JP2011228826A

JP2011228826A - インターフェイス装置

Info

Publication number: JP2011228826A
Application number: JP2010094670A
Authority: JP
Inventors: Jiro Ikemura; 次朗池村; Shinya Miyazaki; 慎也宮嵜; Ryogo Imanishi; 亮五今西
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2010-04-16
Filing date: 2010-04-16
Publication date: 2011-11-10
Also published as: WO2011128956A1

Abstract

【課題】インピーダンスの不整合による終端反射の影響を軽減し、良好な信号伝達特性を確保する。
【解決手段】信号伝送経路２０の受信経路から送られてくる信号を受信する受信回路１と、受信経路を終端するインピーダンス値可変の受信用可変インピーダンス素子２と、受信信号を４つ以上の閾値電圧に基づきレベル弁別するレベル弁別回路３と、レベル弁別回路３の検出結果から各弁別レベルごとの期間を算出するレベル別期間算出回路４と、レベル別期間算出回路４による弁別レベルごとの期間の大小比較に基づいて受信用可変インピーダンス素子２のインピーダンス値を調整するインピーダンス値調整回路５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、高速デジタルデータ通信系において信号伝送経路を介して送受信するインターフェイス装置にかかわり、詳しくは、信号伝送経路の送信経路または受信経路をそれぞれ終端する送信用または受信用可変インピーダンス素子のインピーダンス値調整を通じて、種々様々な送信信号波形または受信信号波形の変容に対し常に適正に送信信号波形または受信信号波形を整形し、終端反射に起因する波形歪を矯正するための技術に関する。

Ｓｅｒｉａｌ−ＡＴＡ、ＵＳＢなどの高速インターフェイスでは、データの転送レートの高速化に伴って通信信号の周波数の高速化が進んでいる。例えばＳｅｒｉａｌ−ＡＴＡにおいては、Ｇｅｎ１ｉで通信速度１．５Ｇｂｐｓ（通信信号最大周波数：７５０ＭＨｚ）、Ｇｅｎ２ｉで通信速度３Ｇｂｐｓ（同：１．５ＧＨｚ）の信号伝送を行う。これらの高速インターフェイスにおいては信号の終端反射を抑えることが重要であり、そのために信号伝送経路のインピーダンス整合が必要となる。このためこれらの高速インターフェイスでは、規格によって終端インピーダンスの値が規定されている。例えばＳｅｒｉａｌ−ＡＴＡにおいては、終端抵抗を５０Ω（差動信号の場合は１００Ω）にしてインピーダンス整合をとる。

近時は、信号伝送速度の高速化に従い、信号伝送経路に存在する抵抗／容量／インダクタに伴う終端反射の影響が無視できないものとなってきている。信号伝送速度が低い場合では一般的な手法であるＤＣ的な終端抵抗の調整で問題ないが、信号伝送経路においては抵抗／容量／インダクタの成分が存在することから伝送速度が上がると終端インピーダンスとの差異が発生し、波形に終端反射の影響が現れるようになる。

特許文献１には、伝送線路を介して信号を受信する信号受信部に対する伝送線路の終端装置が開示されている。その装置は、オーバーシュート検出手段、アンダーシュート検出手段および終端インピーダンス可変設定手段を備えている。オーバーシュート検出手段は、受信信号に対して予め定められた第１の基準電位以上の電位を検出する。アンダーシュート検出手段は、受信信号に対して予め定められた第２の基準電位以下の電位を検出する。終端インピーダンス可変設定手段は、オーバーシュート検出手段による検出信号とアンダーシュート検出手段による検出信号を入力し、両検出信号に基づいて伝送線路の信号受信部に対する入力インピーダンスを可変することにより、受信信号が第１の基準電位と第２の基準電位との間に収まるように制御する。

また、特許文献２には、電子回路基板の電気信号の波形の乱れを検出する波形乱れ検出装置が開示されている。この装置は、データ入力装置、波形乱れ検出手段、データ記憶装置、演算処理装置および出力装置を備えている。データ入力装置が電気信号の波形データを読み込み、波形乱れ検出手段がデータ入力装置からの波形データにおいて波形の乱れを検出する。データ記憶装置は波形乱れ検出手段で使用する各種判定値を記憶している。演算処理装置は波形乱れ検出手段における各種命令により波形乱れ検出の演算処理を行い、出力装置はその演算処理結果である波形乱れ検出結果を出力する。

特開２００３−２１８６７１号公報特開２００２−２１４２６４号公報

特許文献１による終端インピーダンス可変設定手段では、オーバーシュートおよびアンダーシュート以外の波形の乱れに対しては、これらを検出することができず、終端インピーダンスの補正が行えない。

また、特許文献２による波形乱れ検出装置では、波形の乱れの検出のみとなっており、終端反射の影響を受けにくい波形となるように終端抵抗を調整するシーケンスがない。

本発明は、このような事情に鑑みて創作したものであり、インピーダンスの不整合による終端反射の影響を軽減し、良好な信号伝達特性を確保することを目的としている。

インターフェイス装置についての本発明は、次のような手段を講じることにより上記の課題を解決するものである。

（１）本発明によるインターフェイス装置は、
信号伝送経路の受信経路から送られてくる信号を受信する受信回路と、
前記受信経路を終端するインピーダンス値可変の受信用可変インピーダンス素子と、
前記受信信号を４つ以上の閾値電圧に基づきレベル弁別するレベル弁別回路と、
前記レベル弁別回路の検出結果から各弁別レベルごとの期間を算出するレベル別期間算出回路と、
前記レベル別期間算出回路による弁別レベルごとの期間の大小比較に基づいて前記受信用可変インピーダンス素子のインピーダンス値を調整するインピーダンス値調整回路とを備えたものである。

（２）また、本発明によるインターフェイス装置は、
信号伝送経路の受信経路から送られてくる信号を受信する受信回路と、
前記受信経路を終端するインピーダンス値可変の受信用可変インピーダンス素子と、
前記受信回路の受信結果の信号を４つ以上の閾値電圧に基づきレベル弁別するレベル弁別回路と、
前記レベル弁別回路の検出結果から各弁別レベルごとの期間を算出するレベル別期間算出回路と、
前記レベル別期間算出回路による弁別レベルごとの期間の大小比較に基づいて前記受信用可変インピーダンス素子のインピーダンス値を調整するインピーダンス値調整回路とを備えたものである。

（３）また、本発明によるインターフェイス装置は、
信号伝送経路の受信経路から送られてくる信号を受信する受信能力可変の受信回路と、
前記受信能力可変の受信回路の受信結果を４つ以上の閾値電圧に基づきレベル弁別するレベル弁別回路と、
前記レベル弁別回路の検出結果から各弁別レベルごとの期間を算出するレベル別期間算出回路と、
前記レベル別期間算出回路による弁別レベルごとの期間の大小比較に基づいて前記受信能力可変の受信回路の受信能力を調整する受信能力調整回路とを備えたものである。

（４）上記（１），（２）の構成において、
さらに、前記信号伝送経路に対し信号を送信する送信回路と、
前記信号伝送経路の送信経路を終端するインピーダンス値可変の送信用可変インピーダンス素子とを備え、
前記インピーダンス値調整回路は、前記レベル別期間算出回路による弁別レベルごとの期間の大小比較に基づいて受信用可変インピーダンス素子のインピーダンス値を調整した後に、そのときの調整結果を反映させることで送信用可変インピーダンス素子のインピーダンス値を調整するように構成されている。

本発明によれば、受信信号を４つ以上の閾値電圧と比較してレベル弁別し、オーバーシュート検出期間、アンダーシュート検出期間、ハイ側検出期間、ロウ側検出期間の少なくとも４つの期間の情報を取得し、それら各期間の総合判断に基づいて受信用可変インピーダンス素子のインピーダンス値を調整するように構成したので、種々様々な受信信号波形の変容に対し常に適正に受信信号波形を整形し、終端反射に起因する波形歪を矯正することができ、良好な信号伝送特性を確保することができる。

本発明の実施例１におけるインターフェイス装置の構成を概略的に示す回路図本発明の実施例２におけるインターフェイス装置の構成を概略的に示す回路図本発明の実施例３におけるインターフェイス装置の構成を概略的に示す回路図本発明の実施例４におけるインターフェイス装置の構成を概略的に示す回路図本発明の実施例５におけるインターフェイス装置の構成を概略的に示す回路図本発明の実施例６におけるインターフェイス装置の構成を概略的に示す回路図本発明の実施例７におけるインターフェイス装置の構成を概略的に示す回路図本発明の実施例８におけるインターフェイス装置の構成を概略的に示す回路図本発明の実施例９におけるインターフェイス装置の構成を概略的に示す回路図正常な波形と閾値の関係を示す図オーバーシュートとアンダーシュートを示す図調整後の波形図

上記した本発明のインターフェイス装置について、以下、実施の形態のレベルで説明する。理解を容易にするため、後述する実施例で用いる図面を参照しながら説明することとする（ただし、本発明は同図によって制限を受けるものではない）。《１》，《２》，《３》…等の括弧付き数字は〔特許請求の範囲〕の請求項番号と呼応する。

《１》本項においては、後述する実施例で用いる図１を参照しながら説明する。本発明は、信号伝送経路を介して信号を受信するインターフェイス装置に関する。このインターフェイス装置１０は、受信回路１、受信用可変インピーダンス素子２、レベル弁別回路３、レベル別期間算出回路４およびインピーダンス値調整回路５を備えている。受信回路１は、外部から信号伝送経路２０を介して送信されてくる信号を受信するものである。受信用可変インピーダンス素子２は、信号伝送経路２０につながる受信経路を終端するもので、そのインピーダンス値が可変（変更可能）とされている。レベル弁別回路３は、閾値電圧を４レベル以上もち、これらの閾値電圧との比較対照に基づき受信信号のレベルを弁別するものとして構成されている。レベル別期間算出回路４は、レベル弁別回路３の検出結果から各弁別レベルごとの期間を算出するものとして構成されている。インピーダンス値調整回路５は、レベル別期間算出回路４による弁別レベルごとの期間の大小比較に基づいて受信用可変インピーダンス素子２のインピーダンス値を調整するように構成されている。

以上を要するに、本発明のインターフェイス装置は、信号伝送経路２０の受信経路から送られてくる信号を受信する受信回路１と、受信経路１を終端するインピーダンス値可変の受信用可変インピーダンス素子２と、前記受信信号を４つ以上の閾値電圧に基づきレベル弁別するレベル弁別回路３と、レベル弁別回路３の検出結果から各弁別レベルごとの期間を算出するレベル別期間算出回路４と、レベル別期間算出回路４による弁別レベルごとの期間の大小比較に基づいて受信用可変インピーダンス素子２のインピーダンス値を調整するインピーダンス値調整回路５とを備えたものである。

上記の構成においては、レベル弁別回路３が受信信号を４つ以上の閾値電圧と比較してレベル弁別し、レベル別期間算出回路４が各弁別レベルごとの期間を算出するので、オーバーシュート検出期間、アンダーシュート検出期間、ハイ側検出期間、ロウ側検出期間の少なくとも４つの期間の情報が得られる。インピーダンス値調整回路５は、それら各期間の総合判断に基づいて受信用可変インピーダンス素子２のインピーダンス値を調整する。終端反射に起因して受信信号波形に歪が生じると、その影響はオーバーシュート検出期間、アンダーシュート検出期間、ハイ側検出期間、ロウ側検出期間に及ぶ。逆にいえば、オーバーシュート検出期間、アンダーシュート検出期間、ハイ側検出期間、ロウ側検出期間を調べて、相互の関係が一定の条件に従うように、受信用可変インピーダンス素子２のインピーダンス値を調整するようにフィードバック制御すれば、種々様々な受信信号波形の変容に対して、常に適正に受信信号波形を整形し、終端反射に起因する波形歪を矯正することが可能になる。

《２》図１０、図１１を参照して説明する。図１０はデューティ比５０％の波形のきれいな理想的な信号波形を示し、図１１はオーバーシュート、アンダーシュートを生じた信号波形を示す。上記《１》の構成において、レベル弁別回路３における４つの閾値電圧については、高い方から順に、第１の閾値電圧Ｖth1 、第２の閾値電圧Ｖth2 、第３の閾値電圧Ｖth3 、第４の閾値電圧Ｖth4 とする。受信信号の理想の波形が、想定されるハイレベルとロウレベルとの間を交互に繰り返す形状であるとする。第１の閾値電圧Ｖth1 は、ハイレベル上方閾値電圧とも呼ばれ、受信信号の想定されるハイレベルの上側に設定され、オーバーシュート検出期間Ｔ_OVを定める。第２の閾値電圧Ｖth2 は、ハイレベル下方閾値電圧とも呼ばれ、受信信号の想定されるハイレベルの下側に設定され、ハイ側検出期間Ｔ_Hを定める。第３の閾値電圧Ｖth3 は、ロウレベル上方閾値電圧と呼ばれ、受信信号の想定されるロウレベルの上側に設定され、ロウ側検出期間Ｔ_Lを定める。第４の閾値電圧Ｖth4 は、ロウレベル下方閾値電圧とも呼ばれ、受信信号の想定されるロウレベルの下側に設定され、アンダーシュート検出期間Ｔ_UNを定める。

《３》図１１を参照して説明する。図１１はオーバーシュート、アンダーシュートを生じた信号波形を示す。上記《２》の構成において、インピーダンス値調整回路５による受信用可変インピーダンス素子２に対するインピーダンス値の調整は次のように行われるものとする。レベル弁別回路３の判定による受信信号レベルが第１の閾値電圧Ｖth1 を超える期間をオーバーシュート検出期間Ｔ_OVとする。同様に、受信信号レベルが第２の閾値電圧Ｖth2 より高い期間をハイ側検出期間Ｔ_Hとする。同様に、受信信号レベルが第３の閾値電圧Ｖth3 より低い期間をロウ側検出期間Ｔ_Lとする。同様に、受信信号レベルが第４の閾値電圧Ｖth4 を下回る期間をアンダーシュート検出期間Ｔ_UNとする。これらの各期間はレベル別期間算出回路４によって得られ、インピーダンス値調整回路５に渡される。インピーダンス値調整回路５は、ハイ側検出期間Ｔ_Hとロウ側検出期間Ｔ_Lとの比が１に近くなり、オーバーシュート検出期間Ｔ_OVを短く、アンダーシュート検出期間Ｔ_UNを短くするように受信用可変インピーダンス素子２のインピーダンス値を調整する。

《４》本項においては、後述する実施例で用いる図２を参照しながら説明する。上記《１》の構成においては、レベル弁別回路３は受信回路１の入力側における受信信号のレベルを４つ以上の閾値電圧との比較で弁別するものであったが、本項の場合には、レベル弁別回路３は受信回路１の出力側における受信信号のレベルを４つ以上の閾値電圧との比較で弁別するものとなっている。弁別対象は受信回路１の受信結果となっており、この点が本項の特徴である。

すなわち、本項のインターフェイス装置は、信号伝送経路２０の受信経路から送られてくる信号を受信する受信回路１と、受信経路１を終端するインピーダンス値可変の受信用可変インピーダンス素子２と、受信回路１の受信結果の信号を４つ以上の閾値電圧に基づきレベル弁別するレベル弁別回路３と、レベル弁別回路３の検出結果から各弁別レベルごとの期間を算出するレベル別期間算出回路４と、レベル別期間算出回路４による弁別レベルごとの期間の大小比較に基づいて受信用可変インピーダンス素子２のインピーダンス値を調整するインピーダンス値調整回路５とを備えたものである。ここでのキーワードは「受信回路１の受信結果の信号」である。

このように構成すれば、レベル弁別回路３は受信回路１の受信結果の信号を弁別対象としているので、正しく受信ができたかの確認が可能となり、終端反射の影響を受けた波形であっても受信精度の向上が可能となる。

《５》上記《４》の構成において、レベル弁別回路３における４つの閾値電圧については、上記《２》と同様のものとする。すなわち、高い方から順に、オーバーシュート検出期間Ｔ_OVを定める第１の閾値電圧Ｖth1 、ハイ側検出期間Ｔ_Hを定める第２の閾値電圧Ｖth2 、ロウ側検出期間Ｔ_Lを定める第３の閾値電圧Ｖth3 、アンダーシュート検出期間Ｔ_UNを定める第４の閾値電圧Ｖth4 とする。

《６》上記《５》の構成において、インピーダンス値調整回路５による受信用可変インピーダンス素子２に対するインピーダンス値の調整は、上記《３》と同様のものとする。すなわち、受信信号レベルが第１の閾値電圧Ｖth1 を超える期間をオーバーシュート検出期間Ｔ_OV、第２の閾値電圧Ｖth2 より高い期間をハイ側検出期間Ｔ_H、第３の閾値電圧Ｖth3 より低い期間をロウ側検出期間Ｔ_L、第４の閾値電圧Ｖth4 を下回る期間をアンダーシュート検出期間Ｔ_UNとする。これらの各期間はレベル別期間算出回路４によって得られ、インピーダンス値調整回路５に渡される。

《７》本項においては、後述する実施例で用いる図３を参照しながら説明する。上記《１》の構成において、レベル弁別回路３に代えて、受信信号の基本波と高調波の実効値をレベル弁別する実効値型のレベル弁別回路３ａを用いるとともに、レベル別期間算出回路４に代えて、実効値型のレベル弁別回路３ａの検出結果から基本波と高調波の実効値の各弁別レベルごとの期間を算出する実効値型のレベル別期間算出回路４ａを用いることとする。本項では、前述の「４つ以上の閾値電圧」は用いない。さらにインピーダンス値調整回路５に代えて、実効値型のレベル別期間算出回路４ａによる基本波と高調波の実効値の弁別レベルごとの期間の大小比較に基づいて受信信号波形の基本波と高調波の実効値がそれぞれ正常波形の基本波および高調波の実効値に近づくように受信用可変インピーダンス素子２のインピーダンス値を調整する実効値型のインピーダンス値調整回路５ａを用いる。これにより、受信経路の終端反射の影響を抑えることが可能となる。

《８》本項においては、後述する実施例で用いる図４を参照しながら説明する。上記《７》の構成においては、実効値型のレベル弁別回路３ａは受信回路１の入力側における受信信号の基本波と高調波の実効値を弁別するものであったが、本項の場合には、実効値型のレベル弁別回路３ａは受信回路１の出力側における受信信号の基本波と高調波の実効値を弁別するものとなっている。弁別対象は受信回路１の受信結果となっている。

すなわち、本項のインターフェイス装置は、信号伝送経路２０の受信経路から送られてくる信号を受信する受信回路１と、受信経路１を終端するインピーダンス値可変の受信用可変インピーダンス素子２と、受信回路１の受信結果の信号の基本波と高調波の実効値をレベル弁別する実効値型のレベル弁別回路３ａと、実効値型のレベル弁別回路３ａの検出結果から基本波と高調波の実効値の各弁別レベルごとの期間を算出する実効値型のレベル別期間算出回路４ａと、実効値型のレベル別期間算出回路４ａによる基本波と高調波の実効値の弁別レベルごとの期間の大小比較に基づいて受信信号波形の基本波と高調波の実効値がそれぞれ正常波形の基本波および高調波の実効値に近づくように受信用可変インピーダンス素子２のインピーダンス値を調整する実効値型のインピーダンス値調整回路５ａとを備えたものである。

このように構成すれば、実効値型のレベル弁別回路３ａは受信回路１の受信結果の信号を弁別対象としているので、終端反射の影響を受けた波形であっても、受信精度の向上が可能となる。

《９》本項においては、後述する実施例で用いる図５を参照しながら説明する。上記《４》の構成においては、受信経路を終端するインピーダンス値可変の受信用可変インピーダンス素子２を用いているが、本項では、この受信用可変インピーダンス素子２は用いないこととし、その代わりに、受信回路１に代えて受信能力可変の受信回路１ａを用い、インピーダンス値調整回路５に代えて受信回路１ａの受信能力を調整する受信能力調整回路５ｂを用いる。

すなわち、本項のインターフェイス装置は、信号伝送経路２０の受信経路から送られてくる信号を受信する受信能力可変の受信回路１ａと、受信能力可変の受信回路１ａの受信結果を４つ以上の閾値電圧に基づきレベル弁別するレベル弁別回路３と、レベル弁別回路３の検出結果から各弁別レベルごとの期間を算出するレベル別期間算出回路４と、レベル別期間算出回路４による弁別レベルごとの期間の大小比較に基づいて受信回路１ａの受信能力を調整する受信能力調整回路５ｂとを備えたものである。

このように構成すれば、レベル別期間算出回路４による弁別レベルごとの各期間相互の関係が一定の条件に従うように、受信回路１ａの受信能力を調整するようにフィードバック制御すれば、種々様々な受信信号波形の変容に対して、常に適正に受信信号波形を整形し、終端反射に起因する波形歪を矯正することが可能になる。また、レベル弁別回路３は受信能力可変の受信回路１ａの受信結果の信号を弁別対象としているので、終端反射の影響を受けた波形であっても受信精度の向上が可能となる。

《１０》上記《９》の構成において、レベル弁別回路３は、前記閾値電圧として、前記信号の想定されるハイレベルよりも上側でオーバーシュート検出期間Ｔ_OVを定める第１の閾値電圧Ｖth1 と、前記ハイレベルよりも下側でハイ側検出期間Ｔ_Hを定める第２の閾値電圧Ｖth2 を持ち、さらに想定されるロウレベルの上側でロウ側検出期間Ｔ_Lを定める第３の閾値電圧Ｖth3 と、前記ロウレベルよりも下側でアンダーシュート検出期間Ｔ_UNを定める第４の閾値電圧Ｖth4 を持っている。

《１１》上記《１０》の構成において、インピーダンス値調整回路５は、ハイ側検出期間Ｔ_Hとロウ側検出期間Ｔ_Lとの比が１に近くなり、オーバーシュート検出期間Ｔ_OVを短く、アンダーシュート検出期間Ｔ_UNを短くするように受信回路１ａの受信能力を調整するように構成されている。

《１２》本項においては、後述する実施例で用いる図６を参照しながら説明する。上記《９》の構成において、レベル弁別回路３に代えて、受信結果の信号の基本波と高調波の実効値をレベル弁別する実効値型のレベル弁別回路３ａを用いるとともに、レベル別期間算出回路４に代えて、実効値型のレベル弁別回路３ａの検出結果から基本波と高調波の実効値の各弁別レベルごとの期間を算出する実効値型のレベル別期間算出回路４ａを用いることとする。受信能力調整回路５ｂは、実効値型のレベル別期間算出回路４ａによる基本波と高調波の実効値の弁別レベルごとの期間の大小比較に基づいて受信結果の信号の基本波と高調波の実効値がそれぞれ正常波形の基本波および高調波の実効値に近づくように受信回路１ａの受信能力を調整するものとして構成されている。

これにより、実効値型のレベル弁別回路３ａは受信能力可変の受信回路１ａの受信結果の信号を弁別対象としているので、終端反射の影響を受けた波形であっても受信精度の向上が可能となる。

《１３》本項においては、後述する実施例で用いる図７を参照しながら説明する。上記《１》〜《８》の構成において、さらに、信号伝送経路２０に対し信号を送信する送信回路６と、信号伝送経路２０の送信経路を終端するインピーダンス値可変の送信用可変インピーダンス素子７を備えている。さらに、インピーダンス値調整回路５は、レベル別期間算出回路４による弁別レベルごとの期間の大小比較に基づいて受信用可変インピーダンス素子２のインピーダンス値を調整した後に、そのときの調整結果を反映させながら送信用可変インピーダンス素子７のインピーダンス値を調整する。

この構成においては、送信経路の終端インピーダンスに受信経路の終端インピーダンスの調整結果を反映させるので、送信経路についても信号の終端反射の影響を抑えることが可能となる。

《１４》本項においては、後述する実施例で用いる図８を参照しながら説明する。上記《１》〜《８》の構成において、さらに、信号伝送経路２０に対し信号を送信する送信回路６と、信号伝送経路２０の送信経路を終端するインピーダンス値可変の送信用可変インピーダンス素子７と、前記送信経路と前記受信経路を短絡する短絡経路８とを備えている。さらに、インピーダンス値調整回路５は、レベル別期間算出回路４による弁別レベルごとの期間の大小比較に基づいて受信用可変インピーダンス素子２のインピーダンス値を調整した後に、短絡経路８で前記送信経路と前記受信経路を短絡し、前記送信回路から送信した信号が終端反射の影響に対し最小になるように送信用可変インピーダンス素子７のインピーダンス値を調整する。

上記の構成によれば、さらに送信経路と受信経路を短絡してループバックによる通信を行い、送信経路の終端インピーダンスを調整することで、さらに信号の終端反射の影響を抑えることが可能となる。

《１５》本項においては、後述する実施例で用いる図９を参照しながら説明する。上記《１》〜《１４》の構成において、さらに、制御コード通信経路２５を備え、制御コード通信経路２５を介してインピーダンス値調整回路５の調整結果を伝送する。

この両終端のシステムにおいては、インピーダンス値調整回路５の調整結果を外部装置に伝送することで、外部装置の受信能力や終端インピーダンスの調整が可能となる。

以下、本発明のインターフェイス装置の実施例について図面を参照しながら説明する。

（実施例１）
図１は本発明の実施例１のインターフェイス装置の構成を概略的に示す回路図である。以下、各ブロックについて説明する。

インターフェイス装置１０は、受信回路１、インピーダンス値可変の受信用可変インピーダンス素子２、レベル弁別回路３、レベル別期間算出回路４、インピーダンス値調整回路５によって構成されている。

インピーダンス値可変の受信用可変インピーダンス素子２は、信号伝送経路２０の受信経路を終端するもので、信号伝送経路２０の受信経路を介して受信回路１と接続されている。

受信回路１は、信号伝送経路２０の受信経路を介して外部装置３０より送信されてくる信号を受信する。

レベル弁別回路３は、信号伝送経路２０の受信経路を介して外部装置３０より送信されてくる信号に対し、信号のオーバーシュートを検出するハイレベル上方閾値電圧と呼ばれる第１の閾値電圧Ｖth1 と、ハイレベルの有効信号を検出するハイレベル下方閾値電圧と呼ばれる第２の閾値電圧Ｖth2 と、ロウレベルの有効信号を検出するロウレベル上方閾値電圧と呼ばれる第３の閾値電圧Ｖth3 と、アンダーシュートを検出するロウレベル下方閾値電圧と呼ばれる第４の閾値電圧Ｖth4 とを基にコンパレータにて検出する。この第１から第４の閾値の設定は、例えば、Ｓｅｒｉａｌ−ＡＴＡの受信信号の特性を決めている仕様を用いることも考えられるし、外部装置３０より十分に低い周波数で理想の信号を受信し第１から第４の閾値を決めることも考えられる。また、本実施例では一例として第１から第４の閾値を使用し信号を検出しているが、信号振幅の最大値を表す第５の閾値電圧や信号振幅の最小値を表す第６の閾値電圧を用いることも考えられる。

レベル別期間算出回路４は、レベル弁別回路３の検出結果に対し、第２の閾値電圧Ｖth2 より高いハイ側検出期間Ｔ_Hと第３の閾値電圧Ｖth3 より低いロウ側検出期間Ｔ_Lを比較し、さらに、第１の閾値電圧Ｖth1 より高いオーバーシュート期間Ｔ_OVと第２の閾値電圧Ｖth2 より高いハイ側検出期間Ｔ_Hとを比較し、第３の閾値電圧Ｖth3 より低いロウ側検出期間Ｔ_Lと第４の閾値電圧Ｖth4 より低いアンダーシュート検出期間Ｔ_UNとを比較する。レベル別期間算出回路４は具体的には、カウンタによるサンプリング回路や積分回路による電圧比較回路やチャージポンプによる電流比較回路を用いて構成することが考えられる。

インピーダンス値調整回路５は、レベル別期間算出回路４の算出結果を基に受信用可変インピーダンス素子２のインピーダンス値を調整する。３１は送信回路、３２は送信用インピーダンス素子である。

このように構成されたインターフェイス装置１０の動作について以下に説明する。

外部装置３０が送信したデューティ比５０％のクロックパターン信号を信号伝送経路２０を介してインターフェイス装置１０が受信し、レベル弁別回路３は第１から第４の閾値電圧Ｖth1 〜Ｖth4 に基づき信号を検出する。

終端反射の影響をほとんど受けていない理想的な信号（図１０参照）をレベル弁別回路３が検出した場合、レベル別期間算出回路４は、第２の閾値電圧Ｖth2 より高いハイ側検出期間Ｔ_Hと第３の閾値電圧Ｖth3 より低いロウ側検出期間Ｔ_Lを比較し、第１の閾値電圧Ｖth1 より高いオーバーシュート検出期間Ｔ_OVとハイ側検出期間Ｔ_Hの比較、および、ロウ側検出期間Ｔ_Lと第４の閾値電圧Ｖth4 より低いアンダーシュート検出期間Ｔ_UNの比較を行う。理想的な信号では、反射に起因する２次バウンスも少なく、オーバーシュートおよびアンダーシュートが発生している期間が十分小さいため、ハイ側検出期間Ｔ_Hとロウ側検出期間Ｔ_Lがほぼ同一であり、オーバーシュート検出期間Ｔ_OVはハイ側検出期間Ｔ_Hと比較すると十分短く、アンダーシュート検出期間Ｔ_UNはロウ側検出期間Ｔ_Lと比較すると十分短くなっている。このため、インターフェイス装置１０にある受信経路の受信用可変インピーダンス素子２は整合がとれていると判断できる。

図１１の波形で示すように、終端反射の影響を受けた信号をレベル弁別回路３が検出した場合、終端反射の影響があるために、ハイ側検出期間Ｔ_Hとロウ側検出期間Ｔ_Lが異なっている。また、第１の閾値電圧Ｖth1 と第２の閾値電圧Ｖth2 の検出結果の比較および第３の閾値電圧Ｖth3 と第４の閾値電圧Ｖth4 の検出結果の比較を行うと、終端反射の影響を大きく受けているため、オーバーシュート検出期間Ｔ_OVはハイ側検出期間Ｔ_Hと比較して十分短くはなっておらず、アンダーシュート検出期間Ｔ_UNはロウ側検出期間Ｔ_Lと比較して十分短くはなっていない。

インピーダンス値調整回路５はレベル別期間算出回路４の比較結果を基に、ハイ側検出期間Ｔ_Hとロウ側検出期間Ｔ_Lがほぼ同一に近づくように受信用可変インピーダンス素子２のインピーダンス値の調整を行い、さらに、オーバーシュート検出期間Ｔ_OVがハイ側検出期間Ｔ_Hと比較して十分に短くなり、アンダーシュート検出期間Ｔ_UNがロウ側検出期間Ｔ_Lと比較して十分に短くなるように受信用可変インピーダンス素子２のインピーダンス値の調整を行う。

調整方法は具体的には、受信用可変インピーダンス素子２のインピーダンス値を最小値から最大値まで変化させ、ハイ側検出期間Ｔ_Hとロウ側検出期間Ｔ_Lが同一状態に最も近づき、さらにオーバーシュート検出期間Ｔ_OVをハイ側検出期間Ｔ_Hと比較して最も短くし、アンダーシュート検出期間Ｔ_UNをロウ側検出期間Ｔ_Lと比較して最も短くする方法がある（図１２参照）。

または、終端反射の影響を受けた信号をレベル弁別回路３が検出し、レベル別期間算出回路４が演算した結果、ハイ側検出期間Ｔ_Hとロウ側検出期間Ｔ_Lがほぼ同一で、オーバーシュート検出期間Ｔ_OVがハイ側検出期間Ｔ_Hと比較し十分に短くなく、アンダーシュート検出期間Ｔ_UNがロウ側検出期間Ｔ_Lと比較し十分に短くない場合、ハイ側検出期間Ｔ_Hとロウ側検出期間Ｔ_Lがほぼ同一でなくなるまでインピーダンス値を下げ、オーバーシュート検出期間Ｔ_OVおよびアンダーシュート検出期間Ｔ_UNを短くする方法もある。

または、終端反射の影響を受けた信号をレベル弁別回路３が検出し、レベル別期間算出回路４が演算した結果、オーバーシュート検出期間Ｔ_OVがハイ側検出期間Ｔ_Hと比較し十分に短く、アンダーシュート検出期間Ｔ_UNがロウ側検出期間Ｔ_Lと比較し十分に短く、ハイ側検出期間Ｔ_Hとロウ側検出期間Ｔ_Lが同一でない場合、オーバーシュート検出期間Ｔ_OVがハイ側検出期間Ｔ_Hと比較し十分に短くなくなるまで、そして、アンダーシュート検出期間Ｔ_UNがロウ側検出期間Ｔ_Lと比較し十分に短くなくなるまで、インピーダンス値を上げ、ハイ側検出期間Ｔ_Hとロウ側検出期間Ｔ_Lを同一に近づける方法も考えられる。

これらの調整方法により受信経路の信号の終端反射の影響を抑えることが可能となる。

（実施例２）
図２は本発明の実施例２のインターフェイス装置の構成を概略的に示す回路図である。以下、各ブロックについて説明する。

レベル弁別回路３は受信回路１の受信結果に対し実施例１記載の方法で波形を検出する。他の構成ブロックについては実施例１記載と同様であり、実施例１記載の方法で受信用可変インピーダンス素子２のインピーダンス値を調整する。

受信回路１の受信結果を基に受信用可変インピーダンス素子２のインピーダンス値を調整することで、終端反射の影響を受けた波形であっても受信精度の向上が可能となる。

（実施例３）
図３は本発明の実施例３のインターフェイス装置の構成を概略的に示す回路図である。以下、各ブロックについて説明する。

インターフェイス装置１０は、受信回路１、インピーダンス値可変の受信用可変インピーダンス素子２、実効値型のレベル弁別回路３ａ、実効値型のレベル別期間算出回路４ａ、実効値型のインピーダンス値調整回路５ａによって構成されている。

受信回路１、インピーダンス値可変の受信用可変インピーダンス素子２については実施例１記載と同様である。

３ａは実効値型のレベル弁別回路であり、信号伝送経路２０の受信経路を介して外部装置３０より送信されてくる信号に対しフーリエ変換を行い、基本波および各高調波の実効値を検出する。本実施例では、前述の「４つ以上の閾値電圧」は用いない。

４ａは実効値型のレベル別期間算出回路であり、実効値型のレベル弁別回路３ａの検出結果である基本波および各高調波の実効値と、正常波形をフーリエ変換した基本波および各高調波の実効値を比較する。正常波形の基本波および各高調波の実効値の設定は、例えばインターフェイススペックで想定される理想波形の基本波および各高調波の実効値を予め実効値型のレベル別期間算出回路４ａに記憶させる方法が考えられる。

実効値型のインピーダンス値調整回路５ａは、正常波形の実効値に近づくように受信用可変インピーダンス素子２のインピーダンス値を調整する。これにより受信経路の終端反射の影響を抑えることが可能となる。

（実施例４）
図４は本発明の実施例４のインターフェイス装置の構成を概略的に示す回路図である。以下、各ブロックについて説明する。

実効値型のレベル弁別回路３ａは受信回路１の受信結果に対し実施例３記載の方法で波形を検出する。他の構成ブロックについては実施例３記載と同様であり、実施例３記載の方法で受信用可変インピーダンス素子２のインピーダンス値を調整する。

（実施例５）
図５は本発明の実施例５のインターフェイス装置の構成を概略的に示す回路図である。以下、各ブロックについて説明する。

インターフェイス装置１０は、受信能力可変の受信回路１ａ、レベル弁別回路３、レベル別期間算出回路４、受信能力調整回路５ｂによって構成されている。

１ａは受信能力可変の受信回路であり、信号伝送経路２０の受信経路を介して外部装置３０より送信されてくる信号を受信する。受信能力可変の受信回路１ａの調整対象は具体的には、受信回路１のゲインや、イコライザを搭載しているのであればハイパスフィルタの時定数等が考えられる。

５ｂは受信能力調整回路であり、レベル別期間算出回路４の算出結果を基に受信回路１ａの受信能力を調整する。また、他の構成ブロックについては実施例２記載と同様である。

実施例２記載の方法で受信能力調整回路５ｂより受信回路１ａの受信能力を調整する。これにより、終端反射の影響を受けた波形であっても受信精度の向上が可能となる。

（実施例６）
図６は本発明の実施例６のインターフェイス装置の構成を概略的に示す回路図である。以下、各ブロックについて説明する。

インターフェイス装置１０は、受信能力可変の受信回路１ａ、実効値型のレベル弁別回路３ａ、実効値型のレベル別期間算出回路４ａ、受信能力調整回路５ｂによって構成されている。

受信能力可変の受信回路１ａは実施例５記載と同様である。

実効値型のレベル弁別回路３ａおよび実効値型のレベル別期間算出回路４ａについては実施例４記載と同様である。

５ｂは受信能力調整回路であり、実効値型のレベル別期間算出回路４ａの算出結果を基に受信回路１ａの受信能力を調整する。

実施例４記載の方法で受信能力調整回路５ｂより受信能力が受信回路１ａの受信能力を調整する。これにより、終端反射の影響を受けた波形であっても受信精度の向上が可能となる。

（実施例７）
図７は本発明の実施例７のインターフェイス装置の構成を概略的に示す回路図の代表例である。以下、各ブロックについて説明する。

インターフェイス装置１０は、実施例１から４に記載のインターフェイス装置１０よりさらに、送信回路６、インピーダンス値可変の送信用可変インピーダンス素子７が追加される。

６は送信回路であり、信号伝送経路２０の送信経路を介して外部装置３０に対し信号を送信する。

７はインピーダンス値可変の送信用可変インピーダンス素子であり、信号伝送経路２０の送信経路を終端し、信号伝送経路２０の送信経路を介して送信回路６と接続される。３３は受信回路、３４は送信用インピーダンス素子である。

実施例１から４に記載された方法により、受信用可変インピーダンス素子２のインピーダンス値を調整した後に、インピーダンス値調整回路５が送信用可変インピーダンス素子７のインピーダンス値を受信用可変インピーダンス素子２と同様の調整値となるように調整する。これにより送信経路の信号の終端反射の影響を抑えることが可能となる。

（実施例８）
図８は本発明の実施例８のインターフェイス装置の構成を概略的に示す回路図の代表例である。以下、各ブロックについて説明する。

インターフェイス装置１０は、実施例７に記載のインターフェイス装置１０よりさらに、短絡経路８が追加される。

８は短絡経路であり、信号伝送経路２０の送信経路と受信経路を短絡する。

実施例１から４に記載された方法により、受信用可変インピーダンス素子２のインピーダンス値を調整した後に、送信回路６より送信されたデューティ比５０％のクロックパターン信号が短絡経路８を介して受信回路１に受信される。この信号を基に実施例１から４に記載された方法により送信用可変インピーダンス素子７のインピーダンス値を調整する。

これにより受信用可変インピーダンス素子２と送信用可変インピーダンス素子７の素子バラつきによる調整後のインピーダンス値の差が少なくなり、実施例７記載の調整方法よりさらに終端反射の影響を抑えることが可能となる。

（実施例９）
図９は本発明の実施例９のインターフェイス装置の構成を概略的に示す回路図である。

実施例１から８記載のインターフェイス装置１０に外部装置３０と接続される制御コード通信経路２５を追加する。

２５は制御コード通信経路であり、外部装置３０に対し、実施例１から８に記載した方法により得た調整結果を外部装置３０に伝送する。

また、実施例１から８に記載のインターフェイス装置１０であっても信号伝送経路２０を使用することで調整結果を外部装置３０に送付することは可能であるが、インターフェイスプロトコルの仕様等により調整結果を送付できない場合、制御コード通信経路２５を使用することで調整結果を外部装置３０に伝送することが可能となる。

外部装置３０は、送信回路３１、送信用インピーダンス素子３２、受信回路３３、受信用可変インピーダンス素子３４で構成されることが考えられる。送信用インピーダンス素子３２および受信用可変インピーダンス素子３４のインピーダンス値が調整可能である場合や、受信回路３３の受信能力が調整可能な場合であれば、インターフェイス装置１０の調整結果を基に調整を行うことができる。これにより、外部装置３０とインターフェイス装置１０の通信特性の向上につながる。

本発明にかかわるインターフェイス装置は、高速な伝送信号により伝送経路のインピーダンスと終端インピーダンスとの差異が発生した場合における、伝送信号の終端反射の影響を抑えることが可能である。従って、良好な信号伝送特性の確保が必要なインターフェイス装置に利用できる。

１受信回路
１ａ受信能力可変の受信回路
２受信用可変インピーダンス素子
３レベル弁別回路
３ａ実効値型のレベル弁別回路
４レベル別期間算出回路
４ａ実効値型のレベル別期間算出回路
５インピーダンス値調整回路
５ａ実効値型のインピーダンス値調整回路
５ｂ受信能力調整回路
６送信回路
７送信用可変インピーダンス素子
８短絡経路
１０インターフェイス装置
２０信号伝送経路
２５制御コード通信経路
３０外部装置
３１送信回路
３２送信経路の終端インピーダンス
３３受信回路１
３４受信経路の終端インピーダンス

Claims

信号伝送経路の受信経路から送られてくる信号を受信する受信回路と、
前記受信経路を終端するインピーダンス値可変の受信用可変インピーダンス素子と、
前記受信信号を４つ以上の閾値電圧に基づきレベル弁別するレベル弁別回路と、
前記レベル弁別回路の検出結果から各弁別レベルごとの期間を算出するレベル別期間算出回路と、
前記レベル別期間算出回路による弁別レベルごとの期間の大小比較に基づいて前記受信用可変インピーダンス素子のインピーダンス値を調整するインピーダンス値調整回路とを備えたインターフェイス装置。
前記レベル弁別回路は、前記閾値電圧として、前記信号の想定されるハイレベルよりも上側でオーバーシュート検出期間を定める第１の閾値電圧と、前記ハイレベルよりも下側でハイ側検出期間を定める第２の閾値電圧を持ち、さらに想定されるロウレベルの上側でロウ側検出期間を定める第３の閾値電圧と、前記ロウレベルよりも下側でアンダーシュート検出期間を定める第４の閾値電圧を持っている請求項１記載のインターフェイス装置。
前記インピーダンス値調整回路は、ハイ側検出期間とロウ側検出期間との比が１に近くなり、オーバーシュート検出期間を短く、アンダーシュート検出期間を短くするように前記受信用可変インピーダンス素子のインピーダンス値を調整するように構成されている請求項２に記載のインターフェイス装置。
信号伝送経路の受信経路から送られてくる信号を受信する受信回路と、
前記受信経路を終端するインピーダンス値可変の受信用可変インピーダンス素子と、
前記受信回路の受信結果の信号を４つ以上の閾値電圧に基づきレベル弁別するレベル弁別回路と、
前記レベル弁別回路の検出結果から各弁別レベルごとの期間を算出するレベル別期間算出回路と、
前記レベル別期間算出回路による弁別レベルごとの期間の大小比較に基づいて前記受信用可変インピーダンス素子のインピーダンス値を調整するインピーダンス値調整回路とを備えたインターフェイス装置。
前記レベル弁別回路は、前記閾値電圧として、前記信号の想定されるハイレベルよりも上側でオーバーシュート検出期間を定める第１の閾値電圧と、前記ハイレベルよりも下側でハイ側検出期間を定める第２の閾値電圧を持ち、さらに想定されるロウレベルの上側でロウ側検出期間を定める第３の閾値電圧と、前記ロウレベルよりも下側でアンダーシュート検出期間を定める第４の閾値電圧を持っている請求項４に記載のインターフェイス装置。
前記インピーダンス値調整回路は、ハイ側検出期間とロウ側検出期間との比が１に近くなり、オーバーシュート検出期間を短く、アンダーシュート検出期間を短くするように前記受信用可変インピーダンス素子のインピーダンス値を調整するように構成されている請求項５に記載のインターフェイス装置。
信号伝送経路の受信経路から送られてくる信号を受信する受信回路と、
前記受信経路を終端するインピーダンス値可変の受信用可変インピーダンス素子と、
前記受信信号の基本波と高調波の実効値をレベル弁別する実効値型のレベル弁別回路と、
前記実効値型のレベル弁別回路の検出結果から基本波と高調波の実効値の各弁別レベルごとの期間を算出する実効値型のレベル別期間算出回路と、
前記実効値型のレベル別期間算出回路による基本波と高調波の実効値の弁別レベルごとの期間の大小比較に基づいて受信信号波形の基本波と高調波の実効値がそれぞれ正常波形の基本波および高調波の実効値に近づくように前記受信用可変インピーダンス素子のインピーダンス値を調整する実効値型のインピーダンス値調整回路とを備えたインターフェイス装置。
信号伝送経路の受信経路から送られてくる信号を受信する受信回路と、
前記受信経路を終端するインピーダンス値可変の受信用可変インピーダンス素子と、
前記受信回路の受信結果の信号の基本波と高調波の実効値をレベル弁別する実効値型のレベル弁別回路と、
前記実効値型のレベル弁別回路の検出結果から基本波と高調波の実効値の各弁別レベルごとの期間を算出する実効値型のレベル別期間算出回路と、
前記実効値型のレベル別期間算出回路による基本波と高調波の実効値の弁別レベルごとの期間の大小比較に基づいて受信結果の信号の基本波と高調波の実効値がそれぞれ正常波形の基本波および高調波の実効値に近づくように前記受信用可変インピーダンス素子のインピーダンス値を調整する実効値型のインピーダンス値調整回路とを備えたインターフェイス装置。
信号伝送経路の受信経路から送られてくる信号を受信する受信能力可変の受信回路と、
前記受信能力可変の受信回路の受信結果を４つ以上の閾値電圧に基づきレベル弁別するレベル弁別回路と、
前記レベル弁別回路の検出結果から各弁別レベルごとの期間を算出するレベル別期間算出回路と、
前記レベル別期間算出回路による弁別レベルごとの期間の大小比較に基づいて前記受信能力可変の受信回路の受信能力を調整する受信能力調整回路とを備えたインターフェイス装置。
前記レベル弁別回路は、前記閾値電圧として、前記信号の想定されるハイレベルよりも上側でオーバーシュート検出期間を定める第１の閾値電圧と、前記ハイレベルよりも下側でハイ側検出期間を定める第２の閾値電圧を持ち、さらに想定されるロウレベルの上側でロウ側検出期間を定める第３の閾値電圧と、前記ロウレベルよりも下側でアンダーシュート検出期間を定める第４の閾値電圧を持っている請求項９に記載のインターフェイス装置。
前記インピーダンス値調整回路は、ハイ側検出期間とロウ側検出期間との比が１に近くなり、オーバーシュート検出期間を短く、アンダーシュート検出期間を短くするように前記受信回路の受信能力を調整するように構成されている請求項１０に記載のインターフェイス装置。
信号伝送経路の受信経路から送られてくる信号を受信する受信能力可変の受信回路と、
前記受信能力可変の受信回路の受信結果の信号の基本波と高調波の実効値をレベル弁別する実効値型のレベル弁別回路と、
前記実効値型のレベル弁別回路の検出結果から基本波と高調波の実効値の各弁別レベルごとの期間を算出する実効値型のレベル別期間算出回路と、
前記実効値型のレベル別期間算出回路による基本波と高調波の実効値の弁別レベルごとの期間の大小比較に基づいて受信結果の信号の基本波と高調波の実効値がそれぞれ正常波形の基本波および高調波の実効値に近づくように前記受信能力可変の受信回路の受信能力を調整する受信能力調整回路とを備えたインターフェイス装置。
さらに、前記信号伝送経路に対し信号を送信する送信回路と、
前記信号伝送経路の送信経路を終端するインピーダンス値可変の送信用可変インピーダンス素子とを備え、
前記インピーダンス値調整回路は、前記レベル別期間算出回路による弁別レベルごとの期間の大小比較に基づいて前記受信用可変インピーダンス素子のインピーダンス値を調整した後に、そのときの調整結果を反映させることで前記送信用可変インピーダンス素子のインピーダンス値を調整するように構成されている請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のインターフェイス装置。
さらに、前記信号伝送経路に対し信号を送信する送信回路と、
前記信号伝送経路の送信経路を終端するインピーダンス値可変の送信用可変インピーダンス素子と、
前記送信経路と前記受信経路を短絡する短絡経路とを備え、
前記インピーダンス値調整回路は、前記レベル別期間算出回路による弁別レベルごとの期間の大小比較に基づいて前記受信用可変インピーダンス素子のインピーダンス値を調整した後に、前記短絡経路で前記送信経路と前記受信経路を短絡し、前記送信回路から送信した信号が終端反射の影響に対し最小になるように前記送信用可変インピーダンス素子のインピーダンス値を調整するように構成されている請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のインターフェイス装置。
さらに、制御コード通信経路を備え、前記制御コード通信経路を介して前記インピーダンス値調整回路の調整結果を伝送する請求項１から請求項１４までのいずれか１項に記載のインターフェイス装置。