JP2017063272A - 通信ノード - Google Patents

Abstract

【課題】各ノードにおけるグランド電位の差を解消できる通信ノードを提供する。
【解決手段】バス中間電位検出回路６に信号線３Ｈ，３Ｌ間の中間電位ＶMBを検出し、自ノード中間電位検出回路７により自ノードに供給される動作用電源電圧の中間電位ＶMNを検出する。そして、差動増幅回路８は、２つの中間電位ＶMB，ＶMNの差を検出し、その差に応じて定電圧回路７のグランド電位を調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、差動信号を伝送する伝送線路に接続される通信ノードに関する。

伝送線路を介してデジタル信号を伝送する場合、受信側においては、信号レベルが変化するタイミングで信号エネルギーの一部が反射することで、オーバーシュートやアンダーシュートのような波形の歪み，すなわちリンギングが生じる問題がある。そして、従来、波形歪みを抑制する技術については様々な提案がされている。例えば特許文献１では、伝送路の電圧レベルがロー，ハイ間で遷移する際に、通信に影響しない一定期間のみインピーダンスを整合させてリンギングを抑制する技術が開示されている。

特許文献１の第５実施例には、リンギング抑制用の素子として、高電位側信号線と低電位側信号線との間にＮチャネルＭＯＳＦＥＴ，ＰチャネルＭＯＳＦＥＴを並列に接続した構成が開示されている。前者は電源Ｖcc−低電位側信号線間の電圧で動作させ、後者は高電位側信号線−グランド間の電圧で動作させることで、通信ノードのグランド電位にオフセットが生じている場合でも、何れか一方の素子によりリンギングが抑制される。

特許第５４９８５２７号公報（図８〜図１１参照）

しかしながら、通信ノードのグランド電位にオフセットが生じていなければ、双方の素子が同時に動作するのに比較すると、オフセットが生じていることで何れか一方の素子だけが動作した場合はリンギング抑制効果が低減する。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、各ノードにおけるグランド電位の差を解消できる通信ノードを提供することにある。

請求項１記載の通信ノードは、線間電位検出部により一対の信号線間の中間電位を検出し、自ノード電位検出部により自ノードに供給される動作用電源電圧の中間電位を検出する。そして、電圧調整部は、線間電位検出部及び自ノード電位検出部によりそれぞれ検出された２つの中間電位の差を検出し、その差に応じて動作用電源電圧を調整する。このように構成すれば、初期状態において、伝送線路に接続されている各通信ノードのグランド電位に差が生じているとしても、電位差がなくなるように自動的に調整が行われる。したがって、伝送線路を介して伝送される差動信号のレベルが何れの通信ノードにおいても等しくなり、通信を確実に行うことが可能になる。

第１実施形態であり、通信ノードの構成を示す機能ブロック図 第２実施形態であり、通信ノードの構成を示す機能ブロック図 第３実施形態であり、通信ノードの構成を示す機能ブロック図 第４実施形態であり、通信ノードの構成を示す機能ブロック図

（第１実施形態）
図１に示すように、通信ノード１が備える送受信回路２には、高電位側信号線３Ｐ，低電位側信号線３Ｎよりなる伝送線路３が接続されている。尚、送受信回路２に替えて送信回路又は受信回路でも良い。定電圧回路４には、外部の電源５より例えば電圧１２Ｖの電源ＶＢが供給されている。定電圧回路４は、例えばバンドギャップリファレンス回路等で構成され、電源電圧ＶＢより例えば電圧５Ｖの動作用電源電圧ＶDDを生成し、送受信回路２等に供給する。送受信回路２は、伝送線路３をドライブして差動信号を他の通信ノードに送信し、また、他の通信ノードにより送信された差動信号を伝送線路３を介して受信する。

高電位側信号線３Ｐ，低電位側信号線３Ｎ間には、バス中間電位検出回路６が接続されている。バス中間電位検出回路６は線間電位検出部に相当し、例えば２つの抵抗素子を直列接続した分圧回路で構成され、信号線３Ｐ，３Ｎ間の中間電位ＶMBを検出する。中間電位ＶMBは、例えば標準値で２．５Ｖであり、伝送線路３が非ドライブ状態であれば信号線３Ｐ，３Ｎの電位がそれぞれ中間電位ＶMBを示している。この中間電位ＶMBは、差動信号を送信する送信ノードが基準とするグランド電位に応じて、受信ノード側では変動する。

電源ＶDDと通信ノード１のグランドＧＮＤとの間には、自ノード中間電位検出回路７が接続されている。自ノード中間電位検出回路７も同様に、２つの抵抗素子を直列接続した分圧回路で構成され、通信ノードの動作用電源電圧ＶDDの中間電位ＶMNを検出する。中間電位ＶMNは、グランドＧＮＤを基準電位として２．５Ｖである。自ノード中間電位検出回路７は、自ノード電位検出部に相当する。

差動増幅回路８には、中間電位ＶMB及びＶMNが入力されており、差動増幅回路８の出力端子はグランドＧＮＤに接続されている。差動増幅回路８は電圧調整部に相当し、これら２つの中間電位ＶMB，ＶMNの差に応じた電圧を出力することで、自ノードのグランドＧＮＤの電位を調整する。

次に、本実施形態の作用について説明する。例えば、図示しない他の通信ノードより送信された差動信号を、通信ノード１が受信する場合を想定する。この時、他の通信ノードのグランド電位と、通信ノード１のグランドＧＮＤの電位とに電位差が無ければ、差動増幅回路８に入力されるグランドＧＮＤを基準電位とする中間電位ＶMBは、中間電位ＶMNに等しくなる。したがって、差動増幅回路８の出力電圧もゼロレベルとなる。

これに対して、他の通信ノードのグランド電位と、通信ノード１のグランドＧＮＤの電位とに電位差があれば（ＶMB≠ＶMN）となるから、差動増幅回路８の出力電圧が前記電位差に応じたレベルとなり、グランドＧＮＤの電位が調整される。したがって、定電圧回路４が出力する動作用電源電圧ＶDDは常にグランド電位差に追従するようになり、結果として、常に（ＶMB＝ＶMN）となるようにグランドＧＮＤの電位が調整されることになる。

以上のように本実施形態によれば、バス中間電位検出回路６に信号線３Ｈ，３Ｌ間の中間電位ＶMBを検出し、自ノード中間電位検出回路７により自ノードに供給される動作用電源電圧の中間電位ＶMNを検出する。そして、差動増幅回路８は、２つの中間電位ＶMB，ＶMNの差を検出し、その差に応じて動作用電源電圧を調整する。

より具体的には、差動増幅回路８は、中間電位ＶMB，ＶMNの差に応じて定電圧回路７のグランド電位を調整する。このように構成すれば、初期状態において、伝送線路３に接続されている各通信ノードのグランド電位に差が生じているとしても、電位差がなくなるように自動的に調整が行われる。したがって、伝送線路３を介して伝送される差動信号のレベルが何れの通信ノードにおいても等しくなり、通信を確実に行うことが可能になる。

（第２実施形態）
以下、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図２に示すように、第２実施形態の通信ノード１１は、定電圧回路４の出力側に配置される昇圧降圧回路１２を備えている。昇圧降圧回路１２は、例えばチャージポンプ回路で構成されており、定電圧回路４の出力電圧を昇圧若しくは降圧するか、又は昇圧若しくは降圧することなく動作用電源電圧ＶDDを生成し、送受信回路２等に供給する。差動増幅回路８の出力電圧は昇圧降圧回路１２に入力されており、昇圧降圧回路１２の昇圧率又は降圧率は、前記出力電圧に応じて制御される。

以上のように構成される第２実施形態によれば、差動増幅回路８は、中間電位ＶMB，ＶMNの差に応じて昇圧降圧回路１２の昇圧率又は降圧率を調整するので、第１実施形態と同様の効果が得られる。

（第３実施形態）
図３に示すように、第３実施形態の通信ノード２１は、第１実施形態の通信ノード１に、例えば特許文献１と同様に伝送線路３に発生するリンギングを抑制する機能を有する歪抑制回路２２を加えて構成されている。高電位側信号線３Ｐ，低電位側信号線３Ｎの間には、線間スイッチング素子であるＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２３が接続されている。ＦＥＴ２３のゲートは、抵抗素子２４を介して電源ＶDDにプルアップされている。

立下り／立上り検知部２５は、高電位側信号線３Ｐ，低電位側信号線３Ｎの間に接続されており、伝送線路３を介して伝送される差動信号の立下り及び／又は立上りを検知すると、検知信号をスイッチ制御部２６に出力する。ＦＥＴ２３のゲートと低電位側信号線３Ｎとの間には常閉型のスイッチ回路２７が接続されており、スイッチ回路２７のオンオフは、スイッチ制御部２６により制御される。スイッチ回路２７は、特許文献１と同様に例えばＭＯＳＦＥＴ等で構成される。立下り／立上り検知部２５，スイッチ制御部２６及びスイッチ回路２７は、制御部に相当する。

次に、第３実施形態の作用について説明する。例えば歪抑制回路２２が特許文献１と同様に動作する場合、立下り／立上り検知部２５は、差動信号レベルがハイからローに変化する立下りを検知して、検知信号を出力する。すると、スイッチ制御部２６は、スイッチ回路２７をその時点から一定時間だけオフにすることでＦＥＴ２３をオン状態にして、信号線３Ｐ，３Ｎ間のインピーダンスを低下させる。これにより、差動信号レベルがハイからローに変化する際に発生しようとするリンギングを抑制する。

以上のように第３実施形態によれば、ＦＥＴ２３のゲートと低電位側信号線３Ｎとの間には常閉型のスイッチ回路２７を接続し、スイッチ制御部２６によりスイッチ回路２７のオンオフを制御することで、信号線３Ｈ，３Ｌ間のインピーダンスを低下させるようにした。これにより、特許文献１と同様にリンギングを抑制できる共に、通信ノード間のグランド電位差を調整することでリンギング抑制効果をより高めることができる。

（第４実施形態）
図４に示すように、第４実施形態の通信ノード３１は、第２実施形態の通信ノード１１に、第３実施形態の歪抑制回路２２を加えて構成されている。このように構成すれば、第３実施形態と同様の効果が得られる。

本発明は上記した、又は図面に記載した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
昇圧は電圧増幅率を「１」より大きくすることに等しく、降圧は電圧増幅率を「１」より小さくすることに等しい。したがって、昇降圧回路は、増幅率を変更可能な増幅回路で構成しても良い。
線間スイッチング素子をＰチャネルＭＯＳＦＥＴとして、それに対応して特許文献１と同様の構成を採用しても良い。また、特許文献１の第５実施形態と同様に、線間スイッチング素子としてＮチャネルＭＯＳＦＥＴ，ＰチャネルＭＯＳＦＥＴを並列に備えても良い。
電源電圧等は、個別の設計に応じて適宜変更すれば良い。

１ 通信ノード、３ 伝送線路、３Ｐ 高電位側信号線、３Ｎ 低電位側信号線、６ バス中間電位検出回路、７ 自ノード中間電位検出回路、８ 差動増幅回路。

Claims (4)

1. 一対の高電位側信号線（３Ｈ），低電位側信号線（３Ｌ）によりハイ，ローの２値レベルに変化する差動信号を伝送する伝送線路（３）に接続され、
   前記一対の信号線間の中間電位を検出する線間電位検出部（６）と、
   自ノードに供給される動作用電源電圧の中間電位を検出する自ノード電位検出部（７）と、
   前記線間電位検出部及び前記自ノード電位検出部によりそれぞれ検出された２つの中間電位の差を検出し、前記差に応じて前記動作用電源電圧を調整する電圧調整部（８）とを備える通信ノード。
2. 前記動作用電源を供給する定電圧回路（７）を備え、
   前記電圧調整部は、前記中間電位の差に応じて前記定電圧回路の基準電位を調整する請求項１記載の通信ノード。
3. 定電圧回路（７）と、この定電圧回路の出力電圧を昇圧又は降圧して前記動作用電源を供給する昇降圧回路（１２）とを備え、
   前記電圧調整部は、前記中間電位の差に応じて前記昇降圧回路の昇圧比又は降圧比を調整する請求項１記載の通信ノード。
4. 前記一対の信号線間に接続される線間スイッチング素子（２３）と、
   前記差動信号のレベルが変化したことを検出すると、前記線間スイッチング素子をオンさせて前記信号線間のインピーダンスを低下させる制御部（２５〜２７）とを備える請求項１から３の何れか一項に記載の通信ノード。

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