JP2004274662A - 異なる電圧で動作する電気回路間の通信装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】この発明は、回路規模の増大を押さえ、消費電流が小さく、安価な電圧分離障壁用コンデンサを使用できる通信方式を提供をすることを目的とする。
【解決手段】この発明は、異なる電圧で動作する2つ以上の電気回路の間で容量性分離障壁を経て多ビットのデジタル信号を伝達する通信装置において、前記デジタル信号を複数のビット幅で分割し、前記分割されたデータの値に応じたパルス信号列を発生するデータパルス変調部212と、パルス信号列を元の多ビットのデジタルデータに復調するデータパルス復調部221を具備し、変調部212と復調部221とをコンデンサ23を経て結合したことを特徴とする。
【選択図】 図2
【解決手段】この発明は、異なる電圧で動作する2つ以上の電気回路の間で容量性分離障壁を経て多ビットのデジタル信号を伝達する通信装置において、前記デジタル信号を複数のビット幅で分割し、前記分割されたデータの値に応じたパルス信号列を発生するデータパルス変調部212と、パルス信号列を元の多ビットのデジタルデータに復調するデータパルス復調部221を具備し、変調部212と復調部221とをコンデンサ23を経て結合したことを特徴とする。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、異なる電圧で動作する2つ以上の電気回路の間で容量性分離障壁を経て多ビットのデジタル信号を伝達する通信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
異なる電圧で動作する2つ以上の電気回路の間で信号を伝達することが必要な場合がある。そのような状況の下で信号を伝達するための回路は、回路の所期の動作電圧範囲を越える電圧によって回路が妨害又は損傷を受けるのを防止するために、様々に異なる回路の電圧の分離を実行しなければならない。たとえば、コンピュータをモデムを用いて電話回線と接続する場合、制御された低電圧で動作するコンピュータの回路と、高電圧を含めて非常に広い範囲にわたる電圧が存在すると思われる電話回線との間を分離することが必要である。
【0003】
従来、異なる電源電圧の電気回路間の信号の伝達には、各電気回路間の絶縁を保つためにトランスや、フォトカプラが利用されてきた。
【0004】
トランスは、巻線を互いに電気的に絶縁された状態に保持しつつ、巻線間で信号を磁気的に結合する。信号のDC成分は絶縁変圧器を通過しないので、絶縁変圧器の両側のDC電位は互いに絶縁される。
【0005】
図1は、従来の2線式回線のモデムの基本構成を示すブロック図である。図1に示すように、送信データはデジタルデータ入力部11からD/A変換器12に送られ、このD/A変換器12でデジタルデータからアナログ信号に変換される。そして、2線/4線変換器15から電話回線2へ送出される。また、電話回線2からの受信データは2線/4線変換器15からA/D変換器14でデジタルデータに変換され、デジタルデータ出力部13に送出される。
【0006】
このような構成において、点線で囲まれた電話回線2部分とデジタルデータ入力部11等を含む部分1とがトランス3を介してDC電圧を分離して信号を結合しいる。
【0007】
しかしながら、トランスは、磁性材料から成るコアと、複数の巻線とから構成されているので、変圧器のサイズをその最小サイズより縮小することは不可能である。従って、トランスは大型で、嵩張るという難点がある。
【0008】
また、異なる電圧で動作する2つ以上の電気回路の間で信号を伝達する別の方式は、フォトカプラによって信号を結合するものがある。フォトカプラは線形応答を示さないLEDに依存しているので、一般には送信時に線形素子を必要としないデジタル性質をもつ信号を送信するために使用される。さらに、妥当な価格のフォトカプラは一般に余りに動作が遅いために、十分な送信品質が得られない。
【0009】
大型で嵩張るトランス、又はフォトカプラを必要とせずに信号を分離障壁を経てひずみも少なく通信することができる装置及び方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0010】
上記特許文献1には、シグマデルタ変調を使用して容量性分離障壁を経て信号を通信する方法及び装置が示されている。この方法及び装置は、シグマデルタ変調器を使用して、アナログ信号をそのアナログ信号の振幅によって決まるパルス密度を有する2進信号に変換する。シグマデルタ変調器が供給する2進信号はピコファラド範囲の値程度のコンデンサを介して通信され、デジタル/アナログ(D/A)変換器又はデジタル信号処理(DSP)回路によって受信されるように構成している。
【0011】
【特許文献1】
特開平7−307708号公報
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、電圧分離障壁にコンデンサを使用し、デルタシグマ変換回路から出力される1ビットデータをクロックに重畳させてコンデンサを通過させている方式がある。しかしながら、デルタシグマ変換回路では、デシメーションフィルタ、インタポレーションフィルタが必要となり、一般的に、回路規模が大きくなる。また、デルタシグマ変調ではオーバーサンプリング処理が必要となるため、サンプリング周波数の数百倍の動作周波数が必要となる。一般的にストリームデータは数メガヘルツ程度で、この周波数自体は電圧分離障壁用コンデンサを通過させるためには適した周波数と言えるが、通信中は常時数メガヘルツ程度の変調信号を出力させる必要があることより消費電流が多くなる弊害がある。
【0013】
この発明は、上記の事情に鑑みなされたものにして、回路規模の増大を押さえ、消費電流が小さく、安価な電圧分離障壁用コンデンサを使用できる通信方式を提供をすることを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
この発明は、異なる電圧で動作する2つ以上の電気回路の間で容量性分離障壁を経て多ビットのデジタル信号を伝達する通信装置において、前記デジタル信号を複数のビット幅で分割し、前記分割されたデータの値に応じたパルス信号列を発生する変調部と、前記パルス信号列を元の多ビットのデジタルデータに復調する復調部を具備し、前記変調部と復調部とを容量性分離障壁を経て結合したことを特徴とする。
【0015】
上記した構成によれば、回路規模が小さく、消費電流が小さい回路構成で、異なる電圧で動作する電気回路間の通信が可能となる。
【0016】
また、フレーム信号を発生するフレーム信号発生部と、前記フレーム信号から2系統以上のパルス信号を時分割に制御するフレーム制御部とを具備し、2系統以上のデータを時分割に伝送するように構成すると良い。
【0017】
上記の構成によれば、2本の伝走路のみで2系統以上のデータの伝達ができ、低コストな通信が可能となる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態につき図面を参照して説明する。図2は、この発明の通信回路を示すブロック図である。
【0019】
この発明では、分離障壁にトランスを用いるのではなく、容量性の分離障壁を用いている。ここでは、コンデンサ23,24を介して点線部で囲まれたブロック21と22とをDC電圧を分離し、信号を結合している。
【0020】
図2に示すように、第1のブロック21内のデジタルデータ入力部211からデータを第1データパルス変調部212でパルスに変調し、コンデンサ23を通過したパルス信号を第2のブロック22内の第1データパルス復調部221でデジタルデータに復調する。
【0021】
例えば、16KHzサンプリングされた1KHzの信号を16ビットデータでD/A変換する場合、図3に示すようなデータを62.5nS毎にD/A変換器222に入力する必要がある。図3に示す信号をサンプリングした場合、図4に示すようになる。図4においては、サンプリングしたデータを10進並びに16進で表している。図5においては、図4のサンプリング1のデータ30FB(16進)を伝送している。
【0022】
第1のデータパルス変調部212からは、多ビットのデータをあるビット数で分けたデータをデータパルス信号として出力する。多ビットのデータをあるビット数で分けることをこの発明ではフレームに分けるということにする。この実施形態では、16ビットのデータを4ビットでフレームに分け、第1のデータパルス変調部212は、それぞれのフレームでデータの値と同じ数のパルスを発生する。もちろん、ここでは、4ビットで分けているが、その他のビット数で別けても良い。更に、各フレームの先頭にサンプリングパルスを付加する。これはフレーム同期を行うためのもので、ここでは1サンプリング分のデータの先頭にのみパルスを付加している。
【0023】
また、フレーム信号生成部215からはフレーム信号が出力され、このフレーム信号は、データパルス信号の各フレームの先頭の位置(サンプリングパルスが発生する位置)にパルスを発生するものである。ここで発生するパルスは、コンデンサ23を十分に通過するだけの周波数を持つものとする。従って、データパルス信号とフレーム信号はコンデンサ23、24を通過し、第2のブロック22内の第1データパルス復調部とフレーム制御部226に伝達される。
【0024】
伝達されたデータパルス信号は第1データパルス復調部221で16ビットデータに復調される。第1データパルス復調部221は、4ビットのカウンタを備え、データパルス信号のパルス数をカウントする。このカウンタはフレーム信号のパルスで初期化され、データパルス信号の立ち上がりエッジ(または立ち下がりエッジ)でカウントアップされている。ただし、サンプリングパルスはフレーム信号によりマスクされるものとする。また、第1データパルス復調部221は、2ビットカウンタを更に備え、2ビットカウンタでフレーム数をカウントする。この2ビットカウンタはサンプリング信号(フレーム信号とデータパルス信号のAND)で初期化され、フレーム信号の立ち上がりでカウントアップされている。更に、第1データパルス復調部221は、4ビットのバッファメモリを備え、このバッファメモリにデータが転送される。このバッファメモリは3組有り、それぞれフレームカウンタ値が0から2の時に転送される。
【0025】
サンプリング信号により、第1データパルス復調部221のデータカウンタ値と3組のバッファメモリのデータがD/A変換器222の入力データとして出力される。これらの動作をサンプリング周期ごとに繰り返すことにより、16ビットのデジタルデータを容量性の分離障壁であるコンデンサ23,24を経て、D/A変換器222に伝達することができる。このD/A変換器222でデジタルデータからアナログ信号に変換される。そして、2線/4線変換器227から電話回線228へ送出される。
【0026】
モデムのような装置では全2重の通信が必要とされる。このような場合でも、この発明ではデータパルスを時分割に入出力制御することにより、伝走路を増やすことなく、簡単に対応することができる。
【0027】
図2はその構成図である。デジタルデータを入力し、第1のデータパルス変調部212でパルス信号に変調された信号がコンデンサ23を経て第1のデータパルス復調部221でデジタルデータに復調されD/A変換器222に入力される系統と、A/D変換器224からデジタルデータが出力され第2のデータパルス変調部223でパルス信号に変調された信号がコンデンサ23を経て第2のデータパルス復調部213でデジタルデータに復調され、デジタルデータ出力部214へ出力する系統の、2系統のデータを時分割して動作を行っている。
【0028】
第2のデータパルス変調部223の構成は、第1のデータパルス変調部212と同じ構成、第2のデータ復調部213は、第1のデータ復調部223と同じ構成である。
【0029】
まず、図2に示されるデジタルデータ入力211からのデータを第1のデータパルス変調部212でパルスに変調し、コンデンサを通過したパルス信号を第1のデータパルス復調部221でデジタルデータに復調する過程について、図5を参照して説明する。
【0030】
例えば、16KHzサンプリングされた1KHzの信号を16ビットデータでD/A変換する場合、図3に示すようなデータを62.5nS毎にD/A変換器222に入力する必要がある。図5では、サンプリング1のデータ30FB(16進)を伝送する場合について説明しているしている。
【0031】
図5において、データパルス信号とは第1データパルス変調部212の出力信号である。この実施形態では、16ビットのデータを4ビットでフレームに分け、それそれのフレームでデータの値と同じ数のパルスを発生している。更に、各フレームの先頭にサンプリングパルスを付加する。これはフレーム同期を行うためのもので、ここでは1サンプリング分のデータの先頭にのみパルスを付加している。図に示されるように、データパルス信号の各フレームの先頭の位置(サンプリングパルスが発生する位置)にフレーム信号のパルスを発生する。また、ここで発生するパルスは、コンデンサを十分に通過するだけの周波数を持つものとする。従って、データパルス信号とフレーム信号はコンデンサを通過し、第1データパルス復調部223とフレーム制御部226に伝達される。
【0032】
サンプリング1のデータは30FBであり、このデータパルスを「3」「0」「F」「8」のフレームに分ける。そして、「3」「0」「F」「8」のデータパルスが出力される。また、各フレームの先頭の位置にフレーム信号が付加されている。
【0033】
伝達されたデータパルス信号は、第1データパルス復調部221で16ビットデータに復調される。第1データパルス復調部221では4ビットのカウンタが有りデータパルス信号のパルス数をカウントする。図5のデータカウント値は前記カウンタの状態を表している。このカウンタはフレーム信号のパルスで初期化され、データパルス信号の立ち上がりエッジ(または立ち下がりエッジ)でカウントアップされている。カウンタ値は「3」「0」「F」「8」とカウントされる。ただし、サンプリングパルスはフレーム信号によりマスクされるものとする。更に、2ビットカウンタでフレーム数をカウントする。図5のフレームカウント値が前記カウンタの状態を表している。このカウンタは図5のサンプリング信号(フレーム信号とデータパルス信号のAND)で初期化され、フレーム信号の立ち上がりでカウントアップされている。
【0034】
また、同時に4ビットのバッファメモリにデータが転送される。前記のバッファメモリは3組有り、それぞれフレームカウンタ値が0から2の時に転送される。最後にサンプリング信号によりデータカウンタ値と3組のバッファメモリのデータがD/A変換器の入力データとして出力される。これらの動作をサンプリング周期ごとに繰り返すことにより、16ビットのデジタルデータを容量性の分離障壁を経てD/A変換器に伝達することができる。
【0035】
上記したように、この発明では、デルタシグマ変換回路を用いずに、多ビットのデジタルデータをコンデンサを通過するパルス信号に変換することにより、回路規模が小さくでき、サンプルリングデータを多ビット化して送ることで通信を間欠動作させることも可能となることにより、消費電流を少なくすることが出来る。
【0036】
また、デルタシグマ変調を使用した1ビットデータを転送する場合では、データの同期化を行い0,1の論理を電圧分離障壁用のコンデンサを介して確実伝達する必要があるために、1ビットデータの変調周波数に適したコンデンサは必然的に決定する。一方、コンデンサは小型の方がコスト面、実装面積の面から有利である。上記のように、この発明では、パルス列数によってデータを表すので、電圧分離障壁用コンデンサには精度をあまり必要とせず、より小型のコンデンサで通信することが可能である。
【0037】
モデムのような装置では全2重の通信が必要とされる。このような場合でも、本発明ではデータパルスを時分割に入出力制御することにより、伝走路を増やすことなく、簡単に対応することができる。
【0038】
次に、図6を参照して、2系統のデータを時分割した動作を説明する。ここでは、デジタルデータの入力及び出力のデータは8ビットで、1フレームは4ビットで分けるものとする。また、D/A変換器222に入力するデータは30(16進)、A/D変換器224から出力されるデータはFB(16進)とする。
【0039】
図6のデータパルス出力イネーブル信号1とデータパルス出力イネーブル信号2は、それぞれ第1データパルス変調部212と第2データパルス変調部223の出力制御信号である。データパルス出力イネーブル信号1はフレームカウンタ値が0と1のときに”H”になり第1データパルス変調部212を出力モードとする。フレームカウンタ値が2と3のときは第1データパルス変調部212を不使用即ちハイインピーダンス(HiZ)状態とする。逆に、データパルス出力イネーブル信号2はフレームカウンタ値が2と3のときに”H”になり、第2データパルス変調部223を出力モードとする。フレームカウンタ値が0と1のときは第2データパルス変調部223をHiZ状態とする。これらの制御により、図6に示すようなデータパルス信号が生成され、1サンプリング内に2系統のデータパルス信号を時分割に送受信することができる。
【0040】
【発明の効果】
上記したように、この発明は、多ビットのデジタル信号を複数のビットで分割し、データの値に応じたパルス信号列を発生する変調部と、パルス信号列を元の多ビットのデジタルデータに復調する復調部を具備しているため、回路規模が小さく、消費電流が小さい回路構成で、異なる電圧で動作する電気回路間の通信が可能となる。
【0041】
また、フレーム信号を発生し、前記フレーム信号から2系統以上のパルス信号を時分割に制御することにより、2本の伝走路のみで2系統以上のデータの伝達ができ、低コストな通信が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の2線式回線のモデムの基本構成を示すブロック図である。
【図2】この発明の実施形態にかかる通信装置の構成を示すブロック図である。
【図3】16KHzサンプリングされた1KHzの信号の波形図である。
【図4】16KHzサンプリングされた1KHzのデータを示す図である。
【図5】この発明の実施形態におけるデータ伝送の状態を示すタイミングチャートである。
【図6】この発明の実施形態における時分割でデータ伝送を行う状態を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
21 第1のブロック
22 第2のブロック
23、24 コンデンサ
211 デジタルデータ入力部
212 第1データパルス変調部
213 第2データ復調部
214 データ出力部
215 フレーム信号生成部
216 フレーム制御部
221 第1データパルス復調部
222 D/A変換器
223 第2データパルス復調部
224 A/D変換器
226 フレーム制御部226
227 2線/4線変換器
228 電話回線
【発明の属する技術分野】
この発明は、異なる電圧で動作する2つ以上の電気回路の間で容量性分離障壁を経て多ビットのデジタル信号を伝達する通信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
異なる電圧で動作する2つ以上の電気回路の間で信号を伝達することが必要な場合がある。そのような状況の下で信号を伝達するための回路は、回路の所期の動作電圧範囲を越える電圧によって回路が妨害又は損傷を受けるのを防止するために、様々に異なる回路の電圧の分離を実行しなければならない。たとえば、コンピュータをモデムを用いて電話回線と接続する場合、制御された低電圧で動作するコンピュータの回路と、高電圧を含めて非常に広い範囲にわたる電圧が存在すると思われる電話回線との間を分離することが必要である。
【0003】
従来、異なる電源電圧の電気回路間の信号の伝達には、各電気回路間の絶縁を保つためにトランスや、フォトカプラが利用されてきた。
【0004】
トランスは、巻線を互いに電気的に絶縁された状態に保持しつつ、巻線間で信号を磁気的に結合する。信号のDC成分は絶縁変圧器を通過しないので、絶縁変圧器の両側のDC電位は互いに絶縁される。
【0005】
図1は、従来の2線式回線のモデムの基本構成を示すブロック図である。図1に示すように、送信データはデジタルデータ入力部11からD/A変換器12に送られ、このD/A変換器12でデジタルデータからアナログ信号に変換される。そして、2線/4線変換器15から電話回線2へ送出される。また、電話回線2からの受信データは2線/4線変換器15からA/D変換器14でデジタルデータに変換され、デジタルデータ出力部13に送出される。
【0006】
このような構成において、点線で囲まれた電話回線2部分とデジタルデータ入力部11等を含む部分1とがトランス3を介してDC電圧を分離して信号を結合しいる。
【0007】
しかしながら、トランスは、磁性材料から成るコアと、複数の巻線とから構成されているので、変圧器のサイズをその最小サイズより縮小することは不可能である。従って、トランスは大型で、嵩張るという難点がある。
【0008】
また、異なる電圧で動作する2つ以上の電気回路の間で信号を伝達する別の方式は、フォトカプラによって信号を結合するものがある。フォトカプラは線形応答を示さないLEDに依存しているので、一般には送信時に線形素子を必要としないデジタル性質をもつ信号を送信するために使用される。さらに、妥当な価格のフォトカプラは一般に余りに動作が遅いために、十分な送信品質が得られない。
【0009】
大型で嵩張るトランス、又はフォトカプラを必要とせずに信号を分離障壁を経てひずみも少なく通信することができる装置及び方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0010】
上記特許文献1には、シグマデルタ変調を使用して容量性分離障壁を経て信号を通信する方法及び装置が示されている。この方法及び装置は、シグマデルタ変調器を使用して、アナログ信号をそのアナログ信号の振幅によって決まるパルス密度を有する2進信号に変換する。シグマデルタ変調器が供給する2進信号はピコファラド範囲の値程度のコンデンサを介して通信され、デジタル/アナログ(D/A)変換器又はデジタル信号処理(DSP)回路によって受信されるように構成している。
【0011】
【特許文献1】
特開平7−307708号公報
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、電圧分離障壁にコンデンサを使用し、デルタシグマ変換回路から出力される1ビットデータをクロックに重畳させてコンデンサを通過させている方式がある。しかしながら、デルタシグマ変換回路では、デシメーションフィルタ、インタポレーションフィルタが必要となり、一般的に、回路規模が大きくなる。また、デルタシグマ変調ではオーバーサンプリング処理が必要となるため、サンプリング周波数の数百倍の動作周波数が必要となる。一般的にストリームデータは数メガヘルツ程度で、この周波数自体は電圧分離障壁用コンデンサを通過させるためには適した周波数と言えるが、通信中は常時数メガヘルツ程度の変調信号を出力させる必要があることより消費電流が多くなる弊害がある。
【0013】
この発明は、上記の事情に鑑みなされたものにして、回路規模の増大を押さえ、消費電流が小さく、安価な電圧分離障壁用コンデンサを使用できる通信方式を提供をすることを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
この発明は、異なる電圧で動作する2つ以上の電気回路の間で容量性分離障壁を経て多ビットのデジタル信号を伝達する通信装置において、前記デジタル信号を複数のビット幅で分割し、前記分割されたデータの値に応じたパルス信号列を発生する変調部と、前記パルス信号列を元の多ビットのデジタルデータに復調する復調部を具備し、前記変調部と復調部とを容量性分離障壁を経て結合したことを特徴とする。
【0015】
上記した構成によれば、回路規模が小さく、消費電流が小さい回路構成で、異なる電圧で動作する電気回路間の通信が可能となる。
【0016】
また、フレーム信号を発生するフレーム信号発生部と、前記フレーム信号から2系統以上のパルス信号を時分割に制御するフレーム制御部とを具備し、2系統以上のデータを時分割に伝送するように構成すると良い。
【0017】
上記の構成によれば、2本の伝走路のみで2系統以上のデータの伝達ができ、低コストな通信が可能となる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態につき図面を参照して説明する。図2は、この発明の通信回路を示すブロック図である。
【0019】
この発明では、分離障壁にトランスを用いるのではなく、容量性の分離障壁を用いている。ここでは、コンデンサ23,24を介して点線部で囲まれたブロック21と22とをDC電圧を分離し、信号を結合している。
【0020】
図2に示すように、第1のブロック21内のデジタルデータ入力部211からデータを第1データパルス変調部212でパルスに変調し、コンデンサ23を通過したパルス信号を第2のブロック22内の第1データパルス復調部221でデジタルデータに復調する。
【0021】
例えば、16KHzサンプリングされた1KHzの信号を16ビットデータでD/A変換する場合、図3に示すようなデータを62.5nS毎にD/A変換器222に入力する必要がある。図3に示す信号をサンプリングした場合、図4に示すようになる。図4においては、サンプリングしたデータを10進並びに16進で表している。図5においては、図4のサンプリング1のデータ30FB(16進)を伝送している。
【0022】
第1のデータパルス変調部212からは、多ビットのデータをあるビット数で分けたデータをデータパルス信号として出力する。多ビットのデータをあるビット数で分けることをこの発明ではフレームに分けるということにする。この実施形態では、16ビットのデータを4ビットでフレームに分け、第1のデータパルス変調部212は、それぞれのフレームでデータの値と同じ数のパルスを発生する。もちろん、ここでは、4ビットで分けているが、その他のビット数で別けても良い。更に、各フレームの先頭にサンプリングパルスを付加する。これはフレーム同期を行うためのもので、ここでは1サンプリング分のデータの先頭にのみパルスを付加している。
【0023】
また、フレーム信号生成部215からはフレーム信号が出力され、このフレーム信号は、データパルス信号の各フレームの先頭の位置(サンプリングパルスが発生する位置)にパルスを発生するものである。ここで発生するパルスは、コンデンサ23を十分に通過するだけの周波数を持つものとする。従って、データパルス信号とフレーム信号はコンデンサ23、24を通過し、第2のブロック22内の第1データパルス復調部とフレーム制御部226に伝達される。
【0024】
伝達されたデータパルス信号は第1データパルス復調部221で16ビットデータに復調される。第1データパルス復調部221は、4ビットのカウンタを備え、データパルス信号のパルス数をカウントする。このカウンタはフレーム信号のパルスで初期化され、データパルス信号の立ち上がりエッジ(または立ち下がりエッジ)でカウントアップされている。ただし、サンプリングパルスはフレーム信号によりマスクされるものとする。また、第1データパルス復調部221は、2ビットカウンタを更に備え、2ビットカウンタでフレーム数をカウントする。この2ビットカウンタはサンプリング信号(フレーム信号とデータパルス信号のAND)で初期化され、フレーム信号の立ち上がりでカウントアップされている。更に、第1データパルス復調部221は、4ビットのバッファメモリを備え、このバッファメモリにデータが転送される。このバッファメモリは3組有り、それぞれフレームカウンタ値が0から2の時に転送される。
【0025】
サンプリング信号により、第1データパルス復調部221のデータカウンタ値と3組のバッファメモリのデータがD/A変換器222の入力データとして出力される。これらの動作をサンプリング周期ごとに繰り返すことにより、16ビットのデジタルデータを容量性の分離障壁であるコンデンサ23,24を経て、D/A変換器222に伝達することができる。このD/A変換器222でデジタルデータからアナログ信号に変換される。そして、2線/4線変換器227から電話回線228へ送出される。
【0026】
モデムのような装置では全2重の通信が必要とされる。このような場合でも、この発明ではデータパルスを時分割に入出力制御することにより、伝走路を増やすことなく、簡単に対応することができる。
【0027】
図2はその構成図である。デジタルデータを入力し、第1のデータパルス変調部212でパルス信号に変調された信号がコンデンサ23を経て第1のデータパルス復調部221でデジタルデータに復調されD/A変換器222に入力される系統と、A/D変換器224からデジタルデータが出力され第2のデータパルス変調部223でパルス信号に変調された信号がコンデンサ23を経て第2のデータパルス復調部213でデジタルデータに復調され、デジタルデータ出力部214へ出力する系統の、2系統のデータを時分割して動作を行っている。
【0028】
第2のデータパルス変調部223の構成は、第1のデータパルス変調部212と同じ構成、第2のデータ復調部213は、第1のデータ復調部223と同じ構成である。
【0029】
まず、図2に示されるデジタルデータ入力211からのデータを第1のデータパルス変調部212でパルスに変調し、コンデンサを通過したパルス信号を第1のデータパルス復調部221でデジタルデータに復調する過程について、図5を参照して説明する。
【0030】
例えば、16KHzサンプリングされた1KHzの信号を16ビットデータでD/A変換する場合、図3に示すようなデータを62.5nS毎にD/A変換器222に入力する必要がある。図5では、サンプリング1のデータ30FB(16進)を伝送する場合について説明しているしている。
【0031】
図5において、データパルス信号とは第1データパルス変調部212の出力信号である。この実施形態では、16ビットのデータを4ビットでフレームに分け、それそれのフレームでデータの値と同じ数のパルスを発生している。更に、各フレームの先頭にサンプリングパルスを付加する。これはフレーム同期を行うためのもので、ここでは1サンプリング分のデータの先頭にのみパルスを付加している。図に示されるように、データパルス信号の各フレームの先頭の位置(サンプリングパルスが発生する位置)にフレーム信号のパルスを発生する。また、ここで発生するパルスは、コンデンサを十分に通過するだけの周波数を持つものとする。従って、データパルス信号とフレーム信号はコンデンサを通過し、第1データパルス復調部223とフレーム制御部226に伝達される。
【0032】
サンプリング1のデータは30FBであり、このデータパルスを「3」「0」「F」「8」のフレームに分ける。そして、「3」「0」「F」「8」のデータパルスが出力される。また、各フレームの先頭の位置にフレーム信号が付加されている。
【0033】
伝達されたデータパルス信号は、第1データパルス復調部221で16ビットデータに復調される。第1データパルス復調部221では4ビットのカウンタが有りデータパルス信号のパルス数をカウントする。図5のデータカウント値は前記カウンタの状態を表している。このカウンタはフレーム信号のパルスで初期化され、データパルス信号の立ち上がりエッジ(または立ち下がりエッジ)でカウントアップされている。カウンタ値は「3」「0」「F」「8」とカウントされる。ただし、サンプリングパルスはフレーム信号によりマスクされるものとする。更に、2ビットカウンタでフレーム数をカウントする。図5のフレームカウント値が前記カウンタの状態を表している。このカウンタは図5のサンプリング信号(フレーム信号とデータパルス信号のAND)で初期化され、フレーム信号の立ち上がりでカウントアップされている。
【0034】
また、同時に4ビットのバッファメモリにデータが転送される。前記のバッファメモリは3組有り、それぞれフレームカウンタ値が0から2の時に転送される。最後にサンプリング信号によりデータカウンタ値と3組のバッファメモリのデータがD/A変換器の入力データとして出力される。これらの動作をサンプリング周期ごとに繰り返すことにより、16ビットのデジタルデータを容量性の分離障壁を経てD/A変換器に伝達することができる。
【0035】
上記したように、この発明では、デルタシグマ変換回路を用いずに、多ビットのデジタルデータをコンデンサを通過するパルス信号に変換することにより、回路規模が小さくでき、サンプルリングデータを多ビット化して送ることで通信を間欠動作させることも可能となることにより、消費電流を少なくすることが出来る。
【0036】
また、デルタシグマ変調を使用した1ビットデータを転送する場合では、データの同期化を行い0,1の論理を電圧分離障壁用のコンデンサを介して確実伝達する必要があるために、1ビットデータの変調周波数に適したコンデンサは必然的に決定する。一方、コンデンサは小型の方がコスト面、実装面積の面から有利である。上記のように、この発明では、パルス列数によってデータを表すので、電圧分離障壁用コンデンサには精度をあまり必要とせず、より小型のコンデンサで通信することが可能である。
【0037】
モデムのような装置では全2重の通信が必要とされる。このような場合でも、本発明ではデータパルスを時分割に入出力制御することにより、伝走路を増やすことなく、簡単に対応することができる。
【0038】
次に、図6を参照して、2系統のデータを時分割した動作を説明する。ここでは、デジタルデータの入力及び出力のデータは8ビットで、1フレームは4ビットで分けるものとする。また、D/A変換器222に入力するデータは30(16進)、A/D変換器224から出力されるデータはFB(16進)とする。
【0039】
図6のデータパルス出力イネーブル信号1とデータパルス出力イネーブル信号2は、それぞれ第1データパルス変調部212と第2データパルス変調部223の出力制御信号である。データパルス出力イネーブル信号1はフレームカウンタ値が0と1のときに”H”になり第1データパルス変調部212を出力モードとする。フレームカウンタ値が2と3のときは第1データパルス変調部212を不使用即ちハイインピーダンス(HiZ)状態とする。逆に、データパルス出力イネーブル信号2はフレームカウンタ値が2と3のときに”H”になり、第2データパルス変調部223を出力モードとする。フレームカウンタ値が0と1のときは第2データパルス変調部223をHiZ状態とする。これらの制御により、図6に示すようなデータパルス信号が生成され、1サンプリング内に2系統のデータパルス信号を時分割に送受信することができる。
【0040】
【発明の効果】
上記したように、この発明は、多ビットのデジタル信号を複数のビットで分割し、データの値に応じたパルス信号列を発生する変調部と、パルス信号列を元の多ビットのデジタルデータに復調する復調部を具備しているため、回路規模が小さく、消費電流が小さい回路構成で、異なる電圧で動作する電気回路間の通信が可能となる。
【0041】
また、フレーム信号を発生し、前記フレーム信号から2系統以上のパルス信号を時分割に制御することにより、2本の伝走路のみで2系統以上のデータの伝達ができ、低コストな通信が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の2線式回線のモデムの基本構成を示すブロック図である。
【図2】この発明の実施形態にかかる通信装置の構成を示すブロック図である。
【図3】16KHzサンプリングされた1KHzの信号の波形図である。
【図4】16KHzサンプリングされた1KHzのデータを示す図である。
【図5】この発明の実施形態におけるデータ伝送の状態を示すタイミングチャートである。
【図6】この発明の実施形態における時分割でデータ伝送を行う状態を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
21 第1のブロック
22 第2のブロック
23、24 コンデンサ
211 デジタルデータ入力部
212 第1データパルス変調部
213 第2データ復調部
214 データ出力部
215 フレーム信号生成部
216 フレーム制御部
221 第1データパルス復調部
222 D/A変換器
223 第2データパルス復調部
224 A/D変換器
226 フレーム制御部226
227 2線/4線変換器
228 電話回線
Claims (2)
- 異なる電圧で動作する2つ以上の電気回路の間で容量性分離障壁を経て多ビットのデジタル信号を伝達する通信装置において、前記デジタル信号を複数のビット幅で分割し、前記分割されたデータの値に応じたパルス信号列を発生する変調部と、前記パルス信号列を元の多ビットのデジタルデータに復調する復調部を具備し、前記変調部と復調部とを容量性分離障壁を経て結合したことを特徴とする異なる電圧で動作する電気回路間の通信装置。
- フレーム信号を発生するフレーム信号発生部と、前記フレーム信号から2系統以上のパルス信号を時分割に制御するフレーム制御部とを具備し、2系統以上のデータを時分割に伝送することを特徴とする請求項1に記載の異なる電圧で動作する電気回路間の通信装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003066212A JP2004274662A (ja) | 2003-03-12 | 2003-03-12 | 異なる電圧で動作する電気回路間の通信装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003066212A JP2004274662A (ja) | 2003-03-12 | 2003-03-12 | 異なる電圧で動作する電気回路間の通信装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004274662A true JP2004274662A (ja) | 2004-09-30 |
Family
ID=33126995
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003066212A Pending JP2004274662A (ja) | 2003-03-12 | 2003-03-12 | 異なる電圧で動作する電気回路間の通信装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004274662A (ja) |
-
2003
- 2003-03-12 JP JP2003066212A patent/JP2004274662A/ja active Pending
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