JP2635741B2 - 伝送回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高信頼性が要求されるデータ伝送システム
に接続される伝送回路に関する。

（従来の技術） 複数の電子ユニット間の電気的なシリアルデータ通信
システムにおいて、伝送媒体（以下伝送路という）の故
障例えば、伝送路のコネクタ端子の外れや、伝送路のア
ース、電源電圧へのショート等が発生した場合、その伝
送線を介して通信する全てのユニット間が相互に伝送不
可能になってしまう。このため、通信するデータの質、
量によってはそのような場合でも伝送を可能とするよう
な、高信頼性の伝送システムを設計することが必要であ
る。

従来、高信頼性の伝送システムとして第８図に示すよ
うなものがある。この伝送システムの伝送線Ａ、Ｂはツ
イストペア線或いはそれに類する平衡型の通信伝送線で
あり、デジタル回路の出力信号Ｄ（第９図（ａ））が、
送信回路１の駆動トランジスタTr1、Tr2により伝送回路
４の伝送線Ａ、Ｂを逆位相に駆動し、バイアス抵抗R1、
R2に電流を流すと、これらの伝送線Ａ、Ｂの波形は第９
図（ｂ）に示すようになる。これらの伝送線Ａ、Ｂに発
生した伝送波形は、受信回路２の直流成分カットのコン
デンサC1、C2を通って各々の伝送線の差電圧の無信号時
からの変動分を、或る電圧の閾値として比較出力し、デ
ジタル信号に変換するコンパレータ３に入力される。こ
のコンパレータは伝送路の片側がアースにショートした
場合でも受信可能とされている。

この結果、例えば、第８図のスイッチS1を閉成して伝
送線Ａが、アースにショートしたとすると、伝送線Ａ、
Ｂの波形は第10図（ｂ）に示すようになり、伝送線Ａ、
Ｂ間の電圧差の振幅（第10図（ｃ））は、スイッチS1を
開成している場合に比して半分になる。ここで、コンパ
レータ３の閾値電圧を第10図（ｃ）に点線で示すように
片側の伝送線の波形の振幅よりも低く設定しておくこと
によりデジタル信号Ｄの波形がコンパレータ３の出力端
子にデジタル信号Ｐ（第10図（ｄ））として出力されて
再現される。即ち、送信回路１から受信回路２にデジタ
ル信号Ｄの伝送が可能となる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来の伝送回路は、片側の伝送線
がアース又は一定電圧にショートした時には伝送可能で
あるが、伝送線Ａ、Ｂ同士がショートした場合には、こ
れらの伝送線Ａ、Ｂを介して通信する全てのユニットの
相互の伝送が不可能となってしまう。通信するデータの
質、量によってはそのような場合でも伝送を可能とする
ような高信頼性の伝送システムが望まれる。特に、ツイ
ストペア線を伝送回路に使用したときには、お互いの線
が絡み合っているために、外力によってショートする確
率も高く、伝送システムの高信頼性を図る上で大きな問
題となっている。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、ツイスト
ペア線のような平衡型伝送線の各々同士がショートした
場合にも、その伝送線を介して通信する全てのユニット
の相互の伝送が可能となるような伝送回路を提供するこ
とを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために発明案によれば、平衡型伝
送路を用いた電気的なシリアルデータ通信システムの伝
送回路に、当該伝送回路を伝送線がショートしたことを
検出するショート検出手段と、前記ショート検出手段に
より制御されて前記伝送線の一方のバイアス状態を変化
させるバイアス変更手段とを設け、且つ前記伝送線に前
記バイアス状態の変化を検出する検出手段と、前記検出
手段により制御されるスイッチ手段により前記一方の伝
送線を接地することで伝送を可能にする送・受信回路を
備えた構成としたものである。

（作用） ショート検出手段は、伝送回路の伝送線がショートし
たときにこれを検出してバイアス変更手段を作動させ、
伝送線の一方のバイアス状態を変化させる。検出回路
は、バイアス状態の変化を検出してスイッチ手段を制御
し、前記一方の伝送線を接地する。この結果、受信回路
は、前記一方の伝送線が接続される入力端子には信号が
現れず、前記伝送線の他方が接続される入力端子との電
圧差により信号を出力する。これにより伝送線がショー
トした場合にも伝送が可能となる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて詳述す
る。尚、第８図と同一の回路素子には同一符号を附して
ある。

第１図において、或るユトットの送信回路１のトラン
ジスタTr1のベースは抵抗R3、インバータINを介して入
力端子1aに、及び抵抗R5を介して電源Vccに、エミッタ
は抵抗R7を介して電源Vccに接続され、トランジスタTr2
のベースは抵抗R4を介して入力端子1aに、及び抵抗R6を
介してアースに、エミッタは抵抗R8を介してアースに接
続されている。そして、トランジスタTr1、Tr2のコレク
タは出力端子1b、1cに接続されている。

伝送回路４の伝送線Ａ、Ｂの各一端は夫々送信回路１
の出力端子1b、1cに接続され、各他端は受信回路２の入
力端子2a、2bに接続されている。受信回路２は、伝送線
Ａ又はＢの一方をアースにショートしても伝送可能なコ
ンパレータ３を具備している。このコンパレータ３の一
方の入力端子（−）は、コンデンサC1及び抵抗R9を介し
て入力端子2aに、他方の入力端子（＋）は、コンデンサ
C2及び抵抗R10を介して入力端子2bに接続されている。
そして、伝送線Ｂは、抵抗R1を介して電源Vccに、伝送
線Ａは、抵抗R2、スイッチ回路５を介して接地されてい
る。

伝送線Ａ、Ｂ間には入力側即ち、送信回路１の出力端
子1b、1c側にこれらの伝送線Ａ、Ｂ同士がショートした
ときにこれを検出してスイッチ回路５を開成する伝送線
相互短絡検出回路（以下ショート検出回路という）６が
接続されている。また、伝送線Ａ、Ｂ間には出力側即
ち、受信回路２の入力端子2a、2b側にスイッチS2が接続
されている。

また、受信回路２にはスイッチ回路５が接続された側
の伝送線Ａに伝送線異常電圧検出回路（以下単に異常電
圧検出回路という）７が接続されており、当該伝送線Ａ
に接続される受信回路２の抵抗R9とコンデンサC1との接
続点とアースとの間に交流的又は直流的にアースにショ
ートするためのスイッチ回路８が接続されている。この
スイッチ回路８は異常電圧検出回路７により制御され
る。

以下に作用を説明する。

伝送線Ａ、Ｂがショートしていない正常な状態にある
時には、ショート検出回路６及び異常電圧検出回路７が
共に作動せず、スイッチ回路５は閉成された状態に、ス
イッチ回路８は開成された状態になっている。従って、
この状態においては当該伝送回路４は第８図に示す従来
の伝送回路の場合と同じであり、同様の作動をする。

今、例えばスイッチS2を閉成して伝送線ＡとＢとをシ
ョートすると、ショート検出回路６が当該ショートを検
出して作動し、スイッチ回路５を開成する。この結果、
伝送線ＡはスイッチS2、抵抗R1を介して電源Vccに接続
され、その電圧は電源電圧Vccまで達する。この状態に
おいて、デジタル回路からデジタル信号Ｄ（第２図
（ａ））が送信回路１に入力されると、伝送線Ａの電圧
は電源電圧Vcc近くまで上昇しているためにトランジス
タTr1は電流を吐き出すことができず、オフになってい
ると見做すことができる。一方、トランジスタTr2はオ
ンとなり、伝送線Ｂの信号波形は第２図（ｂ）に示すよ
うになる。伝送線ＡはスイッチS2に介して伝送線Ｂに接
続されており、従って、伝送線Ａ、Ｂの信号波形は、第
２図（ｂ）に示すように伝送線Ｂの正常の波形に近くな
る。

また、伝送線Ａの電圧が第２図（ｂ）に点線で示す通
常の電圧範囲Vaよりも高くなったことにより、当該伝送
線Ａに接続されている異常電圧検出回路７が作動してス
イッチ回路８を閉成し、伝送線Ａを接地する。この結
果、受信回路２の入力点Ｊには信号が表れず、当該受信
回路２の入力点ＪとＫとの電圧差の振幅（第２図
（ｃ））は、第８図に示す従来の伝送回路の伝送線Ａを
アースにショートしたとき（第10図（ｂ））と同様にな
り、受信回路２が信号Ｐ（第２図（ｄ））を出力する。
斯くして、前記デジタル回路から送信されたデジタル信
号Ｄは、信号Ｐとして再現され、伝送回路４を介しての
伝送が可能となる。

第３図及び第４図は、第１図に示すスイッチ回路５と
ショート検出回路６との具体例を示す。第３図は、ショ
ート検出回路６を、伝送線Ａとアース間に接続された分
圧抵抗R11とR12と、コレクタが抵抗R13を介して電源Vcc
に、ベースが分圧抵抗R11とR12との接続点に、エミッタ
がアースに接続されたトランジスタTr11とにより構成
し、スイッチ回路５を、コレクタがバイアス抵抗R2に、
ベースがショート検出回路６のトランジスタTr11のコレ
クタに、エミッタがアースに接続されたトランジスタTr
12とにより構成したものである。

伝送線Ａの電圧が低いときには、抵抗R11、R12によっ
て分圧された電圧は、トランジスタTr11をオンすること
ができず、トランジスタTr12は、ベース電流を抵抗R13
を介して供給されてオンとなる。即ち、伝送線Ａ、Ｂが
正常のときにはスイッチ回路５が閉成されている。

伝送線Ａ、Ｂがショートすると、伝送線Ａの電圧は、
電源電圧Vccの第１図のバイアス抵抗R1とR2との分圧と
なり、Vcc/2まで上昇し、トランジスタTr11のベース電
圧が高くなり当該トランジスタTr11がオンとなり、この
結果、トランジスタTr12がオフとなる。即ち、スイッチ
回路５が開成される。また、本回路は伝送線Ａが高い電
圧にショートしたときに、バイアス抵抗R2に過電流が流
れて当該抵抗R2が発熱することも防止する作用がある。

第４図は、ショート検出回路６を、ベースが抵抗R20
を介して伝送線Ａに、エミッタが伝送線Ｂに、コレクタ
が分圧抵抗R21、R22を介してアースに接続されたトラン
ジスタTr21により構成し、スイッチ回路５を、コレクタ
がバイアス抵抗R2に、ベースが抵抗R21とR22との接続点
に、エミッタがアースに接続されたトランジスタTr22に
より構成したものである。

伝送線Ａ、Ｂの状態が正常である場合には、これらの
伝送線Ａ、Ｂ間に十分な電位差があり、トランジスタTr
21がオンしてトランジスタTr22にベース電流を流し、当
該トランジスタTr22をオンさせる。即ち、スイッチ回路
５が閉成される。

ところが、伝送線Ａが伝送線Ｂにショートすると、伝
送線ＡとＢとの間の電位差が０となり、トランジスタTr
21がオフとなり、これに伴いトランジスタTr22がオフと
なる。即ち、スイッチ回路５が開成される。

第５図及び第６図は、第１図の異常電圧検出回路７と
スイッチ回路８との具体例を示す。第５図は最も簡単な
回路で、異常電圧検出回路７とスイッチ回路８とをツェ
ナーダイオードZDにより構成し、カソードを抵抗R9とコ
ンデンサC1との接続点に、アノードをアースに接続し、
伝送線Ａの電圧が、ツェナーダイオードZDのツェナー電
圧Vz以上に達したときに、当該ツェナーダイオードZDを
導通させ、且つＪ点の電圧は当該ツェナー電圧Vzに固定
するようにしたものである。尚、この回路は伝送線Ａか
ら入力されるサージ電圧による保護回路としても作用す
る。

第６図は、異常電圧検出回路７を、伝送線Ａとアース
間に接続した分圧抵抗R31とR32とにより構成し、スイッ
チ回路８を、コレクタが抵抗R33を介して電源Vccに、ベ
ースが分圧抵抗R31とR32との接続点に、エミッタがアー
スに接続されたトランジスタTr31とにより構成したもの
である。尚、伝送線Ａの電圧が或る一定電圧以上に達す
ると、分圧抵抗R31、32により分圧された電圧が、トラ
ンジスタTr31をオンし、Ｊ点をアースにショートする。
このとき、直流的なショートを避けたい場合には、Ｊ点
とトランジスタTr31のコレクタとの間にコンデンサC33
（図中括弧で示す）を介して接続する。

また、第７図に示すように異常電圧検出回路７に替え
て受信回路毎に、ショート検出回路６を接続し、伝送線
ＡとＢとのショートを検出したときに、スイッチ回路８
を閉成させるようにしてもよい。

尚、スイッチ回路５、ショート検出回路６、異常電圧
検出回路７及びスイッチ回路８は必ずしも伝送線Ａ側に
接続する必要はなく、回路の極性を変えて伝送線Ｂ側に
接続してもよい。

更に、受信回路、バイアス回路は本発明の伝送回路の
伝送線上に並列に複数接続しても何ら支障なく作動させ
ることが可能である。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、平衡型伝送路を
用いた電気的なシリアルデータ通信システムの伝送回路
に、当該伝送回路の伝送線がショートしたことを検出す
るショート検出手段と、前記ショート検出手段により制
御されて前記伝送線の一方のバイアス状態を変化させる
バイアス変更手段とを設け、且つ前記伝送線に前記バイ
アス状態の変化を検出する検出手段と、前記検出手段に
より制御されるスイッチ手段により前記一方の伝送線を
接地することで伝送を可能にする送・受信回路を備えた
ことにより、自動車内の伝送を始めとして多くの伝送シ
ステムにおいて、平衡型伝送路の伝送線同士のショート
による伝送システムの通信不能に陥ることがなくなり、
高い信頼性をもった伝送システムを構成することが可能
となる。

また、伝送線のショート検出回路をバイアス回路にの
み接続し、伝送線がショートした場合にバイアス状態を
変化させ、送信回路、受信回路が当該バイアス状態を検
出して伝送線のショート状態でも伝送可能なように自動
的に変化するために、デジタル的なロジック回路により
判断、コントロールするシステムを不要とし、従来の伝
送回路に最小限の回路を追加することで簡単に構成する
ことが可能となる等の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る伝送回路を適用した伝送システム
の一実施例を示す回路図、第２図は第１図の回路の異常
時における信号波形の一例を示す図、第３図及び第４図
は夫々第１図のショート検出回路とスイッチ回路との具
体例を示す回路図、第５図及び第６図は夫々第１図の異
常電圧検出回路とスイッチ回路との具体例を示す回路
図、第７図は第１図の伝送システムの他の実施例を示す
回路図、第８図は従来の伝送システムの回路図、第９図
は第８図の回路の正常時における信号波形を示す図、第
10図は第８図の回路の異常時における信号波形を示す図
である。 １……送信回路、３……コンパレータ、４……伝送回
路、５、８……スイッチ回路、６……ショート検出回
路、７……異常電圧検出回路。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平衡型伝送路を用いた電気的なシリアルデ
   ータ通信システムの伝送回路に、当該伝送回路の伝送線
   がショートしたことを検出するショート検出手段と、前
   記ショート検出手段により制御されて前記伝送線の一方
   のバイアス状態を変化させるバイアス変更手段とを設
   け、且つ前記伝送線に前記バイアス状態の変化を検出す
   る検出手段と、前記検出手段により制御されるスイッチ
   手段により前記一方の伝送線を接地することで伝送を可
   能にする送・受信回路を備えたことを特徴とする伝送回
   路。