JP6952493B2

JP6952493B2 - 通信システムおよび中継装置

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Publication number: JP6952493B2
Application number: JP2017099816A
Authority: JP
Inventors: 正裕石原; 薫久青木; 亘浜本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-05-19
Filing date: 2017-05-19
Publication date: 2021-10-20
Anticipated expiration: 2037-05-19
Also published as: JP2018196044A

Description

本発明は、通信システムおよび中継装置に関する。

オープンコレクタ出力端と高インピーダンスの入力端とを有する２つの通信回路の間で双方向通信を行う技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。また、この技術を利用して、機器と、機器に機能を付加するためのアダプタと、の間で双方向通信を行う通信システムも提供されている。この通信システムでは、機器とアダプタとがそれぞれオープンコレクタ出力端を有する送信回路と、プルアップ抵抗に接続された高インピーダンスの入力端と、を備え、機器とアダプタのいずれか一方のオープンコレクタ出力端が、信号線を介して他方の入力端に接続されている。

特開平９−１８５２４号公報

ところで、前述の通信システムを設置する場所によっては、機器とアダプタとの間の距離を長くせざるを得ない場合がある。この場合、機器とアダプタとの間の距離に応じて信号線の長さを長くする必要があり、その分、信号線の静電容量の影響により信号の遅延が生じたり、外部から信号線を介して機器へ入力されるノイズの影響を受けたりする場合がある。この場合、機器とアダプタとの間で通信不良が生じる虞がある。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、通信装置間で良好に通信できる通信システムおよび中継装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る通信システムは、
第１受信回路と、前記第１受信回路の入力端に接続され且つ第１電源の高電位側の出力端にプルアップ抵抗として機能する第１抵抗を介して接続される第１受信端子と、を有する第１通信装置と、
第２送信回路と、前記第２送信回路により駆動される第２スイッチング素子と、前記第２スイッチング素子に接続された第２送信端子と、を有する第２通信装置と、
前記第１電源から前記第２通信装置へ給電するための給電路と、前記第２送信端子に第１信号線を介して接続されるとともに前記給電路にプルアップ抵抗として機能する第２抵抗を介して接続された第１入力端子と、前記第１入力端子と前記第１受信端子に接続された第１出力端子との間に接続された第１バッファ回路と、を有する中継装置と、を備え、
前記第２抵抗は、一端が前記給電路に接続された第５抵抗と、一端が前記第５抵抗の他端に接続され他端が前記第１入力端子に接続された第６抵抗と、前記給電路と前記第１入力端子との間に接続された第７抵抗と、から構成され、
前記第１バッファ回路は、前記第５抵抗と前記第６抵抗との間に接続され、前記給電路と前記第５抵抗と前記第６抵抗との間との電位差に応じてオンオフする第３スイッチング素子を有し、
前記第５抵抗および前記第６抵抗の抵抗値は、前記第７抵抗の抵抗値よりも大きく、
前記第５抵抗と前記第６抵抗との直列回路と、前記第７抵抗と、の並列回路の抵抗値は、前記第１抵抗の抵抗値よりも小さい。

本発明によれば、第１通信装置が、第１電源の高電位側の出力端に第１抵抗を介して接続されるとともに前記第１受信回路に接続された第１受信端子を有し、中継装置が、第２通信装置の第２送信端子に第１信号線を介して接続されるとともに給電路に第２抵抗を介して接続された第１入力端子を有する。そして、第２抵抗の抵抗値が、第１抵抗の抵抗値よりも小さい。これにより、第１受信回路が受信する信号の第２送信回路が送信する信号に対する主要な遅延時間は、第２送信端子が第１受信端子に直接接続された場合のそれに比べて短縮される。従って、第１通信装置と第２通信装置との間での上記遅延に起因した通信不良の発生が低減される。

本発明の実施の形態１に係る通信システムの回路図（Ａ）は実施の形態１に係る通信システムの機器からアダプタへ信号を送信する動作を説明するためのタイムチャート、（Ｂ）は実施の形態１に係る通信システムのアダプタから機器へ信号を送信する動作を説明するためのタイムチャート実施の形態２に係る通信システムの回路図（Ａ）は実施の形態２に係る通信システムの機器からアダプタへ信号を送信する動作を説明するためのタイムチャート、（Ｂ）は実施の形態２に係る通信システムのアダプタから機器へ信号を送信する動作を説明するためのタイムチャート変形例に係る通信システムの回路図変形例に係る通信システムの回路図変形例に係る通信システムの機器からアダプタへ信号を送信する動作を説明するためのタイムチャート

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１に係る通信システムについて図面を参照しながら説明する。本実施の形態に係る通信システムは、図１に示すように、機器１と、機器１の追加的機能を実現するために機器１に接続されるアダプタ２と、機器１とアダプタ２との間で良好に通信するための中継装置３と、を備える。ここで、機器１が第１通信装置に相当し、アダプタ２が第２通信装置に相当する。また、アダプタ２と中継装置３との間には、機器１からアダプタ２へ電力供給を行うための給電線Ｌ１１と、機器１とアダプタ２との間での通信を行うための第１信号線Ｌ１２１および第２信号線Ｌ１２２と、が介在している。

機器１は、第１電源（図示せず）と、第１電源の高電位側の出力端に接続された電源線Ｖｃｃ１と、第１受信回路１１１と、第１受信回路１１１の入力端に接続され且つ電源線Ｖｃｃ１に第１抵抗である抵抗Ｒ１を介して接続される第１受信端子である端子ｔｅ１３と、を有する。例えば抵抗Ｒ１は、端子ｔｅ１３の電位をプルアップするプルアップ抵抗として機能する。また、機器１は、第１送信回路１１２と、第１送信回路１１２により駆動される第１スイッチング素子であるスイッチング素子Ｑ１と、スイッチング素子Ｑ１に接続された第１送信端子である端子ｔｅ１４と、を有する。スイッチング素子Ｑ１により第１送信回路１１２のオープンコレクタ出力端が構成されている。スイッチング素子Ｑ１は、ｎｐｎ型トランジスタであり、ベースが第１送信回路１１２の出力端に接続され、エミッタが接地されるとともに、コレクタが端子ｔｅ１４に接続されている。スイッチング素子Ｑ１は、機器１のオープンコレクタ出力回路を構成している。更に、機器１は、アダプタ２へ電力を供給するための端子ｔｅ１１、ｔｅ１２を有する。端子ｔｅ１１は、電源線Ｖｃｃ１に接続され、端子ｔｅ１２は、接地されている。

アダプタ２は、電源線Ｖｃｃ２と、第２送信回路２１１と、第２送信回路２１１により駆動される第２スイッチング素子であるスイッチング素子Ｑ４と、スイッチング素子Ｑ４に接続された第２送信端子である端子ｔｅ２３と、を有する。スイッチング素子Ｑ４により第２送信回路２１１のオープンコレクタ出力端が構成されている。電源線Ｖｃｃ２は、給電線Ｌ１１および後述の給電路Ｌ３１を介して機器１の電源線Ｖｃｃ１に接続されている。即ち、電源線Ｖｃｃ２は、機器１の第１電源の高電位側の出力端に接続されている。スイッチング素子Ｑ４は、ｎｐｎ型トランジスタであり、ベースが第２送信回路２１１の出力端に接続され、エミッタが接地されるとともに、コレクタが端子ｔｅ２３に接続されている。スイッチング素子Ｑ４は、アダプタ２のオープンコレクタ出力回路を構成している。また、アダプタ２は、第２受信回路２１２と、電源線Ｖｃｃ２に第３抵抗である抵抗Ｒ４を介して接続されるとともに第２受信回路２１２に接続された第２受信端子である端子ｔｅ２４と、を有する。抵抗Ｒ４は、端子ｔｅ２４の電位をプルアップするプルアップ抵抗として機能する。更に、アダプタ２は、機器１から電力供給を受けるための端子ｔｅ２１、ｔｅ２２を有する。端子ｔｅ２１は、電源線Ｖｃｃ１に接続され、端子ｔｅ２２は、接地されている。ここで、抵抗Ｒ４の抵抗値は、電源線Ｖｃｃ２からアダプタ２の第２送信回路２１１へ流れる電流の電流値が第２送信回路２１１の定格電流値以下となるように設定されている。

中継装置３は、給電路Ｌ３１に接続された電源線Ｖｃｃ３と、第１入力端子である端子ｔｅ３７と、端子ｔｅ３７と機器１の端子ｔｅ１３に直結された第１出力端子である端子ｔｅ３３との間に接続された第１バッファ回路３０と、を有する。端子ｔｅ３７は、アダプタ２の端子ｔｅ２３に第１信号線Ｌ１２１を介して接続されるとともに電源線Ｖｃｃ３に抵抗Ｒ２を介して接続されている。ここで、抵抗Ｒ２の抵抗値は、機器１の抵抗Ｒ１の抵抗値よりも小さい。また、中継装置３は、第２入力端子である端子ｔｅ３４と、端子ｔｅ３４とアダプタ２の端子ｔｅ２４に第２信号線Ｌ１２２を介して接続された第２出力端子である端子ｔｅ３８との間に接続された第２バッファ回路３１と、を有する。端子ｔｅ３４は、機器１の端子ｔｅ１４に直結されるとともに電源線Ｖｃｃ３に第４抵抗である抵抗Ｒ３を介して接続されている。また、抵抗Ｒ３の抵抗値は、電源線Ｖｃｃ３から機器１の第１送信回路１１２へ流れる電流の電流値が第１送信回路１１２の定格電流値以下となるように設定されている。

更に、中継装置３は、機器１からアダプタ２へ中継装置３を介して給電するための４つの端子ｔｅ３１、ｔｅ３２、ｔｅ３５、ｔｅ３６と、２つの給電路Ｌ３１、Ｌ３２と、を有する。端子ｔｅ３１と端子ｔｅ３５とは、給電路Ｌ３１を介して接続され、端子ｔｅ３２と端子ｔｅ３６とは、給電路Ｌ３２を介して接続されている。端子ｔｅ３１、ｔｅ３２は、それぞれ機器１の端子ｔｅ１１、ｔｅ１２に接続されている。端子ｔｅ３５、ｔｅ３６は、それぞれアダプタ２の端子ｔｅ２１、ｔｅ２２に給電線Ｌ１１を介して接続されている。

第１バッファ回路３０は、端子ｔｅ３７に生じる電位に応じてオンオフするスイッチング素子Ｑ２２と、スイッチング素子Ｑ２２と連動してオンオフするスイッチング素子Ｑ２１と、を有する。スイッチング素子Ｑ２２は、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタであり、エミッタが電源線Ｖｃｃ３に接続されコレクタが抵抗Ｒ２１の一端に接続されるとともに、ベースが抵抗Ｒ２３を介して端子ｔｅ３７に接続されている。また、スイッチング素子Ｑ２２のエミッタとベースとの間には、抵抗Ｒ２４が接続されている。抵抗Ｒ２４と抵抗Ｒ２３との直列回路と、抵抗Ｒ２と、の並列回路が、第２抵抗に相当する。抵抗Ｒ２３、Ｒ２４の抵抗値の比は、電源線Ｖｃｃ３の電圧を抵抗Ｒ２３、Ｒ２４で分圧してなる電圧の電圧値が、スイッチング素子Ｑ２２がオンする電圧閾値以下となるように設定されている。スイッチング素子Ｑ２１は、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタであり、エミッタが接地されコレクタが端子ｔｅ３３に接続されるとともに、ベースがスイッチング素子Ｑ２２の前述の抵抗Ｒ２１の他端に接続されている。また、スイッチング素子Ｑ２１のエミッタとベースとの間には、抵抗Ｒ２２が接続されている。抵抗Ｒ２３、Ｒ２４の抵抗値は、抵抗Ｒ２の抵抗値よりも大きい。そして、抵抗Ｒ２４と抵抗Ｒ２３との直列回路と、抵抗Ｒ２と、の並列回路の抵抗値は、抵抗Ｒ１の抵抗値よりも小さく設定されている。

第２バッファ回路３１は、２つのスイッチング素子Ｑ３１、Ｑ３２を含むコンプリメンタリ回路である。スイッチング素子Ｑ３１は、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタであり、エミッタが端子ｔｅ３８に接続され、コレクタが電源線Ｖｃｃ３に接続されるとともに、ベースが端子ｔｅ３４に接続されている。スイッチング素子Ｑ３２は、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタであり、エミッタが端子ｔｅ３８に接続され、コレクタが接地されるとともに、ベースが端子ｔｅ３４に接続されている。

次に、本実施の形態に係る通信システムの動作について図２（Ａ）および（Ｂ）を参照しながら説明する。まず、アダプタ２から機器１へ中継装置３を介して信号を送信する場合について説明する。第２送信回路２１１は、図２（Ａ）に示すように、機器１へ送信する情報に応じて、出力電圧を、比較的高いレベル（以下、「Ｈレベル」と称する。）の電圧と比較的低いレベル（以下、「Ｌレベル」と称する。）の電圧とに切り換える。第２送信回路２１１の出力電圧がＨレベルの場合、スイッチング素子Ｑ４がオンし、スイッチング素子Ｑ２２のベースの電位が低下する。このため、スイッチング素子Ｑ２２がオンし、電源線Ｖｃｃ３の電圧を抵抗Ｒ２１、Ｒ２２で分圧してなる電圧が、スイッチング素子Ｑ２１のベースとエミッタとの間に印加される。そうすると、スイッチング素子Ｑ２１がオンし、第１受信回路１１１にＬレベルの電圧が入力される。一方、第２送信回路２１１の出力電圧がＬレベルの場合、スイッチング素子Ｑ４がオフし、スイッチング素子Ｑ２２のベース電圧が抵抗Ｒ２を介して電源線Ｖｃｃ３の電圧にプルアップされる。このとき、スイッチング素子Ｑ２２がオフし、スイッチング素子Ｑ２１のベース電位が、抵抗Ｒ２２を介して接地電位にプルダウンされる。そうすると、スイッチング素子Ｑ２１がオフし、端子ｔｅ１３の電圧が抵抗Ｒ１を介して電源線Ｖｃｃ３の出力電圧にプルアップされ、第１受信回路１１１にＨレベルの電圧が入力される。このようにして、第１受信回路１１１には、アダプタ２の第２送信回路２１１から出力される電圧信号に対して正負が反転した電圧信号が入力される。

次に、機器１からアダプタ２へ中継装置３を介して信号を送信する場合について説明する。第１送信回路１１２は、図２（Ｂ）に示すように、アダプタ２へ送信する情報に応じて、出力電圧をＨレベルの電圧とＬレベルの電圧とに切り換える。第１送信回路１１２の出力電圧がＨレベルの場合、スイッチング素子Ｑ１がオンし、スイッチング素子Ｑ３１、Ｑ３２のベースの電位が接地電位になる。このとき、スイッチング素子Ｑ３１がオフし、スイッチング素子Ｑ３２がオンする。そうすると、第２受信回路２１２にＬレベルの電圧が入力される。一方、第１送信回路１１２の出力電圧がＬレベルの場合、スイッチング素子Ｑ１がオフし、スイッチング素子Ｑ３１、３２のベース電圧が抵抗Ｒ３を介して電源線Ｖｃｃ３の出力電圧にプルアップされる。このとき、スイッチング素子Ｑ３１がオンし、スイッチング素子Ｑ３２がオフする。そうすると、端子ｔｅ２４の電圧が抵抗Ｒ４を介して電源線Ｖｃｃ２の出力電圧にプルアップされ、第２受信回路２１２にＨレベルの電圧が入力される。このようにして、第２受信回路２１２には、第１送信回路１１２から出力される電圧信号に対して正負が反転した電圧信号が入力される。

ここで、スイッチング素子Ｑ４がオンすることによりスイッチング素子Ｑ２２のベース電圧が低下してスイッチング素子Ｑ２２がオンし、それによりスイッチング素子Ｑ２１のベース電圧をオン電圧以上に上昇し、スイッチング素子Ｑ２１がオンして端子ｔｅ１３の電圧を低下させるまでに要する時間を第１時間とする。一方、アダプタ２を、第１信号線Ｌ１２１を介して機器１に接続した場合において、スイッチング素子Ｑ４がオンすることにより、端子ｔｅ１３の電圧を低下させるまでに要する時間を第２時間とする。ここにおいて、前述のように抵抗Ｒ２４と抵抗Ｒ２３との直列回路と、抵抗Ｒ２と、の並列回路の抵抗値は、抵抗Ｒ１の抵抗値よりも小さく設定されている。従って、第１時間は、第２時間に比べて短くなるので、その分、第１受信回路１１１が受信する信号の第２送信回路２１１が送信する信号に対する主要な遅延時間を短縮できる。ここで、主要な遅延時間とは、第１受信回路１１１が受信する信号が、ＬレベルからＨレベルに立ち上がる際の遅延時間を意味する。

より詳細には、第１受信回路１１１が受信する信号の第２送信回路２１１が送信する信号に対する主要な遅延時間は、電源線Ｖｃｃ３から抵抗Ｒ２４、Ｒ２３、Ｒ２を通じて流れる電流により第１信号線Ｌ１２１の浮遊容量を充電する時間と、スイッチング素子Ｑ２１、Ｑ２２がオフするのに要する時間と、電源線Ｖｃｃ１から抵抗Ｒ１を通じて流れる電流によりスイッチング素子Ｑ２１と第１受信回路１１１との間に生じる浮遊容量を充電する時間との和に相当する。一方、アダプタ２が機器１に直接接続された場合における、第１受信回路１１１が受信する信号の第２送信回路２１１が送信する信号に対する主要な遅延時間は、電源線Ｖｃｃ１から抵抗Ｒ１を通じて流れる電流により第１信号線Ｌ１２１の浮遊容量を充電する時間に相当する。そして、本実施の形態に係る通信システムでは、上記主要な遅延時間が、アダプタ２が機器１に直接接続された場合におけるそれに比べて短縮されるように、抵抗Ｒ２４、Ｒ２３、Ｒ２の抵抗値並びに電源線Ｖｃｃ３の電圧が設定されている。

以上説明したように、本実施の形態に係る通信システムでは、第１受信回路１１１が受信する信号の第２送信回路２１１が送信する信号に対する主要な遅延時間が、アダプタ２が機器１に直接接続された場合におけるそれに比べて短縮されるように、抵抗Ｒ２４、Ｒ２３、Ｒ２の抵抗値並びに電源線Ｖｃｃ３の電圧が設定されている。これにより、第１受信回路１１１が受信する信号の第２送信回路２１１が送信する信号に対する主要な遅延時間は、アダプタ２が機器１に直接接続された場合のそれに比べて短縮される。従って、機器１とアダプタ２との間での上記遅延に起因した通信不良の発生が低減される。また、中継装置３は、端子ｔｅ３７、ｔｅ３３の間に接続された第１バッファ回路３０を有する。これにより、外部から第１信号線Ｌ１２１を介して端子ｔｅ３７へ入力されるノイズが第１バッファ回路３０で吸収されるので、第１受信回路１１１で受信する信号のノイズ成分が低減される。従って、機器１とアダプタ２との間での信号に含まれるノイズ成分に起因した通信不良の発生が低減される。それ故、第１通信装置と第２通信装置との間で良好に通信できる。

また、本実施の形態に係る通信システムでは、アダプタ２が、第２受信回路２１２と、電源線Ｖｃｃ２に抵抗Ｒ４を介して接続されるとともに第２受信回路２１２に接続された端子ｔｅ２４と、を有する。そして、中継装置３は、機器１の端子ｔｅ１４に接続されるとともに電源線Ｖｃｃ３に抵抗Ｒ３を介して接続された端子ｔｅ３４を有する。そして、抵抗Ｒ３の抵抗値は、電源線Ｖｃｃ３から第１送信回路１１２へ流れる電流の電流値が第１送信回路１１２の定格電流値以下となるように設定されている。また、第２バッファ回路３１が、端子ｔｅ３４とアダプタ２の端子ｔｅ２４に第２信号線Ｌ１２２を介して接続された端子ｔｅ３８との間に接続されている。これにより、抵抗Ｒ３の抵抗値を電源線Ｖｃｃ３から第１送信回路１１２へ流れる電流の電流値が第１送信回路１１２の定格電流値以下となるように設定しつつ、抵抗Ｒ４の抵抗値を小さくすることができる。

更に、本実施の形態に係る第２バッファ回路３１は、２つのスイッチング素子Ｑ３１、Ｑ３２を含むコンプリメンタリ回路である。この第２バッファ回路３１は、例えば既存のアダプタ２を使用する場合のようにアダプタ２の抵抗Ｒ４の抵抗値を小さくすることができない場合であっても信号の遅延を改善するためのものである。即ち、中継装置３を介さずにアダプタ２を機器１に直接接続した場合、機器１のスイッチング素子Ｑ１がオフになると、抵抗値の大きい抵抗Ｒ４を通じて流れる電流により第２信号線Ｌ１２２に生じる浮遊容量が充填されるため信号の遅延が大きくなってしまう。これに対して、本実施の形態では、第２バッファ回路３１を備えることにより、機器１のスイッチング素子Ｑ１がオフになると、スイッチング素子Ｑ３１を通じて流れる電流により第２信号線Ｌ１２２に生じる浮遊容量が高速に充填される。従って、その分、信号の遅延が改善される。

（実施の形態２）
本実施の形態に係る通信システムは、中継装置の回路構成が実施の形態１に係る通信システムと相違する。以下、本実施の形態に係る通信システムについて図面を参照しながら説明する。本実施の形態に係る通信システムは、図３に示すように、機器１と、アダプタ２と、機器１とアダプタ２との間での通信状態を改善するための中継装置２０３と、を備える。なお、図３において実施の形態１と同様の構成については図１と同一の符号を付している。

中継装置２０３は、給電路Ｌ２３１におけるチョークトランスＭと端子ｔｅ３５との間に接続された電源線Ｖｃｃ３と、給電路Ｌ２３１におけるチョークトランスＭと端子ｔｅ３１との間に接続された電源線Ｖｃｃ４と、端子ｔｅ３７と、端子ｔｅ３７と機器１の端子ｔｅ１３に接続された端子ｔｅ３３との間に接続された第１バッファ回路２３０と、を有する。端子ｔｅ３７は、アダプタ２の端子ｔｅ２３に第１信号線Ｌ１２１を介して接続されるとともに電源線Ｖｃｃ３に抵抗Ｒ２を介して接続されている。また、中継装置２０３は、端子ｔｅ３４と、端子ｔｅ３４とアダプタ２の端子ｔｅ２４に第２信号線Ｌ１２２を介して接続された端子ｔｅ３８との間に接続された第２バッファ回路２３１と、を有する。端子ｔｅ３４は、機器１の端子ｔｅ１４に接続されるとともに電源線Ｖｃｃ４に抵抗Ｒ３を介して接続されている。端子ｔｅ３１と端子ｔｅ３５とは、給電路Ｌ２３１を介して接続され、端子ｔｅ３２と端子ｔｅ３６とは、給電路Ｌ２３２を介して接続されている。給電路Ｌ２３１、Ｌ２３２の間には、チョークトランスＭが介在している。

第１バッファ回路２３０は、端子ｔｅ３７と端子ｔｅ３３とを電気的に絶縁する第１絶縁素子であるフォトカプラ３２と、端子ｔｅ３７に生じる電位に応じてオンオフするスイッチング素子Ｑ２２と、を有する。フォトカプラ３２は、アノードが抵抗Ｒ２１の他端に接続され、カソードが接地されたＬＥＤ（Light Emitting Diode）３２１と、エミッタが接地されコレクタが端子ｔｅ３３に接続されたフォトトランジスタ３２２と、を有する。フォトカプラ３２は、スイッチング素子Ｑ２２のオンオフに連動してオンオフする。

第２バッファ回路２３１は、端子ｔｅ３４と端子ｔｅ３８とを電気的に絶縁する第２絶縁素子であるフォトカプラ３３と、端子ｔｅ３４に生じる電位に応じてオンオフするスイッチング素子Ｑ３３と、を有する。スイッチング素子Ｑ３３は、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタであり、エミッタが電源線Ｖｃｃ４に接続されコレクタが抵抗Ｒ３３の一端に接続されるとともに、ベースが抵抗Ｒ３１を介して端子ｔｅ３４に接続されている。また、スイッチング素子Ｑ３３のエミッタとベースとの間には、抵抗Ｒ３２が接続されている。フォトカプラ３３は、アノードが抵抗Ｒ３３の他端に接続されカソードが接地されたＬＥＤ３３１と、エミッタが接地されコレクタが端子ｔｅ３８に接続されたフォトトランジスタ３３２と、を有する。フォトカプラ３３は、スイッチング素子Ｑ３３のオンオフに連動してオンオフする。

次に、本実施の形態に係る通信システムの動作について図４（Ａ）および（Ｂ）を参照しながら説明する。まず、アダプタ２から機器１へ中継装置２０３を介して信号を送信する場合について説明する。第２送信回路２１１は、図４（Ａ）に示すように、機器１へ送信する情報に応じて、出力電圧を、Ｈレベルの電圧とＬレベルの電圧とに切り換える。第２送信回路２１１の出力電圧がＨレベルの場合、スイッチング素子Ｑ４がオンし、スイッチング素子Ｑ２２のベースの電位が低下する。このとき、スイッチング素子Ｑ２２がオンし、電源線Ｖｃｃ３からフォトカプラ３２のＬＥＤ３２１へ電流が流れＬＥＤ３２１が発光する。そうすると、フォトカプラ３２のフォトトランジスタ３２２がオンし、第１受信回路１１１への入力電圧がＬレベルになる。一方、第２送信回路２１１の出力電圧がＬレベルの場合、スイッチング素子Ｑ４がオフし、スイッチング素子Ｑ２２のベース電圧が抵抗Ｒ２を介して電源線Ｖｃｃ３の出力電圧にプルアップされる。このとき、スイッチング素子Ｑ２２がオフし、フォトカプラ３２のＬＥＤ３２１に電流が流れない。そうすると、フォトカプラ３２のフォトトランジスタ３２２がオフし、端子ｔｅ１３の電圧が抵抗Ｒ１を介して電源線Ｖｃｃ１の出力電圧にプルアップされ、第１受信回路１１１への入力電圧がＨレベルになる。このようにして、第１受信回路１１１には、第２送信回路２１１から出力される電圧信号に対して正負が反転した電圧信号が入力される。

次に、機器１からアダプタ２へ中継装置２０３を介して信号を送信する場合について説明する。第１送信回路１１２は、図４（Ｂ）に示すように、アダプタ２へ送信する情報に応じて、出力電圧をＨレベルの電圧とＬレベルの電圧とに切り換える。第１送信回路１１２の出力電圧がＨレベルの場合、スイッチング素子Ｑ１がオンし、スイッチング素子Ｑ３３のベースの電位が接地電位になる。このとき、スイッチング素子Ｑ３３がオンし、電源線Ｖｃｃ４からフォトカプラ３３のＬＥＤ３３１へ電流が流れＬＥＤ３３１が発光する。そうすると、フォトカプラ３３のフォトトランジスタ３３２がオンし、第２受信回路２１２への入力電圧がＬレベルになる。一方、第１送信回路１１２の出力電圧がＬレベルの場合、スイッチング素子Ｑ１がオフし、スイッチング素子Ｑ３３のベース電圧が抵抗Ｒ３を介して電源線Ｖｃｃ４の出力電圧にプルアップされる。このとき、スイッチング素子Ｑ３３がオフし、フォトカプラ３３のＬＥＤ３３１に電流が流れない。そうすると、フォトカプラ３３のフォトトランジスタ３３２がオフし、端子ｔｅ２４の電圧が抵抗Ｒ４を介して電源線Ｖｃｃ２の電圧にプルアップされ、第２受信回路２１２への入力電圧がＨレベルになる。このようにして、第２受信回路２１２には、第１送信回路１１２から出力される電圧信号に対して正負が反転した電圧信号が入力される。

以上説明したように、本実施の形態に係る通信システムによれば、第１バッファ回路２３０が、端子ｔｅ３７と端子ｔｅ３３とを電気的に絶縁するフォトカプラ３２を有する。これにより、外部から第１信号線Ｌ１２１を介して中継装置２０３へ入力されるノイズの第１受信回路１１１への入力が抑制される。また、フォトカプラ３２の端子ｔｅ３７側の回路へ電流を供給する電源線Ｖｃｃ３は、給電路Ｌ２３１におけるチョークコイルＭよりも端子ｔｅ３５側に接続されている。そして、機器１からアダプタ２へ給電路Ｌ２３１を通じて伝送される高周波のノイズ成分が、チョークコイルＭにより遮断される。これにより、機器１からアダプタ２へ伝送される高周波のノイズ成分の、アダプタ２から機器１へ送信される信号への影響が低減される。従って、機器１の第１受信回路１１１が受信する信号に含まれるノイズ成分に起因した第１受信回路１１１の誤動作の発生が低減される。

また、本実施の形態に係る通信システムによれば、第２バッファ回路２３１が、端子ｔｅ３４と端子ｔｅ３８とを電気的に絶縁するフォトカプラ３３を有する。これにより、機器１から漏洩するノイズ成分の第２受信回路２１２への到達が抑制される。また、フォトカプラ３３の端子ｔｅ３４側の回路へ電流を供給する電源線Ｖｃｃ４は、給電路Ｌ２３１におけるチョークコイルＭよりも端子ｔｅ３５側に接続されている。そして、アダプタ２から機器１へ給電路Ｌ２３１を通じて伝送される高周波のノイズ成分が、チョークコイルＭにより遮断される。これにより、機器１からアダプタ２へ伝送される高周波のノイズ成分の、アダプタ２から機器１へ送信される信号への影響が低減される。従って、アダプタ２の第２受信回路２１２が受信する信号に含まれるノイズ成分に起因した第２受信回路２１２の誤動作の発生が低減される。

（変形例）
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は前述の実施の形態によって限定されるものではない。例えば、機器が複数の電源を有し、これらの複数の電源からアダプタへ電力を供給する構成の場合、中継装置が、機器の複数の電源のうちの１つから電力供給を受けて他の電源の出力電圧に等しい電圧を出力する電源回路を有する構成であってもよい。

本変形例に係る通信システムは、例えば図５に示すように、２つの電源（図示せず）それぞれの高電位側の出力端に接続された電源線Ｖｃｃ１１、Ｖｃｃ１２を有する機器３０１と、２つの電源線Ｖｃｃ２１、Ｖｃｃ２２を有するアダプタ３０２と、レギュレータ３３４を有する中継装置３０３と、を備える。なお、図５において実施の形態２と同様の構成については図３と同一の符号を付している。機器３０１は、電源線Ｖｃｃ１１に接続された第１電源と、電源線Ｖｃｃ１２に接続され第１電源の出力電圧よりも低い電圧を出力する第２電源とを有する。アダプタ３０２は、機器３０１の第１電源からの電力供給を受けるとともに、機器３０１の第２電源の出力電圧に等しい電圧が印加された状態で動作する。機器３０１は、電源線Ｖｃｃ１２に接続された端子ｔｅ３１１を有する。アダプタ３０２は、電源線Ｖｃｃ２２に接続された端子ｔｅ３２１を有する。中継装置３０３は、機器３０１の端子ｔｅ３１１に接続されるダミー端子ｔｅ３３１と、アダプタ３０２の端子ｔｅ３２１に接続される端子ｔｅ３３２とを有する。

レギュレータ３３４は、高電位側の給電路Ｌ２３１におけるチョークコイルＭよりもアダプタ３０２側に接続され、第２電源の出力電圧と等しい電圧を生成する。レギュレータ３３４は、例えば給電路Ｌ２３１、Ｌ２３２との間の電圧を降圧して端子ｔｅ３３２、ｔｅ３６間に出力する降圧チョッパ回路を備える。また、電源線Ｖｃｃ４は、給電路Ｌ２３１におけるチョークトランスＭと端子ｔｅ３１との間に接続されている。

本構成によっても、実施の形態２と同様に、第１受信回路１１１が受信する信号に含まれるノイズ成分に起因した第１受信回路１１１の誤動作の発生が低減され、第２受信回路２１２が受信する信号に含まれるノイズ成分に起因した第２受信回路２１２の誤動作の発生が低減される。

ところで、中継装置が、機器３０１の電源線Ｖｃｃ１２とアダプタ３０２の電源線Ｖｃｃ２２とを接続する給電路を備える構成の場合、前述のように給電路を介したノイズ成分の伝送の影響を低減するためにこの給電路にもチョークコイルを介挿した構成とする必要がある。但し、中継装置を２つのチョークコイルを備える構成とすると、中継装置が大型化してしまう。これに対して、本変形例に係る中継装置は、比較的小型のレギュレータ３３４を備える構成であるため中継装置３０３の小型化を図ることができるという利点がある。

実施の形態２では、図３に示すように、フォトカプラ３３のフォトトランジスタ３３２のコレクタが端子ｔｅ３８に直接接続された第２バッファ回路２３１を有する中継装置２０３について説明した。但し、これに限定されず、例えば図６に示すように、中継装置４０３は、フォトカプラ３３と端子ｔｅ３８との間に２つのスイッチング素子Ｑ３１、Ｑ３２を含むコンプリメンタリ回路が接続された第２バッファ回路３３０を有するものであってもよい。なお、図６において、実施の形態１および２と同様の構成については図１および図３と同一の符号を付している。ここにおいて、スイッチング素子Ｑ３３、Ｑ３２は、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタであり、スイッチング素子Ｑ３１は、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタである。フォトカプラ３３のフォトトランジスタ３３２のコレクタが、スイッチング素子Ｑ３１、Ｑ３２のベースに接続されている。また、フォトトランジスタ３３２のコレクタは、抵抗Ｒ３４を介して電源線Ｖｃｃ３に接続されている。

次に、本変形例に係る通信システムの動作について説明する。アダプタ２から機器１へ中継装置４０３を介して信号を送信する場合の動作は、実施の形態２と同様である。そこで、機器１からアダプタ２へ中継装置４０３を介して信号を送信する場合について説明する。第１送信回路１１２は、図７に示すように、アダプタ２へ送信する情報に応じて、出力電圧をＨレベルの電圧とＬレベルの電圧とに切り換える。第１送信回路１１２の出力電圧がＨレベルの場合、スイッチング素子Ｑ１がオンし、スイッチング素子Ｑ３３のベースの電位が接地電位になる。このとき、スイッチング素子Ｑ３３がオンし、電源線Ｖｃｃ３からフォトカプラ３３のＬＥＤ３３１へ電流が流れＬＥＤ３３１が発光し、フォトカプラ３３のフォトトランジスタ３３２がオンする。そうすると、スイッチング素子Ｑ３１、Ｑ３２のベースが接地電位になり、スイッチング素子Ｑ３１がオフし、スイッチング素子Ｑ３２がオンし、第２受信回路２１２への入力電圧がＬレベルになる。一方、第１送信回路１１２の出力電圧がＬレベルの場合、スイッチング素子Ｑ１がオフし、スイッチング素子Ｑ３３のベース電圧が抵抗Ｒ３を介して電源線Ｖｃｃ３の出力電圧にプルアップされる。このとき、スイッチング素子Ｑ３３がオフし、フォトカプラ３３のＬＥＤ３３１に電流が流れず、フォトカプラ３３のフォトトランジスタ３３２がオフする。そうすると、スイッチング素子Ｑ３１、Ｑ３２のベースが抵抗Ｒ３４を介して電源線Ｖｃｃ３の電圧にプルアップされ、スイッチング素子Ｑ３１がオンし、スイッチング素子Ｑ３２がオフする。このとき、アダプタ２の端子ｔｅ２４が抵抗Ｒ４を介して電源線Ｖｃｃ２の電圧にプルアップされ、第２受信回路２１２への入力電圧がＨレベルになる。このようにして、第２受信回路２１２には、第１送信回路１１２から出力される電圧信号に対して正負が反転した電圧信号が入力される。

各実施の形態では、スイッチング素子としてバイポーラトランジスタを用いる場合について説明したが、これに限らず、例えばスイッチング素子としてＦＥＴを用いる構成であってもよい。この場合、スイッチング素子Ｑ４は、アダプタ２のオープンドレイン回路を構成し、スイッチング素子Ｑ１は、機器１のオープンドレイン回路を構成している。

各実施の形態では、第１バッファ回路３０、２３０、第２バッファ回路３１、２３１、３３０を備える構成について説明したが、これに限らず、第１バッファ回路３０、２３０、第２バッファ回路３１、２３１、３３０の両方を備えない構成であってもよい。或いは、第１バッファ回路３０、２３０と第２バッファ回路３１、２３１、３３０とのいずれか一方を備えない構成であってもよい。

以上、本発明の実施の形態および変形例（なお書きに記載したものを含む。以下、同様。）について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明は、実施の形態及び変形例が適宜組み合わされたもの、それに適宜変更が加えられたものを含む。

本発明は、機器と機器に機能を追加するためのアダプタとの間で通信を行うシステムに好適に利用することができる。

１，３０１機器、２，３０２アダプタ、３，２０３，３０３，４０３中継装置、１１，２１通信回路、３０，２３０第１バッファ回路、３１，２３１，３３０第２バッファ回路、３２，３３フォトカプラ、１１１第１受信回路、１１２第１送信回路、２１１第２送信回路、２１２第２受信回路、３２１，３３１ＬＥＤ、３２２，３３２フォトトランジスタ、３３４レギュレータ、Ｌ１１給電線、Ｌ１２１第１信号線、Ｌ１２２第２信号線、Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ２３１，Ｌ２３２給電路、Ｍチョークトランス、Ｑ１，Ｑ４，Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ３１，Ｑ３２スイッチング素子、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３，Ｒ２４，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ３３抵抗、ｔｅ１１，ｔｅ１２，ｔｅ１３，ｔｅ１４，ｔｅ２１，ｔｅ２２，ｔｅ２３，ｔｅ２４，ｔｅ３１，ｔｅ３２，ｔｅ３３，ｔｅ３４，ｔｅ３５，ｔｅ３６，ｔｅ３７，ｔｅ３８，ｔｅ３１１，ｔｅ３２１，ｔｅ３３２端子、ｔｅ３３１ダミー端子、Ｖｃｃ１，Ｖｃｃ２，Ｖｃｃ３，Ｖｃｃ４，Ｖｃｃ１１，Ｖｃｃ１２，Ｖｃｃ２１，Ｖｃｃ２２電源線

Claims

第１受信回路と、前記第１受信回路の入力端に接続され且つ第１電源の高電位側の出力端にプルアップ抵抗として機能する第１抵抗を介して接続される第１受信端子と、を有する第１通信装置と、
第２送信回路と、前記第２送信回路により駆動される第２スイッチング素子と、前記第２スイッチング素子に接続された第２送信端子と、を有する第２通信装置と、
前記第１電源から前記第２通信装置へ給電するための給電路と、前記第２送信端子に第１信号線を介して接続されるとともに前記給電路にプルアップ抵抗として機能する第２抵抗を介して接続された第１入力端子と、前記第１入力端子と前記第１受信端子に接続された第１出力端子との間に接続された第１バッファ回路と、を有する中継装置と、を備え、
前記第２抵抗は、一端が前記給電路に接続された第５抵抗と、一端が前記第５抵抗の他端に接続され他端が前記第１入力端子に接続された第６抵抗と、前記給電路と前記第１入力端子との間に接続された第７抵抗と、から構成され、
前記第１バッファ回路は、前記第５抵抗と前記第６抵抗との間に接続され、前記給電路と前記第５抵抗と前記第６抵抗との間との電位差に応じてオンオフする第３スイッチング素子を有し、
前記第５抵抗および前記第６抵抗の抵抗値は、前記第７抵抗の抵抗値よりも大きく、
前記第５抵抗と前記第６抵抗との直列回路と、前記第７抵抗と、の並列回路の抵抗値は、前記第１抵抗の抵抗値よりも小さい、
通信システム。
前記第１通信装置は、第１送信回路と、前記第１送信回路により駆動される第１スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子に接続された第１送信端子と、を更に有し、
前記第２通信装置は、第２受信回路と、前記第１電源の高電位側の出力端にプルアップ抵抗として機能する第３抵抗を介して接続されるとともに前記第２受信回路に接続された第２受信端子と、を更に有し、
前記中継装置は、前記第１送信端子に接続されるとともに前記給電路にプルアップ抵抗として機能する第４抵抗を介して接続された第２入力端子を更に有し、
前記第４抵抗の抵抗値は、前記給電路から前記第１送信回路へ流れる電流の電流値が前記第１送信回路の定格電流値以下となるように設定されている、
請求項１に記載の通信システム。
前記第１バッファ回路は、前記第１入力端子と前記第１出力端子とを電気的に絶縁する第１絶縁素子を有する、
請求項１または２に記載の通信システム。
前記中継装置は、
前記給電路に介挿されたチョークコイルを更に有し、
前記給電路における前記チョークコイルよりも前記第２通信装置側から、前記第１バッファ回路における前記第１絶縁素子よりも前記第１入力端子側へ電流が供給される、
請求項３に記載の通信システム。
前記第１通信装置は、前記第１電源と、前記第１電源の出力電圧よりも低い電圧を出力する第２電源と、を有し、
前記第２通信装置は、前記第１電源からの電力供給を受けるとともに前記第２電源の出力電圧に等しい電圧が印加された状態で動作し、
前記中継装置は、
前記給電路における前記チョークコイルよりも前記第２通信装置側に接続され、前記第２電源の出力電圧と等しい電圧を生成するレギュレータを更に有する、
請求項４に記載の通信システム。
前記中継装置は、前記第２入力端子と前記第２受信端子に第２信号線を介して接続された第２出力端子との間に接続された第２バッファ回路を更に有し、
前記第２バッファ回路は、２つのスイッチング素子を含むコンプリメンタリ回路を有する、
請求項２に記載の通信システム。
前記第２バッファ回路は、前記第２入力端子と前記第２出力端子とを電気的に絶縁する第２絶縁素子を有する、
請求項６に記載の通信システム。
前記中継装置は、
前記給電路に介挿されたチョークコイルを更に有し、
前記給電路における前記チョークコイルよりも前記第１電源側から、前記第２バッファ回路における前記第２絶縁素子よりも前記第２入力端子側へ電流が供給される、
請求項７に記載の通信システム。
前記第２スイッチング素子は、コレクタが前記第２送信端子に接続されたトランジスタであり、オープンコレクタ出力回路を構成している、
請求項１から８のいずれか１項に記載の通信システム。
第１電源の高電位側の出力端にプルアップ抵抗として機能する第１抵抗を介して接続された第１通信装置の第１受信端子に接続された第１出力端子と、
前記第１電源から第２通信装置へ給電するための給電路と、
前記第２通信装置の第２送信端子に第１信号線を介して接続されるとともに前記給電路にプルアップ抵抗として機能する第２抵抗を介して接続された第１入力端子と、前記第１入力端子と前記第１出力端子との間に接続された第１バッファ回路と、を備え、
前記第２抵抗は、一端が前記給電路に接続された第５抵抗と、一端が前記第５抵抗の他端に接続され他端が前記第１入力端子に接続された第６抵抗と、前記給電路と前記第１入力端子との間に接続された第７抵抗と、から構成され、
前記第１バッファ回路は、前記第５抵抗と前記第６抵抗との間に接続され、前記給電路と前記第５抵抗と前記第６抵抗との間との電位差に応じてオンオフする第３スイッチング素子を有し、
前記第５抵抗および前記第６抵抗の抵抗値は、前記第７抵抗の抵抗値よりも大きく、
前記第５抵抗と前記第６抵抗との直列回路と、前記第７抵抗と、の並列回路の抵抗値は、前記第１抵抗の抵抗値よりも小さい、
中継装置。
前記第１通信装置の第１送信端子に接続されるとともに前記給電路にプルアップ抵抗として機能する第４抵抗を介して接続された第２入力端子と、
前記第１電源の高電位側の出力端にプルアップ抵抗として機能する第３抵抗を介して接続された前記第２通信装置の第２受信端子に第２信号線を介して接続された第２出力端子と、を更に備え、
前記第４抵抗の抵抗値は、前記給電路から前記第１送信端子へ供給される電流値が前記第１通信装置の第１送信回路の定格電流値以下となるように設定されている、
請求項１０に記載の中継装置。