JP2009146246A - バスシステムおよび反射防止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バスの終端における反射の防止を、省スペース且つ簡易な構造で、コストアップせずに達成することができるバスシステムを提供する。
【解決手段】バス３２と、複数のデバイス３６をバス３２に接続させる複数の接続端子３４と、バス３２の両端部に接続された終端抵抗４０とを具備するバスシステム３０において、デバイス３６が接続されていない接続端子３４には、デバイス３６の負荷容量成分と同一の負荷容量成分を備えた擬似デバイス４４が接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、バスと、複数のデバイスをバスに接続させる複数の接続端子と、バスの両端部に接続された終端抵抗とを具備するバスシステムおよびバスシステムの伝送線路における電気信号の反射を防止する反射防止方法に関する。

コンピュータ等の情報処理装置においては、バスシステムによって情報信号が伝達される。バスシステムは、複数のデバイス（情報処理を実行する機器：ＣＰＵ、メモリ、ハードディスク装置、ビデオカードなど）を接続可能なマルチドロップ式に設けられている。すなわち、バスシステムには複数の接続端子（ソケットやスロット等）が設けられており、この接続端子に各デバイスを接続することで、バスを介して各デバイス間での情報信号のやりとりを実行できる。
通常、接続端子は各デバイスを着脱可能に設けられており、その情報処理装置に必要なデバイスをユーザが選択して接続できるように設けられている。

なお、バスシステムにおいては、バスの伝送線路において電気的情報信号が特性インピーダンスの不整合によって反射しないように、終端抵抗を設け、終端抵抗をバスの動作基準電圧Ｖ_ＴＴにプルアップする必要がある。
終端抵抗値Ｒ_ＴＴは、一般的に、Ｒ_ＴＴ＝Ｚ_０／（１＋Ｃ_ｄ／Ｃ_０）^１／２という算出式に基づいて算出される。ここで、Ｚ_０はバスの特性インピーダンス、Ｃ_０はバスの容量、Ｃ_ｄは各接続端子に接続される複数のデバイスの合成容量である。
このように、終端抵抗値Ｒ_ＴＴは各デバイスの容量に依存する。したがって、接続端子にデバイスが接続された状態で算出された終端抵抗値と、接続端子にデバイスが接続されていない場合の終端抵抗値とでは、異なる値となってしまう。このため、接続端子にデバイスが接続された状態で算出された終端抵抗を用いている場合に、デバイスが接続されていない接続端子が存在する場合には、インピーダンスの不整合が生じて電気的情報信号が反射してしまうので、電気的情報信号の波形品質がくずれてしまい、正しく情報が伝搬されない。

このように、デバイスが着脱可能である場合に終端抵抗の値をどのように整合させるかについては、図３のような構成が従来より知られている。
図３に示す従来のバスシステム１０は、バス１２の両端部に接続される終端抵抗を可変抵抗１４とし、デバイス１６がバス１２に接続されているかどうかを判断する制御部１８が設けられている。制御部１８は、検出されたデバイス１６の接続の有無に応じて可変抵抗１４を可変させる（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。

上記の特許文献１では、具体的には、終端抵抗を可変抵抗とし、バスに接続されるデバイスの部品情報を予め記憶させておいて、バスに実際に接続されているデバイスの容量に基づいて可変抵抗を制御する構成が開示されている。
また、引用文献２には、具体的には、終端抵抗を可変抵抗とし、バスの終端における反射波を実際に測定し、測定した結果に基づいて可変抵抗を制御する構成が開示されている。
特許文献３では、具体的には、終端抵抗を可変抵抗とし、バスに接続されているメモリを制御するメモリコントローラによって適正な抵抗値となるように可変抵抗を制御する構成が開示されている。

特開平１０−１９８４７３号公報 特開平１１−２７４９８７号公報 特開２００４−２１９１６号公報

上述した従来の技術のように、終端抵抗を可変抵抗として、その抵抗値を制御部によって自動的に制御することで、バスシステムの終端抵抗としては適正な値とすることができる。
ところで、一般的にバスはデータ用、クロック用、制御信号用等を合わせて数十本にもなるが、これらのバスそれぞれの終端に可変抵抗を設けることは、非常に大きなスペースを必要とし、また部品点数が増加するという課題がある。また、デジタル可変抵抗器は非常に高価であり、大幅なコストアップに繋がるという課題もある。
さらに、可変抵抗だけでなく、可変抵抗を制御するための制御ソフトウェア等も必要になってくるので、構造全体が複雑となるとともに、さらなるコストアップにも繋がるという課題がある。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、バスの終端における反射の防止を、省スペース且つ簡易な構造で、コストアップせずに達成することができるバスシステムを提供することにある。

すなわち、本発明にかかるバスシステムによれば、バスと、複数のデバイスをバスに接続させる複数の接続端子と、バスの両端部に接続された終端抵抗とを具備するバスシステムにおいて、デバイスが接続されていない接続端子には、デバイスの負荷容量成分と同一の負荷容量成分を備えた擬似デバイスが接続されていることを特徴としている。
この構成を採用することによって、接続端子にデバイスが接続されていなくても擬似デバイスによって、バスシステム全体として全てのデバイスが接続されているときと同じ容量となる。このため、予め終端抵抗の値をデバイスが全て接続されている状態で算出しておけば、デバイスの接続の有無にかかわらず終端抵抗の値を変えずに済む。

また、本発明にかかるバスシステムによれば、バスと、複数のデバイスをバスに接続させる複数の接続端子と、バスの両端部に接続された終点抵抗とがプリント基板上に設けられたバスシステムにおいて、デバイスの負荷容量成分と同一の負荷容量成分を備えた擬似負荷が、各接続端子に対して接続可能となるようにそれぞれプリント基板上に設けられ、前記接続端子にデバイスが接続されていない場合には、前記擬似負荷がバスに電気的に接続され、前記接続端子にデバイスが接続されている場合には、前記擬似負荷がバスに電気的に非接続となるように切り換えるスイッチ手段が、各接続端子に対してそれぞれプリント基板上に設けられていることを特徴としている。
この構成を採用することによって、接続端子にデバイスが接続されていなくても擬似負荷が接続された状態となるので、バスシステム全体として全てのデバイスが接続されているときと同じ容量となる。このため、予め終端抵抗の値をデバイスが全て接続されている状態で算出しておけばよく、デバイスの接続の有無にかかわらず終端抵抗の値を変えずに済む。

本発明にかかる反射防止方法によれば、バスと、複数のデバイスをバスに接続させる複数の接続端子と、バスの両端部に接続された終端抵抗とを具備するバスシステムの伝送線路における電気信号の反射防止方法において、各前記デバイスの負荷容量に基づいて、終端抵抗値を予め設定しておき、デバイスが接続されない接続端子には、デバイスの負荷容量成分と同一の負荷容量成分を備えた擬似デバイスを接続することによって、終端抵抗値を変更せずにバスの伝送線路における電気信号の反射を防止することを特徴としている。
この方法を採用することによって、接続端子にデバイスが接続されていなくても擬似デバイスによって、バスシステム全体として全てのデバイスが接続されているときと同じ容量となる。このため、予め終端抵抗の値をデバイスが全て接続されている状態で算出しておけば、デバイスの接続の有無にかかわらず終端抵抗の値を変えずに済む。

また、本発明にかかる反射防止方法によれば、バスと、複数のデバイスをバスに接続させる複数の接続端子と、バスの両端部に接続された終端抵抗とがプリント基板上に設けられたバスシステムの伝送線路における電気信号の反射防止方法において、各前記デバイスの負荷容量に基づいて、終端抵抗値を予め設定しておき、デバイスの負荷容量成分と同一の負荷容量成分を備えた擬似負荷を、各接続端子に対して接続可能となるようにそれぞれプリント基板上に設けておき、前記接続端子にデバイスが接続されていない場合には、前記擬似負荷がバスに電気的に接続され、前記接続端子にデバイスが接続されている場合には、前記擬似負荷がバスに電気的に非接続となるように切り換えることによって、バスにデバイスが接続されているかどうかにかかわらず、終端抵抗値を変更せずにバスの伝送線路における電気信号の反射を防止することを特徴としている。
この方法を採用することによって、接続端子にデバイスが接続されていなくても擬似負荷が接続された状態となるので、バスシステム全体として全てのデバイスが接続されているときと同じ容量となる。このため、予め終端抵抗の値をデバイスが全て接続されている状態で算出しておけばよく、デバイスの接続の有無にかかわらず終端抵抗の値を変えずに済む。

本発明にかかるバスシステムおよび反射防止方法によれば、デバイスが接続されているか否かにかかわらず、予め設定した終端抵抗の値を変更させなくて済む。このため、終端抵抗を可変抵抗にしなくともよく、省スペース化、部品点数の削減およびコスト削減に寄与することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
（第1の実施形態）
図１に、バスシステムの第1の実施形態の概略構成について示す。
バスシステム３０は、コンピュータなどの情報処理装置内部において、情報信号を伝達させる役割を有する伝送線路である。
バスシステム３０は、バス３２に複数の接続端子３４が接続されており、各接続端子３４にはデバイス３６が接続可能となるように設けられている。デバイス３６としては、ＣＰＵ、メモリ、ハードディスク装置、ビデオカードなど様々な装置が挙げられる。

また、このような各デバイス３６は、各接続端子３４に対して着脱自在となるように設けられている。接続端子３４としては、各デバイス３６の形状等に合わせて様々なものを採用することができる。例えば、プリント基板を接続させる場合には、カードスロットを接続端子３４として採用してもよいし、半導体素子をそのまま接続させる場合にはＩＣソケットを接続端子３４として採用してもよい。また、ハードディスク装置を接続させる場合には、ＩＤＥ、ＡＴＡＰＩ等のコネクタを接続端子３４として採用してもよい。
このようにして各デバイス３６は、バス３２を介して互いに情報信号をやりとりすることができる。

バス３２の両端部には、終端抵抗４０が接続されている。終端抵抗４０は、バス３２を情報信号が伝達されるときに、情報信号が終端で反射して正確な情報信号が伝達されなくなることを防止する目的で設けられている。
終端抵抗４０は、バスの動作基準電圧Ｖ_ＴＴにプルアップされる。

終端抵抗値Ｒ_ＴＴの算出式は従来の技術で示した式と同様であり、ここでは詳細に説明しないが、終端抵抗値Ｒ_ＴＴは、バス３２の特性インピーダンスＺ_０、バス３２の容量Ｃ_０、接続されるデバイス３６の合成容量Ｃ_ｄに基づいて算出される。
本実施形態では、全ての接続端子に、対応するデバイス３６が接続されている場合の上記の値に基づいて、終端抵抗値Ｒ_ＴＴを決定する。終端抵抗値Ｒ_ＴＴが決定されると、この値を有する終端抵抗４０をバス３２の両端部のそれぞれに接続する。この終端抵抗４０の抵抗値は固定であり、可変ではない。

さらに、本実施形態では、各デバイス３６の容量を予め測定しておき、該当するデバイス３６と同じ容量を備えた擬似デバイス４４を作成しておく。また、各デバイス３６はそれぞれ異なる容量を有しているはずであるから、デバイス３６ごとに擬似デバイス４４も必要となる。
擬似デバイス４４の例としては、対応する接続端子３４に接続可能な端子部４５を有しており、対応するデバイス３６と同一容量のコンデンサ４１が接続端子３４に対して電気的に接続可能となるように実装されたプリント基板等を挙げることができる。

（第２の実施形態）
図２に、第２の実施形態のバスシステムの概略構成を示す。なお、上述した実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する場合もある。
本実施形態は、マザーボード等のプリント基板５０上にバス３２がプリントされており、終端抵抗４０もプリント基板５０上に予め設定された値のものが実装される。また、接続端子３４も、プリント基板５０上にプリントされた配線を介してバス３２と接続されるように実装される。

上述した実施形態では、擬似デバイス４４を接続端子３４に着脱可能に設けていたが、これに対して本実施形態の特徴としては、各デバイス３６と同一の容量を有する擬似負荷５２を予めプリント基板５０上に作り込んでおくことにある。さらに、擬似負荷５２のバス３２への電気的接続を、デバイス３６が接続端子３４に装着されているときは遮断させ、でデバイス３６が接続端子３４に装着されていないときには接続させるスイッチ手段５４がプリント基板５０上に設けられている。

擬似負荷５２は、対応するデバイスと同一容量のコンデンサであり、一方の端部がバス３２と接続端子３４を電気的に接続する配線５１に接続されている。また、擬似負荷５２の他方の端部は、スイッチ手段としてのＦＥＴ５４のドレインＤに接続されている。
ＦＥＴ５４は、ゲートＧがＦＥＴの動作電圧を供給する電源Ｖ_ＣＣにプルアップ抵抗５５を介して接続され、ソースＳがプリント基板５０のグラウンドに接地されている。つまり、ＦＥＴ５４のゲートＧに動作電圧が印加されている場合にはＦＥＴ５４はオンとなり、擬似負荷５２は、グラウンドに接地され、バス３２に対して擬似負荷５２が加えられた状態となる。ＦＥＴ５４のゲートＧに動作電圧が印加されていない場合にはＦＥＴ５４はオフとなり、擬似負荷５２は、グラウンドから切り離され、バス３２に対して擬似負荷５２をかけていない状態となる。

上記のように、ＦＥＴ５４のオン−オフによって、擬似負荷５２がバス３２に接続・遮断される。なお、ＦＥＴ５４のオン−オフは、接続端子３４へデバイス３６が接続されているかどうかで制御される。

以下、デバイス３６の接続端子３４への接続の有無に基づいて、ＦＥＴ５４がどのようにオン−オフするかを説明する。
ＦＥＴ５４の電源Ｖ_ＣＣとＦＥＴ５４のゲートＧを接続する電源ライン５６は、接続端子３４内の一部の端子５８を介して、電源Ｖ_ＣＣとＦＥＴ５４のゲートＧを接続している。
一方、デバイス３６は、接続端子３４の端子５８に接続する端子部６０がグラウンドに接地されるように配線されている。
このため、接続端子３４にデバイス３６が接続されていないときには、接続端子３４中の端子５８はＦＥＴ５４の電源ライン５６を導通させてＦＥＴ５４をオンにし、デバイス３６が接続端子に接続された場合には電源ライン５６がデバイス３６のグラウンドに接地されるのでＦＥＴ５４はオフになる。

上述したように、デバイス３６には、ＦＥＴ５４の動作電圧を供給する電源ライン５６を接地させるような配線をしたことにより、デバイス３６が接続端子３４に接続されているときは擬似負荷５２がバス３２から遮断され、デバイス３６が接続端子３４に接続されていないときは擬似負荷５２がバス３２に接続されるように切り換えることができる。

このように、本実施形態では、予め擬似負荷５２をバスシステム３０と一体となるように作り込んでおくので、空いている接続端子３４に擬似負荷５２（擬似デバイス）を接続させる手間を省くことができる。
また、スイッチ手段５４を設け、デバイス３６が装着されていない場合には自動的に擬似負荷５２がバス３２に接続できるようにしたので、擬似負荷５２の接続切り換えの手間を省くことができる。

特に、プリント基板５０上に設ける擬似負荷５２としては、表面実装タイプのセラミックコンデンサで実現可能であり、プリント基板５０上に設けるスイッチ手段５４としては、表面実装タイプの小信号トランジスタで実現可能である。このため、本実施形態では、省スペース化と極めて低いコストにより終端抵抗の整合をとることができる。

なお、上述した実施形態では、スイッチ手段としてＦＥＴを例として説明したが、バイポーラトランジスタであってもよい。
また、接続端子３４へのデバイス３６の着脱と擬似負荷５２のバス３２への接断とが連動しさえすれば、スイッチ手段５４の構成としては、上述した構成に限定するものではない。

以上本発明につき好適な実施の形態を挙げて種々説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのはもちろんである。

本発明に係る第1の実施形態のバスシステムの構成を示す説明図である。 第２の実施形態のバスシステムの構成を示す説明図である。 従来のバスシステムの構成を示す説明図である。

符号の説明

３０ バスシステム
３２ バス
３４ 接続端子
３６ デバイス
４０ 終端抵抗
４１ コンデンサ
４４ 擬似デバイス
４５ 端子部
５０ プリント基板
５１ 配線
５２ 擬似負荷
５４ スイッチ手段（ＦＥＴ）
５５ プルアップ抵抗
５６ 電源ライン
５８ 端子
６０ 端子部

Claims (4)

1. バスと、複数のデバイスをバスに接続させる複数の接続端子と、バスの両端部に接続された終端抵抗とを具備するバスシステムにおいて、
   デバイスが接続されていない接続端子には、デバイスの負荷容量成分と同一の負荷容量成分を備えた擬似デバイスが接続されていることを特徴とするバスシステム。
2. バスと、複数のデバイスをバスに接続させる複数の接続端子と、バスの両端部に接続された終端抵抗とがプリント基板上に設けられたバスシステムにおいて、
   デバイスの負荷容量成分と同一の負荷容量成分を備えた擬似負荷が、各接続端子に対して接続可能となるようにそれぞれプリント基板上に設けられ、
   前記接続端子にデバイスが接続されていない場合には、前記擬似負荷がバスに電気的に接続され、前記接続端子にデバイスが接続されている場合には、前記擬似負荷がバスに電気的に非接続となるように切り換えるスイッチ手段が、各接続端子に対してそれぞれプリント基板上に設けられていることを特徴とするバスシステム。
3. バスと、複数のデバイスをバスに接続させる複数の接続端子と、バスの両端部に接続された終端抵抗とを具備するバスシステムの伝送線路における電気信号の反射防止方法において、
   各前記デバイスの負荷容量に基づいて、終端抵抗値を予め設定しておき、
   デバイスが接続されない接続端子には、デバイスの負荷容量成分と同一の負荷容量成分を備えた擬似デバイスを接続することによって、終端抵抗値を変更せずにバスの伝送線路における電気信号の反射を防止することを特徴とする反射防止方法。
4. バスと、複数のデバイスをバスに接続させる複数の接続端子と、バスの両端部に接続された終端抵抗とがプリント基板上に設けられたバスシステムの伝送線路における電気信号の反射防止方法において、
   各前記デバイスの負荷容量に基づいて、終端抵抗値を予め設定しておき、
   デバイスの負荷容量成分と同一の負荷容量成分を備えた擬似負荷を、各接続端子に対して接続可能となるようにそれぞれプリント基板上に設けておき、
   前記接続端子にデバイスが接続されていない場合には、前記擬似負荷がバスに電気的に接続され、前記接続端子にデバイスが接続されている場合には、前記擬似負荷がバスに電気的に非接続となるように切り換えることによって、バスにデバイスが接続されているかどうかにかかわらず、終端抵抗値を変更せずにバスの伝送線路における電気信号の反射を防止することを特徴とする反射防止方法。