JP2011061515A

JP2011061515A - 非接触通信システム

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Publication number: JP2011061515A
Application number: JP2009209279A
Authority: JP
Inventors: Mutsuo Daito; 睦夫大東
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2009-09-10
Filing date: 2009-09-10
Publication date: 2011-03-24
Anticipated expiration: 2029-09-10
Also published as: JP5181300B2

Abstract

【課題】低速な信号から高速な信号までの広範囲な信号の伝送を行うことができる非接触通信システムを提供する。
【解決手段】送信信号Ｖｓを送信する送信回路２と、送信回路２に接続された送信電極３と、送信電極３からの送信信号Ｖｓを受信する受信電極５と、受信電極５に接続されたノードに定常電圧を与えるプリチャージ回路６と、受信電極５で受信した受信信号Ｖｒを入力とする閾値可変回路７と、閾値可変回路７の出力信号Ｖ_Ｌを増幅するための、インバータ回路８ａ，８ｂとを備え、インバータ回路８ａ，８ｂは、従属接続され、インバータ回路８ａの出力を閾値可変回路７に帰還させて閾値可変回路７の閾値を変更し、非接触は、送信電極３と受信電極５とが電気的に非接触であることを示す。
【選択図】図１

Description

本発明は、非接触で信号の伝送を行う通信システムに関し、詳しくは、電極間に形成した容量を介して信号の伝送を行う通信システムに関する。

近年、電極同士の電気的接触が困難な状況においても信号を伝送するための方法として、容量結合、誘導結合、電磁波などを用いる非接触伝送に関する様々な提案がなされている。しかし、上記非接触伝送では信号の遷移をとらえて受信を行うため、低速な信号が伝送できないという問題がある。

そこで、従来の通信システム（例えば特許文献１、特許文献２参照）では、信号の遷移をとらえた後、その信号レベルを保持することで低速な信号でも受信できるようにしている。

図６の従来の通信システム１０１は、特許文献１の図２の通信システムである。図６に示されるように、通信システム１０１では、ラッチ動作を受信電極１０２に接続されたノード１０３の電圧を変化させることで信号の受信を行っている。

また、図７の従来の通信システム１１１は、特許文献２の図４の通信システムである。図７に示されるように、通信システム１１１は、コンパレータ１１２の基準電圧１１３を変化させることで信号の受信を行っている。

米国特許第６９８７４１２号明細書（２００６年１月１７日特許）特開２００９−１３５６３２号公報（２００９年６月１８日公開）

しかしながら、特許文献１の通信システム１０１では、例えば配線長が長くなるなどして受信電極に接続されたノードに大きな負荷容量が接続された場合、この負荷容量を充電する必要があるため伝送速度が低下してしまうという問題があった。

また、特許文献２の通信システム１１１では、コンパレータ１１２で入力電圧１１４と基準電圧１１３とを比較する時間が必要であるため、伝送速度を向上させ難いという問題があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、低速な信号から高速な信号までの広範囲な信号の伝送を行うことができる非接触通信システムを提供することにある。

本発明の非接触通信システムは、上記課題を解決するために、非接触で信号伝送を行う非接触通信システムであって、送信信号を送信する送信回路と、前記送信回路に接続された送信電極と、前記送信電極からの前記送信信号を受信する受信電極と、前記受信電極に接続されたノードに定常電圧を与えるプリチャージ回路と、前記受信電極で受信した受信信号を入力とする閾値可変回路と、前記閾値可変回路の出力信号を増幅するための、第１のインバータ回路および第２のインバータ回路とを備え、前記第１のインバータ回路および前記第２のインバータ回路は、従属接続され、前記第１のインバータ回路の出力を前記閾値可変回路に帰還させて前記閾値可変回路の閾値を変更し、前記非接触は、前記送信電極と前記受信電極とが電気的に非接触であることを示すことを特徴とする。

上記発明によれば、前記プリチャージ回路は、前記プリチャージ回路に接続されたノードを、前記閾値可変回路が有する複数の閾値の中間付近に位置する電圧に保持することができる。よって、前記受信電極から出力される受信信号が微小な場合であっても前記閾値可変回路で信号のラッチ動作が可能となる。

また、上記発明によれば、前記第１インバータ回路および前記第２インバータ回路で前記閾値可変回路の出力信号を増幅することができ、前記第１インバータ回路からされる帰還信号に応じて、前記閾値可変回路の閾値を変更することができる。この構成は、帰還信号に応じてインバータ回路の駆動能力を変更することによって、インバータ回路の閾値を変更するのと等価である。この構成により、帰還信号が信号経路に直接接続されることがないため、従来の通信システムよりも高速な動作が可能となり、低速な信号から高速な信号までの広範囲な信号の伝送を行うことができる非接触通信システムを提供可能となる。

前記非接触通信システムでは、前記プリチャージ回路は、常時導通状態であるスイッチで形成される抵抗部と、前記抵抗部によって入力と出力とが短絡された第１のインバータ部とを有してもよい。これにより、前記プリチャージ回路に接続されたノードを、前記閾値可変回路が有する複数の閾値の中間付近に位置する電圧に保持することができる。

前記非接触通信システムでは、前記閾値可変回路は、振幅制限回路を有してもよい。この構成によれば、前記送信信号に遷移がない場合において、前記出力信号が電源電圧または接地電圧からある程度離れた位置になるように調整する。これにより、次に前記送信信号が遷移した際に、前記閾値可変回路の出力が前記第１インバータ回路の閾値を超えることができる。

前記非接触通信システムでは、前記閾値可変回路は、ゲート端子に前記帰還による帰還信号が入力され、ソース端子に電源電圧が印加され、ドレイン端子が第１のノードに接続された第１のトランジスタと、ゲート端子が前記閾値可変回路の入力に接続され、ソース端子が前記第１のノードに接続され、ドレイン端子が前記閾値可変回路の出力に接続された第２のトランジスタと、ゲート端子が前記入力に接続され、ソース端子が第２のノードに接続され、ドレイン端子が前記出力に接続された第３のトランジスタと、ゲート端子に前記帰還信号が入力され、ソース端子が電気的に接地され、ドレイン端子が前記第２のノードに接続された第４のトランジスタと、ゲート端子が前記入力に接続され、ソース端子に前記電源電圧が印加され、ドレイン端子が前記出力に接続された第５のトランジスタと、ゲート端子が前記入力に接続され、ソース端子が電気的に接地され、ドレイン端子が前記出力に接続される第６のトランジスタとを備えてもよい。

上記構成によれば、前記帰還信号に応じて、前記第１のトランジスタおよび前記第４のトランジスタが、オンまたはオフすることによって前記閾値可変回路の閾値を変更することができる。

前記非接触通信システムでは、前記振幅制限回路は、第２のインバータ部の入力と、該第２のインバータ部の出力とを短絡して構成されてもよい。これにより、前記送信信号に遷移がない場合において、前記出力信号が電源電圧または接地電圧からある程度離れた位置になるように調整できる。

本発明の非接触通信システムは、上記課題を解決するために、非接触で信号伝送を行う通信システムであって、送信信号を送信する送信回路と、前記送信回路に接続された送信電極と、前記送信電極からの前記送信信号を受信する受信電極と、前記受信電極で受信し、伝送線路を介した受信信号を入力とするローパスフィルタと、前記ローパスフィルタの出力が接続されたノードに第１の定常電圧を与える第１のプリチャージ回路と、一端が前記第１のプリチャージ回路の出力に接続される容量と、前記容量の他端が接続されたノードに第２の定常電圧を与える第２のプリチャージ回路と、前記容量を介した信号を入力とする閾値可変回路と、前記閾値可変回路の出力信号を増幅するための、第１のインバータ回路および第２のインバータ回路とを備え、前記第１のインバータ回路および前記第２のインバータ回路は、従属接続され、前記第１のインバータ回路の出力を前記閾値可変回路に帰還させて前記閾値可変回路の閾値を変更し、前記非接触は、前記送信電極と前記受信電極とが電気的に非接触であることを示すことを特徴とする。

上記発明によれば、前記受信電極と前記ローパスフィルタとの間に長い伝送線路がある場合、伝送線路によって信号のリンギングが起こり、リンギングを信号として誤受信してしまう可能性がある。

通常リンギングの周波数は信号の周波数よりも高いので、前記ローパスフィルタを配置することにより高い周波数の信号を遮断し、前記ローパスフィルタの後段の回路にリンギングを伝えないようにすることができる。

なお、前記ローパスフィルタを挿入すると信号の振幅が小さくなり、増幅回路が必要となる。このため、前記非接触通信システムでは、第１のプリチャージ回路の特性、即ち周波数が高い帯域では増幅回路として働く特性を使用することにより、前記ローパスフィルタから出力される信号を前記第１のプリチャージ回路で増幅できる。

また、前記第２のプリチャージ回路は、前記第２のプリチャージ回路に接続されたノードを、前記閾値可変回路が有する複数の閾値の中間付近に位置する電圧に保持することができる。よって、前記受信電極から出力される受信信号が微小な場合であっても前記閾値可変回路で信号のラッチ動作が可能となる。

さらに、上記発明によれば、前記第１インバータ回路および前記第２インバータ回路で前記閾値可変回路の出力信号を増幅することができ、前記第１インバータ回路からされる帰還信号に応じて、前記閾値可変回路の閾値を変更することができる。この構成は、帰還信号に応じてインバータ回路の駆動能力を変更することによって、インバータ回路の閾値を変更するのと等価である。この構成により、帰還信号が信号経路に直接接続されることがないため、高速な動作が可能となり、低速な信号から高速な信号までの広範囲な信号の伝送を行うことができる。

前記非接触通信システムでは、前記ローパスフィルタは、一端が前記伝送線路を介して前記受信電極に接続された抵抗と、一端が前記抵抗の他端に接続された静電気放電対策回路の容量とを有し、前記静電気放電対策回路の容量の他端は、電源電圧が印加されるか、電気的に接地されてもよい。これにより、前記ローパスフィルタの後段の回路にリンギングを伝えないようにすることができる。

前記非接触通信システムでは、前記第２のプリチャージ回路は、常時導通状態であるスイッチで形成される抵抗部と、前記抵抗部によって入力と出力とが短絡された第１のインバータ部とを有し、前記第１のプリチャージ回路は、常時導通状態である他のスイッチで形成される他の抵抗部と、前記他の抵抗部によって入力と出力とが短絡された第３のインバータ部とを有してもよい。

これにより、前記第２のプリチャージ回路に接続されたノードを、前記閾値可変回路が有する複数の閾値の中間付近に位置する電圧に保持することができる。また、前記ローパスフィルタから出力される信号を前記第１のプリチャージ回路で増幅できる。

本発明の非接触通信システムは、以上のように、送信信号を送信する送信回路と、前記送信回路に接続された送信電極と、前記送信電極からの前記送信信号を受信する受信電極と、前記受信電極に接続されたノードに定常電圧を与えるプリチャージ回路と、前記受信電極で受信した受信信号を入力とする閾値可変回路と、前記閾値可変回路の出力信号を増幅するための、第１のインバータ回路および第２のインバータ回路とを備え、前記第１のインバータ回路および前記第２のインバータ回路は、従属接続され、前記第１のインバータ回路の出力を前記閾値可変回路に帰還させて前記閾値可変回路の閾値を変更し、非接触は、前記送信電極と前記受信電極とが電気的に非接触であることを示すものである。

また、本発明の非接触通信システムは、以上のように、送信信号を送信する送信回路と、前記送信回路に接続された送信電極と、前記送信電極からの前記送信信号を受信する受信電極と、前記受信電極で受信し、伝送線路を介した受信信号を入力とするローパスフィルタと、前記ローパスフィルタの出力が接続されたノードに第１の定常電圧を与える第１のプリチャージ回路と、一端が前記第１のプリチャージ回路の出力に接続される容量と、前記容量の他端が接続されたノードに第２の定常電圧を与える第２のプリチャージ回路と、前記容量を介した信号を入力とする閾値可変回路と、前記閾値可変回路の出力信号を増幅するための、第１のインバータ回路および第２のインバータ回路とを備え、前記第１のインバータ回路および前記第２のインバータ回路は、従属接続され、前記第１のインバータ回路の出力を前記閾値可変回路に帰還させて前記閾値可変回路の閾値を変更し、非接触は、前記送信電極と前記受信電極とが電気的に非接触であることを示すものである。

それゆえ、低速な信号から高速な信号までの広範囲な信号の伝送を行うことができる非接触通信システムを提供するという効果を奏する。

本発明の実施例にかかる非接触通信システムのブロック図である。本発明の他の実施例にかかる非接触通信システムのブロック図である。本発明のさらに別の実施例にかかる非接触通信システムのブロック図である。本発明の他の実施例に係る非接触通信システムの応用例を示した斜視図である。本発明の実施例にかかる非接触通信システムの動作を説明するタイミング図である。従来の通信システムのブロック図である。従来の通信システムのブロック図である。

本発明の一実施形態について図１〜図５に基づいて説明すると以下の通りである。先ずは本発明の一実施例に係る非接触通信システム１の概略構成を、図１を参照して説明する。

〔実施例１〕
図１は、本実施例１に係る非接触通信システム１の構成を示すブロック図である。非接触通信システム１は、非接触で信号伝送を行う非接触通信システムであって、送信回路２と、送信回路２に接続された送信電極３と、受信回路４と受信回路４に接続された受信電極５を備えている。最も簡単な送信回路はインバータ回路である。送信回路２の出力からは、送信信号Ｖｓが送信される。

また、受信回路４は、プリチャージ回路６（プリチャージ回路、第２のプリチャージ回路）と、閾値可変回路７と、インバータ回路８ａ（第１のインバータ回路）と、インバータ回路８ｂ（第２のインバータ回路）とを備え、閾値可変回路７にはインバータ回路８ａからの信号が帰還する。インバータ回路８ａと、インバータ回路８ｂとは、従属接続されている。即ち、インバータ回路８ａの出力が、インバータ回路８ｂの入力に接続されている。

プリチャージ回路６は、受信電極５に接続されたノードに定常電圧（定常電圧、第２の定常電圧）を与える回路であり、トランジスタＴ２０，Ｔ２１で構成されたインバータ回路（第１のインバータ部）入出力間を抵抗で短絡した構成である。ここでは常時導通状態であるトランジスタＴ１，Ｔ２（スイッチ、抵抗部）を用いて抵抗としている。

プリチャージ回路６の役割は、プリチャージ回路６に接続されたノードを、閾値可変回路７が有する複数の閾値の中間付近に位置する電圧に保持することにより、受信電極５から出力される受信信号Ｖｒが微小な場合であっても閾値可変回路７で信号のラッチ動作を可能にすることである。

閾値可変回路７の最も簡単な回路はシュミットインバータ回路である。しかし、シュミットインバータ回路は、ゲートが出力に接続されたトランジスタにより、出力電圧に応じて閾値を変更しているが、増幅率が他の増幅回路と比べてあまり高くない。このため、入力信号の振幅が非常に小さい場合には出力信号の振幅も小さく、閾値の変化が適切な値とならない場合がある。

そこで、閾値可変回路７を、ゲート端子に前記帰還による帰還信号Ｖ_Ｒが入力され、ソース端子に電源電圧ＶＤＤが印加され、ドレイン端子がノードＮ１（第１のノード）に接続されたトランジスタＴ３（第１のトランジスタ）と、ゲート端子が入力ＩＮに接続され、ソース端子がノードＮ１に接続され、ドレイン端子が出力ＯＵＴに接続されたトランジスタＴ４（第２のトランジスタ）と、ゲート端子が入力ＩＮに接続され、ソース端子がノードＮ２（第２のノード）に接続され、ドレイン端子が出力ＯＵＴに接続されたトランジスタＴ５（第３のトランジスタ）と、ゲート端子に帰還信号Ｖ_Ｒが入力され、ソース端子が電気的に接地され、ドレイン端子がノードＮ２に接続されたトランジスタＴ６（第４のトランジスタ）と、ゲート端子が入力ＩＮに接続され、ソース端子に電源電圧ＶＤＤが印加され、ドレイン端子が出力ＯＵＴに接続されたトランジスタＴ７（第５のトランジスタ）と、ゲート端子が入力ＩＮに接続され、ソース端子が電気的に接地され、ドレイン端子が出力ＯＵＴに接続されるトランジスタＴ８（第６のトランジスタ）とを備えるようにする。閾値可変回路７の出力ＯＵＴから出力信号Ｖ_Ｌが出力される。

帰還信号Ｖ_Ｒに応じて、トランジスタＴ３およびトランジスタＴ６が、オンまたはオフすることによって閾値可変回路７の閾値を変更することができる。この構成は、帰還信号Ｖ_Ｒに応じてインバータ回路の駆動能力を変更することによって、インバータ回路の閾値を変更するのと等価である。この構成により、帰還信号Ｖ_Ｒが信号経路に直接接続されることがないため、従来の通信システムよりも高速な動作が可能となり、低速な信号から高速な信号までの広範囲な信号の伝送を行うことができる非接触通信システム１を提供可能となる。

非接触通信システム１では、プリチャージ回路６は、トランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ２０，Ｔ２１を有している。トランジスタＴ２０のゲートと、トランジスタＴ２１のゲートと、トランジスタＴ１のソースと、トランジスタＴ２のソースとは、受信電極５に接続されている。トランジスタＴ２０のソース端子には、電源電圧ＶＤＤが印加されている。トランジスタＴ１のゲートは、電気的に接地されている。トランジスタＴ２のゲートは、電源電圧ＶＤＤが印加されている。トランジスタＴ２１のソース端子は、電気的に接地されている。そして、トランジスタＴ１のドレインと、トランジスタＴ２のドレインと、トランジスタＴ２０のドレインとトランジスタＴ２１のドレインとは、閾値可変回路７の入力ＩＮに接続されている。

インバータ回路８ａは、トランジスタＴ９およびトランジスタＴ１０を有している。トランジスタＴ９のゲートおよびトランジスタＴ１０のゲートは、閾値可変回路７の出力ＯＵＴに接続されている。トランジスタＴ９のソース端子には、電源電圧ＶＤＤが印加されている。トランジスタＴ１０のソース端子は、電気的に接地されている。そして、トランジスタＴ９のドレインおよびトランジスタＴ１０のドレインは、ノードＲに接続され、帰還信号Ｖ_Ｒを出力する。

インバータ回路８ｂは、トランジスタＴ１１およびトランジスタＴ１２を有している。トランジスタＴ１１のゲートおよびトランジスタＴ１２のゲートは、ノードＲに接続されている。トランジスタＴ１１のソース端子には、電源電圧ＶＤＤが印加されている。トランジスタＴ１２のソース端子は、電気的に接地されている。そして、トランジスタＴ１１のドレインおよびトランジスタＴ１２のドレインは、ノードＯに接続されており、受信回路４の出力信号Ｖｏを出力する。

〔実施例２〕
本発明の他の実施例について図２に基づいて説明すると以下の通りである。なお、本実施例において説明すること以外の構成は、前記実施例１と同じである。また、説明の便宜上、前記実施例１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図２は、本実施例２に係る非接触通信システム１１の構成を示すブロック図である。非接触通信システム１１は、実施例１の非接触通信システム１において、閾値可変回路７に振幅制限回路１２を追加した構成である。

図１の非接触通信システム１では、送信信号Ｖｓが遷移しないときには、帰還信号Ｖ_Ｒによって出力信号Ｖ_Ｌが電源電圧ＶＤＤまたは接地電圧ＶＳＳに非常に近い値になる。このため、次に送信信号Ｖｓが遷移した際に、閾値可変回路７の出力ＯＵＴがインバータ回路８ａの閾値を超えられない場合がある。

そこで、振幅制限回路１２によって、送信信号Ｖｓに遷移がない場合において、出力信号Ｖ_Ｌが電源電圧ＶＤＤまたは接地電圧ＶＳＳからある程度離れた位置になるように調整する。これにより、次に送信信号Ｖｓが遷移した際に、閾値可変回路７の出力がインバータ回路８ａの閾値を超えられるようにする。

閾値変更回路７は、ノードＶ_Ｌの電圧（出力信号Ｖ_Ｌ）を、電源電夏ＶＤＤまたは接地電圧ＶＳＳにしようとする。しかし、振幅制限回路１２は入力と出力との間が短絡されており、ノードＶ_Ｌの電圧を、電源電圧ＶＤＤと接地電圧ＶＳＳとの中間電圧にしようとする。このため、ノードＶ_Ｌの電圧は、電源電圧ＶＤＤ及び接地電圧ＶＳＳに対して中間電圧よりの電圧となる。ノードＶ_Ｌの電圧は、閾値変更回路７の駆動能力と振幅制限回路１２の駆動能力との差で決まる。

非接触通信システム１１では、振幅制限回路１２は、トランジスタＴ２２，Ｔ２３を有しており、トランジスタＴ２２，Ｔ２３で構成されたインバータ回路（第２のインバータ部）の入力と、トランジスタＴ２２，Ｔ２３で構成されたインバータ回路の出力とを短絡して構成されている。

振幅制限回路１２では、トランジスタＴ２２のゲートおよびトランジスタＴ２３のゲートは、閾値可変回路７の出力ＯＵＴに接続されている。即ち、トランジスタＴ２２のゲートおよびトランジスタＴ２３のゲートは、トランジスタＴ７のドレインと、トランジスタＴ８のドレインと、トランジスタＴ７のドレインと、トランジスタＴ４のドレインと、トランジスタＴ３のドレインとに接続されている。トランジスタＴ２２のソース端子には、電源電圧ＶＤＤが印加されている。トランジスタＴ２３のソース端子は、電気的に接地されている。そして、トランジスタＴ２２のドレインおよびトランジスタＴ２３のドレインは、閾値可変回路７の出力ＯＵＴに接続されている。

〔実施例３〕
本発明のさらに別の実施例について図３に基づいて説明すると以下の通りである。なお、本実施例において説明すること以外の構成は、前記実施例１と同じである。また、説明の便宜上、前記実施例１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図３は、本実施例３に係る非接触通信システム２１の構成を示すブロック図である。非接触通信システム２１は、実施例１の非接触通信システム１において、受信回路４にローパスフィルタＬＰＦとプリチャージ回路６’（第１のプリチャージ回路）とを追加した構成である。

プリチャージ回路６’は、ローパスフィルタＬＰＦの出力が接続されたノードに定常電圧（第１の定常電圧）を与える回路であり、トランジスタＴ３０，Ｔ３１で構成されたインバータ回路（第３のインバータ部）入出力間を抵抗で短絡した構成である。ここでは常時導通状態であるトランジスタＴ４１，Ｔ４２（他のスイッチ、他の抵抗部）を用いて抵抗としている。

図３に示すように、受信電極５から受信回路４までの間、即ち受信電極５と後述するローパスフィルタＬＰＦとの間に長い伝送線路Ｄがある場合、伝送線路Ｄによって信号のリンギングが起こる。受信回路４は、受信する信号の変化が微小であっても受信できるような構成となっている。このため、リンギングを信号として誤受信してしまう可能性がある。

通常リンギングの周波数は信号の周波数よりも高い。このため、受信回路４の前にローパスフィルタＬＰＦを配置することにより高い周波数の信号を遮断し、リンギングを受信回路４に伝えないようにする（ローパスフィルタＬＰＦの後段の回路にリンギングを伝えないようにする）ことができる。

最も簡単なローパスフィルタＬＰＦの構成は、抵抗と容量とを組み合わせたものであるが、ＥＳＤ（Electrostatic Discharge：静電気放電）対策回路を使用している場合にはＥＳＤ対策回路の容量ＥＳＤ_Ｃ１，ＥＳＤ_Ｃ２（静電気放電対策回路の容量）をローパスフィルタＬＰＦの容量として使用することができる。

しかし、ローパスフィルタＬＰＦを挿入すると信号の振幅が小さくなり、増幅回路が必要となる。このため、図３の非接触通信システム２１では、プリチャージ回路６’の特性、即ち周波数が高い帯域では増幅回路として働く特性を使用し、ローパスフィルタＬＰＦから出力される信号を増幅している。

プリチャージ回路６’は、入出力が抵抗で接続されており、その抵抗と入出力につく寄生容量でＬＰＦのような構成になる。即ち、周波数が低い領域では、出力は入力と短絡されたように振舞う。これに対して、周波数が高い領域では、出力が入力に帰還できなくなり、インバータ回路のように振舞う。

また、プリチャージ回路６’を単純に従属接続すると、プリチャージ回路６’の電気的特性のバラツキによって、後段のプリチャージ回路６から出力される値（direct current：ＤＣ値（直流値））が、設定したい電圧からずれてしまう可能性がある。このため、プリチャージ回路６’とプリチャージ回路６との間に容量Ｃを配置して、ＤＣ信号が伝わらないようにしている。

非接触通信システム２１において、ローパスフィルタＬＰＦは、抵抗Ｒ１と、ＥＳＤ対策回路の容量ＥＳＤ_Ｃ１，ＥＳＤ_Ｃ２とを有している。また、プリチャージ回路６’は、トランジスタＴ３０，Ｔ３１，Ｔ４１，Ｔ４２を有している。

非接触通信システム２１では、受信電極５は、伝送線路Ｄの一端に接続されている。伝送線路Ｄの他端は、抵抗Ｒ１の一端に接続されている。

抵抗Ｒ１の他端は、ＥＳＤ対策回路の容量ＥＳＤ_Ｃ１の一端と、ＥＳＤ対策回路の容量ＥＳＤ_Ｃ２の一端と、トランジスタＴ３０のゲートと、トランジスタＴ３１のゲートと、トランジスタＴ４１のソースと、トランジスタＴ４２のソースとに接続されている。

ＥＳＤ対策回路の容量ＥＳＤ_Ｃ１の他端と、トランジスタＴ３０のソースとには電源電圧ＶＤＤが印加されている。ＥＳＤ対策回路の容量ＥＳＤ_Ｃ２の他端と、トランジスタＴ３１のソースとは、電気的に接地されている。

トランジスタＴ３０のドレインと、トランジスタＴ３１のドレインと、トランジスタＴ４１のドレインと、トランジスタＴ４２のドレインとは、容量Ｃの一端に接続されている。そして、容量Ｃの他端は、トランジスタＴ２０のゲートと、トランジスタＴ２１のゲートと、トランジスタＴ１のソースと、トランジスタＴ２のソースとに接続されている。

なお、非接触通信システム２１は、非接触通信システム１１と同様に振幅制限回路１２を有してもよい。

〔非接触通信システムの応用例〕
図４は、実施例２に係る非接触通信システム１１と実施例３に係る非接触通信システム２１の応用例を示した斜視図である。チップ４０とインタポーザ４１とは、電極４２，４３によって電気的に接続されている。

チップ４０の電極４２から出力された信号は、伝送路Ｄ１と、ビア４４と、伝送路Ｄ２とを通じてインタポーザ４１の裏面に形成した送信電極４５に伝送される。伝送路Ｄ１は、インタポーザ４１の表面に形成され、伝送路Ｄ２は、インタポーザ４１の裏面に形成され、ビア４４は、伝送路Ｄ１と伝送路Ｄ２とを接続している。送信電極４５と、チップ４６上に形成した受信電極４７とで形成された容量Ｃ１を介して信号が伝送され、チップ４６内の受信回路で信号が復調される。上述した系は、図２に示す非接触通信システム１１の応用例である。

逆に、チップ４６から出力された信号は、チップ４６上に形成された送信電極４８に送られ、インタポーザ４１の裏面に形成された受信電極４９へ非接触で伝送される。送信電極４８と受信電極４９とが容量Ｃ２を構成している。受信電極４９から出力される信号は、伝送路Ｄ３と、ビア５０と、伝送路Ｄ４とを通じてチップ４０の電極４３に伝送され、チップ４０内の受信回路で信号が復元される。伝送路Ｄ３は、インタポーザ４１の裏面に形成され、伝送路Ｄ４は、インタポーザ４１の表面に形成され、ビア５０は、伝送路Ｄ３と伝送路Ｄ４とを接続している。上述した系は、図３に示す非接触通信システム２１の応用例である。

〔非接触通信システムの動作〕
図５は、実施例１の非接触通信システム１の動作を説明するタイミング図である。受信電極５に接続されているノードの電圧は、プリチャージ回路６によってあらかじめ設定された電圧（設定電圧、図５では一例としてＶＤＤ／２）に保持されている。受信信号Ｖｒは、送信信号Ｖｓの立ち上がりでは設定電圧ＶＤＤ／２から電源電圧ＶＤＤ側に変化し、送信信号Ｖｓの立ち下がりでは接地電圧ＶＳＳ側に変化する。

送信電極３と受信電極５とで構成される容量は、ＤＣ成分を通過させない。このため、受信信号Ｖｒは、プリチャージ回路６によって徐々に設定電圧ＶＤＤ／２に近づいていく。

送信信号Ｖｓが立ち上がったのち遷移しない状態では、閾値可変回路７の閾値は、プリチャージ回路６が設定する電圧よりも接地電圧ＶＳＳ側にある。よって、受信回路４の出力信号Ｖｏも遷移しない。

逆に、送信信号Ｖｓが立ち下がったのち遷移しない状態では、閾値可変回路７の閾値は、プリチャージ回路６が設定する電圧よりも電源電圧ＶＤＤ側にある。よって、受信回路４の出力信号Ｖｏも遷移しない。

なお、本実施形態における非接触は、送信電極３と受信電極５とが電気的に非接触であることを示す。

本発明は上述した各実施例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、低速な信号から高速な信号までの広範囲な信号の伝送を行うことができる非接触通信システムを提供できるので、電極同士の電気的接触が困難な状況における信号の伝送に好適に用いることができる。

１，１１，２１非接触通信システム
２送信回路
３送信電極
４受信回路
５受信電極
６プリチャージ回路（プリチャージ回路、第２のプリチャージ回路）
６’ プリチャージ回路（第１のプリチャージ回路）
７閾値可変回路
８ａインバータ回路（第１のインバータ回路）
８ｂインバータ回路（第２のインバータ回路）
１２振幅制限回路
４０，４６チップ
４１インタポーザ
４２，４３電極
４４，５０ビア
４５，４８送信電極
４７，４９受信電極
Ｃ，Ｃ１，Ｃ２容量
Ｄ，Ｄ１〜Ｄ４伝送線路
ＥＳＤ_Ｃ１，ＥＳＤ_Ｃ２ＥＳＤ対策回路の容量
ＩＮ入力（閾値可変回路の入力）
ＬＰＦローパスフィルタ
Ｎ１ノード（第１のノード）
Ｎ２ノード（第２のノード）
Ｏ，Ｒノード
ＯＵＴ出力（閾値可変回路の出力）
Ｒ１抵抗
Ｔ１，Ｔ２トランジスタ（抵抗部）
Ｔ３トランジスタ（第１のトランジスタ）
Ｔ４トランジスタ（第２のトランジスタ）
Ｔ５トランジスタ（第３のトランジスタ）
Ｔ６トランジスタ（第４のトランジスタ）
Ｔ７トランジスタ（第５のトランジスタ）
Ｔ８トランジスタ（第６のトランジスタ）
Ｔ２０，Ｔ２１トランジスタ（第１のインバータ部）
Ｔ２２，Ｔ２３トランジスタ（第２のインバータ部）
Ｔ３０，Ｔ３１トランジスタ（第３のインバータ部）
Ｔ４１，Ｔ４２トランジスタ（他の抵抗部）
Ｔ９〜Ｔ１２トランジスタ
ＶＤＤ電源電圧
Ｖ_Ｒ帰還信号
Ｖｏ，Ｖ_Ｌ出力信号
Ｖｒ受信信号
ＶＳＳ接地電圧
Ｖｓ送信信号

Claims

非接触で信号伝送を行う非接触通信システムであって、
送信信号を送信する送信回路と、
前記送信回路に接続された送信電極と、
前記送信電極からの前記送信信号を受信する受信電極と、
前記受信電極に接続されたノードに定常電圧を与えるプリチャージ回路と、
前記受信電極で受信した受信信号を入力とする閾値可変回路と、
前記閾値可変回路の出力信号を増幅するための、第１のインバータ回路および第２のインバータ回路とを備え、
前記第１のインバータ回路および前記第２のインバータ回路は、従属接続され、
前記第１のインバータ回路の出力を前記閾値可変回路に帰還させて前記閾値可変回路の閾値を変更し、
前記非接触は、前記送信電極と前記受信電極とが電気的に非接触であることを示すことを特徴とする非接触通信システム。
前記プリチャージ回路は、常時導通状態であるスイッチで形成される抵抗部と、前記抵抗部によって入力と出力とが短絡された第１のインバータ部とを有することを特徴とする請求項１に記載の非接触通信システム。
前記閾値可変回路は、振幅制限回路を有することを特徴とする請求項１に記載の非接触通信システム。
前記閾値可変回路は、
ゲート端子に前記帰還による帰還信号が入力され、ソース端子に電源電圧が印加され、ドレイン端子が第１のノードに接続された第１のトランジスタと、
ゲート端子が前記閾値可変回路の入力に接続され、ソース端子が前記第１のノードに接続され、ドレイン端子が前記閾値可変回路の出力に接続された第２のトランジスタと、
ゲート端子が前記入力に接続され、ソース端子が第２のノードに接続され、ドレイン端子が前記出力に接続された第３のトランジスタと、
ゲート端子に前記帰還信号が入力され、ソース端子が電気的に接地され、ドレイン端子が前記第２のノードに接続された第４のトランジスタと、
ゲート端子が前記入力に接続され、ソース端子に前記電源電圧が印加され、ドレイン端子が前記出力に接続された第５のトランジスタと、
ゲート端子が前記入力に接続され、ソース端子が電気的に接地され、ドレイン端子が前記出力に接続される第６のトランジスタとを備えることを特徴とする請求項１に記載の非接触通信システム。
前記振幅制限回路は、第２のインバータ部の入力と、該第２のインバータ部の出力とを短絡して構成されることを特徴とする請求項３に記載の非接触通信システム。
非接触で信号伝送を行う通信システムであって、
送信信号を送信する送信回路と、
前記送信回路に接続された送信電極と、
前記送信電極からの前記送信信号を受信する受信電極と、
前記受信電極で受信し、伝送線路を介した受信信号を入力とするローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタの出力が接続されたノードに第１の定常電圧を与える第１のプリチャージ回路と、
一端が前記第１のプリチャージ回路の出力に接続される容量と、
前記容量の他端が接続されたノードに第２の定常電圧を与える第２のプリチャージ回路と、
前記容量を介した信号を入力とする閾値可変回路と、
前記閾値可変回路の出力信号を増幅するための、第１のインバータ回路および第２のインバータ回路とを備え、
前記第１のインバータ回路および前記第２のインバータ回路は、従属接続され、
前記第１のインバータ回路の出力を前記閾値可変回路に帰還させて前記閾値可変回路の閾値を変更し、
前記非接触は、前記送信電極と前記受信電極とが電気的に非接触であることを示すことを特徴とする非接触通信システム。
前記ローパスフィルタは、一端が前記伝送線路を介して前記受信電極に接続された抵抗と、一端が前記抵抗の他端に接続された静電気放電対策回路の容量とを有し、
前記静電気放電対策回路の容量の他端は、電源電圧が印加されるか、電気的に接地されることを特徴とする請求項６に記載の非接触通信システム。
前記第２のプリチャージ回路は、常時導通状態であるスイッチで形成される抵抗部と、前記抵抗部によって入力と出力とが短絡された第１のインバータ部とを有し、
前記第１のプリチャージ回路は、常時導通状態である他のスイッチで形成される他の抵抗部と、前記他の抵抗部によって入力と出力とが短絡された第３のインバータ部とを有することを特徴とする請求項６に記載の非接触通信システム。
前記閾値可変回路は、振幅制限回路を有することを特徴とする請求項６に記載の非接触通信システム。