JP2017216579A - リンギング抑制回路 - Google Patents

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Abstract

【課題】電源スイッチがオフのときに流れる暗電流を低く抑えつつ、電源スイッチがオフのときでも通信安定性を良好に維持する。【解決手段】リンギング抑制回路8は、伝送線路3を介して差動信号を伝送することで他のノードとの通信を行う通信回路7を備えたノード2に設けられている。抑制部17は、差動信号の伝送に伴い発生するリンギングを抑制する。動作制御部18は、通信の有無を判断し、通信が有ると判断すると抑制部17を通常の動作を実行可能な通常モードに移行させるとともに、通信が無いと判断すると抑制部17をスリープモードに移行させる。このような構成において、抑制部17および動作制御部18は、バッテリ9から常時電源が供給されるようになっており、通信回路7は、バッテリ9から電源スイッチ10を介した経路により電源が供給されるようになっている。【選択図】図1

Description

本発明は、一対の通信線を介した差動信号の伝送に伴い発生するリンギングを抑制するリンギング抑制回路に関する。
一対の通信線からな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。従来、このような波形歪みを抑制するため、様々な技術が提案されている。
例えば、車載LANでは、コスト低減のため、比較的コストが高い大型のインピーダンス整合回路を用いることなく、バストポロジなどに制約を加えるなどして波形歪みを低減することが行われているが、それだけでは接続される電子制御装置(以下、ECUと省略する)の増加に対応することが困難な状況となっている。そこで、通信バス間にスイッチング素子を設け、差動信号のレベルが変化したことを検出すると上記スイッチング素子を一定期間オンさせるといった簡単な構成のリンギング抑制回路でリンギングを抑制して通信の信頼性を高める技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特許第5498527号公報
車載LANでは、複数の電子制御装置(以下、ECUと呼ぶ)、つまり複数のノードの全てに対して上述したようなリンギング抑制回路を設ければ、全てのノードにおけるリンギングの発生を確実に抑制することができる。ただし、一部のノードだけにリンギング抑制回路を設けたとしても、リンギング抑制回路が設けられていない他のノードでのリンギングを低減する効果が一定程度得られる場合もある。
しかし、このように一部のノードだけにリンギング抑制回路を設けた場合、次のような問題が生じる。すなわち、車載用途では、イグニッションスイッチがオフされた際、消費電流を低減するため、バッテリからECUへの電源供給が断たれることがある。したがって、リンギング抑制回路が設けられたノードへの電源供給が断たれたうえで、リンギング抑制回路が設けられていない他のノード同士での通信が行われるという状況が発生し得る。この場合、通信に伴い発生するリンギングは抑制されないため、通信が不安定になるおそれがある。
リンギング抑制回路が設けられたノードに対し、イグニッションスイッチに連動して動作する電源スイッチのオンオフにかかわらず常時電源供給を行う構成とすれば、常にリンギング抑制回路が機能することになるため通信の安定性は向上するが、この場合には暗電流が増加するという問題が生じる。
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、電源スイッチがオフのときに流れる暗電流を低く抑えつつ、電源スイッチがオフのときでも通信安定性を良好に維持することができるリンギング抑制回路を提供することにある。
請求項1に記載のリンギング抑制回路(8、61)は、一対の通信線(3P、3N)を介して差動信号を伝送することで他のノード(2)との通信を行う通信回路(7、51)を備えたノード(2)に設けられており、抑制部(17)および動作制御部(18、62)を備える。抑制部は、差動信号の伝送に伴い発生するリンギングを抑制する。動作制御部は、通信の有無を判断し、通信が有ると判断すると抑制部を通常の動作を実行可能な通常動作状態に移行させるとともに、通信が無いと判断すると抑制部を通常動作状態よりも消費電流が少ない低消費電流動作状態に移行させる。このような構成において、抑制部および動作制御部は、直流電源(9)から常時電源が供給されるようになっており、通信回路は、直流電源から電源スイッチ(10)を介した経路により電源が供給されるようになっている。
このような構成によれば、通信が有ると判断されたとき、つまりリンギングが発生する可能性があるときに抑制部が通常の動作を行うことにより、リンギングを抑制することができる。そして、抑制部およびその動作を制御する動作制御部には、直流電源から常時電源が供給されるようになっているため、電源スイッチがオフのときであっても、通信が行われるとリンギングを抑制する動作を実行することができる。また、抑制部は、通信が無いと判断されると低消費電流動作状態に移行するので、電源スイッチがオフであり通信が行われていないときに流れる暗電流を少なくすることができる。したがって、上記構成によれば、電源スイッチがオフのときに流れる暗電流を低く抑えつつ、電源スイッチがオフのときでも通信安定性を良好に維持することができる。
第1実施形態に係るリンギング抑制回路を備えたノードの構成を模式的に示す図 通信ネットワークの構成を模式的に示す図 抑制部の具体的な構成を模式的に示す図 時間計測器の具体的な構成を模式的に示す図 イグニッションスイッチがオフのときに通信が行われた場合における各部の波形を模式的に示すタイミングチャート 回路動作のシミュレーションに用いた通信ネットワークモデルを模式的に示す図 回路動作のシミュレーション結果を示す図 バス型転送路とスター型転送路でのワイヤーハーネスの本数を比較した図 第2実施形態に係るリンギング抑制回路を備えたノードの構成を模式的に示す図 第3実施形態に係るリンギング抑制回路を備えたノードの構成を模式的に示す図 エッジ検出回路の具体的な構成を模式的に示す図 発振回路の具体的な構成を模式的に示す図 ダウンカウンタおよびゼロ検出回路の具体的な構成を模式的に示す図 イグニッションスイッチがオフのときに通信が行われた場合における各部の波形を模式的に示すタイミングチャート
以下、本発明の複数の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について図1〜図8を参照して説明する。
図2に示す通信ネットワーク1は、車両に搭載される複数のノード2間の制御通信のために、それらのノード2がツイストペア線で構成される伝送線路3を介して接続されたネットワークである。各ノード2は、それぞれ車両の状態を検出するためのセンサ類やセンサからの情報に基づいてアクチュエータをコントロールする電子制御装置であり、以下の説明においてECU2とも呼ぶ。
各ノード2には、それぞれ図示しない通信回路が設けられており、伝送線路3での通信プロトコル、例えばCANプロトコルに従って送信データや受信データを通信信号に変換し、他のノード2との通信を行う。伝送線路3の途中には、適宜、伝送線路3を分岐するための分岐コネクタ4が設けられている。このようなノード2のうちの一部には、リンギングを抑制するためのリンギング抑制回路が設けられている。
図1に示すように、ECU2は、電源回路5、6、通信回路7およびリンギング抑制回路8を備えている。電源回路5は、車両に搭載されたバッテリ9から電源スイッチ10を介して電源の供給を受けて動作するもので、通信回路7の動作電源を生成する。電源回路6は、バッテリ9から直接電源の供給を受けて動作するもので、リンギング抑制回路8の動作電源を生成する。
したがって、リンギング抑制回路8にはバッテリ9から常時電源が供給されるようになっており、通信回路7にはバッテリ9から電源スイッチ10を介した経路により電源が供給されるようになっている。なお、バッテリ9は、車両に搭載されたバッテリであり、直流電源に相当する。また、電源スイッチ10は、その車両のイグニッションスイッチに連動してオンオフされるものである。
通信回路7は、制御マイコン11およびCANトランシーバ12を備えている。制御マイコン11は、ECU2による通信の動作全般を制御するものであり、CANトランシーバ12に対し、スタンバイ信号STBおよび送信データTXを送信する。また、制御マイコン11は、CANトランシーバ12から受信データRXを受信する。
CANトランシーバ12は、通信制御部13、送信バッファ14、受信バッファ15およびコンパレータ16を備えている。通信制御部13は、制御マイコン11から与えられる送信データTXに基づいた信号を生成し、送信バッファ14を介して高電位側信号線3P(CANH)および低電位側信号線3N(CANL)からなる伝送線路3に送信する。なお、高電位側信号線3Pおよび低電位側信号線3Nは、一対の通信線に相当するものであり、以下、単に信号線3Pおよび信号線3Nと省略することもある。
通信制御部13は、他のノード2から伝送線路3を介して送信された信号を、受信バッファ15を介して受信し、受信データRXとして制御マイコン11に送信する。通信制御部13は、制御マイコン11から与えられるスタンバイ信号STBに従い、CANトランシーバ12をスタンバイ状態に移行させる。
WakeUP検出用のコンパレータ16は、WakeUPパターンの有無を検出するためのものであり、その各入力端子には伝送線路3の信号が入力されている。通信制御部13は、コンパレータ16の出力信号に基づいて、WakeUPパターンの有無を判断し、WakeUPパターンが有ると判断すると、伝送線路3の信号レベルを制御マイコン11に知らせる。なお、この場合、通信制御部13は、受信データRXを送信するための端子の状態を変化させることで、伝送線路3の信号レベルを制御マイコン11に知らせるようになっている。制御マイコン11は、上記端子の状態に基づいてWakeUPパターンが有ると判断すると、スタンバイ信号STBを変化させてCANトランシーバ12をスタンバイ状態から復帰させ、CANトランシーバ12を起動させる。
リンギング抑制回路8は、抑制部17および動作制御部18を備えている。抑制部17は、伝送線路3のインピーダンスを低下させることにより、差動信号の伝送に伴い発生するリンギングを抑制する動作を行う。抑制部17には、動作制御部18からイネーブル信号Eが与えられている。
抑制部17は、イネーブル信号Eがハイレベルの期間には動作用電源が供給されることにより通常モードに移行する。また、抑制部17は、イネーブル信号Eがロウレベルの期間には動作用電源の供給が断たれることによりスリープモードに移行する。なお、上記通常モードは、通常の動作を実行可能な通常動作状態に相当する。また、上記スリープモードは、通常動作状態よりも消費電流が少ない低消費電流動作状態に相当する。
このような抑制部17の具体的な構成としては、例えば、特許第5498527号公報の図1と同様の構成を採用することができる。ただし、この場合、後述するようにイネーブル信号Eに基づいて動作状態を切り替えるための構成が追加されることになる。そこで、本実施形態では、抑制部17の具体的な構成として、図3に示すような構成を採用している。すなわち、図3に示すように、抑制部17は、ソースがいずれも信号線3Nに接続される4つのNチャネル型MOSFETであるトランジスタ19〜22を備えている。
トランジスタ19、21のゲートは、信号線3Pに接続されている。トランジスタ22のドレインは、信号線3Pに接続されており、トランジスタ20、21のドレインは、トランジスタ22のゲートに接続されているとともに抵抗素子23を介して電源供給線24に接続されている。
トランジスタ19のドレインは、抵抗素子25を介して電源供給線24に接続されているとともに、抵抗素子26を介してトランジスタ20のゲートに接続されている。また、トランジスタ20のゲートは、コンデンサ27を介して信号線3Nに接続されている。抵抗素子26およびコンデンサ27は、RCフィルタ回路28を構成している。
上述した構成が特許第5498527号公報の図1と同様の構成部分である。そして、後述する構成が、イネーブル信号Eに基づいて動作状態を切り替えるために、本実施形態において追加される構成である。Nチャネル型MOSFETであるトランジスタ29のドレインは、電源供給線24に接続され、そのソースは抵抗素子30を介して信号線3Nに接続されている。ダイオード31のカソードは、電源供給線24に接続され、そのアノードはPチャネル型MOSFETであるトランジスタ32のドレインに接続されている。
トランジスタ32のソースは、電源線33に接続されている。電源線33には、電源回路6により生成された動作用の電源電圧VCCが供給される。インバータ34は、イネーブル信号Eを入力し、その反転信号を出力する。インバータ34の出力信号は、トランジスタ29、32の各ゲートに与えられている。
このような構成の抑制部17は、イネーブル信号Eに基づいて、次のように動作状態が切り替えられる。すなわち、イネーブル信号Eがハイレベルのとき、トランジスタ32がオンするとともにトランジスタ29がオフする。これにより、電源供給線24に電源電圧VCCが供給される。そのため、抑制部17は、リンギングを抑制するための通常の動作を実行可能な通常モードとなる。通常モードにおける抑制部17の動作は、特許第5498527号公報に記載されている動作と同様であるため、その説明は省略する。
一方、イネーブル信号Eがロウレベルのとき、トランジスタ32がオフするとともにトランジスタ29がオンする。これにより、電源供給線24は信号線3Nと同電位になる。そのため、抑制部17は、リンギングを抑制するための通常の動作を実行することはできず、その消費電流は極僅かなものとなる。すなわち、イネーブル信号Eがロウレベルのとき、抑制部17は、通常モードよりも消費電流が少ないスリープモードとなる。
図1に示すように、動作制御部18は、コンパレータ35、D型フリップフロップ36(以下、D−F/F36と省略する)および時間計測器37を備えている。動作制御部18は、通信が有ると判断すると抑制部17を通常モードに移行させるとともに、通信が無いと判断すると抑制部17をスリープモードに移行させるものである。
コンパレータ35は、伝送線路3、つまり通信バスの状態を監視して通信の有無を検出するためのものであり、その各入力端子には、それぞれ信号線3P、3Nの信号が入力されている。そのため、コンパレータ35から出力される信号CompOutは、差動信号の信号レベル、つまり通信バスがレセッシブを表すレベルのときにロウレベルとなり、通信バスがドミナントを表すレベルのときにハイレベルとなる。信号CompOutは、D−F/F36のクロック端子Cおよび時間計測器37に与えられている。
D−F/F36の入力端子Dには、電源電圧VCCが入力されている。そして、D−F/F36の出力端子Qから出力される信号は、イネーブル信号Eとして、抑制部17および時間計測器37に与えられている。D−F/F36のリセット端子Resetには、時間計測器37から出力されるリセット信号ROが入力される。
時間計測器37は、イネーブル信号Eがハイレベルである期間に信号CompOutがハイレベルからロウレベルに変化すると、その時点から所定時間の計測動作を開始する。時間計測器37は、その所定時間の計測動作が終了するまでに、信号CompOutがハイレベルになると、計測動作をリセットする。この場合、信号CompOutが再びロウレベルに変化した時点から所定時間の計測動作が再び開始される。また、時間計測器37は、上記所定時間の計測動作が終了すると、リセット信号ROをハイレベルにする。なお、リセット信号ROは、イネーブル信号Eがロウレベルに転じると、ハイレベルからロウレベルに転じる。
このような構成の時間計測器37の具体的な構成としては、例えば図4に示すような構成を採用することができる。図4に示すように、時間計測器37は、入力バッファ38、抵抗39、コンデンサ40、出力バッファ41およびトランジスタ42を備えている。入力バッファ38を介して入力されるイネーブル信号Eは、抵抗39の一方の端子に与えられている。抵抗39の他方の端子は、コンデンサ40を介して回路の基準電位となるグランドに接続されている。
コンデンサ40の端子電圧P1は、出力バッファ41に与えられている。出力バッファ41は、入力が所定の閾値以上である場合に出力をハイレベルとし、閾値未満である場合に出力をロウレベルとする。出力バッファ41の出力は、リセット信号ROとしてD−F/F36に出力される。トランジスタ42は、Nチャネル型MOSFETであり、そのドレインおよびソースがコンデンサ40の両端子にそれぞれ接続されている。トランジスタ42は、ゲートに与えられる信号CompOutに基づいて、コンデンサ40の両端子間を開閉する。
上記構成によれば、イネーブル信号Eがハイレベルであるとともに、信号CompOutがロウレベルであるとき、コンデンサ40の充電が行われて端子電圧P1が上昇する。そして、その端子電圧P1が出力バッファ41の閾値に達すると、リセット信号ROがハイレベルとなる。つまり、上記構成では、コンデンサ40の充電に基づいて所定時間の計測が実施されることになる。
また、上記構成では、コンデンサ40の充電中、つまり所定時間の計測中に信号CompOutがハイレベルになると、コンデンサ40の端子間がトランジスタ42により短絡されて端子電圧P1がゼロになり、所定時間の計測がリセットされる。
次に、上記構成の作用について図5のタイミングチャートに沿って説明する。
イグニッションスイッチがオフされると(IGSW:ON→OFF)、これに伴い電源スイッチ10がオフされるため、通信回路7への電源供給が断たれる。ただし、リンギング抑制回路8には、電源回路6からの電源供給が継続して行われている。
イグニッションスイッチがオフの期間に、他のノード2間での通信が行われるなどして、通信バスがレセッシブからドミナントに変化すると、信号CompOutがハイレベルに転じる。これにより、イネーブル信号Eがハイレベルに転じ、抑制部17が通常モードに移行する。このように、上記構成では、イグニッションスイッチがオフの期間、通信バス上で通信が行われている、つまり通信が有ると判断されると、抑制部17が通常モードに移行してリンギングを抑制する動作を実行可能な状態となる。
その後、通信バスがドミナントからレセッシブに変化すると、信号CompOutがロウレベルに転じる。これにより、時間計測器37において、コンデンサ40の充電、つまり所定時間の計測が開始される。所定時間の計測が開始された後、通信バスがドミナントに変化することなく、コンデンサ40の端子電圧P1が出力バッファ41の閾値に達すると、つまり所定時間の計測が終了すると、リセット信号ROがハイレベルに転じる。すると、イネーブル信号Eがロウレベルに転じ、抑制部17がスリープモードに移行する。
このように、上記構成では、イグニッションスイッチがオフの期間に、通信バス上で通信が行われていない、つまり通信が無いと判断されると、抑制部17がスリープモードに移行して消費電流の低減が図られる。このときの消費電流、つまり暗電流としては、バス上での通信の有無を判断するためのコンパレータ35の動作に必要な電流だけとなる。
また、所定時間の計測が開始された後、通信バスがドミナントに変化すると、信号CompOutがハイレベルに転じてコンデンサ40の端子間が短絡され、所定時間の計測はリセット、つまり初期化される。なお、この場合、通信バスがドミナントからレセッシブに変化して信号CompOutがロウレベルに転じた時点から、所定時間の計測が再度行われることになる。
以上説明した本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
前述したとおり、通信ネットワーク1の各ノード2のうちの一部にリンギング抑制回路8を設けた場合でも、リンギング抑制回路8が設けられていないノード2のリンギングを抑制する効果を少なからず得ることができる。以下、この点について、回路動作のシミュレーション結果を参照しながら説明する。
図6は、シミュレーションに用いた通信ネットワークモデルを示している。この場合、分岐コネクタJC1には、伝送線路を介して3つのノードN1〜N3が接続されている。分岐コネクタJC2には、伝送線路を介して3つのノードN4〜N6が接続されている。分岐コネクタJC1、JC2の間は、伝送線路を介して接続されている。分岐コネクタJC3には、伝送線路を介して5つのノードN7〜N11が接続されている。分岐コネクタJC2、JC3の間は、伝送線路を介して接続されている。なお、ノードN1〜N4、N6〜N9、N11は、終端抵抗無しのECUであり、ノードN5、N10は、終端抵抗付きのECUである。
ここで、ノードN1〜N11の一部、具体的にはノードN2、N3だけにリンギング抑制回路8を設けた場合、伝送線路3の差動電圧の波形は図7に実線で示すような波形となる。また、図7には、リンギング抑制の効果を確認するための比較例として、ノードN1〜N11のいずれにもリンギング抑制回路8を設けない場合の伝送線路3の差動電圧の波形を破線で示している。なお、この場合、ノードN2が送信ノードであり、ノードN3が受信ノードである。そして、図7(a)はノードN2の差動電圧の波形を示し、図7(b)はノードN3の差動電圧の波形を示し、図7(c)はノードN1の差動電圧の波形を示している。
図7に示すように、リンギング抑制回路8が設けられたノードN2、N3だけでなく、リンギング抑制回路8が設けられていないノードN1についても、差動信号の伝送に伴い発生するリンギングが抑制されていることが分かる。
このようなことから、通信ネットワーク1の各ノード2のうちの一部にリンギング抑制回路8を設けることが考えられる。この場合、終端されていないノードN1〜N4、N6〜N9、N11の少なくとも一部に設けることが好ましい。なぜなら、終端抵抗付きのノードN5、N10では、そもそもリンギングが問題とはならないからである。さらに言えば、終端されていないノードのうち、他のノードに比べリンギング抑制の効果が高いノードの少なくとも一部にリンギング抑制回路8を設けることが一層好ましい。リンギング抑制の効果が高いかどうかは、シミュレーションなどにより確認することが可能である。
しかし、前述したように、通信ネットワーク1の各ノード2のうちの一部にリンギング抑制回路8を設けると、リンギング抑制回路8が設けられたノードへの電源供給が断たれたうえで、リンギング抑制回路8が設けられていない他のノード同士での通信が行われた場合に通信が不安定になるおそれがある。しかし、本実施形態のリンギング抑制回路8によれば、このような懸念点についても解消することができる。
すなわち、通信回路7は、バッテリ9からイグニッションスイッチに連動してオンオフされる電源スイッチ10を介した経路により電源が供給されるようになっており、リンギング抑制回路8は、バッテリ9から常時電源が供給されるようになっている。リンギング抑制回路8は、リンギングを抑制する動作を実行する抑制部17と、その抑制部17の動作を制御する動作制御部18とを備えており、動作制御部18は、通信の有無を判断し、通信バス上で通信が行われていると判断すると、抑制部17を通常の動作を実行可能な通常モードに移行させる。そのため、イグニッションスイッチがオフのときに他のノード2同士で通信が行われたとしても、その通信に伴い発生するリンギングを抑制することが可能となる。
また、動作制御部18は、通信バス上で通信が行われていないと判断すると、抑制部17をスリープモードに移行させる。そのため、イグニッションスイッチがオフであり、他のノード2同士の間でも通信が行われていないときにおけるリンギング抑制回路8での消費電流が低く抑えられる。したがって、本実施形態によれば、イグニッションスイッチがオフのときに流れる暗電流を最小限に抑えつつ、イグニッションスイッチがオフのときにおける通信安定性を良好に維持することができる。
このような本実施形態の構成によれば、従来のバストポロジの多くの制約を回避することができ、例えば、通信ネットワーク1の少なくとも一部について、図8の左側に示すようなバス型転送路から、図8の右側に示すようなスター型転送路へ切り替えることが可能となる。その結果、例えば、各ノード2間などを接続するワイヤーハーネスの削減、ひいては製造コストの低減を図ることが可能となる。
なお、図8中、長方形で示すシンボルはECU(ノード)を示し、正方形で示すシンボルは分岐コネクタを示している。さらに、ECUを示すシンボルのうち、長方形内に「T」と記載したものは、終端抵抗付きのECUを示している。
通信ネットワーク1において、通信が開始されるときには、いずれかのノード2により伝送線路3がドライブされて差動信号の信号レベルがドミナントを表すレベルに変化する。そこで、動作制御部18は、通信バスがレセッシブからドミナントに変化したことを検出すると、通信が開始されたと判断する。このようにすれば、通信が開始されると速やかに抑制部17を通常モードに移行させることができる。
また、通信ネットワーク1において、通信が行われていないときには、伝送線路3は非ドライブの状態となり、差動信号の信号レベルはレセッシブを表すレベルとなる。そこで、動作制御部18は、通信バスがドミナントである場合には通信が継続していると判断する。このようにすれば、動作制御部18は、抑制部17を通常モードに移行させた後、通信が継続しているか否かを判断し、その判断結果に基づいて抑制部17の動作モードを適切に設定することが可能となる。
(第2実施形態)
以下、第2実施形態について図9を参照して説明する。
第1実施形態では、通信の有無を検出するためのコンパレータを通信回路7およびリンギング抑制回路8の双方でそれぞれ有する構成としていたが、1つのコンパレータを通信回路7およびリンギング抑制回路8で共有するような構成としてもよい。ただし、共用するコンパレータには、バッテリ9から常時電源が供給される必要がある。本実施形態では、このような構成の一例を示している。
図9に示すように、本実施形態の通信回路51が備えるCANトランシーバ52は、第1実施形態のCANトランシーバ12に対し、コンパレータ16が省かれている点が異なる。この場合、通信制御部53には、リンギング抑制回路8のコンパレータ35から出力される信号CompOutが与えられている。通信制御部53は、信号CompOutに基づいてWakeUPパターンの有無を判断する。
この場合、コンパレータ35には、バッテリ9から常時電源が供給されるようになっている。したがって、本実施形態のように、1つのコンパレータ35を、通信回路51およびリンギング抑制回路8で共用するような構成であっても、第1実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。さらに、本実施形態によれば、コンパレータを共用化する分だけ、回路規模を小さくすることができる。
(第3実施形態)
以下、第3実施形態について図10〜図14を参照して説明する。
図10に示すように、本実施形態のリンギング抑制回路61が備える動作制御部62は、第1実施形態の動作制御部18に対し、時間計測器37に代えて、次のような構成を備えている点が異なる。すなわち、エッジ検出回路63は、信号CompOutの立ち上がりエッジを検出すると、所定期間だけハイレベルとなる信号Z、つまり1shotパルスを発生する。信号Zは、D−F/F36のクロック端子CおよびOR回路64の一方の入力端子に与えられている。
エッジ検出回路63は、例えば、図11に示すように、直列多段に接続された奇数個(例えば5個)のインバータ65と、AND回路66とにより構成することができる。この場合、初段のインバータ65の入力端子およびAND回路66の一方の入力端子には、信号CompOutが与えられている。最終段のインバータ65の出力は、AND回路66の他方の入力端子に与えられている。AND回路66の出力は、1shotパルスとなる信号ZとしてD−F/F36などに出力される。
D−F/F36から出力されるイネーブル信号Eは、抑制部17、発振回路67およびインバータ68に与えられている。インバータ68から出力される信号EBは、OR回路64の他方の入力端子に与えられている。OR回路64の出力信号は、信号Setとしてダウンカウンタ69に与えられている。
発振回路67は、イネーブル信号Eがハイレベルである期間、発振動作を行う。発振回路67の発振動作により生成されたクロック信号CLKは、ダウンカウンタ69に与えられる。発振回路67は、例えば、図12に示すように、抵抗70、71、コンデンサ72およびインバータ73、74を備えたCR発振回路として構成することができる。ただし、この場合、イネーブル信号Eがハイレベルの期間にだけ発振動作を行うようにするため、一方の入力端子にイネーブル信号Eが入力されたAND回路75が追加されている。
ダウンカウンタ69は、信号Setがハイレベルになると、カウント値を所定の初期値にセットする。なお、この場合、初期値は、カウント値の最大値となっている。そして、ダウンカウンタ69は、クロック信号CLKが与えられるとともに信号Setがロウレベルである期間、初期値からゼロに向けてダウンカウントするカウント動作を行う。ダウンカウンタ69のカウント値は、ゼロ検出回路76に与えられている。ゼロ検出回路76は、ゼロを示すカウント値が与えられると、所定の遅延時間だけ経過した後、リセット信号を出力してD−F/F36をリセットする。
ダウンカウンタ69およびゼロ検出回路76の具体的な構成としては、例えば図13に示すような構成を採用することができる。図13に示すように、ダウンカウンタ69は、3つのD型フリップフロップ77〜79、インバータ80〜85およびバッファ86を備えた3ビットのバイナリカウンタとして構成されている。この場合、信号Setがハイレベルになることで、フリップフロップ77〜79が全てリセットされ、出力されるカウント値が最大値である「111」となる。
ゼロ検出回路76は、NOR回路87、抵抗88、コンデンサ89およびバッファ90を備えている。NOR回路87には、ダウンカウンタ69から出力されるカウント値を表す3つの信号が入力されている。NOR回路87の出力端子は、抵抗88およびコンデンサ89を介してグランドに接続されている。抵抗88およびコンデンサ89の相互接続点は、バッファ90の入力端子に接続されている。バッファ90は、上記相互接続点の電圧を2値化して出力するもので、その出力信号はリセット信号としてD−F/F36に出力される。
このような構成によれば、ダウンカウンタ69から「000」のカウント値、つまりゼロを表すカウント値が出力されると、NOR回路87の出力信号がハイレベルとなり、その後、抵抗88およびコンデンサ89の定数などで定まる時定数に基づく遅延時間が経過した後にリセット信号が出力され、D−F/F36がリセットされる。
次に、上記構成の作用について図14のタイミングチャートに沿って説明する。
イグニッションスイッチがオフされると(IGSW:ON→OFF)、これに伴い電源スイッチ10がオフされるため、通信回路7への電源供給が断たれる。ただし、リンギング抑制回路8には、電源回路6からの電源供給が継続して行われている。
イグニッションスイッチがオフの期間に、他のノード2間での通信が行われるなどして、通信バスがレセッシブからドミナントに変化すると、信号CompOutがハイレベルに転じる。これにより、エッジ検出回路63から出力される信号Zがハイレベルとなって、イネーブル信号Eがハイレベルに転じる。これにより、抑制部17が通常モードに移行するとともに、発振回路67による発振動作が開始される。このように、上記構成では、イグニッションスイッチがオフの期間、通信バス上で通信が行われている、つまり通信が有ると判断されると、抑制部17が通常モードに移行してリンギングを抑制する動作を実行可能な状態となる。
そして、信号Zがロウレベルに転じると、ダウンカウンタ69がカウント動作を開始する。ダウンカウンタ69によるカウント動作が開始されてから、通信バスがレセッシブからドミナントに変化することなく、そのカウント動作が終了すると、ゼロ検出回路76によりD−F/F36がリセットされる。すると、イネーブル信号Eがロウレベルに転じ、抑制部17がスリープモードに移行する。また、このとき、発振回路67による発振動作も停止される。
このように、上記構成では、イグニッションスイッチがオフの期間に、通信バス上で通信が行われていない、つまり通信が無いと判断されると、抑制部17がスリープモードに移行するとともに発振回路67による発振動作が停止されて消費電流の低減が図られる。このときの消費電流、つまり暗電流としては、バス上での通信の有無を判断するためのコンパレータ35の動作に必要な電流だけとなる。
また、ダウンカウンタ69によるカウント動作が開始された後、通信バスがレセッシブからドミナントに変化すると、信号CompOutがハイレベルに転じる。これにより、エッジ検出回路63から出力される信号Zがハイレベルとなって、ダウンカウンタ69のカウント値が最大値に再セットされる。
以上説明した本実施形態によっても、第1実施形態と同様の効果が得られる。さらに、本実施形態によれば、次のような効果も得られる。すなわち、例えば通信中に通信バスがドミナントに固着する故障などが生じた場合、正常な通信が行われなくなるため、リンギングを抑制する動作を実行する必要はない。第1実施形態の構成では、通信が開始されたと判断した後、通信バスがドミナントである場合には通信が継続していると判断されるため、このような故障時にも抑制部17が通常モードのままとなり、無駄な電流の消費が生じる可能性があった。
これに対し、本実施形態では、動作制御部62は、通信が開始されたと判断した後、通信バスがレセッシブからドミナントに変化したことを検出すると通信が継続していると判断するようになっている。そのため、本実施形態では、通信バスがドミナントに固着する異常が生じた場合、通信バスがドミナントのまま変化しないことから通信が終了したと判断され、抑制部17がスリープモードに移行される。このように、本実施形態では、通信バスがドミナントに固着する異常が生じた場合でも、抑制部17を確実にスリープモードに移行させることができ、その結果、リンギングを抑制する動作が必要ない期間に消費される電流を一層低減することができる。
(その他の実施形態)
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で任意に変形、組み合わせ、あるいは拡張することができる。
抑制部17の具体的構成としては、差動信号のレベルが変化すると伝送線路3のインピーダンスを低下させて差動信号の伝送に伴い発生するリンギングを抑制する動作を行い得る構成であれば、適宜変更可能である。例えば、抑制部17として、特許第5543402号の図1、図4に記載されているような構成、つまり信号線3P、3N間に複数のスイッチング素子を直列接続した構成を採用してもよい。あるいは、抑制部17として、信号線3P、3N間にスイッチング素子および抵抗素子を直列接続した構成を採用してもよい。抑制部17の基本構成を変更する場合には、その変更に合わせて、イネーブル信号Eに基づいて動作状態の切り替えを行うための構成も変更すればよい。
通信プロトコルはCANに限ることなく、一対の通信線を介して差動信号を伝送する通信プロトコルであれば適用が可能である。
2…ノード、3P、3N…信号線、7、51…通信回路、8、61…リンギング抑制回路、9…バッテリ、10…電源スイッチ、17…抑制部、18、62…動作制御部。

Claims (9)

  1. 一対の通信線(3P、3N)を介して差動信号を伝送することで他のノード(2)との通信を行う通信回路(7、51)を備えたノード(2)に設けられたリンギング抑制回路(8、61)であって、
    前記差動信号の伝送に伴い発生するリンギングを抑制する抑制部(17)と、
    前記通信の有無を判断し、前記通信が有ると判断すると前記抑制部を通常の動作を実行可能な通常動作状態に移行させるとともに、前記通信が無いと判断すると前記抑制部を前記通常動作状態よりも消費電流が少ない低消費電流動作状態に移行させる動作制御部(18、62)と、
    を備え、
    前記抑制部および前記動作制御部は、直流電源(9)から常時電源が供給されるようになっており、
    前記通信回路は、前記直流電源から電源スイッチ(10)を介した経路により電源が供給されるようになっているリンギング抑制回路。
  2. 前記直流電源は、車両に搭載されたバッテリ(9)であり、
    前記電源スイッチは、前記車両のイグニッションスイッチに連動してオンオフされるものである請求項1に記載のリンギング抑制回路。
  3. 前記動作制御部は、前記通信が無いと判断すると、所定時間経過後に前記抑制部を前記低消費電流動作状態に移行させる請求項1または2に記載のリンギング抑制回路。
  4. 前記動作制御部は、前記通信の有無を検出するコンパレータ(35)を備え、
    前記通信回路は、前記コンパレータにより前記通信が有ることが検出されると、起動するように構成されている請求項1から3のいずれか一項に記載のリンギング抑制回路。
  5. 前記通信回路は、CANプロトコルに従った通信を行うものであり、
    前記動作制御部(18)は、前記差動信号の信号レベルがレセッシブを表すレベルからドミナントを表すレベルに変化したことを検出すると前記通信が開始されたと判断し、その後、前記通信線のレベルがドミナントを表すレベルである場合には前記通信が継続していると判断する請求項1から4のいずれか一項に記載のリンギング抑制回路。
  6. 前記通信回路は、CANプロトコルに従った通信を行うものであり、
    前記動作制御部(62)は、前記通信線の信号レベルが変化したことを検出すると前記通信が開始されたと判断し、その後、前記通信線の信号レベルが変化したことを検出すると前記通信が継続していると判断する請求項1から4のいずれか一項に記載のリンギング抑制回路。
  7. 前記通信線を介して通信を行う複数のノードのうちの一部に設けられる請求項1〜6のいずれか一項に記載のリンギング抑制回路。
  8. 前記複数のノードのうち、終端されていないノードに設けられる請求項7に記載のリンギング抑制回路。
  9. 前記複数のノードのうち、他のノードに比べリンギング抑制の効果が高いノードに設けられる請求項7に記載のリンギング抑制回路。
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