参照電位より高い電圧の為その出力はＨＩＧＨ（１）となり、比較器１１２、１１３においては参照電位より低い電圧である為、比較器１１２、１１３の出力はＬＯＷ（０）を出力し論理回路１１５に入力される。論理回路１１５は、データ出力ＣにＬＯＷ（０）を出力しデータ出力ＤにＨＩＧＨ（１）を出力する。すなわち図２の条件について全てが満たされるわけである。
【００４１】
図２のような条件は、電圧自動制御器１０７及び電圧比較回路１１１のそれぞれの比較器が、電位判定可能な物理的な条件である場合適用される。
【００４２】
【発明の効果】
本発明は以上説明した構成により以下のような効果が期待できる。
【００４３】
複数のデジタルデータの伝送に、従来技術の電源電位を用いることなく、値の高い電気抵抗器を用いることにより、伝送線路上に時間によって変化の多い高い電圧をかける必要がなくなり、替わりに伝送線路上にはデータ受信側で決定した低い電圧の制御基準電圧が常にかけられており、伝送線路上のインダクタンスによって発生する伝送電位の速度上の低下を最小限に抑えることが出来る。
【００４４】
さらに、伝送線路のインダクタンスによる伝送電位の速度上の低下により発生するデータ判定の電圧比較器の時間軸での誤動作を防ぐことが出来る。
【００４５】
また、データの伝送手段に値の高い電気抵抗器を用いたことにより、伝送線路自体が持つ電気抵抗がデータ伝送に与える影響を最小に抑えることが出来る。
【００４６】
従来技術ではデータの送信側の出力電位と、データの受信側の参照電位は、データの判定を行う為非常に高精度な電圧制御が必要であったが、本発明は、電位判定はデータ受信回路内の同一電源を利用する為、電気抵抗器による大変簡易な回路で十分となる。それは、電源電位自体がデータの判定材料となるのではなく、電気抵抗器によって変化する電位の増幅率が入力データの判定材料となるからである。
【００４７】
従来技術では、電源電位の変化自体を伝送線路上に通すことによってデータ伝送を行っていた為、前記した不都合が発生していたのだが、本発明は、電圧自動制御器によって作成された電源電位は、同じ回路上の電気的な影響が少ない環境にて、入力データの判定を行うことが出来る為、データ伝送の判定率は従来技術より上がることが期待できる。
【００４８】
また本発明は、伝送線路上には常に電圧をかける必要があるため、データ送信回路の接続と未接続の判定と伝送線路自体の不良確認がデータ受信回路の電位出力によって判定可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における構成例を示す図
【図２】本発明の実施の形態におけるデータの一例を示す図
【符号の説明】
１０１　データ送信回路
１０６　データ受信回路
１０７　電圧自動制御器
１０８　制御基準電圧
１０９　負帰還入力
１１０　電位出力
１０２，１１５　論理回路
１１１　電圧比較回路
１１２，１１３，　１１４　電圧比較器
１０３，１０４，１０５　ｎＭＯＳ
ＶＣＣ　入力電源
Ｒｍ１，Ｒｍ２，Ｒｍ３，Ｒｍ４，Ｒｍ５　電気抵抗器
Ｒｖ１，Ｒｖ２，Ｒｖ３，Ｒｖ４，Ｒｖ５，Ｒｖ６　電気抵抗器
１１６　伝送線路

Claims

デジタルデータの転送に、送信側で複数の電気抵抗器を用い、受信側で送信側の電気抵抗値を読み取りデータの転送を行うシステム。
データの伝送線路上に常に電圧をかけ続けることによって伝送線路のインダクタンスの影響を最小にするシステム。
電圧自動制御器を用いて送信側の電気抵抗に対応する電源電位を受信側で作成するシステム。
データ受信側の電圧自動制御器によって作成された電源電位が、同じ回路上の電気的な影響が少ない環境にて入力データの判定を行うシステム。
データの伝送手段に値の高い電気抵抗器を用いることにより、伝送線路自体が持つ電気抵抗がデータ伝送に与える影響を最小に抑えるシステム。