JP2008205712A - ケーブル接続判定方法及びケーブル接続判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】センサスイッチを使用せず、試験端子が１個でよく、相手機器の電源状態に依存しないケーブル接続判定方法及びケーブル接続判定装置を提供する。
【解決手段】機器５のレセプタクル４にケーブル２が接続されている状態か否かを該機器５において判定するためのケーブル接続判定方法であって、上記レセプタクル４中の端子の一つを試験端子６とし、該試験端子６に試験信号を印加して該試験端子６に生じる応答信号から上記ケーブル２の浮遊静電容量を反映する特徴量を抽出し、この特徴量が所定の基準を満たすとき、接続状態であると判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、センサスイッチを使用せず、試験端子が１個でよく、相手機器の電源状態に依存しないケーブル接続判定方法及びケーブル接続判定装置に関する。

図９に示されるように、テレビと録画・再生機器を繋ぐケーブルなど異種の機器１０１，１０２同士又は同種の機器１０１，１０２同士を相互接続するケーブル１０３には両端にプラグ１０４，１０５が設けられ、それぞれの機器１０１，１０２にはプラグ１０４，１０５を挿入するレセプタクル１０６，１０７が設けられる。両機器１０１，１０２のインタフェースを合わせるために、これに用いるプラグ及びレセプタクル（両者を合わせてコネクタと呼ぶ）には、ハウジング外形、端子形状・配列、電気的特性、信号割付、適合ケーブル等について様々な規定を定めた規格が各種知られている。

プラグがレセプタクルに挿入されてケーブルが機器に接続されている状態か否かを機器が判定するケーブル接続判定方法として、特許文献１のものが知られている。すなわち、レセプタクルのハウジング内部にメカニカルなセンサスイッチを組み込み、プラグが挿抜されるとセンサスイッチが機械的に押されて接点が導通・遮断するように構成する。接点の導通・遮断を機器内に設けた回路で電気的に検出することで、接続状態か非接続状態かが判定できる。

レセプタクルに２個以上の空き端子（リザーブド端子とも言う）が設けられている場合のケーブル接続判定方法では、これらの空き端子を試験端子とし、プラグ内において両試験端子間を短絡させたケーブルを使用し、機器内に設けた回路で両試験端子間が短絡しているか開放しているかを調べることで、接続状態か非接続状態かが判定できる。

特開平１１−４０２７９号公報

レセプタクルのハウジング内部にセンサスイッチを組み込むことができないコネクタでは、特許文献１のケーブル接続判定方法が適用できない。また、空き端子を試験端子に利用する場合、１個しか空き端子がないコネクタでは、プラグ内での短絡による方法が利用できない。

例えば、ＤＶＤ機器とＴＶ受像器とを繋いでデジタル映像音声信号を伝送するコネクタとして、ＨＤＭＩ（登録商標；High Definition Multimedia Interface）規格に準拠したＨＤＭＩ（登録商標）コネクタがある。ＨＤＭＩ（登録商標）規格では、プラグ、レセプタクル、ケーブルのそれぞれについて形状、寸法、メカニカル仕様、エレクトリカル仕様が厳格に規定されており、これらの規定を遵守しつつレセプタクルのハウジング内部にセンサスイッチを組み込むことはできない。しかも、この規格では、空き端子が１個しかない。

このように、センサスイッチを組み込むことができず、しかも、空き端子が１個のコネクタに対しては、前述したケーブル接続判定方法がいずれも適用できないことになる。

また、従来より、デジタル映像音声信号源であるＤＶＤ機器をソース、デジタル映像音声信号需要先であるＴＶ受像器をシンクと呼ぶが、シンクにおいては、レセプタクルの電源端子にソースからの電源信号（＋５Ｖ）が表れていることにより、ケーブルを介してソースが接続されていることを認識している。しかし、この方法では、ソースの電源がオンしていないと、ケーブルを介してソースが接続されていても、その認識はできない。つまり、ケーブル接続判定の成否がケーブルを介した接続相手である他機器の電源状態に依存するという問題がある。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、センサスイッチを使用せず、試験端子が１個でよく、相手機器の電源状態に依存しないケーブル接続判定方法及びケーブル接続判定装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の方法は、機器のレセプタクルにケーブルが接続されている状態か否かを該機器において判定するためのケーブル接続判定方法であって、上記レセプタクル中の端子の一つを試験端子とし、該試験端子に試験信号を印加して該試験端子に生じる応答信号から上記ケーブルの浮遊静電容量を反映する特徴量を抽出し、この特徴量が所定の基準を満たすとき、接続状態であると判定するものである。

上記試験信号は、所定周波数を有する発振信号であって、所定の抵抗値を介して上記試験端子に印加され、上記特徴量は、上記応答信号の振幅であり、該振幅が所定値以下となることが上記接続状態の判定基準であってもよい。

上記試験信号は、上記試験端子に常時与えられる定電流と瞬時的に行われる放電とからなり、上記特徴量は、上記応答信号が上記放電の時点から所定電圧に復帰するまでの応答時間であり、該応答時間が所定値以上となることが上記接続状態の判定基準であってもよい。

上記試験信号は、上記試験端子に常時与えられる定電流と上記応答信号が所定電圧に達すると行われる放電とからなり、上記特徴量は、上記応答信号の周波数であり、該周波数が所定値以下となることが上記接続状態の判定基準であってもよい。

上記試験端子は、上記ケーブルの反対端のプラグが挿入される他機器のレセプタクル中の空き端子に対応する端子であってもよい。

上記試験信号は、判定実行時にのみ導通される試験スイッチを介して上記試験端子に印加されてもよい。

上記プラグ及びレセプタクルがＨＤＭＩ（登録商標）規格に準拠してもよい。

また、本発明の装置は、ケーブルの一端のプラグが挿入されるレセプタクルを有する機器に内蔵され、該機器に上記ケーブルが接続されている状態か否かを判定するケーブル接続判定装置において、上記レセプタクル中の試験端子に試験信号を印加する試験信号印加回路と、上記試験端子に試験信号を印加したとき該試験端子に生じる応答信号から上記ケーブルの浮遊静電容量を反映する特徴量を抽出する特徴量抽出回路と、この特徴量が所定の基準を満たすとき、接続状態であると判定する接続判定回路とを備えたものである。

上記試験信号印加回路は、所定周波数を有する発振信号を生成する発振器と、該発振器と上記試験端子との間に挿入され所定の抵抗値を有する抵抗器とを備え、上記特徴量抽出回路は、上記応答信号から振幅に相当する直流信号を抽出する整流器を備え、上記接続判定回路は、上記直流信号の電圧を所定の基準電圧と比較することにより、上記応答信号の振幅が所定値以下であることを検出する比較器を備えてもよい。

上記試験信号印加回路は、上記試験端子に常時、定電流を印加する定電流源と、上記試験端子を接地電位に短絡・開放する放電スイッチと、該放電スイッチを開閉制御する開閉制御器と、上記応答信号が所定電圧以下である期間のパルス信号を生成する比較器と、上記特徴量抽出回路は、上記パルス信号の継続時間を電圧に変換する時間電圧変換器とを備え、上記接続判定回路は、上記時間電圧変換器の出力電圧を所定の基準電圧と比較することにより、上記応答信号が上記放電の時点から所定電圧に復帰するまでの応答時間が所定値以上であることを検出する比較器を備えてもよい。

上記試験信号印加回路は、上記試験端子に常時、定電流を印加する定電流源と、上記試験端子を接地電位に短絡・開放する放電スイッチと、上記応答信号と所定電圧とを比較する比較器と、該比較により上記応答信号が上記所定電圧よりも高いとき上記放電スイッチを作動させるリセットパルス発生器とを備え、上記特徴量抽出回路は、上記応答信号の周波数を電圧に変換する周波数電圧変換器を備え、上記接続判定回路は、上記周波数電圧変換器の出力電圧を所定の基準電圧と比較することにより、上記応答信号の周波数が所定値以下であることを検出する比較器を備えてもよい。

上記試験端子は、上記ケーブルの反対端のプラグが挿入される他機器のレセプタクル中の空き端子に対応する端子であってもよい。

上記試験信号印加回路は、判定実行時にのみ導通して上記試験端子に試験信号を印加する試験スイッチを備えてもよい。

上記プラグ及びレセプタクルがＨＤＭＩ（登録商標）規格に準拠してもよい。

本発明によれば、例えば、前述のＨＤＭＩ（登録商標）規格によって厳しく律されたレセプタクルであって、そこにセンサスイッチを組み込むスペースがなく、また、空き端子が１個しかなくとも、また、相手機器の電源状態に依存せず、確実にケーブルの接続判定が可能となる。

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１に示されるように、本発明に係るケーブル接続判定装置１は、ケーブル２の一端のプラグ３が挿入されるレセプタクル４を有する機器５に内蔵され、該機器５に上記ケーブル２が接続されている状態か否かを判定するケーブル接続判定装置１において、上記レセプタクル４中の試験端子６に試験信号を印加する試験信号印加回路７と、上記試験端子６に試験信号を印加したとき該試験端子６に生じる応答信号から上記ケーブル２の浮遊静電容量Ｃｓｔを反映する特徴量を抽出する特徴量抽出回路８と、この特徴量が所定の基準を満たすとき、接続状態であると判定する接続判定回路９とを備えたものである。図中のコンデンサ１０は、ケーブル２の浮遊静電容量Ｃｓｔを表す仮想的なものである。

試験信号印加回路７は、所定周波数を有する発振信号を生成する発振器１１と、該発振器１１と上記試験端子６との間に挿入され所定の抵抗値Ｒを有する抵抗器１２と、特徴量抽出回路８とのインピーダンスを分離すると共に上記応答信号を増幅するバッファ増幅器１３を備える。図中のコンデンサ１４は、機器５内部の浮遊静電容量Ｃｉｎを表す仮想的なものである。

試験信号印加回路７は、判定実行時にのみ導通して上記試験端子６に試験信号を印加する試験スイッチ１５を備える。すなわち、試験端子６と抵抗器１２との間に試験スイッチ１５が挿入されている。試験スイッチ１５は、アナログスイッチ、リレーなど、制御信号に応じて導通・遮断が可能な部材で構成することができる。

試験スイッチ１５は、判定制御部１７からの制御信号ｃｔｌ１で導通・遮断されるものとする。発振器１１は判定制御部１７からの制御信号ｃｔｌ２で発振・停止されるものとする。判定制御部１７は、機器５の電源立ち上げから一定期間又は図示しない機器本体回路からの判定指令がＨレベルであるとき、制御信号ｃｔｌ１，ｃｔｌ２を出力するようになっている。

特徴量抽出回路８は、バッファ増幅器１３で増幅された応答信号からその応答信号の振幅に相当する直流信号を抽出する整流器１８を備える。

接続判定回路９は、上記直流信号の電圧を所定の基準電圧と比較することにより、上記応答信号の振幅が所定値以下であることを検出し、接続状態であるという判定信号を図示しない機器本体回路に出力する比較器１９を備える。

図１の実施形態にあっては、試験端子６は、ケーブル２の図示しない反対端のプラグが挿入される図示しない他機器のレセプタクル中の空き端子に対応する端子であるものとする。プラグ３及びレセプタクル４がＨＤＭＩ（登録商標）規格に準拠する場合、空き端子は１４番端子（図では、Ｐｉｎ１４と表記）の１個のみである。ここでは、機器５のレセプタクルが他機器のレセプタクルと同一規格（等端子数）とし、ケーブル２中の導線は同一番号端子同士を繋ぐものとする。この場合、試験端子６は、レセプタクル４の１４番端子である。

１７番端子は、ケーブル中のＧＮＤの導線と一括シールドに接続されており、機器５内では接地電位部位（ＧＮＤ）に接続される。機器５は、例えば、ＴＶ受像器であって、その本来用途のための図示しない機器本体回路を備えるが、試験端子６を除く端子（図示しないものを含む）は、この機器本体回路に接続される。

次に、ケーブル接続判定装置１の動作（ケーブル接続判定方法）を説明する。

本発明のケーブル接続判定方法は、例えば、ＨＤＭＩ（登録商標）コネクタにおいて、ケーブル２付きプラグ３がレセプタクル４に挿入されて機器５にケーブル２が接続された状態（接続状態という）と、ケーブル２付きプラグ３がレセプタクル４に挿入されておらず機器５にケーブル２が接続されていない状態（非接続状態という）とで、試験端子６に表れる総合浮遊静電容量Ｃｔが大きく相違することを利用して、接続状態と非接続状態を電気的に判別するものである。

規格で定められた空き端子は、相互接続されている双方の機器においてあらゆる電気部品から電気的に浮遊している。ケーブル中で空き端子に導通している導線もまたあらゆる電気部品から電気的に浮遊している。本発明では、機器５において上記空き端子を試験端子６とし、その浮遊静電容量を判定に利用する。すなわち、ケーブル２が接続されることにより浮遊静電容量Ｃｓｔが総合浮遊静電容量Ｃｔに明確に反映される。ケーブルの仕様（導線の太さ、長さなど）が決まればケーブル２の浮遊静電容量Ｃｓｔも一義的に決まり、かつ、この浮遊静電容量Ｃｓｔは時間や環境によらず一定である。

例えば、ＤＶＤ機器とＴＶ受像器を繋ぐ一般的なケーブルの導線には、ＡＷＧ＃２８のものが使用される。ＡＷＧ（American Wire Gauge）は、導線の直径の仕様を意味し、＃の後の数値は導線の直径の尺度である。ＡＷＧ＃２８はＡＷＧ＃２４よりも導線が細い。このＡＷＧ＃２８のケーブルの長さが１ｍの場合、浮遊静電容量Ｃｓｔは、導線の撚り方などによってばらつくも、およそ９０ｐＦ程度とみなせる。ケーブルの長さが長くなれば浮遊静電容量Ｃｓｔは比例して増加する。

なお、浮遊静電容量Ｃｓｔは、厳密には、ケーブル中の１４番端子に導通している導線及びプラグ３の１４番端子と、ケーブル中の１７番端子に導通している導線、一括シールド及びプラグ３の１７番端子との間に存在する浮遊静電容量である。以下では、これをプラグ側浮遊静電容量Ｃｓｔと呼ぶ。一方、機器５内部の浮遊静電容量Ｃｉｎは、厳密には、レセプタクル４の１４番端子（試験端子６）、試験端子６から試験スイッチ１６までの配線、試験スイッチ１６及び試験スイッチ１６から抵抗器１２と、レセプタクル４の１７番端子、１７番端子からの接地配線及び機器５の接地電位部位（ＧＮＤ）全体との間に存在する浮遊静電容量である。以下では、これを内部浮遊静電容量Ｃｉｎと呼ぶ。

ケーブル長が１ｍのとき導線の浮遊静電容量はおよそ９０ｐＦ／ｍであるので、以下、説明を簡単にするため、プラグ側浮遊静電容量Ｃｓｔは９０ｐＦとする。内部浮遊静電容量Ｃｉｎは、プラグ側浮遊静電容量Ｃｓｔよりも極めて小さいので、ここでは１０ｐＦとおくこととする。

図２（ａ）に示されるように、機器５にケーブルが接続されない状態では、内部浮遊静電容量Ｃｉｎのみが総合浮遊静電容量Ｃｔとなる。これに対し、図２（ｂ）に示されるように、機器５にケーブルが接続された状態では、プラグ側浮遊静電容量Ｃｓｔと内部浮遊静電容量Ｃｉｎとが合算されたものが総合浮遊静電容量Ｃｔとなる。よって、接続状態と非接続状態とで総合浮遊静電容量Ｃｔに１０倍もの差異が生じる。

本発明では、総合浮遊静電容量Ｃｔの差異により、同じ試験信号に対する応答信号に差異が生じるので、その差異を表す特徴量を抽出する。総合浮遊静電容量Ｃｔの差異はプラグ側浮遊静電容量Ｃｓｔにより生じるので、特徴量は浮遊静電容量Ｃｓｔを反映する量となる。特徴量は、図１の実施形態では振幅、後述する図５の実施形態では応答時間（パルス幅）、図７の実施形態では周波数である。

いま、図２（ａ）に示されるように、ケーブル２が非接続状態において、発振器１１による試験信号を所定振幅Ｖｉで所定周波数ｆの正弦波とし、抵抗器１２の抵抗値Ｒは試験信号の周波数１ＭＨｚのとき応答信号の振幅Ｖｏが試験信号の振幅Ｖｉ（０ｄＢ）に対して−３ｄＢとなるよう６．８ｋΩとする。前述のように、プラグ側浮遊静電容量Ｃｓｔは９０ｐＦ、内部浮遊静電容量Ｃｉｎは１０ｐＦである。

試験信号の角周波数をω（＝２πｆ）、抵抗値Ｒと総合浮遊静電容量Ｃｔによる時定数をτとしたとき、試験端子６における利得（ｄＢ）は、
Ｖｏ／Ｖｉ＝２０×Ｌｏｇ｛｜１／（１＋ωτ）｜｝
となる。

試験信号の周波数を１ｋ〜１０ＭＨｚ超まで変化させて応答信号の振幅Ｖｏを調べると、図３の周波数利得特性＃３１に示されるように、試験信号の周波数が約５００ｋＨｚを超えたあたりから振幅Ｖｏが低下してくる。

図２（ｂ）に示されるように、ケーブル２を接続状態にして上記と同じ条件で振幅Ｖｏを調べると、図３の周波数利得特性＃３２に示されるように、試験信号の周波数が約５０ｋＨｚを超えたあたりから振幅Ｖｏが低下してくる。非接続状態との相違は、総合浮遊静電容量Ｃｔが１００ｐＦになったために時定数τが増大したことに起因する。

図３において、試験信号の周波数ｆを１ＭＨｚで固定して考えると、非接続状態における応答信号の振幅Ｖｏは−３ｄＢ、接続状態における応答信号の振幅Ｖｏは−２０ｄＢである。よって、振幅Ｖｏについて適宜な比較基準値を設定すれば、応答信号の振幅Ｖｏが大のときは非接続状態、小のときは接続状態と判定することができる。

ちなみに、ケーブル２が導線仕様ＡＷＧ＃２８で長さ１０ｍの場合、プラグ側浮遊静電容量Ｃｓｔが９００ｐＦとなり、時定数τがさらに１桁大きくなる。この場合の接続状態における応答信号の振幅Ｖｏは、図３の周波数利得特性＃３３に示されるように、試験信号の周波数が約５ｋＨｚを超えたあたりから低下してくる。試験信号の周波数ｆが１ＭＨｚのとき接続状態における応答信号の振幅Ｖｏは−４０ｄＢとなる。

図１に示されるように、バッファ増幅器１３は、応答信号を増幅する。応答信号の振幅Ｖｏが−３ｄＢのときバッファ増幅器１３の出力が６Ｖｐｐとなるように増幅率が設定されているとする。整流器１８は、その増幅された応答信号からその応答信号の振幅に相当する直流信号を抽出する。応答信号の振幅Ｖｏが−３ｄＢのとき抽出される直流信号は３Ｖｄｃであり、応答信号の振幅Ｖｏが−２０ｄＢのとき抽出される直流信号は０．３Ｖｄｃであり、応答信号の振幅Ｖｏが−４０ｄＢのとき抽出される直流信号は０．０３Ｖｄｃである。

比較器１９は、この直流信号の電圧を所定の基準電圧と比較する。基準電圧として、例えば、応答信号の振幅Ｖｏが−１０ｄＢのとき抽出される直流信号の電圧＝１．５Ｖｄｃを設定しておく。整流器１８が出力する直流信号の電圧が基準電圧１．５Ｖｄｃ以下であれば、応答信号の振幅Ｖｏが−１０ｄＢ以下であることになり、ケーブル２が接続状態であると判定される。

なお、応答信号の振幅Ｖｏが−１０ｄＢとなるのは、プラグ側浮遊静電容量Ｃｓｔが５０ｐＦのときであり、ケーブル２の長さが０．５ｍに相当する。ケーブル２の長さが０．３ｍというようにさらに短くなると、基準電圧１．５Ｖｄｃでは判定ができないが、機器相互間を繋ぐという実用的なケーブルのケーブル長を考えると、０．５ｍより短いことはあまりないので、基準電圧１．５Ｖｄｃで十分である。

以上説明したように、図１のケーブル接続判定装置１は、試験端子６に試験信号を印加し、試験端子６に生じる応答信号からケーブル２の浮遊静電容量を反映する特徴量を抽出し、この特徴量が所定の基準を満たすとき、接続状態であると判定するようにしたので、レセプタクルにセンサスイッチを設ける必要がなく、試験端子６が１個あれば適用可能である。

図１のケーブル接続判定装置１は、機器５から試験信号を与えるので、ケーブル２の接続相手である他機器の電源状態に依存することなくケーブル接続が判定できる。また、ケーブル２の浮遊静電容量Ｃｓｔが反映される応答信号から判定することができるので、ケーブル２の反対端が他機器に接続されていてもいなくても、接続判定をすることができる。さらに、特徴量に対する基準を適宜に設定することで、実質的にあらゆる長さのケーブル（実用に向かないほど短いケーブルを除く）を対象とすることができ、ケーブル長に応じて基準を変更する必要がない。

図１の実施形態では、試験信号を正弦波信号とし、抵抗値Ｒを介して試験端子６に印加したので、特徴量として、応答信号の振幅を抽出することにより、振幅が所定値以下となることでがケーブル２が接続状態であることが簡単、かつ、確実に判定できる。

図１の実施形態では、試験信号は、判定実行時にのみ導通される試験スイッチ１５を介して試験端子６に印加するようにしたので、判定実行時（機器５の電源立ち上げ時あるいは接続判定必要時）のみ試験端子６に試験信号印加回路７が接続され、通常時は試験端子６は何も接続されない空き端子となる。よって、規格に定められた空き端子の規定を実質的に遵守することができる。規格に違反しないのであれば、試験スイッチ１５は省いて試験端子６に試験信号印加回路７を直結してもよい。

図１の実施形態では、試験スイッチ１５が遮断されるかあるいは発振器１１が停止されると、試験信号がケーブル２に流れなくなるので、他の端子に試験信号がクロストークすることがない。

図１の実施形態では、バッファ増幅器１３を設けたので、特徴量抽出回路８とのインピーダンスを分離することができると共に、応答信号が微弱でも、整流器１８に対して直流信号を抽出可能（つまり整流可能）な十分な振幅の大きさを持つ応答信号を出力することができる。応答信号が整流可能な大きさであるならば、増幅率は１でよい。

図１の実施形態では、プラグ３及びレセプタクル４がＨＤＭＩ（登録商標）規格に準拠するものとした。よって、空き端子に規定されている１４番端子を試験端子６とすることができる。本発明は試験端子６が１個あれば適用可能であるため、ＨＤＭＩ（登録商標）コネクタにも適用できる。

なお、図１の実施形態では、機器５のレセプタクル４が他機器のレセプタクルと同一規格（等端子数）としたが、本発明はこれに限らず、機器５のレセプタクルが他機器のレセプタクルと異規格又は異端子数の場合でも適用可能である。

次に、図１のケーブル接続判定装置１の具体的実施形態によるケーブル接続判定装置４１を図４に示す。基本的には図１と同じ回路なので、相違部分あるいは詳細が示されている部分のみ説明する。

判定制御部１７は、シュミット型ＮＡＮＤゲート（負論理ＮＯＲ）とＣＲ時定数回路とからなり、機器５の電源ラインの立ち上げから一定期間又は図示しない機器本体回路からの判定指令がＬレベル（判定を行う）であって且つレセプタクル４の１８番端子を介する他機器の＋５Ｖパワー信号がＨレベル（他機器電源オン）のとき、ケーブル接続判定装置１に動作指令（ａ点がＬレベル）を出力するようになっている。

発振器１１は、シュミット型ＮＡＮＤゲートとＣＲ時定数回路とからなり、上記動作指令（ａ点がＬレベル）が出力されている場合は、レセプタクル４の１８番端子を介する他機器の＋５Ｖパワー信号がＬレベルの場合、一定時間、１ＭＨｚの信号を発振するようになっている。他機器の＋５Ｖパワー信号がＨレベル（他機器電源オン）であることが検出された場合は、ケーブルが接続されていて且つ他機器の電源が入っていることを意味し、容量検出の必要がないので発振器１１を停止するようにロジックが組まれている。

試験スイッチ１５は、発振器１１が発振している状態（ｂ点がＨレベル）のときのみ導通するように構成されている。

試験スイッチ１５と試験端子６である１４番端子との間には、コンデンサ４２が挿入されている。試験スイッチ１５及び抵抗器１２とバッファ増幅器１３との間には、コンデンサ４３が挿入されている。

抵抗値Ｒを有する抵抗器１２は、抵抗値Ｒａの固定抵抗と可変抵抗とを直列接続して構成されており、抵抗値Ｒの調整が可能である。バッファ増幅器１３の増幅率は、例えば、１４ｄＢである。

接続判定回路９は、比較器１９の後段に、ケーブル２が接続状態であると判定されたとき点灯するインジケータ４４を備える。接続判定回路９は、ｃ点がＬレベルのときは比較器１９による判定結果（Ｈレベル＝非接続状態、Ｌレベル＝接続状態）を図示しない機器本体回路に通知し、ｃ点がＨレベルのときは無条件に接続状態であるという判定結果を通知するするためのＡＮＤゲート（負論理ＯＲ）を備える。

次に、図５に示されるように、本発明に係るケーブル接続判定装置６１は、ケーブル２の一端のプラグ３が挿入されるレセプタクル４を有する機器５に内蔵され、該機器５に上記ケーブル２が接続されている状態か否かを判定するケーブル接続判定装置６１において、上記レセプタクル４中の試験端子６に試験信号を印加する試験信号印加回路７と、上記試験端子６に試験信号を印加したとき該試験端子６に生じる応答信号から上記ケーブル２の浮遊静電容量Ｃｓｔを反映する特徴量を抽出する特徴量抽出回路８と、この特徴量が所定の基準を満たすとき、接続状態であると判定する接続判定回路９とを備えたものである。

図１のケーブル接続判定装置１との違いは、抽出する特徴量が応答時間であることであり、これに伴い、各回路の詳細が異なる。

試験信号印加回路７は、試験端子６に常時、定電流を印加する定電流源６２と、上記試験端子６を接地電位に短絡・開放する放電スイッチ６３と、該放電スイッチ６３を所定のタイミングで開閉制御する開閉制御器６４と、上記応答信号が所定電圧以下である期間のパルス信号を生成する比較器６５とを備える。

特徴量抽出回路８は、上記パルス信号の継続時間を電圧に変換する時間電圧変換器６６を備える。

接続判定回路９は、上記時間電圧変換器６６の出力電圧を所定の基準電圧と比較することにより、上記応答信号が上記放電の時点から所定電圧に復帰するまでの応答時間が所定値以上であることを検出する比較器６７を備えている。

動作を説明すると、試験信号印加回路７において、開閉制御器６４が１０ｋＨｚの周波数により、１００μｓｅｃに１回の間欠パルス信号を発する。この間欠パルス信号の立ち上がりで放電スイッチ６３が試験端子６を接地電位に短絡するので、総合浮遊静電容量Ｃｔに充電されていた電荷が放電される。瞬時後、放電スイッチ６３が開放されるので、定電流源６２から、例えば、３０μＡの電流が試験端子６に流れて総合浮遊静電容量Ｃｔが徐々に充電され、試験端子６の電圧（応答信号）が漸増する。

比較器６５は、応答信号が所定電圧（例えば、３Ｖ）以下のときはＬレベルを出力し、応答信号が所定電圧を超えるとＨレベルを出力するので、結局、応答信号が所定電圧以下である期間（＝充電に要した時間）のパルス信号（特徴量パルス信号）が得られる。

図６に示されるように、間欠パルス信号の直後から応答信号＃７１の電圧が漸増し、これに応じて特徴量パルス信号＃７２が得られる。応答信号＃７３，＃７５は、応答信号＃７１に比べて傾斜が緩やかであるため、所定電圧に達する時間が長く、特徴量パルス信号＃７４，＃７６のパルス幅ｐ２，ｐ３が特徴量パルス信号＃７２のパルス幅ｐ１より長い。

具体的には、総合浮遊静電容量Ｃｔが１０ｐＦのとき、比較器６５が出力する特徴量パルス信号のパルス幅ｐ１が１μｓｅｃであるのに対し、総合浮遊静電容量Ｃｔが１００ｐＦのとき、同パルス幅ｐ２が１０μｓｅｃ、総合浮遊静電容量Ｃｔが９１０ｐＦのとき、同パルス幅ｐ３が９１μｓｅｃとなる。

このように、総合浮遊静電容量Ｃｔが大きくなるほど充電時間が長くなるので、特徴量パルス信号のパルス幅が広くなる。なお、開閉制御器６４における間欠パルス信号の周期は特徴量パルス信号の最大パルス幅に対してマージンをとって設定してある。

特徴量抽出回路８の時間電圧変換器６６は、比較器６５が出力する特徴量パルス信号のパルス幅を電圧に変換する。つまり、ケーブル２の浮遊静電容量であるプラグ側浮遊静電容量Ｃｓｔを反映する特徴量が電圧に変換されたかたちで抽出される。

接続判定回路９の比較器６７は、例えば、ケーブル長が０．５ｍのときの特徴量電圧を基準電圧としておくことで、実用的な長さのケーブル２が接続された状態と非接続の状態を判定できる。判定結果は図６に示すように、応答信号＃７１（特徴量パルス信号＃７２）のときは非接続状態、応答信号＃７３（特徴量パルス信号＃７４）のとき、応答信号＃７５（特徴量パルス信号＃７６）のときは接続状態である。

以上のように、ケーブル接続判定装置６１は、ケーブル接続判定装置１と同様の作用効果を奏するものである。

次に、図７に示されるように、本発明に係るケーブル接続判定装置８１は、ケーブル２の一端のプラグ３が挿入されるレセプタクル４を有する機器５に内蔵され、該機器５に上記ケーブル２が接続されている状態か否かを判定するケーブル接続判定装置８１において、上記レセプタクル４中の試験端子６に試験信号を印加する試験信号印加回路７と、上記試験端子６に試験信号を印加したとき該試験端子６に生じる応答信号から上記ケーブル２の浮遊静電容量Ｃｓｔを反映する特徴量を抽出する特徴量抽出回路８と、この特徴量が所定の基準を満たすとき、接続状態であると判定する接続判定回路９とを備えたものである。

図１、図５のケーブル接続判定装置１，６１との違いは、抽出する特徴量が周波数であることであり、これに伴い、各回路の詳細が異なる。

試験信号印加回路７は、上記試験端子６に常時、定電流を印加する定電流源８２と、上記試験端子６を接地電位に短絡・開放する放電スイッチ８３と、上記応答信号と所定電圧とを比較する比較器８４と、該比較により上記応答信号が上記所定電圧よりも高いとき上記放電スイッチ８３を作動させるリセットパルス発生器８５とを備える。

特徴量抽出回路８は、上記応答信号の周波数を電圧に変換する周波数電圧変換器８６を備える。

接続判定回路９は、上記周波数電圧変換器８６の出力電圧を所定の基準電圧と比較することにより、上記応答信号の周波数が所定値以下であることを検出する比較器８７を備える。

動作を説明すると、試験信号印加回路７において、放電スイッチ８３が開放されているとき、定電流源８２からの、例えば、３０μＡの電流が試験端子６に流れて総合浮遊静電容量Ｃｔが充電されることにより、試験端子６の電圧（応答信号）が所定電圧、例えば、３Ｖを超える。このため比較器８４の出力がＨレベルとなり、これに応じてリセットパルス発生器８５の出力がＨレベルとなり、放電スイッチ８３が短絡する。総合浮遊静電容量Ｃｔに蓄積されていた電荷が放電スイッチ８３を介してなくなるので、試験端子６の電圧（応答信号）が０Ｖとなり、比較器８４の出力論理値がＬレベルとなって放電スイッチ８３が開放され充電が始まる。この結果、試験信号印加回路７の中で発振が生じる。すなわち、応答信号は発振信号となる。

このとき、図８に示されるように、試験端子６に生じる応答信号＃９１，＃９３，＃９５はいわゆる鋸歯状波となり、比較器８４の出力として周期抽出パルス信号＃９２，＃９４，＃９６が得られる。

具体的には、総合浮遊静電容量Ｃｔが１０ｐＦのとき、周期抽出パルス信号＃９２のパルス幅ｔ１が１μｓｅｃであるのに対し、総合浮遊静電容量Ｃｔが１００ｐＦのとき、周期抽出パルス信号＃９４のパルス幅ｔ２が１０μｓｅｃ、総合浮遊静電容量Ｃｔが９１０ｐＦのとき、周期抽出パルス信号＃９６のパルス幅ｔ３が９１μｓｅｃとなる。

この周期の逆数である周波数を特徴量とする。すなわち、特徴量抽出回路８の周波数電圧変換器８６は、応答信号の周波数を電圧に変換する。

接続判定回路９では、これまでの実施形態と同様に、実用的な最短ケーブル長に対応する周波数電圧変換器８６の出力電圧を基準電圧とする。比較器８７は、特徴量電圧を基準電圧と比較し、実用的な長さのケーブル２が接続された状態と非接続の状態を判定することができる。判定結果は図８に示すように、応答信号＃９１（周期抽出パルス信号＃９２）のときは非接続状態、応答信号＃９３（周期抽出パルス信号＃９４）のとき、応答信号＃９５（周期抽出パルス信号＃９６）のときは接続状態である。

なお、上記の説明から明らかなように、特徴量は周波数の代わりに周期でもよい。また、周波数を電圧に変換する代わりに、所定時間内の波数をカウントして特徴量とすることもできる。

本発明の一実施形態を示すケーブル接続判定装置の回路構成図である。 （ａ）は非接続状態の浮遊静電容量の様子を示す等価回路図、（ｂ）は接続状態の浮遊静電容量の様子を示す等価回路図である。 応答信号の振幅Ｖｏに関する周波数利得特性図である。 図１のケーブル接続判定装置の具体的回路図である。 本発明の一実施形態を示すケーブル接続判定装置の回路構成図である。 図５のケーブル接続判定装置における各種信号の信号波形図である。 本発明の一実施形態を示すケーブル接続判定装置の回路構成図である。 図７のケーブル接続判定装置における各種信号の信号波形図である。 機器同士をケーブルで繋ぐ構成を示す図である。

符号の説明

１、６１、８１ ケーブル接続判定装置
２ ケーブル
３ プラグ
４ レセプタクル
５ 機器
６ 試験端子
７ 試験信号印加回路
８ 特徴量抽出回路
９ 接続判定回路
１０ ケーブルの浮遊静電容量（プラグ側浮遊静電容量）Ｃｓｔを表す仮想的なコンデンサ
１４ 機器内部の浮遊静電容量（内部浮遊静電容量）Ｃｉｎを表す仮想的なコンデンサ １５ 試験スイッチ

Claims (14)

1. 機器のレセプタクルにケーブルが接続されている状態か否かを該機器において判定するためのケーブル接続判定方法であって、上記レセプタクル中の端子の一つを試験端子とし、該試験端子に試験信号を印加して該試験端子に生じる応答信号から上記ケーブルの浮遊静電容量を反映する特徴量を抽出し、この特徴量が所定の基準を満たすとき、接続状態であると判定することを特徴とするケーブル接続判定方法。
2. 上記試験信号は、所定周波数を有する発振信号であって、所定の抵抗値を介して上記試験端子に印加され、上記特徴量は、上記応答信号の振幅であり、該振幅が所定値以下となることが上記接続状態の判定基準であることを特徴とする請求項１記載のケーブル接続判定方法。
3. 上記試験信号は、上記試験端子に常時与えられる定電流と瞬時的に行われる放電とからなり、上記特徴量は、上記応答信号が上記放電の時点から所定電圧に復帰するまでの応答時間であり、該応答時間が所定値以上となることが上記接続状態の判定基準であることを特徴とする請求項１記載のケーブル接続判定方法。
4. 上記試験信号は、上記試験端子に常時与えられる定電流と上記応答信号が所定電圧に達すると行われる放電とからなり、上記特徴量は、上記応答信号の周波数であり、該周波数が所定値以下となることが上記接続状態の判定基準であることを特徴とする請求項１記載のケーブル接続判定方法。
5. 上記試験端子は、上記ケーブルの反対端のプラグが挿入される他機器のレセプタクル中の空き端子に対応する端子であることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載のケーブル接続判定方法。
6. 上記試験信号は、判定実行時にのみ導通される試験スイッチを介して上記試験端子に印加されることを特徴とする請求項１〜６いずれか記載のケーブル接続判定方法。
7. 上記プラグ及びレセプタクルがＨＤＭＩ（登録商標）規格に準拠することを特徴とする請求項１〜６いずれか記載のケーブル接続判定方法。
8. ケーブルの一端のプラグが挿入されるレセプタクルを有する機器に内蔵され、該機器に上記ケーブルが接続されている状態か否かを判定するケーブル接続判定装置において、上記レセプタクル中の試験端子に試験信号を印加する試験信号印加回路と、上記試験端子に試験信号を印加したとき該試験端子に生じる応答信号から上記ケーブルの浮遊静電容量を反映する特徴量を抽出する特徴量抽出回路と、この特徴量が所定の基準を満たすとき、接続状態であると判定する接続判定回路とを備えたことを特徴とするケーブル接続判定装置。
9. 上記試験信号印加回路は、所定周波数を有する発振信号を生成する発振器と、該発振器と上記試験端子との間に挿入され所定の抵抗値を有する抵抗器とを備え、上記特徴量抽出回路は、上記応答信号から振幅に相当する直流信号を抽出する整流器を備え、上記接続判定回路は、上記直流信号の電圧を所定の基準電圧と比較することにより、上記応答信号の振幅が所定値以下であることを検出する比較器を備えたことを特徴とする請求項８記載のケーブル接続判定装置。
10. 上記試験信号印加回路は、上記試験端子に常時、定電流を印加する定電流源と、上記試験端子を接地電位に短絡・開放する放電スイッチと、該放電スイッチを開閉制御する開閉制御器と、上記応答信号が所定電圧以下である期間のパルス信号を生成する比較器と、上記特徴量抽出回路は、上記パルス信号の継続時間を電圧に変換する時間電圧変換器とを備え、上記接続判定回路は、上記時間電圧変換器の出力電圧を所定の基準電圧と比較することにより、上記応答信号が上記放電の時点から所定電圧に復帰するまでの応答時間が所定値以上であることを検出する比較器を備えたことを特徴とする請求項８記載のケーブル接続判定装置。
11. 上記試験信号印加回路は、上記試験端子に常時、定電流を印加する定電流源と、上記試験端子を接地電位に短絡・開放する放電スイッチと、上記応答信号と所定電圧とを比較する比較器と、該比較により上記応答信号が上記所定電圧よりも高いとき上記放電スイッチを作動させるリセットパルス発生器とを備え、上記特徴量抽出回路は、上記応答信号の周波数を電圧に変換する周波数電圧変換器を備え、上記接続判定回路は、上記周波数電圧変換器の出力電圧を所定の基準電圧と比較することにより、上記応答信号の周波数が所定値以下であることを検出する比較器を備えたことを特徴とする請求項８記載のケーブル接続判定装置。
12. 上記試験端子は、上記ケーブルの反対端のプラグが挿入される他機器のレセプタクル中の空き端子に対応する端子であることを特徴とする請求項８〜１１いずれか記載のケーブル接続判定装置。
13. 上記試験信号印加回路は、判定実行時にのみ導通して上記試験端子に試験信号を印加する試験スイッチを備えたことを特徴とする８〜１２いずれか記載のケーブル接続判定装置。
14. 上記プラグ及びレセプタクルがＨＤＭＩ（登録商標）規格に準拠することを特徴とする請求項８〜１３いずれか記載のケーブル接続判定装置。

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