JPH0823354A - 信号入出力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】差動型同時双方向伝送装置における欠点、例え
ば送信回路の出力反転に伴い対をなす自己の受信回路の
入力にパルスノイズが発生すること等を容易に解決し、
高速な同時双方向伝送を可能とする。 【構成】１対の信号入出力装置１００とその装置間を接
続する信号伝送路１０及び１１から構成され、各々の信
号入出力装置１００ａは、差動の送信回路７ａと、差動
の受信回路８ａと、抵抗器１ａから６ａを有する。自己
の送信回路７ａの出力は受信回路８ａの入力に影響を与
えず、受信回路８ａは相手側の送信回路７ｂからの信号
のみを受信する。抵抗器１ａから６ａは、受動素子回路
９ａ及び送信回路７ａの出力抵抗と組をなして、それぞ
れ波形整形フィルタ及び整合終端器を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は信号入出力装置、更に詳
しくいえば、電子計算機あるいは通信機器等の信号入出
力装置で、特に複数の信号入出力装置間で双方向に差動
信号の送受信を同時に行なう場合に使用される装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の差動信号の送受信を行う同時双方
向伝送装置が公開特許公報、特開昭４７−１１７０２号
に開示されている。この従来知られている同時双方向伝
送装置の主たる目的は、同じ伝送速度を有する通常の単
方向伝送の信号入出力装置に比べて必要な信号伝送路の
本数を半減することにあり、各信号入出力装置内に設け
た小規模な抵抗器回路による信号電位の分圧のみによっ
て、送信回路の出力が自己の受信回路の入力へ回り込む
ことを防ぎ、相手側の信号入出力装置から送られた信号
を受信することである。

【０００３】上記従来の同時双方向伝送装置は、差動信
号を伝送する第１及び第２の信号伝送路の両端に整合終
端抵抗器を備えた信号入出力装置を接続する。各信号入
出力装置は、第１及び第２の出力端子を備えた送信回路
を有する。この第１及び第２の出力端子は、それぞれ整
合終端抵抗器を介して第１及び第２の信号伝送路に差動
の送信信号を供給するように接続する。また、各信号入
出力装置は、反転入力端子と非反転入力端子を備えた差
動受信回路を有し、相手側信号入出力装置から上記信号
伝送路を介して伝送された信号を受信する。さらに送信
回路の第１の出力端子と第２の信号伝送路との間に分圧
抵抗器を設け、この分圧電位を上記受信回路の非反転入
力端子に入力する。同様に送信回路の第２の出力端子と
第１の信号伝送路との間に分圧抵抗器を設け、この分圧
電位を受信回路の反転入力端子に入力する。上記分圧抵
抗器の抵抗値は、いずれも整合終端抵抗器の値に比べて
十分に大きな値をもたなければならない。上記信号入出
力装置において、分圧抵抗器及び整合終端抵抗器は、送
信回路の出力が自己の受信回路の反転入力端子と非反転
入力端子との間の差動信号として回り込むことを防ぎ、
同時に相手側から上記信号伝送路を介して伝送された信
号の少なくとも一部分を受信回路の反転・非反転入力端
子に入力する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は上記従来の
技術は特に高速な同時双方向伝送を行なう場合におい
て、次の３つの問題点を有することに気がついた。第１
に従来の入出力装置においては、受信回路の反転・非反
転入力端子に相手入出力装置からの信号の他に自己の送
信回路の差動相補出力である第１及び第２の出力の中央
電位、すなわち出力“高”と“低”のちょうど中央の電
位を直接印加している。このため、送信回路の出力が反
転するときには、第１及び第２の出力が同時に反転しな
ければ、自己の受信回路の反転・非反転入力端子に現わ
れる受信信号に影響を与えてしまう欠点があった。伝送
速度が十分に遅ければこの欠点を無視することができ
た。しかし近年技術の進歩により高速伝送装置の送信回
路としても用いられることが多くなったＣＭＯＳやＴＴ
Ｌの差動送信回路は、一般に送信回路の第１の出力部と
第２の出力部を各々独立して構成する。このため出力反
転の開始時間とそれに要する時間に関して、第１及び第
２の出力の間に差異が生ずる。この様な欠点を解決する
ことなく従来の技術をそのまま高速伝送に適用した場
合、送信回路の第１及び第２の出力が反転する際に受信
回路の反転・非反転入力端子にパルス性のノイズが発生
する。このパルスノイズは原理的には同相ノイズである
が、実際には受信回路の同相ノイズ除去が十分でないた
めその一部が差動ノイズへと変化し、装置のノイズ余裕
度を低下させる。また、相手から受信した信号の反転時
にパルスノイズが現われると、受信回路のジッタが増大
する。

【０００５】第２に、従来の技術では、受信回路の入力
端子に接続する分圧抵抗器の抵抗値を、整合終端抵抗器
の抵抗値に比べて十分に大きくしなければならなかった
ため、受信回路の反転・非反転入力回路の入力端子へ与
える電流が非常に小さくならざるを得なかった。したが
って、この受信回路の入力部に大きな寄生容量等がある
場合には、受信信号の反転時の波形が鈍り、高速な信号
伝送を行なうことが困難となる欠点があった。また一般
に、市販されているＲＳ−４２２等の高速伝送規格品の
受信回路の入力部では、回路保護のため抵抗器を介して
反転・非反転入力端子をそれぞれ接地電位及び電源電位
に接続している。このため、このような受信回路を従来
技術に用いると受信信号に保護回路による直流電位が重
畳し、本来受信した信号に比べ、振幅の低下やジッタの
増大を引き起こす。

【０００６】第３に、従来の技術では、送信回路の出力
抵抗を無視していたが、実際には送信回路は出力抵抗を
有するために、信号伝送路の両側に接続された各々の信
号入出力装置へ入力する送信データの組み合わせによ
り、送信回路の差動出力振幅が一定にならないという欠
点があった。この理由を説明する。各々の信号入出力装
置へ入力する送信データの組み合わせがそれぞれ“高”
と“高”あるいは“低”と“低”の場合、信号伝送路の
両端には電位差が生じないため信号伝送路に電流は流れ
ず、また分圧抵抗器の抵抗値も大きいため、送信回路の
出力端子にはほとんど電流が流れない。このとき送信回
路の出力抵抗における電圧降下は最小であるので、差動
出力振幅は最大となる。一方、送信データの組み合わせ
がそれぞれ“高”と“低”あるいは“低”と“高”の場
合には、信号伝送路の両端に電位差が生じて信号伝送路
に電流が流れるため、送信回路の出力には大きな電流が
流れる。このとき送信回路の出力抵抗における電圧降下
は最大となるので、差動出力振幅は最小となる。ＣＭＯ
ＳやＴＴＬの送信回路は年々高速化されつつあるが、一
般にこれらの出力抵抗はＥＣＬ等に比べて大きいため、
上記の欠点により高速伝送を目的とした場合には、ＣＭ
ＯＳやＴＴＬの送信回路を用いることが困難であった。

【０００７】従って、本発明の第１の目的は、上記第１
の欠点を解決するために、従来の技術に示した入出力送
装置に小規模な受動素子回路を付加するだけで、受信回
路に入力する受信信号を鈍らせることなく、自己の送信
回路から受信回路へ回り込むパルスノイズを低減するこ
とである。本発明の第２の目的は、上記第２及び第３の
欠点を解決するために、信号伝送路との整合終端を保っ
たまま受信回路の入力端子に接続する分圧抵抗器の抵抗
値を従来の技術とは全く逆に小さくすることである。本
発明の第３の目的は、前述従来技術の欠点を解決した入
出力装置を高速なパラレル伝送に適用する際にその伝送
速度を制限する最大の要因であるデータ間スキュー（デ
ータの伝搬遅延時間ばらつき）を低減し、より一層高速
な信号伝送を可能とすることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による信号入出力装置は、差動信号を出力す
る第１及び第２の出力端子もつ送信回路と、第１から第
６の端子を備え、上記第１及び第２の端子がそれぞれ上
記送信回路の第１及び第２の出力端子に接続し、上記第
３及び第４の端子がそれぞれ第１及び第２の信号伝送路
に接続する抵抗器回路と、上記抵抗器回路の第５及び第
６の端子からの信号を入力とし、上記抵抗器回路ととも
に低域通過フィルタ及び等化フィルタの少なくとも一方
を構成する受動素子回路と、非反転入力端子及び反転入
力端子がそれぞれ上記受動素子回路の第１及び第２の主
力端子に接続された受信回路を設けて構成される。抵抗
器回路は従来の技術と同様に、上記信号伝送路上に自己
の送信回路が出力する差動信号と相手側の信号入出力装
置が出力する差動信号を合成するとともに、この合成信
号から自己の送信回路が出力する差動信号を分離して取
り除き相手側の信号入出力装置が出力した差動信号の少
なくとも一部を抽出する。

【０００９】本発明により新たに設けた受動素子回路
は、抵抗器回路及び受信回路の入力部と作用して、受信
回路の入力端子に入力すべく抽出した差動信号のノイズ
低減をする低域通過フィルタあるいは信号伝送路の周波
数損失特性補償をする等化フィルタを構成する。受動素
子回路の代わりに、能動素子を用いた回路を設けて能動
フィルタを構成することも可能である。ここで、抵抗器
回路と受動素子回路で構成するフィルタは、信号伝送路
から受信回路への経路に対する周波数特性と、自己の送
信回路から上記受信回路への経路に対する周波数特性が
異なる。このため受信信号を鈍らせることなく、自己の
送信回路から自己の受信回路へ回り込むパルスノイズの
みを効果的に低減することを可能とする。

【００１０】また、上記抵抗器回路は上記第１及び第３
の端子に接続する第１の抵抗器と、上記第２及び第４の
端子に接続する第２の抵抗器と、上記第１及び第６の端
子に接続する第３の抵抗器と、上記第２及び第５の端子
に接続する第４の抵抗器と、上記第３及び第５の端子に
接続する第５の抵抗器と、上記第４及び第６の端子に接
続する第６の抵抗器から構成され、上記第１、第２、第
３、第４、第５及び第６の抵抗器の抵抗値をそれぞれＲ
１、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ２、Ｒ３及びＲ３とし、上記信号伝
送路の特性インピーダンスをＺ０、及び上記送信回路の
出力抵抗をＲｓとしたとき、これらの値の間に

【００１１】

【数５】

【００１２】

【数６】

【００１３】

【数７】

【００１４】ここで、

【００１５】

【数８】

【００１６】が少なくとも近似的に成り立つようにし
た。ここで（１）式は自己の送信回路の出力が受信回路
に入る分をキャンセルさせる条件であり、（２）式は入
出力装置と信号伝送路との整合条件である。（３）式は
抵抗器として存在する値の条件である。

【００１７】

【作用】本発明による信号入出力装置に送信データを入
力すると、信号伝送路上に送信回路の出力と相手側の信
号入出力装置の出力の合成信号が発生する。この合成信
号から相手側の送信信号の少なくとも一部を抽出し、受
信回路を通して受信データを出力する。本発明による信
号入出力装置の受動素子回路は、抵抗器回路及び受信回
路の入力部と作用してフィルタを構成している。このフ
ィルタは、送信回路出力端子から自己の受信回路入力端
子にかけての経路に関して低い遮断周波数の低域通過フ
ィルタを構成し、一方、信号伝送路から受信回路入力端
子の経路に関して高い遮断周波数をもつので、受信信号
を鈍らせることなく自己の送信回路から回り込むパルス
ノイズのみを低減する。

【００１８】本発明による信号入出力装置の抵抗器回路
では、上記（１）ないし（４）式を近似的に満たす各抵
抗器で構成され、抵抗器回路と送信回路の出力抵抗が作
用して信号伝送路を整合終端するため、従来技術と違い
分圧抵抗器の抵抗値を自由に選ぶことが可能となる。す
なわち、受信回路入力部の容量が大きい場合これにより
受信波形が鈍ることを防ぐため、受信回路の入力端子に
接続する分圧抵抗器の抵抗値Ｒ２及びＲ３を小さくして
受信回路入力部へ十分な大きさの電流を与えることがで
きる。また、分圧抵抗器の抵抗値Ｒ２及びＲ３を小くす
れば、市販のＲＳ−４２２等の規格品の受信回路を用い
た場合でも、その入力部の保護回路によるノイズ余裕度
の低下やジッタの増大を引き起こす心配はなくなる。

【００１９】各々の信号入出力装置へ入力する送信デー
タの組み合わせによる送信振幅の変動を小さく抑さえる
手段の一つは、信号伝送路を流れる電流を小さくし分圧
抵抗器を流れる電流との差を小さくすることである。し
たがって、最も簡単には整合終端抵抗器の抵抗値Ｒ１を
大きくすればよい。このとき、分圧抵抗器の抵抗値Ｒ２
及びＲ３は上記（１）から（４）式により決まり、送信
回路の出力部を流れる電流の大きさの変動が小さくな
り、振幅を一定にすることができる。

【００２０】上述のようにして従来技術の欠点を解決し
た本発明による信号入出力装置は、１対の信号入出力装
置間に高速な送信データを同時に入力すると、データは
信号伝送路を伝わり相手側の信号入出力装置から同時に
出力される。このとき、信号伝送路が切断されているか
あるいは相手側の送信回路の出力抵抗がハイ・インピー
ダンスになっているならば、送信データはそれぞれ信号
伝送路の切断箇所あるいは相手側の信号入出力装置で全
反射され、自己の信号入出力装置の受信データとして出
力される。この受信データにより信号伝送路の往復の伝
搬遅延スキューを測定することができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。以下の図
において各構成要素に付した添え字ａ及びｂは、それぞ
れ信号伝送線路を介して接続した第１及び第２の信号入
出力装置に関することを示し、第１の信号入出力装置を
自己、第２の信号入出力装置を相手側と呼ぶ。自己、相
手側を特に区別しない場合には、添え字ａ及びｂを省略
して説明する。

【００２２】＜実施例１＞図１は、本発明による信号入
出力装置を使用した同時双方向伝送装置の第１の実施例
の構成を示す回路図である。図１において、１００は信
号入出力装置、１及び２はそれぞれ第１及び第２の抵抗
器、３及び４はそれぞれ第３及び第４の抵抗器、５及び
６はそれぞれ第５及び第６の抵抗器であり、抵抗器１及
び抵抗器２を整合終端抵抗器、抵抗器３及び抵抗器６を
第１の分圧抵抗器、抵抗器４及び抵抗器５を第２の分圧
抵抗器、抵抗器１から６により構成する回路を総称して
抵抗器回路と呼ぶ。７は送信データに対応する差動信号
を出力する送信回路、８は差動信号を入力してそれに対
応する受信データを出力する受信回路、９は受動素子回
路、１０、１１は信号伝送路、１２は送信回路７へ送信
データを入力する入力端子、１３及び１４は送信回路７
の第１及び第２の出力端子、１５及び１６は抵抗器回路
と信号伝送路１０、１１との接続端子、１７及び１８は
抵抗器回路と受動素子回路９との接続端子、１９及び２
０は受信回路８の反転・非反転入力端子、２１は受信回
路８の受信データを出力する出力端子である。また、Ｒ
１からＲ３は各抵抗器の抵抗値、Ｚｏは信号伝送路１０
及び１１間の特性インピーダンス、Ｒｓは送信回路７の
出力抵抗値を示す。

【００２３】図２は、図１の実施例の動作説明のための
タイミング図である。特に同時双方向に差動信号の伝送
を行っているときの図１の各部の波形を示し、波形番号
は図１の構成要素番号と同一である。ただし、１９ａ’
及び２０ａ’は説明のために受動素子回路９ａを設けな
い場合の反転・非反転入力端子１９ａ及び２０ａの波形
を示す。また、ｔｐｄは信号伝送路１０及び１１の伝搬
遅延時間、ｔｓｋｅｗは送信回路７の出力１３及び１４
間のスキューである。

【００２４】信号伝送路１０及び１１は、両側の信号入
出力装置１００ａ及び１００ｂにおける抵抗器回路の抵
抗器１から６及び送信回路７の出力抵抗値Ｒｓとの組に
よって整合終端されている。第１の信号入出力装置１０
０ａに注目して、動作を説明する。端子１２に送信デー
タを入力すると、端子１５及び１６に信号入出力装置１
００ａと１００ｂの差動出力を合成した３値論理の差動
電位が生じる。この状態を図２の１２ａ及びｂから１６
ａに示す。送信すると同時に上記３値の合成差動信号か
ら自己の送信信号の寄与分を引き算して相手側の信号入
出力装置１００ｂが送信した差動信号を反転・非反転入
力端子１９ａ及び２０ａへ抽出し、受信回路８ａを通し
て端子２１ａへ出力する。このように、受信回路８ａの
入力が自己の送信回路７ａの出力と無関係に決まるため
には、送信回路７ａが出力端子１３ａ及び１４ａの電位
に係りなく、両電位の中央値を反転・非反転入力端子１
９ａ及び２０ａに印加するようにしなければならない。
このようにしたとき端子１７ａ及び１８ａの電位は、相
手側の信号入出力装置１００ｂから信号伝送路１０及び
１１と抵抗器回路１ａから６ａを介して伝わった受信信
号の電位と、出力端子１３ａ及び１４ａの中央電位の和
となるが、送信回路７ａの入力１２ａが“高”のときで
も“低”のときでも出力端子１３ａ及び１４ａは互いに
相補となることから、後者の中央電位は常に一定に保た
れる。したがって、受信回路８ａの入力は前者の受信信
号のみにより一意に定まる。上述の動作を理想的に行う
ためには、仮に出力１３ａが”ΔＶ”だけ変化したとき
には、出力１４ａも同時に”−ΔＶ”だけ変化して両出
力の中央電位を一定値に保たなければならない。もしそ
うでないと、自己の反転・非反転入力端子１９ａ及び２
０ａに現われる信号に影響を与えてしまうからである。
一般に、出力１３ａ及び１４ａが反転するときには両者
の間に時間的な「ずれ」すなわちスキューがあり、また
出力１３ａの変化に要する時間と出力１４ａの変化に要
する時間も全く同じではない。したがって、自己の送信
回路７ａの出力１３ａ及び１４ａが反転する度に、相手
側の信号入出力装置１００ｂから信号伝送路１０及び１
１を介して受け取った信号にパルス性のノイズが発生す
る。この状態を図２の１３ａ、１４ａ、１９ａ’及び２
０ａ’に示す。また、このパルス性のノイズの周波数成
分は、出力１３ａ及び１４ａの反転速度に対応して決ま
るので、通常パルス性のノイズの周波数は伝送信号の周
波数よりも１桁程度高い。

【００２５】このパルス性のノイズを低減するため、端
子１７ａ及び１８ａに受動素子回路９ａを設けている。
受動素子回路９ａは、端子１７ａ及び１８ａとアースと
の間を接続するコンデンサ３１ａ及び３２ａで構成され
ている。抵抗器回路の抵抗１ａから６ａとコンデンサ３
１ａ及び３２ａは低域通過フィルタを構成する。送信回
路７ａから対をなす受信回路８ａへの経路の抵抗値は、
信号伝送路１０及び１１から受信回路８ａへの経路の抵
抗値より大きいため、パルスノイズの経路に対しては遮
断周波が低く、受信信号に対しては遮断周波数が高い低
域通過フィルタとなる。これにより、フィルタは受信信
号を鈍らせることなくパルスノイズを低減させ、受信回
路８ａは十分なノイズ余裕度をもって出力端子２１ａに
受信データを出力することができる。この状態を図２の
１９ａから２１ｂに示す。

【００２６】以上の動作を十分なノイズ余裕度をもって
正しく行うためには、整合終端抵抗器１及び２の値が等
しく、また、分圧抵抗器のうち抵抗器３及び４の値が等
しく抵抗器５及び６の値が等しい平衡回路であることが
望ましい。さらに、図１に示すようにそれぞれの抵抗値
をＲ１、Ｒ２及びＲ３、信号伝送路１０及び１１の特性
インピーダンスをＺｏ、送信回路７の出力抵抗をＲｓと
おくとき、これらの抵抗値の間に前記（１）から（４）
式を近似的に満たしているこが望ましい。（１）から
（４）式を満たしている限り、抵抗器回路の抵抗１から
６は送信回路７の出力抵抗Ｒｓと作用して信号伝送路１
０及び１１を整合終端し、かつ自己の送信回路７ａの出
力が対をなす受信回路８ａの受信信号に回り込むことを
防ぐことができる。実際に値を決定する場合、整合終端
抵抗器の抵抗値Ｒ１を適度に大きくとることにより分圧
抵抗器の抵抗値Ｒ２及びＲ３をＲ１よりやや大きい値程
度におさえておくとよい。このようにすることにより、
受信回路８の入力端子１９及び２０に十分な電流を与え
ることが可能となり、寄生容量等の影響により受信信号
の波形が鈍ることを防ぎ、高速伝送を可能にする。

【００２７】具体的に、例えば、Ｚ０＝１００Ω、Ｒｓ
＝３０Ωのとき、Ｒ１＝４７Ω、Ｒ２＝２７０Ω、Ｒ３
＝１２０Ωとするとよい。また、送信回路７及び受信回
路８を例えばそれぞれＲＳ−４２２規格ＩＣの差動ライ
ン・ドライバＩＣ及び差動ライン・レシーバＩＣで実現
することができる。このとき送信回路７の出力反転に要
する時間は約１ｎｓであるので、受動素子回路９のない
場合に受信回路８の入力部１９及び２０に現われるパル
スノイズの周波数成分は約３００ＭＨｚ以上となる。そ
こで、図１に示すコンデンサ３１及び３２の値をともに
１０ｐＦとして受動素子回路９を構成すると、パルスノ
イズの経路に対する遮断周波数は約８０ＭＨｚ、一方受
信信号の経路に対する遮断周波数は約２００ＭＨｚとな
る。このとき例えば現在高速伝送網の伝送速度としてよ
く知られた伝送速度１０Ｍｂｐｓの信号伝送を行うと、
受信信号を鈍らせることなく回り込みによるパルス性ノ
イズのみを低減させることが可能となる。

【００２８】図３、図４及び図５は、いずれも受動素子
回路９の他の構成例を示す回路図である。図３のように
端子１９及び２０に抵抗器３３及び３４を接続した場
合、抵抗器回路の抵抗１から６と受動素子回路９及び反
転・非反転入力端子１９及び２０の寄生容量は、組とな
って２次の低域通過フィルタを構成するので、図１の例
よりもさらに効果的にパルス性ノイズを低減することが
可能となる。

【００２９】図４に示すように、コンデンサ３１及び３
２の部品点数を減らして、線間を接続するコンデンサ３
５で置き換えて、２次の低域フィルタを構成している。
コンデンサ３５を線間寄生容量で実現すれば、部品点
数、コスト及び実装面積などをさらに削減することがで
きる。さらに、抵抗３３の両端及び３４の両端をそれぞ
れ短絡すれば、同様の利点をもつ１次の低域フィルタと
なる。ただし、図４のようにコンデンサ３５を線間に設
けた場合には、同相のパルス成分に対してはフィルタは
作用せず、差動のパルス成分のみを低減することにな
る。

【００３０】図５の受動素子回路は、抵抗器３３及び３
４のそれぞれに並列にコンデンサ３６及び３７を設け、
さらに、線路間に抵抗器３８を設けることにより簡単な
等化器を構成している。この構成を用いると、信号伝送
路１０及び１１の周波数損失を補償することができる。

【００３１】上述のように、受信回路の端子１７ａ及び
１８ａには図３から図５に例示したように様々な内部構
成の受動素子回路９ａを接続することができる。なぜな
ら、送信回路７ａの出力端子１３ａ及び１４ａの送信信
号は、自己の端子１７ａ及び１８ａの間に電位差を発生
させないため、端子１７ａ及び１８ａに何らかの回路を
付加したことにより信号の回り込みが発生することはな
いからである。

【００３２】図６は、送信回路７の出力抵抗Ｒｓの電圧
降下について説明するため、図２の動作説明図の一部を
さらに詳細に示したタイムチャート図である。４１は送
信回路７の出力の電圧降下である。図示のように、従来
は送信回路７の出力抵抗Ｒｓにおける電圧降下のため
に、信号伝送路１０及び１１の両側に接続された各々の
信号入出力装置１００へ入力する送信データの組み合わ
せにより、送信回路７の差動出力振幅が変化してしまう
という問題があった。以下、その理由を述べる。入力端
子１２ａ及び１２ｂに入力する送信データの組み合わせ
がそれぞれ“高”と“高”あるいは“低”と“低”の場
合には、信号伝送路１０及び１１の両端には電位差が生
じないため信号伝送路１０及び１１に電流は流れない。
このため、送信回路７の出力端子１３及び１４を流れる
出力電流が小さく、出力抵抗Ｒｓにおける電圧降下も小
さいため出力振幅は大きくなる。一方、送信データの組
み合わせがそれぞれ“高”と“低”あるいは“低”と
“高”の場合には、信号伝送路１０及び１１に大きな電
流が流れるため、送信回路７の出力端子１３及び１４を
流れる出力電流が大きく、出力抵抗Ｒｓにおける電圧降
下４１を生じて出力振幅は小さくなる。

【００３３】電圧降下４１を小さくするには、整合終端
抵抗器１及び２の抵抗値Ｒ１を大きくし、したがって、
前記（１）ないし（４）式を満たすべく分圧抵抗器の抵
抗値Ｒ２及びＲ３を相対的に小さくし、送信データの組
み合わせが“高”と“低”あるいは“低”と“高”のと
きに信号伝送路１０及び１１を流れる電流を小さくする
とよい。なぜならこれにより、送信データの組み合わせ
の変化に伴う送信回路７の出力電流の変化を小さくでき
るので、回路構成を変更することなく容易に送信回路７
の出力電流をほぼ一定の大きさに保つことができるから
である。すなわち、電圧降下４１の影響を抑え、送信回
路７の出力振幅を一定に保つことができる。

【００３４】＜実施例２＞図７は、本発明による信号入
出力装置の他の実施例にの動作説明のための真理値表で
ある。図８は上記本発明による入出力装置の他の実施例
を示すブロック図である。本実施例は接続障害検出機能
を有する入出力装置である。

【００３５】図７により、接続障害検出機能をもつ本実
施例における伝送手順を説明する。始めに、信号入出力
装置１００ａの送信データ１２ａを“高”、信号入出力
装置１００ｂの送信データ１２ｂを“低”に設定する。
信号入出力装置１００ａと信号入出力装置１００ｂが正
常に接続され正常に動作している場合、当然、信号入出
力装置１００ａの受信データ２１ａは信号入出力装置１
００ｂが送信している“低”、一方、信号入出力装置１
００ｂの受信データ２１ｂは信号入出力装置１００ａが
送信している“高”となる。ところが、信号入出力装置
１００ａと信号入出力装置１００ｂの接続に異常が発生
した、あるいは信号入出力装置１００ｂの電源が切れた
等の理由で信号入出力装置１００ｂの送信回路７ｂがハ
イ・インピーダンスとなったなどの障害が発生した場
合、信号入出力装置１００ａの受信データ２１ａは信号
入出力装置１００ａ自身が送信している“高”へと反転
する。同様に、信号入出力装置１００ｂの受信データ２
１ｂは信号入出力装置１００ｂが送信している“低”へ
と反転する。これは、端子１５及び１６にそれぞれ整合
終端された信号伝送路１０及び１１を接続しなければ、
送信回路７から自己の受信回路８への回り込みを打ち消
すことができないからである。

【００３６】図８に示す信号入出力装置において、８０
は反転検出器であり、端子２１から出力される信号が反
転したときに障害検出信号を出力する。端子１２への入
力データは、図８に示すように互いに異なるレベルに固
定された一定値である。上述のように、信号伝送路１
０、１１の両端に接続された入出力装置１００ａ及び１
００ｂに、あらかじめ互いに異なる一定レベルの入力デ
ータを与えておく。障害発生時には各々の受信データが
反転し、反転検出器８０が障害検出信号を出力する。
入出力上装置を複数有するパラレルの伝送装置等におい
て、１回線を図８のような反転検出器８０を持つ構成に
すれば、接続障害検出機能を実装する目的で新たに別の
信号入出力装置を設ける必要はない効果がある。

【００３７】＜実施例３＞図９は、本発明による信号入
出力装置の第３の実施例の構成を示すブロック図であ
る。本実施例は電源投入後の立ち上げ時などに、相手側
の信号入出力装置１００ｂあるいは１００ａと信号を送
受信することなく、場合によっては信号伝送路１０及び
１１を接続することもなく、自己の信号入出力装置１０
０ａあるいは１００ｂが正常に動作するか否かを判定す
る、自己検査機能を有する実施例である。図のなかで、
８１は、送信データと受信データを比較し、両者が一致
しない場合にそのことを示す不一致信号を出力する比較
器である。

【００３８】本実施例は、自己の信号入出力装置１００
ａに信号伝送路１０あるいは１１を接続しない場合、あ
るいは相手側の信号入出力装置１００ｂを電源オフにす
るか、相手側の送信回路７ｂが３ステート送信回路であ
ってかつイネーブル・オフにすることにより、相手側の
送信回路７ｂがハイ・インピーダンス状態にある場合、
実施例２で説明した理由により送信回路７ａの送信した
信号を自己の受信回路８ａで受信する。そこで、送信デ
ータと受信データを比較するように比較器８１を設け、
上記の状況において、自己の送信回路７ａへの送信デー
タ１２ａと自己の受信回路８ａからの受信データ２１ａ
が一致しているか否かを判定できるように構成されてい
る。従って、本実施例では、相手側の信号入出力装置１
００ｂとの信号の送受信を行うことなく、自己の信号入
出力装置１００ａが正常に動作することを確認できる。

【００３９】＜実施例４＞図１０は、本発明による信号
入出力装置の第４の実施例の構成を示すブロック図であ
る。本実施例は、送受信すべきデータのない一時待機中
の消費電力を低減する、低消費電力待機機能を有する。
同図において、８２はＡＮＤ回路であり、待機モード信
号８２と送信データの論理積信号を入力端子１２の加え
るようにこうせいされている。待機モード信号は、信号
送受信時には“高”レベル、一時待機中には“低”レベ
ルとなる。

【００４０】ＡＮＤ回路８２により、信号送受信時には
送信データがそのまま入力端子１２へ入力されるが、一
時待機に入り待機モード信号が“低”レベルとなると入
力端子１２は必ず“低”レベルに固定される。相手側も
同様に一時待機に入ると送信信号は互いに同じ“低”レ
ベルとなる。このとき、信号伝送路１０及び１１を流れ
る電流は零となり、信号入出力装置１００に供給する電
流は最小となり消費電力を低減する。固定するレベルを
共に“高”としても同様の機能を実現できる。あるい
は、一定レベルに固定しなくとも、同時に互いに同じレ
ベルのデータを送信する手段を設けることにより、消費
電力を大きく低減できる。

【００４１】＜実施例５＞図１１は、本発明による信号
入出力装置の第４の実施例の構成を示すブロック図であ
る。本実施例は、前記信号入出力装置が／第１及び第２
の信号伝送路で相互に結合された同時双方向伝送装置の
複数組で構成され、伝搬遅延スキューを低減する機能を
備えたパラレル伝送型の同時双方向伝送装置である。同
図において１０１は信号入出力装置を複数並べたパラレ
ル伝送型の信号入出力装置、２００は抵抗器回路の抵抗
１から６と受動素子回路９を図１のごとく接続した回
路、３００は可変遅延回路、４００はスキュー検出回
路、５０は３ステート送信回路７のイネーブル信号Ｅの
入力端子である。

【００４２】スキュー調整時には、信号入出力装置１０
１ａでは制御端子５０ａを介して入力するイネーブル信
号Ｅａにより送信回路７ａを動作状態に保ち、一方信号
入出力装置１０１ｂではイネーブル信号Ｅｂにより送信
回路７ｂをハイ・インピーダンス状態とする。受信回路
８ａは、自己の信号入出力装置１０１ａが出力する差動
信号の信号入出力装置１０１ｂにおける反射波を、２つ
の信号入出力装置１０１ａ及び１０１ｂ間の往復時間だ
け遅れて受信することができる。これを利用してスキュ
ー検出回路４００は受信信号間のスキューを測定し、可
変遅延回路３００を最適に調整し、スキューを低減す
る。

【００４３】本実施例のパラレル伝送装置は、一般のパ
ラレル伝送装置において伝送速度及び伝送距離を制限す
る最大の要因である各信号伝送路間のスキューを低減
し、長距離高速のパラレル伝送を可能にする。

【００４４】

【発明の効果】本発明によると、信号入出力装置と該装
置間を信号伝送路で接続した従来の同時双方向伝送装置
を、特に高速の信号伝送に使用する場合に生ずる種々の
問題を容易に解決できる。第１に、送信回路の出力反転
に伴い自己の受信回路の入力に発生するパルスノイズに
関して、本来の受信信号を鈍らせることなく効率よくパ
ルスノイズを低減する。この目的のために付加する受動
素子回路は最低わずか１個のコンデンサで構成すること
が可能であるので、非常に低費用で大きな効果をあげら
れるという効果がある。また、信号伝送路の周波数損失
を補償することも可能である。

【００４５】第２に従来技術と違い、抵抗器回路と送信
回路の出力抵抗が作用して信号伝送路を整合終端するの
で、個々の抵抗値に広い選択の幅をもたせ、最適な値に
選ぶことが可能となる。例えば受信回路の入力容量が大
きい場合でも、その入力端子に接続する抵抗の値を十分
に低くして入力部に十分な電流を与えることにより、信
号伝送路の周波数損失の影響以上に受信波形が鈍ること
を防ぐことができる。このとき同時に、市販の規格品で
あり入力部に保護回路を内蔵する受信回路ＩＣを用いた
場合でも、ノイズ余裕度の低下やジッタの増大を引き起
こすことはなくなる。

【００４６】第３に、整合終端抵抗器の値を任意に大き
くすることも可能となる。これにより、従来技術におい
て各々の信号入出力装置に入力する送信データの組み合
わせにより変動していた送信回路の出力振幅が、常にほ
ぼ一定となる。またこの効果は上記第２の効果と同時に
実現することができる。

【００４７】以上のように、本発明は従来の技術にみら
れた問題点を改善し、高速な同時双方向伝送を可能とす
る。さらに、従来の技術や一般てきな単方向の伝送回路
にない便利な機能を実現する。例えば、障害検出機構
や、相手側と送受信するまでもなく単体で自己の信号入
出力装置が正常か否かを判定する自己検査機能や、低消
費電力待機機能や、パラレル伝送装置におけるスキュー
低減機能などである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による信号入出力装置の第１の実施例の
回路図である。

【図２】図１に示した実施例の動作を説明するタイミン
グ図である。

【図３】図１に示した受動素子回路９の他の構成例を示
す回路図である。

【図４】図１に示した受動素子回路９の他の構成例を示
す回路図である。

【図５】図１に示した受動素子回路９の他の構成例を示
す回路図である。

【図６】図２の一部を更に詳細に説明するタイミング図
である。

【図７】本発明による信号入出力装置の第２の実施例の
動作説明のための伝送手順を示す真理値表である。

【図８】本発明による信号入出力装置の第２の実施例の
構成を示すブロック図である。

【図９】本発明による信号入出力装置の第３の実施例の
構成を示すブロック図である。

【図１０】本発明による信号入出力装置の第４の実施例
の構成を示すブロック図である。

【図１１】本発明による信号入出力装置の第５の実施例
の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

ａ、ｂ：それぞれ信号伝送路の左側の装置及び右側の装
置を表す添字 １、２：合成抵抗器 ３、５：分圧抵抗器 ４、６：分圧抵抗器３及び５と対をなす分圧抵抗器 ７：差動送信回路 ８：差動受信回路 ９：受動素子回路 Ｚ０：信号伝送路の特性インピーダンス ｔｐｄ：信号伝送路の伝搬遅延時間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 剛久 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】差動信号を出力する第１及び第２の出力端
   子をもつ送信回路と、第１から第６の端子を備え、上記
   第１及び第２の端子がそれぞれ上記送信回路の第１及び
   第２の出力端子に接続され、上記第３及び第４の端子が
   それぞれ第１及び第２の信号伝送路に接続される抵抗器
   回路と、上記抵抗器回路の第５及び第６の端子からの信
   号を入力とし、上記抵抗器回路とともに低域通過フィル
   タ及び等化フィルタの少なくとも一方を構成する受動素
   子回路と、非反転入力端子及び反転入力端子がそれぞれ
   上記受動素子回路の第１及び第２の出力端子に接続され
   た受信回路を有して構成されたことを特徴とする信号入
   出力装置。
2. 【請求項２】上記抵抗器回路が上記第１及び第３の端子
   に接続する第１の抵抗器と、上記第２及び第４の端子に
   接続する第２の抵抗器と、上記第１及び第６の端子に接
   続する第３の抵抗器と、上記第２及び第５の端子に接続
   する第４の抵抗器と、上記第３及び第５の端子に接続す
   る第５の抵抗器と、上記第４及び第６の端子に接続する
   第６の抵抗器から成り、上記第１、第２、第３、第４、
   第５及び第６の抵抗器の抵抗値をそれぞれＲ１、Ｒ１、
   Ｒ２、Ｒ２、Ｒ３及びＲ３とし、上記信号伝送路の特性
   インピーダンスをＺ０、及び上記送信回路の出力抵抗を
   Ｒｓとしたとき、これらの抵抗値の間に 【数１】 【数２】 【数３】 ここで、 【数４】 が近似的に成り立つようにしたことを特徴とする請求項
   １に記載の信号入出力装置。
3. 【請求項３】上記受動素子回路が抵抗器とコンデンサと
   から構成されたことを特徴とす請求項１又は２に記載の
   信号入出力装置。
4. 【請求項４】上記受動素子回路が、上記抵抗器回路の第
   ５の端子と上記受信回路のアースに接続されたコンデン
   サと、上記抵抗器回路の第６の端子と上記受信回路のア
   ースに接続されたコンデンサから成ることを特徴とする
   請求項１又は２に記載の同時双方向伝送装置。
5. 【請求項５】上記受信回路の出力部に、受信信号が反転
   したことを検出し上記検出結果を出力する手段を有する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の信号入出力装
   置。
6. 【請求項６】上記送信回路へ入力する送信データと上記
   受信回路が出力する受信データを比較する手段を有する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の信号入出力装
   置。
7. 【請求項７】請求項１ないし４のいずれかに記載の信号
   入出力装置が上記第１及び第２の信号伝送路で相互に結
   合された少なくとも１組を持つことを特徴とする同時双
   方向伝送装置。
8. 【請求項８】上記信号入出力装置が送信データを伝送相
   手の信号入出力装置と互いに同じレベルに固定する手段
   を有することを特徴とする請求項７に記載の同時双方向
   伝送装置。
9. 【請求項９】上記組が複数でパラレル信号伝送を行う同
   時双方向伝送装置において、複数の信号入出力装置の少
   なくとも１の信号入出力装置は、１以上の上記受信回路
   の出力端子と上記信号入出力装置の出力端子との間を接
   続する可変遅延回路と、２以上の上記信号入出力装置の
   出力信号を入力し上記出力信号間の伝搬遅延スキューを
   検出し、検出結果に基づいて上記１以上の可変遅延回路
   の遅延量を制御するスキュー検出回路を有することを特
   徴とする同時双方向伝送装置。