KR100364251B1 - 유니버셜 시리얼 버스 커넥팅장치 - Google Patents

유니버셜 시리얼 버스 커넥팅장치 Download PDF

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    • G06F13/14—Handling requests for interconnection or transfer

Abstract

본 발명은, USB용 제1 및 제2 트랜시이버들을 서로 연결하기 위한 USB 커넥팅 장치로서, D+ 및 D- 광통신 모듈들을 포함한다. D+ 광통신 모듈은, 트랜시이버들의 D+ 데이터 단자들 사이에 연결되어, 제1 또는 제2 트랜시이버의 D+ 데이터 단자로부터의 D+ 전기신호를 D+ 광신호로 변환하여 전송하고, 전송된 D+ 광신호를 D+ 전기신호로 복원하여 제2 또는 제1 트랜시이버의 D+ 데이터 단자에 입력시키되, 제1 또는 제2 트랜시이버측으로부터 빛이 제2 또는 제1 트랜시이버측으로 수신되는 동안에 수신되는 빛의 전기신호에 의하여 제2 또는 제1 트랜시이버측의 전송 동작이 중단된다. D- 광통신 모듈은, 트랜시이버들의 D- 데이터 단자들 사이에 연결되어, 제1 또는 제2 트랜시이버의 D- 데이터 단자로부터의 D- 전기신호를 D- 광신호로 변환하여 전송하고, 전송된 D- 광신호를 D- 전기신호로 복원하여 제2 또는 제1 트랜시이버의 D- 데이터 단자에 입력시키되, 제1 또는 제2 트랜시이버측으로부터 빛이 제2 또는 제1 트랜시이버측으로 수신되는 동안에 수신되는 빛의 전기신호에 의하여 제2 또는 제1 트랜시이버측의 전송 동작이 중단된다.

Description

유니버셜 시리얼 버스 커넥팅장치{Universal Serial Bus connecting apparatus}
본 발명은, 컴퓨터와 주변 기기를 연결하기 위한 유니버셜 시리얼 버스(이하, USB라함) 커넥팅 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, USB용 제1 및 제2 트랜시이버들을 서로 연결하기 위한 USB 커넥팅 장치에 관한 것이다.
USB는, 컴퓨터와 주변 기기를 서로 연결하기 위한 피엔피(PnP, Plug and Play) 인터페이스의 일종이다. 이 USB의 포트는 컴퓨터의 키보드용 포트, 마우스용 포트, 병렬 포트 및 직렬 포트 등의 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 컴퓨터로부터의 모든 포트들이 USB의 포트들로 대체된 경우, 사용자가 커넥터 및 케이블을 구별하여 사용하는 불편을 해소할 수 있다. 또한, 주변 기기가 USB를 사용하는 경우, 컴퓨터는 자신의 동작 상태에서도 주변 기기의 착탈을 인식할 수 있으므로, 사용자의 편리성이 증대된다.
USB 인터페이스 규격에 관하여 USB 버전 1.0, 1.1 및 2.0이 발표된 바 있다. USB 버전 1.0은 1.5 메가-비피에스(Mbps, Mega Bytes Per Second)의 전송 속도를 갖는 저속 USB 규격에 관한 것이다. USB 버전 1.1은 12 메가-비피에스(Mbps)의 전송 속도를 갖는 풀 스피드(full speed) USB 규격에 관한 것이다. USB 버전 2.0은 480 메가-비피에스(Mbps)의 초고속 전송 속도를 갖는 초고속 USB 규격에 관한 것이다.USB는, + 5 볼트(V)의 전원-전압 라인, D+ 데이터 라인, D- 데이터 라인 및 접지 라인으로 구성된다. D+ 데이터 라인 및 D- 데이터 라인에 각각 실리는 D+ 및 D- 데이터 신호들에 있어서, 두 신호들 모두가 낮은 논리 상태인 단일 종단 영역(Single End zero)들이 존재하고, 그 외의 영역들에서는 항상 두 신호들의 논리 상태가 반대이다.
도 1a는 컴퓨터(10)와 풀 스피드 주변 기기(30) 사이의 USB 연결이 종래의 전기-전송 케이블(20)에 의하여 이루어진 상태를 보여준다. 여기서, 풀 스피드 주변 기기(30)는 풀 스피드(full speed) USB 규격을 채용한 주변 기기를 가리킨다. 도 1a에서 컴퓨터(10) 또는 풀 스피드 주변 기기(30)는 그들(10, 30) 사이의 중계 기능을 수행하는 허브(hub)로 대체될 수 있다.도 1a를 참조하면, 컴퓨터(10)의 USB용 제1 트랜시이버(101)로부터 + 5 볼트(V)의 전원-전압(Vcc) 라인(L1), D+ 데이터 라인(L2), D- 데이터 라인(L3) 및 접지(GND) 라인(L4)이 인출되어, USB 포트의 상응하는 단자들(P11,P12,P13,P14)에 연결된다. 여기서, 데이터 라인들(L2,L3) 각각과 접지 라인(L4) 사이들에는 풀-다운(pull-down) 저항소자들(R1)이 연결된다.
이와 마찬가지로, 풀 스피드 주변 기기(30)의 USB용 제2 트랜시이버(301)로부터 + 5 볼트(V)의 전원-전압(Vcc) 라인(L1'), D+ 데이터 라인(L2'), D- 데이터 라인(L3') 및 접지(GND) 라인(L4')이 인출되어, USB 포트의 상응하는 단자들(P21, P22, P23, P24)에 연결된다. 여기서, D+ 데이터 라인(L2')과 전원-전압 라인(L1') 사이에는 풀-업(pull-up) 저항소자(R2)가 연결된다.
USB용 제1 트랜시이버(101)의 단자들(P11,P12,P13,P14)은 전기 케이블(20)에 의하여 USB용 제2 트랜시이버(301)의 상응하는 단자(P21, P22, P23, P24)에 각각 연결된다. 제1 트랜시이버(101)의 전원-전압 단자(P11)는 전기 케이블(20)의 한 전기 라인에 의하여 제2 트랜시이버(301)의 전원-전압 단자(P21)에 연결된다. 제1 트랜시이버(101)의 D+ 데이터 단자(P12)는 전기 케이블(20)의 한 전기 라인에 의하여 제2 트랜시이버(301)의 D+ 데이터 단자(P22)에 연결된다. 제1 트랜시이버(101)의 D+ 데이터 단자(P12)는 전기 케이블(20)의 한 전기 라인에 의하여 제2 트랜시이버(301)의 D+ 데이터 단자(P22)에 연결된다. 제1 트랜시이버(101)의 D- 데이터 단자(P13)는 전기 케이블(20)의 한 전기 라인에 의하여 제2 트랜시이버(301)의 D- 데이터 단자(P23)에 연결된다. 제1 트랜시이버(101)의 접지 단자(P14)는 전기 케이블(20)의 한 전기 라인에 의하여 제2 트랜시이버(301)의 접지 단자(P24)에 연결된다.
도 1b는 컴퓨터(10)와 저속 주변 기기(40) 사이의 USB 연결이 종래의 전기-전송 케이블(20)에 의하여 이루어진 상태를 보여준다. 여기서, 저속 주변 기기(40)는 저속 USB 규격을 채용한 주변 기기를 가리킨다. 도 1a에서 컴퓨터(10) 또는 저속 주변 기기(40)는 그들(10, 40) 사이의 중계 기능을 수행하는 허브(hub)로 대체될 수 있다.도 1b를 참조하면, 컴퓨터(10)의 USB용 제1 트랜시이버(101)로부터 + 5 볼트(V)의 전원-전압(Vcc) 라인(L1), D+ 데이터 라인(L2), D- 데이터 라인(L3) 및 접지(GND) 라인(L4)이 인출되어, USB 포트의 상응하는 단자들(P11,P12,P13,P14)에 연결된다. 여기서, 데이터 라인들(L2,L3) 각각과 접지 라인(L4) 사이들에는 풀-다운(pull-down) 저항소자들(R1)이 연결된다.이와 마찬가지로, 저속 주변 기기(40)의 USB용 제2 트랜시이버(401)로부터 + 5 볼트(V)의 전원-전압(Vcc) 라인(L1'), D+ 데이터 라인(L2'), D- 데이터 라인(L3') 및 접지(GND) 라인(L4')이 인출되어, USB 포트의 상응하는 단자들(P21, P22, P23, P24)에 연결된다. 여기서, D- 데이터 라인(L3')과 전원-전압 라인(L1') 사이에는 풀-업(pull-up) 저항소자(R2')가 연결된다.USB용 제1 트랜시이버(101)의 단자들(P11,P12,P13,P14)은 전기 케이블(20)에 의하여 USB용 제2 트랜시이버(401)의 상응하는 단자(P21, P22, P23, P24)에 각각 연결된다. 제1 트랜시이버(101)의 전원-전압 단자(P11)는 전기 케이블(20)의 한 전기 라인에 의하여 제2 트랜시이버(401)의 전원-전압 단자(P21)에 연결된다. 제1 트랜시이버(101)의 D+ 데이터 단자(P12)는 전기 케이블(20)의 한 전기 라인에 의하여 제2 트랜시이버(401)의 D+ 데이터 단자(P22)에 연결된다. 제1 트랜시이버(101)의 D+ 데이터 단자(P12)는 전기 케이블(20)의 한 전기 라인에 의하여 제2 트랜시이버(401)의 D+ 데이터 단자(P22)에 연결된다. 제1 트랜시이버(101)의 D- 데이터 단자(P13)는 전기 케이블(20)의 한 전기 라인에 의하여 제2 트랜시이버(401)의 D- 데이터 단자(P23)에 연결된다. 제1 트랜시이버(101)의 접지 단자(P14)는 전기 케이블(20)의 한 전기 라인에 의하여 제2 트랜시이버(401)의 접지 단자(P24)에 연결된다.도 2를 참조하면, 종래의 USB용 전기 케이블(20)은, 전원-전압 단자들(도 1a 또는 1b의 P11,P21) 사이의 전원-전압 라인(21), D+ 데이터 단자들(도 1a 또는 1b의 P12, P22) 사이의 D+ 전기 라인(22), D- 데이터 단자들(도 1a 또는 1B의 P13, P23) 사이의 D- 전기 라인(23), 접지 단자들(도 1a 또는 1B의 P14,P24) 사이의 접지 라인(24), 및 노이즈 차단용 실드(25)로 구성되어 있다.
위와 같은 종래의 전기-전송 케이블에 의한 USB 연결 방식에 의하면, 전기 라인 자체의 내부 저항으로 인하여 다음과 같은 문제점들이 있다.첫째, 통신 속도가 떨어지고 유효 통신 거리가 짧다.둘째, 전기적 노이즈가 많이 발생된다.셋째, D+ 전기 라인과 D- 전기 라인 사이의 임피던스 차이가 크다.위와 같은 문제점들로 인하여, USB용 전기 케이블에 의하여 두 기기들 사이가 직접 연결되는 경우, 그 유효 통신 거리(Li)는 5 미터(m) 이하로 제한된다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 허브들(50)에 의하여 유효 통신 거리가 연장될 수 있다. 하지만, 이러한 경우에도 허브들(50) 및 케이블들(20)에서 D+ 및 D- 신호들이 지연되므로, 허브들(50)의 최다 사용 개수가 6 개로 제한된다. 따라서, 최다 5 개의 허브들(50)이 사용된 경우, 컴퓨터(10)와 주변 기기(30,40) 사이의 유효 통신 거리는 약 30 미터(m) 이하로 제한된다.
본 발명의 목적은, USB용 제1 및 제2 트랜시이버들을 서로 연결하기 위한 USB 커넥팅 장치에 있어서, 통신 속도를 높이고, 유효 통신 거리를 연장하며, 전기적 노이즈를 제거하고, D+ 통신 라인과 D- 통신 라인 사이의 임피던스 차이를 최소화할 수 있는 USB 커넥팅 장치를 제공하는 것이다.
도 1a는 컴퓨터와 풀 스피드 주변 기기 사이의 USB 연결이 종래의 전기-전송 케이블에 의하여 이루어진 상태를 보여주는 도면이다.
도 1b는 컴퓨터와 저속 주변 기기 사이의 USB 연결이 종래의 전기-전송 케이블에 의하여 이루어진 상태를 보여주는 도면이다.
도 2는 종래의 USB용 전기 케이블의 내부 구조를 보여주는 사시도이다.
도 3은 허브들에 의하여 종래의 USB용 전기 케이블의 전송 거리가 연장된 상태를 보여주는 도면이다.
도 4는 컴퓨터와 풀 스피드 주변 기기 사이의 USB 연결이 본 발명에 따른 커넥팅 장치에 의하여 이루어진 상태를 보여주는 도면이다.
도 5는 컴퓨터와 저속 주변 기기 사이의 USB 연결이 본 발명에 따른 커넥팅 장치에 의하여 이루어진 상태를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 4의 커넥팅 장치의 D+ 광통신 모듈의 내부 구성을 보여주는 회로도이다.
도 7은 도 4의 커넥팅 장치의 D- 광통신 모듈의 내부 구성을 보여주는 회로도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100...USB 커넥팅장치 110...D+ 광통신 모듈
111...제1 광섬유 라인 113...제2 광섬유 라인
120...D- 광통신 모듈 121...제3 광섬유 라인
123...제4 광섬유 라인 LD1 ~ LD4...발광 소자
PD1 ~ PD4...수광 소자
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, USB용 제1 및 제2 트랜시이버들을 서로 연결하기 위한 USB 커넥팅 장치로서, D+ 광통신 모듈, D- 광통신 모듈, 제1 및 제2 전기 라인들을 포함한다. 상기 D+ 광통신 모듈은, 상기 트랜시이버들의 D+ 데이터 단자들 사이에 연결되어, 상기 제1 또는 제2 트랜시이버의 D+ 데이터 단자로부터의 D+ 전기신호를 D+ 광신호로 변환하여 전송하고, 전송된 D+ 광신호를 D+ 전기신호로 복원하여 상기 제2 또는 제1 트랜시이버의 D+ 데이터 단자에 입력시키되, 상기 제1 또는 제2 트랜시이버측으로부터 빛이 상기 제2 또는 제1 트랜시이버측으로 수신되는 동안에 수신되는 빛의 전기신호에 의하여 상기 제2 또는 제1 트랜시이버측의 전송 동작이 중단된다. 상기 D- 광통신 모듈은, 상기 트랜시이버들의 D- 데이터 단자들 사이에 연결되어, 상기 제1 또는 제2 트랜시이버의 D- 데이터 단자로부터의 D- 전기신호를 D- 광신호로 변환하여 전송하고, 전송된 D- 광신호를 D- 전기신호로 복원하여 상기 제2 또는 제1 트랜시이버의 D- 데이터 단자에 입력시키되, 상기 제1 또는 제2 트랜시이버측으로부터 빛이 상기 제2 또는 제1 트랜시이버측으로 수신되는 동안에 수신되는 빛의 전기신호에 의하여 상기 제2 또는 제1 트랜시이버측의 전송 동작이 중단된다. 상기 제1 전기 라인은 상기 트랜시이버들의 전원-전압 단자들 사이에 연결된다. 상기 제2 전기 라인은 상기 트랜시이버들의 접지 단자들 사이에 연결된다.본 발명의 상기 USB 커넥팅 장치에 의하면, 상기 D+ 광통신 모듈 및 D- 광통신 모듈에 의하여 광통신이 수행될 수 있다. 이에 따라, 통신 속도가 높아지고, 유효 통신 거리가 연장되며, 전기적 노이즈가 제거되고, D+ 통신 라인과 D- 통신 라인 사이의 임피던스 차이가 최소화될 수 있다.바람직하게는, 상기 D+ 광통신 모듈은 제1 발광부, 제1 광섬유 라인, 제2 수광부, 제2 발광부, 제2 광섬유 라인 및 제1 수광부를 포함한다. 상기 제1 발광부는 상기 제1 트랜시이버의 D+ 데이터 단자로부터의 D+ 전기신호를 D+ 광신호로 변환시킨다. 상기 제1 광섬유 라인은 상기 제1 발광부로부터의 D+ 광신호를 상기 제2 트랜시이버측으로 전송한다. 상기 제2 수광부는 상기 제1 광섬유 라인으로부터의 D+ 광신호를 D+ 전기신호로 복원하여 상기 제2 트랜시이버의 D+ 데이터 단자에 입력시킨다. 상기 제2 발광부는 상기 제2 트랜시이버의 D+ 데이터 단자로부터의 D+ 전기신호를 D+ 광신호로 변환시킨다. 상기 제2 광섬유 라인은 상기 제2 발광부로부터의 D+ 광신호를 상기 제1 트랜시이버측으로 전송한다. 상기 제1 수광부는 상기 제2 광섬유 라인으로부터의 D+ 광신호를 D+ 전기신호로 복원하여 상기 제1 트랜시이버의 D+ 데이터 단자에 입력시킨다.또한, 상기 D+ 광통신 모듈에서는, 상기 제1 또는 제2 트랜시이버들의 D+ 데이터 단자로부터의 D+ 전기신호가 낮은 논리 상태인 시간에만 상기 제1 또는 제2 광섬유 라인을 통하여 빛이 전송되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 D+ 광통신 모듈은 제1 및 제2 제어 스위칭부들을 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 제1 제어 스위칭부는 상기 제2 광섬유 라인을 통하여 빛이 전송되는 시간에만 상기 제1 발광부가 동작하지 못하게 한다. 상기 제2 제어 스위칭부는 상기 제1 광섬유 라인을 통하여 빛이 전송되는 시간에만 상기 제2 발광부가 동작하지 못하게 한다. 이에 따라, 상기 제1 및 제2 트랜시이버들의 D+ 데이터 단자들에서 수신 신호가 다시 전송되는 문제점이 해결될 수 있다.한편, 상기 D- 광통신 모듈이 제3 발광부, 제3 광섬유 라인, 제4 수광부, 제4 발광부, 제4 광섬유 라인 및 제3 수광부를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 제3 발광부는 상기 제1 트랜시이버의 D- 데이터 단자로부터의 D- 전기신호를 D- 광신호로 변환시킨다. 상기 제3 광섬유 라인은 상기 제3 발광부로부터의 D- 광신호를 상기 제2 트랜시이버측으로 전송한다. 상기 제4 수광부는 상기 제3 광섬유 라인으로부터의 D- 광신호를 D- 전기신호로 복원하여 상기 제2 트랜시이버의 D- 데이터 단자에 입력시킨다. 상기 제4 발광부는 상기 제2 트랜시이버의 D- 데이터 단자로부터의 D- 전기신호를 D- 광신호로 변환시킨다. 상기 제4 광섬유 라인은 상기 제4 발광부로부터의 D- 광신호를 상기 제1 트랜시이버측으로 전송한다. 상기 제3 수광부는 상기 제4 광섬유 라인으로부터의 D- 광신호를 D- 전기신호로 복원하여 상기 제1 트랜시이버의 D- 데이터 단자에 입력시킨다.또한, 상기 D- 광통신 모듈에서는, 상기 제1 또는 제2 트랜시이버들의 D- 데이터 단자로부터의 D- 전기신호가 높은 논리 상태인 시간에만 상기 제3 또는 제4 광섬유 라인을 통하여 빛이 전송되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 D- 광통신 모듈은, 제3 및 제4 제어 스위칭부들을 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 제3 제어 스위칭부는 상기 제4 광섬유 라인을 통하여 빛이 전송되는 시간에만 상기 제3 발광부가 동작하지 못하게 한다. 상기 제4 제어 스위칭부는 상기 제3 광섬유 라인을 통하여 빛이 전송되는 시간에만 상기 제4 발광부가 동작하지 못하게 한다. 이에 따라, 상기 제1 또는 제2 트랜시이버들의 D- 데이터 단자들에서 수신 신호가 다시 전송되는 문제점이 해결될 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 USB 커넥터장치를 상세히 설명한다.
도 4는 컴퓨터(10)와 풀 스피드 주변 기기(30) 사이의 USB 연결이 본 발명에 따른 커넥팅 장치(100)에 의하여 이루어진 상태를 보여준다. 도 4에서 도 1a와 동일한 참조 부호는 동일한 기능의 대상을 가리킨다.도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 USB 커넥팅 장치(100)는 D+ 광통신 모듈(110), D- 광통신 모듈(120), 제1 및 제2 전기 라인들(L101,L104)을 포함한다. D+ 광통신 모듈(110)은, 트랜시이버들(101,301)의 D+ 데이터 단자들(P12,P22) 사이에 연결되어, 제1 또는 제2 트랜시이버(101,301)의 D+ 데이터 단자(P12,P22)로부터의 D+ 전기신호를 D+ 광신호로 변환하여 전송하고, 전송된 D+ 광신호를 D+ 전기신호로 복원하여 제2 또는 제1 트랜시이버(301,101)의 D+ 데이터 단자(P22,P12)에 입력시킨다. 여기서, 제1 또는 제2 트랜시이버(101,301)측으로부터 빛이 제2 또는 제1 트랜시이버(301,101)측으로 수신되는 동안에 수신되는 빛의 전기신호에 의하여 제2 또는 제1 트랜시이버(301,101)측의 전송 동작이 중단된다. D+ 광통신 모듈(110)은 제1 모듈(M1), 제2 모듈(M2), 제1 광섬유 라인(111) 및 제2 광섬유 라인(113)을 포함한다. 각 부에 대한 내용은 도 6을 참조하여 상세히 설명될 것이다.
D- 광통신 모듈(120)은, 트랜시이버들(101,301)의 D- 데이터 단자들(P13,P23) 사이에 연결되어, 제1 또는 제2 트랜시이버(101,301)의 D- 데이터 단자(P13,P23)로부터의 D- 전기신호를 D- 광신호로 변환하여 전송하고, 전송된 D- 광신호를 D- 전기신호로 복원하여 제2 또는 제1 트랜시이버(301,101)의 D- 데이터 단자(P23,P13)에 입력시킨다. 여기서, 제1 또는 제2 트랜시이버(101,301)측으로부터 빛이 제2 또는 제1 트랜시이버(301,101)측으로 수신되는 동안에 수신되는 빛의 전기신호에 의하여 제2 또는 제1 트랜시이버(301,101)측의 전송 동작이 중단된다. D- 광통신 모듈(120)은 제3 모듈(M3), 제4 모듈(M4), 제3 광섬유 라인(121) 및 제4 광섬유 라인(123)을 포함한다. 각 부에 대한 내용은 도 7을 참조하여 상세히 설명될 것이다.
제1 전기 라인(L101)은 트랜시이버들(101,301)의 전원-전압 단자들(P11,P21) 사이에 연결된다. 제2 전기 라인(L104)은 트랜시이버들(101,301)의 접지 단자들(P14,P24) 사이에 연결된다.도 5는 컴퓨터(10)와 저속 주변 기기(40) 사이의 USB 연결이 본 발명에 따른 커넥팅 장치(200)에 의하여 이루어진 상태를 보여준다. 도 5에서 도 1b와 동일한 참조 부호는 동일한 기능의 대상을 가리킨다.도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 USB 커넥팅 장치(200)는 D+ 광통신 모듈(210), D- 광통신 모듈(220), 제1 및 제2 전기 라인들(L101,L104)을 포함한다. D+ 광통신 모듈(210)은, 트랜시이버들(101,401)의 D+ 데이터 단자들(P12,P22) 사이에 연결되어, 제1 또는 제2 트랜시이버(101,401)의 D+ 데이터 단자(P12,P22)로부터의 D+ 전기신호를 D+ 광신호로 변환하여 전송하고, 전송된 D+ 광신호를 D+ 전기신호로 복원하여 제2 또는 제1 트랜시이버(401,101)의 D+ 데이터 단자(P22,P12)에 입력시킨다. D+ 광통신 모듈(210)은 제3 모듈(M3), 제4 모듈(M4), 제3 광섬유 라인(121) 및 제4 광섬유 라인(123)을 포함한다. 각 부에 대한 세부적 내용은 도 4의 USB 커넥팅 장치(100)의 D- 광통신 모듈(120)의 것과 같다. 따라서 이에 대한 설명은 생략될 것이다.D- 광통신 모듈(220)은, 트랜시이버들(101,401)의 D- 데이터 단자들(P13,P23) 사이에 연결되어, 제1 또는 제2 트랜시이버(101,401)의 D- 데이터 단자(P13,P23)로부터의 D- 전기신호를 D- 광신호로 변환하여 전송하고, 전송된 D- 광신호를 D- 전기신호로 복원하여 제2 또는 제1 트랜시이버(401,101)의 D- 데이터 단자(P23,P13)에 입력시킨다. D- 광통신 모듈(220)은 제1 모듈(M1), 제2 모듈(M2), 제1 광섬유 라인(111) 및 제2 광섬유 라인(113)을 포함한다. 각 부에 대한 세부적 내용은 도 4의 USB 커넥팅 장치(100)의 D+ 광통신 모듈(110)의 것과 같다. 따라서 이에 대한 설명은 생략될 것이다.제1 전기 라인(L101)은 트랜시이버들(101,401)의 전원-전압 단자들(P11,P21) 사이에 연결된다. 제2 전기 라인(L104)은 트랜시이버들(101,401)의 접지 단자들(P14,P24) 사이에 연결된다.
도 6을 참조하면, 도 4의 커넥팅 장치(100)의 D+ 광통신 모듈(110)은 제1 모듈(M1), 제2 모듈(M2), 제1 광섬유 라인(111) 및 제2 광섬유 라인(113)을 포함한다. 제1 모듈(M1)은 제1 발광부(LE1), 제1 수광부(PR1) 및 제1 제어 스위칭부(CS1)를 포함한다. 제2 모듈(M2)은 제2 발광부(LE2), 제2 수광부(PR2) 및 제2 제어 스위칭부(CS2)를 포함한다.
제1 발광부(LE1)는 제1 트랜시이버(도 4의 101)의 D+ 데이터 단자(P12)로부터의 D+ 전기신호를 D+ 광신호로 변환시킨다. 제1 광섬유 라인(111)은 제1 발광부(LE1)로부터의 D+ 광신호를 제2 트랜시이버(도 4의 301)측으로 전송한다. 제2 수광부(PR2)는 제1 광섬유 라인(111)으로부터의 D+ 광신호를 D+ 전기신호로 복원하여 제2 트랜시이버(301)의 D+ 데이터 단자(P22)에 입력시킨다. 제2 발광부(LE2)는 제2 트랜시이버(301)의 D+ 데이터 단자(P22)로부터의 D+ 전기신호를 D+ 광신호로 변환시킨다. 제2 광섬유 라인(113)은 제2 발광부(LE2)로부터의 D+ 광신호를 제1 트랜시이버(101)측으로 전송한다. 제1 수광부(PR1)는 제2 광섬유 라인(113)으로부터의 D+ 광신호를 D+ 전기신호로 복원하여 제1 트랜시이버(101)의 D+ 데이터 단자(P12)에 입력시킨다.
여기서, 제1 또는 제2 트랜시이버들(101,301)의 D+ 데이터 단자(P12,P22)로부터의 D+ 전기신호가 낮은 논리 상태인 시간에만 제1 또는 제2 광섬유 라인(111,113)을 통하여 빛이 전송된다. 제1 제어 스위칭부(CS1)는 제2 광섬유 라인(113)을 통하여 빛이 전송되는 시간에만 제1 발광부(LE1)가 동작하지 못하게 한다. 이와 마찬가지로, 제2 제어 스위칭부(CS2)는 제1 광섬유 라인(111)을 통하여 빛이 전송되는 시간에만 제2 발광부(LE2)가 동작하지 못하게 한다. 이에 따라, 제1 및 제2 트랜시이버들(101,301)의 D+ 데이터 단자들(P12,P22)에서 수신 신호가 다시 전송되는 문제점이 해결될 수 있다.
제1 트랜시이버(101)의 D+ 데이터 단자(P12)에 높은 논리의 신호가 입력되면, 제1 발광부(LE1)의 PNP 트랜지스터(TR11)가 턴-오프되어 발광 소자(LD1) 예를 들어, 공진 캐비티 발광다이오드(RCLED; Resonant Cavity Light Emitting Diode)를 통하여 전류가 흐르지 못한다. 이에 따라, 발광 소자(LD1)로부터 빛이 발생되지 않으므로, 제2 수광부(PR2)의 수광 소자(PD2)로부터 전압이 발생되지 않는다. 또한, 제2 수광부(PR2)의 NPN 트랜지스터(TR23)가 턴-오프되어, 제2 트랜시이버(301)의 풀-업(pull-up) 저항소자(도 4의 R2)를 통하여 제2 수광부(PR2)의 풀-다운(pull-down) 저항소자(R24)로 전류가 흐른다. 이에 따라, 높은 논리의 D+ 신호가 제2 트랜시이버(301)의 D+ 데이터 단자(P22)를 통하여 출력된다. 여기서, 제2 제어 스위칭부(CS2)의 NPN 트랜지스터(TR22)가 턴-오프되므로, 제2 발광부(LE2)는 정상적으로 동작할 수 있다.
이와 마찬가지로, 제2 트랜시이버(301)의 D+ 데이터 단자(P22)에 높은 논리의 신호가 입력되면, 제2 발광부(LE2)의 PNP 트랜지스터(TR21)가 턴-오프되어 발광 소자(LD2) 예를 들어, 공진 캐비티 발광다이오드(RCLED)를 통하여 전류가 흐르지 못한다. 이에 따라, 발광 소자(LD2)로부터 빛이 발생되지 않으므로, 제1 수광부(PR1)의 수광 소자(PD1)로부터 전압이 발생되지 않는다. 또한, 제1 수광부(PR1)의 NPN 트랜지스터(TR13)가 턴-오프되어, 제1 발광부(LE1)의 풀-업 저항소자(R2) 및 단자 라인(L102)을 통하여 제1 트랜시이버(101)의 풀-다운 저항소자(도 4의 R1)로 전류가 흐른다. 이에 따라, 높은 논리의 D+ 신호가 제1 트랜시이버(101)의 D+ 데이터 단자(P12)를 통하여 출력된다. 여기서, 제1 제어 스위칭부(CS1)의 NPN 트랜지스터(TR12)가 턴-오프되므로, 제1 발광부(LE1)는 정상적으로 동작할 수 있다.
한편, 제1 트랜시이버(101)의 D+ 데이터 단자(P12)에 낮은 논리의 신호가 입력되면, 제1 발광부(LE1)의 PNP 트랜지스터(TR11)가 턴-온되어, 전원-전압 라인(L101)으로부터 저항소자(RG1), 발광 소자(LD1), PNP 트랜지스터(TR11) 및 저항소자(RG3)를 통하여 접지 라인(L104)으로 전류가 흐른다. 이에 따라, 제1 발광부(LE1)의 발광 소자(LD1)로부터 빛이 발생되고, 발생된 빛은 제1 광섬유 라인(111)을 통하여 제2 수광부(PR2)의 수광 소자(PD2)에 입사된다. 또한, 제2 수광부(PR2)의 수광 소자(PD2)로부터 전압이 발생되므로, 저항소자(R13)를 통하여 접지 라인(L104)으로 전류가 흐른다. 또한, 제2 수광부(PR2)의 NPN 트랜지스터(TR23)가 턴-온되어, 제2 트랜시이버(301)의 풀-업(pull-up) 저항소자(도 4의 R2), 단자 라인(L102') 및 제2 수광부(PR2)의 NPN 트랜지스터(TR23)를 통하여 접지 라인(L104)으로 전류가 흐른다. 이에 따라, 낮은 논리의 D+ 신호가 제2 트랜시이버(301)의 D+ 데이터 단자(P22)를 통하여 출력된다. 한편, 제2 제어 스위칭부(CS2)의 NPN 트랜지스터(TR22)가 턴-온되므로, 제2 발광부(LE2)는 동작할 수 없다. 이에 따라, 제2 트랜시이버(301)의 D+ 데이터 단자(P22)에서 낮은 논리의 수신 신호가 다시 전송되는 문제점이 해결될 수 있다.
이와 마찬가지로, 제2 트랜시이버(301)의 D+ 데이터 단자(P22)에 낮은 논리의 신호가 입력되면, 제2 발광부(LE2)의 PNP 트랜지스터(TR21)가 턴-온되어, 전원-전압 라인(L101)으로부터 저항소자(RG2), 발광 소자(LD2), PNP 트랜지스터(TR21) 및 저항소자(R21)를 통하여 접지 라인(L104)으로 전류가 흐른다. 이에 따라, 제2 발광부(LE2)의 발광 소자(LD2)로부터 빛이 발생되고, 발생된 빛은 제2 광섬유 라인(113)을 통하여 제1 수광부(PR1)의 수광 소자(PD1)에 입사된다. 또한, 제1 수광부(PR1)의 수광 소자(PD1)로부터 전압이 발생되므로, NPN 트랜지스터(TR13)가 턴-온되어, 제1 트랜시이버(101)의 D+ 데이터 단자(P12)의 전위가 접지 전위에 근접한다. 즉, 낮은 논리의 D+ 신호가 제1 트랜시이버(101)의 D+ 데이터 단자(P12)를 통하여 출력된다. 한편, 제1 제어 스위칭부(CS1)의 NPN 트랜지스터(TR12)가 턴-온되므로, 제1 발광부(LE1)는 동작할 수 없다. 이에 따라, 제1 트랜시이버(101)의 D+ 데이터 단자(P12)에서 낮은 논리의 수신 신호가 다시 전송되는 문제점이 해결될 수 있다.
도 7을 참조하면, 도 4의 커넥팅 장치(100)의 D- 광통신 모듈(120)은 제3 모듈(M3), 제4 모듈(M4), 제3 광섬유 라인(121) 및 제4 광섬유 라인(123)을 포함한다. 제3 모듈(M3)은 제3 발광부(LE3), 제3 수광부(PR3) 및 제3 제어 스위칭부(CS3)를 포함한다. 제4 모듈(M4)은 제4 발광부(LE4), 제4 수광부(PR4) 및 제4 제어 스위칭부(CS4)를 포함한다.
제3 발광부(LE3)는 제1 트랜시이버(도 4의 101)의 D- 데이터 단자(P13)로부터의 D- 전기신호를 D- 광신호로 변환시킨다. 제3 광섬유 라인(121)은 제3 발광부(LE3)로부터의 D- 광신호를 제2 트랜시이버(도 4의 301)측으로 전송한다. 제4 수광부(PR4)는 제3 광섬유 라인(121)으로부터의 D- 광신호를 D- 전기신호로 복원하여 제2 트랜시이버(301)의 D- 데이터 단자(P23)에 입력시킨다. 제4 발광부(LE4)는 제2 트랜시이버(301)의 D- 데이터 단자(P23)로부터의 D- 전기신호를 D- 광신호로 변환시킨다. 제4 광섬유 라인(123)은 제4 발광부(LE4)로부터의 D- 광신호를 제1 트랜시이버(101)측으로 전송한다. 제3 수광부(PR3)는 제4 광섬유 라인(123)으로부터의 D- 광신호를 D- 전기신호로 복원하여 제1 트랜시이버(101)의 D- 데이터 단자(P13)에 입력시킨다.여기서, 제1 또는 제2 트랜시이버들(101,301)의 D- 데이터 단자(P13,P23)로부터의 D- 전기신호가 높은 논리 상태인 시간에만 제3 또는 제4 광섬유 라인(121,123)을 통하여 빛이 전송된다. 제3 제어 스위칭부(CS3)는 제4 광섬유 라인(123)을 통하여 빛이 전송되는 시간에만 제3 발광부(LE3)가 동작하지 못하게 한다. 이와 마찬가지로, 제4 제어 스위칭부(CS4)는 제3 광섬유 라인(121)을 통하여 빛이 전송되는 시간에만 제4 발광부(LE4)가 동작하지 못하게 한다. 이에 따라, 제1 및 제2 트랜시이버들(101,301)의 D- 데이터 단자들(P13,P23)에서 수신 신호가 다시 전송되는 문제점이 해결될 수 있다.
제1 트랜시이버(101)의 D- 데이터 단자(P13)에 높은 논리의 신호가 입력되면, 제3 발광부(LE3)의 NPN 트랜지스터(TR31)가 턴-온되어, 전원-전압 라인(L101)으로부터 저항소자(RG5), 발광 소자(LD3), NPN 트랜지스터(TR31) 및 저항소자(RG6)를 통하여 접지 라인(L104)으로 전류가 흐른다. 이에 따라, 제3 발광부(LE3)의 발광 소자(LD3) 예를 들어, 공진 캐비티 발광다이오드(RCLED)로부터 빛이 발생되고, 발생된 빛은 제3 광섬유 라인(121)을 통하여 제4 수광부(PR4)의 수광 소자(PD4)에 입사된다. 또한, 제4 수광부(PR4)의 수광 소자(PD4)로부터 전압이 발생되므로, 저항소자(R43), NPN 트랜지스터(TR43) 및 풀-다운 저항소자(R44)를 통하여 접지 라인(L104)으로 전류가 흐른다. 또한, 제4 수광부(PR4)의 NPN 트랜지스터(TR43)가 턴-온되어, 전원-전압 라인(L101)으로부터 NPN 트랜지스터(TR43) 및 풀-다운 저항소자(R44)를 통하여 접지 라인(L104)으로 전류가 흐른다. 이에 따라, 제2 트랜시이버(301)의 D- 데이터 단자(P23)의 전위가 전원-전압(Vcc)에 근접되므로, 높은 논리의 D- 신호가 출력된다. 한편, 제4 제어 스위칭부(CS4)의 NPN 트랜지스터(TR42)가 턴-온되므로, 제4 발광부(LE4)는 동작할 수 없다. 이에 따라, 제2 트랜시이버(301)의 D- 데이터 단자(P23)에서 높은 논리의 수신 신호가 다시 전송되는 문제점이 해결될 수 있다.
이와 마찬가지로, 제2 트랜시이버(301)의 D- 데이터 단자(P23)에 높은 논리의 신호가 입력되면, 제4 발광부(LE4)의 NPN 트랜지스터(TR41)가 턴-온되어, 전원-전압 라인(L101)으로부터 저항소자(R41), 발광 소자(LD4), NPN 트랜지스터(TR41) 및 저항소자(RG4)를 통하여 접지 라인(L104)으로 전류가 흐른다. 이에 따라, 제4 발광부(LE4)의 발광 소자(LD3) 예를 들어, 공진 캐비티 발광다이오드(RCLED)로부터 빛이 발생되고, 발생된 빛은 제4 광섬유 라인(123)을 통하여 제3 수광부(PR3)의 수광 소자(PD3)에 입사된다. 이에 따라, 제3 수광부(PR3)의 수광 소자(PD3)로부터 전압이 발생되므로, 저항소자(R33), NPN 트랜지스터(TR33), 단자 라인(L103) 및 D- 데이터 단자(P13)를 통하여 제1 트랜시이버(101)의 풀-다운 저항기(도 4의 R1)로 전류가 흐른다. 또한, 제3 수광부(PR3)의 NPN 트랜지스터(TR33)가 턴-온되어, 전원-전압 라인(L101)으로부터 NPN 트랜지스터(TR33), 단자 라인(L103) 및 D- 데이터 단자(P13)를 통하여 제1 트랜시이버(101)의 풀-다운 저항기(도 4의 R1)로 전류가 흐른다. 이에 따라, 제1 트랜시이버(101)의 D- 데이터 단자(P13)의 전위가 전원-전압(Vcc)에 근접되므로, 높은 논리의 D- 신호가 출력된다. 한편, 제3 제어 스위칭부(CS3)의 NPN 트랜지스터(TR32)가 턴-온되므로, 제3 발광부(LE3)는 동작할 수 없다. 이에 따라, 제1 트랜시이버(301)의 D- 데이터 단자(P13)에서 높은 논리의 수신 신호가 다시 전송되는 문제점이 해결될 수 있다.
한편, 제1 트랜시이버(101)의 D- 데이터 단자(P13)에 낮은 논리의 신호가 입력되면, 제3 발광부(LE3)의 NPN 트랜지스터(TR31)가 턴-오프되어 발광 소자(LD3)를 통하여 전류가 흐르지 못한다. 이에 따라, 발광 소자(LD3)로부터 빛이 발생되지 않으므로, 제4 수광부(PR4)의 수광 소자(PD4)로부터 전압이 발생되지 않는다. 또한, 제4 수광부(PR4)의 NPN 트랜지스터(TR43)가 턴-오프되어, 제2 트랜시이버(301)의 D- 데이터 단자(P23)는 플로팅(floating) 상태가 된다. 즉, 낮은 논리의 D- 신호가 제2 트랜시이버(301)의 D- 데이터 단자(P23)를 통하여 출력된다. 여기서, 제4 제어 스위칭부(CS4)의 NPN 트랜지스터(TR42)가 턴-오프되므로, 제4 발광부(LE4)는 정상적으로 동작할 수 있다.
이와 마찬가지로, 제2 트랜시이버(301)의 D- 데이터 단자(P23)에 낮은 논리의 신호가 입력되면, 제4 발광부(LE4)의 NPN 트랜지스터(TR41)가 턴-오프되어 발광 소자(LD4)를 통하여 전류가 흐르지 못한다. 이에 따라, 발광 소자(LD4)로부터 빛이 발생되지 않으므로, 제3 수광부(PR3)의 수광 소자(PD3)로부터 전압이 발생되지 않는다. 또한, 제3 수광부(PR3)의 NPN 트랜지스터(TR33)가 턴-오프되어, 제1 트랜시이버(101)의 D- 데이터 단자(P13)는 플로팅(floating) 상태가 된다. 즉, 낮은 논리의 D- 신호가 제1 트랜시이버(101)의 D- 데이터 단자(P13)를 통하여 출력된다. 여기서, 제3 제어 스위칭부(CS3)의 NPN 트랜지스터(TR32)가 턴-오프되므로, 제3 발광부(LE3)는 정상적으로 동작할 수 있다.
이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 USB 커넥팅 장치에 의하면, D+ 광통신 모듈 및 D- 광통신 모듈에 의하여 광통신이 수행될 수 있다. 이에 따라, 통신 속도가 높아지고, 유효 통신 거리가 연장되며, 전기적 노이즈가 제거되고, D+ 통신 라인과 D- 통신 라인 사이의 임피던스 차이가 최소화될 수 있다.본 발명은, 상기 실시예에 한정되지 않고, 청구범위에서 정의된 발명의 사상 및 범위 내에서 당업자에 의하여 변형 및 개량될 수 있다.

Claims (17)

  1. USB용 제1 및 제2 트랜시이버들을 서로 연결하기 위한 USB 커넥팅 장치에 있어서,
    상기 트랜시이버들의 D+ 데이터 단자들 사이에 연결되어, 상기 제1 또는 제2 트랜시이버의 D+ 데이터 단자로부터의 D+ 전기신호를 D+ 광신호로 변환하여 전송하고, 전송된 D+ 광신호를 D+ 전기신호로 복원하여 상기 제2 또는 제1 트랜시이버의 D+ 데이터 단자에 입력시키되, 상기 제1 또는 제2 트랜시이버측으로부터 빛이 상기 제2 또는 제1 트랜시이버측으로 수신되는 동안에 수신되는 빛의 전기신호에 의하여 상기 제2 또는 제1 트랜시이버측의 전송 동작이 중단되는 D+ 광통신 모듈;
    상기 트랜시이버들의 D- 데이터 단자들 사이에 연결되어, 상기 제1 또는 제2 트랜시이버의 D- 데이터 단자로부터의 D- 전기신호를 D- 광신호로 변환하여 전송하고, 전송된 D- 광신호를 D- 전기신호로 복원하여 상기 제2 또는 제1 트랜시이버의 D- 데이터 단자에 입력시키되, 상기 제1 또는 제2 트랜시이버측으로부터 빛이 상기 제2 또는 제1 트랜시이버측으로 수신되는 동안에 수신되는 빛의 전기신호에 의하여 상기 제2 또는 제1 트랜시이버측의 전송 동작이 중단되는 D- 광통신 모듈;
    상기 트랜시이버들의 전원-전압 단자들 사이에 연결되는 제1 전기 라인; 및
    상기 트랜시이버들의 접지 단자들 사이에 연결되는 제2 전기 라인을 포함한 USB 커넥팅 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 D+ 광통신 모듈은,
    상기 제1 트랜시이버의 D+ 데이터 단자로부터의 D+ 전기신호를 D+ 광신호로 변환시키는 제1 발광부,
    상기 제1 발광부로부터의 D+ 광신호를 상기 제2 트랜시이버측으로 전송하는 제1 광섬유 라인,
    상기 제1 광섬유 라인으로부터의 D+ 광신호를 D+ 전기신호로 복원하여 상기 제2 트랜시이버의 D+ 데이터 단자에 입력시키는 제2 수광부,
    상기 제2 트랜시이버의 D+ 데이터 단자로부터의 D+ 전기신호를 D+ 광신호로 변환시키는 제2 발광부,
    상기 제2 발광부로부터의 D+ 광신호를 상기 제1 트랜시이버측으로 전송하는 제2 광섬유 라인, 및
    상기 제2 광섬유 라인으로부터의 D+ 광신호를 D+ 전기신호로 복원하여 상기 제1 트랜시이버의 D+ 데이터 단자에 입력시키는 제1 수광부를 포함한 USB 커넥팅 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 D+ 광통신 모듈에서는,
    상기 제1 또는 제2 트랜시이버들의 D+ 데이터 단자로부터의 D+ 전기신호가 낮은 논리 상태인 시간에만 상기 제1 또는 제2 광섬유 라인을 통하여 빛이 전송되는 USB 커넥팅 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 D+ 광통신 모듈은,
    상기 제2 광섬유 라인을 통하여 빛이 전송되는 시간에만 상기 제1 발광부가 동작하지 못하게 하는 제1 제어 스위칭부, 및
    상기 제1 광섬유 라인을 통하여 빛이 전송되는 시간에만 상기 제2 발광부가 동작하지 못하게 하는 제2 제어 스위칭부를 더 포함한 USB 커넥팅 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 D- 광통신 모듈은,
    상기 제1 트랜시이버의 D- 데이터 단자로부터의 D- 전기신호를 D- 광신호로 변환시키는 제3 발광부,
    상기 제3 발광부로부터의 D- 광신호를 상기 제2 트랜시이버측으로 전송하는 제3 광섬유 라인,
    상기 제3 광섬유 라인으로부터의 D- 광신호를 D- 전기신호로 복원하여 상기 제2 트랜시이버의 D- 데이터 단자에 입력시키는 제4 수광부,
    상기 제2 트랜시이버의 D- 데이터 단자로부터의 D- 전기신호를 D- 광신호로 변환시키는 제4 발광부,
    상기 제4 발광부로부터의 D- 광신호를 상기 제1 트랜시이버측으로 전송하는 제4 광섬유 라인, 및
    상기 제4 광섬유 라인으로부터의 D- 광신호를 D- 전기신호로 복원하여 상기 제1 트랜시이버의 D- 데이터 단자에 입력시키는 제3 수광부를 포함한 USB 커넥팅 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 D- 광통신 모듈에서는,
    상기 제1 또는 제2 트랜시이버들의 D- 데이터 단자로부터의 D- 전기신호가 높은 논리 상태인 시간에만 상기 제3 또는 제4 광섬유 라인을 통하여 빛이 전송되는 USB 커넥팅 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 D- 광통신 모듈은,
    상기 제4 광섬유 라인을 통하여 빛이 전송되는 시간에만 상기 제3 발광부가 동작하지 못하게 하는 제3 제어 스위칭부, 및
    상기 제3 광섬유 라인을 통하여 빛이 전송되는 시간에만 상기 제4 발광부가 동작하지 못하게 하는 제4 제어 스위칭부를 더 포함한 USB 커넥팅 장치.
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