JPH06133366A - 通信バス駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ラジオノイズを低減する。 【構成】 コンプリメンタリ信号発生ブロック１０によ
り、コンプリメンタリな電圧信号をＢ点基準で並列発生
させる。電圧信号をアンプＡＭＰ２及びＡＭＰ３に供給
し、＋バス及び−バスを駆動する。各駆動電流を抵抗Ｒ
１及びＲ２により検出し、電流補正フィードバックブロ
ック１２が駆動電流間の差に応じてＢ点の電位を補正す
る。Ｂ点電位の変化により電圧信号の基準が変わり、駆
動電流差が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ツイストペア線から構
成される通信バスを駆動する通信バス駆動回路に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車に搭載されるプロセッサ間で通信
を行う場合等、互いに隔離配置された複数個のコンピュ
ータ間で情報を授受するためには、通信バス等、これら
を接続する手段が必要である。通信バスを用いる場合、
通信バス駆動回路が必要である。

【０００３】この通信バスは、周囲にラジオノイズの影
響を受けやすい装置、配線の近傍で用いられることがあ
る。例えば上述の自動車において、通信バスからラジオ
ノイズが発生すると、このノイズがアンテナ線等に重畳
し、悪影響を与える恐れがある。このような不具合を避
けるため一般に用いられる手法としては、通信バスをア
ンテナ線等と隔離して敷設する、あるいはラジオノイズ
の影響を受けやすい装置を完全にシールドする等の手法
があるが、これらの手法には、配置スペースやアンテナ
線側の性能等に関連した限界がある。

【０００４】通信バスによって伝送しようとする信号が
例えば１００〜２００ｋＨｚの場合には、ラジオノイズ
低減の手法として、コンプリメンタリな信号をツイスト
ペア線により伝送させるという手法が有効である。具体
的には、図５（ａ）に示されるように立ち上がりがなま
った電圧信号を、図５（ｂ）に示されるように所定の電
位を中心として対称に生成して、コンプリメンタリな関
係を有する電圧信号を得る。この電圧信号により通信バ
スたるツイストペア線を駆動する。すると、電圧波形の
なまり（台形の電圧波形）によって駆動信号に含まれる
電圧及び電流信号の高周波成分が低減されると共に、コ
ンプリメンタリな関係によって輻射が相殺されるから、
ラジオノイズが好適に抑制される。

【０００５】このような動作を実現するバス駆動回路と
しては、第１に、供給される駆動信号に基づき電圧信号
を生成して＋バス及び−バスのうち一方を駆動し、次に
この電圧信号を反転させた電圧信号により他方を駆動す
る構成がある。ここに、＋バス及び−バスの駆動手段と
しては、アンプ（バッファ）等を用いる。このような手
法によってバスを駆動した場合には、実際に＋バス及び
−バスの電圧及び電流の波形が互いに対称とならず、特
に、バスを駆動する際に出力される電流は、バスに寄生
する容量のために高周波成分を含みやすく、結果として
ノイズが発生してしまうことが多い。

【０００６】そこで、第２の構成として、＋バス及び−
バスのうち一方の電圧波形又は電流波形を検出し他方の
電圧波形又は電流波形を補正する構成が考えられる。例
えば、電圧波形を検出し、補正する技術が特開平４−２
１９０３５号公報に開示されており、又、電流波形を検
出し、補正するものとして、図６の回路が知られてい
る。この図に示される回路は、通信バスを構成する＋バ
ス及び−バスを、それぞれアンプＡＭＰ１１及びＡＭＰ
１２により駆動する回路である。

【０００７】駆動信号は、＋バス駆動用のバッファとし
て機能するアンプＡＭＰ１１の非反転入力端子に入力さ
れている。アンプＡＭＰ１１の出力端は、抵抗Ｒ２１、
ダイオードＤ１及び抵抗Ｒ２２を介して電源Ｖｃｃに接
続されており、＋バスは抵抗Ｒ２１を介して電源Ｖｃｃ
に、ダイオードＤ１及び抵抗Ｒ２２を介してアンプＡＭ
Ｐ１１の出力端に、それぞれ接続されている。従って、
＋バスに流れる電流は、アンプＡＭＰ１１の出力端電圧
により変化する。言い換えれば、アンプＡＭＰ１１は＋
バスを駆動している。

【０００８】アンプＡＭＰ１２の反転入力端子には、ア
ンプＡＭＰ１１の出力端が抵抗Ｒ２７を介して接続され
ている。アンプＡＭＰ１２の反転入力端子側利得はこの
抵抗Ｒ２７及び帰還抵抗Ｒ２８により決定されるが、通
常は１に設定する。アンプＡＭＰ１２の出力端は、抵抗
Ｒ２３、ダイオードＤ２及び抵抗Ｒ２４を介して接地さ
れており、ダイオードＤ２と抵抗Ｒ２４の接続点が、−
バスに接続されている。これら抵抗Ｒ２３、ダイオード
Ｄ２及び抵抗Ｒ２４は、抵抗Ｒ２１、ダイオードＤ１及
び抵抗Ｒ２２とその定数値を合わせた設計とする。従っ
て、アンプＡＭＰ１２は−バスを＋バスとコンプリメン
タリな電圧波形で駆動する。

【０００９】さらに、アンプＡＭＰ１２の非反転入力端
子には、抵抗Ｒ２２のダイオードＤ１側端が抵抗Ｒ２５
を介して接続されている。非反転入力端子側利得はこの
抵抗Ｒ２５及び帰還抵抗Ｒ２６により決定されるが、通
常は１に設定する。ここに、抵抗Ｒ２２は、＋バスに流
れる電流を検出するための抵抗であり、抵抗Ｒ２３は、
−バスに流れる電流を検出するための抵抗である。従っ
て、＋バスに流れる電流の変動が生じると、＋バスに流
れる電流と−バスに流れる電流との差がアンプＡＭＰ１
２の入力端子電位に反映し、アンプＡＭＰ１２の出力端
電位が変動する。この変動は、＋バスに流れる電流と−
バスに流れる電流との差を抑制するように働く。従っ
て、＋バスに流れる電流の電流変動にもかかわらず、＋
バス及び−バスそれぞれに流れる電流の対称性がおおむ
ね好適に保たれる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のバス駆
動回路においては、＋バス及び−バスそれぞれに流れる
電流の対称性の向上に限界があった。例えば図６のよう
な回路構成においては、アンプＡＭＰ１２の遅れによ
り、＋バスに流れる電流の波形に対して−バスに流れる
電流が遅れる。例えば１００ｋＨｚで駆動する回路にお
いては、４０ｎｓｅｃ程度の遅れがアンプＡＭＰ１２に
より生じてしまう。この遅れは、特に電圧波形の立上が
りや立ち下がりの時点でのラジオノイズの発生原因とな
る。

【００１１】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、アンプ等による遅
れを回避してより一層ラジオノイズを低減できるように
することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の通信バス駆動回路は、通信バスを構
成するツイストペア線の各線に各々対応する２種類の電
圧信号を、所定点の電位に対して対称となるよう、同一
の駆動信号を基礎として個別発生させるコンプリメンタ
リ信号発生ブロックと、対応する電圧信号に基づき電流
信号を対応する線に供給するよう、前記ツイストペア線
の各線に対応して設けられた２個の駆動手段と、２種類
の電流信号の値をそれぞれ検出し、両者の差が小さくな
るよう前記所定点の電位を変動させる電流補正フィード
バックブロックと、を備えることを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明においては、まずコンプリメンタリ信号
発生ブロックにより２種類の電圧信号が生成される。こ
の電圧信号は、通信バスたるツイストペア線の各線（＋
バス及び−バス）それぞれの駆動に用いられる。すなわ
ち、これらの電圧信号は、それぞれ対応する駆動手段に
供給され、駆動手段はこれに基づき電流信号を供給し対
応する線を駆動する。

【００１４】ここに、本発明においては、上記の電圧信
号が、所定点の電位に対して対称（コンプリメンタリ）
となるよう、同一の駆動信号を基礎として個別生成され
る。すなわち、一方の電圧信号を駆動信号に基づき生成
した上で他方の電圧信号をこの電圧信号に基づき生成す
るのではなく、２種類の電圧信号を並行して生成する。
この生成の際用いる所定点の電位は、電流補正フィード
バックブロックにより逐次補正される。すなわち、電流
補正フィードバックブロックにより２種類の電流信号の
値がそれぞれ検出され、検出結果に基づき両電流信号の
差が小さくなるよう、所定点の電位が変動制御される。
この結果、２種類の電圧信号間の時間差が抑制され、電
流対称性が向上する。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づき説明する。

【００１６】図１には、本発明の概念構成が示されてい
る。この図に示されるように、本発明は、コンプリメン
タリ信号発生ブロック１０、電流補正フィードバックブ
ロック１２及び抵抗Ｒ１及びＲ２を備えている。ただ
し、この図では、簡略化のため駆動手段は省略してい
る。

【００１７】コンプリメンタリ信号発生ブロック１０
は、駆動信号の供給を受けコンプリメンタリな電圧信号
を発生させる。その際、電流補正フィードバックブロッ
ク１２からフィードバックされる対称点電圧を基準電圧
とする。図示しない駆動手段は電圧信号の供給を受け＋
バス及び−バスを駆動する。抵抗Ｒ１及びＲ２は、＋バ
ス及び−バスに出力する電流を検出する電流検出用抵抗
であり、その両端の電圧は電流補正フィードバックブロ
ック１２により検出される。電流補正フィードバックブ
ロック１２は、検出結果に基づき対称点電圧をフィード
バック制御し、電流対称性を確保する。

【００１８】図２には、本発明の第１実施例に係る通信
バス駆動回路の回路構成が示されている。この図に示さ
れる回路は、コンプリメンタリ信号発生ブロック１０、
電流補正フィードバックブロック１２、Ａ点電位クラン
プ回路１４、抵抗Ｒ１及びＲ２並びにバス駆動用アンプ
ＡＭＰ２及びＡＭＰ３を備えている。

【００１９】この図に示される回路においては、コンプ
リメンタリ信号発生ブロック１０として、差動アンプ１
６、カレントミラー回路１８、２０、２２及び２４並び
にコンプリメンタリ信号生成用抵抗Ｒ３及びＲ４から構
成される回路が用いられる。差動アンプ１６の一方の入
力端は定電位に固定されており、他方の入力端には駆動
信号が供給される。駆動信号による電流がカレントミラ
ー回路１８に流れると、これと等しい電流がカレントミ
ラー回路２２に供給される。上記定電位による電流がカ
レントミラー回路２０に流れると、これと等しい電流が
カレントミラー回路２４に供給される。カレントミラー
回路１８の出力トランジスタのうち一つはカレントミラ
ー回路２４の出力トランジスタ及び抵抗Ｒ４に接続され
ており、同様にカレントミラー回路２０の出力トランジ
スタのうち一つはカレントミラー回路２２の出力トラン
ジスタ及び抵抗Ｒ３に接続されているから、抵抗Ｒ３及
びＲ４には、差動アンプ１６の差動入力、ひいては駆動
信号電圧値により定まる値の電流が流れる。抵抗Ｒ３と
Ｒ４は等しい値の抵抗であり、従って、抵抗Ｒ３及びＲ
４それぞれの両端の電圧は、その接続点であるＢ点の電
位を対象としたコンプリメンタリな電圧信号となる。す
なわち、帰還アンプを用いて一方の電圧信号を反転させ
て他方の電圧信号を生成する手法を用いていないため、
反転用のアンプ等による遅れが生じることがなく、電圧
信号間の時間差が極めて小さくなる。

【００２０】抵抗Ｒ３の一端は、バス駆動用アンプＡＭ
Ｐ２の非反転入力端子に接続されている。同様に、抵抗
Ｒ４の一端は、バス駆動用アンプＡＭＰ３の非反転入力
端子に接続されている。バス駆動用アンプＡＭＰ２及び
ＡＭＰ３はそれぞれバッファとして機能し、それぞれＤ
点及びＥ点の電位により＋バス又は−バスを駆動する。

【００２１】バスを駆動する際流れる電流は、それぞ
れ、Ｄ点と＋バスの間及びＥ点と−バスの間に設けられ
た電流検出用抵抗Ｒ１及びＲ２に流れる。電流補正フィ
ードバックブロック１２は、電流検出用抵抗Ｒ１及びＲ
２両端の電位を＋バス又は−バスの駆動電流の検出値と
して入力し、これらを用いてＢ点電位をフィードバック
補正する。電流補正フィードバックブロック１２は、こ
の補正のためのフィードバックアンプとしてＢ点電位シ
フト用アンプＡＭＰ１を備えている。

【００２２】Ｂ点電位シフト用アンプＡＭＰ１の入力端
子のうち反転入力端子は、抵抗Ｒ５とＲ６の接続点であ
るＣ点に接続されている。抵抗Ｒ５及びＲ６の他端は、
それぞれＤ点及びＥ点に接続されている。また、Ｂ点電
位シフト用アンプＡＭＰ１の入力端子のうち非反転入力
端子は、抵抗Ｒ７とＲ８の接続点であるＡ点に接続され
ている。抵抗Ｒ７及びＲ８の他端は、それぞれ抵抗Ｒ１
及びＲ２のバス側端に接続されており、当該バス側端は
それぞれ抵抗Ｒ９又はＲ１０を介して電源Ｖｃｃに接続
されあるいは接地されている。抵抗Ｒ１とＲ２、Ｒ５と
Ｒ６、Ｒ７とＲ８、Ｒ９とＲ１０は、互いに等しい値に
設定する。

【００２３】このような接続によって、抵抗Ｒ７及びＲ
８はＢ点電位シフト用アンプＡＭＰ１から見てＡ点電位
変動検出用抵抗として機能することとなり、抵抗Ｒ５及
びＲ６はＣ点電位変動検出用抵抗として機能することと
なる。抵抗Ｒ１及びＲ２に流れる電流が互いに等しけれ
ば、Ａ点電位変動検出用抵抗Ｒ７及びＲ８によって検出
されるＡ点電位と、Ｃ点電位変動検出用抵抗Ｒ５及びＲ
６によって検出されるＣ点電位とは等しくなり、各アン
プのオフセット、各抵抗のペア性が理想状態にあれば、
Ａ点、Ｂ点、Ｃ点の電位は等しくなる。

【００２４】しかし、仮に抵抗Ｒ１及びＲ２に流れる電
流に差が生じたとすると、Ａ点の電位とＣ点の電位が等
しくなくなる。例えば抵抗Ｒ１に流れる電流が抵抗Ｒ２
に流れる電流より大きくなろうとした場合、抵抗Ｒ１両
端の電圧は抵抗Ｒ２両端の電圧より大きくなるから、
（Ｃ点電位）＜（Ａ点電位）となり、Ｂ点電位シフト用
アンプＡＭＰ１の出力端電位がこれに応じて高くなる。
Ｂ点電位シフト用アンプＡＭＰ１の出力端はＢ点に接続
されており、従ってこの場合、Ｂ点電位の上昇に伴いア
ンプＡＭＰ１及びＡＭＰ２への入力電圧が上昇する。ア
ンプＡＭＰ１及びＡＭＰ２への入力電圧が上昇するとＤ
点及びＥ点の電位が上るから、抵抗Ｒ１の両端の電圧が
低下しかつ抵抗Ｒ２の両端の電圧が上昇する。言い換え
れば、＋バスの駆動電流が減少し、−バスの駆動電流が
増大する。すなわち、抵抗Ｒ１に流れる電流が抵抗Ｒ２
に流れる電流より大きくなろうとした場合、これを相殺
する方向に、アンプＡＭＰ１及びＡＭＰ２への入力電圧
が変化する。なお、抵抗Ｒ１に流れる電流が抵抗Ｒ２に
流れる電流より小さくなろうとした場合も、これと同様
の説明が成り立つ。

【００２５】従って、本実施例によれば、先に説明した
ようにコンプリメンタリ信号発生ブロック１０により時
間的なずれが極めて小さい電圧信号を発生させると共
に、電流補正フィードバックループ１２により電圧信号
の基準となるＢ点電圧を電流差に応じて逐次補正してい
るため、当該電流差に起因するラジオノイズが極めて抑
制される。

【００２６】さらに、この実施例においては、Ａ点電位
クランプ回路１４によりフォールトトレランス機能が実
現されている。Ａ点電位クランプ回路１４は、ＮＰＮト
ランジスタＴｒ１のコレクタを電源Ｖｃｃに接続し、Ｐ
ＮＰトランジスタＴｒ２のコレクタを接地し、両者のエ
ミッタを接続し、さらに両者のベース電位をＶｃｃ／２
に固定した構成である。

【００２７】図２に示されるようにトランジスタＴｒ１
及びＴｒ２のエミッタをＡ点に接続した場合を考えるこ
ととすると、＋バス及び−バスが正常な状態では、アン
プＡＭＰ１及びＡＭＰ２が駆動力を有しているため、Ａ
点電位がＡ点電位クランプ回路１４の付加により左右さ
れることはない。しかし、例えば＋バスが電源短絡した
場合には、抵抗Ｒ１及びＲ２の両端の電圧とは無関係
に、Ａ点電位クランプ回路１４によりＡ点が電位Ｖｃｃ
／２＋ＶＦ（ただしＶＦはトランジスタＴｒ１及びＴｒ
２のしきい値電圧）にクランプされる。すなわち、トラ
ンジスタＴｒ１及びＴｒ２がＡ点電位クランプ用トラン
ジスタとして機能する。この場合、アンプＡＭＰ２が十
分な駆動力を有しているとすれば、前述のフィードバッ
ク動作によって、Ｄ点電位とＥ点電位とがＣ点に対して
対称となる。従って、＋バスが電源短絡していても、−
バスを駆動することが可能であり、ラジオノイズ抑制の
効果は得られないものの、少なくとも通信は可能な状態
に維持される。これは、図６の従来例において＋バスが
電源短絡すると−バスによる通信も不能になることと比
べ、顕著な効果である。なお、−バスの地絡等の場合も
同様である。

【００２８】図３には、本発明の第２実施例に係る通信
バス駆動回路の回路構成が示されている。この図に示さ
れる回路も第１実施例と同様に電流補正フィードバック
ループ１２、抵抗Ｒ１及びＲ２並びにアンプＡＭＰ２及
びＡＭＰ３を備えている。この実施例では、第１実施例
のコンプリメンタリ信号発生回路１０に相当する構成
が、アンプＡＭＰ２及びＡＭＰ３の利得設定として実現
されている。

【００２９】すなわち、駆動信号はアンプＡＭＰ２の反
転入力端子及びアンプＡＭＰ３の非反転入力端子に供給
されており、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３及びＲ１４
は、駆動信号に対するアンプＡＭＰ２の利得が−Ｒ１２
／Ｒ１１となり、アンプＡＭＰ３の利得が１＋Ｒ１４／
Ｒ１３となるよう、接続されている。また、アンプＡＭ
Ｐ１の出力端（Ｂ点）は、一方でアンプＡＭＰ２の非反
転入力端子に、他方で抵抗Ｒ１３を介してアンプＡＭＰ
３に、接続されている。

【００３０】従って、これらの利得を等しく、すなわち Ｒ１２／Ｒ１１＝１＋Ｒ１４／Ｒ１３ に設定すると、図４に示されるようにＢ点電位を基準と
して対称なＤ点電位及びＥ点電位が得られることとな
る。また、電流フィードバックも第１実施例と同様に加
わる。さらに、この図ではＡ点電位クランプ回路を示し
ていないが、この回路を付加することは容易である。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
所定点の電位に対して対称（コンプリメンタリ）となる
よう２種類の電圧信号を同一の駆動信号を基礎として個
別生成すると共に、当該所定点の電位を通信バスの駆動
に係る電流信号の検出結果に基づき逐次補正するように
したため、２種類の電圧信号間の時間差が抑制され、電
流対称性が向上する。この結果、ラジオノイズが抑制さ
れ、例えば自動車の車載プロセッサ間の通信に適する通
信バス駆動回路が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概念構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の第１実施例に係る通信バス駆動回路の
構成を示す回路図である。

【図３】本発明の第２実施例に係る通信バス駆動回路の
構成を示す回路図である。

【図４】第２実施例における電圧波形を示す図である。

【図５】ラジオノイズ低減手法を説明するための図であ
り、図５（ａ）は電圧波形のなましを、図５（ｂ）はコ
ンプリメンタリな電圧波形を、それぞれ示す図である。

【図６】一従来例に係る通信バス駆動回路の構成を示す
回路図である。

【符号の説明】

１０ コンプリメンタリ信号発生ブロック １２ 電流補正フィードバックブロック １４ Ａ点電位クランプ回路 ＡＭＰ１ Ｂ点電位シフト用アンプ（フィードバックア
ンプ） ＡＭＰ２，ＡＭＰ３ バス駆動用アンプ Ｒ１，Ｒ２ 電流検出用抵抗 Ｒ３，Ｒ４ コンプリメンタリ信号生成用抵抗 Ｒ５，Ｒ６ Ｃ点電位変動検出用抵抗 Ｒ７，Ｒ８ Ａ点電位変動検出用抵抗 Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４ 駆動信号増幅用抵抗 Ｔｒ１，Ｔｒ２ Ａ点電位クランプ用トランジスタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｌ 25/08 Ｚ 8226−5Ｋ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通信バスを構成するツイストペア線の各
   線に各々対応する２種類の電圧信号を、所定点の電位に
   対して対称となるよう、同一の駆動信号を基礎として個
   別発生させるコンプリメンタリ信号発生ブロックと、 対応する電圧信号に基づき電流信号を対応する線に供給
   するよう、前記ツイストペア線の各線に対応して設けら
   れた２個の駆動手段と、 ２種類の電流信号の値をそれぞれ検出し、両者の差が小
   さくなるよう前記所定点の電位を変動させる電流補正フ
   ィードバックブロックと、 を備えることを特徴とする通信バス駆動回路。