JP2018182431A - 通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リンギングを抑制する抑制動作を適切なタイミングで実行する。【解決手段】差動信号が第２閾値レベルを下回ると、第２判定回路（１３）は第２判定信号をローレベルにする。第２判定信号がローレベルになると、計時回路（１４）はタイマ信号をハイレベルにする。差動信号が第１閾値レベルを下回ると、第１判定回路（１２）は第１判定信号をローレベルにする。第１判定信号がローレベルになると、制御回路（１５）は駆動信号をハイレベルにする。駆動信号がハイレベルになると、調整回路（１６）は抑制動作を開始する。第２判定信号がハイレベルになってから計時時間が経過すると、計時回路は、タイマ信号をローレベルにする。タイマ信号がローレベルになると、制御回路は駆動信号をローレベルにする。駆動信号がローレベルになると調整回路は抑制動作を終了する。【選択図】図２

Description

本開示は、通信装置においてリンギングの発生を抑制する技術に関する。

二線式の伝送線路により差動信号を用いて通信を行うCAN等の通信システムが知られている。ここでいうCANとはController Area Networkの略であり、登録商標である。
この種の通信システムでは、伝送線路の配線が長くなったり、伝送線路に接続するノードの数が増えたりすると、伝送線路の端部やノードの接続端にてインピーダンス不整合による反射が生じ、その結果、リンギングによる波形歪が生じる。また、波形歪が生じるとその信号を受信する側で信号レベルの誤判定が生じる可能性がある。

このようなリンギングに対して、特許文献１の通信装置は、差動信号の信号レベルがドミナントからレセッシブに変化したことを検出すると一定の抑制期間の間、トランジスタをオンにする。そして、オン抵抗により伝送線路間のインピーダンスを低下させ、リンギングを抑制する技術が提案されている。

特開２０１２−２４４２２０号公報

しかしながら、信号の波形なまりや反射などの影響により、差動信号の信号レベルがドミナントからレセッシブに変化したことを検出するタイミングが遅れると、抑制期間がずれ込む可能性がある。抑制期間と差動信号の信号レベルがレセッシブからドミナントに遷移する期間とが、抑制期間のずれ込みにより重なると、差動信号の信号レベルの変化が妨げられ、差動信号の波形が劣化するという問題があった。

本開示は、リンギングを抑制する抑制動作を適切なタイミングで実行する技術を提供する。

本開示の一態様は、伝送線路を通じて第１信号レベルと第２信号レベルとの２値をとるデジタル信号を伝送する通信装置（１）であって、調整部（１６）と、第１判定部（１２）と、第２判定部（１３）と、計時部（１４）と、制御部（１５）と、を備える。調整部は、抑制指示に従って伝送線路のインピーダンスを調整する。第１判定部は、第１信号レベルと第２信号レベルとの間の大きさにあらかじめ設定された第１閾値レベルと比較して、デジタル信号の信号レベルが第１信号レベル寄りの第１状態か第２信号レベル寄りの第２状態かを判定する。第２判定部は、第２信号レベルと第１閾値レベルとの間の大きさにあらかじめ設定された第２閾値レベルと比較して、デジタル信号の信号レベルが第１閾値レベル寄りの第３状態か第２信号レベル寄りの第４状態かを判定する。計時部は、第２判定部にて第４状態から第３状態への変化が検出されてからの経過時間を計時する。制御部は、第１判定部にて第２状態から第１状態への変化が検出されるタイミングである開始タイミングから、計時部により計時された経過時間があらかじめ決められた上限時間に達したタイミングである終了タイミングまでの間、調整部に対して抑制指示を出力する。

このような構成によれば、リンギングを抑制する抑制動作を適切なタイミングで実行することができる。
なお、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。

通信装置の構成を示すブロック図である。 通信装置の各構成を伝送する電圧波形の図である。 本開示の通信装置及び従来の通信装置における通常時の差動信号と駆動信号との電圧波形の図である。 本開示の通信装置及び従来の通信装置における差動信号に波形なまりが発生した場合の電圧波形の図である。 本開示の通信装置及び従来の通信装置における差動信号に反射が発生した場合の電圧波形の図である。

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。
［１．実施形態］
［構成］
図１に示すように通信装置１は、二線式の伝送線路を介して差動信号を送受信する。通信装置１は、受信部１０と送信部２０とを備える。

送信部２０は、二値で表現された送信信号TxDに応じて、差動信号を伝送線路Ｐ及び伝送線路Ｎを用いて送信する。なお、伝送線路において、送信信号TxDのハイレベルがドミナントレベルに、ローレベルがレセッシブレベルに割り当てられる。送信部２０は周知の構成であるため、詳細な説明は省略する。

受信部１０は、伝送線路Ｐ及び伝送線路Ｎを用いて差動信号DIFFに応じた信号レベルの受信信号RxDを出力する。また、受信部１０が伝送線路Ｐを伝送する信号を信号SigPとし、伝送線路Ｎを伝送する信号を信号SigNとする。なお、信号SigPと信号SigNとは信号レベルが反転しており、差動信号DIFFは信号SigPの信号レベルと信号SigNとの電位差により表される信号である。

受信部１０は、レシーバ１１、第１判定回路１２、第２判定回路１３、計時回路１４、制御回路１５及び調整回路１６を備える。
レシーバ１１は、差動信号DIFFを取得する。レシーバ１１は、差動信号DIFFと、あらかじめ設定された第１受信レベルVr1及び第２受信レベルとを比較し、受信信号RxDを出力する。なお、差動信号DIFFのハイレベルがドミナントレベルに、差動信号DIFFのローレベルがレセッシブレベルに相当する。ここで、第１受信レベルVr1はレシーバ１１において差動信号DIFFがハイレベルからローレベルに変化したと判定する信号レベルである。また、第２受信レベルVr2は、レシーバ１１において、差動信号DIFFがローレベルからハイレベルに変化したと判定する信号レベルである。第２閾値レベルVth2は、第１閾値レベルVth1よりも高い信号レベルに設定される。

第１判定回路１２は差動信号DIFFの信号レベルとあらかじめ設定された第１閾値レベルVth1とを比較した結果に応じて第１判定信号Sig1を出力する。同様にして、第２判定回路１３は差動信号DIFFの信号レベルとあらかじめ設定された第２閾値レベルVth2とを比較した結果に応じて第２判定信号Sig2を出力する。ここで、第１閾値レベルVth1は、例えば、第１受信レベルVr1と一致する信号レベルに設定される。また、第２閾値レベルVth2は、例えば第２受信レベルVr2と一致する信号レベルに設定される。

ここで、第１判定回路１２は、差動信号DIFFが第１閾値レベルVth1を下回ると、第１判定信号Sig1をローレベルにする。第１判定回路１２は、差動信号DIFFが第１閾値レベルVth1以上となると、第１判定信号Sig1をハイレベルにする。同様に、第２判定回路１３は、差動信号DIFFが第２閾値レベルVth2を下回ると、第２判定信号Sig2をローレベルにする。第２判定回路１３は、差動信号DIFFが第２閾値レベルVth2以上となると、第２判定信号Sig2をハイレベルにする。

計時回路１４は、第２判定信号Sig2の変化に応じてタイマ信号TIMを出力する。具体的には、計時回路１４は、第２判定信号Sig2がハイレベルからローレベルに変化すると計時動作を開始すると共にタイマ信号TIMをハイレベルに変化させる。そして、計時回路１４は、第２判定信号Sig2がハイレベルになってから計時時間tが経過するか、あるいは、第２判定信号Sig2がローレベルからハイレベルに変化すると、タイマ信号TIMをハイレベルからローレベルに変化させ、計時動作をリセットする。そして、再びローレベルの第２判定信号Sig2が入力されると、計時動作を開始する。

制御回路１５は、第１判定信号Sig1及びタイマ信号TIMに応じて設定される抑制期間の間に抑制動作を行わせる駆動信号DRを出力する。ここで抑制期間とは、駆動信号DRの信号レベルがハイレベルである期間をいう。具体的には、制御回路１５は第１判定信号Sig1がローレベルになると、駆動信号DRをハイレベルにする。また、制御回路１５はタイマ信号TIMがローレベルになると、駆動信号DRをローレベルにする。すなわち抑制期間は差動信号DIFFの信号レベルが第１閾値レベルVth1を下回ったタイミングを始点とし、第２閾値レベルVth2を下回った時点から計時時間tが経過した時点を終点とする期間である。

調整回路１６は、駆動信号DRに応じて抑制期間の間、抑制動作を行う。具体的には、調整回路１６は、駆動信号DRがハイレベルになると、抑制動作を開始する。また、調整回路１６は駆動信号DRがローレベルになると抑制動作を終了する。ここでいう抑制動作とは、レシーバ１１が差動信号DIFFを取得する信号線のインピーダンスを調整する動作をいう。また、ここでいうインピーダンスを調整する動作とは、例えばインピーダンスを低下させる動作をいう。
抑制動作により、電流の変化に伴う電圧の変化を抑制し、リンギングを抑制する。抑制動作の詳細は周知であるため説明を省略する。

なお、調整回路１６が調整部に相当し、第１判定回路１２が第１判定部に相当し、第２判定回路１３が第２判定部に相当し、計時回路１４が計時部に相当し、制御回路１５が制御部に相当する。また、差動信号DIFFのローレベルが第１信号レベルに相当し、差動信号DIFFのハイレベルが第２信号レベルに相当する。また、差動信号DIFFの信号レベルが第１信号レベル以上第１閾値レベルVth1未満である状態が第１状態に相当し、第１閾値レベルVth1以上第２信号レベル以下である状態が第２状態に相当する。また、差動信号DIFFが第１閾値レベルVth1以上第２閾値レベルVth2未満である状態が第３状態に相当し、また、第２閾値レベルVth2以上第２信号レベル以下である状態が第４状態に相当する。

[動作]
受信部１０の各構成において入出力される信号の電圧波形を図２に示す。図２のノイズが発生していない期間である通常動作期間Aにおいて、受信部１０は以下の動作を行う。

差動信号DIFFが第２閾値レベルVth2を下回ると、第２判定回路１３は第２判定信号Sig2をローレベルにする。
第２判定信号Sig2がローレベルになると、計時回路１４はタイマ信号TIMをハイレベルにする。

差動信号DIFFが第１閾値レベルVth1を下回ると、第１判定回路１２は第１判定信号Sig1をローレベルにする。
第１判定信号Sig1がローレベルになると、制御回路１５は駆動信号DRをハイレベルにする。

駆動信号DRがハイレベルになると、調整回路１６は抑制動作を開始する。
第２判定信号Sig2がハイレベルになってから計時時間tが経過すると、計時回路１４は、タイマ信号TIMをローレベルにする。

タイマ信号TIMがローレベルになると、制御回路１５は駆動信号DRをローレベルにする。
駆動信号DRがローレベルになると調整回路１６は抑制動作を終了する。

なお、差動信号DIFFが第１閾値レベルVth1以上となると、第１判定回路１２は第１判定信号Sig1をハイレベルにする。また、差動信号DIFFが第２閾値レベルVth2以上となると、第２判定回路１３は第２判定信号Sig2をハイレベルにする。

また、タイマ信号TIMをハイレベルにした後、計時時間tが経過する前に、第２判定信号Sig2がハイレベルに遷移した場合にも、計時回路１４はタイマ信号TIMをローレベルにし、計時動作をリセットする。そして、再びローレベルの第２判定信号Sig2が入力されると、計時動作を開始する。すなわち、図２に示すノイズ発生期間Bの間にノイズ等により差動信号DIFFが第２閾値レベルVth2を下回った場合にも、差動信号DIFFが第１閾値レベルVth1を下回らない場合には、抑制動作が開始されることはない。

このようにして調整回路１６は抑制期間の間、抑制動作を行う。ここでいう抑制期間とは、差動信号DIFFの信号レベルが第１閾値レベルVth1を下回ったタイミングを始点とし、第２閾値レベルVth2を下回った時点から計時時間tが経過した時点を終点とする期間をいう。

ここで、図３に示すように従来の通信装置の駆動信号と通信装置１の駆動信号DRとを比較すると、従来の通信装置では差動信号DIFFが第１閾値レベルVth1を下回ってから計時時間tが経過するまでの期間を抑制期間とする。一方、通信装置１では差動信号DIFFの信号レベルが第１閾値レベルVth1を下回ったタイミングを始点とし、第２閾値レベルVth2を下回った時点から計時時間tを経過した時点を終点とする期間を抑制期間とする。このような抑制期間の違いから、図４及び図５に示したように、波形なまりや反射などにより差動信号DIFFの信号レベルが第１閾値レベルVth1を下回るタイミングが遅れた場合に、抑制期間の終点に違いが生じる。すなわち、従来の通信装置では、差動信号DIFFが第１閾値レベルVth1を下回るタイミングが遅れると抑制期間がずれ込むことにより抑制期間と遷移期間とが重なると、差動信号DIFFの信号波形に劣化が生じていた。一方、通信装置１では、第１閾値レベルVth1を下回るタイミングが遅れても、抑制期間がずれ込みにくく、抑制期間と遷移期間とが重ならず、差動信号DIFFの信号波形に劣化が生じない。

[効果]
（１）上記実施形態によれば、通信装置１は差動信号DIFFの信号レベルのレセッシブからドミナントへの遷移が抑制動作の影響を受けることを抑制することができる。すなわち、ドミナントからレセッシブへの差動信号DIFFの信号レベルの変化を検出すると抑制期間の終了を決定するための計時が開始される。また、差動信号DIFFの信号レベルが第１閾値レベルVth1を下回ったことにより、レセッシブへの変化が確定的であることを検出すると抑制動作が開始される。よって、通信装置１は波形なまりや反射などにより差動信号DIFFの信号レベルが第１閾値レベルVth1を下回るタイミングが遅れても、抑制期間の終了時点はその遅れにより影響を受けない。そのため、抑制期間と遷移期間とが重なることを抑制することができる。これにより、抑制期間と遷移期間とが重なることにより発生する差動信号DIFFの信号波形に劣化が生じることを抑制することができる。

（２）上記実施形態によれば、通信装置１はノイズを受けた場合にも適切な動作を行うことができる。すなわち、駆動信号DRは差動信号DIFFが第２閾値レベルVth2を下回ったことによりハイレベルに遷移することはないので、一時的にノイズが入り、差動信号DIFFの信号レベルが第２閾値レベルVth2を下回った場合にも、抑制動作が動作することを抑制することができる。

［他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

（１）上記実施形態では、差動信号DIFFのローレベルが第１信号レベルに相当し、差動信号DIFFのハイレベルが第２信号レベルに相当するとしたが、第１信号レベル及び第２信号レベルはこれに限定されない。例えば、差動信号DIFFのローレベルを第２信号レベル、差動信号DIFFのハイレベルを第１信号レベルに相当するとしてもよい。また、これに応じて、第１閾値レベルVth1及び第２閾値レベルVth2も変更されて設定されてもよい。すなわち、差動信号DIFFのローレベルとハイレベルとのレベルを反転させた実施形態であってもよい。

（２）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

（３）上述した通信装置の他、当該通信装置を構成要素とするシステム、当該通信装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、通信方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。

１…通信装置、１０…受信部、１１…レシーバ、１２…第１判定回路、１３…第２判定回路、１４…計時回路、１５…制御回路、１６…調整回路、２０…送信部。

Claims (3)

1. 伝送線路を通じて第１信号レベルと第２信号レベルとの２値をとるデジタル信号を伝送する通信装置（１）であって、
   抑制指示に従って前記伝送線路のインピーダンスを調整するように構成された調整部（１６）と、
   前記第１信号レベルと前記第２信号レベルとの間の大きさにあらかじめ設定された第１閾値レベルと比較して、前記デジタル信号の信号レベルが前記第１信号レベル寄りの第１状態か前記第２信号レベル寄りの第２状態かを判定するように構成された第１判定部（１２）と、
   前記第２信号レベルと前記第１閾値レベルとの間の大きさにあらかじめ設定された第２閾値レベルと比較して、前記デジタル信号の信号レベルが前記第１閾値レベル寄りの第３状態か前記第２信号レベル寄りの第４状態かを判定するように構成された第２判定部（１３）と、
   前記第２判定部にて前記第４状態から前記第３状態への変化が検出されてからの経過時間を計時する動作である計時動作を行うように構成された計時部（１４）と、
   前記第１判定部にて前記第２状態から前記第１状態への変化が検出されるタイミングである開始タイミングから、前記計時部により計時された経過時間があらかじめ決められた上限時間に達したタイミングである終了タイミングまでの間、前記調整部に対して前記抑制指示を出力するように構成された制御部（１５）と、
   を備える通信装置。
2. 請求項１に記載の通信装置であって、
   前記計時部は、前記第１判定部にて前記第３状態から前記第４状態への変化が検出された場合に前記計時動作をリセットするように構成された、通信装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の通信装置であって、
   前記第１信号レベルがレセッシブを表し、前記第２信号レベルがドミナントを表す、通信装置。

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