JPH03254246A - Ｌａｎ用伝送システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明はＬ　Ａ　Ｎ　（Ｌｏａｃｌ　Ａｅｒａ　Ｎｅｔ
ｗｏｒｋ）に用いて好適な伝送システムに関する。

「従来の技術ｊ 近時、多数の電装品が装備された自動車において、ＬＡ
Ｎの一つである小規模かつ低伝送速度のＬＡＮ用伝送シ
ステムが用いられている。

かかる自動車用ＬＡＮの場合、Ｃ３ＭＡ／ＣＤ（Ｃａｒ
ｒｉｅｒ　５ａｎｓｅ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ／Ｃｏ１１ｓ
ｉｏｎ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）とＡ　Ｍ　Ｐ　（Ａｒｂ
ｉｔｒａｔｉｏｎ　Ｏｎ　Ｍｅｓｓａｇｅ　Ｐｒ１ｏｒ
ｉｔｙ）との組み合わせからなる伝送方式が一般的であ
ると考えられている。

これの代表的なプロトコルとして、ＣＡＭ（Ｃｏｎｔｒ
ｏｌｌｅｒ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）をあげること
ができ、これに用いられる集積回路（ＬＳＩ）として、
米国インテル社製の商品１８２５２ｆｔ　（以下、公知
例の集積回路という）をあげることができる。

上述した自動車用ＬＡＮの場合、取り扱う信号によって
は、信号が誤って伝わるとか、信号が全く伝わらないな
ど、これらのトラブルにより人命にかかわる事故を起こ
しかねない。

それゆえ、たとえば、ＬＡＮの伝送線がオープンしたり
、グランドにショートした場合でも、信号の伝送を可能
にするなど、超高度の信頼性が要求される。

この対策として、特願昭８３−９０１００　（以下従来
発明１という）、特開昭８４−１２Ｅｉ３３　（以下従
来発明２という）のごとく、いくつか発明がすでに提案
されている。

さらに、前記公知の集積回路を用いたＬＡＮ用伝送シス
テムとして、第８図に示すものも提案されている。

第８図の伝送システムにおいて、バス型の伝送路ＴＬは
、二本の伝送線＾、Ｂを含んでおり、これら伝送線Ａ、
Ｂの両端に終端抵抗２ＲＥが設けられているとともに、
複数のノードＮ＋＋、Ｎ＋２．Ｎ＋３が再伝送線Ａ、Ｂ
に並列に接続されており、かつ、伝送線Ａには、抵抗Ｒ
】、ダイオードＤ１を介してＦＥＴ　（Ｐｃｈ型ＭＯ５
ＦＥＴ）Ｑ＋が、伝送線Ｂには抵抗Ｒ２、ダイオードＤ
２を介しＴＦＥＴ（Ｎｃｈ型ＭＯ３ＦＥＴ）Ｑ２がそれ
ぞれ接続されている。

ノードＮｌｌ　（Ｎ１２．Ｎ１３も同じ）の構成は、以
下の通りである。

ノードＮｌ＋　の受信回路Ｒｃは、伝送線Ａ、Ｂに接続
され、かつ、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１７を含む抵抗回路を介在
して集積回路Ｆ内にあるコンパレータに接続されている
。

この抵抗回路は、コンパレータに対し適切なスレショー
ルド電圧を与え、伝送信号の振幅を許容範囲内でできる
だけ小さくし、受信器のコモンモード入力電圧の範囲を
広げて耐ノイズ時性を強くするなどの機能を奏する。

上記ノードＮｌ＋の送信回路ＴＣは、既述のＦＥＴＱｌ
、抵抗Ｒ１、ダイオードＤ１、ＦＥＴＱ２、抵抗Ｒ２゜
ダイオードＤ２などにより構成されている。

第８図の伝送システムにおいて、ノードＮｉｌがリセッ
シブのとき、すなわち、Ｃ３ＭＡ／ＣＤ＋ＡＭＰにおい
て劣性ビットを出力するとき、ＦＥＴＱｌ、　Ｑ２はオ
フとなり、伝送路Ｔｃに対してハイインピーダンスとな
るが、ノードＮ１１　がドミナントのとき、すなわち、
Ｃ３ＭＡ／ＣＤ＋ＡＭＰにおいて優性ビットを出力する
とき、ＦＥＴ（ｌｌ＋、Ｑ２はオンとなり、伝送線Ａか
ら電流が流れ、伝送線Ｂより電流を受ける。

この説明から理解できるように、第８図の伝送システム
では、リセッシブのとき１再伝送線Ａ、Ｂ間の電位が低
い終端抵抗２ＲＥにより殆どないのに対し、ドミナント
のときは、再伝送線Ａ、Ｂ間に電位差があられれる。

その結果、ノードＮ’１ｌ（Ｎ１２．Ｎ１３　も同じ）
の受信回路は、この際の電位差に基づいてコンパレータ
を反転させ、当該ドミナント状態を検知する。

「発明が解決しようとする課題」 上述した従来発明ｌの場合、伝送路（バス）に対して受
信回路をＡＣカップリングし、バスのショートを受信可
能にしているが、これはＡＣカップリングであるため、
ＰＷＭのごとき交流成分を含む信号でないと動作しない
。

上述した従来発明２の場合、基本的には、三つの受信回
路を集積回路内に組みつけねばならないため、集積回路
に要するコストがアップし、他にも、前記公知例の集積
回路に応用することができない不都合をともなう。

さらに、第８図を参照して説明した送受信回路の場合、
伝送線の終端に特性インピーダンスに等しい終端抵抗を
接続しているので、伝送路での反射が少なく、高速伝送
にも使用することができるが、たとえば、伝送路の幹線
、支線において、対をなす伝送線の一方がオーブンショ
ートするなど、伝送路上の故障が生じた場合、伝送路の
全てのノード相互が通信不能となる。

本発明はこのような技術的課題に鑑み、高速伝送の如何
を問わず、たとえ、伝送線の一つに断線故障が生じたと
しても、各ノード相互で通信することができ、他にも、
ＣＡＭへの適用、既成の集積回路の使用、既成の集積回
路を用いる際の雑音の軽減、設備のコストダウン、消費
電流の節減などをはかることのできるＬＡＮ用伝送シス
テムを提供しようとするものである。

ｒＨＮを解決するための手段」 本発明に係るＬＡＮ用伝送システムは、所期の目的を達
成するため、三本以上の伝送線を含む伝送路と、複数の
送受信回路とを備えた伝送回路において、伝送路が駆動
していないときは、両側の伝送線が、その中間の伝送線
およびグランドに対してハイインピーダンスになるとと
もに、当該中間の伝送線が直流的なハイインピーダンス
状態になり、かつ、伝送路が駆動しているときは、上記
両側の伝送線が上記中間の伝送線に対してそれぞれ正方
向、負方向の電圧または電流で駆動することのできる送
信回路と、上記中間の伝送線が、上記両側の伝送線によ
りインピーダンス素子を介して１／２分割された点に接
続され、かつ、上記両側の伝送線に電圧比較手段が接続
されてなる受信回路とが、少なくとも一つずつ上記伝送
回路に接続されていることを特徴とする。

「作用」 本発明に係るＬＡＮ用伝送システムの基本構成と動作に
つき、図面を参照して説明する。

第１図は本発明に係るＬＡＮ用伝送システムの基本構成
を示したものである。

第１図において、バス型の伝送路ＴＬは、図示のごとく
、三本の伝送線Ａ、Ｂ、Ｃを備え、または、図示しない
四本以上の伝送線を備えている。

ここで用いられる伝送線としては、雑音を軽減し、線路
インピーダンスを一定にする上で、トリプルツイスト線
、三線心のシールド線、二線心のシールド線などが望ま
しい。

その際の一例として、中心の二線が伝送線Ａ、Ｂとして
用いられ、外側のシールド部分が伝送線Ｃとして用いら
れる。

外側のシールド部分を伝送線Ｃとして用いる理由は、た
とえば、既設の設備がシールド二心線を用いている場合
、これと同じ伝送路を用いることができ、経済的となる
からである。

かかる伝送路Ｔ［において、伝送線Ａ、Ｂ相互の両端、
伝送線Ｂ、Ｃ相互の両端には終端抵抗ＲＥがそれぞれ挿
入されており、これら伝送線ＡＪ、Ｃには、伝送回路と
して、それぞれ送信回路ＴＣ１受信回路ＲＣを備えた複
数のノードＮ１．Ｎ２．　Ｎ３が並列に接続されている
。

伝送路ＴＬには、第８図で述べたノーｔ”Ｎ＋＋　か必
要し応じて伝送線Ａ、Ｂに接続されることもある。

なお、第１図においては、各ノードＮ］、Ｎ？、Ｎ３の
構成が互いに等しいので、ノードＮ１についてのみ詳細
が図示されている。

したがって、ノードＭｌを代表として、各ノードの構成
を以下に説明する。

第１図において、送信回路Ｔｃ、受信回路ＲＣは、伝送
路Ｔ［に対し並列に接続されている。

受信回路ＲＣの場合、互いに等しい抵抗値の抵抗Ｒ２１
，Ｒ２２が、伝送ｉＡ、Ｈの間、伝送線Ｂ、Ｃの間にそ
れぞれ接続されているとともに、電圧比較手段Ｈの入力
端子が伝送線Ａ、Ｂに接続されている。

電圧比較手段Ｈは、たとえば、第８図で述べたように、
スレショールドレベルを決定するための抵抗Ｒ１１〜Ｒ
Ｉ７群とコンパレータとで構成されたものでよく、電圧
比較手段Ｈがこのような構成からなるとき、コンパレー
タが受信ロジック回路Ｇに接続される。

送信回路Ｔｃは、等他回路の一種としてあられされる。

かかる送信回路Ｔｃの場合、各伝送線Ａ、Ｂ、Ｃが各抵
抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３と各スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３
とを介して電圧発生装置（電圧源）　Ｋ＋、Ｒ２に接続
されている。

したがって、電圧発生装置に１が伝送線Ｃを基準にして
正の電圧を伝送線Ａに与え、電圧発生装置に７が伝送線
Ｃを基準にして負の電圧を伝送線Ｂに与え、送信ロジッ
ク回路Ｅが各スイッチ素子５ＩＳ２．Ｓ３をコントロー
ルする。

送信回路Ｔｃにおいて、リセッシブ送信するときは各ス
イッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３をオフにし２　ドミナント
を送信するときは各スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３をオ
ンにするので、これにともない駆動する回路は、伝送線
Ｃに対して、伝送線Ａを正とし、伝送線Ｂを負とする。

上記における電圧発生装置　Ｋ　＋、Ｒ２は、電圧が同
じであることが望ましい。

場合により、電圧発生装置に１、Ｎ２に代えて電流発生
装置（電流源）が用いられることもある。

送信回路ＴＣ側におけるコンデンサＤは、伝送線Ｃとし
て既述の二心シールド線を用いるとき、これに外部雑音
が影響するのを防止する。

伝送線Ｃにおけるグランドとのインピーダンスは、グラ
ンドと交流的に低い状態であってもよいが、少なくとも
、リセッシブ時においては、直流的に、かつ、終端抵抗
ＲＥよりも十分に大きいことが必要である。

その理由は、たとえば、伝送線Ｂがグランドにショート
した場合、伝送線８．０間の終端抵抗ＲＥに電位が発生
し、受信回路ＲＣがドミナントとして誤動作する虞れが
あり、かかる誤動作により伝送不能をきたすからである
。

上述した多重伝送方式の動作につき、第２図を参照して
説明する。

なお、第２図の場合は、説明の便宜上、各伝送線ＡＪ、
Ｃに送信回路丁Ｃ１受信回路ＲＣが一対ずつ接続された
ものが示されている。

第２図において、送信回路Ｔｃ側の各点ａ、ｂ、ｃがオ
ープンしたとき、同図におけるＳ−Ｐ間、Ｓ−Ｔ間Ｖ−
Ｕ間、Ｖ−間、　Ｙ−Ｘ間、　Ｙ−２間、　Ｑ−Ｐ間の
各電位差は第３図のようになる。

この場合、送信回路Ｔｃでは、伝送ｍＣに対して伝送線
Ａが発生する電圧、伝送線Ｃに対して伝送線Ｂが発生す
る電圧はそれぞれＶ、７−Ｖｐであり、抵抗Ｒ１、Ｒ２
、Ｒ３は終端抵抗Ｒ［よりも十分に小さい。

同様に、第２図において受信回路ＲＣ側の各点ｄ、ｅ、
ｆ、ｇ、ｈ、ｉがオーブンしたとき、前記Ｓ−Ｒ間、Ｓ
−Ｔ間、Ｖ−Ｕ間、Ｖ−間、Ｙ−Ｘ間、　Ｙ−２間、　
Ｑ−Ｐ間の各電位差は第４図のようになる。

この場合、電圧比較手段Ｈの入力インピーダンスがｉ抗
Ｒ２＋　に比べて十分に高いので、ａ、ｄ、ｇの各点が
断線したとき、Ｑ−Ｐ間にはＳ−７間の電圧があられれ
る。

また、電圧比較手段Ｈの入力インピーダンスが抵抗Ｒ２
２に比べて十分に高いので、ｂ、　ｅ、　ｈの各点が断
線したとき、Ｑ−Ｐ間にはＳ−Ｐ間の電圧があられれる
。

さらに、ｃ、ｆ、ｉの各点が断線したとき、Ｒ−７間に
はＱ−Ｐ間の電圧があられれる。

したがって、電圧比較手段Ｈのスレショールドレベルを
電圧ｖｐ以下にしておけば、いずれの点が断線した場合
でも、受信回路ＲＣは送信回路Ｔｃからの信号を検出す
ることができ、ゆえに、各伝送線Ａ、Ｂ、Ｃのいずれか
に断線が生じた場合、かかる断線に拘らず、各ノードＮ
１、Ｎ２、Ｎ３相互の伝送が可能となる。

ｒ実　施　例」 はじめ、第５図に例示した本発明の実施例について説明
する。

第５図において、ＬＡＮ用の集積回路Ｆとしては、たと
えば、公知例として述べた商品１８２５２Ｂが用いられ
る。

第５図の送信回路ＴＣ側において、パルストランスＰＴ
における一次側の両端には、抵抗Ｒ５を介して集積回路
ＦのＴＸＯを入力するためのトランジスタＱ＋＋　のコ
レクタと、抵抗Ｒ６を介して集積回路ＦのＴＸＩを入力
するためのトランジスタＱＩ２のコレクタとがそれぞれ
接続されており、パルストランスＰＴにおける一次側の
中点には、抵抗Ｒ４を介して電源Ｖｃｃが接続されてい
る。

第５図の送信回路ＴＣ側において、パルストランスＰ１
の二次側の中点は、伝送線Ｃと相互に接続されており、
パルストランスＰＴの二次側の両端は、いわゆる、ＤＩ
ｌ〜Ｄ］ａによりダイオードのブリッジを構成して、そ
の中出力側が伝送線Ａと相互に接続され、その−出力側
が伝送線Ｂと相互に接続されている。

第５図の受信回路ＲＣは、伝送線Ａ、Ｃ間、伝送線Ｂ、
Ｃ間にそれぞれ抵抗Ｒ２１，Ｒ２２を備えて、これら伝
送線Ａ、Ｂ、Ｃに接続されているとともに、第８図で述
べたと同じく、伝送線Ａ、Ｈの間に抵抗Ｒ１１〜Ｒ１７
を備えて、集積回路Ｆ内のコンパレータに接続されてお
り、かかる受信回路Ｒｃを介して、上記コンパレータの
シュレショールドレベルを設定スることができる。

第５図の実施例において、各ノード相互間で通信を行な
うべく、送信回路ＴＣからドミナントを送信するとき、
Ｆ　Ｅ　ＴＱ＋またはＦＥＴＱ２を１ｂｉｔ時間ごと交
互にオンする。

このとき、集積回路Ｆが既述の商品１８２５２１３であ
れば、これの出力をバイポーラモードにする。

かくて、パルストランスＰＴ内では、ＡＭＩ符号がダイ
オードＤＩｌ　”　Ｉｌ＋ａにより整流されてＮＲＺ符
号に変換されので、Ｉ”　ミナントのとき、伝送線Ｃを
中心として伝送線Ａが正の電圧で駆動し、伝送線Ｂが負
の電圧で駆動する。

つぎに、第６図に例示した本発明の実施例について説明
する。

第６図の実施例も、伝送線Ｃに対して正、負の電圧を供
給することのできる駆動回路である。

第６図において、集積回路ＦのＴＸＯ側にはＦＥＴＱ、
のゲートが接続され、集積回路Ｆ（７）ＴＸＩ側にはＦ
ＥＴＱ２のゲートが接続され、伝送線Ａは抵抗Ｒ１，ダ
イオードＤ１を介してＦＥＴＱｌのドレ・インに接続さ
れ、伝送線Ｂは抵抗Ｒ２、ダイオードＤ２を介してＦＥ
ＴＱ２のドレインに接続され、さらに伝送線Ｃは、抵抗
Ｒ３、ダイオードＤ３を介してＦＥＴＱｌのドレインに
、かつ、抵抗Ｒ４、ダイオードＤ４を介してＦＥＴＱ７
のドレインにそれぞれ接続されている。

第６図の実施例において、リセッシブのときＦＥＴＱｌ
、Ｑ２はオフであって伝送線Ａ、Ｂ、Ｃに対しハイイン
ピーダンスをとり、ドミナントのとき伝送線Ａは抵抗Ｒ
１、ダイオードＤ１を通じて電源Ｖｃｃへ、伝送！ＩＢ
は抵抗Ｒ２、ダイオードＤ２を通じてグランドへ、さら
に、伝送線Ｃは抵抗Ｒ３、ダイオードＤ３、抵抗ＲＡ、
ダイオードＤ４により電圧分割され、したがって、伝送
線Ｃに対し伝送線Ａに正の電位、伝送線Ｃに１／２Ｖｃ
ｃの電圧を与える。

このように、第６図の実施例では、既成の回路にわずか
の部品（抵抗とダイオード）を加えることにより、経済
的で信頼性の高い伝送システムを構成することができる
。

なお、第６図の実施例において、抵抗Ｒ３、Ｒａはこれ
らの抵抗値が比較的低いため、ドミナント時にバス電流
として使わない無駄な電流が、ＦＥＴＱｌ、ダイオード
Ｄ１、抵抗Ｒ３、Ｒ４、ＦＥＴＱ？、タイオードＤ２を
通じて流れ、消費電流が多くなる。

その対策として、第７図に示す手段をあげることができ
る。

第７図の手段は、上記消費電流を抑えるため、伝送線Ｃ
にエミッタフォロアー回路を付加し、ドミナント時に伝
送線Ｃのインピーダンスを下げるようにしたものである
。

すなわち、第７図において、伝送線ＣはＮＰＮトランジ
スタＱ３のエミッタに接続され、トランジスタＱ３のコ
レクタがダイオードＤ３．抵抗Ｒａｌ　を介してＦ　Ｅ
　ＴＱ＋のドレインに接続され、また、伝送線ＣはＰＮ
Ｐ）ランジスタＱ４のエミッタに接続され、トランジス
タＱ４のコレクタがダイオードＤ４抵抗Ｒ４２を介して
ＦＥＴＱ２のドレインに接続され、さらに伝送ｉＡ、Ｂ
間は、抵抗Ｒ４２、ダイオードＤ５．Ｄｂ、抵抗Ｒ４４
で分圧され、抵抗Ｒ４３とダイオードＤ５との接続点、
ダイオードＤ５と抵抗Ｒ４４との接続点に、それぞれＦ
ＥＴＱｌ、Ｑ２のベースが接続されている。

こうした場合、伝送線Ａ、Ｂ間の中点を与える分圧抵抗
Ｒａ３．Ｒａ４は、トランジスタＱ３、Ｑ４を駆動させ
るだけのベース電流で足りるので、比較的抵抗値の大き
いものを用いることができ、ドミナント時の無駄な電流
消費を抑制することができる。

ｒ発明の効果」 以上説明した通り、本発明に係るＬＡＮ用伝送システム
によるときは、伝送路が終端抵抗を備えている場合のよ
うな高速伝送であっても動作することができ、かつ、伝
送路の支線、幹線においてこれらの一つが断線したとし
ても、かかる断線状態において各ノード相互間の信号伝
送を行なうことができるので超高度の信頼性が得られ、
他にもＣＡＨに適用することができ、既成の回路とも接
続の対応がとれるので利便性が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るＬＡＮ用伝送システムの基本構成
を示したは回路図、第２図は同システムの動作を説明す
るための回路図、第３図は同システムにおける送信回路
の正常時、オーブン時の電位差を示した説明図、第４図
は同システムにおける受信回路の正常時、オーブン時の
電位差を示した説明図、第５図は本発明に係るＬＡＮ用
伝送システムの一実施例を示した回路図、第６図は本発
明に係るＬＡＮ用伝送システムの他実施例を示した回路
図、第７図は第６図の実施例における消費電流の抑制手
段を示した回路図、第８図は従来技術に係るＬＡＮ用伝
送システムの回路図である。 ＴＬ・・・・・・・−・・・・・・・・伝送路Ａ、Ｂ、
Ｃ・・・・・・・・・・・・伝送線Ｎｌ、Ｎ２．Ｎ３・
・・・・・・・・・ノードＮ１１．ＮＩ２．ＮＩ３　◆
◆◆◆・◆ノードＦ・・・・・・・・・・・・・・・・
集積回路Ｔｃ・・・・・・・・・・・・・・・・送信回
路Ｒｅ・・・・・・・・・・・・・・・・受信回路Ｒ１
〜Ｒ６・・・・・・・・・・・・抵抗Ｒ１１〜Ｒ１７・
・・・・・・・抵抗 Ｒ２１〜Ｒ２２・・・・・・・・抵抗

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 三本以上の伝送線を含む伝送路と、複数の送受信回路と
   を備えた伝送回路において、伝送路が駆動していないと
   きは、両側の伝送線が、その中間の伝送線およびグラン
   ドに対してハイインピーダンスになるとともに、当該中
   間の伝送線が直流的なハイインピーダンス状態になり、
   かつ、伝送路が駆動しているときは、上記両側の伝送線
   が上記中間の伝送線に対してそれぞれ正方向、負方向の
   電圧または電流で駆動することのできる送信回路と、上
   記中間の伝送線が、上記両側の伝送線によりインピーダ
   ンス素子を介して１／２分割された点に接続され、かつ
   、上記両側の伝送線に電圧比較手段が接続されてなる受
   信回路とが、少なくとも一つずつ上記伝送回路に接続さ
   れていることを特徴とするＬＡＮ用伝送システム。