JP3523636B2 - データ通信システムおよびコントロール装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、データ通信システ
ムに関するものであり、特に、コントロール装置とデー
タキャリア装置とが２線で接続された接触式データキャ
リアシステムにおけるデータ伝送技術に属する。

【０００２】

【従来の技術】近年、配線数を減少させたデータ通信シ
ステムが重要視されつつある。このようなデータ通信シ
ステムとして、特願２００１−２５４２６６のデータ通
信システムがある。このデータ通信システムでは、コン
トロール装置とデータキャリア装置とが２線のみで接続
され、この２線を通じて、コントロール装置からデータ
キャリア装置に電力およびクロックが供給されるととも
に、両装置間でデータ伝送が行われる。

【０００３】このデータ通信システムにおけるコントロ
ール装置からデータキャリア装置へのデータ伝送につい
て、図７を用いて説明する。

【０００４】コントロール装置は、送信信号ＴＳ１をパ
ルス振幅変調し、第１のクロックパルス信号ＣＫおよび
その逆相である第２のクロックパルス信号ＩＣＫを生成
する（図７（ａ）（ｂ）（ｃ））。そして、これら第１
および第２のクロックパルス信号ＣＫ，ＩＣＫを、デー
タキャリア装置に接続された２線にそれぞれ供給する。

【０００５】データキャリア装置は、２線に供給された
第１および第２のクロックパルス信号ＣＫ，ＩＣＫを入
力し、これらを整流して当該データキャリア装置の第２
の動作電圧Ｖｉｎ（図７（ｄ））を得る。この第２の動
作電圧Ｖｉｎには、送信信号ＴＳ１が重畳されているの
で、第２の動作電圧Ｖｉｎの電位差を抽出し、受信信号
ＲＳ２として復元する（図７（ｅ））。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のデータ通信シス
テムでは、送信信号ＴＳ１の論理レベルの変化タイミン
グと第１および第２のクロックパルス信号ＣＫ，ＩＣＫ
におけるエッジの発生タイミングとを一致させている。
しかし、第１および第２のクロックパルス信号ＣＫ，Ｉ
ＣＫのエッジ発生タイミングは厳密には同時ではなく、
これらクロックパルス信号ＣＫ，ＩＣＫ間には若干のス
キューが存在する（図７中のＡ）。

【０００７】このスキューの期間は、コントロール装置
からデータキャリア装置に供給される電力が一時的に途
絶えるため、第２の動作電圧Ｖｉｎに落ち込みが発生す
る（図７中のＢ）。そして、この第２の動作電圧Ｖｉｎ
の落ち込みと送信信号ＴＳ１の電圧の立ち上がりとが重
なると、第２の動作電圧Ｖｉｎの変化に鈍りが生ずる
（図７中のＣ）。このような鈍りが生じた部分について
は、信号の抽出が困難となり、また、信号を正確に抽出
することができない。図７（ｅ）は、鈍りＣの部分の信
号抽出に関して、受信信号ＲＳ２として“Ｈ”であるべ
きところが、誤って“Ｌ”として抽出されたところを示
している。

【０００８】上記問題に鑑み、本発明は、データ通信シ
ステムにおいて、コントロール装置からデータキャリア
装置に伝送されるデータを、容易かつ正確に抽出可能に
することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに請求項１の発明が講じた解決手段は、コントロール
装置とデータキャリア装置とが第１および第２の接点を
介してデータ通信を行うシステムであって、前記コント
ロール装置は、電力を供給する電源と、第１のクロック
パルス信号およびこれを反転させた第２のクロックパル
ス信号を生成して前記第１および第２の接点にそれぞれ
供給するクロック発生回路と、前記電源の電圧を変換し
て前記クロック発生回路に第１の動作電圧として供給す
る電圧レベル発生回路と、前記電圧レベル発生回路が生
成する第１の動作電圧を送信信号に応じて変化させる送
信回路とを備えたものとし、前記データキャリア装置
は、前記第１および第２の接点間の電圧を整流して当該
データキャリア装置に第２の動作電圧として供給する整
流回路と、前記整流回路によって整流された第２の動作
電圧の変化を受信信号として検出する信号検出回路と、
前記第１および第２の接点に供給された前記第１および
第２のクロックパルス信号の少なくとも一方から動作ク
ロックを生成するクロック検出回路とを備えたものとす
る。そして、前記送信回路は、前記第１および第２のク
ロックパルス信号のエッジからずらした安定な期間に、
前記クロック発生回路に供給される第１の動作電圧の立
ち上がりエッジが発生するように前記第１の動作電圧を
送信信号に応じて変化させるものとする。

【００１０】請求項１の発明によると、第１および第２
クロックパルス信号間のスキューが発生している期間と
クロック発生回路に供給される第１の動作電圧の立ち上
がりエッジの発生タイミングとが重ならなくすることが
できる。これにより、スキューの期間にデータキャリア
装置において発生する第２の動作電圧の落ち込みと送信
信号の電圧の立ち上がりとが重なって生ずる第２の動作
電圧の変化の鈍りをなくすことができる。したがって、
データキャリア装置の第２の動作電圧の変化は鋭いもの
となり、この第２の動作電圧の変化を受信信号として抽
出することが容易になり、コントロール装置からデータ
キャリア装置に伝送されるデータを正確に抽出すること
ができる。

【００１１】第１および第２のクロックパルス信号間の
スキューが生じている期間に、第１の動作電圧の立ち上
がりエッジが発生しないようにするために、請求項２の
発明では、前記請求項１の送信回路は、前記第１の動作
電圧の立ち上がりおよび立ち下がりエッジに応じた電圧
の変化が前記第１および第２のクロックパルス信号のい
ずれか一方に現れるように、前記第１の動作電圧を送信
信号に応じて変化させるものとする。

【００１２】また、請求項３の発明では、前記請求項１
の送信回路は、前記第１の動作電圧の立ち上がりエッジ
に応じた電圧の変化が前記第１および第２のクロックパ
ルス信号のいずれか一方に現れ、立ち下がりエッジに応
じた電圧の変化が他方に現れるように、前記第１の動作
電圧を送信信号に応じて変化させるものとする。

【００１３】そして、請求項４の発明では、前記請求項
１の送信回路は、前記第１の動作電圧において、論理レ
ベル“Ｈ”を表す電位の期間と論理レベル“Ｌ”を表す
電位の期間とに差をつけて、前記第１の動作電圧を送信
信号に応じて変化させるものとする。

【００１４】請求項４の発明によると、第１の動作電圧
の電位に関して、より多くの消費電力を必要とする論理
レベルを表す電位の期間を短くすることにより、電圧レ
ベル生成回路における消費電力を低減することができ
る。たとえば、電圧レベル生成回路が、論理レベル
“Ｈ”を表す電位を生成するときの方が多くの消費電力
を必要とするように回路構成をされている場合、“Ｈ”
を表す電位の期間を“Ｌ”を表すものと対比して短くす
ることにより、電圧レベル生成回路における消費電力を
低減させることができる。

【００１５】請求項５の発明では、前記請求項１の信号
検出回路は、前記第２の動作電圧の変化として、前記第
２の動作電圧のエッジを検出する高域通過フィルタを備
えたものとする。

【００１６】そして、請求項６の発明が講じた解決手段
は、コントロール装置とデータキャリア装置とが第１お
よび第２の接点を介してデータ通信を行うシステムであ
って、前記コントロール装置は、電力を供給する電源
と、クロックパルス信号を生成して前記第１および第２
の接点の少なくとも一方に供給するクロック発生回路
と、前記電源の電圧を変換して前記クロック発生回路に
第１の動作電圧として供給する電圧レベル発生回路と、
前記電圧レベル発生回路が生成する第１の動作電圧を送
信信号に応じて変化させる送信回路とを備えたものと
し、前記データキャリア装置は、前記第１および第２の
接点間の電圧を整流して当該データキャリア装置に第２
の動作電圧として供給する整流回路と、前記整流回路に
よって整流された第２の動作電圧の変化を受信信号とし
て検出する信号検出回路と、前記第１および第２の接点
の少なくとも一方に供給されたクロックパルス信号から
動作クロックを生成するクロック検出回路とを備えたも
のとする。そして、前記信号検出回路は、前記整流回路
によって整流された第２の動作電圧の変化として、前記
第２の動作電圧のエッジを検出する高域通過フィルタを
備えたものとする。

【００１７】請求項６の発明によると、データキャリア
装置の第２の動作電圧における電圧差として重畳されて
いる送信信号の論理レベルを識別するのに、この第２の
動作電圧のエッジを検出すればよいため、データの抽出
が容易になる。

【００１８】請求項７の発明では、前記請求項６の信号
検出回路は、前記第２の動作電圧に含まれるノイズを除
去する低域通過フィルタと、前記高域通過フィルタを通
過した信号のレベルと所定のレベルとを比較するコンパ
レータと、前記コンパレータの比較結果を入力して前記
クロック検出回路によって生成された動作クロックに同
期させた信号を前記受信信号として検出するフリップフ
ロップとを備えたものとする。そして、前記高域通過フ
ィルタは、前記低域通過フィルタを通過した信号を入力
するものとする。

【００１９】そして、請求項８の発明が講じた解決手段
は、コントロール装置とデータキャリア装置とが第１お
よび第２の接点を介してデータ通信を行うシステムであ
って、前記コントロール装置は、電源の電圧を送信信号
に応じて変化させた第１の動作電圧を生成し、前記第１
の動作電圧を動作電圧とする第１のクロックパルス信号
およびこれを反転させた第２のクロックパルス信号を生
成し、前記第１および第２のクロックパルス信号を前記
第１および第２の接点にそれぞれ供給するものであり、
前記データキャリア装置は、前記第１および第２の接点
間の電圧を整流して当該データキャリア装置の動作電圧
として第２の動作電圧を生成し、前記第２の動作電圧の
変化を受信信号として検出するものであり、前記コント
ロール装置は、前記第１および第２のクロックパルス信
号のエッジからずらした安定な期間に、前記第１の動作
電圧の立ち上がりエッジが発生するように、前記第１の
動作電圧を生成するものとする。

【００２０】また、請求項９の発明では、データキャリ
ア装置との間で第１および第２の接点を介してデータ通
信を行うコントロール装置であって、当該コントロール
装置は、送信信号に応じて変化させた動作電圧を生成
し、前記動作電圧によって動作する第１のクロックパル
ス信号およびこれを反転させた第２のクロックパルス信
号を生成し、前記第１および第２のクロックパルス信号
を前記第１および第２の接点にそれぞれ供給するもので
あり、前記第１および第２のクロックパルス信号のエッ
ジからずらした安定な期間に、前記動作電圧の立ち上が
りエッジが発生するように、前記動作電圧を生成するも
のとする。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照して説明する。

【００２２】（第１の実施形態）図１は、本発明の第１
の実施形態におけるデータ通信システムの構成を示す。
本実施形態におけるデータ通信システムは、コントロー
ル装置１と、データキャリア装置２とを備え、コントロ
ール装置１とデータキャリア装置２とが、第１および第
２の接点Ａ，Ｂを介して接続された構成になっている。

【００２３】コントロール装置１は、電力を供給する電
源１１と、第１のクロックパルス信号ＣＫおよびこれを
反転させた第２のクロックパルス信号ＩＣＫを生成して
第１および第２の接点Ａ，Ｂにそれぞれ供給するクロッ
ク発生回路１２と、電源１１の電圧を変換してクロック
発生回路１２に第１の動作電圧Ｖｏｕｔとして供給する
電圧レベル発生回路１３と、電圧レベル発生回路１３が
生成する第１の動作電圧Ｖｏｕｔを第１の送信信号ＴＳ
１に応じて変化させる第１の送信回路１４と、第２の接
点Ｂにおける電圧振幅の変化を第１の受信信号ＲＳ１と
して検出する第１の信号検出回路１５とを備えている。

【００２４】クロック発生回路１２は、直列に接続され
た２段のインバータによって構成されており、第１のイ
ンバータ１２ａからは与えられた動作クロックＣＫ１と
同相の第１のクロックパルス信号ＣＫを出力し、第２の
インバータ１２ｂからは動作クロックＣＫ１と逆相の第
２のクロックパルス信号ＩＣＫを出力する。

【００２５】電圧レベル発生回路１３は、電源１１の電
圧を分圧するための抵抗Ｒ１，Ｒ２を有し、抵抗Ｒ１と
Ｒ２との間の電圧を第１の動作電圧Ｖｏｕｔとして出力
する。この第１の動作電圧Ｖｏｕｔは、インバータ１２
ａ，１２ｂの電力供給端子にそれぞれ供給され、第１お
よび第２のクロックパルス信号信号ＣＫ，ＩＣＫの振幅
を変化させる。

【００２６】第１の送信回路１４は、本発明の送信回路
に相当するものであり、スイッチング素子としてＭＯＳ
トランジスタ１４ａおよびエッジ発生タイミング調整機
構１４ｂを有する。エッジ発生タイミング調整機構１４
ｂは、本発明の送信信号に相当する第１の送信信号ＴＳ
１を入力し、エッジの発生タイミングをずらした信号を
ＭＯＳトランジスタ１４ａのゲートに供給する。また、
ＭＯＳトランジスタ１４ａのソースは電圧レベル発生回
路１３の抵抗Ｒ２と、ドレインは基準電位ＧＮＤとそれ
ぞれ接続される。ＭＯＳトランジスタ１４ａは、ゲート
に入力した信号に応じて電圧レベル発生回路１３が出力
する第１の動作電圧Ｖｏｕｔを決定する。

【００２７】第１の信号検出回路１５は、接点Ｂに接続
されており、データキャリア装置２から送られる信号を
検出する。この信号は第２のクロックパルス信号ＩＣＫ
に重畳される。

【００２８】データキャリア装置２は、第１および第２
の接点Ａ，Ｂ間の電圧を整流する整流回路２１と、第１
および第２の接点Ａ，Ｂに供給された第１および第２の
クロックパルス信号ＣＫ，ＩＣＫの振幅の変化を第２の
受信信号ＲＳ２として検出する第２の信号検出回路２２
と、第１および第２の接点Ａ，Ｂ間のインピーダンスを
第２の送信信号ＴＳ２に応じて変化させる第２の送信回
路２３と、第１の接点Ａの信号から、データキャリア装
置２の動作クロックＣＫ２を生成するクロック検出回路
２４とを備えている。

【００２９】整流回路２１は、コントロール装置１から
第１および第２のクロックパルス信号ＣＫ，ＩＣＫが送
信された第１および第２の接点Ａ，Ｂ間の電圧に対して
全波整流をし、データキャリア装置２の第２の動作電圧
Ｖｉｎを生成する。

【００３０】第２の信号検出回路２２は、本発明の信号
検出回路に相当するものであり、整流回路２１によって
生成された第２の動作電圧Ｖｉｎに重畳された信号成分
を抽出し、本発明の受信信号に相当する第２の受信信号
ＲＳ２として出力する。

【００３１】第２の送信回路２３は、第１および第２の
接点Ａ，Ｂ間に直列に接続された抵抗２３ａとスイッチ
ング素子２３ｂとを有する。第２の送信信号ＴＳ２によ
ってスイッチング素子２３ｂの導通・非導通を切り替え
ることにより、第１および第２の接点Ａ，Ｂ間のインピ
ーダンスを変化させる。このインピーダンスの変化によ
って、コントロール装置１にデータを伝送する。

【００３２】クロック検出回路２４は、第１の接点Ａに
印加された電圧を入力とするインバータ２４ａを有し、
コントロール装置１から出力されたクロックパルス信号
ＣＫを検出し、データキャリア装置２の動作クロックＣ
Ｋ２として出力する。

【００３３】上記のとおりに構成されたデータ通信シス
テムにおけるコントロール装置１からデータキャリア装
置２へのデータ伝送について、図２のタイミングチャー
トを用いて詳しく説明する。

【００３４】第１の送信回路１４は、動作クロックＣＫ
１と同期した第１の送信信号ＴＳ１を入力する（図２
（ａ）（ｂ））。第１の送信回路１４のエッジ発生タイ
ミング調整機構１４ｂは、第１の送信信号ＴＳ１のエッ
ジを動作クロックＣＫ１のエッジからずらして、ＭＯＳ
トランジスタ１４ａのゲート電圧を印加する。この結
果、第１の動作電圧Ｖｏｕｔは、動作クロックＣＫ１と
はエッジの発生タイミングがずれたものとなる（図２
（ｃ））。なお、第１の送信信号ＴＳ１のエッジの発生
タイミングをずらす幅は、第１および第２のクロックパ
ルス信号ＣＫ，ＩＣＫ間でスキューＡが発生している期
間よりも長くとるようにする。

【００３５】クロック発生回路１２によって生成される
第１および第２のクロックパルス信号ＣＫ，ＩＣＫの振
幅は、第１の動作電圧Ｖｏｕｔが低電位のときは小さ
く、高電位のときは大きくなる（図２（ｄ）（ｅ））。
第１の動作電圧Ｖｏｕｔのエッジの発生タイミングは、
第１および第２のクロックパルス信号ＣＫ，ＩＣＫ間の
スキューＡの期間からずらされているので、第１の動作
電圧Ｖｏｕｔのエッジに応じた電圧の変化は、第１およ
び第２のクロックパルス信号ＣＫ，ＩＣＫのいずれか一
方に、そのクロックパルス信号の電圧レベルが安定して
いる部分に現れるようになる。図２（ｄ）では、第２の
クロックパルス信号ＩＣＫ側に第１の動作電圧Ｖｏｕｔ
のエッジに応じた電圧の変化が現れている。

【００３６】データキャリア装置２は、上記のように生
成された第１および第２のクロックパルス信号ＣＫ，Ｉ
ＣＫを整流回路２１において整流し、第２の動作電圧Ｖ
ｉｎを得る。こうして生成された第２の動作電圧Ｖｉｎ
の変化に鈍りは生じていない（図２（ｆ））。

【００３７】次に、第２の信号検出回路２２によって、
第２の動作電圧Ｖｉｎに重畳されたデータが抽出される
様子を説明する。

【００３８】図３は、第２の信号検出回路２２の構成を
示す。第２の信号検出回路２２は、低域通過フィルタ２
２１と、高域通過フィルタ２２２と、コンパレータ２２
３と、Ｄフリップフロップ２２４とを備えている。

【００３９】まず、第２の動作電圧Ｖｉｎは、低域通過
フィルタ２２１に入力されて、ノイズ（たとえば、第１
および第２のクロックパルス信号ＣＫ，ＩＣＫ間のスキ
ューＡによる電圧の落ち込み部分など）が除去される。
次に、低域通過フィルタ２２１を通過した信号は、高域
通過フィルタ２２２に入力され、直流成分が除去される
とともにエッジの検出が行われる。その後、高域通過フ
ィルタ２２２を通過した信号はヒステリシス付きのコン
パレータ２２３に入力される。図２（ｇ）は、高域通過
フィルタ２２２を通過した信号、ならびにコンパレータ
２２３の設定電圧およびヒステリシスレベルを示す。コ
ンパレータ２２３によって、所定の高い（または低い）
ヒステリシスレベルを超えた信号が、論理レベル“Ｈ”
（または“Ｌ”）として抽出される（図２（ｈ））。最
後に、コンパレータ２２３の出力がＤフリップフロップ
２２４に入力され、クロック検出回路２４によって生成
された動作クロックＣＫ２の立ち下がりに同期して、第
２の受信信号ＲＳ２として出力される（図２（ｉ）
（ｊ））。

【００４０】以上、本実施形態によると、第２の動作電
圧Ｖｉｎの変化に鈍りが生じないため、第２の動作電圧
Ｖｉｎに重畳されたデータを正確に抽出することができ
る。また、第２の動作電圧Ｖｉｎのエッジを検出するこ
とにより、データの抽出が容易になる。さらに、第１お
よび第２のクロックパルス信号ＣＫ，ＩＣＫのいずれか
一方に第１の動作電圧Ｖｏｕｔのエッジに応じた電圧の
変化が現れるため、この一方のクロックパルス信号のみ
からデータを抽出することができる。したがって、整流
回路２１を半波整流器で構成することも可能である。整
流回路２１を半波整流器で構成することにより、構成部
品数をより少なくすることができ、データキャリア装置
２をさらに小型化することができる。

【００４１】なお、本実施形態では第１の送信信号ＴＳ
１と動作クロックＣＫ１の比を１：１として説明した
が、この比が１：Ｎ（Ｎは２以上の整数）であっても、
本実施形態と同様の効果が得られる。

【００４２】（第２の実施形態）本発明の第２の実施形
態におけるデータ通信システムの構成は、第１の実施形
態と同様であるため説明を省略し、ここでは、本実施形
態におけるコントロール装置からデータキャリア装置へ
のデータ伝送について、図４のタイミングチャートを用
いて、以下に詳しく説明する。なお、以下の説明中、図
１に付した符号で、本実施形態におけるデータ通信シス
テムの構成要素を参照する。

【００４３】第１の送信回路１４は、動作クロックＣＫ
１と同期した第１の送信信号ＴＳ１を入力する（図４
（ａ）（ｂ））。第１の送信回路１４のエッジ発生タイ
ミング調整機構１４ｂは、第１の送信信号ＴＳ１のエッ
ジを動作クロックＣＫ１のエッジからずらして、ＭＯＳ
トランジスタ１４ａのゲート電圧を印加する。ただし、
立ち上がりのエッジは動作クロックＣＫ１が高電位レベ
ルにあるときに、立ち下がりエッジは動作クロックＣＫ
１が低電位レベルにそれぞれ発生するようにずらす。こ
の結果、第１の動作電圧Ｖｏｕｔは、動作クロックＣＫ
１とはエッジの発生タイミングがずれたものとなる（図
４（ｃ））。

【００４４】また、第１の送信信号ＴＳ１の論理レベル
“Ｈ”および“Ｌ”にそれぞれ相当する第１の動作電圧
Ｖｏｕｔのパルス幅に違いが生じている。図４（ｃ）で
は、論理レベル“Ｌ”に相当するパルス幅が“Ｈ”に相
当するものよりも短くなっている。なお、第１の送信信
号ＴＳ１のエッジの発生タイミングをずらす幅は、第１
の実施形態の場合と同様に、第１および第２のクロック
パルス信号ＣＫ，ＩＣＫ間でスキューＡが発生している
期間よりも長くとるようにする。

【００４５】クロック発生回路１２によって生成される
第１および第２のクロックパルス信号ＣＫ，ＩＣＫの振
幅は、第１の動作電圧Ｖｏｕｔが低電位のときは小さ
く、高電位のときは大きくなる（図４（ｄ）（ｅ））。
第１の動作電圧Ｖｏｕｔのエッジの発生タイミングは、
第１および第２のクロックパルス信号ＣＫ，ＩＣＫ間の
スキューＡの期間からずらされているので、第１の動作
電圧Ｖｏｕｔの立ち上がりエッジに応じた電圧の変化
は、第１および第２のクロックパルス信号ＣＫ，ＩＣＫ
のいずれか一方の電圧レベルが安定している部分に現
れ、立ち下がりエッジに応じた電圧の変化は、他方の電
圧レベルが安定している部分に現れるようになる。図４
（ｄ）（ｅ）では、第１のクロックパルス信号ＣＫ側に
第１の動作電圧Ｖｏｕｔの立ち上がりエッジに応じた電
圧の変化が、第２のクロックパルス信号ＩＣＫ側に立ち
下がりエッジに応じた電圧の変化がそれぞれ現れてい
る。

【００４６】データキャリア装置２は、上記のように生
成された第１および第２のクロックパルス信号ＣＫ，Ｉ
ＣＫを整流回路２１において整流し、第２の動作電圧Ｖ
ｉｎを得る。こうして生成された第２の動作電圧Ｖｉｎ
の変化に鈍りは生じていない（図４（ｆ））。

【００４７】次に、第２の信号検出回路２２によって、
第２の動作電圧Ｖｉｎに重畳されたデータが抽出される
様子を説明する。なお、本実施形態における第２の信号
検出回路２２の構成は図３と同様であるので説明を省略
し、図３に付した符号で、第２の信号検出回路２２の構
成要素を参照する。

【００４８】まず、第２の動作電圧Ｖｉｎは、低域通過
フィルタ２２１に入力されて、ノイズ（たとえば、第１
および第２のクロックパルス信号ＣＫ，ＩＣＫ間のスキ
ューＡによる電圧の落ち込み部分など）が除去される。
次に、低域通過フィルタ２２１を通過した信号は、高域
通過フィルタ２２２に入力され、直流成分が除去される
とともにエッジの検出が行われる。その後、高域通過フ
ィルタ２２２を通過した信号はヒステリシス付きのコン
パレータ２２３に入力される。図４（ｇ）は、高域通過
フィルタ２２２を通過した信号、ならびにコンパレータ
２２３の設定電圧およびヒステリシスレベルを示す。コ
ンパレータ２２３によって、所定の高い（または低い）
ヒステリシスレベルを超えた信号が、論理レベル“Ｈ”
（または“Ｌ”）として抽出される（図４（ｈ））。最
後に、コンパレータ２２３の出力がＤフリップフロップ
２２４に入力され、クロック検出回路２４によって生成
された動作クロックＣＫ２の立ち下がりに同期して、第
２の受信信号ＲＳ２として出力される（図４（ｉ）
（ｊ））。

【００４９】以上、本実施形態によると、第２の動作電
圧Ｖｉｎの変化に鈍りが生じないため、第２の動作電圧
Ｖｉｎに重畳されたデータを正確に抽出することができ
る。また、第２の動作電圧Ｖｉｎのエッジを検出するこ
とにより、データの抽出が容易になる。さらに、第１の
送信信号ＴＳ１の論理レベルが“Ｌ”のときの第１の動
作電圧Ｖｏｕｔのパルス幅を“Ｈ”のときのものより短
くしているため、論理レベルが“Ｌ”のときに電圧レベ
ル発生回路１３における抵抗Ｒ２を流れる電流を削減す
ることができ、装置全体の低消費電力化を実現できる。

【００５０】なお、電圧レベル発生回路１３および第１
の送信回路１４が、第１の送信信号ＴＳ１の論理レベル
が“Ｈ”のときの方が“Ｌ”のときよりも消費電力が大
きくなるような構成になっている場合、上記説明とは逆
に、第１の動作電圧Ｖｏｕｔの“Ｈ”のパルス幅を
“Ｌ”のものより短くすることにより、装置全体の消費
電力を低減することができる。

【００５１】また、本実施形態では第１の送信信号ＴＳ
１と動作クロックＣＫ１の比を１：１として説明した
が、この比が１：Ｎ（Ｎは２以上の整数）であっても、
本実施形態と同様の効果が得られる。

【００５２】（第３の実施形態）本発明の第３の実施形
態におけるデータ通信システムの構成は、第１の実施形
態とは異なる第２の信号検出回路２２Ａが設けられてい
ること以外に関して、第１の実施形態と同様であるため
説明を省略する。第２の信号検出回路２２Ａについては
後ほど説明することにして、ここでは、本実施形態にお
けるコントロール装置からデータキャリア装置へのデー
タ伝送について、図５のタイミングチャートを用いて、
以下に詳しく説明する。なお、説明中、図１に付した符
号で、本実施形態におけるデータ通信システムの構成要
素を参照する。

【００５３】第１の送信回路１４は、動作クロックＣＫ
１と同期した第１の送信信号ＴＳ１を入力する（図５
（ａ）（ｂ））。第１の送信回路１４のエッジ発生タイ
ミング調整機構１４ｂは、第１の送信信号ＴＳ１のエッ
ジを動作クロックＣＫ１のエッジからずらして、ＭＯＳ
トランジスタ１４ａのゲート電圧を印加する。ただし、
立ち上がりおよび立ち下がりエッジとも、動作クロック
ＣＫ１の１周期内で、動作クロックＣＫ１の電位レベル
が安定しているときに発生するようにずらす。この結
果、動作電圧Ｖｏｕｔは、動作クロックＣＫ１とはエッ
ジの発生タイミングがずれたものとなる（図５
（ｃ））。

【００５４】また、第２の実施形態の場合と比べて、第
１の送信信号ＴＳ１の論理レベル“Ｈ”および“Ｌ”を
表す第１の動作電圧Ｖｏｕｔのパルス幅に一段と大きな
違いが生じている。図５（ｃ）では、論理レベル“Ｌ”
に相当するパルス幅が“Ｈ”に相当するものよりも短く
なっている。なお、第１の送信信号ＴＳ１のエッジの発
生タイミングをずらす幅は、第１および第２の実施形態
の場合と同様に、第１および第２のクロックパルス信号
ＣＫ，ＩＣＫ間でスキューＡが発生している期間よりも
長くとるようにする。

【００５５】クロック発生回路１２によって生成される
第１および第２のクロックパルス信号ＣＫ，ＩＣＫの振
幅は、第１の動作電圧Ｖｏｕｔが低電位のときは小さ
く、高電位のときは大きくなる（図５（ｄ）（ｅ））。
第１の動作電圧Ｖｏｕｔのエッジの発生タイミングは、
第１および第２のクロックパルス信号ＣＫ，ＩＣＫ間の
スキューＡの期間からずらされているので、第１の動作
電圧Ｖｏｕｔのエッジに応じた電圧の変化は、第１およ
び第２のクロックパルス信号ＣＫ，ＩＣＫのいずれか一
方に、そのクロックパルス信号の電圧レベルが安定して
いる部分に現れるようになる。図５（ｄ）では、第２の
クロックパルス信号ＩＣＫ側に第１の動作電圧Ｖｏｕｔ
のエッジに応じた電圧の変化が現れている。

【００５６】データキャリア装置２は、上記のように生
成された第１および第２のクロックパルス信号ＣＫ，Ｉ
ＣＫを整流回路２１において整流し、第２の動作電圧Ｖ
ｉｎを得る。こうして生成された第２の動作電圧Ｖｉｎ
の変化に鈍りは生じていない（図５（ｆ））。

【００５７】次に、第２の信号検出回路２２Ａによっ
て、第２の動作電圧Ｖｉｎに重畳されたデータが抽出さ
れる様子を説明する。

【００５８】図６は、第２の信号検出回路２２Ａの構成
を示す。第２の信号検出回路２２Ａは、低域通過フィル
タ２２１と、高域通過フィルタ２２２と、コンパレータ
２２３と、Ｄフリップフロップ２２４と、非同期リセッ
ト付きＤフリップフロップ２２５とを備えている。

【００５９】まず、第２の動作電圧Ｖｉｎは、低域通過
フィルタ２２１に入力されて、ノイズ（たとえば、第１
および第２のクロックパルス信号ＣＫ，ＩＣＫ間のスキ
ューＡによる電圧の落ち込み部分など）が除去される。
次に、低域通過フィルタ２２１を通過した信号は、高域
通過フィルタ２２２に入力され、直流成分が除去される
とともにエッジの検出が行われる。その後、高域通過フ
ィルタ２２２を通過した信号はヒステリシス付きのコン
パレータ２２３に入力される。図５（ｇ）は、高域通過
フィルタ２２２を通過した信号、ならびにコンパレータ
２２３における設定電圧およびヒステリシスレベルを示
す。所定の高い（または低い）ヒステリシスレベルを超
えたものが、論理レベル“Ｈ”（または“Ｌ”）として
抽出される（図５（ｈ））。コンパレータ２２３の出力
は、非同期リセット付きＤフリップフロップ２２５に出
力される。

【００６０】非同期リセット付きＤフリップフロップ２
２５には、常時、論理レベル“Ｈ”の信号が入力されて
おり、コンパレータ２２３の出力はリセット信号として
入力される。このため、コンパレータ２２３の出力が論
理レベル“Ｌ”の場合、非同期リセット付きＤフリップ
フロップ２２５は論理レベル“Ｌ”の状態を保持し、
“Ｈ”の場合、クロック検出回路２４によって生成され
た動作クロックＣＫ２の立ち上がりに同期して、非同期
リセット付きＤフリップフロップ２２５の出力は論理レ
ベル“Ｈ”となる（図５（ｉ）（ｊ））。最後に、非同
期リセット付きＤフリップフロップ２２５の出力がＤフ
リップフロップ２２４に入力され、動作クロックＣＫ２
の立ち下がりに同期して、第２の受信信号ＲＳ２として
出力される（図５（ｋ））。

【００６１】以上、本実施形態によると、第２の動作電
圧Ｖｉｎの変化に鈍りが生じないため、第２の動作電圧
Ｖｉｎに重畳されたデータを正確に抽出することができ
る。また、第２の動作電圧Ｖｉｎのエッジを検出するこ
とにより、データの抽出が容易になる。さらに、第１の
送信信号ＴＳ１の論理レベルが“Ｌ”のときの第１の動
作電圧Ｖｏｕｔのパルス幅を、第２の実施形態の場合よ
りもさらに短くしているため、装置全体のさらなる低消
費電力化を実現できる。

【００６２】なお、電圧レベル発生回路１３および第１
の送信回路１４が、第１の送信信号ＴＳ１の論理レベル
が“Ｈ”のときの方が“Ｌ”のときよりも消費電力が大
きくなるような構成になっている場合、上記説明とは逆
に、第１の動作電圧Ｖｏｕｔの“Ｈ”のパルス幅を
“Ｌ”のものより短くすることにより、装置全体の消費
電力を低減することができる。

【００６３】以上、本発明のさまざまな実施形態につい
て説明した。上記の説明では、第１の動作電圧Ｖｏｕｔ
は、第１の送信信号ＴＳ１の論理レベルが“Ｌ”（また
は“Ｈ”）のときは低電位（または高電位）であるとし
たが、これと逆になるように装置を構成してもよい。ま
た、第１の送信回路１４が、第１の送信信号ＴＳ１にお
けるエッジの発生タイミングを調整するエッジ発生タイ
ミング調整機構１４ｂを備えているとしたが、この機構
は、別の構成要素に有せられるようにしてもよい。たと
えば、電圧レベル発生回路１３がエッジ発生タイミング
調整機構１４ｂを有して、第１および第２のクロックパ
ルス信号ＣＫ，ＩＣＫのスキューＡとずらした第１の動
作電圧Ｖｏｕｔを生成することも可能である。また、逆
に、第１および第２のクロックパルス信号ＣＫ，ＩＣＫ
を生成する動作クロックＣＫ１をずらすようにしてもよ
いし、第１の送信回路１４はエッジの発生タイミングが
初めからずらされている第１の送信信号ＴＳ１を入力す
るようにしてもよい。

【００６４】そして、望ましくは、第１および第２のク
ロックパルス信号ＣＫ，ＩＣＫ間に生じるスキューの期
間と、第１の動作電圧Ｖｏｕｔの立ち下がりエッジの発
生タイミングとも重ならないようにする。これは、スキ
ューによるデータキャリア装置２の第２の動作電圧Ｖｉ
ｎの落ち込みと、第１の動作電圧Ｖｏｕｔの立ち下がり
が重なることにより、第２の動作電圧Ｖｉｎがデータキ
ャリア装置２の最小動作電圧を下回ることを避けるため
である。

【００６５】

【発明の効果】以上、本発明によると、データ通信シス
テムにおいて、コントロール装置からデータキャリア装
置に伝送されるデータを、正確かつ容易に抽出すること
ができるようになる。さらに、データ通信システムにお
ける消費電力を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のデータ通信システムの構成図である。

【図２】第１の実施形態における動作を示すタイミング
チャートである。

【図３】第１および第２の実施形態における第２の信号
検出回路２２の構成図である。

【図４】第２の実施形態における動作を示すタイミング
チャートである。

【図５】第３の実施形態における動作を示すタイミング
チャートである。

【図６】第３の実施形態における第２の信号検出回路２
２Ａの構成図である。

【図７】従来のデータ通信システムにおける動作を示す
タイミングチャートである。

【符号の説明】

１ コントロール装置 ２ データキャリア装置 １１ 電源 １２ クロック発生回路 １３ 電圧レベル発生回路 １４ コントロール装置に備えられた送信回路 ２１ 整流回路 ２２、２２Ａ データキャリア装置に備えられた信号検
出回路 ２４ クロック検出回路 ２２１ 低域通過フィルタ ２２２ 高域通過フィルタ ２２３ コンパレータ ２２４ フリップフロップ Ａ 第１の接点 Ｂ 第２の接点 ＣＫ 第１のクロックパルス信号 ＩＣＫ 第２のクロックパルス信号 ＣＫ１ コントロール装置の動作クロック ＣＫ２ データキャリア装置の動作クロック Ｖｏｕｔ 第１の動作電圧 Ｖｉｎ 第２の動作電圧 ＴＳ１ コントロール装置からデータキャリア装置に
伝送される送信信号 ＲＳ２ データキャリア装置がコントロール装置から
受信した受信信号

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−163934（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−110398（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−113364（ＪＰ，Ａ) 特開2003−69653（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−43853（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−134508（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−112236（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−150828（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 25/02 H04B 3/50 H04L 7/04

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コントロール装置とデータキャリア装置
   とが、第１および第２の接点を介してデータ通信を行う
   システムであって、 前記コントロール装置は、 電力を供給する電源と、 第１のクロックパルス信号およびこれを反転させた第２
   のクロックパルス信号を生成し、前記第１および第２の
   接点にそれぞれ供給するクロック発生回路と、 前記電源の電圧を変換し、前記クロック発生回路に第１
   の動作電圧として供給する電圧レベル発生回路と、 前記電圧レベル発生回路が生成する第１の動作電圧を、
   送信信号に応じて変化させる送信回路とを備えたもので
   あり、 前記データキャリア装置は、 前記第１および第２の接点間の電圧を整流し、当該デー
   タキャリア装置に第２の動作電圧として供給する整流回
   路と、 前記整流回路によって整流された第２の動作電圧の変化
   を、受信信号として検出する信号検出回路と、 前記第１および第２の接点に供給された前記第１および
   第２のクロックパルス信号の少なくとも一方から、動作
   クロックを生成するクロック検出回路とを備えたもので
   あり、 前記送信回路は、 前記第１および第２のクロックパルス信号のエッジから
   ずらした安定な期間に、前記クロック発生回路に供給さ
   れる第１の動作電圧の立ち上がりエッジが発生するよう
   に、前記第１の動作電圧を送信信号に応じて変化させる
   ものであることを特徴とするデータ通信システム。
2. 【請求項２】 請求項１記載のデータ通信システムにお
   いて、 前記送信回路は、 前記第１の動作電圧の立ち上がりおよび立ち下がりエッ
   ジに応じた電圧の変化が前記第１および第２のクロック
   パルス信号のいずれか一方に現れるように、前記第１の
   動作電圧を送信信号に応じて変化させるものであること
   を特徴とするデータ通信システム。
3. 【請求項３】 請求項１記載のデータ通信システムにお
   いて、 前記送信回路は、 前記第１の動作電圧の立ち上がりエッジに応じた電圧の
   変化が前記第１および第２のクロックパルス信号のいず
   れか一方に現れ、立ち下がりエッジに応じた電圧の変化
   が他方に現れるように、前記第１の動作電圧を送信信号
   に応じて変化させるものであることを特徴とするデータ
   通信システム。
4. 【請求項４】 請求項１記載のデータ通信システムにお
   いて、 前記送信回路は、 前記第１の動作電圧において、論理レベル“Ｈ”を表す
   電位の期間と論理レベル“Ｌ”を表す電位の期間とに差
   をつけて、前記第１の動作電圧を送信信号に応じて変化
   させるものであることを特徴とするデータ通信システ
   ム。
5. 【請求項５】 請求項１記載のデータ通信システムにお
   いて、 前記信号検出回路は、 前記第２の動作電圧の変化として、前記第２の動作電圧
   のエッジを検出する高域通過フィルタを備えたものであ
   ることを特徴とするデータ通信システム。
6. 【請求項６】 コントロール装置とデータキャリア装置
   とが、第１および第２の接点を介してデータ通信を行う
   システムであって、 前記コントロール装置は、 電力を供給する電源と、 クロックパルス信号を生成し、前記第１および第２の接
   点の少なくとも一方に供給するクロック発生回路と、 前記電源の電圧を変換し、前記クロック発生回路に第１
   の動作電圧として供給する電圧レベル発生回路と、 前記電圧レベル発生回路が生成する第１の動作電圧を、
   送信信号に応じて変化させる送信回路とを備えたもので
   あり、 前記データキャリア装置は、 前記第１および第２の接点間の電圧を整流し、当該デー
   タキャリア装置に第２の動作電圧として供給する整流回
   路と、 前記整流回路によって整流された第２の動作電圧の変化
   を、受信信号として検出する信号検出回路と、 前記第１および第２の接点の少なくとも一方に供給され
   たクロックパルス信号から、動作クロックを生成するク
   ロック検出回路とを備えたものであり、 前記信号検出回路は、 前記整流回路によって整流された第２の動作電圧の変化
   として、前記第２の動作電圧のエッジを検出する高域通
   過フィルタを備えたものであることを特徴とするデータ
   通信システム。
7. 【請求項７】 請求項６記載のデータ通信システムにお
   いて、 前記信号検出回路は、 前記第２の動作電圧に含まれるノイズを除去する低域通
   過フィルタと、 前記高域通過フィルタを通過した信号のレベルと所定の
   レベルとを比較するコンパレータと、 前記コンパレータの比較結果を入力し、前記クロック検
   出回路によって生成された動作クロックに同期させた信
   号を、前記受信信号として検出するフリップフロップと
   を備えたものであり、 前記高域通過フィルタは、 前記低域通過フィルタを通過した信号を入力するもので
   あることを特徴とするデータ通信システム。
8. 【請求項８】 コントロール装置とデータキャリア装置
   とが、第１および第２の接点を介してデータ通信を行う
   システムであって、 前記コントロール装置は、 電源の電圧を送信信号に応じて変化させた第１の動作電
   圧を生成し、 前記第１の動作電圧を動作電圧とする第１のクロックパ
   ルス信号およびこれを反転させた第２のクロックパルス
   信号を生成し、 前記第１および第２のクロックパルス信号を前記第１お
   よび第２の接点にそれぞれ供給するものであり、 前記データキャリア装置は、 前記第１および第２の接点間の電圧を整流して当該デー
   タキャリア装置の動作電圧として第２の動作電圧を生成
   し、 前記第２の動作電圧の変化を受信信号として検出するも
   のであり、 前記コントロール装置は、 前記第１および第２のクロックパルス信号のエッジから
   ずらした安定な期間に、前記第１の動作電圧の立ち上が
   りエッジが発生するように、前記第１の動作電圧を生成
   することを特徴とするデータ通信システム。
9. 【請求項９】 データキャリア装置との間で、第１およ
   び第２の接点を介してデータ通信を行うコントロール装
   置であって、 当該コントロール装置は、 送信信号に応じて変化させた動作電圧を生成し、 前記動作電圧によって動作する第１のクロックパルス信
   号およびこれを反転させた第２のクロックパルス信号を
   生成し、 前記第１および第２のクロックパルス信号を前記第１お
   よび第２の接点にそれぞれ供給するものであり、 前記第１および第２のクロックパルス信号のエッジから
   ずらした安定な期間に、前記動作電圧の立ち上がりエッ
   ジが発生するように、前記動作電圧を生成することを特
   徴とするコントロール装置。