JP2014187588A - データ送信装置およびデータ通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】
部品点数が少なく、簡略な構成をもつ２値−４値変換回路を有するデータ送信装置を提供することを課題とする。
【解決手段】
本発明は、２つの２値信号が入力される入力部と、前記２つの２値信号をアンドゲートにより3つの2進出力とし、前記３つの２進出力により駆動される３つのスイッチを有し、前記３つのスイッチにより４値の電圧出力を発生させることにより、前記２つの２値信号から１つの４値信号に合成する合成部とを有するデータ送信装置である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、データ送信に関する。

近年、電子デバイスの小型・軽量化が促進されている。これに伴って、データ送信装置に関しても更なる小型・軽量化が求められている。

データ送信装置において、外部装置へ送信する出カポートに２値信号より効率のよい４値信号が用いられるようになってきている。２つの２値信号をそれぞれ送信するための２つの出力ポートが必要になるところ、４値信号を用いることにより、出力ポートを１つにすることができ、結果、構成を簡易にすることができるからである。

特許文献１記載には、２値−４値変換回路をＤ−Ａ変換器や複雑な変換回路が不要な回路構成で実現するとともに、２値−４値変換出力が電源電圧のフルレンジにわたって出力できる２値−４値変換回路を提供できる発明が記載されている。

特表平１−１２６８２８号公報

特許文献１記載の発明は、２値−４値変換回路をＤ−Ａ変換器や複雑な変換回路が不要な回路構成で実現するとともに、２値−４値変換出力が電源電圧のフルレンジにわたって出力できる２値−４値変換回路を提供できる。しかし、当該発明では、２値−４値変換回路が、４つのアンドゲートから構成されるデコーダ回路、電源間に相補型に直列接続されたＰチャンネルとＮチャンネルＦＥＴ、演算増幅器から構成されている。すなわち、２値−４値変換回路を構成する回路の部品がいまだ多く、十分に簡略化されていない。

そこで本発明は、部品点数が少なく、簡略な構成をもつ２値−４値変換回路を有するデータ送信装置を提供することを課題とする。

本発明は、２つの２値信号が入力される入力部と、前記２つの２値信号をアンドゲートにより3つの2進出力とし、前記３つの２進出力により駆動される３つのスイッチを有し、前記３つのスイッチにより４値の電圧出力を発生させることにより、前記２つの２値信号から１つの４値信号に合成する合成部とを有するデータ送信装置である。
このように、本発明によれば、多くの部品を必要とせず、部品点数が少なく、簡略な構成をもつ２値−４値変換回路を有するデータ送信装置を提供することができる
また、前記４値の電圧出力のうち、第１値の出力の電圧に対し、第２値の出力の電圧比がその概３分の２、第３値の出力の電圧比がその概３分の１、第４値の出力の電圧比がゼロであることを特徴とするデータ送信装置としてもよい。
各出力の電圧の差を大きくすることができ、安定したデータ送信が可能となる。
また、前記３つのスイッチが絶縁スイッチであることを特徴とするデータ送信装置としてもよい。
電流サージから機器の破壊や身体損傷の原因を防ぐだけでなく、伝送電圧を別電源に変更できるため、ノイズ耐量の減少の発生を抑える事が可能となる。

また、本発明は、２つの２値信号が入力される入力部と、前記２つの２値信号をアンドゲートにより3つの2進出力とし、前記３つの２進出力により駆動される３つのスイッチからなる第１のスイッチ群を有し、前記第1のスイッチ群により4値の電圧出力を発生させることにより、前記２つの２値信号から１つの４値信号に合成する合成部とを有するデータ送信装置と、前記４値の電圧信号を入力とする３つの比較器と、前記３つの比較器の出力により駆動される３つのスイッチからなる第２のスイッチ群を有し、前記第２のスイッチ群により３つの受信信号を生成させることにより、前記４値の電圧信号から当初の前記２つの２値信号を複合する複合部を有するデータ受信装置とから構成されるデータ通信システムである。

このように、本発明によれば、多くの部品を必要とせず、部品点数が少なく、簡略な構成をもつ２値−４値変換回路を有するデータ送信装置および４値−２値変換回路を有するデータ受信装置から構成されるデータ通信システムを提供することができる。

本発明にかかるデジタル通信システムの基本構成図 本発明にかかる送信装置の構成図 本発明にかかるデータ関連図 本発明にかかるデータタイムチャート 本発明にかかる受信装置の構成図

本発明の実施の形態に係るデジタル通信システム１００は図１に示す基本構成をとる。各基本構成要素について説明をしていく。

デジタル通信システム１００は、送信装置１０、伝送部５０、受信装置６０から構成される。
送信装置１０では、ＤＡＴＡ１に対応する送信信号１、ＤＡＴＡ２に対応する送信信号２を入力部１０から合成部３０に送信する。
合成部３０では、送信信号１と送信信号２をもとに生成した合成信号１を伝送部５０経由で受信装置６０へ送信する。
受信装置６０では、合成信号１をもとに複合部７０で受信信号１、受信信号２、受信信号３を生成し、それを複合論理９０に送る。
入力部２０にはＣＬＯＣＫ１が、複合論理９０にはＣＬＯＣＫ１と同期しているＣＬＯＣＫ２が入力されている。

次に、本システムにかかる送信装置１０を図２で示すので、それを説明する。
入力部２０では、２本のデジタルデータＤＡＴＡ１およびＤＡＴＡ２が入力する。
入力部２０では、電圧Ｖ１の電源が接続され、Ｇ１に接地される。
すなわち、ＤＡＴＡ１が１の場合は送信信号１の信号の電圧はＶ１、０の場合は送信信号１の電圧は０Ｖとなる。ＤＡＴＡ２が１の場合は、送信信号２の信号の電圧はＶ１、０の場合は、送信信号２の信号の電圧は０Ｖとなる。

合成部３０には、スイッチが３つ用意される。３つのスイッチは、フォトカップラ等の絶縁スイッチである。スイッチＳＷ１は、送信信号１により、スイッチＳＷ２は、送信信号２により、スイッチＳＷ３は、送信信号１の信号と送信信号２の信号を入力とする加算器１の出力信号により駆動される。
よって、ＤＡＴＡ１が０で、ＤＡＴＡ２が０の場合、すなわち、送信信号１の信号の電圧は０Ｖ、送信信号２の信号の電圧は０Ｖの場合、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、ＳＷ３はいずれもＯＦＦとなる。図３のＡとＢは、この関連を示している。
ＤＡＴＡ１が１で、ＤＡＴＡ２が０の場合、すなわち、送信信号１の信号の電圧はＶ１、送信信号２の信号の電圧は０Ｖの場合は、スイッチＳＷ１がＯＮされる。
ＤＡＴＡ１が０で、ＤＡＴＡ２が１の場合、すなわち、送信信号１の信号の電圧は０Ｖ、送信信号２の信号の電圧はＶ１の場合は、スイッチＳＷ２がＯＮされる。
ＤＡＴＡ１が１で、ＤＡＴＡ２が１の場合は、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ３がＯＮされる。

スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ３は、合成信号を生成する合成信号生成回路の構成要素であり、並列接続される。上述したようにスイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ３は絶縁スイッチであるため、合成信号生成回路は、送信信号から絶縁されている。
合成信号生成回路にフォトカプラ等の絶縁スイッチを使用することで、電流サージから機器の破壊や身体損傷の原因を防ぐだけでなく、伝送電圧を別電源に変更できるため、ノイズ耐量の減少の発生を抑える事が可能となる。
スイッチＳＷ１は、抵抗値Ｚ０とする抵抗Ｒ１に、スイッチＳＷ２は、抵抗値がＺ０の４倍の抵抗値とする抵抗Ｒ２に接続され、スイッチＳＷ３には抵抗は接続されない。
並列接続の結合部から合成信号が取り出され、伝送部５０経由で受信装置６０に送られる。
結合部は、さらに抵抗値がＺ０の２倍の抵抗値とする抵抗Ｒ３に接続される。そして、抵抗Ｒ３は、接地Ｇ２に接続される。

合成信号生成回路の電圧はＶ２である。
よって、合成信号１は、スイッチＳＷ１がＯＮの場合は２／３×Ｖ２の電圧の信号となり、スイッチＳＷ２がＯＮの場合は１／３×Ｖ２の電圧の信号となり、スイッチＳＷ３がＯＮの場合は、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷの状態に関わらず、Ｖ２の電圧の信号となり、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ３いずれもＯＦＦの場合は、０Ｖの信号となる。
すなわち、上述したように、ＤＡＴＡ１が０で、ＤＡＴＡ２が０の場合は、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ３はいずれもＯＦＦとなるため、合成信号１は０Ｖの電圧信号となる。図３のＡとＢとＣは、この関連を示している。
ＤＡＴＡ１が１で、ＤＡＴＡ２が０の場合は、スイッチＳＷ１がＯＮされるため、合成信号１は２／３×Ｖ２の電圧信号となる。
ＤＡＴＡ１が０で、ＤＡＴＡ２が１の場合は、スイッチＳＷ２がＯＮされるため、合成信号１は１／３×Ｖ２の電圧信号となる。
ＤＡＴＡ１が１で、ＤＡＴＡ２が１の場合は、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ３がＯＮされ、スイッチＳＷ３がＯＮされることから、合成信号１はＶ２の電圧信号となる。
合成信号１を、０Ｖ、２／３×Ｖ２、１／３×Ｖ２、Ｖ２とすることで、各信号の電圧差を大きくすることができ、安定したデータ送信が可能となる
尚、電圧Ｖ２は、電圧Ｖ１より高い電圧となる。

次に、ＤＡＴＡ１、ＤＡＴＡ２と合成信号１の関係を図４のタイムチャートで説明する。
タイムチャートのＴ１では、ＤＡＴＡ１は０、ＤＡＴＡ２は１が入力されるため、合成信号１の電圧は１／３×Ｖ２となる。
次のＴ２では、ＤＡＴＡ１は１、ＤＡＴＡ２は０が入力されるため、合成信号１の電圧は２／３×Ｖ２となる。
次のＴ３では、ＤＡＴＡ１は１、ＤＡＴＡ２は１が入力されるため、合成信号１の電圧はＶ２となる。
次のＴ４では、ＤＡＴＡ１は１、ＤＡＴＡ２は０が入力されるため、合成信号１の電圧は２／３×Ｖ２となる。
次のＴ５では、ＤＡＴＡ１は０、ＤＡＴＡ２は１が入力されるため、合成信号１の電圧は１／３×Ｖ２となる。
次のＴ６では、ＤＡＴＡ１は１、ＤＡＴＡ２は１が入力されるため、合成信号１の電圧はＶ２となる。
次のＴ７では、ＤＡＴＡ１は１、ＤＡＴＡ２は０が入力されるため、合成信号１の電圧は２／３×Ｖ２となる。
次のＴ８では、ＤＡＴＡ１は０、ＤＡＴＡ２は０が入力されるため、合成信号１の電圧は０Ｖとなる。
データ送信回路により、部品点数が少なく、簡略な構成をもつ２値−４値変換回路を提供することができる。

次に、本システムにかかる伝送部５０と受信装置６０を図５で示すので、それを説明する。
伝送部５０の抵抗Ｒ４は、プルダウン抵抗である。これは、送受信装置の回路が未接続時に入力値を不定にさせないためのものである。
抵抗Ｒ４には、スイッチＳＷ４のスイッチが接続されている。
送受信装置の回路の接続時にこのスイッチＳＷ４をＯＦＦとすることにより、抵抗Ｒ４を合成信号から切り離すことができ、理論上Ｇ２〜Ｖ２までの電圧の伝送を可能となる。

受信装置６０には、複合部７０と複合論理９０から構成される。
複合部７０では、比較器（オペアンプ）が３つ用意される。３つの比較器１、比較器２、比較器３が並列接続され、それぞれ、電圧Ｖ２の電源に接続され、Ｇ２に接地される。
また、複合部７０には、スイッチが３つ用意される。３つのスイッチＳＷ５、スイッチＳＷ６、スイッチＳＷ７は、フォトカップラ等の絶縁スイッチである。
比較器１、比較器２、比較器３は入力電圧と閾値電力値の比較結果により、それぞれ、スイッチＳＷ５、スイッチＳＷ６、スイッチＳＷ７を駆動する。

合成信号１は、比較器１、比較器２、比較器３に入力される。ここで、比較器１、比較器２、比較器３それぞれの閾値の値を１／６×Ｖ、１／２×Ｖ、５／６×Ｖに設定すれば、合成信号が０Ｖの場合、すなわち、ＤＡＴＡ１が０で、ＤＡＴＡ２が０の場合は、比較器１、比較器２、比較器３の閾値のいずれも上回らないため、スイッチＳＷ５、スイッチＳＷ６、スイッチＳＷ７はいずれもＯＮとはならない。図３のＡとＣとＤは、この関連を示している。
合成信号１が２／３×Ｖ２の場合、すなわち、ＤＡＴＡ１が１で、ＤＡＴＡ２が０の場合は、比較器１の閾値、比較器２の閾値を上回るため、スイッチＳＷ５、スイッチＳＷ６がＯＮなる。
合成信号１が１／３×Ｖ２の場合、すなわち、ＤＡＴＡ１が０で、ＤＡＴＡ２が１の場合は、比較器１の閾値を上回るため、スイッチＳＷ５がＯＮなる。
合成信号１がＶ２の場合、すなわち、ＤＡＴＡ１が１で、ＤＡＴＡ２が１の場合は、比較器１の閾値、比較器２の閾値、比較器３の閾値を上回るため、スイッチＳＷ５、スイッチＳＷ６、スイッチＳＷ７がＯＮなる。

スイッチＳＷ５、スイッチＳＷ６、スイッチＳＷ７は、受信信号を生成する受信信号生成回路の構成要素であり、並列接続される。
上述したようにスイッチＳＷ５、スイッチＳＷ６、スイッチＳＷ７は絶縁スイッチであるため、受信信号生成回路は、合成信号から絶縁されている。
受信信号生成回路にフォトカプラ等の絶縁スイッチを使用することで、電流サージから機器の破壊や身体損傷の原因を防ぐだけでなく、伝送電圧を別電源に変更できるため、受信側の判定電圧範囲の減少を防ぎ、ノイズ耐量の減少の発生を抑える事が可能となる。

スイッチＳＷ５は抵抗Ｒ５に接続され、スイッチＳＷ６は抵抗Ｒ６に接続され、スイッチＳＷ７には抵抗Ｒ７は接続される。
抵抗Ｒ５とスイッチＳＷ５の間のから、受信信号１が、抵抗Ｒ６とスイッチＳＷ６の間のから、受信信号２が、抵抗Ｒ７とスイッチＳＷ７の間のから、受信信号３が取り出され、複合論理９０に入力される。

受信信号生成回路は、接地Ｇ３に接地される。また、受信信号生成回路の電圧はＶ３である。
よって、スイッチＳＷ５がＯＮの場合、受信信号１は電圧０Ｖ、スイッチＳＷ５がＯＦＦの場合、受信信号１はＶ３となり、スイッチＳＷ６がＯＮの場合、受信信号２は電圧０Ｖ、スイッチＳＷ６がＯＦＦの場合、受信信号２はＶ３となり、スイッチＳＷ７がＯＮの場合、受信信号３は電圧０Ｖ、スイッチＳＷ７がＯＦＦの場合、受信信号３はＶ３となる。
すなわち、上述したように、ＤＡＴＡ１が０で、ＤＡＴＡ２が０の場合は、スイッチＳＷ５、スイッチＳＷ６、スイッチＳＷ７はいずれもＯＦＦとなるため、複合化論理は、受信信号１、受信信号２、受信信号３の電圧がいずれもＶ３の場合、ＤＡＴＡ１が０で、ＤＡＴＡ２が０と決定することできる。図３のＡとＤとＥは、この関連を示している。
ＤＡＴＡ１が１で、ＤＡＴＡ２が０の場合は、スイッチＳＷ５はＯＮ、スイッチＳＷ６とスイッチＳＷ７はＯＦＦとなるため、複合化論理は、受信信号１の電圧が０Ｖ、受信信号２と受信信号３の電圧がＶ３の場合、ＤＡＴＡ１が１で、ＤＡＴＡ２が０と決定することできる。
ＤＡＴＡ１が０で、ＤＡＴＡ２が１の場合は、スイッチＳＷ５とスイッチＳＷ６はＯＮ、スイッチＳＷ７はＯＦＦとなるため、複合化論理は、受信信号１と受信信号２の電圧が０Ｖ、受信信号３の電圧がＶ３の場合、ＤＡＴＡ１が０で、ＤＡＴＡ２が１と決定することできる。
ＤＡＴＡ１が１で、ＤＡＴＡ２が１の場合は、スイッチＳＷ５、スイッチＳＷ６、スイッチＳＷ７はいずれもＯＦＦとなるため、複合化論理は、受信信号１、受信信号２、受信信号３の電圧がいずれも０Ｖの場合、ＤＡＴＡ１が１で、ＤＡＴＡ２が１と決定することできる。
尚、電圧Ｖ３は電圧Ｖ２より、低い電圧となる。

上述したデータ送信装置を複数用意することにより、入力が４つの２値信号、６つの２値信号、すなわち、偶数の２値信号に対応することができる。

１０ 送信装置
２０ 入力部
３０ 合成部
５０ 伝送部
６０ 受信装置
７０ 複合部
９０ 複合論理
１００ デジタル通信システム

Claims (4)

1. ２つの２値信号が入力される入力部と
   前記２つの２値信号をアンドゲートにより3つの2進出力とし、
   前記３つの２進出力により駆動される３つのスイッチを有し、
   前記３つのスイッチにより４値の電圧出力を発生させることにより、
   前記２つの２値信号から１つの４値信号に合成する合成部とを
   有するデータ送信装置
2. 前記４値の電圧出力のうち、第１値の出力の電圧に対し、第２値の出力の電圧比がその概３分の２、第３値の出力の電圧比がその概３分の１、第４値の出力の電圧比がゼロであることを特徴とする請求項１記載のデータ送信装置
3. 前記３つのスイッチが絶縁スイッチであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のデータ送信装置
4. ２つの２値信号が入力される入力部と
   前記２つの２値信号をアンドゲートにより3つの2進出力とし、
   前記３つの２進出力により駆動される３つのスイッチからなる第１のスイッチ群を有し、
   前記第1のスイッチ群により4値の電圧出力を発生させることにより、
   前記２つの２値信号から１つの４値信号に合成する合成部とを
   有するデータ送信装置と
   前記４値の電圧信号を入力とする３つの比較器と
   前記３つの比較器の出力により駆動される３つのスイッチからなる第２のスイッチ群を有し、
   前記第２のスイッチ群により３つの受信信号を生成させることにより、前記４値の電圧信号から当初の前記２つの２値信号を複合する複合部を
   有するデータ受信装置と
   から構成されるデータ通信システム

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