JP2020153812A - 信号検出装置及び信号検出方法 - Google Patents
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Abstract
Description
他方、差動信号回路の設計において、データの伝送品質を確保するためには、多くの設計ルールが規定されることがある。このことは、設計や評価に多くの作業が費やされる原因となる。これらの作業には、例えば、伝送されるデータの正常性の確認が含まれる。確認項目には、例えば、論理信号確認、アイパターン解析などの項目がある。論理信号確認では、回路上で伝送されるデータで表されるプロトコルが検証される。アイパターン解析では、伝送されるデータの波形が所定の規格に従っているか検証される。
特許文献1、2に記載の手法では、差動信号回路の論理信号確認にそのまま適用することは考慮されていなかった。
上記目的を達成するために、本発明の第1の態様によれば、信号検出装置は、磁性体を含んで構成され、周回した芯材と、前記芯材に少なくとも一部が巻き付けられた導線を流れる電流の極性の反転から次の前記反転までの期間ごとに、所定の第1の電圧と所定の第2の電圧を交互に繰り返す信号を論理信号として検出する論理信号検出部と、を備えることを特徴とする。
これにより差動信号回路の論理信号確認をより簡便にするという効果が得られる。
図2は、図1に記載のC−C’線に平行な面を断面とする断面図である。
本実施形態に係る信号検出装置1は、芯材12、導線16、電流電圧変換部20及び論理信号検出部22を含んで構成される。但し、基板32と、基板32の表面上に配置された差動線路対34は、信号検出装置1の構成には含まれない。
芯材12は、一連の磁路を形成していれば、その表面が塩化ビニル、ポリエチレンなどの絶縁体で覆われていてもよい。芯材12は、導線16の一部が巻きつけられなるコイル14に覆われる。芯材12には、コイル14をなす導線16と直接接触せず、導線16との間に絶縁体が挟まれていてもよい。導線16の表面は、エナメルなどの絶縁体で被覆され、ある部位と他の部位との接触ならびに芯材12との接触が回避されていてもよい。
導線16は、導体からなり、コイル14によって生じた電流を流す。導線16には、電流電圧変換部20に接続される。
次に、本実施形態に係る信号検出装置1の動作原理について説明する。
図3、図4は、それぞれ本実施形態に係る信号検出装置1の動作原理を説明するための説明図である。但し、電流電圧変換部20および論理信号検出部22の図示が省略されている。また、線路34Pと線路34Nからなる差動線路対に電圧として電圧VH、電圧VLのいずれかを有する論理信号が伝送される場合を例にしている。線路34Pを流れる信号の電圧が電圧VH、電圧VLであるとき、線路34Nを流れる信号の電圧は、それぞれ電圧VL、電圧VHとなる。
従って、論理信号検出部22は、導線16を流れる電流の極性の反転を逐次に検出し、電流の極性が反転した時刻を起点とし、次に極性が反転した時刻を終点とする期間ごとに、電圧V’として電圧VHと電圧VLを交互に繰り返す信号を論理信号として検出することができる。
次に、本実施形態に係る信号検出装置1の動作例について説明する。
図7は、本実施形態に係る信号検出装置1の動作例を説明するための説明図である。
図7に対して上から下に順に、線路34Pに流れる信号の電圧V、線路34Pから線路34Nの間の電界E、芯材12に流れる磁界B、コイル14によって生じ導線16に流れる電流I及び論理信号検出部22で復元された論理信号の電圧V’の例を、それぞれ各段の縦軸に示す。横軸は、いずれも時刻を示す。
第2段に示す電界Eは、電圧Vの変化に応じて、時刻t0、t1、t2、t3のそれぞれにおいて、負値から正値に、正値から負値に、負値から正値に、正値から負値に変化する。
第3段に示す磁界Bは、電界Eの変化に応じて、時刻t0、t1、t2、t3のそれぞれにおいて、正のピーク値、負のピーク値、正のピーク値、負のピーク値をとる。
第5段に示す電圧V’は、電流Iの変化に応じて、時刻t0、t1、t2、t3のそれぞれにおいて、電圧VLから電圧VHに、電圧VHから電圧VLに、電圧VLから電圧VHに、電圧VHから電圧VLに収束するように変化する。
次に、本実施形態に係る論理信号検出部22の構成例について説明する。
図8は、本実施形態に論理信号検出部22の構成例を示すブロック図である。
電流電圧変換部20は、例えば、反転型電流電圧変換回路を含んで構成される。反転型電流電圧変換回路は、入力される電流に対する出力として、電流値に比例し、極性が反転した極性を有する電圧を示す電気信号を出力する電子回路である。
AD変換回路222は、電流電圧変換部20から入力されるアナログの電気信号を、ディジタルの電気信号に変換し、変換により得られる電気信号を論理回路224に出力する。AD変換回路222は、例えば、入力される電気信号が有する電圧が正値である場合、電圧VHを有する電気信号を論理回路224に出力する。
AD変換回路222は、例えば、入力される電気信号が有する電圧が0[V]又は負値である場合、電圧VLを有する電気信号を論理回路224に出力する。
論理回路224は、例えば、積分回路、整流器、フリップフロップ回路及びサンプルホールド回路(図示せず)を含んで構成される。
積分回路は、電流電圧変換部20から入力端Bを経由して入力されるアナログの電気信号の電圧を積分し、積分して得られる積分値を電圧として有する電気信号をサンプルホールド回路に出力する。積分回路は、入力端Cに入力される論理信号の電圧に入力端Bを経由して入力されるアナログの電気信号の電圧を逐次に加算(累積)して得られる積分値を電圧として有する電気信号を生成する。
次に、本実施形態に係る論理信号検出部22の動作例について説明する。
図9は、論理信号検出部22の動作例を説明するための説明図である。
図9に対して上から下に順に、導線16に流れる電流I、電流電圧変換部20で変換された電圧Vt、AD変換回路222からのディジタル信号の電圧Vd、論理回路224で復元された論理信号の電圧V’の例を、それぞれ各段の縦軸に示す。横軸は、いずれも時刻を示す。
第2段に示す電圧Vtは、電流Iと比例した値を有するが極性が逆転している。即ち、電圧Vtは、時刻t0、t1、t2、t3のそれぞれにおいて、負値から正値に極性が変化して0[A]に収束し、正値から負値に極性が変化して0[A]に収束し、負値から正値に極性が変化して0[A]に収束し、正値から負値に極性が変化して0[A]に収束する。
これらの構成によっても、導線16を流れる電流の極性の反転から次の極性の反転までの期間ごとに、電圧が電圧VLと電圧VHを交互に繰り返す信号を論理信号として検出することができる。
次に、本実施形態に係る信号検出装置1の最小構成について説明する。図10は、本実施形態に係る信号検出装置1の最小構成を示す図である。
本実施形態に係る信号検出装置1は、少なくとも芯材12と論理信号検出部22を備えていればよい。芯材12は。磁性体を含んで構成され、周回した磁路をなしていればよい。論理信号検出部22は、芯材12に少なくとも一部が巻き付けられた導線16を流れる電流の極性の反転から次の極性の反転までの期間ごとに、所定の第1の電圧と所定の第2の電圧を交互に繰り返す信号を論理信号として検出できればよい。
以上に説明したように、本実施形態に係る信号検出装置1は、磁性体を含んで構成され、周回した芯材12を備える。また、信号検出装置1は、芯材12に少なくとも一部が巻き付けられた導線を流れる電流の極性の反転から次の極性の反転までの期間ごとに、所定の第1の電圧(例えば、電圧VH)と所定の第2の電圧(例えば、電圧VL)を交互に繰り返す信号を論理信号として検出する論理信号検出部22を備える。
また、被検査物への接触のためのはんだ付けなどの作業、その接触による被検査物の電気的特性の変化をもたらさないため、より正確に論理信号の状態を検査することができる。
この構成によれば、開口部を通過する電界の変化を効率よく捉えることができる。そのため、電界の変化によって芯材12に生じた磁界による誘導電流の極性の反転を確実に検出することができる。
この構成によれば、被検査物に接触させずに、一対の被検査物の狭間に芯材12を挿入することができる。そのため、開口部を通過する電界の変化を効率よく捉えることができる。ひいては、電界の変化によって芯材12に生じた磁界による誘導電流の極性の反転を確実に検出することができる。
Claims (6)
- 磁性体を含んで構成され、周回した芯材と、
前記芯材に少なくとも一部が巻き付けられた導線を流れる電流の極性の反転から次の前記反転までの期間ごとに、所定の第1の電圧と所定の第2の電圧を交互に繰り返す信号を論理信号として検出する論理信号検出部と、
を備える信号検出装置。 - 前記電流を電圧に変換する電流電圧変換部を備え、
前記論理信号検出部は、
前記電流電圧変換部が変換した電圧である変換電圧が所定の電圧の閾値を超えるか否かを検出する検出部と、
前記変換電圧が前記閾値を超えるごとに、前記第1の電圧と前記第2の電圧を交互に繰り返す信号を前記論理信号として生成する論理回路と、
を備える請求項1に記載の信号検出装置。 - 前記検出部は、
前記変換電圧が前記閾値以上であるとき前記第1の電圧を有し、
前記変換電圧が前記閾値以上でないとき前記第2の電圧を有するディジタル信号に変換し、
前記論理回路は、
前記ディジタル信号の電圧が前記第1の電圧となるごとに、前記ディジタル信号の電圧を逐次に反転させて反転信号を生成する反転回路と、
前記変換電圧を積分した積分信号を生成する積分回路と、
前記反転信号の電圧が前記第1の電圧となるとき、前記積分信号を出力し、
前記反転信号の電圧が前記第2の電圧となるとき、前記ディジタル信号の電圧が前記第2の電圧となる直前における前記積分信号の電圧を維持した信号を出力するサンプルホールド回路と、
前記サンプルホールド回路から出力される出力信号の電圧が前記第2の電圧以上であるとき、前記積分信号を出力し、
前記出力信号の電圧が前記第2の電圧未満であるとき、前記第2の電圧を有する信号を出力する整流器と、を備える
請求項2に記載の信号検出装置。 - 前記芯材は、1つの平面に沿って周回した枠の形状を有し、
前記枠で囲まれる開口部の径が前記芯材の幅よりも大きい
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の信号検出装置。 - 前記芯材の前記平面の法線方向の厚みが一対の被検査物の間隔よりも小さい
請求項4に記載の信号検出装置。 - 磁性体を含んで構成され、周回した芯材を備える信号検出装置における信号検出方法であって、
前記信号検出装置が、
前記芯材に少なくとも一部が巻き付けられた導線を流れる電流を検出する第1のステップと、
前記電流の極性の反転から次の前記反転までの期間ごとに、所定の第1の電圧と所定の第2の電圧を交互に繰り返す信号を論理信号として検出する第2のステップと、
を有する信号検出方法。
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---|---|---|---|---|
JP2001160844A (ja) * | 1999-09-16 | 2001-06-12 | Matec Spa | デジタルデータ転送装置 |
JP2007271496A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Renesas Technology Corp | 半導体装置の製造方法および半導体装置 |
JP2013546229A (ja) * | 2010-10-05 | 2013-12-26 | シリコン イメージ,インコーポレイテッド | 高速入出力デバイスの試験 |
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