JPH0818583A

JPH0818583A - 伝送線路終端方法

Info

Publication number: JPH0818583A
Application number: JP6152203A
Authority: JP
Inventors: Hideki Osaka; 英樹大坂; Akira Yamagiwa; 明山際; Ryoichi Kurihara; 良一栗原; Shunji Takekuma; 俊次武隈
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-07-04
Filing date: 1994-07-04
Publication date: 1996-01-19

Abstract

(57)【要約】【目的】バスの終端での消費電力を低く抑え、かつ高
速伝送を可能とする。【構成】バス終端手段５２は、その端子５２ー１が伝
送線路に接続され、他方の端子５２ー２が終端電源６０
に接続されている。これら端子５２ー１，５２ー２間に
は、終端抵抗４１と抵抗４３とが直列に接続され、これ
らの接続点にコンデンサ４２が接続されている。終端抵
抗４１は伝送線路の特性インピーダンスに等しいもしく
は近い抵抗値を有し、コンデンサ４２とともにローカッ
トフィルタを形成している。伝送信号のエッジ部では、
これが高周波であるから、終端抵抗４１によって伝送線
路は整合終端状態となり、波形歪は生じない。従って、
エッジ部は急峻性が保たれ、エッジ間の間隔を狭くする
ことができてより高速の伝送が可能となる。エッジ間で
は、ローカットフィルタに反射が生じ、終端抵抗４１に
流れる電流が抑圧されて、電力の消費が抑えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＣＰＵやメモリなどの
素子間（例えば、ＣＭＯＳなどによって構成されたディ
ジタル回路間、またはその機能ブロック間）での信号伝
送に係り、特に、複数の素子が同一の伝送線に接続され
たシステムでのバス伝送を、高速にかつ低消費電力に行
なうための伝送線路終端方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路装置によって構成された
ディジタル回路間の信号伝送を高速に行なうための技術
として、信号振幅を１Ｖのような小振幅で伝達する低振
幅インタフェースに関する技術が挙げられる。低振幅イ
ンタフェースの代表的なものとしては、ＧＴＬ（Ｇunni
ng Ｔransceiver Ｌogic）インタフェースやＣＴＴ（Ｃ
enter Ｔapped Ｔermination）インタフェースがある。
これらの低振幅インタフェースについては、例えば
「日経エレクトロニクス」９月２７日号ｐｐ．２６９
〜２９０（日経ＢＰ社、平成５年発行）に詳しく説明さ
れている。

【０００３】一方、ディジタル回路間の信号の高速伝送
を実現するためには、信号振幅を小さくするとともに、
インピーダンス整合をとったバス設計を行なうことも必
要である。特に、近年では、半導体集積回路が益々高速
化することによって信号波形のエッジ、即ち、立上り速
度や立下り速度が早まることにより、インピーダンスの
不整合による波形歪が無視できなくなっている。

【０００４】このため、バスの遠端同士を線路のインピ
−ダンスで終端する、いわゆる整合終端方法を用いるの
が一般的となっている。

【０００５】図２は従来の伝送線路の一例を示す構成図
であって、１は送信回路ユニット、２，３，４は受信回
路ユニット、１１，１２，１３，１４は配線、２１は送
信回路、３２，３３，３４は受信回路、５０，５１は終
端抵抗、６０，６１は終端電源、１００は伝送線路であ
る。

【０００６】同図において、バスの伝送線路１００に１
個の送信回路ユニット１と３個の受信回路ユニット２，
３，４が接続されており、送信回路ユニット１では、送
信回路２１が配線１１を介して伝送線路１００に、受信
回路ユニット２，３，４では夫々、受信回路３２，３
３，３４が配線１２，１３，１４を介して伝送線路１０
０に夫々接続されている。そして、送信回路２１から出
力されるディジタル信号は配線１１から伝送線路１００
に送られ、この伝送線路１００を介して受信回路ユニッ
ト２，３，４に伝送される。これら受信回路ユニット
２，３，４では、伝送されてきたディジタル信号が配線
１２，１３，１４を介して受信回路３２，３３，３４に
受信される。

【０００７】かかる伝送線路１００の両端は夫々、伝送
線路１００の特性インピ−ダンスに等しい値もしくは近
い値を持つバス終端手段としての終端抵抗５０，５１を
介して終端電源６０，６１に接続されており、これによ
り、伝送線路１００を整合終端させている。

【０００８】これによると、バスの伝送線路１００上を
伝送される信号は終端抵抗５０，５１で吸収されて無反
射状態となっており、伝送線路１００上を伝送される信
号に波形歪を起こさない。このため、整合終端するバス
伝送路は高速伝送を可能とする。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、伝送信号の電流が終端抵抗５０，５１で吸
収されるため、送信回路２１ばかりでなく、終端抵抗５
０，５１で消費される電力も大きいという課題があっ
た。特に、送信回路２１の送信信号のレベルが“Ｌ”
（低レベル）あるいは“Ｈ”（高レベル）に固定される
場合、終端抵抗５０，５１に電流が流れ続けるため、こ
れらでの消費電力が大きくなる。

【００１０】本発明の目的は、かかる問題を解消し、高
速伝送を行ないながら、バス終端手段での消費電力を抑
えることができるようにした伝送線路終端方法を提供す
ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、伝送信号の波形のエッジ部では整合終端
し、かつ該エッジ部以外では低周波電流を抑圧するバス
終端手段を用いる。

【００１２】また、本発明は、バス終端手段を、伝送線
路の特性インピーダンスに等しいもしくはその近傍の抵
抗値の終端抵抗とコンデンサとによるロ−カットフィル
タで構成する。

【００１３】また、本発明は、バス終端手段を、一方の
端子が前記伝送線路に接続され前記伝送線路の特性イン
ピーダンスに等しいもしくは近い抵抗値の終端抵抗と、
前記伝送線路での信号伝送に際して前記伝送線路に生ず
る複数のレベル夫々に等しいレベルの電圧を発生する電
圧発生手段と、前記伝送線路に生ずる電圧を検出し検出
電圧に等しいレベルの電圧を該電圧発生手段から発生さ
せて該終端抵抗にその他方の端子から供給する制御手段
とで構成する。

【００１４】

【作用】伝送信号のエッジ部では、バス終端手段によっ
て伝送線路が終端されることになるから、吸収作用が生
じて無反射であり、伝送線路上の伝送信号の波形が乱さ
れることはない。従って、高速伝送が行なわれる。ま
た、伝送信号のエッジ部以外の直流を含めた低周波部分
では、バス終端手段で電流が抑圧されるので、消費電力
を極めて小さく抑えることができる。

【００１５】ローカットフィルタは、伝送信号の高周波
成分からなるエッジ部を上記抵抗で吸収して、反射が生
じないようにし、また、このエッジ部以外の低周波部分
をカット、即ち、反射してバス終端手段での電流を抑圧
し、電力の消費を充分抑圧する。この場合、バス終端手
段で反射されるのは低周波成分であって、反射される信
号のレベルはほとんど一定であるから、このような反射
があっても、伝送線路上の伝送信号には波形歪がほとん
ど生じない。

【００１６】伝送線路の伝送信号のレベルが一定の期間
では、終端抵抗には、その両端子に伝送線路と電圧発生
手段とから等しい電圧が供給されるから、電流は流れ
ず、従って、終端抵抗での消費電力が大幅に低減され
る。また、伝送信号のレベルが切り替わるときには、電
圧発生手段からの電圧がこれに等しくなるように切り替
わるまでの期間、終端抵抗に電流が流れて整合終端状態
となり、従って、終端抵抗での反射がなく、伝送信号の
波形歪が生じない。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は本発明による伝送線路終端方法の一実施例を
示すブロック図であって、５２，５３はバス終端手段で
あり、図２に対応する部分には同一符号を付けて重複す
る説明を省略する。

【００１８】同図において、バスの伝送線路１００の一
端はバス終端手段５２を介して終端電源６０に接続さ
れ、バスの伝送線路１００の他端はバス終端手段５３を
介して終端電源６１に接続されている。これらバス終端
手段５２，５３は、高周波成分に対しては整合終端とな
り、直流を含めた低周波成分に対しては反射作用を持っ
ている。

【００１９】そこで、送信回路ユニット１から伝送線路
１００を介し受信回路ユニット２，３，４にディジタル
信号を伝送するとき、このディジタル信号でのレベルが
反転するエッジ部では、バス終端手段５２，５３が整合
終端となって信号を吸収し、従って、これらバス終端手
段５２，５３から伝送線路１００に信号の反射が生ずる
ことがない。このため、伝送線路１００上でのディジタ
ル信号のエッジ部で波形の歪が生ぜず、立上り，立下り
の急峻性が保持されて高速伝送が可能となる。

【００２０】また、このディジタル信号のエッジ部以外
のレベルが“Ｈ”または“Ｌ”と固定されている部分で
は、バス終端手段５２，５３が整合終端とならず、信号
を反射する。このため、バス終端手段５２，５３で信号
電流が抑圧され、バス終端手段５２，５３で消費される
電力が充分小さくなる。この場合、バス終端手段５２，
５３で反射された信号が伝送線路１００上のディジタル
信号に重畳されるが、この反射信号は、伝送線路１００
上の伝送信号と同様、波形がほとんど変化しないもので
あるから、この伝送線路１００上の伝送信号に波形歪が
生ずることはほとんどない。

【００２１】このようにして、この実施例では、波形歪
の発生を防止して高速伝送を可能とし、なおかつ、消費
電力を充分抑えることができる。

【００２２】なお、この実施例では、伝送線路１００の
両端をバス終端手段で終端するようにしたが、一方の端
部のみをバス終端手段で終端する片端終端としてもよ
い。また、伝送線路１００には、１個の送信回路ユニッ
トと３個の受信回路ユニットとを接続するようにした
が、これに限るものでになく、送信回路ユニット，受信
回路ユニットともに１個以上であればよい。

【００２３】また、送信回路ユニット１をＣＰＵとし、
受信回路ユニット２，３，４をこのＣＰＵに用いる外部
メモリなどとしてもよい。つまり、上記の説明では、伝
送線路１００に接続される素子を「送信回路ユニッ
ト」，「受信回路ユニット」としているが、「送信回路
ユニット」が送信だけを行ない、受信回路ユニットが受
信だけを行なうものであってもよいし、夫々がともに送
受信するものであってもよい。

【００２４】図３は図１でのバス終端手段５２の一具体
例を示す構成図であって、５２−１，５２−２は端子、
４１は終端抵抗、４２はコンデンサ、４３は抵抗であ
り、図１に対応する部分には同一符号を付けている。

【００２５】同図において、端子５２−１はバスの伝送
線路１００（図１）に、端子５２−２は終端電源６０に
夫々接続される。そして、これら端子５２−１，５２−
２間に終端抵抗４１と抵抗４３とが直列に接続されてお
り、これら終端抵抗４１と抵抗４３との接続点と接地端
子との間にキャバシタ４２が接続されている。

【００２６】ここで、終端抵抗４１は伝送線路１００の
特性インピ−ダンスに等しい値あるいは近い値の抵抗値
を持つ抵抗であり、コンデンサ４２とローカットフィル
タを形成している。また、抵抗４３は高い抵抗値を持つ
抵抗である。

【００２７】終端抵抗４１の抵抗値としては、伝送線路
１００がプリント基板上に形成されている場合、約５０
〜１００Ωと小さい。また、抵抗４３の抵抗値として
は、例えば約１ＫΩ以上とする。このように抵抗４３の
抵抗値が高くすることにより、そこを通る電流は小さく
抑えられる。従って、この抵抗４３は、そこでの消費電
力を低く抑えながら、終端電源６０による伝送線路１０
０の電圧を不定としないように、即ち、その電圧を特定
する作用をする。

【００２８】かかる構成において、伝送線路１００から
端子５２−１を介してディジタル信号が入力されるが、
そのディジタル信号の高周波成分からなるエッジ部で
は、ロ−カットフィルタを形成する終端抵抗４１とコン
デンサ４２により整合終端される。このため、このエッ
ジ部を形成する高周波成分はそのまま終端抵抗４１で吸
収される。即ち、このエッジ部では、バス終端手段５２
は無反射であり、伝送線路１００上に反射した信号はな
いから、伝送線路１００上のディジタル信号のエッジ部
の波形が乱されることはない。従って、伝送線路１００
上を伝送するディジタル信号のエッジ間隔を短くしても
伝送が可能となり、より高速な伝送が可能となるこれに
対し、エッジ部間のレベルが“Ｈ”または“Ｌ”の部分
は、直流を含めた低周波成分からなるから、終端抵抗４
１とコンデンサ４２によって形成されるローカットフィ
ルタによりカットされ、伝送線路１００に反射される。
このため、ローカットフィルタに流れる電流が非常に小
さく、このため、バス終端手段５２で消費される電力を
極めて小さくすることができる。また、伝送線路１００
に反射される信号は、直流などの低周波成分であるか
ら、その波形の変化は、それがあっても、わずかであ
り、従って、この反射信号が伝送線路１００上の伝送さ
れるディジタル信号に重畳されても、このディジタル信
号の波形歪は極めて小さいことになる。

【００２９】このようにして、バス終端手段５２では、
直流から低周波数領域での消費電力は極めて小さく、か
つ、高周波領域の信号波形のエッジに対しては良好な整
合終端となっているので、低消費電力でかつ従来技術並
に高速な伝送を可能とする。

【００３０】なお、図１におけるバス終端手段５３につ
いても同様である。

【００３１】ここで、図４により、図３に示したバス終
端手段５２を用いた図１に示す実施例の以上の効果を、
図２に示した従来技術と対比して説明する。

【００３２】図４（ａ）は、図２に示したように、終端
抵抗のみで伝送線路１００を終端したときのこの終端抵
抗での電圧と電流の波形を示すものであって、図４
（ｂ）は上記実施例でのバス終端手段５２の端子５２−
１での電圧と電流の波形を示すものである。

【００３３】上記従来技術の場合には、伝送信号のエッ
ジ部間でも終端抵抗に大きな振幅の終端電流が流れ、こ
のため、この終端抵抗で消費される電力が大きい。これ
に対し、上記実施例では、エッジ部では反射が抑圧され
るので、エッジ部の急峻性が保たれ、また、終端電流が
大きいのはエッジの部分だけであって、エッジ部を過ぎ
て伝送信号のレベル一定の部分になると、終端電流は小
さくなっていく。従って、バス終端手段で消費される電
力は小さい。

【００３４】図５は本発明による伝送線路終端方法の他
の実施例でのバス終端手段を示すブロック図であって、
４４はバスレベル検出手段、４５は切替手段、６２はＨ
レベル終端電源、６３はＬレベル終端電源であり、図３
に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省
略する。

【００３５】なお、この実施例は、図１でのバス終端手
段５２と終端電源６０の部分、バス終端手段５３と終端
電源６１の部分の代わりに図５に示すバス終端手段を用
いるものであり、それ以外の部分は図１に示した実施例
と同様である。従って、必要に応じて図１に示した実施
例と同じ部分の説明をする場合には、図１に示した符号
を用いて説明する。

【００３６】同図において、図１に示した実施例では、
バス終端手段に１つの終端電源を用いたが、この実施例
では、２個の終端電源、即ち、Ｈレベル終端電源６２と
Ｌレベル終端電源６３とを用い、切替手段４５によって
選択的に終端抵抗４１に接続するようにしたものであ
る。

【００３７】バスレベル検出手段４４は伝送線路１００
上の信号レベルを検出しており、この検出レベルに応じ
て切替手段４５を制御し、終端抵抗４１に接続される終
端電源をＨレベル終端電源６２からＬレベル終端電源６
３へ、また、その逆に切り替える。

【００３８】ここで、Ｈレベル終端電源６２とＬレベル
終端電源６３とは内部インピ−ダンスが０または極めて
小さい電源であって、Ｈレベル終端電源６２は送信回路
２１の出力が“Ｈ”のときの伝送線路１００上の電圧に
等しいレベルの電圧を発生し、また、Ｌレベル終端電源
６３は送信回路２１の出力が“Ｌ”のときの伝送線路１
００上の電圧に等しいレベルの電圧を発生する。

【００３９】そこで、いま、送信回路２１の出力が
“Ｈ”とすると、バスレベル検出手段４４の検出出力に
より、切替手段４５はＨレベル終端電源６２を選択して
終端抵抗４１に接続する。従って、終端抵抗４１の両端
の電位は等しく平衡し、終端抵抗４１には電流が流れな
い。このため、この終端抵抗４１では、電力が消費され
ない。

【００４０】かかる状態で送信回路２１の出力が“Ｈ”
から“Ｌ”に切り替わると、バスレベル検出手段４４は
これを検出し、終端抵抗４１に接続する終端電源をＨレ
ベル終端電源６２からＬレベル終端電源６３に切り替え
る。これによっても、終端抵抗４１の両端の電位は等し
く平衡し、終端抵抗４１には電流が流れない。このた
め、この終端抵抗４１では、電力が消費されない。

【００４１】送信回路２１の出力が“Ｈ”から“Ｌ”
に、あるいは“Ｌ”から“Ｈ”に切り替わるときには、
バスレベル検出手段４４がこのレベルの変化を検出して
から切替手段４５を切り替えるまでの期間、上記のよう
に伝送線路１００の特性インピ−ダンスに等しい値ある
いは近い値の抵抗値を持つ終端抵抗４１に電流が流れ、
整合終端状態となる。このため、この終端抵抗４１から
の信号の反射が生ずることがなく、伝送線路１００での
ディジタル信号のエッジ部に波形歪が生ずることがな
い。

【００４２】以上のようにして、この実施例において
も、波形歪を抑圧して高速伝送を可能とし、かつ、バス
全体として低消費電力化を達成することができる。

【００４３】なお、図５に示した実施例では、伝送信号
を２値の信号としたが、３値以上の信号であってもよ
い。この場合には、図５において、夫々のレベルの電圧
を発生する終端電源を設ければよい。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
伝送される信号の高周波部分に対しては、伝送線路を整
合終端状態とし、直流を含めた低周波部分では、伝送線
路の終端を信号反射状態とするものであるから、伝送信
号の波形歪を防止して、かつ消費電力のより低減化を実
現することができる。

【００４５】そして、伝送信号がディジタル信号である
場合、そのエッジ部では、伝送線路が整合終端状態とな
るので、反射がなく、波形の歪が抑圧できる。従って、
より高速伝送が可能となる。また、エッジ間では、伝送
線路の終端で反射があるから、終端部での電力消費を抑
圧することができ、また、反射があっても、この反射信
号は低周波信号であるから、伝送信号に波形歪を生じさ
せることはない。

【００４６】このようにして、本発明では、低消費電力
化と高速伝送という相反する課題を同時に実現できる。

【００４７】また、本発明では、バス終端手段として
は、抵抗とコンデンサとからなるローカットフィルタ
や、複数の電源とその切替手段とからなる手段などの簡
単な構成のものを用いることができ、伝送システム全体
の構成を複雑化，大型化することもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による伝送線路終端方法の一実施例を示
すブロック図である。

【図２】従来の伝送線路終端方法の一例を示す図であ
る。

【図３】図１におけるバス終端手段の一具体例を示す構
成図である。

【図４】図１に示した実施例での伝送信号の波形を図２
に示した従来の方法の場合の波形と対比して示す図であ
る。

【図５】本発明による伝送線路終端方法の他の実施例で
のバス終端手段の一具体例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１送信回路ユニット２，３，４受信回路ユニット１１，１２，１３，１４配線２１送信回路３２，３３，３４受信回路４１終端抵抗４２コンデンサ４３抵抗４４バスレベル検出手段４５切替手段５２，５３，５４バス終端手段６０，６１終端電源６２Ｈレベル終端電源６３Ｌレベル終端電源１００伝送線路

フロントページの続き (72)発明者武隈俊次神奈川県海老名市下今泉810番地株式会社日立製作所オフィスシステム事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１つ以上の信号送信回路と１つ以上の受
信回路が接続されている伝送線路であって、該伝送線路の一端あるいは両端に、伝送信号の高周波成
分からなる部分では該伝送線路を整合終端し、直流も含
めた低周波成分からなる部分では電流が抑圧される伝送
線路終端手段を接続したことを特徴とする伝送線路終端
方法。
【請求項２】請求項１において、前記伝送線路終端手段は、前記伝送線路の特性インピ−
ダンスに等しいあるいは近い抵抗値の終端抵抗とコンデ
ンサとにより構成されるロ−カットフィルタからなるこ
とを特徴とする伝送線路終端方法。
【請求項３】請求項２において、前記終端抵抗と前記コンデンサとの接続点を高い抵抗値
の抵抗を介して終端電源に接続したことを特徴とする伝
送線路終端方法。
【請求項４】請求項１において、前記伝送線路終端手段は、一方の端子が前記伝送線路に接続され、前記伝送線路の
特性インピーダンスに等しいもしくは近い抵抗値の終端
抵抗と、前記伝送線路での信号伝送に際して前記伝送線路に生ず
る複数のレベル夫々に等しいレベルの電圧を発生する電
圧発生手段と、前記伝送線路に生ずる電圧を検出し、検出電圧に等しい
レベルの電圧を該電圧発生手段から発生させて該終端抵
抗にその他方の端子から供給する制御手段とからなるこ
とを特徴とした伝送線路終端方法。