JP2005244351A

JP2005244351A - 信号伝送装置

Info

Publication number: JP2005244351A
Application number: JP2004048248A
Authority: JP
Inventors: Koji Kudo; 康二工藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-02-24
Filing date: 2004-02-24
Publication date: 2005-09-08

Abstract

【課題】伝送路に誘導されたコモンモードの信号によって生じる過大な電流による信号送信回路および信号受信回路の誤動作を防止することができる信号伝送装置を提供する。
【解決手段】信号を送信する信号送信回路２と、信号送信回路２によって送信された信号を伝送路３を介して受信する信号受信回路４と、一端が伝送路３の信号送信回路２側に接続され、他端がグランド５に接地された第１のチョークコイル６と、一端が伝送路３の信号受信回路４側に接続され、他端がグランド５に接地された第２のチョークコイル７とを備え、第１のチョークコイル６および第２のチョークコイル７は、コモンモードの信号を通過させノーマルモードの信号を遮断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、信号伝送装置に関し、例えば、車載ＬＡＮ信号伝送システムに適用される信号伝送装置に関するものである。

近年では自動車等の車両の電子化、情報化に伴い、高速大容量の伝送を実現する信号伝送装置の採用が始まっている。車両内においては、エンジンなどの電気的ノイズ源があり、電気的ノイズ源によって発生されたノイズによる装置の誤動作を防止することが重要である。置間を結ぶ伝送路がペア線の場合、信号成分は２線間の電位差（以下、「ノーマルモード」という。）として伝送され、ノイズ成分は基準電圧との電位差（以下、「コモンモード」という。）として誘導される。

図６に示すように、従来の信号伝送装置は、信号送信回路２０と信号受信回路２１とが接続された伝送路２２の両端に、コモンモードの信号を遮断するコモンモードチョークコイル２３と、コモンモードの信号を通過させるチョークコイル２４とを設け、チョークコイル２４を終端抵抗２５を介して終端することによって、コモンモードの信号は終端抵抗２５によって熱に変換して消費される（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−１１５８２０号公報（第４頁、第８図）

しかしながら、従来の信号伝送装置において、信号送信回路自身が出すコモンモードの信号は終端抵抗によって消費されるものの、伝送路誘導されたコモンモードの信号によって生じる電流が数百ｍＡと過大になった場合には、終端抵抗インピーダンスと負荷インピーダンスの比に対応した分の電流が、信号送信回路および信号受信回路に流れ込んでしまうため、信号送信回路および信号受信回路が誤動作してしまうといった問題があった。

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、伝送路に誘導されたコモンモードの信号によって生じる過大な電流による信号送信回路および信号受信回路の誤動作を防止することができる信号伝送装置を提供することを目的とする。

本発明の信号伝送装置は、信号を送信する信号送信回路と、前記信号送信回路によって送信された信号を伝送路を介して受信する信号受信回路と、一端が前記伝送路の前記信号送信回路側に接続され、他端がグランドに接地された第１のチョークコイルと、一端が前記伝送路の前記信号受信回路側に接続され、他端がグランドに接地された第２のチョークコイルとを備え、前記第１のチョークコイルおよび前記第２のチョークコイルは、コモンモードの信号を通過させノーマルモードの信号を遮断する構成を有している。

この構成により、伝送路に誘導されたコモンモードの信号がグランドに流れるため、伝送路に誘導されたコモンモードの信号によって生じる過大な電流による信号送信回路および信号受信回路の誤動作を防止することができる。

また、本発明の信号伝送装置は、前記第１のチョークコイルおよび前記第２のチョークコイルのコモンモードの信号に対する入力インピーダンスは、前記伝送路の負荷インピーダンスより小さい構成を有している。

この構成により、伝送路に誘導されたコモンモードの信号によって生じる電流をグランドに流すことができる。

また、本発明の信号伝送装置は、前記第１のチョークコイルおよび前記第２のチョークコイルのノーマルモードの信号に対する入力インピーダンスは、前記伝送路の負荷インピーダンスより大きい構成を有している。

この構成により、伝送路の両端からそれぞれみたノーマルモードの信号に対する負荷インピーダンスの変動を抑えることができるため、信号送信回路より送信されるノーマルモードの信号を劣化させることなく受信回路に伝送することができる。

また、本発明の信号伝送装置は、一端が前記信号送信回路に接続され、他端が前記第１のチョークコイルの一端に接続された第３のチョークコイルと、一端が前記信号受信回路に接続され、他端が前記第２のチョークコイルの一端に接続された第４のチョークコイルとを備え、前記第３のチョークコイルおよび前記第４のチョークコイルは、ノーマルモードの信号を通過させコモンモードの信号を遮断する構成を有している。

この構成により、信号送信回路によって生成される信号帯域のコモンモードの信号が遮断されるため、信号帯域のコモンモードの信号が信号受信回路に伝送されるのを防ぐことができる。

本発明は、コモンモードの信号を通過させ、ノーマルモードの信号を遮断するチョークコイルを伝送路とグランドとの間に設けることにより、伝送路に誘導されたコモンモードの信号によって生じる過大な電流による信号送信回路および信号受信回路の誤動作を防止することができる信号伝送装置を提供することができるものである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

本発明の一実施の形態の信号伝送装置を図１に示す。

図１において、信号伝送装置１は、信号を送信するドライバを有する信号送信回路２と、信号送信回路２によって送信された信号を伝送路３を介して受信するレシーバを有する信号受信回路４と、一端が信号送信回路２側の伝送路３に接続され、他端がグランド５に接地された第１のチョークコイル６と、一端が信号受信回路４側の伝送路３に接続され、他端がグランド５に接地された第２のチョークコイル７とを備えている。なお、第１のチョークコイル６および第２のチョークコイル７は、コモンモードの信号を通過させノーマルモードの信号を遮断するものである。

また、第１のチョークコイル６および第２のチョークコイル７は、コモンモードの信号に対する入力インピーダンスが伝送路３の負荷インピーダンスより小さく、ノーマルモードの信号に対する入力インピーダンスが伝送路３の負荷インピーダンスより大きいものである。

以上のように構成された信号伝送装置１において、信号送信回路２によって伝送路３を介して送信されたノーマルモードの信号は、信号受信回路４に受信され、一方、伝送路３に誘導されたコモンモードの信号によって生じる電流（以下、「コモンノイズ電流」という。）は、伝送路３と第１のチョークコイル６とグランド５と第２のチョークコイル７を介して流れる。

以下、本発明の一実施の形態における信号伝送装置１の作用を具体的に説明する。

図２は、第１のチョークコイル６および第２のチョークコイル７のインピーダンス特性を示している。これらのチョークコイルは、コモンノイズ電流の周波数帯域である１００Ｈｚ〜１ＭＨｚを含む１００Ｈｚ以上でインピーダンスが高くなるものなので、１ＭＨｚ以上の高周波に対応したコモンモードチョークコイルと同等の形状の小型なもので構成できるため、実装容量が削減できる。

次に、信号伝送装置１の等価回路を作成し、信号伝送装置１の作用を検証した。

信号伝送装置１の等価回路として、伝送路３には、伝送線インピーダンスが１００Ωのシールド無しのツイストペアケーブルを使用し、第１のチョークコイル６および第２のチョークコイル７には、コモンノイズ電流が５００ｍＡまで飽和がないものを使用し、信号送信回路２の代わりに各端子に５０Ωの終端抵抗を付け、信号受信回路４の代わりに各端子に５０Ωの終端抵抗を付けることによって擬似的に負荷インピーダンスが差動端子間で１００Ωとなるようにした。この等価回路において、コモンノイズ電流は、矢印８が示す方向に流れる。

図２に示したインピーダンス特性によって、コモンノイズ電流の周波数帯域である１００Ｈｚ〜１ＭＨｚでは、第１のチョークコイル６および第２のチョークコイル７のインピーダンスは、０．１Ω程度であることが確認されている。よって、伝送路３の負荷インピーダンスが片側５０Ωであれば、信号送信回路２および信号受信回路４には、コモンノイズ電流の０．２％程度しか流れないことになる。

ここで、コモンノイズ電流が１００ｍＡとすれば、信号送信回路２および信号受信回路４には０．２ｍＡのコモンノイズ電流が流れ込み、信号送信回路２の出力端子および信号受信回路４の入力端子の各オフセット電圧は１０ｍＶ程度の電圧変動に抑えることができることになる。

図３は、信号伝送装置１の等価回路の伝送路３にコモンノイズ電流を誘導させた時、第１のチョークコイル６および第２のチョークコイル７を設けた場合と設けなかった場合とにおける信号送信回路２の入力端子に発生するノイズの実測値による周波数特性である。

図３に示したように、コモンノイズ電流の周波数帯域である１００Ｈｚ〜１ＭＨｚにおいて、第１のチョークコイル６および第２のチョークコイル７を設けていない場合では、ノイズのレベルが−４０ｄＢｍ／Ｈｚ程度であるのに対して、第１のチョークコイル６および第２のチョークコイル７を設けた場合では、ノイズのレベルが−１００ｄＢｍ／Ｈｚ程度である。

これにより、第１のチョークコイル６および第２のチョークコイル７を設けた場合には、信号送信回路２の入力端子に発生するノイズのレベルが抑制できることが確認された。

図４は、信号伝送装置１の等価回路の伝送路３にコモンノイズ電流を誘導させた時、第１のチョークコイル６および第２のチョークコイル７を設けた場合と設けなかった場合とにおける信号送信回路２の入力端子に発生するノイズ電圧の実測値による時間波形である。

図４に示したように、第１のチョークコイル６および第２のチョークコイル７を設けなかった場合には、Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤで示したように電圧変動が生じたが、第１のチョークコイル６および第２のチョークコイル７を設けた場合には、電圧変動がほとんどないことが確認された。

信号伝送装置１の等価回路において、信号送信回路２から１０ＭＨｚのノーマルモードの信号が送信されているとすれば、第１のチョークコイル６および第２のチョークコイル７のノーマルモードの信号に対する入力インピーダンスは片側で３ｋΩであるので差動入力端子間では６ｋΩとなる。ここで、負荷インピーダンスが差動入力端子間で１００Ωであるので、伝送路３の先端のインピーダンスは、第１のチョークコイル６および第２のチョークコイル７のインピーダンスと負荷インピーダンスとの並列接続として算出され、９８Ωとなるので、伝送路３と整合がとれているといえる。

なお、本実施の形態の信号伝送装置１は、図５に示すように、一端が信号送信回路２に接続され、他端が第１のチョークコイル６の一端に接続された第３のチョークコイル９と、一端が信号受信回路４に接続され、他端が第２のチョークコイル７の一端に接続された第４のチョークコイル１０とを備えるようにしてもよい。

ここで、第３のチョークコイル９および第４のチョークコイル１０は、ノーマルモードの信号を通過させコモンモードの信号を遮断するコモンモードチョークコイルである。これにより、信号送信回路２によって生成される信号帯域のコモンモードの信号を遮断されるため、信号帯域のコモンモードの信号が信号受信回路４に伝送されるのを防ぐことができる。

このような本発明の一実施の形態の信号伝送装置１によれば、ノーマルモードの信号を遮断する第１のチョークコイル６および第２のチョークコイル７を伝送路３とグランド５との間に設けることにより、伝送路３に誘導されたコモンモードの信号によって生じる過大な電流による信号送信回路２および信号受信回路４の誤動作を防止することができる。

以上のように、本発明にかかる信号伝送装置は、コモンモードの信号を通過させ、ノーマルモードの信号を遮断するチョークコイルを伝送路とグランドとの間に設けることにより、伝送路に誘導されたコモンモードの信号によって生じる過大な電流による信号送信回路および信号受信回路の誤動作を防止することができるという効果を有し、車載ＬＡＮ信号伝送システムに適用される信号伝送装置等として有用である。

本発明の一実施の形態における信号伝送装置のブロック図本発明の一実施の形態における信号伝送装置を構成する第１のチョークコイルおよび第２のチョークコイルのインピーダンス特性を示すグラフ本発明の一実施の形態における信号伝送装置の等価回路の伝送路にコモンノイズ電流を誘導させた時、信号伝送装置に第１のチョークコイルおよび第２のチョークコイルを設けた場合と設けなかった場合とにおける信号送信回路の入力端子に発生するノイズの実測値による周波数特性を示すグラフ本発明の一実施の形態における信号伝送装置の等価回路の伝送路にコモンノイズ電流を誘導させた時、信号伝送装置に第１のチョークコイルおよび第２のチョークコイルを設けた場合と設けなかった場合とにおける信号送信回路の入力端子に発生するノイズ電圧の実測値による時間波形を示すグラフ本発明の一実施の形態における信号伝送装置の他の態様のブロック図従来の信号伝送装置のブロック図

符号の説明

１信号伝送装置
２、２０信号送信回路
３、２２伝送路
４、２１信号受信回路
５グランド
６第１のチョークコイル
７第２のチョークコイル
９第３のチョークコイル
１０第４のチョークコイル
２３コモンモードチョークコイル
２４チョークコイル
２５終端抵抗

Claims

信号を送信する信号送信回路と、
前記信号送信回路によって送信された信号を伝送路を介して受信する信号受信回路と、一端が前記伝送路の前記信号送信回路側に接続され、他端がグランドに接地された第１のチョークコイルと、
一端が前記伝送路の前記信号受信回路側に接続され、他端がグランドに接地された第２のチョークコイルとを備え、
前記第１のチョークコイルおよび前記第２のチョークコイルは、コモンモードの信号を通過させノーマルモードの信号を遮断することを特徴とする信号伝送装置。
前記第１のチョークコイルおよび前記第２のチョークコイルのコモンモードの信号に対する入力インピーダンスは、前記伝送路の負荷インピーダンスより小さいことを特徴とする請求項１および請求項２に記載の信号伝送装置。
前記第１のチョークコイルおよび前記第２のチョークコイルのノーマルモードの信号に対する入力インピーダンスは、前記伝送路の負荷インピーダンスより大きいことを特徴とする請求項１に記載の信号伝送装置。
一端が前記信号送信回路に接続され、他端が前記第１のチョークコイルの一端に接続された第３のチョークコイルと、
一端が前記信号受信回路に接続され、他端が前記第２のチョークコイルの一端に接続された第４のチョークコイルとを備え、
前記第３のチョークコイルおよび前記第４のチョークコイルは、ノーマルモードの信号を通過させコモンモードの信号を遮断することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の信号伝送装置。