JP2017130917A - 差動通信装置、測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車載イーサネットのように、信号線に流れる信号周波数が高速化した場合であっても、サージ対策と電磁ノイズ対策の両立を図ることが可能な差動通信装置を提供する。
【解決手段】差動信号を用いる差動通信装置１であって、外部の信号線と接続するコネクタ１０と、コネクタ１０と一対の信号線で接続される通信ＩＣ２０と、コネクタと通信ＩＣとの間の一対の信号線上に設けられるコモンモードチョークコイル３０と、コモンモードチョークコイルと通信ＩＣとの間の一対の信号線のそれぞれと、基準電位点との間に設けられる静電気保護素子４０を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、差動信号を用いる差動通信装置等に関する。

従来から、車両に搭載される差動通信装置は、サージ対策の効果を確認するための静電気放流試験に合格する必要がある。静電気放流試験は、プローブを介して被試験対象の信号線に対して、例えば、−５ｋＶ〜＋５ｋＶの範囲から−２５ｋＶ〜＋２５ｋＶの範囲までの静電気を印加するイミュニティ試験である。

そのため、コネクタと通信ＩＣ（Integrated Circuit）との間の一対の信号線のそれぞれと、基準電位点との間にツェナーダイオード等の静電気保護素子を設ける場合が多い。また、静電気放流試験における合格の観点に加えて、コネクタから通信ＩＣまでの間に介装される部品の全てを静電気から保護する観点から、静電気保護素子は、コネクタ近傍（コネクタの直後）の信号線と基準電位点との間に設けられる場合が多い。

一方、昨今、車両に搭載される差動通信装置は、サージ対策の効果を確認するための静電気放流試験に加えて、電磁波ノイズ対策の効果を確認するためのＥＭＣ（Electromagnetic Compatibility）試験の双方に合格することを求められる。ＥＭＣ試験としては、通常、周知のＢＣＩ（Bulk Current Injection）試験が採用される。ＢＣＩ試験は、プローブを介して被試験対象の信号線に対して、例えば、１ＭＨｚ〜４００ＭＨｚ程度の周波数範囲の高周波妨害電流を注入するイミュニティ試験である。

ここで、コネクタ近傍の信号線と基準電位点との間に静電気保護素子を介装する構成を採用すると、静電気放流試験では、良好な結果が得られるものの、ＢＣＩ試験では、通信エラーが発生し、良好な結果が得られない可能性が高いことが分かっている。これは、静電気保護素子を介して接続される各信号線と基準電位点との間のインピーダンスに差があると、通信ＩＣが受信するコモンモード電圧に差が生じ、一対の信号線間にノイズ電圧が表れるからである。即ち、受信信号のコモンモード成分の一部がディファレンシャル成分に変換され、通信ＩＣに受信されることにより通信エラーが発生する可能性が高くなるからである。

かかる前提において、コネクタと通信ＩＣ（レシーバ）とを繋ぐ信号線上のコネクタ近傍点と基準電位点との間に、ツェナー電圧が５８Ｖ〜６６Ｖの範囲にあるツェナーダイオードを設けたＣＡＮ（Controller Area Network）通信装置が知られている。具体的には、コネクタと通信ＩＣ（ＣＡＮトランシーバ素子）との間にチョークコイルを設けると共に、コネクタとチョークコイルの間を接続する一対の信号線（ＣＡＮバスライン）のそれぞれのコネクタ近傍点と基準電位点との間に、ツェナーダイオードを設けている。

かかる構成によれば、ツェナーダイオードの作用により静電気放流試験において良好な結果が得られると共に、ツェナーダイオードのツェナー電圧の範囲を５８Ｖ〜６６Ｖの範囲とすることで、ＢＣＩ試験においても良好な結果を得ることができることが分かっている。

特開２０１４−８３９３２号公報

しかしながら、車両に搭載される差動通信装置における信号周波数が高速化しており、例えば、車載イーサネット（Ethernet：登録商標）による差動通信装置の場合、信号周波数が数１０Ｍｂｐｓ〜数１００Ｍｂｐｓに達する。かかる場合、ツェナーダイオードに高速で正負が反転する信号が入ることにより生じる逆回復時間にばらつきが生じ、ツェナー電圧の範囲に依らず、通信エラーが生じてしまう可能性がある。

そこで、上記課題に鑑み、例えば、車載イーサネットのように、信号線に流れる信号周波数が高速化した場合であっても、サージ対策と電磁ノイズ対策の両立を図ることが可能な差動通信装置等を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一実施態様において、
差動信号を用いる差動通信装置であって、
外部の信号線と接続するコネクタと、
コネクタと一対の信号線で接続される通信ＩＣと、
前記コネクタと前記通信ＩＣとの間の前記一対の信号線上に設けられるコモンモードチョークコイルと、
前記コモンモードチョークコイルと前記通信ＩＣとの間の前記一対の信号線のそれぞれと、基準電位点との間に設けられる静電気保護素子を備える、
差動通信装置が提供される。

本発明の一実施態様によれば、差動通信装置は、コモンモードチョークコイルと通信ＩＣとの間の一対の信号線のそれぞれと、基準電位点との間に静電気保護素子が設けられる。従って、静電気保護素子の作用により、静電気放流試験において良好な結果を得ることができる。また、コモンモードチョークコイルの作用により、コネクタを介して差動通信装置に入力される信号のうちのコモンモードノイズ成分が大きく減衰され、コモンモードチョークコイルと通信ＩＣとの間の信号線に流れる信号のコモンモードノイズ成分の絶対量を少なくすることができる。そのため、静電気保護素子を介して接続される各信号線と、基準電位点との間のインピーダンスに差があっても、コモンモードノイズ成分の絶対量が非常少なくなるため、信号周波数に依らず、通信エラーの発生を大きく抑制し、ＢＣＩ試験において、良好な結果を得ることができる。即ち、信号線に流れる信号周波数が高速化した場合であっても、サージ対策と電磁ノイズ対策の両立を図ることができる。

本実施の形態によれば、例えば、車載イーサネットのように、信号線に流れる信号周波数が高速化した場合であっても、サージ対策と電磁ノイズ対策の両立を図ることが可能な差動通信装置等を提供することができる。

差動通信装置の構成の一例を概略的に示す構成図である。 比較例に係る差動通信装置におけるコモンモードからディファレンシャルモードへの変換特性を表す図である。 本実施形態に係る差動通信装置におけるコモンモードからディファレンシャルモードへの変換特性を表す図である。 静電気保護素子の搭載条件と、静電気放流試験及びＢＣＩ試験の結果との関係を表す図である。 ミックスト・モードＳパラメータモデルにおける差動通信装置の等価回路を表す図である。 差動通信装置におけるコモンモードのノイズに対する差動電圧を測定する測定装置の構成の一例を示す図である。 本実施形態に係る測定装置を差動通信装置に適用した場合のＳＱＩ値を示す図である。 本実施形態に係る測定装置を差動通信装置に適用した場合のノイズのコモンモード電圧の上限値（通信の正常状態からエラー状態に遷移する限界値）を示す図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本実施形態に係る差動通信装置１の構成の一例を概略的に示す構成図である。差動通信装置１は、車両に搭載され、例えば、車載イーサネット等、高速通信が可能な通信装置である。差動通信装置１は、ツイストペアケーブル２を介して、外部の対象（他の差動通信装置）と接続され、かかる他の差動通信装置との間で、差動信号を用いた双方向通信を行う。また、差動通信装置１は、基板３を含み、当該基板３上に搭載される構成要素として、コネクタ１０、ペア信号線（一対の信号線）１５、通信ＩＣ２０、コモンモードチョークコイル（Common-Mode Choke coil）３０、バリスタ（Voltage variable resistor）４０を含む。

尚、基板３は、例えば、車両に搭載されるＥＣＵ（Electrical Control Unit）基板であり、差動通信装置１の構成要素に加えて、ＥＣＵにおける各種制御処理を実行するマイコン等を含んでよい。

コネクタ１０は、基板３の端部に設けられ、ツイストペアケーブル２と接続するためのインターフェースである。

ペア信号線１５は、基板３上において、コネクタ１０と通信ＩＣ２０との間を接続し、コネクタ１０を介してツイストペアケーブル２から入力される差動信号を通信ＩＣ２０に伝達すると共に、通信ＩＣ２０から伝達される作動信号を、コネクタ１０を介してツイストペアケーブル２に出力する。ペア信号線１５は、信号線１５ａ、１５ｂを含む。

通信ＩＣ２０は、信号の送受信を行うトランシーバや、トランシーバを駆動するドライバ、トランシーバによる信号の送受信を制御するコントローラ等を含む。

コモンモードチョークコイル３０は、差動信号には、伝送線路として働き、コモンモードノイズには、インダクタとして働く既知のコモンモードフィルタである。コモンモードチョークコイル３０は、コネクタ１０と通信ＩＣ２０との間のペア信号線１５上に設けられ、信号線１５ａ、１５ｂのそれぞれに設けられるコイルが電磁結合する構成を有する。

バリスタ４０は、既知の静電気保護素子である。バリスタ４０は、コモンモードチョークコイル３０と通信ＩＣ２０との間の信号線１５ａ、１５ｂのそれぞれと基準電位点（例えば、車両のボディシェルを構成する金属の部材等）との間を接続するバリスタ４０ａ、４０ｂを含む。

尚、バリスタ４０（バリスタ４０ａ，４０ｂ）の代わりに、他の静電気保護素子、例えば、ツェナーダイオード、サージアブソーバ等が用いられてもよい。

また、差動通信装置１は、基板３上において、コネクタ１０とコモンモードチョークコイル３０との間のペア信号線１５（信号線１５ａ、１５ｂ）上に、他の部品が設けられてよい。図１に示す構成例では、コネクタ１０とコモンモードチョークコイル３０との間の信号線１５ａ、１５ｂのそれぞれに、カップリングコンデンサ５０が設けられる。カップリングコンデンサ５０は、信号線１５ａに設けられるカップリングコンデンサ５０ａと、信号線１５ｂに設けられるカップリングコンデンサ５０ｂを含む。

次に、本実施形態に係る差動通信装置１のイミュニティ性能、特に、電磁波ノイズ耐性について説明する。

まず、図２を参照して、従来技術に相当する比較例に係る差動通信装置の電磁波ノイズ耐性について説明する。

図２は、比較例に係る差動通信装置におけるコモンモードからディファレンシャルモードへの変換特性を説明する図であり、図２（ａ）は、比較例との対比のため、静電気保護素子が設けられない差動通信装置（本実施形態に係る差動通信装置１からバリスタ４０を省略した構成の差動通信装置）の変換特性を表し、図２（ｂ）は、比較例に係る差動通信装置の変換特性を表す。具体的には、図２（ａ）、（ｂ）は、ミックスト・モードＳパラメータ（Mixed Mode Scattering-Parameter、以下、単に「Ｓパラメータ」と称する）のうち、コモンモードからディファレンシャルモードへの変換特性（変換量）を表すＳパラメータＳｄｃと信号周波数の関係を表す図である。

本比較例では、本実施形態に係る差動通信装置１とは異なり、静電気保護素子がコネクタ１０とコモンモードチョークコイル３０との間の信号線１５ａ、１５ｂのそれぞれにおけるコネクタ近傍点と基準電位点との間に設けられる（即ち、従来技術に相当する構成が採用される）。

尚、比較例に係る差動通信装置における本実施形態に係る差動通信装置１と同様の構成については、同一の符号を付して説明を行う。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、比較例に係る差動通信装置のＳパラメータＳｄｃは、静電気保護素子が設けられない差動通信装置のＳパラメータＳｄｃより大きくなっている。即ち、比較例に係る差動通信装置は、静電気保護素子が設けられない差動通信装置と比較して、コモンモード（ノイズ）成分がディファレンシャルモード成分に変換される量が増加していることが分かる。これは、静電気保護素子を介して接続される各信号線１５ａ，１５ｂと、基準電位点との間のインピーダンスの差に起因している。具体的には、かかるインピーダンス間に差があると、通信ＩＣ２０のレシーバが受信するコモンモード電圧に差が生じてしまい、信号線１５ａ，１５ｂ間にコモンモードノイズに起因する電圧が表れるからである。即ち、コモンモードノイズ成分の一部がディファレンシャル成分に変換されるからである。

このように、比較例に係る差動通信装置では、サージ対策のために設けられる静電気保護素子の影響で、コモンモードノイズがディファレンシャル成分に変換される量が増加し、電磁波ノイズに対する耐性が悪化してしまうことが分かる。

続いて、図３を参照して、本実施形態に係る差動通信装置１の電磁波ノイズ耐性について説明する。

図３は、本実施形態に係る差動通信装置１におけるコモンモードからディファレンシャルモードへの変換特性を説明する図であり、図３（ａ）は、図２（ａ）と同様、本実施形態との対比のため、静電気保護素子が設けられない差動通信装置の変換特性を表し、図３（ｂ）は、本実施形態に係る差動通信装置１の変換特性を表す。具体的には、図３（ａ）、（ｂ）は、図２（ａ）、（ｂ）と同様、ＳパラメータＳｄｃと信号周波数との関係を表す図である。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態に係る差動通信装置１のＳパラメータＳｄｃは、静電気保護素子が設けられない差動通信装置のＳパラメータＳｄｃと略同等のレベルであることが分かる。これは、本実施形態に係る差動通信装置１における静電気保護素子（バリスタ４０）の搭載位置に起因する。具体的には、バリスタ４０ａ、４０ｂは、コモンモードチョークコイル３０と通信ＩＣ２０との間の信号線１５ａ、１５ｂ、即ち、コモンモードチョークコイル３０でコモンモードノイズ成分がほとんど除去された後の信号が流れる信号線１５ａ、１５ｂに接続されるからである。

ここで、図４は、静電気保護素子の搭載条件と、静電気放流試験及びＢＣＩ試験の結果との関係を表す図である。

図４に示すように、静電気保護素子を設けない場合、ＢＣＩ試験では、コモンモードチョークコイル３０等の作用により良好な結果を得ることができる。しかし、当然の如く、静電気放流試験では、良好な結果を得ることができない。

また、比較例に係る差動通信装置のように、コネクタ１０とコモンモードチョークコイル３０との間の信号線１５ａ，１５ｂのコネクタ１０の近傍に、静電気保護素子を接続する場合、静電気放流試験では、静電気保護素子の作用により良好な結果を得ることができる。しかし、ＢＣＩ試験では、上述の如く、静電気保護素子の影響で、コモンモードノイズ成分がディファレンシャル成分に変換される量が増加するため、良好な結果を得ることができない。

これに対して、本実施形態に係る差動通信装置１のように、コモンモードチョークコイル３０と通信ＩＣ２０との間の信号線１５ａ，１５ｂのそれぞれに、静電気保護素子（バリスタ４０）を接続する場合、静電気放流試験では、比較例と同様、静電気保護素子の作用で良好な結果が得られる。加えて、ＢＣＩ試験でも、比較例に対して静電気保護素子の接続位置がコモンモードチョークコイル３０と通信ＩＣ２０との間の信号線１５ａ、１５ｂ、即ち、コモンモードノイズ成分が大きく除去された信号が流れる信号線１５ａ、１５ｂであるため、良好な結果が得られる。

このように、本実施形態に係る差動通信装置１は、コモンモードチョークコイル３０と通信ＩＣ２０との間のペア信号線１５（信号線１５ａ、１５ｂ）のそれぞれと、基準電位点との間に静電気保護素子（バリスタ４０）が設けられる。従って、静電気保護素子の作用により、静電気放流試験において良好な結果を得ることができる。また、コモンモードチョークコイル３０の作用により、コネクタ１０を介して差動通信装置１に入力される信号のうちのコモンモードノイズ成分が大きく減衰され、コモンモードチョークコイル３０と通信ＩＣ２０との間の信号線に流れる信号のコモンモードノイズ成分の絶対量を少なくすることができる。そのため、静電気保護素子を介して接続される各信号線１５ａ、１５ｂと、基準電位点との間のインピーダンスに差があっても、コモンモードノイズ成分の絶対量が非常少なくなるため、信号周波数に依らず、通信エラーの発生を大きく抑制し、ＢＣＩ試験において、良好な結果を得ることができる。即ち、信号線に流れる信号周波数が高速化した場合であっても、サージ対策と電磁ノイズ対策の両立を図ることができる。

尚、本実施形態では、コモンモードチョークコイル３０を含む、コネクタ１０からコモンモードチョークコイル３０までの間に配置される部品、例えば、カップリングコンデンサ５０等の耐圧は、静電気放流試験で印加される静電気の電圧に耐えうるものである必要がある。即ち、本実施形態に係る差動通信装置１において、コモンモードチョークコイル３０、カップリングコンデンサ５０等、コネクタ１０からコモンモードチョークコイル３０との間に配置される部品（素子）の耐圧は、−５ｋＶ〜＋５ｋＶの範囲から−２５ｋＶ〜＋２５ｋＶの範囲の静電気の印加に耐えうる仕様である。

次に、本実施形態に係る差動通信装置１を含む差動通信装置のイミュニティ性能評価方法について説明する。

本実施形態に係る差動通信装置１のような高速通信を行う差動通信装置に搭載される通信ＩＣには、イコライザ、即ち、信号の周波数特性等を最適化する周波数フィルタ等が内蔵されている。そのため、かかる最適化の作用により、イミュニティ性能の推定が困難であるという問題がある。

これに対して、本実施形態では、このような構成を有する差動通信装置であっても、イミュニティ性能の推定が可能なイミュニティ性能評価方法を提案する。

まず、評価対象となる差動通信装置をＳパラメータでモデル化する。

図５は、Ｓパラメータモデルにおける評価対象となる差動通信装置の伝送路を含む等価回路である。図５の等価回路を前提に、評価対象となる差動通信装置の伝送路を含むＳパラメータモデルを以下に示す。

尚、ａｃｏｍ，ｂｃｏｍは、コモンモードの電力波を表し、ａｄｉｆｆ，ｂｄｉｆｆは、ディファレンシャルモードの電力波を表し、Ｚ_０，Ｚ_０ｃ，Ｚ_０ｄは、それぞれ、シングルエンド、コモンモード、ディファレンシャルモードにおける特性インピーダンス（基準インピーダンス）を表す。

続いて、Ｓパラメータモデルを用いて、コモンモード成分からディファレンシャル成分への変換量を表すＳパラメータＳｄｃに寄与する物理量を導出する。

上述の如く、差動通信装置における電磁波ノイズに起因する通信エラーの主要因は、コモンモードノイズがディファレンシャルモードに変換されることである。そこで、イミュニティ性能（電磁波ノイズ耐性）を推定するため、式（１）〜式（５）で表されるＳパラメータモデルを用いて、コモンモード成分がディファレンシャルモード成分に変換される変換量に相当するＳパラメータＳｄｃに寄与する物理量を導出する。以下、かかる導出手法の一例である。

差動通信装置（基板）に印加されるコモンモード電圧をＶｃｏｍ、通信ＩＣにおける差動電圧（ディファレンシャルモード電圧）をＰ＿Ｖｄｉｆｆとすると、差動電圧Ｐ＿Ｖｄｉｆｆとコモンモード電圧Ｖｃｏｍの比は、式（６Ａ）で表される。

ここで、ａｄｉｆｆ≒０であるならば、差動電圧Ｐ＿Ｖｄｉｆｆとコモンモード電圧Ｖｃｏｍの比は、式（６Ｂ）で表される。

また、Ｓｄｄ≒０であるならば、ｂｄｉｆｆ＝Ｓｄｃ・ａｃｏｍであるので、差動電圧Ｐ＿Ｖｄｉｆｆとコモンモード電圧Ｖｃｏｍの比は、式（６Ｃ）で表される。

また、ａｃｏｍ≒ｂｃｏｍであるならば、Ｖｃｏｍ、ａｃｏｍは、それぞれ、式（７）、（８）で表される。

よって、式（６Ｃ）、（７）、（８）から差動電圧Ｐ＿Ｖｄｉｆｆとコモンモード電圧Ｖｃｏｍの比は、式（６Ｄ）のように導かれる。

本例では、コモンモード成分からディファレンシャルモード成分への変換量を表すＳパラメータＳｄｃに寄与する物理量として差動電圧Ｐ＿Ｖｄｉｆｆとコモンモード電圧Ｖｃｏｍが導出される。

続いて、コモンモード成分からディファレンシャルモード成分への変換量を表すＳパラメータＳｄｃに寄与する物理量の実測値からかかるＳパラメータＳｄｃの値を算出する。

本例では、差動電圧Ｐ＿Ｖｄｉｆｆとコモンモード電圧Ｖｃｏｍを実測し、それぞれの実測値を式（６Ｄ）に代入することにより、ＳパラメータＳｄｃの値を算出する。

このように、本実施形態に係る差動通信装置のイミュニティ性能評価方法は、信号伝送路を含む差動通信装置をＳパラメータでモデル化し、Ｓパラメータのうち、コモンモード成分からディファレンシャルモード成分への変換量を表すＳパラメータＳｄｃに寄与する物理量を導出し、導出した物理量の差動通信装置における実測値からＳパラメータＳｄｃの値を算出する。従って、最終的に算出したＳパラメータＳｄｃの値、即ち、コモンモード成分からディファレンシャルモード成分への変換量を評価することにより、差動通信装置のイミュニティ性能（電磁波ノイズ耐性）を推定することができる。

次に、上述のイミュニティ性能評価方法に必要な物理量、即ち、差動電圧Ｐ＿Ｖｄｉｆｆの測定方法について説明をする。

まず、図６を参照して、差動電圧Ｐ＿Ｖｄｉｆｆを測定する測定装置１００について説明する。

図６は、差動通信装置１におけるコモンモードのノイズに対する差動電圧Ｐ＿Ｖｄｉｆｆを測定する測定装置１００の構成の一例を概略的に示す図である。

測定装置１００は、信号発生器１１０、接続部１２０、オシロスコープ１３０を含む。

信号発生器（ＳＧ：Signal Generator）１１０（ノイズ印加部の一例）は、接続部１２０を介して、差動通信装置１のペア信号線１５（信号線１５ａ，１５ｂ）に電気的に接続され、ペア信号線１５にコモンモードのノイズを印加する。信号発生器１１０から発生するノイズは、その周波数と電圧を変化させることができる。

接続部１２０は、ペア信号線１５と信号発生器１１０との間を繋ぐ接続線１２１と、接続線１２１上に設けられる方向性結合器１２２とを含む。

接続線１２１は、信号線１５ａと信号発生器１１０との間を繋ぐ接続線１２１ａと、信号線１５ｂと信号発生器１１０との間を繋ぐ接続線１２１ｂを含む。

方向性結合器１２２は、接続線１２１上に設けられ、接続線１２１ａ，１２１ｂの各々に対応する方向性結合器１２２ａ，１２２ｂを含む。

方向性結合器１２２ａ，１２２ｂは、伝送路における信号波をその進行方向に応じた出力として取り出す既知の測定用回路機器である。方向性結合器１２２は、伝送路に対応する２つのメインポートと、伝送路における信号波のうちの特定の方向の信号波だけを出力として取り出す１又は２の測定用ポートを有する。方向性結合器１２２は、その特性上、２つのメインポートの一方側から見たインピーダンスと他方側から見たインピーダンスとが異なる。即ち、方向性結合器１２２ａ，１２２ｂは、接続線１２１ａ，１２１ｂにおける信号発生器１１０側から見たインピーダンスと、ペア信号線１５（信号線１５ａ，１５ｂ）側から見たインピーダンスが異なる。本実施形態では、方向性結合器１２２ａ，１２２ｂは、それぞれ、信号発生器１１０側から見たインピーダンスが比較的低い値（例えば、５０Ω）に設定され、ペア信号線１５側から見たインピーダンスが比較的高い値（例えば、３００Ω）に設定される。これにより、接続部１２０は、信号発生器１１０側から見たインピーダンスが比較的低く、ペア信号線１５側から見たインピーダンスが比較的高くなる態様で、信号発生器１１０とペア信号線１５との間を電気的に接続することができる。

オシロスコープ１３０（測定部の一例）は、所定のプローブを介して、通信ＩＣ２０における差動電圧を測定するための既知の測定手段である。

続いて、ユーザ（測定者）が、測定装置１００を用いて、差動電圧Ｐ＿Ｖｄｉｆｆ（具体的には、差動通信装置１で行われる通信が正常状態からエラー状態に遷移する限界の差動電圧Ｐ＿Ｖｄｉｆｆ）を測定する測定方法（測定手順）について説明する。

第１工程（接続ステップの一例）として、ユーザは、測定装置１００を測定対象の差動通信装置１で差動電圧Ｐ＿Ｖｄｉｆｆが測定可能な状態に取り付ける等する。例えば、ユーザは、ペア信号線１５にノイズを印加する信号発生器１１０とペア信号線１５との間を、ペア信号線１５側から見たインピーダンスが比較的高く、信号発生器１１０側から見たインピーダンスが比較的低くなる態様で、電気的に接続させる。

第２工程（印加ステップの一例）として、ユーザは、測定対象である差動通信装置１の通信ＩＣ２０に外部（図６の場合、他の差動通信装置１）との通信を実行させている状態で、信号発生器１１０によりペア信号線１５にコモンモードのノイズを印加させる。この際、ユーザは、差動ノイズの電圧（信号発生器１１０の出力値）を大きくする方向に変化させながら、通信ＩＣで実行される通信の状態（正常状態かエラー状態か）を確認する。

第３工程（測定ステップの一例）として、ユーザは、第２工程において、通信ＩＣ２０で実行される通信が正常状態からエラー状態に移行する限界を示す差動ノイズの電圧（信号発生器１１０の出力値）の上限値がペア信号線１５に印加されるときの通信ＩＣ２０における差動電圧Ｐ＿Ｖｄｉｆｆを、オシロスコープ１３０により測定する。

尚、第２工程及び第３工程は、印加されるノイズの周波数を変更させながら、繰り返し実行されてよい。

このように、上述の測定装置１００を用いる当該測定方法により、上述のイミュニティ性能評価方法を実行するために必要な物理量、即ち、差動ノイズの電圧（信号発生器１１０の出力値）の上限値に対応する差動電圧Ｐ＿Ｖｄｉｆｆを測定することができる。

続いて、図７、図８を参照して、本実施形態に係る測定装置１００、及び測定装置１００を利用する差動電圧Ｐ＿Ｖｄｉｆｆの測定方法による作用について説明をする。

図７は、測定装置１００（信号発生器１１０）を、測定対象である差動通信装置１に取り付けた場合の差動通信装置１の通信環境（通信品質）を説明する図である。具体的には、差動通信装置１単体の場合（差動通信装置１に測定装置１００等を接続しない場合）、比較例に係る測定装置（信号発生器１１０とペア信号線１５との間に方向性結合器１２２を介在させない測定装置）を差動通信装置１に取り付けた場合、及び測定装置１００を差動通信装置１に取り付けた場合におけるＳＱＩ値を示す図である。図８は、測定装置１００を差動通信装置１に取り付けた場合（グラフＧ１）と、図７の場合と同様の比較例に係る測定装置を差動通信装置１に取り付けた場合（グラフＧ２）における上述のコモンモード電圧の上限値を示す図である。

尚、ＳＱＩ値は、イーサネット通信における通信品質の指標の１つであり、値が大きいほど通信環境が良好であることを示す。

図７に示すように、差動通信装置１単体の場合、差動通信装置１のＳＱＩ値が９．５であるのに対して、信号発生器１１０とペア信号線１５との間に方向性結合器１２２を介在させない態様の比較例に係る測定装置を差動通信装置１に取り付けた場合、ＳＱＩ値が８．６に低下している。これは、信号発生器１１０の内部インピーダンスがペア信号線１５よりも低いこと等の影響により、ペア信号線１５の通信信号の振幅低下等が発生するからである。そのため、図８に示すように、比較例に係る測定装置を利用すると、信号発生器１１０の内部インピーダンス等の影響による通信環境の悪化に起因して、通信ＩＣ２０の通信が正常状態からエラー状態に移行する限界である差動電圧Ｐ＿Ｖｄｉｆｆの上限値が比較的低くなってしまう。

これに対して、本実施形態に係る測定装置１００を差動通信装置１に取り付けた場合、差動通信装置１のＳＱＩ値は、差動通信装置１単体の場合と同等の９．４である。測定装置１００は、上述の如く、信号発生器１１０とペア信号線１５との間に、ペア信号線１５側から見たインピーダンスが比較的高く、信号発生器１１０側から見たインピーダンスが比較的低くなるように設定される方向性結合器１２２を介在させることにより、ペア信号線１５よりも内部インピーダンスが低い信号発生器１１０の影響を抑制することができるからである。そのため、図８に示すように、本実施形態に係る測定装置１００を利用すると、比較例に係る測定装置を利用する場合と比較して、信号発生器１１０の内部インピーダンス等の影響を抑制することができるため、通信ＩＣ２０の通信が正常状態からエラー状態に移行する限界である差動電圧Ｐ＿Ｖｄｉｆｆの上限値が比較的高くなる。即ち、本実施形態に係る測定装置１００を利用することにより、信号発生器１１０を接続することによる影響を抑制し、差動通信装置１の本来のイミュニティ性能に対応するコモンモード電圧Ｖｃｏｍ及び差動電圧Ｐ＿Ｖｄｉｆｆを測定することができ、結果として、上述のイミュニティ性能評価方法を利用して、差動通信装置１のイミュニティ性能を評価することができる。

また、信号発生器１１０の内部インピーダンスの影響を抑制する手法としては、ＤＰＩ試験のように、信号発生器１１０とペア信号線１５との間にコンデンサを介在させることにより、信号発生器１１０と通信系を分離することも考えられる。しかしながら、この場合、周波数成分を任意にコントロールできないという課題が存在する。これに対して、本実施形態に係る測定装置１００では、信号発生器１１０と差動通信装置１（ペア信号線１５）との間にコンデンサを介在させないため、周波数成分を任意にコントロールすることができる。

尚、本実施形態では、測定装置１００による差動電圧Ｐ＿Ｖｄｉｆｆの測定対象は、差動通信装置１であるが、他の差動通信装置を差動電圧Ｐ＿Ｖｄｉｆｆの測定対象としてもよい。また、本実施形態では、差動ノイズを印加する系（信号発生器１１０、接続部１２０を含む系）に対して、ノイズ印加側から見たインピーダンスを比較的低くし、信号線側から見たインピーダンスを比較的高くする構成（方向性結合器１２２）を採用するが、コモンノイズを印加する系に対して、本実施形態と同様の構成を採用することも可能であり、この場合、通信ＩＣが許容可能なコモンモード電圧Ｖｃｏｍを測定することができる。

以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１ 差動通信装置
２ ツイストペアケーブル（外部の信号線）
３ 基板
１０ コネクタ
１５ ペア信号線（一対の信号線）
１５ａ，１５ｂ 信号線
２０ 通信ＩＣ
３０ コモンモードチョークコイル
４０ バリスタ（静電気保護素子）
５０ カップリングコンデンサ
１００ 測定装置
１１０ 信号発生器（ノイズ印加部）
１２０ 接続部
１２１，１２１ａ，１２１ｂ 接続線
１２２，１２２ａ，１２２ｂ 方向性結合器
１３０ オシロスコープ（測定部）

Claims (2)

1. 差動信号を用いる差動通信装置であって、
   外部の信号線と接続するコネクタと、
   コネクタと一対の信号線で接続される通信ＩＣと、
   前記コネクタと前記通信ＩＣとの間の前記一対の信号線上に設けられるコモンモードチョークコイルと、
   前記コモンモードチョークコイルと前記通信ＩＣとの間の前記一対の信号線のそれぞれと、基準電位点との間に設けられる静電気保護素子を備える、
   差動通信装置。
2. 請求項１に記載の差動通信装置におけるノイズに対する前記通信ＩＣの差動電圧を測定する測定方法であって、
   前記一対の信号線に前記ノイズを印加するノイズ印加部と、前記一対の信号線との間を、前記一対の信号線側から見たインピーダンスが前記ノイズ印加部から見たインピーダンスよりも高くなる態様で、電気的に接続させる接続ステップと、
   前記通信ＩＣに外部との通信を実行させている状態で、前記ノイズ印加部により前記一対の信号線に前記ノイズを印加させるノイズ印加ステップと、
   前記ノイズ印加ステップにおいて、前記通信が正常状態からエラー状態に移行する限界を示す前記ノイズの電圧の上限値が前記一対の信号線に印加されるときの前記通信ＩＣにおける差動電圧を測定する測定ステップと、を含む、
   測定方法。

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