JP2012208897A

JP2012208897A - 入出力回路

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Publication number: JP2012208897A
Application number: JP2011075995A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Wada; 淳和田; Hajime Mizukami; 一水上
Original assignee: Semiconductor Components Industries LLC
Current assignee: Semiconductor Components Industries LLC
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2012-10-25
Also published as: CN105024683A; CN105024683B; CN102739231A; US9223727B2; CN102739231B; US20120254478A1

Abstract

【課題】コネクタに接続されるビデオケーブルの有無を的確に検出し、ビデオ信号の外部出力を的確に制御する。
【解決手段】識別端子電圧検出回路１３は識別端子の電圧を検出する。ビデオスイッチは、内部回路に含まれるビデオ回路５１と識別端子とを接続する信号線に挿入される。制御部１５は、コネクタ２０にビデオケーブルが接続されたことを示す電圧が検出され、その後、ビデオケーブルが規定のインピーダンスで終端されたことを示す電圧が検出されると、ビデオスイッチをオンする。
【選択図】図７

Description

本発明は、コネクタと内部回路との間に設けられる入出力回路に関する。

近年、スマートフォンが急速に普及してきている。多くのスマートフォンでは、デザイン性の向上や、回路規模の縮小を図るため、コネクタを共通化する試みがなされている（たとえば、特許文献１参照）。たとえば、Ｍｉｃｒｏ−ＵＳＢコネクタのみを備える機種も販売されている。この機種では、給電やデータ通信に加えて、オーディオ信号のやりとりも一つのＭｉｃｒｏ−ＵＳＢコネクタで行われている。このようなコネクタ共通化は、携帯電話機、小型ＰＣ、デジタルカメラ、携帯型音楽プレーヤ、ＩＣレコーダ、ゲーム機など、他の携帯機器でも試みられている。

特開２０１０−２０５４３７号公報

Ｍｉｃｒｏ−ＵＳＢコネクタは、電源端子（ＶＢＵＳ）、グラウンド端子（ＧＮＤ）、差動対端子（Ｄ＋、Ｄ−）、識別線端子（ＩＤ）の５つの端子（ピン）で構成される。電源端子およびグラウンド端子を除くと、３つの端子になるため、ビデオ信号とステレオオーディオ信号を伝送するには識別線端子も使用する必要がある。

本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、コネクタに接続されるビデオケーブルの有無を的確に検出し、ビデオ信号の外部出力を的確に制御する技術を提供することにある。

本発明のある態様の入出力回路は、接続されるアクセサリ機器を識別するための識別端子を少なくとも備えるコネクタと、内部回路とを接続する入出力回路であって、識別端子の電圧を検出する識別端子電圧検出回路と、識別端子電圧検出回路による検出結果をもとに、コネクタに接続されるアクセサリ機器に応じてスイッチ部を制御する制御部と、内部回路に含まれるビデオ回路と識別端子とを接続する信号線に挿入されるビデオスイッチと、を備える。識別端子電圧検出回路により、コネクタにビデオケーブルが接続されたことを示す電圧が検出され、その後、ビデオケーブルが規定のインピーダンスで終端されたことを示す電圧が検出されると、制御部は、ビデオスイッチをオンする。

本発明の別の態様もまた、入出力回路である。この入出力回路は、接続されるアクセサリ機器を識別するための識別端子を少なくとも備えるコネクタと、内部回路とを接続する入出力回路であって、識別端子の電圧を検出する識別端子電圧検出回路と、識別端子電圧検出回路による検出結果をもとに、コネクタに接続されるアクセサリ機器に応じてスイッチ部を制御する制御部と、内部回路に含まれるビデオ回路と識別端子とを接続する信号線に挿入されるビデオスイッチと、を備える。識別端子電圧検出回路により、コネクタに規定のインピーダンスで終端されたビデオケーブルが接続されたことを示す電圧が検出されると、制御部は、ビデオスイッチをオンする。

本発明のさらに別の態様もまた、入出力回路である。この入出力回路は、接続されるアクセサリ機器を識別するための識別端子を少なくとも備えるコネクタと、内部回路とを接続する入出力回路であって、識別端子の電圧を検出する識別端子電圧検出回路と、識別端子電圧検出回路による検出結果をもとに、コネクタに接続されるアクセサリ機器を識別する制御部と、内部回路に含まれるビデオ回路と識別端子とを接続する信号線に挿入されるビデオスイッチと、識別端子に電流を供給する電流源をさらに備える。ビデオ回路と識別端子との間には容量が挿入され、ビデオスイッチがオン状態で、識別端子を通じてビデオ信号が伝送されているとき、識別端子電圧検出回路により検出される識別端子の電圧が設定電圧より高くなると、制御部は、ビデオスイッチをオフする。

本発明によれば、コネクタに接続されるビデオケーブルの有無を的確に検出し、ビデオ信号の外部出力を的確に制御できる。

本発明の実施の形態１に係る入出力回路の構成を説明するための図である。アクセサリ表１の一例を示す図である。図３（ａ）−（ｃ）は、図２に示したアクセサリ表１の分類後のアクセサリ表を示す図である。アクセサリ表２の一例を示す図である。識別端子電圧検出回路の構成例１を示す図である。識別端子電圧検出回路の構成例２を示す図である。本発明の実施の形態２に係る入出力回路の構成を説明するための図である。プラグイン１およびプラグアウト発生時の入出力回路の動作シーケンスの一例を示す図である。プラグイン２およびプラグアウト発生時の入出力回路の動作シーケンスの一例を示す図である。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る入出力回路１０の構成を説明するための図である。入出力回路１０は、コネクタ２０と、内部回路である電源回路３０および内部処理回路４０とを接続する。以下、本明細書では入出力回路１０、コネクタ２０、電源回路３０および内部処理回路４０がスマートフォンに搭載される例を説明する。また、コネクタ２０として、Ｍｉｃｒｏ−ＵＳＢコネクタを採用する例を説明する。Ｍｉｃｒｏ−ＵＳＢコネクタは、電源端子（ＶＢＵＳ）、グラウンド端子（ＧＮＤ）、差動対端子（Ｄ＋、Ｄ−）、識別線端子（ＩＤ）の５つの端子（ピン）で構成される。

電源回路３０は、電池３１および充電回路３２を含む。電池３１には、リチウムイオン電池やニッケル水素電池が採用される。コネクタ２０にチャージャーが接続されると、充電回路３２による制御のもと、入出力回路１０内の電源パスを介して当該チャージャーから電池３１に電力が充電される。

内部処理回路４０は、メインプロセッサ４１、ビデオ回路５１、オーディオ回路５２、その他の回路を含む。その他の回路の例として、ＰＨＹ（Physical Layer Chip）回路、ＵＡＲＴ (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) 回路などが挙げられる。メインプロセッサ４１は、搭載される端末装置（本実施の携帯では、スマートフォン）全体を制御する。メインプロセッサ４１、ビデオ回路５１、オーディオ回路５２、その他の回路は、コネクタ２０に接続された装置（たとえば、ＰＣ、ＴＶ）またはアクセサリ機器（たとえば、チャージャー、イヤホン、ヘッドフォン、マイク）と入出力回路１０を介して信号をやりとりする。

入出力回路１０は、電源スイッチ１１、電源検出回路１２、識別端子電圧検出回路１３、データ端子電圧検出回路１４、制御部１５およびデータ線スイッチ部１６を含む。入出力回路１０の電源は、基本的に、ＶＤＤ端子を介して電池３１から供給される。なお、電源検出回路１２の電源は、ＶＢＵＳ端子を介してコネクタ２０に接続されたチャージャーから供給される。

電源スイッチ１１は、ＶＢＵＳ端子を介してコネクタ２０に接続されたチャージャーから供給される電力を、ＶＢＵＳＯＵＴ端子を介して電池３１に導通させるか遮断させるかを切り替えるスイッチである。電源スイッチ１１には、パワーＭＯＳＦＥＴなどを採用することができる。電源スイッチ１１の切り替えは電源検出回路１２により制御される。

電源検出回路１２は、ＶＢＵＳ端子への外部からの給電を検出する。すなわち、コネクタ２０にチャージャーが接続されたことを検出する。電源検出回路１２は、ＶＢＵＳ端子への外部からの給電を検出すると、電源スイッチ１１をオンするとともに、制御部１５に電源検出を通知する。なお、制御部１５から電源スイッチ１１をオンすることの許可信号を受信してから電源スイッチ１１をオンする設計であってもよい。

識別端子電圧検出回路１３は、ＩＤ端子の電圧を検出して制御部１５に通知する。アクセサリ機器はそれぞれのアクセサリ規格に応じた固有の抵抗値を持っている。後述するようにＩＤ端子に電流を流す電流源を設けることにより、識別端子電圧検出回路１３は、当該抵抗値を電圧として検出する。識別端子電圧検出回路１３の詳細な構成例は後述する。

データ端子電圧検出回路１４は、ＤＰ端子およびＤＭ端子の電圧を監視および検出する。より具体的には、データ端子電圧検出回路１４は、ＤＰ端子およびＤＭ端子の少なくとも一方のオープン、プルアップ、プルダウンまたは両端子間のショートを検出する。また、プルアップ／プルダウンの種類（プルアップ・プルダウン抵抗の違い）も検出できる。データ端子電圧検出回路１４は、検出結果を制御部１５に通知する。

制御部１５は、入出力回路１０全体を制御する。本実施の形態では、制御部１５にＩ^２Ｃシリアルコントローラを採用する例を説明する。この場合、制御部１５は内部処理回路４０からＩ^２Ｃ＿ＳＣＬ端子を介してクロック信号を受ける。また、制御部１５と内部処理回路４０間はＩ^２Ｃ＿ＳＤＡ端子を介してデータ信号がやりとりされる。また、制御部１５は内部処理回路４０にＩＮＴＢ端子を介して割込信号を供給する。さらに、制御部１５は内部処理回路４０からＲＥＳＥＴＢ端子を介してハードウェアリセット信号を受ける。

制御部１５は充電回路３２にＣＨＧ＿ＤＥＴＢ端子を介してチャージャー検出信号を供給する。また、制御部１５は電源検出回路１２、識別端子電圧検出回路１３およびデータ端子電圧検出回路１４のそれぞれに制御信号を供給することができる。

制御部１５は、識別端子電圧検出回路１３による検出結果および電源検出回路１２による検出結果（具体的には、給電有無）をもとに、コネクタ２０に接続されるアクセサリ機器を識別する。その際、制御部１５は給電の有無によりアクセサリ機器候補を絞り込むことができる。

また、制御部１５は、識別端子電圧検出回路１３による検出結果およびデータ端子電圧検出回路１４による検出結果（具体的には、ＤＰ端子、ＤＭ端子の状態）をもとに、コネクタ２０に接続されるアクセサリ機器を識別することもできる。その際、制御部１５はＤＰ端子およびＤＭ端子の状態によりアクセサリ機器候補を絞り込むことができる。

さらに、制御部１５は識別端子電圧検出回路１３による検出結果、電源検出回路１２による検出結果およびデータ端子電圧検出回路１４による検出結果をもとに、コネクタ２０に接続されるアクセサリ機器を識別することもできる。その際、制御部１５は給電の有無ならびにＤＰ端子およびＤＭ端子の状態により、アクセサリ機器候補を絞り込むことができる。なお、これらアクセサリ機器の絞り込み処理および識別処理は識別端子電圧検出回路１３により実行されるよう設計されてもよい。

データ線スイッチ部１６は、複数のスイッチを含み、内部処理回路４０とＤＰ端子およびＤＭ端子を介して外部機器とやりとりされる各種信号のスイッチング制御を行う。なお、データ線スイッチ部１６の内部構成例は後述する実施の形態２で説明する。

図２は、アクセサリ表１の一例を示す図である。アクセサリ表１は制御部１５により管理される。図２に示すアクセサリ表１には１５種類のアクセサリ機器１〜１５が登録されている。そして、各アクセサリ機器１〜１５の抵抗Ｒ_ＩＤ、ＶＢＵＳ端子からの給電の有無、およびＤＰ端子とＤＭ端子間のショートまたはＤＭ端子のハイレベルの有無が記述されている。

なお、ＤＰ端子とＤＭ端子間のショートまたはＤＭ端子のハイレベルは、ＵＳＢ−ＩＦ（ＢＣＳ）等の規格で規定されたチャージャーが接続されたか否かを特定するためのパラメータである。ＶＢＵＳ端子から給電されている状態で、ＤＰ端子とＤＭ端子間がショートされている場合またはＤＭ端子がハイレベルの場合、アクセサリ機器は、ＵＳＢ−ＩＦ（ＢＣＳ）等の規格で規定されたチャージャーと判別できる。

図２に示すアクセサリ表１では上から下にいくにしたがって、抵抗Ｒ_ＩＤとして規定される抵抗値が低くなっていく。一番上の、抵抗Ｒ_ＩＤが１ＭΩ以上と規定されたアクセサリ機器１は、ＵＳＢ−ＯＴＧ（Ｏｎ−ｔｈｅ−Ｇｏ）規格で規定された子機（デバイス）である。なお、図示しないが親機（ホスト）の抵抗Ｒ_ＩＤは０Ω相当である。

抵抗Ｒ_ＩＤがＲｚａ＋Ｒｚ（アクセサリ機器２）というように多項式で示されるアクセサリ機器は、動作モードが複数あるアクセサリ機器である。たとえば、発着信スイッチが付いたイヤホンが挙げられる。音楽視聴モード（あるいは通話モード）では抵抗Ｒ_ＩＤがＲｚａ＋Ｒｚ、通話モードと音楽視聴を切り替えるための通知時（電話に出る／終了する）に抵抗Ｒ_ＩＤがＲｚとなる。

図２に示すように市場には様々な抵抗Ｒ_ＩＤを持つアクセサリ機器が存在しており、誤検出しないためには、それら全てのアクセサリ機器を的確に識別可能な構成である必要がある。全てのアクセサリ機器を的確に識別するためには、一般的に、高精度なアナログ／デジタル変換器（以下、ＡＤＣと表記する）が必要である。高精度なＡＤＣを用いると、消費電力および回路規模が増大する。

そこで、本実施の形態ではアクセサリ機器を、ＶＢＵＳ端子からの給電有無、およびＤＰ端子とＤＭ端子間のショートの有無またはＤＭ端子のハイレベルの有無の条件で、アクセサリ機器を三分類する。図２において、左下がり斜め斜線のアクセサリ機器は、ＶＢＵＳ端子からの給電が無いグループ（以下、グループ１という）に属する機器である。右下がり斜め斜線のアクセサリ機器は、ＶＢＵＳ端子からの給電が有り、ＤＰ端子とＤＭ端子間のショートまたはＤＭ端子のハイレベルが無いグループ（以下、グループ２という）に属する機器である。横線のアクセサリ機器は、ＶＢＵＳ端子からの給電が有り、ＤＰ端子とＤＭ端子間のショートまたはＤＭ端子のハイレベルが有るグループ（以下、グループ３という）に属する機器である。

図３（ａ）−（ｃ）は、図２に示したアクセサリ表１の分類後のアクセサリ表を示す図である。図３（ａ）はグループ１のアクセサリ表を示し、図３（ｂ）はグループ２のアクセサリ表を示し、図３（ｃ）はグループ３のアクセサリ表を示す。分類後の抵抗Ｒ_ＩＤを識別するには、分類前の抵抗Ｒ_ＩＤを識別する場合と比較し、低スペックなＡＤＣで足りる。すなわち、ＡＤＣを構成するコンパレータや抵抗などの素子を削減でき、消費電力および回路規模を削減できる。また、後述するＩＤ端子に流す電流のばらつきを抑制でき、高精度化に関する設計制約が緩和される。

さらに、アクセサリ機器を分類することにより、アクセサリ機器を区別すべき境界のレベルを変更でき、境界判定する際に余裕が生じる。以下、具体例を挙げながら説明する。アクセサリ機器２（Ｒｚａ＋Ｒｚ）とアクセサリ機器３（Ｒｚｂ＋Ｒｚ）とを区別するには、Ｒｚａ＋ＲｚとＲｚｂ＋Ｒｚとの間に境界閾値ｔｈ１を設ける必要がある（図２参照）。ここで、Ｒｚａ＋Ｒｚを７９７ｋΩ、Ｒｚｂ＋Ｒｚを５５７ｋΩとすると、７９７ｋΩと５５７ｋΩとの間に境界閾値ｔｈ１を設ける必要がある。

しかしながら、アクセサリ抵抗のバラツキ、ＩＤ端子に流れる電流（図５、６で後述する）のバラツキ、ＡＤＣの参照電圧（図５、６で後述する）のバラツキなどを考慮すると、上記境界閾値ｔｈ１による判定において誤判定が生じやすい。

図３（ａ）に示すように分類後のグループ１では、Ｒｚａ＋ＲｚとＲａとを区別できればよい。Ｒａを３９０Ωとすると、７９７ｋΩと３９０ｋΩとの間に境界閾値ｔｈ１を設ければよい。このように、上記境界閾値ｔｈ１を移動させることにより、判定に必要な設計精度を緩和させる（判定精度を向上させる）ことができる。なお、グループ１についてのみ説明したが、グループ２およびグループ３についても同様の議論があてはまる。

図４は、アクセサリ表２の一例を示す図である。アクセサリ表２も制御部１５により管理される。上述したように市場には様々なアクセサリ機器が存在しているが、今後、ますます種類が増えていくことが予想される。また、規格に対応していない各社独自のアクセサリ機器も存在する。新たなアクセサリ機器をアクセサリ表１で決めた抵抗値の間に追加した場合、抵抗Ｒ_ＩＤが密になり判定精度が低下する。また、回路規模も大きくしなければならない。そこで、それらのアクセサリ機器をアクセサリ表１とは別のアクセサリ表２で管理する。なお、アクセサリ表２に登録されたアクセサリ機器の識別方法については図６で後述するが、アクセサリ表１で定めた抵抗範囲より低い抵抗の範囲を有効に活用することになる。

図５は、識別端子電圧検出回路１３の構成例１を示す図である。構成例１では、識別端子電圧検出回路１３はＡＤＣ１３ａで構成される。ＩＤ端子と電源電圧ＶＤＤとの間に、ＩＤ端子に参照電流を供給するための第１定電流源ＣＩ１が設けられる。第１定電流源ＣＩ１は、たとえば、ゲート端子にバイアス電位が印加されたトランジスタで構成できる。図５に示すＩＤ端子とグラウンドとの間に接続された抵抗は、コネクタ２０に接続されたアクセサリ機器のアクセサリ抵抗Ｒｉｎを示している。

ＡＤＣ１３ａは、抵抗ラダー、複数のコンパレータ、境界検出回路１３ｂおよびエンコーダ１３ｃを備え、ＩＤ端子のアナログ電圧をデジタル値で検出する。図５では１５個のコンパレータＣＰ１〜ＣＰ１５を並列に設けるフラッシュ型ＡＤＣの例を描いている。すなわち、１６種類のアクセサリ機器を識別できる構成である。

抵抗ラダーは、１６個の抵抗Ｒ１〜Ｒ１６の直列回路で構成され、高電位側基準電圧源ＶｒｅｆＨと低電位側基準電圧源ＶｒｅｆＬとの間に設けられる。抵抗Ｒ１〜Ｒ１６は、高電位側基準電圧源ＶｒｅｆＨと低電位側基準電圧源ＶｒｅｆＬとの間の電圧を適切な１５通りの電圧を生成し、１５個のコンパレータＣＰ１〜ＣＰ１５にそれぞれ参照電圧として入力する。

１５個のコンパレータＣＰ１〜ＣＰ１５には、参照電圧に加えてＩＤ端子の電圧がそれぞれ入力される。ＩＤ端子の電圧は、第１定電流源ＣＩ１から供給される参照電流とアクセサリ抵抗Ｒｉｎとの積で表される。コンパレータＣＰ１〜ＣＰ１５のそれぞれは、入力される参照電圧とＩＤ端子の電圧とを比較し、その比較結果（ハイレベルまたはローレベル）を境界検出回路１３ｂに出力する。コンパレータＣＰ１〜ＣＰ１５は、比較結果を温度計コードで出力する。すなわち、ＩＤ端子の電圧を境にその電圧より低電位側のコンパレータの出力がすべてハイレベル、高電位側のコンパレータの出力がすべてローレベルとなる判定結果を出力する。

境界検出回路１３ｂには、制御部１５から、ＶＢＵＳ端子からの給電の有無を示す情報およびＤＰ端子とＤＭ端子間のショートまたはＤＭ端子のハイレベルの有無を示す情報が入力される。これにより、境界検出回路１３ｂはグループ１〜３のうち、いずれのグループに属するアクセサリ機器の検出かを認識できる。境界検出回路１３ｂは検出対象に属さないアクセサリ機器を検出するためのコンパレータの出力を、境界検出において無効なものとして取り扱う。あるいは、各グループに境界検出回路を準備し、必要なコンパレータの出力のみを用いて検出してもよい。

これを実現するためには、境界検出回路１３ｂを論理回路で構築する際、アクセサリ表１にもとづき、グループごとに境界検出に使用するコンパレータの出力と、境界検出に使用しないコンパレータの出力をハイレベルにするかローレベルにするかを予め決定しておけばよい。たとえば、コンパレータＣＰ１、ＣＰ３が境界検出に使用するコンパレータ、コンパレータＣＰ２が境界検出に使用しないコンパレータの場合、コンパレータＣＰ１、ＣＰ３の出力が異なる場合、コンパレータＣＰ２の出力をハイレベルにするかローレベルにするかを予め決定しておく。これにより、判定精度が向上することは既に説明した。

境界検出回路１３ｂは境界判定後の温度計コードをエンコーダ１３ｃに出力する。エンコーダ１３ｃは、境界検出回路１３ｂから入力された温度計コードをバイナリコードに変換して制御部１５に出力する。図５の例では４ビットのバイナリコードを出力する。

アクセサリ表１に抵抗Ｒ_ＩＤと上記参照電流の積で求められた電圧を予めアクセサリ機器ごとに記述することで、アクセサリ機器を識別する。または、制御部１５で当該バイナリコードで表現された電圧値を上記参照電流で除算してアクセサリ抵抗Ｒｉｎを算出し、アクセサリ表１の抵抗Ｒ_ＩＤと比較することにより、アクセサリ機器を識別してもよい。

図６は、識別端子電圧検出回路１３の構成例２を示す図である。構成例２でも、構成例１と同様に、識別端子電圧検出回路１３はＡＤＣ１３ａで構成される。構成例２では、ＩＤ端子と電源電圧ＶＤＤとの間に、第１定電流源ＣＩ１および第２定電流源ＣＩ２が設けられる。第２定電流源ＣＩ２も、ゲート端子にバイアス電位が印加されたトランジスタで構成できる。たとえば、第１定電流源ＣＩ１が流す電流は１ｕＡ、第２定電流源ＣＩ２が流す電流は４０ｕＡに設定される。

構成例２ではアクセサリ表１に登録されたアクセサリ機器だけでなく、アクセサリ表２に登録されたアクセサリ機器も識別できる。構成例２では、制御部１５はＡＤＣ１３ａから出力されるデジタル値がモード識別ビットを除き最小値または最大値（あるいは、予め設定した閾値以下の最小値グループ、または、同様に設定した最大値グループ）のとき、ＩＤ端子に流す電流量を増大させる。これにより、アクセサリ表１に登録されたアクセサリ機器の検出から、アクセサリ表２に登録されたアクセサリ機器の検出に移行できる。

構成例２における抵抗ラダー、コンパレータＣＰ１〜ＣＰ１５および境界検出回路１３ｂの構成は、構成例１と同様である。構成例２は構成例１と比較し、エンコーダ１３ｃの構成が異なる。構成例１では、エンコーダ１３ｃは（１１１１）_２〜（００００）_２の範囲の４ビットデータを扱ったが、構成例２では（１１１１１）_２〜（０００００）_２の範囲の５ビットデータを扱う。

構成例２におけるエンコーダ１３ｃには、制御部１５からモード情報が入力される。モード情報とは、アクセサリ表１の検出モード（以下、通常モードという）か、アクセサリ表２の検出モード（以下、スペシャルモードという）かを示す情報である。エンコーダ１３ｃはこのモード情報を最上位ビットに反映させる。たとえば、通常モードのとき最上位ビットを（１）_２、スペシャルモードのとき最上位ビットを（０）_２に設定する。ここでは、モード情報を用いることにより、表１から表２の読み替えによる識別方法を説明してきたが、制御部１５が当該バイナリコードで表現された電圧値を上記参照電流で除算してアクセサリ抵抗Ｒｉｎを算出する場合は、アクセサリ表１および表２の抵抗Ｒ_ＩＤと比較することにより、アクセサリ機器を識別すればよい。

通常モードでは、制御部１５は第１定電流源ＣＩ１を動作させ、第２定電流源ＣＩ２を停止させる。エンコーダ１３ｃから出力されるデジタル値が（１００００）_２のとき、制御部１５は通常モードからスペシャルモードに移行させる。エンコーダ１３ｃが（１００００）_２を出力するときは、接続されたアクセサリ機器がアクセサリ表１に登録されていない可能性のあることを示している。

スペシャルモードに移行させるために、制御部１５は定電流源ＣＩ２を動作させ、エンコーダ１３ｃにスペシャルモードへの移行を通知する。なお、第１定電流源ＣＩ１の動作は継続させてもよいし、停止させてもよい。このように、ＩＤ端子に流す電流を適切に増大させることにより、抵抗ラダーおよびコンパレータＣＰ１〜ＣＰ１５に変更を加えることなく、さらに低いアクセサリ抵抗を持つアクセサリ機器を検出できる。したがって、１５個のコンパレータで１６種類以上のアクセサリ機器を検出できる。また、定電流源をさらに増やすことにより、スペシャルモードの数を増やすことができ、識別可能なアクセサリ機器の数をさらに増やすことができる。なお、これらのモード切り替え処理は識別端子電圧検出回路１３により実行されるよう設計されてもよい。

以上説明したように実施の形態１によれば、ＩＤ端子から得られる情報だけでなく、給電の有無および／またはデータ端子の状態を考慮することにより、回路規模および消費電力の増大を抑制しながら、接続されたアクセサリ機器の種類を的確に認識できる。すなわち、アクセサリ機器を分類することにより、境界判定精度を向上させることができる。また、スペシャルモードを設けたことにより、回路規模および消費電力の増大を抑制しながら、多くの種類のアクセサリ機器を識別できる。また、スペシャルモードの数を増やすことができ、拡張性も高い。

（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係る入出力回路１０の構成を説明するための図である。図７に示す入出力回路１０の基本構成および基本動作は、図１に示す入出力回路１０と同様である。実施の形態２では、入出力回路１０およびコネクタ２０を通じて、外部表示機器（たとえば、ＴＶ、ＰＣ）に動画像が外部出力される使用形態を想定する。

より具体的には、コネクタ２０にビデオケーブルの一端が接続され、その他端が外部表示機器に接続される状態を想定する。なお、当該ビデオケーブルにはビデオ信号を伝送する一本の信号線と、ステレオオーディオ信号を伝送する二本の信号線を含むタイプであることを前提とする。その状態において、当該ビデオケーブルを通じてビデオ回路５１からビデオ信号が、オーディオ回路５２からステレオオーディオ信号が当該外部表示機器に送信される。当該外部表示機器は、当該ビデオケーブルを通じて受信したビデオ信号およびステレオオーディオ信号にもとづき、動画像およびステレオ音声を再生する。

ビデオ信号およびステレオオーディオ信号を伝送するには、三本の信号線が必要となる。上述したように、コネクタ２０としてＭｉｃｒｏ−ＵＳＢコネクタを採用する場合、ＶＢＵＳ端子、ＩＤ端子、ＤＰ端子、ＤＭ端子およびＧＮＤ端子の５つの端子しかなく、そのうち、ＶＢＵＳ端子およびＧＮＤ端子は（とくに、給電中）信号伝達に使用しづらいため、現実的に信号伝達に使用できる端子はＩＤ端子、ＤＰ端子およびＤＭ端子である。そこで、本実施の形態では、ビデオ回路５１はＩＤ端子を通じてビデオ信号を伝送し、オーディオ回路５２はＤＰ端子およびＤＭ端子を通じてステレオオーディオ信号を伝送する。

図７において、データ線スイッチ部１６は第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２および第３スイッチＳＷ３を含む。第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２は、ステレオオーディオ信号を伝送するための二本の信号線に挿入される。当該二本の信号線の一端はＤＰ端子およびＤＭ端子にそれぞれ接続され、他端は第１容量Ｃ１および第２容量Ｃ２をそれぞれ介して、内部処理回路４０内のオーディオ回路５２に接続される。第１容量Ｃ１および第２容量Ｃ２は、オーディオ回路５２により出力されるステレオオーディオ信号の直流成分をカットする。

第３スイッチＳＷ３はビデオ信号を伝送するための信号線に挿入される。当該信号線の一端はＩＤ端子に接続され、他端は第３容量Ｃ３を介して内部処理回路４０内のビデオ回路５１に接続される。第３容量Ｃ３は、ビデオ回路５１により出力されるビデオ信号の直流成分をカットする。

以下、識別端子電圧検出回路１３および制御部１５によるアクセサリ機器としてのビデオケーブルの検出方法について説明する。以下の説明では、アクセサリ機器としてのビデオケーブルのアクセサリ抵抗を３９０ｋΩとし、ビデオケーブルが外部表示機器に終端されている状態で入出力回路１０から見える終端抵抗を７５Ωとする。また、このアクセサリ抵抗および終端抵抗のそれぞれは、上述のアクセサリ表１またはアクセサリ表２に登録されていることを前提とする。

ビデオケーブルがコネクタ２０に接続される際、そのビデオケーブルの他端が外部表示機器に接続されている場合と、接続されていない場合がある。これはエンドユーザがビデオケーブルを、映像送信側の機器（たとえば、スマートフォン）に先に挿入するか、映像受信側の機器（たとえば、ＴＶ）に先に挿入するかの違いによる。

まず、ビデオケーブルが先にコネクタ２０に接続され、後に外部表示機器に接続される場合（以下、プラグイン１という）について説明する。制御部１５は、識別端子電圧検出回路１３により、コネクタ２０にビデオケーブルが接続されたことを示す電圧（本実施の形態では３９０ｋΩに対応する電圧）が検出され、その後、ビデオケーブルが規定のインピーダンスで終端されたことを示す電圧（本実施の形態では７５Ωに対応する電圧）が検出されると、第３スイッチＳＷ３をオンする。これにより、ＩＤ端子を通じたビデオ信号の伝送が可能な状態になる。

つぎに、第３スイッチＳＷ３がオン状態でＩＤ端子を通じてビデオ信号が伝送されているときに、ビデオケーブルがコネクタ２０または外部表示機器から抜かれた場合（以下、プラグアウトという）について説明する。上述したようにＩＤ端子には、第１定電流源ＣＩ１および／または第２定電流源ＣＩ２から電流が供給され、かつＩＤ端子とビデオ回路５１との間に第３容量Ｃ３が挿入されているため、プラグアウトが発生するとＩＤ端子の電圧が上昇していく。したがって、このＩＤ端子の電圧を監視することにより、プラグアウトの発生を検出できる。

すなわち、制御部１５は、識別端子電圧検出回路１３により検出されるＩＤ端子の電圧が設定電圧より高くなると、第３スイッチＳＷ３をオフする。なお、当該設定電圧に達するまでの時間は第１定電流源ＣＩ１および／または第２定電流源ＣＩ２からＩＤ端子に流す電流量および第３容量を含むＩＤ端子の容量により決定される。また、制御部１５は、第３スイッチＳＷ３をオンするとともに、ＩＤ端子に流す電流量を増大させてもよい。たとえば、上述した通常モードからスペシャルモードに遷移させてもよい。これにより、プラグアウト発生時におけるＩＤ端子の電圧の上昇速度を早めることができ、プラグアウトの認識に必要な時間を短縮できる。

図８は、プラグイン１およびプラグアウト発生時の入出力回路１０の動作シーケンスの一例を示す図である。まず、識別端子電圧検出回路１３はＩＤ端子の電圧が３９０ｋΩに対応する電圧になったことを検出すると（Ｐｉ１ａ参照）、制御部１５はこの段階でコネクタ２０にビデオケーブルが接続されたことを認識する。ただし、この段階では第３スイッチＳＷ３をオンしない。この段階ではビデオケーブルが終端されていないため、第３スイッチＳＷ３をオンすると、ビデオ信号の振幅が、終端されている場合の２倍になってしまうためである。

その後、識別端子電圧検出回路１３がＩＤ端子の電圧が７５Ωに対応する電圧になったことを検出すると（Ｐｉ１ｂ参照）、制御部１５はこの段階でコネクタ２０に接続されたビデオケーブルが終端されたことを認識する。制御部１５はメインプロセッサ４１にＩＮＴＢ端子を介して割込信号を出力し、その後、メインプロセッサ４１にＳＤＡ端子を介して、プラグイン検出信号を出力する。

メインプロセッサ４１はビデオ回路５１にビデオ信号の外部出力を指示する信号を出力する。ビデオ回路５１はビデオ信号の外部出力を開始する。メインプロセッサ４１はビデオ信号の外部出力が開始されると、制御部１５にＳＤＡ端子を介して、ビデオスイッチのオンを許可する信号を出力する。制御部１５はこの信号を受けると、第３スイッチＳＷ３用のスイッチ信号をハイレベルに遷移させ、第３スイッチＳＷ３をオンする。これにより、ビデオ信号はビデオケーブルを介して外部表示機器に出力される。

識別端子電圧検出回路１３はＩＤ端子の電圧が上記設定電圧になったことを検出すると（Ｐｏ参照）、制御部１５はプラグアウトが発生したことを認識する。制御部１５はメインプロセッサ４１にＩＮＴＢ端子を介して割込信号を出力し、その後、メインプロセッサ４１にＳＤＡ端子を介して、プラグアウト検出信号を出力するとともに、上記スイッチ信号をローレベルに遷移させ、第３スイッチＳＷ３をオフする。

なお図示しないが、オーディオ回路５２、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２の動作は、ビデオ回路５１および第３スイッチＳＷ３の動作に連動させればよい。

つぎに、ビデオケーブルが先に外部表示機器に接続され、後にコネクタ２０に接続される場合（以下、プラグイン２という）について説明する。制御部１５は、識別端子電圧検出回路１３により、コネクタ２０に規定のインピーダンス（本実施の形態では７５Ω）で終端されたビデオケーブルが接続されたことを示す電圧を検出する必要がある。この場合、通常モードでは識別できず、前述のスペシャルモード（あるいは更に拡張されたスペシャルモード）に移行した上で、７５Ωを識別し、第３スイッチＳＷ３をオンすればよい。これにより、ＩＤ端子を通じたビデオ信号の伝送が可能な状態になる。なお、プラグアウトの処理についてはプラグイン１の場合と同様の処理である。

図９は、プラグイン２およびプラグアウト発生時の入出力回路１０の動作シーケンスの一例を示す図である。まず、識別端子電圧検出回路１３はＩＤ端子の電圧が７５Ωに対応する電圧になったことを検出すると（Ｐｉ２）、制御部１５はコネクタ２０に７５Ω終端されたビデオケーブルが接続されたことを認識する。その後、制御部１５はメインプロセッサ４１にＩＮＴＢ端子を介して割込信号を出力し、その後、メインプロセッサ４１にＳＤＡ端子を介して、プラグイン検出信号を出力する。以下のシーケンスは図８に示したシーケンスと同様である。

以上説明したように実施の形態２によれば、ＩＤ端子の電圧を監視することにより、コネクタ２０に接続されるビデオケーブルの有無を的確に検出し、ビデオ信号の外部出力を的確に制御できる。なお、上述したスペシャルモードを利用することにより、プラグアウトの検出タイミングを早めることができる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

たとえば、実施の形態１ではアクセサリ表２に登録されるアクセサリ機器の抵抗Ｒ_ＩＤが、アクセサリ表１に登録されるアクセサリ機器の抵抗Ｒ_ＩＤより低い例を説明したが、その逆であってもよい。その場合、制御部１５はエンコーダ１３ｃから出力されるデジタル値が（１１１１１）_２のとき、モードを切り替えるとともに、ＩＤ端子に流す電流を減少させる。

たとえば、実施の形態２においてビデオケーブルを介して接続される外部機器として表示機器を想定し、ビデオ信号を外部出力する例を説明した。この点、外部機器として撮影機器や映像記憶機器を想定し、それらの機器からビデオケーブルを介して画像データを内部に取り込む場合についても実施の形態２に係る手法を同様に適用可能である。また、上述したプラグアウト検出処理は、プラグイン１検出処理およびプラグイン２検出処理以外のプラグイン検出処理が採用される回路にも適用可能である。

１０入出力回路、１１電源スイッチ、１２電源検出回路、１３識別端子電圧検出回路、１３ａＡＤＣ、１３ｂ境界検出回路、１３ｃエンコーダ、ＣＩ１第１定電流源、ＣＩ２第２定電流源、Ｒｉｎアクセサリ抵抗、ＳＷ１第１スイッチ、ＳＷ２第２スイッチ、ＳＷ３第３スイッチ、Ｃ１第１容量、Ｃ２第２容量、Ｃ３第３容量、１４データ端子電圧検出回路、１５制御部、１６データ線スイッチ部、２０コネクタ、３０電源回路、３１電池、３２充電回路、４０内部処理回路、４１メインプロセッサ、５１ビデオ回路、５２オーディオ回路。

Claims

接続されるアクセサリ機器を識別するための識別端子を少なくとも備えるコネクタと、内部回路とを接続する入出力回路であって、
前記識別端子の電圧を検出する識別端子電圧検出回路と、
前記識別端子電圧検出回路による検出結果をもとに、前記コネクタに接続されるアクセサリ機器に応じてスイッチ部を制御する制御部と、
前記内部回路に含まれるビデオ回路と前記識別端子とを接続する信号線に挿入されるビデオスイッチと、を備え、
前記識別端子電圧検出回路により、前記コネクタにビデオケーブルが接続されたことを示す電圧が検出され、その後、前記ビデオケーブルが規定のインピーダンスで終端されたことを示す電圧が検出されると、前記制御部は、前記ビデオスイッチをオンすることを特徴とする入出力回路。
接続されるアクセサリ機器を識別するための識別端子を少なくとも備えるコネクタと、内部回路とを接続する入出力回路であって、
前記識別端子の電圧を検出する識別端子電圧検出回路と、
前記識別端子電圧検出回路による検出結果をもとに、前記コネクタに接続されるアクセサリ機器に応じてスイッチ部を制御する制御部と、
前記内部回路に含まれるビデオ回路と前記識別端子とを接続する信号線に挿入されるビデオスイッチと、を備え、
前記識別端子電圧検出回路により、前記コネクタに規定のインピーダンスで終端されたビデオケーブルが接続されたことを示す電圧が検出されると、前記制御部は、前記ビデオスイッチをオンすることを特徴とする入出力回路。
前記識別端子に電流を供給する電流源をさらに備え、
前記ビデオ回路と前記識別端子との間には容量が挿入され、
前記識別端子電圧検出回路により検出される前記識別端子の電圧が設定電圧より高くなると、前記制御部は、前記ビデオスイッチをオフすることを特徴とする請求項１または２に記載の入出力回路。
前記制御部は、前記ビデオスイッチをオンするとともに、前記識別端子に流す電流量を増大させることを特徴とする請求項３に記載の入出力回路。
前記コネクタは、差動対のデータ端子である第１データ端子および第２データ端子をさらに備え、
前記ビデオケーブルは、ビデオ信号を伝送する信号線と、ステレオオーディオ信号を伝送する信号線を含み、
前記内部回路に含まれるオーディオ回路は、前記第１データ端子および第２データ端子を通じてステレオオーディオ信号を伝送することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の入出力回路。
接続されるアクセサリ機器を識別するための識別端子を少なくとも備えるコネクタと、内部回路とを接続する入出力回路であって、
前記識別端子の電圧を検出する識別端子電圧検出回路と、
前記識別端子電圧検出回路による検出結果をもとに、前記コネクタに接続されるアクセサリ機器に応じてスイッチ部を制御する制御部と、
前記内部回路に含まれるビデオ回路と前記識別端子とを接続する信号線に挿入されるビデオスイッチと、
前記識別端子に電流を供給する電流源をさらに備え、
前記ビデオ回路と前記識別端子との間には容量が挿入され、
前記ビデオスイッチがオン状態で、前記識別端子を通じてビデオ信号が伝送されているとき、前記識別端子電圧検出回路により検出される前記識別端子の電圧が設定電圧より高くなると、前記制御部は、前記ビデオスイッチをオフすることを特徴とする入出力回路。