JP4754508B2 - AC signal detector, receiver, and inter-board transmission system - Google Patents
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Description
本発明は、主として、交流信号を検出する技術に関するものである。 The present invention mainly relates to a technique for detecting an AC signal.
交流信号を検出する技術としては、コンデンサやコイルを入力段に用いて交流信号の交流成分を抽出し、抽出した交流成分を増幅し、交流信号として検出する技術が知られている（たとえば、特許文献１）。
さて、交流信号を感度良く検出するためには、検出対象となる信号の入力インピーダンスを充分に大きく設定することが必要である。しかしながら、前述した入力段にコイルやコンデンサを設ける技術では、入力インピーダンスを、簡易な構成において充分に大きく設定することが比較的困難である。 Now, in order to detect an AC signal with high sensitivity, it is necessary to set the input impedance of the signal to be detected sufficiently large. However, it is relatively difficult to set the input impedance sufficiently large with a simple configuration by the above-described technique of providing a coil or a capacitor in the input stage.
そこで、本発明は、簡易な構成において、検出対象となる信号の入力インピーダンスを、より高インピーダンス化し、交流信号を感度良く検出することのできる交流信号検出装置を提供することを課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an AC signal detection device capable of detecting an AC signal with high sensitivity by using a simple configuration and increasing the input impedance of a signal to be detected.
前記課題達成のために、本発明は、基材と、交流信号が印加される電極と、コイルと、前記コイルの誘起電圧に基づいて、前記交流信号を検出する検出回路とを備えた交流信号検出装置を提供する。ただし、前記コイルは、前記基材上の渦巻状の導電体パターンにより形成されており、前記電極は、前記コイル上に間に絶縁層を挟んで積層された、前記基材上の導電体パターンにより形成されているものである。 In order to achieve the object, the present invention provides an AC signal including a base material, an electrode to which an AC signal is applied, a coil, and a detection circuit that detects the AC signal based on an induced voltage of the coil. A detection device is provided. However, the coil is formed of a spiral conductor pattern on the substrate, and the electrode is a conductor pattern on the substrate, which is laminated on the coil with an insulating layer interposed therebetween. It is formed by.
このような交流信号検出装置によれば、電極に交流信号が印加されると、電極に交流信号の電圧振幅に応じた交流電流が発生し、この交流電流に追従して、コイルの軸方向にコイルを貫く磁束に変化が発生し、この磁束変化に応じてコイルに誘起電圧が生じることを利用し、この誘起電圧より前記交流信号を検出する。 According to such an AC signal detection device, when an AC signal is applied to the electrode, an AC current corresponding to the voltage amplitude of the AC signal is generated on the electrode, and follows this AC current in the axial direction of the coil. A change occurs in the magnetic flux passing through the coil, and an induced voltage is generated in the coil in response to the change in the magnetic flux, and the AC signal is detected from the induced voltage.
したがって、プリント基板や半導体基板の基材上に、電極とコイルの導電体パターンを間に絶縁層を挟んで形成して積層するだけの極めて簡易な構成によって、入力インピーダンス、特に直流に対する入力インピーダンスを高インピーダンス化した、交流信号の感度の良い検出が可能となる。また、不平衡伝送における接地電位の入力の必要のない、信号電位の入力のみによる交流信号の検出が可能となる。 Therefore, the input impedance, especially the input impedance for direct current, can be reduced with a very simple structure by simply forming the electrode and coil conductor patterns on the substrate of a printed circuit board or semiconductor substrate with an insulating layer in between. It is possible to detect the AC signal with high impedance and high sensitivity. In addition, it is possible to detect an AC signal only by inputting a signal potential without the need for inputting a ground potential in unbalanced transmission.
なお、このような交流信号検出装置に、交流電界を誘起する媒体が近接または接触される受信電極と、前記電極と前記受信電極を接続する導線を設け、前記交流電界によって受信電極に誘起された交流信号が前記導線を介して前記電極に印加されるものとしてもよく、この場合、この交流信号検出装置は、人体または生物体である伝送媒体を介して交流信号を伝送する伝送システムに用いられる受信装置などに適用することができる。すなわち、この場合には、たとえば、前記伝送媒体を、交流信号によって駆動された交流電界を、当該伝送媒体の周辺に誘起するものとし、当該交流信号検出装置の前記受信電極を、前記伝送媒体が近接または接触されるものとすればよい。 In addition, in such an AC signal detection device, a receiving electrode to which a medium for inducing an AC electric field is approached or contacted, and a conductive wire connecting the electrode and the receiving electrode are provided, and the AC signal is induced in the receiving electrode by the AC electric field. An AC signal may be applied to the electrode via the conductor. In this case, the AC signal detection device is used in a transmission system that transmits an AC signal via a transmission medium that is a human body or a living body. It can be applied to a receiving device or the like. That is, in this case, for example, an AC electric field driven by an AC signal is induced in the periphery of the transmission medium, and the reception electrode of the AC signal detection device is connected to the transmission medium by the transmission medium. It may be in proximity or contact.
また、以上のような交流信号検出装置は、第１の基板から第２の基板に交流信号を伝送する伝送システムにも適用することができる。
すなわち、この場合には、前記第１の基板には、交流信号で駆動され、交流電界を誘起する送信電極を設ける。そして、前記第２の基板に、前記第１基板の送信電極に近接するように配置された、当該送信電極と非接触な受信電極と、前記受信電極と導線で接続された電極と、コイルと、前記コイルの誘起電圧に基づいて、前記交流信号を検出する検出回路とを設けるようにする。ここで、前記コイルは、前記第２の基板上の渦巻状の導電体パターンにより形成されたものであり、前記電極は、前記コイル上に間に絶縁層を挟んで積層された前記第２の基板上の導電体パターンにより形成されたものである。ただし、第２の基板は、受信電極を排し、前記第１基板の送信電極に近接するように配置された、当該送信電極と非接触な電極と、コイルと、前記コイルの誘起電圧に基づいて、前記交流信号を検出する検出回路とを備えたものとしてもよい。
The AC signal detection apparatus as described above can also be applied to a transmission system that transmits an AC signal from the first substrate to the second substrate.
That is, in this case, the first substrate is provided with a transmission electrode that is driven by an AC signal and induces an AC electric field. And, on the second substrate, the receiving electrode that is disposed in close proximity to the transmitting electrode of the first substrate, the electrode that is not in contact with the transmitting electrode, the electrode that is connected to the receiving electrode with a conducting wire, and the coil And a detection circuit for detecting the AC signal based on the induced voltage of the coil. Here, the coil is formed of a spiral conductor pattern on the second substrate, and the electrode is stacked on the coil with an insulating layer interposed therebetween. It is formed by a conductor pattern on the substrate. However, the second substrate excludes the reception electrode and is arranged so as to be close to the transmission electrode of the first substrate, the electrode not in contact with the transmission electrode, the coil, and the induced voltage of the coil. And a detection circuit for detecting the AC signal.
このような伝送システムによれば、電界を介して信号伝送を行うので、基板間の接触や厳密な位置決めを必要とすることなく、基板間の交流信号の伝送を実現することができる。また、伝送信号検出に用いるコイルや電極を、基板上の導電体のパターンとして実現するので、簡易で低コストな構成によって信号伝送を実現することができる。 According to such a transmission system, since signal transmission is performed via an electric field, it is possible to realize transmission of an AC signal between substrates without requiring contact between the substrates or exact positioning. Moreover, since the coil and electrode used for transmission signal detection are realized as a conductor pattern on the substrate, signal transmission can be realized with a simple and low-cost configuration.
なお、以上の各伝送システムにおける交流信号は、伝送の目的とする信号を所定の搬送波で変調した交流信号であってよい。
ところで、本発明は、併せて、第１のコイルと、前記第１のコイルに当該第１のコイルの軸方向に重ねて配置された、交流信号が印加される電極と、第２のコイルと、前記第１のコイルと第２のコイルとを直列接続した直列回路の両端に誘起する電圧に基づいて、前記交流信号を検出する検出回路とを有する交流信号検出装置も提供する。
Note that the AC signal in each of the above transmission systems may be an AC signal obtained by modulating a signal intended for transmission with a predetermined carrier wave.
By the way, the present invention also includes a first coil, an electrode arranged on the first coil so as to be overlapped in the axial direction of the first coil, and an AC signal applied to the first coil. Also provided is an AC signal detection device having a detection circuit for detecting the AC signal based on a voltage induced at both ends of a series circuit in which the first coil and the second coil are connected in series.
このような交流信号検出装置によれば、第２のコイルの作用により、より良い利得によって、交流信号を検出することができるようになる。
ここで、このような交流信号検出装置の前記第１のコイルと電極の構成は、前記基材を用いて構成した交流信号検出装置の構成を用いることができる。すなわち、第１のコイルは基材上の渦巻状の導電体パターンにより形成されたものであってよく、前記電極は、前記第１のコイル上に間に絶縁層を挟んで積層された、前記基材上の導電体パターンにより形成されたものであってよい。
According to such an AC signal detection device, the AC signal can be detected with a better gain by the action of the second coil.
Here, the configuration of the first coil and the electrode of such an AC signal detection device can be the configuration of the AC signal detection device configured using the base material. That is, the first coil may be formed by a spiral conductor pattern on a substrate, and the electrode is laminated on the first coil with an insulating layer interposed therebetween, It may be formed by a conductor pattern on the substrate.
以上のように、本発明によれば、簡易な構成において、検出対象となる信号の入力インピーダンスを、より高インピーダンス化し、交流信号を感度良く検出することのできる交流信号検出装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide an AC signal detection device capable of detecting an AC signal with high sensitivity by using a simple configuration and increasing the input impedance of a signal to be detected. it can.
以下、本発明の一実施形態について説明する。
図１ａに、本実施形態に係る交流信号検出装置の構成を示す。
図示するように、交流信号検出装置１は、コイル１１とコイル１１に近接配置した電極１２とより構成される交流センサ１０と、交流センサ１０の共振周波数を設定するための第１コンデンサ１３と、抵抗１４と、ＦＥＴ１５と、直流カット用の第２コンデンサ１６を備えている。そして、コイル１１の誘起電圧が、ＦＥＴ１５のゲート電圧となるように、コイル１１の一端はＦＥＴ１５のゲートに接続され、コイル１１の他端は接地されている。また、このＦＥＴ１５と抵抗１４とは増幅回路を構成しており、ＦＥＴ１５は、ゲート電圧であるコイル１１の誘起電圧に応じてＦＥＴ１５のソース-ドレイン電流の大きさを変化させ、抵抗１４は、ＦＥＴ１５のソース-ドレイン電流の大きさを電圧に変換し出力する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 a shows the configuration of an AC signal detection device according to this embodiment.
As shown in the figure, the AC signal detection device 1 includes an AC sensor 10 composed of a coil 11 and an electrode 12 arranged close to the coil 11, a first capacitor 13 for setting a resonance frequency of the AC sensor 10, The resistor 14, the FET 15, and the second capacitor 16 for cutting direct current are provided. Then, one end of the coil 11 is connected to the gate of the FET 15 and the other end of the coil 11 is grounded so that the induced voltage of the coil 11 becomes the gate voltage of the FET 15. The FET 15 and the resistor 14 constitute an amplifier circuit. The FET 15 changes the magnitude of the source-drain current of the FET 15 according to the induced voltage of the coil 11 which is a gate voltage. The source-drain current is converted into a voltage and output.
ここで、交流センサ１０の共振周波数は第１コンデンサ１３を用いて、検出する交流信号の中心周波数に設定される。すなわち、たとえば、検出する交流信号が１ＭＨｚの搬送波によるＡＭ変調が施された交流信号であれば共振周波数を１ＭＨｚに設定する。
ここで、このような交流信号検出装置１の全体は、プリント基板を用いて実現したり、集積回路として実現することができる。また、交流信号検出装置１の交流センサ１０は、プリント基板や半導体基板の導体パターンとして形成することができる。
すなわち、プリント基板の導体パターンとして、交流センサ１０を形成する場合には、たとえば、次のように交流センサ１０を形成する。
すなわち、図２ａにプリント基板の層構造を示すように、プリント基板を板状またはフィルム状の基材の１０１の上に、第１パターン層１０２、絶縁層１０３、第２パターン層１０４を当該順序で積層したものとする。
そして、図２ｂに示すように、第１パターン層１０２に設けた渦巻き形状を有する導電体パターンによってコイル１１を形成し、第２パターン層１０４に、導電体パターンにより電極１２を形成する。また、絶縁層には、コイル１１の両端を、第１パターン層上の、コイル１１の両端に接続する導線パターンに接続するための接続ビア１３を形成する。ここで、電極１２の導電体パターンは、図２ｄにプリント基板を鉛直方向から見た配置を示すように、コイル１１のパターンを覆うように形成する。
Here, the resonance frequency of the AC sensor 10 is set to the center frequency of the AC signal to be detected using the first capacitor 13. That is, for example, if the AC signal to be detected is an AC signal subjected to AM modulation by a 1 MHz carrier wave, the resonance frequency is set to 1 MHz.
Here, the entire AC signal detection apparatus 1 can be realized using a printed circuit board or an integrated circuit. Further, the AC sensor 10 of the AC signal detection device 1 can be formed as a conductor pattern of a printed board or a semiconductor substrate.
That is, when forming the AC sensor 10 as the conductor pattern of the printed circuit board, for example, the AC sensor 10 is formed as follows.
That is, as shown in FIG. 2a, the printed circuit board is formed on a plate-like or film-like substrate 101, and the first pattern layer 102, the insulating layer 103, and the second pattern layer 104 are arranged in this order. Shall be laminated.
Then, as shown in FIG. 2b, the coil 11 is formed by a conductive pattern having a spiral shape provided in the first pattern layer 102, and the electrode 12 is formed by a conductive pattern in the second pattern layer 104. In addition, connection vias 13 are formed in the insulating layer for connecting both ends of the coil 11 to a conductor pattern connected to both ends of the coil 11 on the first pattern layer. Here, the conductor pattern of the electrode 12 is formed so as to cover the pattern of the coil 11 as shown in FIG. 2D when the printed circuit board is viewed from the vertical direction.
ここで、図２ｄは、このようにして交流センサ１０を形成したプリント基板の外観を表しており、図示するように交流センサ１０は、単一のプリント基板に複数形成することもできる。
また、交流センサ１０において、電極１２の導電体パターンは、必ずしも、コイル１１のパターンの全てを覆うように形成しなくてもよい。すなわち、たとえば、図２ｅ１のプリント基板を鉛直方向から見た場合の配置図に示すように、電極１２の導電体パターンは、コイル１１のパターンの一部のみを覆うように形成してもよい。または、図２ｅ２のプリント基板を鉛直方向から見た場合の配置図に示すように、電極１２の導電体パターンは、コイル１１のパターンの中央部分を除く部分を覆うように形成してもよい。
なお、図２には、プリント基板を用いて交流センサ１０を形成する場合について説明したが、交流センサ１０は、半導体基板上にも、同様に形成することができる。
Here, FIG. 2d shows the appearance of the printed circuit board on which the AC sensor 10 is formed in this manner, and a plurality of AC sensors 10 can be formed on a single printed circuit board as shown.
In the AC sensor 10, the conductor pattern of the electrode 12 is not necessarily formed so as to cover the entire pattern of the coil 11. That is, for example, the conductor pattern of the electrode 12 may be formed so as to cover only a part of the pattern of the coil 11 as shown in the layout diagram when the printed circuit board of FIG. Alternatively, as shown in the layout diagram when the printed circuit board of FIG. 2e2 is viewed from the vertical direction, the conductor pattern of the electrode 12 may be formed so as to cover a portion other than the central portion of the pattern of the coil 11.
In addition, although FIG. 2 demonstrated the case where the alternating current sensor 10 was formed using a printed circuit board, the alternating current sensor 10 can be similarly formed on a semiconductor substrate.
さて、このような交流信号抽出部の構成によれば、電極１２に交流信号が印加されると、電極１２に交流電流が発生し、この交流電流に追従して、コイル１１の軸方向にコイル１１を貫く磁束に変化が発生する。そして、この磁束変化に応じてコイル１１に、第１コンデンサ１３で設定された周波数特性で交流の誘起電圧が生じ、この交流の誘起電圧が、抵抗１４とＦＥＴ１５で構成される増幅回路で増幅され、第２コンデンサ１６を介して交流信号検出装置１から出力される。 Now, according to the configuration of such an AC signal extraction unit, when an AC signal is applied to the electrode 12, an AC current is generated in the electrode 12, and the coil 11 follows the AC current in the axial direction of the coil 11. 11 changes in the magnetic flux penetrating through 11. In response to this magnetic flux change, an AC induced voltage is generated in the coil 11 with the frequency characteristic set by the first capacitor 13, and this AC induced voltage is amplified by an amplifier circuit composed of the resistor 14 and the FET 15. And output from the AC signal detection device 1 via the second capacitor 16.
ところで、以上の交流信号検出装置１における、交流センサ１０は、図１ｂに示すように、複数の交流センサ１０のコイル１１を直列に接続し、直列接続した複数のコイル１１の両端の電圧を、ＦＥＴ１５のゲート電圧として用いるようにしてもよい。すなわち、複数のコイル１１を直列接続して形成した回路の一端をＦＥＴ１５のゲートに接続し、他端を接地する。なお、直列接続するコイル１１の数は３以上であってもよい。また、この場合には、検出する交流信号が電極１１に印加される交流センサ１０のコイル１１以外のコイルとしては、プリント基板に搭載したコイル素子やプリント基板上に導電体パターンで形成したコイルなどの、交流センサ１０のコイル１１以外のコイルを用いるようにしてもよい。
また、この場合には、検出する交流信号は、直列に接続したコイル１１のうちから、所望の特性に応じて選択した一つまたは複数のコイル１１と同じ交流センサ１０の電極１２に印加するようにする。たとえば、検出する交流信号を最も接地側から遠いコイル１１と同じ交流センサ１０の電極１２にのみ印加したり、最も接地側のコイル１１と同じ交流センサ１０の電極１２にのみ印加したり、複数の交流センサ１０の電極１２に共通に印加したりするようにしてよい。または、所望の特性に応じて選択した複数のコイル１１を、各コイル１１について全体的にもしくは部分的に覆う電極１２を設けて、この電極１２に検出する交流信号を印加するようにしてもよい。
このように、複数のコイル１１を直列接続して用いることにより、より大きな利得で感度良く交流信号を検出することができるようになる。
By the way, the alternating current sensor 10 in the above alternating current signal detection apparatus 1 connects the coil 11 of the some alternating current sensor 10 in series, as shown in FIG. It may be used as the gate voltage of the FET 15. That is, one end of a circuit formed by connecting a plurality of coils 11 in series is connected to the gate of the FET 15 and the other end is grounded. The number of coils 11 connected in series may be three or more. In this case, the coil other than the coil 11 of the AC sensor 10 to which the AC signal to be detected is applied to the electrode 11 includes a coil element mounted on the printed board, a coil formed with a conductor pattern on the printed board, and the like. A coil other than the coil 11 of the AC sensor 10 may be used.
In this case, the AC signal to be detected is applied to the electrode 12 of the AC sensor 10 that is the same as the one or more coils 11 selected according to the desired characteristics from the coils 11 connected in series. To. For example, an AC signal to be detected is applied only to the electrode 12 of the AC sensor 10 that is the same as the coil 11 farthest from the ground side, or is applied only to the electrode 12 of the AC sensor 10 that is the same as the coil 11 closest to the ground side. It may be applied to the electrode 12 of the AC sensor 10 in common. Alternatively, an electrode 12 that covers a plurality of coils 11 selected according to desired characteristics in whole or in part for each coil 11 may be provided, and an AC signal to be detected may be applied to this electrode 12. .
In this way, by using a plurality of coils 11 connected in series, an AC signal can be detected with a larger gain and higher sensitivity.
以上、本実施形態に係る交流信号検出装置１について説明した。
以上のような交流信号検出装置１によれば、プリント基板や半導体基板に電極１２とコイル１１のパターンを形成して積層するだけの極めて簡易な構成によって、入力インピーダンス、特に直流に対する入力インピーダンスを高インピーダンス化した、交流信号の感度の良い検出が可能となる。また、不平衡伝送における接地電位の入力の必要のない、信号電位の入力のみによる交流信号の検出が可能となる。
The AC signal detection device 1 according to this embodiment has been described above.
According to the AC signal detection apparatus 1 as described above, the input impedance, particularly the input impedance for DC, is increased by an extremely simple configuration in which the pattern of the electrode 12 and the coil 11 is formed and laminated on a printed circuit board or a semiconductor substrate. Sensitive detection of an AC signal that has been made impedance is possible. In addition, it is possible to detect an AC signal only by inputting a signal potential without the need for inputting a ground potential in unbalanced transmission.
さて、このような交流信号検出装置１は、たとえば、人体を介して通信を行う通信システムなどに適用することができる。
すなわち、この場合には、図３ａに示すように、通信システムを、人体３を介して通信を行う送信機２と受信機４とより構成する。
また、送信機２を、受信機４に送信する情報である通信情報を生成する送信側データ処理部２１、通信情報を変調し送信信号として出力する変調器２２、送信信号を人体３に印加し人体周りの電界を誘起する送信電極２３とを含めて構成する。
また、受信機４を、通信時に、人体廻りに誘起した電界下におかれる受信電極４１と、以上の実施形態で示した交流信号検出装置１と、復調器４２と、受信側データ処理部４３とを含めて構成する。そして、交流信号検出装置１において、人体周りの電界によって受信電極４１に誘起された交流信号を検出し受信信号として復調器４２に出力し、復調器４２において受信信号から通信情報を復調し、受信側データ処理部４３において復調された通信情報を処理する。
Now, such an AC signal detection device 1 can be applied to a communication system that performs communication via a human body, for example.
That is, in this case, as shown in FIG. 3 a, the communication system includes a transmitter 2 and a receiver 4 that perform communication via the human body 3.
Also, the transmitter 2 generates a communication information 21 that is information to be transmitted to the receiver 4, a modulator 22 that modulates the communication information and outputs it as a transmission signal, and applies the transmission signal to the human body 3. A transmission electrode 23 that induces an electric field around the human body is included.
In addition, the receiver 4 is connected to the receiving electrode 41 placed under an electric field induced around the human body during communication, the AC signal detecting device 1 shown in the above embodiment, the demodulator 42, and the receiving side data processing unit 43. And including. Then, in the AC signal detection device 1, an AC signal induced in the reception electrode 41 by the electric field around the human body is detected and output to the demodulator 42 as a received signal, and the demodulator 42 demodulates the communication information from the received signal and receives it. The communication information demodulated in the side data processing unit 43 is processed.
ここで、送信機２は、たとえば、カード状の装置であり、送信機２をポケットに入れて携帯したり、送信機２を鞄にいれて携帯したときに、送信電極２３と人体３とが容量結合するように構成されている。
また、受信機４は、図３ｂに外観を示すように、たとえば、受信電極４１を収容したパネル部４０１と、交流信号検出装置１と復調器４２と受信側データ処理部４３を収容した受信機本体部４０２とより構成する。また、この場合、受信電極４１は、図３Ｃのパネル部４０１の上面図と図３ｄのパネル部４０１の断面図に示すように、人体手をその上に近接させることができるように、パネル部４０１の表側に非導電性のカバー４０１１で覆われた形態で設けるようにする。そして、このような構造によって、送信機２を携帯した人体３の手がパネル部４０１上にかざされたり人体手がパネル部４０１に接触したときに、受信電極４１に人体周りの電界が作用するようする。
Here, the transmitter 2 is, for example, a card-like device. When the transmitter 2 is carried in a pocket or when the transmitter 2 is carried in a bag, the transmission electrode 23 and the human body 3 are It is configured to be capacitively coupled.
Further, as shown in FIG. 3 b, the receiver 4 includes, for example, a panel unit 401 that accommodates the reception electrode 41, an AC signal detection device 1, a demodulator 42, and a reception-side data processing unit 43. The main body unit 402 is configured. Further, in this case, the receiving electrode 41 is arranged so that the human hand can be brought close to it as shown in the top view of the panel portion 401 in FIG. 3C and the cross-sectional view of the panel portion 401 in FIG. 3d. The front surface 401 is provided in a form covered with a non-conductive cover 4011. With such a structure, an electric field around the human body acts on the reception electrode 41 when the hand of the human body 3 carrying the transmitter 2 is held over the panel unit 401 or the human hand touches the panel unit 401. Do it.
また、図１、図２を用いて示した交流信号検出装置１は、回路基板間の通信にも用いることができる。
すなわち、たとえば、図４ａ１に示すように、回路基板２００から回路基板１００に信号を伝送する場合には、回路基板１００に交流信号検出装置１に加えて受信電極パターン１１０と、この受信電極パターン１１０と交流信号検出装置１の交流センサ１０の電極１２とを接続する配線パターンとを形成する。ここで、この受信電極パターン１１０は、回路基板２００と対向するように形成する。一方、回路基板２００上には、ピン２０１を、ピン２０１の先端が、回路基板１００の受信電極パターン１１０に、図４ａ２に示すように、接触しない範囲において近接するように配置する。
Moreover, the alternating current signal detection apparatus 1 shown using FIG. 1, FIG. 2 can be used also for communication between circuit boards.
That is, for example, as shown in FIG. 4 a 1, when a signal is transmitted from the circuit board 200 to the circuit board 100, the reception electrode pattern 110 and the reception electrode pattern 110 are added to the circuit board 100 in addition to the AC signal detection device 1. And a wiring pattern that connects the electrode 12 of the AC sensor 10 of the AC signal detection device 1 is formed. Here, the receiving electrode pattern 110 is formed to face the circuit board 200. On the other hand, the pin 201 is arranged on the circuit board 200 so that the tip of the pin 201 is close to the receiving electrode pattern 110 of the circuit board 100 in a range where it does not contact as shown in FIG.
そして、回路基板２００に設けた信号送信部において、伝送する信号を変調した交流信号を生成してピン２０１に印加するようにする。この結果、ピン２０１に印加された交流信号によって、ピン２０１の周りに電界が誘起され、この電界によって回路基板１００の受信電極４１に誘起された交流信号が交流信号検出装置１によって検出される。そして、回路基板１００に設けた信号受信部において、検出された交流信号を、回路基板２００から伝送された信号として受信する。なお、回路基板２００に設ける信号送信部は、図３に示した通信システムの送信機２の送信側データ処理部２１や変調器２２と同様なものであってよく、回路基板１００に設ける信号受信部は、図３に示した通信システムの受信機４の復調器４２や受信側データ処理部４３と同様なものであってよい。 Then, an AC signal obtained by modulating a signal to be transmitted is generated and applied to the pin 201 by a signal transmission unit provided on the circuit board 200. As a result, an electric field is induced around the pin 201 by the AC signal applied to the pin 201, and the AC signal induced on the receiving electrode 41 of the circuit board 100 by this electric field is detected by the AC signal detection device 1. Then, the signal receiving unit provided on the circuit board 100 receives the detected AC signal as a signal transmitted from the circuit board 200. The signal transmission unit provided on the circuit board 200 may be the same as the transmission-side data processing unit 21 and the modulator 22 of the transmitter 2 of the communication system illustrated in FIG. The unit may be the same as the demodulator 42 or the reception-side data processing unit 43 of the receiver 4 of the communication system shown in FIG.
なお、このように、交流信号検出装置１を、電子回路基板間の通信に用いる場合などには、図４ｂ１に示すように、回路基板１００に受信電極４１を設けずに、交流信号検出装置１の交流センサ１０の電極１２を、受信電極４１としても共用するようにしてもよい。すなわち、この場合には、回路基板２００上のピン２０１を、図４ｂ２に示すように、ピン２０１の先端が、回路基板１００の交流センサ１０の電極１２に、接触しない範囲において近接するように配置する。 In this way, when the AC signal detection device 1 is used for communication between electronic circuit boards, the AC signal detection device 1 is not provided with the reception electrode 41 on the circuit board 100 as shown in FIG. 4b1. The electrode 12 of the AC sensor 10 may be shared as the reception electrode 41. That is, in this case, the pin 201 on the circuit board 200 is arranged so that the tip of the pin 201 is close to the electrode 12 of the AC sensor 10 of the circuit board 100 as shown in FIG. To do.
このような交流信号検出装置１を用いた回路基板間の通信によれば、回路基板間の接触や厳密な位置決めを必要とすることなく、回路基板間の通信を実現することができる。
ところで、図１ｂに示すように、コイルを複数直列接続して交流信号の検出を行う場合などには、以上に示した交流センサ１０に代えて、図１ｃに示すような交流センサ５０を、検出する交流信号が電極に印加される交流センサとして用いるようにしてもよい。
ここで、図１ｃに示した交流センサ５０は、フェライト製のコア５３を有するコイル５１と、コア５３の上面に固定した銅性の電極５２と、電極５２をコア５３の上面上に封止する周囲空間よりも透磁率の大きな封止体５４とより構成される。ここで、封止体５４としては、磁性粉末を混合したエポキシ樹脂などを用いることができる。また、センサ電極５２は、コア５３にその一部または全部を埋め込んだ形態で配置するようにしてもよい。
According to communication between circuit boards using such an AC signal detection device 1, communication between circuit boards can be realized without requiring contact between circuit boards or exact positioning.
By the way, as shown in FIG. 1b, when detecting an alternating current signal by connecting a plurality of coils in series, an alternating current sensor 50 as shown in FIG. 1c is detected instead of the alternating current sensor 10 shown above. You may make it use as an alternating current sensor by which the alternating current signal to apply is applied to an electrode.
Here, the AC sensor 50 shown in FIG. 1 c seals the coil 51 having the ferrite core 53, the copper electrode 52 fixed to the upper surface of the core 53, and the electrode 52 on the upper surface of the core 53. It is comprised from the sealing body 54 with a larger magnetic permeability than surrounding space. Here, as the sealing body 54, an epoxy resin mixed with magnetic powder or the like can be used. Further, the sensor electrode 52 may be arranged in a form in which part or all of the sensor electrode 52 is embedded in the core 53.
なお、交流信号検出装置１においては、このような交流センサ５０の電極５２に、検出する交流信号が印加され、コイル５１の一端がＦＥＴ１５のゲートに接続され、他端がコイル５１と直列接続する他のコイルに接続されることになる。 In the AC signal detection device 1, an AC signal to be detected is applied to the electrode 52 of such an AC sensor 50, one end of the coil 51 is connected to the gate of the FET 15, and the other end is connected in series to the coil 51. It will be connected to another coil.
１…交流信号検出装置、２…送信機、３…人体、４…受信機、１０…交流センサ、１１…コイル、１２…電極、１３…第１コンデンサ、１４…抵抗、１５…ＦＥＴ、１６…第２コンデンサ、２１…送信側データ処理部、２２…変調器、２３…送信電極、４１…受信電極、４２…復調器、４３…受信側データ処理部、５０…交流センサ、５１…コイル、５２…電極、５３…コア、５４…封止体、１１０…受信電極パターン、２０１…ピン、４０１…パネル部、４０２…受信機本体部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... AC signal detection apparatus, 2 ... Transmitter, 3 ... Human body, 4 ... Receiver, 10 ... AC sensor, 11 ... Coil, 12 ... Electrode, 13 ... First capacitor, 14 ... Resistance, 15 ... FET, 16 ... 2nd capacitor, 21 ... transmission side data processing unit, 22 ... modulator, 23 ... transmission electrode, 41 ... reception electrode, 42 ... demodulator, 43 ... reception side data processing unit, 50 ... AC sensor, 51 ... coil, 52 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Electrode, 53 ... Core, 54 ... Sealing body, 110 ... Reception electrode pattern, 201 ... Pin, 401 ... Panel part, 402 ... Receiver main-body part.
Claims (7)
交流信号が印加される電極と、
コイルと、
前記コイルの誘起電圧に基づいて、前記交流信号を検出する検出回路とを有し、
前記コイルは、前記基材上の渦巻状の導電体パターンにより形成されており、
前記電極は、前記コイル上に間に絶縁層を挟んで積層された、前記基材上の導電体パターンにより形成されていることを特徴とする交流信号検出装置。
A substrate;
An electrode to which an AC signal is applied;
Coils,
A detection circuit that detects the AC signal based on an induced voltage of the coil;
The coil is formed by a spiral conductor pattern on the substrate,
The AC signal detecting device, wherein the electrode is formed by a conductor pattern on the base material laminated on the coil with an insulating layer interposed therebetween.
交流電界を誘起する媒体が近接または接触される受信電極と、
前記電極と前記受信電極を接続する導線を有し、
前記交流電界によって受信電極に誘起された交流信号が前記導線を介して前記電極に印加されることを特徴とする交流信号検出装置。
The AC signal detection device according to claim 1,
A receiving electrode that is in close proximity to or in contact with a medium that induces an alternating electric field;
A conductive wire connecting the electrode and the receiving electrode;
An AC signal detecting apparatus, wherein an AC signal induced in a receiving electrode by the AC electric field is applied to the electrode through the conducting wire.
請求項２記載の交流信号検出装置を有し、
前記伝送媒体は、交流信号によって駆動された交流電界を、当該伝送媒体の周辺に誘起し、
当該交流信号検出装置の前記受信電極には、前記伝送媒体が近接または接触されることを特徴とする受信装置。
A receiving device used in a transmission system that transmits an AC signal via a transmission medium that is a human body or a living body,
An AC signal detection device according to claim 2,
The transmission medium induces an AC electric field driven by an AC signal around the transmission medium,
The receiving apparatus, wherein the transmission medium is close to or in contact with the receiving electrode of the AC signal detecting apparatus.
前記第１の基板には、前記交流信号で駆動され、交流電界を誘起する送信電極が設けられており、
前記第２の基板は、
前記第１基板の送信電極に近接するように配置された、当該送信電極と非接触な受信電極と、
前記受信電極と導線で接続された電極と、
コイルと、
前記コイルの誘起電圧に基づいて、前記交流信号を検出する検出回路とを有し、
前記コイルは、前記第２の基板上の渦巻状の導電体パターンにより形成されており、
前記電極は、前記コイル上に間に絶縁層を挟んで積層された前記第２の基板上の導電体パターンにより形成されていることを特徴とする基板間伝送システム。
An inter-board transmission system for transmitting an AC signal from a first board to a second board,
The first substrate is provided with a transmission electrode that is driven by the AC signal and induces an AC electric field,
The second substrate is
A receiving electrode that is disposed so as to be close to the transmitting electrode of the first substrate and is not in contact with the transmitting electrode;
An electrode connected to the receiving electrode by a conducting wire;
Coils,
A detection circuit that detects the AC signal based on an induced voltage of the coil;
The coil is formed by a spiral conductor pattern on the second substrate,
The inter-substrate transmission system, wherein the electrode is formed by a conductor pattern on the second substrate laminated on the coil with an insulating layer interposed therebetween.
前記第１の基板には、前記交流信号で駆動され、交流電界を誘起する送信電極が設けられており、
前記第２の基板は、
前記第１基板の送信電極に近接するように配置された、当該送信電極と非接触な電極と、
コイルと、
前記コイルの誘起電圧に基づいて、前記交流信号を検出する検出回路とを有し、
前記コイルは、前記第２の基板上の渦巻状の導電体パターンにより形成されており、
前記電極は、前記コイル上に間に絶縁層を挟んで積層された前記第２の基板上の導電体パターンにより形成されていることを特徴とする基板間伝送システム。
An inter-board transmission system for transmitting an AC signal from a first board to a second board,
The first substrate is provided with a transmission electrode that is driven by the AC signal and induces an AC electric field,
The second substrate is
An electrode that is disposed so as to be close to the transmission electrode of the first substrate and is not in contact with the transmission electrode;
Coils,
A detection circuit that detects the AC signal based on an induced voltage of the coil;
The coil is formed by a spiral conductor pattern on the second substrate,
The inter-substrate transmission system, wherein the electrode is formed by a conductor pattern on the second substrate laminated on the coil with an insulating layer interposed therebetween.
前記第１のコイルに当該第１のコイルの軸方向に重ねて配置された、交流信号が印加される電極と、
第２のコイルと、
前記第１のコイルと第２のコイルとを直列接続した直列回路の両端に誘起する電圧に基づいて、前記交流信号を検出する検出回路とを有することを特徴とする交流信号検出装置。
A first coil;
An electrode to which an alternating current signal is applied, which is arranged to overlap the first coil in the axial direction of the first coil;
A second coil;
An AC signal detection apparatus comprising: a detection circuit that detects the AC signal based on a voltage induced at both ends of a series circuit in which the first coil and the second coil are connected in series.
基材を有し、
前記第１のコイルは、前記基材上の渦巻状の導電体パターンにより形成されており、
前記電極は、前記第１のコイル上に間に絶縁層を挟んで積層された、前記基材上の導電体パターンにより形成されていることを特徴とする交流信号検出装置。 The AC signal detection device according to claim 6,
Having a substrate,
The first coil is formed by a spiral conductor pattern on the substrate;
The AC signal detecting device, wherein the electrode is formed by a conductor pattern on the base material laminated on the first coil with an insulating layer interposed therebetween.
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