JP2011120003A - 差動通信用送信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源電圧範囲を越えるコモンモードノイズが発生した際、コモンモードチョークコイルを用いることなく、送信データを正常伝送可能な差動通信用送信装置を提供する。
【解決手段】通信線Ｌ１，Ｌ２と電源ラインとの間、通信線Ｌ１，Ｌ２とグランドラインとの間に、ＦＥＴＱ１〜Ｑ４からなるソースフォロワ回路を設ける。また、通信線Ｌ１，Ｌ２には、通信線Ｌ１，Ｌ２の電位に対し一定電圧だけ高い目標電位Ｖ１，Ｖ２及び一定電圧だけ低い目標電位Ｖ３，Ｖ４を生成する電圧源１１〜１４を設ける。そして、送信データが値１（High）であるとき、駆動スイッチ２１，２４を介してＱ１，Ｑ４のゲートに目標電位Ｖ１，Ｖ４を入力し、送信データが値０（Low ）であるとき、駆動スイッチ２２，２３を介してＱ２，Ｑ３のゲートに目標電位Ｖ２，Ｖ３を入力する。この結果、Ｌ１−Ｌ２間の電位差を、送信データに対応した一定電圧に制御できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、一対の通信線を介して送信データを差動伝送するのに用いられる差動通信用送信装置に関する。

従来、差動通信用送信装置においては、出力インピーダンスの小さいトランジスタを介して一対の通信線間に電源電圧を印加し、その印加電圧の極性を送信データの値に応じて反転させることで、送信データを差動伝送させる。

このため、各通信線に同相のコモンモードノイズが重畳され、各通信線の電位が上昇又は低下した際には、その電位が電源電圧の範囲内となるよう通信線に電流が流れ、差動出力が保持される。

しかし、この動作では、電源電圧を大きく逸脱するコモンモードノイズ(電圧）に対処できない。そこで、差動通信システムでは、通常、通信線に対し直列にコモンモードチョークコイルを設け、このチョークコイルにてコモンモードノイズを低減している（例えば、特許文献１等参照）。

ＷＯ２００６／０４０８６９

ところで、コモンモードチョークコイルは、磁性体コアと巻線とで構成されることから、送信回路や受信回路と共にＩＣ化することはできない。
このため、差動通信システムにおいて、コモンモードノイズによる通信不良を防止するために、コモンモードチョークコイルを用いると、基板面積が増加して送・受信装置の小型化の妨げになるとか、送・受信装置のコストアップを招く、という問題があった。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、通信線に電源電圧の範囲を越えるコモンモードノイズが重畳された場合でも、コモンモードチョークコイルを用いることなく、送信データを所定の差動電圧で伝送可能な差動通信用送信装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の差動通信用送信装置においては、駆動手段が、外部から入力される送信データの値に応じて、第１正極側出力素子部と第２負極側出力素子部、又は、第２正極側出力素子部と第１負極側出力素子部、を駆動することで、第１通信線と前記第２通信線との間に差動電圧を印加し、送信データを差動伝送させる。

また、請求項１に記載の差動通信用送信装置には、第１通信線及び第２通信線の電位を基準電位として、第１通信線及び第２通信線よりも一定電圧だけ高い第１目標電位及び第２目標電位と、第１通信線及び第２通信線よりも一定電圧だけ低い第３目標電位及び第４目標電位と、の少なくとも一方を生成する目標電位生成手段が備えられている。

そして、駆動手段は、第１正極側出力素子部と第２負極側出力素子部を駆動するときには、少なくとも、第１正極側出力素子部の制御端子に第２目標電位を入力するか、或いは、第２負極側出力素子部の制御端子に第３目標電位を入力することにより、第１通信線と第２通信線との間に、前記一定電圧に対応した差動電圧を発生させる。

また、駆動手段は、第２正極側出力素子部と第１負極側出力素子部を駆動するときには、少なくとも、第２正極側出力素子部の制御端子に第１目標電位を入力するか、或いは、第１負極側出力素子部の制御端子に第４目標電位を入力することにより、第１通信線と第２通信線との間に、前記一定電圧に対応し、且つ、第１正極側出力素子部と第２負極側出力素子部の駆動時とは異なる極性の差動電圧を発生させる。

つまり、本発明では、各通信線の電位を、他方の通信線の電位を基準電位として、その基準電位よりも一定電圧Ｖｃだけ高い目標電位又は一定電圧Ｖｃだけ低い目標電位に制御することで、各通信線間の電位差が略一定電圧Ｖｃとなるよう制御する。

従って、請求項１に記載の差動通信用送信装置によれば、一対の通信線に直流電源の電源電圧を越えるコモンモードノイズが重畳された場合であっても、各通信線間には、上記各目標電位を生成するのに用いられた一定電圧に対応する差動電圧を発生させることができる。

このため、請求項１に記載の差動通信用送信装置によれば、通信線にコモンモードチョークコイルを設けることなく、送信データを常時一定の差動電圧で伝送することができるようになり、送信データの伝送品質を確保することができる。また、通信線にコモンモードチョークコイルを設ける必要がないので、差動通信システム全体の小型化、低コスト化を図ることができる。

ここで、目標電位生成手段は、第１目標電位と第２目標電位を生成するように構成してもよく、第３目標電位と第４目標電位を生成するように構成してもよく、これら各電位（第１〜第４目標電位）を生成するように構成してもよい。

そして、目標電位生成手段を、各通信線よりも電位の高い第１、第２目標電位を生成するように構成した場合、駆動手段が第１正極側出力素子部と第２負極側出力素子部を駆動する際には、第１正極側出力素子部の制御端子に第２目標電位が入力されて、第１通信線の電位が第２通信線の電位よりも所定電圧だけ高くなる。

また、駆動手段が第２正極側出力素子部と第１負極側出力素子部を駆動する際には、第２正極側出力素子部の制御端子に第１目標電位が入力されて、第２通信線の電位が第１通信線の電位よりも所定電圧だけ高くなる。

このため、目標電位生成手段を、第１目標電位と第２目標電位との２つの目標電位を生成するように構成すれば、各通信線にコモンモードノイズが重畳されていない場合やコモンモードノイズの電位が正負の電源ラインの電圧範囲内にある場合に、各通信線間に所定の差動電圧を発生させることができるだけでなく、各通信線に負極側電源ラインよりも電位の低いコモンモードノイズが重畳された場合でも、一方の通信線をコモンモードノイズの電位、他方の通信線をコモンモードノイズよりも所定電圧だけ高い電位にすることで、各通信線間に所定の差動電圧を発生させることができるようになる。

一方、目標電位生成手段を、各通信線よりも電位の低い第３、第４目標電位を生成するように構成した場合、駆動手段が第１正極側出力素子部と第２負極側出力素子部を駆動する際には、第２負極側出力素子部の制御端子に第３目標電位が入力されて、第２通信線の電位が第１通信線の電位よりも所定電圧だけ低くなる。

また、駆動手段が第２正極側出力素子部と第１負極側出力素子部を駆動する際には、第１負極側出力素子部の制御端子に第４目標電位が入力されて、第１通信線の電位が第２通信線の電位よりも所定電圧だけ低くなる。

このため、目標電位生成手段を、第３目標電位と第４目標電位との２つの目標電位を生成するように構成すれば、各通信線にコモンモードノイズが重畳されていない場合やコモンモードノイズの電位が正負の電源ラインの電圧範囲内にある場合に、各通信線間に所定の差動電圧を発生させることができるだけでなく、各通信線に正極側電源ラインよりも電位の高いコモンモードノイズが重畳された場合でも、一方の通信線をコモンモードノイズの電位、他方の通信線をコモンモードノイズよりも所定電圧だけ低い電位にすることで、各通信線間に所定の差動電圧を発生させることができるようになる。

また、目標電位生成手段を、上記４つの目標電位（第１〜第４目標電位）を生成するよう構成すれば、駆動手段は、第１正極側出力素子部と第２負極側出力素子部を駆動する際には、第１正極側出力素子部及び第２負極側出力素子部の制御端子に第２目標電位及び第３目標電位を入力し、第２正極側出力素子部と第１負極側出力素子部を駆動する際には、第２正極側出力素子部及び第１負極側出力素子部の制御端子に第１目標電位及び第４目標電位を入力することになる。

従って、目標電位生成手段において、第１〜第４目標電位を生成するようにすれば、各通信線に重畳されたコモンモードノイズの電位が正極側電源ラインよりも高い場合、及び、負極側電源ラインよりも低い場合のいずれであっても、各通信線間に所定の差動電圧を発生させることができるようになる。

次に、請求項２に記載の差動通信用送信装置においては、上記各出力素子部が、通信線にＦＥＴのソース又はバイポーラトランジスタのエミッタを接続してなるソースフォロワ回路又はエミッタフォロワ回路にて構成されている。

このため、請求項２に記載の差動通信用送信装置によれば、駆動手段が、上記各出力素子部の制御端子（つまり、ＦＥＴのゲート又はバイポーラトランジスタのベース）に上記各目標電位を入力した際、各出力素子部に接続されている通信線の電位は、その目標電位とＦＥＴの閾値電圧若しくはバイポーラトランジスタのベース−エミッタ間電圧とで決まる一定電位となり、各通信線間の電位差（つまり差動電圧）を、ＦＥＴ若しくはバイポーラトランジスタ一つで所望電圧に設定することができるようになる。

また、請求項３に記載の差動通信用送信装置においては、目標電位生成手段が、正極側電源ラインと負極側電源ラインとの間に設けられた定電流回路と、この定電流回路にカレントミラー回路を介して接続された２つの電流経路と、これら２つの電流経路にそれぞれ設けられた一対の抵抗とを備え、各電流経路において、一対の抵抗の接続点に第１通信線及び第２通信線をそれぞれ接続することにより、各抵抗の接続点とは反対側に、第１通信線又は第２通信線の電位を基準電位とする上記各目標電位を発生するよう構成されている。

このため、請求項３に記載の差動通信用送信装置によれば、コモンモードノイズによって通信線の電位が直流電源の電源電圧範囲を越えた場合に、目標電位生成手段に対し、その電源電圧範囲を越えた外部電圧を供給することなく、目標電位生成手段にて、各通信線の電位を基準とする上記各目標電位を生成することができるようになる。

ところで、本発明では、通信線にコモンモードノイズが重畳されても、各通信線間に送信データに対応した一定の電位差（つまり差動電圧）を発生させることで、通信品質を確保しているが、各通信線の電位は、コモンモードノイズに応じて変化するため、受信装置側の入力レンジを越えてしまうことが考えられる。

そこで、このような問題を防止するには、請求項４に記載の差動通信用送信装置のように、第１正極側出力素子部及び第２正極側出力素子部には、それぞれ、第１通信線及び第２通信線の電位を正極側電源ラインの電位に対応した上限電位以下に制限する上限電位制限手段を並列に接続し、第１負極側出力素子部及び第２負極側出力素子部には、それぞれ、第１通信線及び第２通信線の電位を負極側電源ラインの電位に対応した下限電位以上に制限する下限電位制限手段を並列に接続するとよい。

つまり、このようにすれば、通信線間の電位差（つまり差動電圧）を送信データの値に応じた所定電圧に制御できるだけでなく、コモンモードノイズによって各通信線の電位が直流電源の電源電圧範囲から大きく逸脱し、受信装置側で送信データを受信できなくなるのを防止することができる。

第１実施形態の差動通信用送信装置の概略構成を表す概略構成図である。 第１実施形態の差動通信用送信装置の具体的構成を表す電気回路図である。 コモンモードノイズ発生時の差動電圧を測定した測定結果を表すタイムチャートである。 図３の測定結果を得るのに用いた差動通信システムの概略構成図である。 第２実施形態の差動通信用通信装置の構成を表す電気回路図である。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
まず、図１を用いて、本実施形態の差動通信用送信装置（以下、単に送信装置ともいう）の概略構成を説明する。

本実施形態の送信装置は、出力端子Ｔｏ１，Ｔｏ２を介して外部の通信線に接続される一対の通信線Ｌ１、Ｌ２を有し、この通信線Ｌ１，Ｌ２間に、送信データの値に応じて極性の変化する差動電圧を印加することで、外部の通信線を介して送信データを差動伝送させるものであり、例えば、自動車等のノイズが多い場所で差動通信システムを構築するのに用いられる。

図１に示すように、各通信線Ｌ１，Ｌ２には、ドレインがダイオードＤ１，Ｄ２を介して電源ラインに接続されたＦＥＴＱ１，Ｑ２のソースが接続されると共に、ドレインがダイオードＤ３，Ｄ４を介してグランドラインに接地されたＦＥＴＱ３，Ｑ４のソースが接続されている。

電源ラインは、直流電源の正極側に接続された正極側電源ラインであり、ダイオードＤ１，Ｄ２は、アノードが電源ラインに接続され、カソードがＦＥＴＱ１，Ｑ２のドレインに接続されている。また、ＦＥＴＱ１，Ｑ２は、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴにて構成されており、ソースが各通信線Ｌ１，Ｌ２に接続されることで、所謂ソースフォロワ回路を構成している。

このため、ＦＥＴＱ１，Ｑ２がオン状態になると、通信線Ｌ１，Ｌ２の電位が、ＦＥＴＱ１，Ｑ２のゲート電位よりもＦＥＴＱ１，Ｑ２の閾値電圧だけ低い電位に保持されることになる。

一方、グランドラインは、直流電源の負極側に接続された負極側電源ラインであり、ダイオードＤ３，Ｄ４は、カソードがグランドラインに接地され、アノードがＦＥＴＱ３，Ｑ４のドレインに接続されている。また、ＦＥＴＱ３，Ｑ４は、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴにて構成されており、ソースが各通信線Ｌ１，Ｌ２に接続されることで、所謂ソースフォロワ回路を構成している。

このため、ＦＥＴＱ３，Ｑ４がオン状態になると、通信線Ｌ１，Ｌ２の電位が、ＦＥＴＱ３，Ｑ４のゲート電位よりもＦＥＴＱ３，Ｑ４の閾値電圧だけ高い電位に保持されることになる。

また、本実施形態の送信装置には、通信線Ｌ１，Ｌ２の電位を基準電位として、これら各通信線Ｌ１，Ｌ２よりも一定電圧Ｖｃだけ高い目標電位Ｖ２，Ｖ１を生成する電圧源１１，１２、及び、通信線Ｌ１，Ｌ２の電位を基準電位として、これら各通信線Ｌ１，Ｌ２よりも一定電圧Ｖｃだけ低い目標電位Ｖ４，Ｖ３を生成する電圧源１３，１４が設けられている。

そして、ＦＥＴＱ１，Ｑ４のゲートには、入力端子Ｔｉ１，Ｔｉ２を介して入力される送信データが値１（換言すれば入力信号レベルがハイレベル）であるとき、オン状態となって、各ゲートに目標電位Ｖ１，Ｖ４を入力することにより、ＦＥＴＱ１，Ｑ４を駆動（オン）する駆動スイッチ２１，２４、及び、送信データが値０（換言すれば入力信号レベルがローレベル）であるとき、オン状態となって、ゲート−ソース間を短絡し、ＦＥＴＱ１，Ｑ４をオフさせる駆動停止スイッチ３１，３４、がそれぞれ接続されている。

また、ＦＥＴＱ２，Ｑ３のゲートには、送信データが値０（換言すれば入力信号レベルがローレベル）であるとき、オン状態となって、各ゲートに目標電位Ｖ２，Ｖ３を入力することにより、ＦＥＴＱ２，Ｑ３を駆動（オン）する駆動スイッチ２２，２３、及び、送信データが値１（換言すれば入力信号レベルがハイレベル）であるとき、オン状態となって、ゲート−ソース間を短絡し、ＦＥＴＱ２，Ｑ３をオフさせる駆動停止スイッチ３２，３３、がそれぞれ接続されている。

なお、図１において、駆動スイッチ２１〜２４及び駆動停止スイッチ３１〜３４に記載されている「Ｖｔｈ」は、これら各スイッチ２１〜２４、３１〜３４において、送信データが値１（ハイレベル）であるか値０（ローレベル）であるかを判断するための判定用電圧を表している。

そして、各スイッチ２１〜２４、３１〜３４内では、入力端子Ｔｉ１，Ｔｉ２を介して入力される送信データの信号レベルがこの判定用電圧Ｖｔｈよりも高いか否かによって、送信データの値を判定する。

このため、この判定用電圧Ｖｔｈには、送信データが値１であるときの入力信号レベル（ハイレベル）と送信データが値０であるときの入力信号レベル（ローレベル）との間の中間電圧が設定されている。

上記のように構成された本実施形態の送信装置においては、送信データが値１であるときには、ＦＥＴＱ１，Ｑ４がオン状態、ＦＥＴＱ２，Ｑ３がオフ状態となり、送信データが値０であるときには、ＦＥＴＱ２，Ｑ３がオン状態、ＦＥＴＱ１，Ｑ４がオフ状態となる。

このため、送信データが値１（ＦＥＴＱ１，Ｑ４がオン状態）であるときには、通信線Ｌ１の電位が、目標電位Ｖ１からＦＥＴＱ１の閾値電圧を減じた一定電位となり、通信線Ｌ２の電位が、目標電位Ｖ４にＦＥＴＱ４の閾値電圧を加えた一定電位となり、通信線Ｌ１−Ｌ２間の電位差は、一定電圧（＋Ｖｃ−閾値電圧）に制御される。

また、送信データが値０（ＦＥＴＱ２，Ｑ３がオン状態）であるときには、通信線Ｌ１の電位が、目標電位Ｖ３にＦＥＴＱ３の閾値電圧を加えた一定電位となり、通信線Ｌ２の電位が、目標電位Ｖ２からＦＥＴＱ２の閾値電圧を減じた一定電位となり、通信線Ｌ１−Ｌ２間の電位差は、一定電圧（−Ｖｃ＋閾値電圧）に制御される。

そして、出力端子Ｔｏ１，Ｔｏ２に接続される外部の通信線に電源電位を越えるコモンモードノイズが重畳されて、通信線Ｌ１，Ｌ２の電位が上昇したとしても、または出力端子Ｔｏ１，Ｔｏ２に接続される外部の通信線にグランドライン電位より低いコモンモードノイズが重畳されて、通信線Ｌ１，Ｌ２の電位が低下したとしても、通信線Ｌ１−Ｌ２間の電位差は、送信データの値に応じた一定電圧（＋Ｖｃ−閾値電圧、又は、−Ｖｃ＋閾値電圧）に保持される。

このため、本実施形態の送信装置によれば、出力端子Ｔｏ１，Ｔｏ２に接続される外部の通信線にコモンモードチョークコイルを設けることなく、送信データを略一定の差動電圧で伝送することができるようになり、送信データの伝送品質を確保することができる。

また、外部の通信線にコモンモードチョークコイルを設ける必要がないので、差動通信システム全体の小型化、低コスト化を図ることができる。
なお、図１に示した送信装置において、ＦＥＴＱ１，Ｑ２及びダイオードＤ１，Ｄ２は、本発明の第１，第２正極側出力素子部に相当し、ＦＥＴＱ３，Ｑ４及びダイオードＤ３，Ｄ４は、本発明の第１，第２負極側出力素子部に相当し、駆動スイッチ２１〜２４及び駆動停止スイッチ３１〜３４は、本発明の駆動手段に相当し、電圧源１１〜１４は、本発明の目標電位生成手段に相当する。また、目標電位Ｖ１〜Ｖ４のうち、Ｖ１は本発明の第２目標電位に相当し、Ｖ２は本発明の第１目標電位に相当し、Ｖ３は本発明の第４目標電位に相当し、Ｖ４は本発明の第３目標電位に相当する。
（具体的回路構成）
ここで、図１に示した電圧源１１〜１４は、外部電源を使って構成することができるが、通信線Ｌ１，Ｌ２に電源電圧Ｖｄを越えるコモンモードノイズが重畳された場合に対応できるようにするためには、外部電源の電源電圧を極めて高く設定する必要がある。このため、目標電位設定用の電圧源１１〜１４は、カレントミラー回路を使って構成するとよい。

また、駆動スイッチ２１〜２４及び駆動停止スイッチ３１〜３４は、送信データの値に応じてオン・オフ状態を切換可能なスイッチ回路であれば、どのような回路でも利用できるが、より簡単に構成するには、ＦＥＴやバイポーラトランジスタ等のスイッチング素子を利用するとよい。

そこで、次に、本実施形態の送信装置の具体的回路構成例として、電圧源１１〜１４を、カレントミラー回路を使って構成し、駆動スイッチ２１〜２４及び駆動停止スイッチ３１〜３４を、ＦＥＴを使って構成する場合について説明する。

図２に示すように、電圧源１１〜１４を、カレントミラー回路を用いて構成する際には、まず、電源電圧Ｖｄを利用して定電流を流す２つの定電流回路を形成する。
そして、一方の定電流回路は、電源ラインにソースが接続され、ドレインが抵抗Ｒ４１を介してグランドラインに接地され、ゲート−ドレイン間が直接接続されたｐチャネルのＭＯＳＦＥＴＱ４１にて構成する。

また、他方の定電流回路は、ソースがグランドラインに接地され、ドレインが抵抗Ｒ５１を介して電源ラインに接続され、ゲート−ドレイン間が直接接続されたｎチャネルのＭＯＳＦＥＴＱ５１にて構成する。

そして、これら各定電流回路のＦＥＴＱ４１及びＦＥＴＱ５１には、それぞれ、ゲート同士が接続されてカレントミラー回路を構成するＦＥＴＱ４２，Ｑ４３、及び、ＦＥＴＱ５２，Ｑ５３を接続し、ＦＥＴＱ４２からＦＥＴＱ５２、ＦＥＴＱ４３からＦＥＴＱ５３へと一方向に定電流が流れるように、ＦＥＴＱ４２−Ｑ５２間、及び、ＦＥＴＱ４３−Ｑ５３間に、ダイオードＤ１１，Ｄ１３、ダイオードＤ１２，Ｄ１４を設ける。

また更に、ダイオードＤ１１−Ｄ１３間、ダイオードＤ１２−Ｄ１４間に、それぞれ、抵抗値が同じ抵抗Ｒ１１，Ｒ１３、及び、抵抗Ｒ１２，Ｒ１４を設け、抵抗Ｒ１１，Ｒ１３の接続点を通信線Ｌ２に接続し、抵抗Ｒ１２，Ｒ１４の接続点を通信線Ｌ１に接続する。

この結果、抵抗Ｒ１１，Ｒ１３、及び、抵抗Ｒ１２，Ｒ１４には、それぞれ、定電流が流れ、これら各抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４の通信線Ｌ１又はＬ２とは反対側に、通信線Ｌ２又はＬ１の電位に比べて一定電圧Ｖｃ（＝各抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４の抵抗値×定電流値）だけ高いか低い目標電位Ｖ１〜Ｖ４が発生することになる。

各通信線Ｌ１，Ｌ２に電源電位より高い電位のコモンモードノイズが重畳された場合、ダイオードＤ１，Ｄ２は逆バイアスとなるため通信線Ｌ１，Ｌ２からＦＥＴＱ１，Ｑ２を通って電源に流れる電流は発生せず、一方でＬ１，Ｌ２よりも一定電圧Ｖｃだけ電位が低い目標電位Ｖ３，Ｖ４が生成される。よって、送信データが値１（ＦＥＴＱ１，Ｑ４がオン状態）であるときには、通信線Ｌ１の電位はコモンモードノイズ電位のままとなり、通信線Ｌ２の電位が、目標電位Ｖ４にＦＥＴＱ４の閾値電圧を加えた一定電位となるため、通信線Ｌ１−Ｌ２間の電位差は、一定電圧（＋Ｖｃ−閾値電圧）に制御される。

また、送信データが値０（ＦＥＴＱ２，Ｑ３がオン状態）であるときには、通信線Ｌ１の電位が、目標電位Ｖ３にＦＥＴＱ３の閾値電圧を加えた一定電位となり、通信線Ｌ２の電位はコモンモードノイズ電位のままとなるため、通信線Ｌ１−Ｌ２間の電位差は、一定電圧（−Ｖｃ＋閾値電圧）に制御される。

各通信線Ｌ１，Ｌ２にグランドラインの電位より低い電位のコモンモードノイズが重畳された場合、ダイオードＤ３，Ｄ４は逆バイアスとなるためグランドラインからＦＥＴＱ３，Ｑ４を通って通信線Ｌ１，Ｌ２に流れる電流は発生せず、一方でＬ１，Ｌ２よりも一定電圧Ｖｃだけ電位が高い目標電位Ｖ１，Ｖ２が生成される。よって、送信データが値１（ＦＥＴＱ１，Ｑ４がオン状態）であるときには、通信線Ｌ１の電位が、目標電位Ｖ１からＦＥＴＱ１の閾値電圧を減じた一定電位となり、通信線Ｌ２の電位はコモンモードノイズ電位のままとなるため、通信線Ｌ１−Ｌ２間の電位差は、一定電圧（＋Ｖｃ−閾値電圧）に制御される。

また、送信データが値０（ＦＥＴＱ２，Ｑ３がオン状態）であるときには、通信線Ｌ１の電位はコモンモードノイズ電位のままとなり、通信線Ｌ２の電位が、目標電位Ｖ２からＦＥＴＱ２の閾値電圧を減じた一定電位となり、通信線Ｌ１−Ｌ２間の電位差は、一定電圧（−Ｖｃ＋閾値電圧）に制御される。

このように、目標電位生成手段としての電圧源１１〜１４を、カレントミラー回路を使って構成した際には、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４に定電流を流すことによって、通信線Ｌ１，Ｌ２よりも一定電圧Ｖｃだけ電位が高いまたは低い目標電位Ｖ１〜Ｖ４を生成できることから、目標電位Ｖ１〜Ｖ４の生成のために、別途、高電圧を発生可能な外部電源を設ける必要はなく、出力端子Ｔｏ１，Ｔｏ２に接続される外部の通信線に電源電位を越えるコモンモードノイズが重畳されて、通信線Ｌ１，Ｌ２の電位が上昇したとしても、または出力端子Ｔｏ１，Ｔｏ２に接続される外部の通信線にグランドライン電位より低いコモンモードノイズが重畳されて、通信線Ｌ１，Ｌ２の電位が低下したとしても、通信線Ｌ１−Ｌ２間の電位差は、送信データの値に応じた一定電圧（＋Ｖｃ−閾値電圧、又は、−Ｖｃ＋閾値電圧）に保持される。

次に、駆動スイッチ２１〜２４及び駆動停止スイッチ３１〜３４を、ＦＥＴを使って構成する際には、図２に例示するように、入力端子Ｔｉ１，Ｔｉ２を介して入力される入力信号（送信データ）をそのまま流す信号ラインとは別に、入力信号の信号レベル（換言すれば送信データの論理）を反転回路ＮＯＴにて反転して流す反転ラインを設ける。

また、駆動スイッチ２１，２２及び駆動停止スイッチ３１，３２は、ｐチャネルのＭＯＳＦＥＴＱ２１，Ｑ２２，Ｑ３１，Ｑ３２にて構成し、ＦＥＴＱ２１，Ｑ３１のソース、及び、ＦＥＴＱ２２，Ｑ３２のソースを、それぞれ、ＦＥＴＱ１，Ｑ２のゲートに接続すると共に、抵抗Ｒ１，Ｒ２を介して、電源ラインに接続する。

また、駆動スイッチ２３，２４及び駆動停止スイッチ３３，３４は、ｎチャネルのＭＯＳＦＥＴＱ２３，Ｑ２４，Ｑ３３，Ｑ３４にて構成し、ＦＥＴＱ２３，Ｑ３３のソース、及び、ＦＥＴＱ２４，Ｑ３４のソースを、それぞれ、ＦＥＴＱ３，Ｑ４のゲートに接続すると共に、抵抗Ｒ３，Ｒ４を介して、グランドラインに接地する。

そして、駆動スイッチ２１〜２４を構成するＦＥＴＱ２１〜Ｑ２４のドレインは、目標電位Ｖ１〜Ｖ４が発生する抵抗Ｒ１１〜１４の一端側に接続し、駆動停止スイッチ３１〜３４を構成するＦＥＴＱ３１〜Ｑ３４のドレインは、ＦＥＴＱ１〜Ｑ４のソースに接続する。

また、ＦＥＴＱ２１，Ｑ２３，Ｑ３２，Ｑ３４のゲートは、入力信号（送信データ）が反転されて流れる反転ラインに接続し、ＦＥＴＱ３１，Ｑ３３，Ｑ２２，Ｑ２４のゲートは、入力信号（送信データ）がそのまま流れる信号ラインに接続する。

このように構成された図２の送信装置においては、送信データが値１であるとき、ＦＥＴＱ２１，Ｑ２４，Ｑ３２，Ｑ３３がオン状態となって、ＦＥＴＱ１，Ｑ４のゲートに目標電位Ｖ１，Ｖ４が入力され、ＦＥＴＱ１，Ｑ４がオン状態、ＦＥＴＱ２，Ｑ３がオフ状態となる。また、送信データが値０であるとき、ＦＥＴＱ２２，Ｑ２３，Ｑ３１，Ｑ３４がオン状態となって、ＦＥＴＱ２，Ｑ３のゲートに目標電位Ｖ２，Ｖ３が入力され、ＦＥＴＱ２，Ｑ３がオン状態、ＦＥＴＱ１，Ｑ４がオフ状態となる。

従って、図１に示した送信装置を、図２に示すようなカレントミラー回路やＦＥＴＱ２１〜Ｑ２４，Ｑ３１〜Ｑ３４を使って構成しても、上記と同様に動作することになり、上述した効果を得ることができる。
（差動電圧測定）
次に、本実施形態の送信装置を用いて送信データを差動伝送する際、その伝送路（外部の通信線）に電源電圧Ｖｄを越えるコモンモードノイズが重畳されたときに、送信装置側及び受信装置側で得られる差動電圧を測定（シミュレーション）した。その測定結果を、図３に示す。

なお、この測定（シミュレーション）は、図４に示すように、本実施形態の送信装置の出力端子Ｔｏ１，Ｔｏ２に、コイルやコンデンサ等にて構成した疑似伝送路１０を接続し、送信データを一定周期で反転させることで、送信装置から送信データを送信させ、更に、疑似伝送路１０にコモンモードノイズを注入することにより行った。

図３は、この測定（シミュレーション）で得られた出力端子Ｔｏ１，Ｔｏ２毎の電圧（出力端各相電圧）、出力端子Ｔｏ１−Ｔｏ２間の差動電圧（出力端差動電圧）、及び、疑似伝送路１０の終端での差動電圧（受信端差動電圧）を表している。電源電圧Ｖｄは５Ｖとしている。

図３から明らかなように、出力端各相電圧は、疑似伝送路１０に注入したコモンモードノイズによって、同相で大きく変動するが、出力端差動電圧は、この変動の影響を受けることなく、送信データの値に応じて変動している。また、受信端差動電圧についても、コモンモードノイズの影響を受けることなく、出力端差動電圧に対応して変化している。

従って、この測定（シミュレーション）結果からも、本実施形態の送信装置によれば、通信線に電源電圧Ｖｄを越えるコモンモードノイズが重畳された場合であっても、送信データを正常に差動伝送できることが判る。

なお、図４に示した送信装置は、図１に示した送信装置において、電圧源１１〜１４を、カレントミラー回路を使って構成したものを表しているが、この送信装置の構成は、図１，図２に示した送信装置を組み合わせたものであるため、図１、２と同様の符号を付与し、説明は省略する。
［第２実施形態］
図５は、本発明（詳しくは請求項４）が適用された第２実施形態の送信装置全体の構成を表す電気回路図である。

本実施形態の送信装置は、第１実施形態の図２に示したものと略同様に構成されており、図２に示したものと異なる点は、第１，第２正極側出力素子部及び第１，第２負極側出力素子部を構成しているＦＥＴＱ１〜Ｑ４に対し並列に、ＦＥＴＱ６１〜Ｑ６４を接続し、通信線Ｌ１，Ｌ２に電源電圧Ｖｄを越える正極性又は負極性のコモンモードノイズが重畳された際に、ダイオードＤ６１〜Ｄ６４を介して通信線−電源ライン間若しくはグランドライン−通信線間に電流を流すことで、通信線Ｌ１，Ｌ２の電位が電源電圧Ｖｄの電圧範囲を越えて変化するのを防止するようにした点である。

すなわち、本実施形態の送信装置において、ＦＥＴＱ６１，Ｑ６２は、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴにて構成されており、ソース及びゲートが、それぞれ、ＦＥＴＱ１，Ｑ２のソース及びゲートに接続され、ドレインがダイオードＤ６１，Ｄ６２を介して電源ラインに接続されている。なお、ダイオードＤ６１，Ｄ６２は、アノードがＦＥＴＱ６１，Ｑ６２のドレインに接続され、カソードが電源ラインに接続されている。

また、ＦＥＴＱ６３，Ｑ６４は、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴにて構成されており、ソース及びゲートが、それぞれ、ＦＥＴＱ３，Ｑ４のソース及びゲートに接続され、ドレインがダイオードＤ６１，Ｄ６２を介してグランドラインに接地されている。なお、ダイオードＤ６３，Ｄ６４は、カソードがＦＥＴＱ６３，Ｑ６４のドレインに接続され、アノードがグランドラインに接地されている。

このため、通信線Ｌ１，Ｌ２に電源ラインの電位を越えるコモンモードノイズが重畳された際に、ＦＥＴＱ６１，Ｑ６２は、それぞれＦＥＴＱ１，Ｑ２がオン状態であるときにゲート電位が抵抗Ｒ１，Ｒ２により電源電位側に引かれてソース電位より低くなるためオン状態となり、ダイオードＤ６１，Ｄ６２を介して通信線Ｌ１，Ｌ２から電源ラインへと電流を流すことで、通信線Ｌ１，Ｌ２の電位を、電源ラインよりもダイオードＤ６１，Ｄ６２の順方向電圧だけ低い上限電位以下に制限するよう動作する。ＦＥＴＱ６１，６２はそれぞれ、ＦＥＴＱ１，Ｑ２がオフ状態であるとき、すなわちＱ３１，Ｑ３２がオン状態のときゲートとソースが同電位となり、オフ状態となる。

また、通信線Ｌ１，Ｌ２にグランドラインの電位よりも低い負極性のコモンモードノイズが重畳された際に、ＦＥＴＱ６３，Ｑ６４は、それぞれＦＥＴＱ３，Ｑ４がオン状態であるときにゲート電位が抵抗Ｒ３，Ｒ４によりグランドライン電位側に引かれてソース電位より高くなるためオン状態となり、ダイオードＤ６３，Ｄ６４を介してグランドラインから通信線Ｌ１，Ｌ２へと電流を流すことで、通信線Ｌ１，Ｌ２の電位を、グランドラインよりもダイオードＤ６３，Ｄ６４の順方向電圧だけ高い下限電位以上に制限するよう動作する。ＦＥＴＱ６３，６４はそれぞれ、ＦＥＴＱ３，Ｑ４がオフ状態であるとき、すなわちＱ３３，Ｑ３４がオン状態のときゲートとソースが同電位となり、オフ状態となる。

従って、本実施形態の送信装置によれば、通信線Ｌ１，Ｌ２間の電位差（つまり差動電圧）を送信データの値に応じた一定電圧に制御できるだけでなく、コモンモードノイズによって各通信線Ｌ１，Ｌ２の電位が直流電源の電源電圧範囲から大きく逸脱して、受信装置側で送信データを受信できなくなるのを防止することができる。

なお、本実施形態においては、ＦＥＴＱ６１，Ｑ６２及びダイオードＤ６１，Ｄ６２が、本発明の上限電位制限手段に相当し、ＦＥＴＱ６３，Ｑ６４及びダイオードＤ６３，Ｄ６４が、本発明の下限電位制限手段に相当する。

以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にて、種々の態様をとることができる。
例えば、上記実施形態では、差動通信用の通信線Ｌ１，Ｌ２に正／負の電圧を印加する第１，第２正極側出力素子部、及び、第１，第２負極側出力素子部には、ｎチャネル若しくはｐチャネルのＭＯＳＦＥＴからなるソースフォロワ回路を用いるものとして説明したが、これら各出力素子部には、ＮＰＮ型若しくはＰＮＰ型のバイポーラトランジスタからなるエミッタフォロワ回路を用いるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、各通信線Ｌ１，Ｌ２の電位を基準として、各通信線Ｌ１，Ｌ２よりも一定電圧Ｖｃだけ高い目標電位Ｖ２，Ｖ１と、各通信線Ｌ１，Ｌ２よりも一定電圧Ｖｃだけ低い目標電位Ｖ４，Ｖ３とを生成し、送信データの値に応じて、目標電位Ｖ１，Ｖ４をＦＥＴＱ１，Ｑ４のゲートに印加するか、目標電位Ｖ２，Ｖ３をＦＥＴＱ２，Ｑ３のゲートに印加するかを切り換えることで、各通信線Ｌ１，Ｌ２間に一定電圧Ｖｃに対応した所定の差動電圧を発生させるものとして説明したが、目標電位Ｖ１とＶ２、及び、目標電位Ｖ３とＶ４、の一方を生成し、その生成した目標電位Ｖ１とＶ２若しくはＶ３とＶ４を、対応するＦＥＴＱ１，Ｑ２若しくはＦＥＴＱ３，Ｑ４のゲートに印加することで、各通信線Ｌ１，Ｌ２間に差動電圧を発生させるようにしてもよい。

そして、このようにした場合には、通信線Ｌ１，Ｌ２にグランド電位よりも電位が低いコモンモードノイズが重畳されたとき、或いは、通信線Ｌ１，Ｌ２に正極側電源ラインよりも電位が高いコモンモードノイズが重畳されたときに、差動通信を正常に実行できなくなるのを防止できることから、通信線Ｌ１，Ｌ２に重畳されるコモンモードノイズの電位が正／負のいずれかとなる条件下で利用するようにすればよい。

Ｌ１，Ｌ２…通信線、Ｑ１〜Ｑ４・・・ＦＥＴ、Ｄ１〜Ｄ４・・・ダイオード、Ｒ１〜Ｒ４・・・抵抗、Ｔｉ１，Ｔｉ２…入力端子、Ｔｏ１，Ｔｏ２…出力端子、２１〜２４・・・駆動スイッチ、Ｑ２１〜Ｑ２４…ＦＥＴ、３１〜３４・・・駆動停止スイッチ、Ｑ３１〜Ｑ３４…ＦＥＴ、１１〜１４・・・電圧源、Ｑ４１〜Ｑ４３，Ｑ５１〜Ｑ５３・・・ＦＥＴ、Ｒ１１〜Ｒ１４・・・抵抗、Ｄ１１〜Ｄ１４・・・ダイオード、ＮＯＴ・・・反転回路、１０・・・疑似伝送路。

Claims (4)

1. 差動通信用の第１通信線及び第２通信線と、直流電源の正極側に接続された正極側電源ラインとの間にそれぞれ設けられた第１正極側出力素子部及び第２正極側出力素子部と、
   前記第１通信線及び第２通信線と、前記直流電源の負極側に接続された負極側電源ラインとの間にそれぞれ設けられた第１負極側出力素子部及び第２負極側出力素子部と、
   外部から入力される送信データの値に応じて、前記第１正極側出力素子部と前記第２負極側出力素子部、又は、前記第２正極側出力素子部と前記第１負極側出力素子部、を駆動することで、前記第１通信線と前記第２通信線との間に差動電圧を印加し、前記送信データを差動伝送させる駆動手段と、
   を備えた差動通信用送信装置において、
   前記第１通信線及び第２通信線の電位を基準電位として、前記第１通信線及び第２通信線よりも一定電圧だけ高い第１目標電位及び第２目標電位と、前記第１通信線及び第２通信線よりも一定電圧だけ低い第３目標電位及び第４目標電位と、の少なくとも一方を生成する目標電位生成手段を備え、
   前記駆動手段は、
   前記第１正極側出力素子部と前記第２負極側出力素子部を駆動するときには、少なくとも、前記第１正極側出力素子部の制御端子に前記第２目標電位を入力するか、或いは、前記第２負極側出力素子部の制御端子に前記第３目標電位を入力することにより、前記第１通信線と前記第２通信線との間に、前記一定電圧に対応した差動電圧を発生させ、
   前記第２正極側出力素子部と前記第１負極側出力素子部を駆動するときには、少なくとも、前記第２正極側出力素子部の制御端子に前記第１目標電位を入力するか、或いは、前記第１負極側出力素子部の制御端子に前記第４目標電位を入力することにより、前記第１通信線と前記第２通信線との間に、前記一定電圧に対応し、且つ、前記第１正極側出力素子部と前記第２負極側出力素子部の駆動時とは異なる極性の差動電圧を発生させることを特徴とする差動通信用送信装置。
2. 前記各出力素子部は、前記各通信線にＦＥＴのソース又はバイポーラトランジスタのエミッタを接続してなるソースフォロワ回路又はエミッタフォロワ回路にて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の差動通信用送信装置。
3. 前記目標電位生成手段は、
   前記正極側電源ラインと前記負極側電源ラインとの間に設けられた定電流回路と、
   該定電流回路にカレントミラー回路を介して接続された２つの電流経路と、
   該２つの電流経路にそれぞれ設けられた一対の抵抗と、
   を備え、前記２つの電流経路において、前記一対の抵抗の接続点に前記第１通信線及び第２通信線をそれぞれ接続することにより、前記各抵抗の前記接続点とは反対側に、前記第１通信線又は第２通信線の電位を基準電位とする前記各目標電位を発生するよう構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の差動通信用送信装置。
4. 前記第１正極側出力素子部及び第２正極側出力素子部には、それぞれ、前記第１通信線及び第２通信線の電位を前記正極側電源ラインの電位に対応した上限電位以下に制限する上限電位制限手段が並列接続され、
   前記第１負極側出力素子部及び第２負極側出力素子部には、それぞれ、前記第１通信線及び第２通信線の電位を前記負極側電源ラインの電位に対応した下限電位以上に制限する下限電位制限手段が並列接続されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の差動通信用送信装置。

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