JP3344878B2 - 双方向通信用インターフェイス回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種データ等を相互に
送受信する通信装置等において使用される双方向通信用
インターフェイス回路に係り、特に、いわゆる２線式の
双方向通信におけるインターフェイス回路の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の回路としては、例えば、
図２に示されたように、２線式のケーブルを介して相互
の通信装置を接続したものにあって、受信用のコンパレ
ータの基準電圧を、送信状態の際と受信状態の際とで、
スイッチによって切り替えるように構成されたものがあ
る。

【０００３】すなわち、同図において、通信装置２０
ａ，２０ｂは、いわゆる２線式の接続ケーブル２１によ
って、相互に接続されており、各々の通信装置２０ａ，
２０ｂには、同一の回路構成を有する双方向通信用イン
ターフェイス回路Ｓ１が設けられており、図示されない
通信回路とのインターフェイスが図られるようになって
いる。

【０００４】この双方向通信用インターフェイス回路Ｓ
１は、送信信号を緩衝増幅するための緩衝増幅器（図２
においては「Buff」と表記）２２と、受信信号を検出す
るための比較器（図２においては「Comp」と表記）２３
と、切替スイッチ２４と、を主たる構成要素としてなる
ものである。緩衝増幅器２２の出力端子は、出力抵抗
（図１においては「Ｒ」と表記）２５及び入出力端子２
６ａを介して接続ケーブル２１の芯線に接続される一
方、この出力抵抗２５と芯線との接続点には、比較器２
３の非反転入力端子（図２において「＋」の表示箇所）
が接続されている。

【０００５】比較器２３の反転入力端子（図２において
「−」の表記箇所）には、切替スイッチ２４の切替接点
２４ａが接続される一方、この切替スイッチ２４の第１
の固定接点２４ｂは、第１の直流電源２７により３Ｖcc
／４の電圧が、第２の固定接点２４ｃは、第２の直流電
源２８によりＶcc／４の電圧が、それぞれ印加されるよ
うになってる。そして、切替接点２４ａは、後述するよ
うに送信信号のレベルに応じて、第１の固定接点２４ｂ
又は第２の固定接点２４ｃへ接続されるようになってい
る。

【０００６】例えば、送信信号が出力される場合、すな
わち、緩衝増幅器２２の入力に論理値「High」の信号が
印加された場合、その出力端子も論理値「High」の状態
となり、切替スイッチ２４の切替接点２４ａは、第１の
固定接点２４ｂに接続されることとなる。したがって、
比較器２３の非反転入力端子における基準電圧は、３Ｖ
cc／４となる。

【０００７】かかる状態において、入出力端子２６ａに
おける電圧は、他方の通信装置２０ｂにおいても、同様
な双方向通信用インターフェイス回路が設けられてお
り、同一の抵抗値を有する出力抵抗がその入出力端子２
６ｂに接続されていることから、Ｖcc／２となる。この
ため、反転端子における基準電圧３Ｖcc／４の方が、非
反転入力端子における入力電圧より大となるので、比較
器２３の出力信号は、論理値「Low」に維持されること
となり、自局の送信信号が比較器２３から出力されるこ
とはない。

【０００８】一方、受信の場合、すなわち、緩衝増幅器
２２の入力が、論理値「Low」とされ、他方の通信装置
２０ｂからの送信信号を受信する場合には、切替スイッ
チ２４の切替接点２４ａは、第２の固定接点２４ｃに接
続された状態となり、比較器２３の基準電圧はＶcc／４
となる。この受信状態において、比較器２３の非反転入
力端子に他方の通信装置２０ｂから入力される送信信号
は、先に自局が送信状態にあった場合と同様にＶcc／２
であるので、比較器２３からは論理値「High」の信号が
出力され、送信信号の検出がなされることとなる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来回路においては、切替スイッチ２４が送信信号のレ
ベルに応じて時間的遅れを生ずることなしに動作する場
合は、何等支障なく送信状態と受信状態との切替が可能
であるが、従来の回路における切替スイッチ２４は、切
替接点２４ａと第１及び第２の固定接点２４ｂ，２４ｃ
との間が、いわゆる機械式接点であるために、送信信号
のレベルの変化と接点の切り替わりとの間には動作時間
の遅れが生じていた。このため、送信信号のレベルの変
化が速すぎると、自局の送信信号が比較器２３の出力さ
れることとなり、送受信の切替が円滑にできなくなると
いう問題が生じていた。

【００１０】すなわち、例えば、自局（通信装置２０ａ
側）からの送信状態が終了した直後に、他方の通信装置
２０ｂから送信信号が出力されるような場合において、
自局の送信が終了した際、切替スイッチ２４の切替接点
２４ａが第１の固定接点２４ｂから第２の固定接点２４
ｃへ切り替わるタイミングに遅延があるために、切替接
点２４ａが第２の固定接点２４ｃへ接続される前に、外
部から（通信装置２０ｂから）論理値「High」の送信信
号が入力されたとする。この場合、比較器２３の反転入
力端子における基準電圧は、未だに３Ｖcc／４である一
方、入力された外部からの送信信号は、この基準電圧よ
りも小さいため、比較器２３からは、本来論理値「Hig
h」の信号が出力されるべきところ、論理値「Low」の信
号が出力されることとなり、切替接点２４ａが第２の固
定接点２４ｃに確実に接続されるまでの間は、正しい受
信信号が得られなくなるという問題があった。

【００１１】本発明は、上記実状に鑑みてなされたもの
で、送受信状態の切り替えが確実、かつ、安定に行われ
る双方向通信用インターフェイス回路を提供するもので
ある。本発明の他の目的は、受信信号の欠落や、送信信
号が受信線路に漏れることのない、信頼性の高い双方向
通信用インターフェイス回路を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る双方向通信
用インターフェイス回路は、抵抗を介して入出力端子に
接続された送信信号用回路部と、前記抵抗を介して前記
入出力端子に接続された受信信号用回路部と、を具備し
てなる双方向通信用インターフェイス回路であって、前
記送信信号用回路部は、前記入出力端子を介して外部へ
送信される送信信号を緩衝増幅する緩衝増幅器を有して
なる一方、前記受信信号用回路部は、前記入出力端子に
おける電圧信号のレベルに応じて所定の出力信号を出力
する比較回路を有してなるものであって、前記比較回路
は、前記緩衝増幅器の出力電圧と第１の直流電圧との和
がバイアス電圧として印加されるトランジスタと、前記
第１の直流電圧より大きい第２の直流電圧がバイアス電
圧として印加されるトランジスタとが差動的に動作する
よう構成されてなり、これら２つのトランジスタの動作
に応じて基準電圧の変更を行う基準電圧変更回路を有し
てなるものである。

【００１３】特に、比較回路は、カレントミラー回路を
有し、当該カレントミラー回路の一方の電流路には、基
準電圧変更回路が設けられる一方、他方の電流路には、
前記基準電圧変更回路を構成するトランジスタと差動的
に動作するようトランジスタが設けられ、当該トランジ
スタのベースが入出力端子に接続されてなるものが好適
である。

【００１４】

【作用】緩衝増幅器の出力が零である場合には、基準電
圧変更回路の一方のトランジスタのバイアス電圧は、第
１の直流電圧となり、他方のトランジスタのバイアス電
圧はそれより大きな第２の直流電圧となり、使用される
トランジスタの種類によりいずれか一方のトランジスタ
が導通状態となり、基準電圧はこの２つのトランジスタ
の動作状態に対応して定まるようになっている。

【００１５】また、緩衝増幅器が所定の電圧を出力する
場合には、基準電圧変更回路の一方のトランジスタのバ
イアス電圧は、この緩衝増幅器の出力電圧と第１の直流
電圧との和となる一方、他方のトランジスタのバイアス
電圧は、先と同様に第２の直流電圧である。そして、２
つのトランジスタの動作状態は、緩衝増幅器の出力が零
の場合とは逆となり、この２つのトランジスタの動作状
態に応じて新たな基準電圧が定まることとなり、従来と
異なり、機械的接点を用いずに、いわゆる電子的に基準
電圧の変更が行われるようになっており、従来に比して
基準電圧の設定の遅れが極めて小さく、確実な比較動作
が得られることとなるものである。

【００１６】

【実施例】以下、本発明に係る双方向通信用インターフ
ェイス回路について、図１を参照しつつ説明する。本実
施例における双方向通信用インターフェイス回路は、図
示されない通信装置において用いられるもので、入出力
端子にいわゆる２線式の接続ケーブルが接続され、図示
されない他方の通信装置との間における信号の送受の切
り替えを行うものである。

【００１７】本実施例における双方向通信インターフェ
イス回路は、差動増幅回路にいわゆるカレンミラー回路
が負荷として接続された構成を中心としてなるもので、
以下に回路構成について具体的に説明する。まず、送信
信号入力端子７は、通信装置の図示されない送信信号を
発生する回路からの送信信号が印加されるもので、この
送信信号入力端子７は、送信信号を緩衝増幅する送信信
号用回路部としての緩衝増幅器（図１において「Buff」
と表記）８の入力端子に接続されている。そして、緩衝
増幅器８の出力端子は出力抵抗（抵抗値Ｒ）９を介して
入出力端子１０に接続されている。

【００１８】また、ｐｎｐ型の第１のトランジスタ（図
１において「Ｑ１」と表記）１と、ｐｎｐ型の第２のト
ランジスタ（図１において「Ｑ２」と表記）２と、ｐｎ
ｐ型の第３のトランジスタ（図１において「Ｑ３」と表
記）３とで差動増幅回路が構成される一方、ｎｐｎ型の
第４及び第５のトランジスタ（図１において「Ｑ４」、
「Ｑ５」と表記）４，５とが、いわゆるカレントミラー
回路を構成して、第１、第２及び第３のトランジスタ
１，２，３からなる差動回路の負荷となるように接続さ
れている。

【００１９】そして、この第１乃至第５のトランジスタ
１〜５及び後述する第６のトランジスタ６により構成さ
れる回路部分が、受信信号用回路部としての比較回路と
して機能するようになっている（詳細は後述）。また、
第２及び第３のトランジスタ２，３により構成される部
分は、基準電圧変更回路としての機能を果たすようにな
っている（詳細は後述）。

【００２０】すなわち、第１、第２及び第３のトランジ
スタ１，２，３のエミッタは、共に、定電流源１１に接
続されており、一定の電流が供給されるようになってい
る。また、第１のトランジスタ１のコレクタは、第４の
トランジスタ４のコレクタに接続されると共に、ｎｐｎ
型の第６のトランジスタ（図１において「Ｑ６」と表
記）６のベースに接続される一方、ベースは入出力端子
１０に接続されている。

【００２１】第４のトランジスタ４のエミッタは、第５
及び第６のトランジスタ５，６のエミッタと共に接地さ
れる一方、ベースは第５のトランジスタ５のベースに接
続されている。第５のトランジスタ５は、ダイオードと
して機能するようにベースとコレクタとが接続されてお
り、コレクタは、先の第２及び第３のトランジスタ２，
３のコレクタと接続されている。

【００２２】第２及び第３のトランジスタ２，３は、定
電流源１１と第５のトランジスタ５のコレクタとの間に
おいて、差動回路を構成するようになっており、第２の
トランジスタ２のベースには、第１の直流電源（出力電
圧はＶcc／４）１２の正極側が接続され、この第１の直
流電源１２の負極側は先の緩衝増幅器８の出力端子に接
続されている。したがって、第２のトランジスタ２のベ
ースには、第１の直流電圧としてのＶcc／４（ｖ）と緩
衝増幅器８の出力電圧との和が、バイアス電圧として印
加されるようになっている。また、第３のトランジスタ
３のベースは、第２の直流電源（出力電圧は３Ｖcc／
４）１３により、第２の直流電圧として３Ｖcc／４
（ｖ）が常時バイアスされるようになっている。

【００２３】一方、第６のトランジスタ６のコレクタ
は、コレクタ抵抗１４を介して電源電圧Ｖccが印加され
るようになっていると共に、このコレクタには受信信号
出力端子１５が接続されている。

【００２４】次に、上記構成における回路動作について
説明する。まず、前提として、入出力端子１０には、図
示しないが従来と同様（図２参照）にいわゆる２線式の
接続ケーブルが接続され、同一の双方向通信用インター
フェイス回路を有する他方の通信装置（図示せず）と、
図１に示された双方向通信用インターフェイス回路が設
けられた通信装置（図示せず）、すなわち自局とが相互
に通信可能な状態とされているとする。

【００２５】送信信号が無い状態、すなわち、送信信号
入力端子７が論理値「Low」の状態とされると、緩衝増
幅器８の出力端子は、いわゆるグランドレベルに保持さ
れることとなり、第１の直流電源１２の負極側が接地さ
れた状態となる。このため、第２のトランジスタ２のベ
ースは、Ｖcc／４にバイアスされることとなり、第３の
トランジスタ３のベース電位と比較すると、第２のトラ
ンジスタ２のベース電位が低いので、第２のトランジス
タ２は導通状態となる一方、第３のトランジスタ３は非
導通状態となる。

【００２６】第２のトランジスタ２の導通により、この
第２及び第５のトランジスタ２，５に所定の電流が流れ
るが、第４及び第５のトランジスタ４，５によるカレン
トミラー回路の作用により、同一の電流が第１及び第４
のトランジスタ１，４にも流れることとなり、第１及び
第４のトランジスタ１，４は導通状態となる。

【００２７】したがって、第６のトランジスタ６のベー
スは、略接地電位近傍の電位となるため、第６のトラン
ジスタ６は非導通状態となり、受信信号出力端子１５
は、略電源電圧Ｖccに保持されることとなる。すなわ
ち、本実施例の双方向通信用インターフェイス回路にお
いては、外部からの送信信号の入力がない状態におい
て、受信信号出力端子１５は、論理値「High」状態とさ
れるようになっているものである。

【００２８】そして、図示されない接続ケーブルを介し
て他の通信装置（以下「相手局」と言う）からの送信信
号が入出力端子１０に印加されたとすると、この場合、
他の通信装置も同様な双方向通信用インターフェイス回
路が設けられており、その入出力端子には同様に出力抵
抗が接続されているために、受信側の入出力端子１０に
おいて、その送信信号のレベルはＶcc／２となる。

【００２９】したがって、第１のトランジスタ１のベー
ス電圧は、第２のトランジスタ２のベース電圧（Ｖcc／
４）よりも大であるＶcc／２となって、第１のトランジ
スタ１は非導通状態となり、第１及び第４のトランジス
タ１，４には電流が流れなくなる。このため、第６のト
ランジスタ６のベース電圧は、略電源電圧Ｖcc近傍とな
り、第６のトランジスタ６が導通状態となるため、受信
信号出力端子１５には、送信信号と逆論理で、論理値
「Low」としての略零（ｖ）の電圧が現れることとな
る。

【００３０】つまり、換言すれば、上述の状態において
は、第２のトランジスタ２のベース電圧Ｖcc／４（ｖ）
が、比較回路としての基準電圧となっており、入出力端
子１０に外部から送信信号が印加されると、第１のトラ
ンジスタ１のベース電圧が、基準電圧を越えることとな
り、その結果、受信信号出力端子１５に上述のような信
号が得られることとなるものである。

【００３１】次に、自局から相手局に対して送信信号が
出力される場合、すなわち送信信号入力端子７に論理値
「High」の信号が印加された場合、緩衝増幅器８の出力
端子は、略電源電圧Ｖccとなる。これにより、第１の直
流電源１２の負極側は、略電源電圧Ｖccとなり、その結
果、第２のトランジスタ２のベース電圧は、略（Ｖcc＋
Ｖcc／４）となる。また、第１のトランジスタ１のベー
ス電圧は、入出力端子１０に接続された図示されない接
続ケーブルを介して接続されている相手局の出力抵抗を
考慮すると、Ｖcc／２となる。

【００３２】したがって、第２及び第３のトランジスタ
２，３のベース電圧を相互に比較すると、第３のトラン
ジスタ３のベース電圧（３Ｖcc／４）が第２のトランジ
スタ２のベース電圧に比べて低いので、第２のトランジ
スタ２は非導通状態となる一方、第３のトランジスタ３
が導通状態となり、第３及び第５のトランジスタ３，５
に所定の電流が流れることとなる。

【００３３】この第３及び第５のトランジスタ３，５に
流れる電流は、第４及び第５のトランジスタ４，５によ
るカレントミラー回路の作用により、第１及び第４のト
ランジスタ１，４にも流れることとなる。したがって、
第４のトランジスタ４は導通状態となるため、第６のト
ランジスタ６は、非導通状態となり、受信信号出力端子
１５には、外部からの受信信号がない状態を表す論理値
「High」の状態、すなわち、略電源電圧Ｖccが出力され
た状態となる。

【００３４】したがって、この場合、比較回路の新たな
基準電圧として、第３のトランジスタ３のベース電圧３
Ｖcc／４（ｖ）が設定された状態であるということがで
きる。そして、このような状態において、仮に、図示さ
れない接続ケーブルを介して相手局からの送信信号が入
出力端子１０に印加されたとすると、第１のトランジス
タ１のベース電圧は、自局の送信信号と相手局の送信信
号との和となるため、略Ｖccとなる。したがって、第１
のトランジスタ１のベース電圧は、第３のトランジスタ
３のベース電圧（３Ｖcc／４）を越えることとなるた
め、第１のトランジスタ１は非導通状態となる。

【００３５】このため、第４のトランジスタ４も非導通
状態となり、第６のトランジスタ６は、ベース電圧が略
Ｖccとなるために、導通状態となる。したがって、受信
信号出力端子１５は、相手局からの送信信号に応じて論
理値「Low」としての略零（ｖ）の状態となる。

【００３６】すなわち、仮に、自局と相手局とが同時に
論理値「High」の送信信号を出力したとしても、自局の
受信信号出力端子１５からは、相手局の送信信号に応じ
た信号のみが出力され、自局の送信信号が現れることは
ないようになっている。

【００３７】上述した実施例においては、第２及び第３
のトランジスタ２，３による差動回路部分が基準電圧変
更回路として、第４及び第５のトランジスタ４，５によ
るカレントミラー回路の一方の電流路、すなわち、第５
のトランジスタ５のコレクタ側に設けられた構成となっ
ているものである。また、第１のトランジスタ１は、基
準電圧変更回路としての機能を果たす第２及び第３のト
ランジスタ２，３と差動的に動作するように、カレント
ミラー回路の他方の電流路、すなわち、第４のトランジ
スタ４のコレクタ側に設けられた構成となっているもの
である。

【００３８】なお、上述の実施例における各トランジス
タ型、種類は、あくまでも一例であってこの実施例にお
ける型、種類に限定されるものではなく、同一の動作を
得るものであれば、他の型、種類のトランジスタを用い
て回路構成しても勿論よいものである。

【００３９】

【発明の効果】以上、述べたように、本発明によれば、
比較回路の基準電圧を変えることにより、受信状態と送
信状態との動作の切り替えを行うようにした双方向通信
用インターフェイス回路において、基準電圧の切り替え
を、機械的なスイッチを用いることなく行えるように構
成することにより、従来のような切り替えの遅延が殆ど
なくなくので、送受信状態の切り替えが確実、かつ、安
定に行われる双方向通信用インターフェイス回路を提供
することができる。また、比較回路における基準電圧の
切り替えの遅延が殆どないので、切り替えの遅れによ
る、受信信号の欠落や、送信信号が受信線路に漏れるよ
うなことが防止され、信頼性の高い双方向通信用インタ
ーフェイス回路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る双方向通信用インターフェイス回
路の一実子例における回路図である。

【図２】従来の双方向通信用インターフェイス回路の一
例を示す回路図である。

【符号の説明】

７…送信信号入力端子 ８…緩衝増幅器 ９…出力抵抗 １０…入出力端子 １２…第１の直流電源 １３…第２の直流電源 １５…受信信号出力端子

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 抵抗を介して入出力端子に接続された送
   信信号用回路部と、 前記抵抗を介して前記入出力端子に接続された受信信号
   用回路部と、を具備してなる双方向通信用インターフェ
   イス回路であって、 前記送信信号用回路部は、前記入出力端子を介して外部
   へ送信される送信信号を緩衝増幅する緩衝増幅器を有し
   てなる一方、 前記受信信号用回路部は、前記入出力端子における電圧
   信号のレベルに応じて所定の出力信号を出力する比較回
   路を有してなるものであって、 前記比較回路は、前記緩衝増幅器の出力電圧と第１の直
   流電圧との和がバイアス電圧として印加されるトランジ
   スタと、前記第１の直流電圧より大きい第２の直流電圧
   がバイアス電圧として印加されるトランジスタとが差動
   的に動作するよう構成されてなり、これら２つのトラン
   ジスタの動作に応じて基準電圧の変更を行う基準電圧変
   更回路を有してなることを特徴とする双方向通信用イン
   ターフェイス回路。
2. 【請求項２】 比較回路は、カレントミラー回路を有
   し、当該カレントミラー回路の一方の電流路には、基準
   電圧変更回路が設けられる一方、他方の電流路には、前
   記基準電圧変更回路を構成するトランジスタと差動的に
   動作するようトランジスタが設けられ、当該トランジス
   タのベースが入出力端子に接続されてなるものであるこ
   とを特徴とする請求項１記載の双方向通信用インターフ
   ェイス回路。