JP5282846B2 - 信号伝達装置 - Google Patents
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Description
本願は、送信回路に入力される入力信号を、その送信回路と電気的に絶縁されている受信回路に伝達する信号伝達装置に関する。
特開2006−324525号は、コイルの電磁誘導を利用して信号を伝達する信号伝達装置を開示する。この信号伝達装置は、トランス(送信コイル,受信コイル)と検出回路を備えている。送信コイルが入力信号に応じて駆動されると、電磁誘導によって受信コイルから受信信号が出力される。検出回路は、受信コイルから出力される受信信号から入力信号を検出する。これによって、送信コイル側から受信コイル側に信号が伝達される。
この種の信号伝達装置においては、送信コイルと受信コイルに、平面コイル(平面インダクタ)が利用されることがある。平面コイルは、例えば、同一平面上にスパイラル状に配置された導電部を備えている。平面コイルは、導電部を同一平面上に配置するため、導電部を立体的に配置する積層コイルと比較して、構造を簡易にすることができるという利点を有している。しかしながら、信号伝達を安定して行うためには、送信コイルと受信コイルの外径を大きくしなければならない。その結果、送信コイルと受信コイルが大型化するという問題がある。
一方、送信コイルと受信コイルの外径を大きくすることなく、送信コイルと受信コイルの巻数比を変えることでゲインを向上することもできる。すなわち、受信コイルの巻数を送信コイルの巻数よりも大きくすることで、ゲインを向上することができる。しかしながら、受信コイルの巻数を送信コイルの巻数より大きくすると、受信コイルから出力される信号の電圧が大きくなり、検出回路の耐圧を超えてしまう場合が生じる。また、送信コイルと受信コイルの外径が小さいと、受信コイルから出力される信号の周波数が高くなり、検出回路の受信可能な周波数限界を超える場合が生じる。これらのため、送信側から受信側に信号を安定して伝達することができないという問題がある。
本願は上記の実情に鑑みて創作されたものである。本願は、送信コイルと受信コイルに平面コイルを用いた信号伝達装置において、送信コイルと受信コイルの外径を小さくでき、かつ、送信側から受信側に信号を安定して伝達することができる技術を提供することを目的とする。
本願に開示される信号伝達装置は、入力信号に応じて駆動される送信コイルと、送信コイルの駆動に応じて受信信号を出力する受信コイルと、受信コイルから出力される受信信号が入力する前処理回路と、前処理回路から出力される信号から入力信号を検出する検出回路を備えている。送信コイルは、第1平面上に配置され、第1の巻数を有する第1導電部を備えている。受信コイルは、第2平面上に配置され、第1の巻数よりも多い第2の巻数を有する第2導電部を備えている。前処理回路は、受信コイルから出力される受信信号を、検出回路が受信可能な周波数範囲内の信号に変換すると共に検出回路の耐圧以下の電圧の信号に変換して出力する。
この信号伝達装置では、受信コイルの巻数が送信コイルの巻数より大きいため、送信コイルと受信コイルの外径を大きくしなくても、信号伝達を安定して行うために必要なゲインを得ることができる。一方、受信コイルの巻数を送信コイルの巻数より大きくし、かつ、送信コイルと受信コイルの外径を小さくすると、受信コイルから出力される受信信号の電圧が検出回路の耐圧を超え、また、その周波数が検出回路の受信可能な周波数限界を越えることがある。しかしながら、前処理回路が、受信コイルから出力される受信信号を、検出回路が受信可能な周波数範囲内の信号に変換すると共に検出回路の耐圧以下の電圧の信号に変換する。このため、検出回路は、前処理回路から出力される信号から入力信号を安定して検出することができる。
本願の信号伝達装置では、送信コイルと受信コイルが、受信コイルから出力される受信信号のピーク周波数が検出回路の受信可能な周波数限界を超える周波数となり、かつ、受信コイルから出力される受信信号のピーク電圧が検出回路の耐圧を超えるように構成されていることが好ましい。すなわち、送信コイルと受信コイルの巻数比を変えてゲインを大きくするほど、受信コイルから出力される受信信号のピーク電圧は高くなる。また、送信コイルと受信コイルの外径が小さいほど、受信コイルから出力される受信信号のピーク周波数が高くなる。このため、受信信号のピーク周波数が検出回路の受信可能な周波数限界を超える周波数となり、受信信号のピーク電圧が検出回路の耐圧を超えるように構成することで、送信コイルと受信コイルを小型化し、かつ、そのゲインを大きくすることができる。
前処理回路として、例えば、第1所定周波数以下の信号を通過させるローパスフィルタを用いることができる。前処理回路にローパスフィルタを用いることで、受信コイルから出力される受信信号の周波数を低くすることができ、また、そのピーク電圧を下げることができる。
前処理回路としてローパスフィルタを用いる場合は、前処理回路と検出回路の間には、第2所定周波数以上の信号を通過させるハイパスフィルタが配置されていることが好ましい。この場合に、第2所定周波数は、第1所定周波数よりも低く設定される。また、検出回路は、ハイパスフィルタから出力される信号から入力信号を検出する。この構成によると、ハイパスフィルタによってノイズ成分が除去されるため、検出回路はより安定して送信信号を検出することができる。また、ローパスフィルタを通過した信号をハイパスフィルタで処理するため、回路の容量値の総和を減らすことができる。
また、前処理回路としては、受信コイルから入力する受信信号を所定の電位でクランプするクランプ回路を用いることもできる。前処理回路にクランプ回路を用いることで、受信コイルから出力される受信信号のピーク電圧を、検出回路の耐圧以下の電圧にクランプすることができる。また、クランプ回路内の寄生容量等の作用により、受信コイルから出力される受信信号の周波数を低下させることができる。
本願の実施例1の信号伝達装置について図面を参照して説明する。本実施例の信号伝達装置は、図1に示すモータ駆動システム10に用いられる。図1に示すように、モータ駆動システム10は、低圧系回路12と高圧系回路18を備えている。低圧系回路12と高圧系回路18の間は絶縁されている。低圧系回路12は、低圧バッテリ14とマイコン16を備えている。マイコン16は、制御信号CSを出力する。制御信号CSは、スイッチング回路26のスイッチ動作を制御するための信号である。
高圧系回路18は、制御回路20と、スイッチング回路26と、モータ28と、高圧バッテリ30を備えている。制御回路20は、信号伝達回路(本願の信号伝達装置の一例)22と駆動回路24を備えている。信号伝達回路22は、絶縁信号デバイスを備えた回路である。信号伝達回路22は、絶縁を保った状態で、マイコン16から出力された制御信号CSを駆動回路24に伝達する。また、絶縁信号デバイスとして、オンチップ・トランス等の小型デバイスが用いられることで、制御回路20は一体のICとして形成されている。駆動回路24は、制御信号CSに応じて、スイッチング回路26を駆動する。これにより、モータ28の回転が制御される。
図2に示すように、信号伝達回路22は、送信回路24と、トランス(26a,26b)と、受信回路28を備えている。送信回路24と受信回路28とは、トランス(26a,26b)によって絶縁されている。送信回路24の入力端子には入力信号が入力され、受信回路28の出力端子からは出力信号が出力される。
送信回路24は、入力端子に入力される入力信号に応じてトランスの送信コイル26aを駆動する。送信コイル26aを駆動する方法は、公知の種々の方法を用いることができる。例えば、入力信号の立上りエッジに応じて送信コイル26aに正方向の電流が流れるように駆動し、入力信号の立下りエッジに応じて送信コイル26aに負方向の電流が流れるように駆動する方法を採用することができる。送信回路24は、例えば、Hブリッジ回路等によって構成することができる。
トランス(26a,26b)は、送信コイル26aと受信コイル26bを備えている。送信コイル26aと受信コイル26bは、平面コイルであり、電気的に絶縁されている。また、受信コイル26bの巻数は、送信コイル26aの巻数よりも大きくされている。送信コイル26aには送信回路24が接続され、受信コイル26bには受信回路28が接続されている。
図3,4を参照して、本実施例のトランス(26a,26b)の一構成例について説明する。図4に示すように、トランス(26a,26b)は、下部基板38と、下部基板38の表面に接する絶縁層36と、絶縁層36の表面に接するp型の半導体層32を備えたSOI(Silicon On Insulator)基板に形成することができる。
p型の半導体層32の表面側には、n型の半導体層からなる半導体層コイル34が形成されている。半導体層コイル34の表面には、金属酸化物層40が設けられている。金属酸化物層40は、例えば、チタンシリサイド(TiSix)、コバルトシリサイド(CoSix)、タングステンシリサイド(WSix)、モリブデンシリサイド(MoSix)によって形成されている。図3に示すように、半導体層コイル34は、p型の半導体層32の表面側に、渦状(平面スパイラル状)に形成されている。金属酸化物層40も同様に、半導体層コイル34の表面に渦状に形成されている。半導体層コイル34の端部34a,34bは、送信回路24に接続している。半導体層コイル34によって、送信コイル26aが構成されている。
図4に示すように、金属酸化物層40及び半導体層32の表面は、コイル絶縁層42によって覆われている。コイル絶縁層42の表面には、金属層である金属層コイル41が形成されている。金属層コイル41は、半導体層コイル34と同様に、コイル絶縁層42の表面に渦状(平面スパイラル状)に形成されている。図4より明らかなように、金属層コイル41の巻数は、半導体層コイル34の巻数よりも大きくなっている。金属層コイル41の表面は絶縁層43によって覆われている。半導体層コイル34と金属層コイル41とは、コイル絶縁層42によって絶縁されている。金属層コイル41の端部は、受信回路28に接続している。金属層コイル41によって、受信コイル26bが構成されている。
ここで、本実施例のトランス(26a,26b)の特性について説明する。図5は、トランス(26a,26b)を構成する平面コイルの外径を変化させたときの「ゲイン−周波数」特性を定性的に示している。図5中、Aがコイル外径大のトランスの特性を示し、Bがコイル外径中のトランスの特性を示し、Cがコイル外径小のトランスの特性を示している。すなわち、コイルAのコイル外径>コイルBのコイル外径>コイルCのコイル外径の関係が成立している。計算条件は、送信コイル26aと受信コイル26bの巻数比を1:1としている。
図5に示すように、コイル外径大のトランス(A)とコイル外径中のトランス(B)とコイル外径小(C)のトランスのいずれもが、周波数が高くなるほどゲインが大きくなる傾向を示す。コイルのインピーダンスはR+jωLであるため、周波数が高くなるほどjωLの分圧比が大きくなるためである。また、コイル外径が大きくなるほど、トランスのゲインは大きくなる。これは、トランスの外径が大きくなるほど、トランスの寄生抵抗Rが小さくなる一方でインダクタンスLが大きくなるためである。また、コイル外径が大きくなるほど、受信コイルから出力される受信信号の周波数スペクトルのピーク周波数は低くなる。すなわち、コイル外径大のトランス(A)では、受信コイルから出力される受信信号の周波数スペクトルのピーク周波数は周波数fAとなる。コイル外径中のトランス(B)では、受信コイルから出力される受信信号の周波数スペクトルのピーク周波数は周波数fB(>fA)となる。コイル外径小のトランス(C)では、受信コイルから出力される受信信号の周波数スペクトルのピーク周波数は周波数fC(>fB)となる。したがって、トランスのコイル外径を小さくするほど、ゲインが小さくなると共に、受信信号の周波数スペクトルのピーク周波数が高くなることが分かる。
図5中のC’は、コイル外径小のトランス(C)と同一の外径で、送信コイルと受信コイルの巻数比を変えたときのゲインであって、受信信号の周波数スペクトルがピーク周波数となる周波数のときのゲインである。図5のCとC’の比較から明らかなように、受信コイルの巻数を送信コイルの巻数より大きくすることで、トランスのゲインを向上することができる。ただし、送信コイルのインダクタンスに対して受信コイルのインダクタンスが大きくなるため、受信コイルから出力される信号のピーク電圧が大きくなる。
本実施例では、トランス(26a,26b)のコイル外径を小さくすることを優先する。このため、受信コイル26bから出力される受信信号の周波数スペクトルのピーク周波数が、検出回路47の受信可能(検出可能)な周波数限界を超えた周波数となるように、コイル外径及び各コイルの特性(インダクタンス、寄生抵抗等)が設定されている。また、トランス(26a,26b)のコイル外径を小さくする分だけトランスのゲインを向上するため、受信コイル26bの巻数を送信コイル26aの巻数より大きくしている。その結果、受信コイル26bから出力される受信信号のピーク電圧は、後で詳述する検出回路47の耐圧(詳細には、検出回路47を構成するMOSや高精度のコンデンサの耐圧(通常は6V))以上となる。
次に、受信回路28を説明する。図5に示すように、受信回路28は、ローパスフィルタ44と、ハイパスフィルタ46と、検出回路47を備えている。ローパスフィルタ44は、抵抗R1とコンデンサC1,C2によって構成される。ローパスフィルタ44の入力端子Aには、トランス(26a,26b)の受信コイル26bが接続される。このため、受信コイル26bから出力される信号が、ローパスフィルタ44に入力する。図7に示すように、受信コイル26bから出力される受信信号は、ピーク周波数fが検出回路47の受信可能な周波数限界fLを超えており、また、ピーク電圧は検出回路47の耐圧を超えている。ローパスフィルタ44は、受信コイル26bから出力される信号(インパルス状の信号)を積分平均する。これによって、ローパスフィルタ44から出力される信号は、図8に示すように、その周波数ピークf’が検出回路47の受信可能な周波数限界fL以下となり、また、そのピーク電圧が検出回路47の耐圧以下となる。なお、ローパスフィルタ44に使用される抵抗R1の耐圧は、通常、6〜50Vである。このため、受信コイル26bから出力される信号のピーク電圧が、検出回路47の耐圧(通常、6V)を超えて10〜15Vとなっても、ローパスフィルタ44で安定して処理することができる。
ローパスフィルタ44の出力端子Bには、ハイパスフィルタ46の入力端子が接続される。ハイパスフィルタ46は、コンデンサC3と抵抗R2,R3によって構成される。図8から明らかなように、ローパスフィルタ44から出力される信号には、低周波のノイズ成分(コモンモードノイズ等)が含まれている。ハイパスフィルタ46は、ローパスフィルタ44から出力される信号から低周波のノイズ成分を除去する。ハイパスフィルタ46によってノイズ成分が除去された信号Vdは、検出回路47に入力される。これによって、本願の信号伝達回路22では、S/N比の向上が図られている。
検出回路47は、コンパレータcmp1,cmp2と、信号処理回路48と、RSフリップフロップ50を備えている。コンパレータcmp1,cmp2の非反転入力端子には、ハイパスフィルタ46から出力される信号Vdがそれぞれ入力される。コンパレータcmp1の反転入力端子には閾値Vthpが入力され、コンパレータcmp2の反転入力端子には閾値Vthnが入力される。コンパレータcmp1の出力端子からは出力信号Vc1が出力され、コンパレータcmp2の出力端子からは出力信号Vc2が出力される。
信号処理回路48には、コンパレータcmp1,cmp2からの出力信号Vc1,Vc2が入力され、パルス信号Vsおよびパルス信号Vrが出力される。信号処理回路48は、送信回路24に入力される入力信号の立上りエッジおよび立下りエッジを検出する回路である。具体的には、信号処理回路48に出力信号Vc1が先、出力信号Vc2が後の順番で連続して入力された場合には、送信コイル26aに正方向のコイル電流が発生した場合であると判断する。このため、送信回路24への入力信号に立上りエッジが生じた場合であると判断し、信号処理回路48からパルス信号Vsが出力される。また、信号処理回路48に出力信号Vc2が先、出力信号Vc1が後の順番で連続して入力された場合には、送信コイル26aに負方向のコイル電流が発生した場合であると判断する。このため、送信回路24への入力信号に立下りエッジが生じた場合であると判断し、信号処理回路48からパルス信号Vrが出力される。
RSフリップフロップ50のセット端子には信号処理回路48からパルス信号Vsが入力され、リセット端子には信号処理回路48からパルス信号Vrが入力される。RSフリップフロップ34は、パルス信号Vsが入力されるとハイレベルの出力信号VOUTを出力し、パルス信号Vrが入力されるとローレベルの出力信号VOUTを出力する。
図9の動作波形図を用いて、信号伝達回路22の動作を説明する。期間t1〜t2は、送信回路24への入力信号がハイレベルの期間であり、期間t2〜t3は、送信回路24への入力信号がローレベルの期間である。
期間t1〜t2の動作を説明する。時刻t1において、送信回路24への入力信号に立上りエッジが生じると、送信回路24が送信コイル26aを正方向に駆動する。これによって、送信コイル26aに正方向のコイル電流が流れる。
送信コイル26aに正方向の電流が流れると、受信コイル26bでは、電磁誘導により、送信コイル26aに流れるコイル電流の増加率(di/dt)に比例した2次電圧(受信信号)が発生する(A点電圧)。すなわち、送信コイル26aの電流が正方向に増加するのに応じて、受信コイル26bには正方向の電圧がインパルス状に発生し、送信コイル26aの電流が減少するのに応じて、受信コイル26bには負方向の電圧がインパルス状に発生する。
受信コイル26bで発生した信号は、ローパスフィルタ44に入力される。ローパスフィルタ44は、受信コイル26bで発生した信号を積分平均する。これによって、ローパスフィルタ44から出力される信号(B点電圧)は、受信コイル26bで発生した信号と比較してパルス幅が増加する。すなわち、受信コイル26bで発生した信号は低周波帯域の信号に変換される。また、ローパスフィルタ44から出力される信号は、受信コイル26bで発生した信号と比較してピーク電圧が低く抑えられる。これによって、ローパスフィルタ44から出力される信号は、検出回路47の受信可能な周波数限界fL以下の周波数の信号に変換され、また、そのピーク電圧が検出回路47の耐圧以下となる。
ローパスフィルタ44から出力された信号は、ハイパスフィルタ46に入力され、低周波のノイズ成分が除去される。ハイパスフィルタ46によってノイズ成分が除去された信号(C点電圧)は、検出回路47のコンパレータcmp1,cmp2に入力される。そして、ハイパスフィルタ46から出力される信号が閾値Vthpを上回る期間の間、コンパレータcmp1の出力信号Vc1がハイレベルとなる。また、ハイパスフィルタ46から出力される信号が閾値Vthnを下回る期間の間、コンパレータcmp2の出力信号Vc2がローレベルとなる。
信号処理回路48では、コンパレータcmp1の出力信号Vc1のパルスが先、コンパレータcmp2の出力信号Vc2のパルスが後の順番で連続して入力されたことが検出される。このため、信号処理回路48は、送信回路24に入力する入力信号に立上りエッジが生じた場合であると判断し、パルス信号Vsを出力する。これにより、時刻t1における入力信号の立上りエッジが、出力信号として復元される。
次に、時刻t2において、送信回路24への入力信号に立下りエッジが生じると、送信回路24が送信コイル26aを負方向に駆動する。これによって、送信コイル26aに負方向のコイル電流が流れる。
送信コイル26aに負方向の電流が流れると、受信コイル26bには、電磁誘導により2次電圧(受信信号)が発生する(A点電圧)。すなわち、送信コイル26aの電流が負方向に増加するのに応じて、受信コイル26bには負方向の電圧がインパルス状に発生し、送信コイル26aの電流が正方向に増大するのに応じて、受信コイル26bには正方向の電圧がインパルス状に発生する。
受信コイル26bで発生した信号は、ローパスフィルタ44に入力される。ローパスフィルタ44は、受信コイル26bで発生した信号を積分平均する。これによって、ローパスフィルタ44から出力される信号(B点電圧)は、検出回路47の受信可能な周波数限界fL以下の周波数の信号に変換され、また、そのピーク電圧が検出回路47の耐圧以下となる。
ローパスフィルタ44から出力された信号は、ハイパスフィルタ46に入力され、低周波のノイズ成分が除去される。ハイパスフィルタ46によってノイズ成分が除去された信号(C点電圧)は、検出回路47のコンパレータcmp1,cmp2に入力される。そして、ハイパスフィルタ46から出力される信号が閾値Vthnを下回る期間の間、コンパレータcmp2の出力信号Vc2がローレベルとなる。また、ハイパスフィルタ46から出力される信号が閾値Vthpを上回る期間の間、コンパレータcmp1の出力信号Vc1がハイレベルとなる。
信号処理回路48では、コンパレータcmp2の出力信号Vc2のパルスが先、コンパレータcmp1の出力信号Vc1のパルスが後の順番で連続して入力されたことが検出される。このため、信号処理回路48は、送信回路24に入力する入力信号に立下りエッジが生じた場合であると判断し、パルス信号Vrを出力する。これにより、時刻t2における入力信号の立下りエッジが、出力信号として復元される。
以上に説明したように、実施例1の信号伝達回路22では、トランス(26a,26b)のコイル外径を小さくしても、受信コイル26bの巻数を送信コイル26aの巻数より大きくすることで、トランスのゲインを大きくする。これによって、安定した信号伝達を可能としている。また、トランスのコイル外径を小さくし、受信コイル26bの巻数を送信コイル26aの巻数より大きくすると、受信コイル26bから出力される信号は、検出回路47の耐圧を超え、また、検出回路47の受信可能な周波数限界を超える。ただし、受信コイルから出力される信号は、ローパスフィルタ44によって、その周波数帯域が検出回路47の受信可能範囲内に変換され、また、そのピーク電圧が検出回路47の耐圧以下とされる。これによって、信号伝達回路22は、送信回路24に入力する入力信号を、安定して受信回路28に伝達することができる。
図10は、上述した信号伝達回路22の各点における信号波形をシミュレーションした結果を示している。図10に示すように、送信回路24に入力する入力信号に立上りエッジが生じると、受信コイル26bで発生する信号(A点電圧)は検出回路47の耐圧(通常、6V)を超える。一方、ローパスフィルタ44から出力される信号(B点電圧)とハイパスフィルタ46から出力される信号(C点電圧)は、検出回路47の耐圧以下に抑えられる。また、これらの信号(B点電圧,C点電圧)は、受信コイル26bで発生する信号と比較して、パルス幅が太くなっている。このため、検出回路47は、ハイパスフィルタ46から入力する信号から、送信回路24に入力する入力信号の立上りエッジを復元することができる。
また、実施例1の信号伝達回路22では、ローパスフィルタ44の後段(検出回路47側)にハイパスフィルタ46を配置する構成としている。このため、ローパスフィルタ44の前段(受信コイル26b側)にハイパスフィルタを配置する構成(図11に示す構成)と比較して、コンデンサの容量値の総和を小さくすることができる。すなわち、図12及び表1に示すように、ローパスフィルタ44を構成する抵抗R1とコンデンサC1,C2の容量と、ハイパスフィルタ46を構成する抵抗R2,R3とコンデンサC3の容量が同一の場合(ケース1,ケース2)、ローパスフィルタ44の後段にハイパスフィルタを配置した構成(ケース1)では、ローパスフィルタの前段にハイパスフィルタを配置した構成(ケース2)と比較して、ゲインが高くなる。また、ローパスフィルタの前段にハイパスフィルタを配置した構成でケース1と同等のゲインを得ようとすると(ケース3)、ハイパスフィルタに用いるコンデンサC3の容量値を大きくしなければならない。したがって、実施例1の信号伝達回路22では、ローパスフィルタ44の後段にハイパスフィルタ46を配置する構成を採用することで、コンデンサの容量を小さくしながら大きなゲインを得ることができる。なお、IC内に抵抗とコンデンサを形成する場合、抵抗と比較してコンデンサは面積が大きくなる。このため、コンデンサの容量を抑えることで、信号伝達回路22をよりコンパクトな面積で形成することができる。
なお、上述した実施例1の各回路の構成は一例であって、本願の技術はこのような形態に限られない。例えば、図13に示すような検出回路52を用いることもできる。検出回路52は、コンパレータcmp1と、信号処理回路56と、RSフリップフロップ58によって構成されている。このような検出回路52を用いる場合、例えば、入力信号の立上りエッジに応じて送信コイル26aに2個のパルス状の電流を流し、入力信号の立下りエッジに応じて送信コイル26aに1個のパルス状の電流を流すようにすればよい。このように送信コイル26aを駆動することで、信号処理回路56は、入力信号に立上りエッジが生じたか、立下りエッジが生じたかを判断することができる。
次に、実施例2の信号伝達装置について説明する。実施例2の信号伝達装置は、実施例1の信号伝達装置22と比較して、ローパスフィルタ44の代わりにクランプ回路62を用いている点で異なる。実施例2の信号伝達装置のその他の構成は、実施例1の信号伝達装置22と等しい。このため、実施例1と同一の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
図14に示すように、受信回路60は、クランプ回路62と、ハイパスフィルタ46と、検出回路47を備えている。クランプ回路62の入力端子には受信コイル26bが接続され、受信コイル26bから出力される受信信号がクランプ回路62に入力される。なお、実施例2では、受信コイル26bの一方の電位(すなわち、クランプ回路62に接続されていない方の電位)を0.5×Vdd(電源電位)だけバイアスしている。このため、図16に示すように、受信コイル26bから出力される信号は、0.5×Vdd(電源電位)だけレベルがシフトしている。
クランプ回路62は、例えば、図15に示す構成を採ることができる。すなわち、クランプ回路62は、コンデンサD1,D2で構成することができる。クランプ回路62は、図16に示すように、受信コイル26bから出力される信号を、電源電位Vddを超えないようにクランプすると共に、接地電位(0V)未満とならないようにクランプする。これによって、クランプ回路62から出力される信号のピーク電圧は、検出回路47の耐圧以下となる。また、クランプ回路62を実際に素子で構成すると、クランプ回路62は寄生容量を有する。また、図15に示すようにクランプ回路62をダイオードで構成した場合は、クランプ回路62を構成するダイオードが逆回復特性を有している。これらのため、受信コイル26bから入力する信号のパルス幅が増大し、その分だけ低周波帯域の信号に変換される。その結果、クランプ回路62から出力される信号は、ピーク電圧が検出回路47の耐圧以下となり、また、周波数帯域が検出回路47の検出可能な周波数領域内となる。したがって、実施例2の信号伝達回路においても、送信回路に入力する入力信号を、安定して受信回路60に伝達することができる。
なお、上述した実施例2では、図15に示すクランプ回路62を用いたが、図17に示すクランプ回路74を用いることもできる。クランプ回路74では、受信コイルとダイオードD1,D2の間に抵抗R1が配置される。
以上、本願の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、受信コイル26bとハイパスフィルタの間には、図18に示す回路を配置するようにしてもよい。図18に示す回路は、ローパスフィルタとクランプ回路が接続されたものである。このような回路を用いても、受信コイル26bから出力される信号を低周波数帯域の信号に変換し、かつ、そのピーク電圧を低下させることができる。
例えば、受信コイル26bとハイパスフィルタの間には、図18に示す回路を配置するようにしてもよい。図18に示す回路は、ローパスフィルタとクランプ回路が接続されたものである。このような回路を用いても、受信コイル26bから出力される信号を低周波数帯域の信号に変換し、かつ、そのピーク電圧を低下させることができる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
Claims (4)
- 入力信号に応じて駆動される送信コイルと、
送信コイルの駆動に応じて受信信号を出力する受信コイルと、
受信コイルから出力される受信信号が入力する前処理回路と、
前処理回路から出力される信号から前記入力信号を検出する検出回路と、を備えており、
送信コイルは、第1平面上に配置され、第1の巻数を有する第1導電部を備えており、
受信コイルは、第2平面上に配置され、第1の巻数よりも多い第2の巻数を有する第2導電部を備えており、
送信コイルと受信コイルは、受信コイルから出力される受信信号のピーク周波数が検出回路の受信可能な周波数限界を超える周波数となり、かつ、受信コイルから出力される受信信号のピーク電圧が検出回路の耐圧を超えるように構成されており、
前処理回路が、受信コイルから出力される受信信号を、検出回路が受信可能な周波数範囲内の信号に変換すると共に検出回路の耐圧以下の電圧の信号に変換して出力する、信号伝達装置。 - 前処理回路が、第1所定周波数以下の信号を通過させるローパスフィルタである、請求項1に記載の信号伝達装置。
- 前処理回路と検出回路の間には、第2所定周波数以上の信号を通過させるハイパスフィルタが配置されており、
第2所定周波数は、第1所定周波数よりも低く設定されており、
検出回路は、ハイパスフィルタから出力される信号から入力信号を検出する、請求項2に記載の信号伝達装置。 - 前処理回路が、受信コイルから入力する受信信号を所定の電位でクランプするクランプ回路である、請求項1に記載の信号伝達装置。
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