JP2009004402A - Communication circuit - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a communication circuit which achieves high-frequency and low-voltage operations and miniaturization, and reduces radiation noises while ensuring resistance against static electricity. <P>SOLUTION: A GND connection circuit 6 is connected between a first GND 2 and a second GND 3, and its impedance is controlled by a GND control signal input from a GND control signal line 5. In a period T1, no communication signal travels through a communication signal line 1 and the impedance Z23 of the GND connection circuit 6 is high, so that the first GND 2 is isolated from the second GND 3. When insertion of a cable is detected in a period T2 and transmission of a communication signal V12 is started in a period T3, a GND control signal V52 makes the first and second GNDs 2 and 3 common in impedance to ensure a return path for the communication signal V12. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、画像形成装置などに搭載され、ネットワークとの通信に用いられる通信回路に関するものである。   The present invention relates to a communication circuit mounted on an image forming apparatus or the like and used for communication with a network.

通信回路の高周波化、低電圧化、小型化により、静電気電流による電磁環境の悪化が問題となっている。例えば、USBなど機外ケ−ブルを機器に挿入する際、機器やコネクタとの間に静電気が発生すると、GNDを経由して静電気電流が通信信号生成回路に到達し、誤動作、破壊に至るケ−スがある。   Due to the high frequency, low voltage, and miniaturization of communication circuits, the deterioration of the electromagnetic environment due to electrostatic current has become a problem. For example, when an external cable such as a USB is inserted into a device, if static electricity is generated between the device and the connector, the static current reaches the communication signal generation circuit via GND, resulting in malfunction or destruction. -There is

このような場合は、従来、通信回路のGNDを、通信信号生成部側と、外部ケーブルが接続される側とで分離し、静電気電流の伝播を遮断する手法が用いられてきた。   In such a case, conventionally, a method has been used in which the GND of the communication circuit is separated between the communication signal generation unit side and the side to which the external cable is connected to block the propagation of electrostatic current.

例えば図7に示すように、通信信号配線101に対して、互いに分離された第1のGND102と、第2のGND103とを有し、通信信号配線101と第1のGND102の間に、通信信号生成回路104を接続する。この構成によれば、第2のGND103に静電気電流が流入した場合でも、第1のGND102への伝播が遮断されるため、通信信号生成回路104への到達を抑制でき、静電気耐性の確保が可能となる。   For example, as illustrated in FIG. 7, the communication signal wiring 101 includes a first GND 102 and a second GND 103 that are separated from each other, and a communication signal is provided between the communication signal wiring 101 and the first GND 102. The generation circuit 104 is connected. According to this configuration, even when an electrostatic current flows into the second GND 103, propagation to the first GND 102 is interrupted, so that arrival at the communication signal generation circuit 104 can be suppressed, and electrostatic resistance can be ensured. It becomes.

しかしながら、この手法では通信時に発生する放射ノイズが大きな問題となる。すなわち通信時には、通信信号配線に高速な通信信号が流れるが、その際、GNDは通信信号のリタ−ン経路として作用する。ここで、静電気電流の伝播遮断を目的として、このGNDを分離すると、リタ−ン経路も遮断されることになる。遮断された電流により分離された第1、第2のGND間に電圧振動が発生し、電磁波として放射されるため、大きな問題を引き起こしていた。   However, in this method, radiation noise generated during communication becomes a big problem. That is, during communication, a high-speed communication signal flows through the communication signal wiring. At that time, GND acts as a return path for the communication signal. Here, when this GND is separated for the purpose of blocking propagation of electrostatic current, the return path is also blocked. A voltage oscillation is generated between the first and second GNDs separated by the interrupted current and is radiated as an electromagnetic wave, which causes a big problem.

第1、第2のGNDを共通化した場合は、通信信号のリタ−ン経路が遮断されないため、放射ノイズの低減が可能であるが、静電気電流が第2のGNDを経由して通信信号生成回路へと流入するため、静電気耐性が確保できない。   When the first and second GNDs are used in common, the return path of the communication signal is not interrupted, so that radiation noise can be reduced. However, an electrostatic current is generated via the second GND. Since it flows into the circuit, static electricity resistance cannot be secured.

このように放射ノイズの低減と静電気耐性の確保は、トレ−ドオフ関係にある場合があり、両者を同時に満足することが年々困難になりつつある。   Thus, reduction of radiation noise and securing of static electricity resistance may be in a trade-off relationship, and it is becoming difficult year by year to satisfy both at the same time.

そこで従来では、機器の筐体に金属部材を追加することで、通信回路に電磁遮蔽を施すことが行われていた。しかし近年では、機器の小型化により、金属部材が追加できない場合が増えている。   Therefore, conventionally, the communication circuit is electromagnetically shielded by adding a metal member to the casing of the device. However, in recent years, there are increasing cases in which metal members cannot be added due to downsizing of devices.

また、特許文献1では、分離したGND間に電圧安定化回路を設けた構成が開示されている。すなわち、分離したGND間に電圧センサを設け、読み取り電圧が設定値を超えると、トランジスタを作動させることで、GND間の電圧変動を抑制していた。   Patent Document 1 discloses a configuration in which a voltage stabilization circuit is provided between separated GNDs. That is, a voltage sensor is provided between the separated GNDs, and when the read voltage exceeds a set value, the transistor is operated to suppress voltage fluctuation between the GNDs.

特開2002−134988号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-134988

しかし、上記の構成では、負方向の振動が除去されないことにより、高周波ノイズの低減が難しい。そのため、昨今の高周波化した通信回路においては、十分な効果を得ることが困難になっている。   However, in the above configuration, since the vibration in the negative direction is not removed, it is difficult to reduce high frequency noise. For this reason, it is difficult to obtain sufficient effects in the communication circuits with higher frequencies.

これらに加え、通信回路の高周波化による放射ノイズの増大や、回路駆動電圧の低電圧化による静電気耐性の劣化が顕在化しており、従来技術では、放射ノイズの低減と静電気耐性の確保を両立させることが困難になりつつある。   In addition to these, the increase in radiation noise due to the higher frequency of communication circuits and the deterioration of static electricity resistance due to the lower voltage of the circuit drive voltage have become obvious. With the conventional technology, both reduction of radiation noise and securing of static electricity resistance are compatible. It is becoming difficult.

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、通信回路の高周波化、低電圧化及び小型化に対応して、放射ノイズの低減と静電気耐性の確保を両立させることのできる通信回路を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a communication circuit capable of reducing both radiation noise and ensuring electrostatic resistance in response to higher frequency, lower voltage, and smaller size of the communication circuit. It is intended to provide.

上記の目的を達成するために、本発明の通信回路は、通信信号を生成する通信信号生成回路と、前記通信信号生成回路に接続された通信信号配線と、前記通信信号生成回路に接続された第1のGNDと、外部GNDと接続された第2のGNDと、前記第1のGNDと前記第2のGNDの間を接続するGND接続回路と、を有し、前記GND接続回路は、前記第1のGNDと前記第2のGNDの間のインピーダンスをGND制御信号によって制御することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a communication circuit of the present invention includes a communication signal generating circuit that generates a communication signal, a communication signal wiring connected to the communication signal generating circuit, and a communication signal generating circuit connected to the communication signal generating circuit. A first GND; a second GND connected to an external GND; and a GND connection circuit that connects between the first GND and the second GND. The GND connection circuit includes: The impedance between the first GND and the second GND is controlled by a GND control signal.

第1、第2のGND間のインピーダンスをGND制御信号によって制御することで、状況に応じて第1、第2のGND間を分離し、高周波ノイズを低減する。   By controlling the impedance between the first and second GNDs by the GND control signal, the first and second GNDs are separated depending on the situation, and high-frequency noise is reduced.

本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図1の(a)は、一実施形態による通信回路を示す模式図であり、通信信号配線1と、互いに分離された第1、第2のGND2、3と、を有し、通信信号配線1と第1のGND2の間には、通信信号を生成する通信信号生成回路4が接続される。   FIG. 1A is a schematic diagram illustrating a communication circuit according to an embodiment, which includes a communication signal line 1 and first and second GNDs 2 and 3 separated from each other. A communication signal generation circuit 4 that generates a communication signal is connected between the first GND 2 and the first GND 2.

第2のGND3は外部GNDと接続される。第1、第2のGND2、3の間には、GND制御信号配線5に接続されたGND接続回路6が接続される。第1、第2のGND間のインピーダンスを制御するGND制御信号はGND制御信号配線5を経てGND接続回路6に入力される。GND接続回路6には、第1のGND2に接続される端子7と、第2のGND3に接続される端子8と、GND制御信号配線5に接続される端子9が設けられる。   The second GND 3 is connected to the external GND. A GND connection circuit 6 connected to the GND control signal line 5 is connected between the first and second GNDs 2 and 3. A GND control signal for controlling the impedance between the first and second GNDs is input to the GND connection circuit 6 via the GND control signal wiring 5. The GND connection circuit 6 includes a terminal 7 connected to the first GND 2, a terminal 8 connected to the second GND 3, and a terminal 9 connected to the GND control signal wiring 5.

GND接続回路6は、第1及び第2のGND間のインピーダンスを制御し、両者の電気的な接続と分離を自在に変更可能な回路である。   The GND connection circuit 6 is a circuit that controls the impedance between the first and second GNDs and can freely change the electrical connection and separation between the two.

図1の(b)は、通信回路の動作シーケンスを示すグラフであり、横軸は時刻を表わす。縦軸のV52はGND制御信号の電圧、Z23は第1、第2のGND2、3間のインピーダンス、V12は通信信号配線1の電圧を示す。   FIG. 1B is a graph showing the operation sequence of the communication circuit, and the horizontal axis represents time. V52 on the vertical axis represents the voltage of the GND control signal, Z23 represents the impedance between the first and second GNDs 2 and 3, and V12 represents the voltage of the communication signal wiring 1.

期間T1は、機器へとケーブルが挿入される期間であり、通信信号配線1に通信信号は流れていない。また、GND接続回路6の端子7、8間のインピーダンスは高い状態にあり、第1、第2のGND2、3が分離された状態と等価である。このため、ケーブルの挿入に伴い発生した静電気電流の流入経路は遮断され、静電気耐性が確保できる。通信信号が流れていないため、リターン経路が分断されることに起因する放射ノイズは発生しない。   The period T1 is a period in which the cable is inserted into the device, and no communication signal flows through the communication signal wiring 1. Further, the impedance between the terminals 7 and 8 of the GND connection circuit 6 is in a high state, which is equivalent to a state in which the first and second GNDs 2 and 3 are separated. For this reason, the inflow path of the electrostatic current generated with the insertion of the cable is blocked, and the electrostatic resistance can be ensured. Since no communication signal is flowing, no radiation noise is generated due to the return path being divided.

期間T2では、ケーブルの挿入を検知し、送信されたGND制御信号が端子9へ流れる。これによりGND接続回路6の端子7、8間のインピーダンスZ23が低い状態へと遷移し、第1の、第2のGND間が共通化された状態と等価となる。   In the period T2, the insertion of the cable is detected, and the transmitted GND control signal flows to the terminal 9. As a result, the impedance Z23 between the terminals 7 and 8 of the GND connection circuit 6 transitions to a low state, which is equivalent to a state where the first and second GNDs are shared.

期間T3では、通信信号の送信が開始される。この場合、第1、第2のGND間は共通化された状態と等価であるため、通信信号に対するリタ−ン経路が確保され、放射ノイズの低減が実現できる。   In the period T3, transmission of a communication signal is started. In this case, since the first and second GNDs are equivalent to a common state, a return path for the communication signal is secured, and radiation noise can be reduced.

このように、本実施形態によれば、通信回路の高周波化、低電圧化、小型化を達成し、かつ放射ノイズの低減と静電気耐性の確保を両立できる。   As described above, according to the present embodiment, the communication circuit can be increased in frequency, voltage and size, and radiation noise can be reduced and electrostatic resistance can be ensured.

図2の(a)に示す構成の通信回路を用いてシミュレーションを行なった。   A simulation was performed using the communication circuit having the configuration shown in FIG.

本実施例の通信回路は、通信信号配線1、互いに分離された第1、第2のGND2、3、通信信号配線1と第1のGND2の間に接続された通信信号生成回路4、GND制御信号配線5及びGND接続回路6を有する。GND接続回路6は、第1のGND2に接続される端子7、第2のGND2に接続される端子8、GND制御信号配線5に接続される端子9を備える。   The communication circuit of this embodiment includes a communication signal line 1, first and second GNDs 2 and 3 separated from each other, a communication signal generation circuit 4 connected between the communication signal line 1 and the first GND 2, and GND control. A signal wiring 5 and a GND connection circuit 6 are provided. The GND connection circuit 6 includes a terminal 7 connected to the first GND 2, a terminal 8 connected to the second GND 2, and a terminal 9 connected to the GND control signal wiring 5.

GND接続回路6は、接点10、11と、端子7に接続される第1のコンデンサ12と、端子8と接点B11の間に接続される第2のコンデンサ13と、接点10から接点11に向けて順方向となるように接続されたPINダイオード14とを含む回路部を有する。端子9と接点10の間には抵抗15が接続され、さらに、第1、第2のコンデンサ12、13の入力側、すなわち端子7と接点11の間にはインダクタ16が接続される。   The GND connection circuit 6 includes contacts 10 and 11, a first capacitor 12 connected to the terminal 7, a second capacitor 13 connected between the terminal 8 and the contact B11, and the contact 10 toward the contact 11. And a PIN diode 14 connected in the forward direction. A resistor 15 is connected between the terminal 9 and the contact 10, and an inductor 16 is connected between the input sides of the first and second capacitors 12, 13, that is, between the terminal 7 and the contact 11.

図2の(b)は、PINダイオード14における高周波インピーダンス特性の順方向電流依存性を示すグラフである。   FIG. 2B is a graph showing the forward current dependency of the high-frequency impedance characteristic in the PIN diode 14.

図3はシミュレーションの結果であり、同図の(a)は期間T1におけるZ23の周波数特性を、図(b)は期間T3におけるZ23の周波数特性を示す。   3A and 3B show the results of the simulation. FIG. 3A shows the frequency characteristics of Z23 in the period T1, and FIG. 3B shows the frequency characteristics of Z23 in the period T3.

通信信号の駆動周波数は100MHz、GND制御信号の電圧振幅は5V、第1、第2のコンデンサの容量値は1nF、抵抗は5kΩ、インダクタは3μH、PINダイオードはHVU133(株式会社ルネサステクノロジ製)とする。   The drive frequency of the communication signal is 100 MHz, the voltage amplitude of the GND control signal is 5 V, the capacitance value of the first and second capacitors is 1 nF, the resistance is 5 kΩ, the inductor is 3 μH, and the PIN diode is HVU133 (manufactured by Renesas Technology) To do.

期間T1において、静電気放電が発生し、第2のGNDから第1のGNDの方向に静電気電流が流れようとした場合、静電気電流の低周波成分は第1、第2のコンデンサにより遮断される。またGND制御信号は0Vであり、PINダイオードに直流電流は流れない。このため図2の(b)に示すように、PINダイオードの高周波インピーダンスは100Ω以上となる。このことにより、静電気電流の高周波成分が遮断される。Z23は図3の(a)に示すように高周波帯まで高い値となり、静電気電流の流入を防ぐことができる。   In the period T1, when electrostatic discharge occurs and an electrostatic current flows from the second GND to the first GND, the low frequency component of the electrostatic current is blocked by the first and second capacitors. The GND control signal is 0 V, and no direct current flows through the PIN diode. Therefore, as shown in FIG. 2B, the high frequency impedance of the PIN diode is 100Ω or more. This cuts off the high frequency component of the electrostatic current. Z23 has a high value up to the high frequency band as shown in FIG. 3A, and can prevent the inflow of electrostatic current.

期間T2においては、GND制御信号が0Vから5Vへ遷移すると、GND制御信号配線、抵抗、PINダイオード、インダクタ、第1のGNDの順に、直流電流Idが流れる。この直流電流Idは、Id=V52/5kΩであるため、PINダイオードに1mAの直流電流が流れる。PINダイオードのインピーダンスは、図2の(b)に示すように0.6Ωとなる。このことで、Z23は図3の(b)に示す特性へと遷移する。   In the period T2, when the GND control signal transits from 0V to 5V, the direct current Id flows in the order of the GND control signal wiring, the resistor, the PIN diode, the inductor, and the first GND. Since the direct current Id is Id = V52 / 5 kΩ, a direct current of 1 mA flows through the PIN diode. The impedance of the PIN diode is 0.6Ω as shown in FIG. As a result, Z23 transitions to the characteristics shown in FIG.

期間T3において、通信信号が流れた場合、図3の(b)に示すZ23はリターン経路として作用するために十分低い値となり、放射ノイズの低減が実現できる。   In the period T3, when a communication signal flows, Z23 shown in (b) of FIG. 3 becomes a sufficiently low value to act as a return path, and reduction of radiation noise can be realized.

本実施例によれば、放射ノイズの低減と静電気耐性の確保を同時に達成することが可能となる。   According to this embodiment, it is possible to simultaneously reduce radiation noise and ensure electrostatic resistance.

また、例えば通信回路がUSBシステムである場合は、ケーブル接続前には電源配線は0Vとなっており、ケーブルが接続されたことを認識すると電源配線に所定の電圧が印加される。図2の(a)に示す通信回路において、端子9を電源へと接続することで、動作シーケンスの設計が不要となり、簡便に放射ノイズの低減と静電気耐性の確保が実現可能である。   For example, when the communication circuit is a USB system, the power supply wiring is 0 V before the cable connection, and when it is recognized that the cable is connected, a predetermined voltage is applied to the power supply wiring. In the communication circuit shown in FIG. 2A, by connecting the terminal 9 to the power supply, it is not necessary to design an operation sequence, and it is possible to easily reduce radiation noise and ensure electrostatic resistance.

一実施形態を説明するもので、(a)は通信回路の回路構成を示す図、(b)は通信回路の動作シーケンスを示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram illustrating an embodiment, in which (a) illustrates a circuit configuration of a communication circuit, and (b) illustrates an operation sequence of the communication circuit. GND接続回路を説明するもので、(a)はその回路構成を示す図、(b)はPINダイオードにおける高周波インピーダンス特性の順方向電流依存性を示すグラフである。The GND connection circuit will be described, in which (a) is a diagram showing the circuit configuration, and (b) is a graph showing the forward current dependency of the high-frequency impedance characteristic in the PIN diode. GND接続回路のインピーダンスの周波数特性の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the frequency characteristic of the impedance of a GND connection circuit. 一従来例による通信回路を示す図である。It is a figure which shows the communication circuit by one prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

1 通信信号配線
2 第1のGND
3 第2のGND
4 通信信号生成回路
5 GND制御信号配線
6 GND接続回路
12 第1のコンデンサ
13 第2のコンデンサ
14 PINダイオード
15 抵抗
16 インダクタ
1 Communication signal wiring 2 First GND
3 Second GND
4 Communication Signal Generation Circuit 5 GND Control Signal Wiring 6 GND Connection Circuit 12 First Capacitor 13 Second Capacitor 14 PIN Diode 15 Resistor 16 Inductor

Claims (3)

通信信号を生成する通信信号生成回路と、
前記通信信号生成回路に接続された通信信号配線と、
前記通信信号生成回路に接続された第1のGNDと、
外部GNDと接続された第2のGNDと、
前記第1のGNDと前記第2のGNDの間を接続するGND接続回路と、を有し、
前記GND接続回路は、前記第1のGNDと前記第2のGNDの間のインピーダンスをGND制御信号によって制御することを特徴とする通信回路。
A communication signal generation circuit for generating a communication signal;
A communication signal wiring connected to the communication signal generation circuit;
A first GND connected to the communication signal generation circuit;
A second GND connected to the external GND;
A GND connection circuit for connecting between the first GND and the second GND,
The GND connection circuit controls an impedance between the first GND and the second GND by a GND control signal.
前記GND接続回路は、前記GND制御信号によって、前記第1のGNDと前記第2のGNDの間の、電気的な接続と分離を自在に変更可能であることを特徴とする請求項1記載の通信回路。   2. The GND connection circuit can freely change electrical connection and separation between the first GND and the second GND according to the GND control signal. Communication circuit. 前記GND接続回路は、
前記第1のGNDから前記第2のGNDに向けて、第1のコンデンサと、前記第1のGNDから前記第2のGNDに向けて順方向であるPINダイオードと、第2のコンデンサとが接続された回路部と、
前記第1のGNDと、前記PINダイオードと前記第2のコンデンサの間に接続するインダクタと、を有し、
前記第1のコンデンサと前記PINダイオードの間に、前記GND制御信号を入力するように構成されていることを特徴とする請求項1又は2記載の通信回路。
The GND connection circuit is:
A first capacitor is connected from the first GND to the second GND, a PIN diode that is forward from the first GND to the second GND, and a second capacitor is connected. Circuit portion
The first GND and an inductor connected between the PIN diode and the second capacitor;
The communication circuit according to claim 1, wherein the GND control signal is input between the first capacitor and the PIN diode.
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