WO2010061511A1 - 信号伝送装置 - Google Patents

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寺本浩平
仲田剛
橋本和彦
小山肇
塚本浩二
森善彦
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三菱電機株式会社
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04B3/00—Line transmission systems
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B15/00—Suppression or limitation of noise or interference
    • H04B15/02—Reducing interference from electric apparatus by means located at or near the interfering apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B3/00—Line transmission systems
    • H04B3/02—Details
    • H04B3/30—Reducing interference caused by unbalanced currents in a normally balanced line

Definitions

  • the present invention relates to a signal transmission device in which a transmission circuit and a reception circuit are connected via a signal transmission path.
  • a serial interface such as EIA 232 or IEEE 1284, a logic signal such as TTL or MOS, or many analog signals use one signal line for each signal, and send the signal as a voltage with respect to the ground of the signal.
  • This signal transmission method is called unbalanced transmission, and the signal is called a single end signal.
  • digital interfaces for connecting communication devices and flat panel displays such as 100Base-T, LVDS (Low Voltage Differential signal), etc.
  • 100Base-T LVDS (Low Voltage Differential signal), etc.
  • LVDS Low Voltage Differential signal
  • power supply circuits 36 and 37 supply power to the transmission circuit 31 and the reception circuit 32, respectively.
  • the signal line 33 may be isolated by a photocoupler 40 or the like in order to remove digital noise and jitter contained in the input signal.
  • 34 and the GND line 35 a loop is still formed between the transmission circuit 31 and the reception circuit 32, so that digital noise including jitter is propagated, resulting in a decrease in sound quality.
  • the present invention has been made to solve the above-described problem, and prevents digital noise other than signal components output from the transmission circuit from entering the reception circuit via the signal line, the power supply line, and the ground line.
  • An object is to provide a signal transmission device.
  • the signal transmission device prevents a transmission circuit and a reception circuit each having a shunt-type power supply for supplying a constant current, and an AC component connecting between the transmission circuit and the reception circuit.
  • the transmission circuit ground and the reception circuit ground are independent of each other, and are connected to the ground of the shunt-type power supply at one point.
  • the transmission circuit and the reception circuit are independent from each other and are connected to the ground of the shunt-type power supply at one point, the transmission circuit and the reception circuit connected to the signal transmission line at one point are provided. No current flows in the loop created through ground. Therefore, the ground potential of the ground of the transmission circuit and the reception circuit is kept constant, and digital noise other than the signal component output from the transmission circuit is mixed into the reception circuit via the signal line, the power supply line, and the ground line.
  • a signal transmission device for blocking can be provided.
  • FIG. 1 It is a block diagram which shows the circuit structure of the signal transmission apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. It is a figure which shows an example of the circuit structure of the conventional signal transmission apparatus. It is a figure which shows the other example of the circuit structure of the conventional signal transmission apparatus.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of a signal transmission apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the signal transmission device 10 according to the first embodiment of the present invention includes a transmission circuit 11 and a reception circuit 12.
  • Each of the transmission circuit 11 and the reception circuit 12 includes shunt regulator power supplies (shunt-type power supplies) 110 and 120 that independently supply a constant current.
  • the transmission circuit 11 is, for example, a digital signal processing circuit
  • the reception circuit 12 is, for example, a DA conversion circuit, which are connected by a signal transmission path 13.
  • balanced transmission is used as the signal transmission method in order to block the AC signal component flowing from the transmission circuit 11 to the reception circuit 12 via the signal transmission path 13.
  • the balanced transmission is a method in which two equal signal line pairs are used for one signal flowing through the signal transmission path 13 and the signal is transmitted as a potential difference between the signal line pairs.
  • the transmission circuit 11 outputs a signal having an opposite phase between the cold ( ⁇ ) and the ground (GND A ) with respect to the signal between the hot (+) and the ground (GND A ).
  • the receiving circuit 12 is configured to remove external noise using a differential receiver (not shown) between hot (+) and cold ( ⁇ ).
  • a ground (GND A) and the receiving circuit 12 ground of the transmission circuit 11 (GND B) and independent ground of the shunt regulator power supply 110, 120 A configuration is adopted in which a common connection is made at one point of (GND C ).
  • the shunt regulator power supplies 110 and 120 supply power to the transmission circuit 11 and the reception circuit 12 independently, but at this time, a constant current is supplied by the current source. At that time, a constant current value flows from the shunt regulator power supplies 110 and 120 to the transmission circuit 11 and the reception circuit 12, and 1 from the transmission circuit 11 and the reception circuit 12 via the respective grounds (GND A , GND B ). The value of the current flowing into the point ground (GND C ) is also constant. As a result, the potential of each ground (GND A , GND B ) of the transmission circuit 11 and the reception circuit 12 is kept constant.
  • the signal transmission method between the transmission circuit 11 and the reception circuit 12 adopts balanced transmission, the signal flowing through the signal transmission path 13 has a constant current value, and therefore, the signal transmission system is connected to the signal transmission path 13 and the power supply GND C. Alternating current does not flow in the loop formed through the grounds (GND A , GND B ) of the transmission circuit 11 and the reception circuit 12.
  • each of the grounds (GND A , GND B) of the transmission circuit 11 and the reception circuit 12 is obtained as a result of blocking the inflow and outflow of alternating current to any of the signal line (signal transmission line 13), the power supply line, and the ground line. ) Potential fluctuations can be prevented. For this reason, the potential of each ground (GND A , GND B ) is stabilized, and propagation of digital noise such as jitter generated during signal transmission can be prevented.
  • each of the transmission circuit 11 and the reception circuit 12 includes the shunt regulator power supplies 110 and 120 independently, so that the transmission circuit 11 and the reception as viewed from the power supply side.
  • the supply current value in the circuit 12 becomes constant, and the current value flowing from each of the transmission circuit 11 and the reception circuit 12 to each ground (GND A and GND B ) is also kept constant.
  • balanced transmission is used as a signal transmission method from the transmission circuit 11 to the reception circuit 12, and the grounds (GND A and GND B ) of the transmission circuit 11 and the reception circuit 12 are independent from each other, and the ground (GND C at one point). ),
  • the current value supplied from the transmission circuit 11 to the reception circuit 12 becomes constant, and the signal transmission path 13 and the transmission circuit 11 and the reception circuit 12 connected to the ground (GND C ) Alternating current does not flow through the loop formed via each ground (GND A , GND B ).
  • the signal transmission device As described above, according to the signal transmission device according to the first embodiment of the present invention, as a result of preventing the inflow and outflow of alternating current to any of the signal line, the power supply line, and the ground line, the transmission circuit 11 and the reception circuit 12 ground potential fluctuations can be prevented. This stabilizes the ground potential and prevents the propagation of digital noise such as jitter that occurs during signal transmission. In addition, jitter caused by temporal variations in the threshold level of the digital circuit caused by fluctuations in the potential between grounds can be prevented. Occurrence can also be suppressed.
  • the signal transmission device according to the first embodiment of the present invention is particularly effective when applied to the field of digital audio in which mixing of digital noise appears remarkably in sound quality and performance.
  • Embodiment 2 According to the signal transmission device according to the first embodiment described above, two equal signal line pairs are provided for one signal flowing through the signal transmission path 13 for signal transmission from the transmission circuit 11 to the reception circuit 12.
  • the AC signal component flowing into the receiving circuit 12 from the transmitting circuit 11 through the signal transmission path 13 is blocked by transmitting the signal as a potential difference between the signal line pair.
  • the same effect can be obtained even if the AC signal component flowing into the receiving circuit 12 from the transmitting circuit 11 via the signal transmission path 13 is blocked by the isolation by the photocoupler 40 shown in FIG.
  • the photocoupler 40 may be replaced with a pulse transformer.
  • a constant current is supplied from the respective shunt regulator power supplies 110 and 120 mounted in the transmission circuit 11 and the reception circuit 12 to the transmission circuit 11 and the reception circuit 12.
  • the current value flowing from the transmitting circuit 11 and the receiving circuit 12 through the respective grounds (GND A , GND B ) to one ground (GND C ) is also constant, each ground (GND) A , GND B ) is kept constant.
  • the transmission circuit 11 connected to the signal transmission path 13 and the ground (GNDc) at one point is received. No current flows through the loop formed through each ground (GND A , GND B ) of the circuit 12. As a result, the ground potential of the transmission circuit 11 and the reception circuit 12 is kept constant, and the propagation of digital noise through the signal line, power supply line, and ground line due to current fluctuation is eliminated.
  • the present invention can be applied to all electronic devices such as 100Base-T, ETA485, and LVDS, which are equipped with a digital interface for connecting a communication device and a flat panel display.
  • the signal transmission device can prevent digital noise other than the signal component output from the transmission circuit from entering the reception circuit via the signal line, the power supply line, and the ground line. Is suitable for use in a signal transmission device connected through a signal transmission path.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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Abstract

　一定の電流を流し込むシャントレギュレータ電源１１０，１２０をそれぞれ備えた送信回路１１および受信回路１２と、その送信回路１１と受信回路１２との間を接続する交流成分を阻止する機能を有する信号伝送路１３と、送信回路１１のグランドＧＮＤAと受信回路１２のグランドＧＮＤBをそれぞれ独立とし、１点でシャントレギュレータ電源１１０，１２０のグランドＧＮＤCに接続する。

Description

信号伝送装置
　この発明は、送信回路と受信回路とが信号伝送路を介して接続される信号伝送装置に関するものである。
　ＥＩＡ２３２やＩＥＥＥ１２８４等のシリアルインタフェース、ＴＴＬやＭＯＳ等のロジック信号、あるいは多くのアナログ信号は、それぞれの信号に対して１本の信号線を用い、信号をその信号のグランドに対する電圧として送る。
　この信号伝送方式は不平衡電圧伝送（unbalanced transmission）と呼ばれ、その信号はシングルエンド信号（single end）と呼ばれている。
　一方、１００Ｂａｓｅ－Ｔ、ＬＶＤＳ（Low Voltage Differential signal）等、通信機器やフラットパネルディスプレイ接続用のデジタルインタフェースは、一つの信号に対して２本の対等な信号線のペアを用い、信号をその信号線ペアの間の電位差として送る。
　この信号伝送方式は平衡伝送（balanced transmission）と呼ばれ、その信号は差動信号（differential signal）と呼ばれている。
　ところで、ＣＤ（Compact Disc）プレーヤに代表されるデジタルオーディオの分野では、音質や性能を追求する努力が絶え間無く続けられている。
　例えば、図２に示されるように、デジタル信号処理回路等からなる送信回路３１と、ＤＡ（Digital Analog）変換回路等からなる受信回路３２とが同一基板上に実装されている場合、送信回路３１により発生されるデジタルノイズ（交流信号成分）が信号ライン３３、電源ライン３４、ＧＮＤライン３５を伝播して受信回路３２や当該受信回路以降に接続されるアナログ回路に混入すると、アナログ信号のＳＮ比（Signal to Noise Rate）や歪率の劣化が生じ、その結果、音質が低下する。
　なお、図２において、電源回路３６，３７は送信回路３１、受信回路３２にそれぞれ電源を供給する。
　一方、図３に示されるように、入力信号に含まれるデジタルノイズやジッターを除去するため、信号ライン３３をフォトカプラー４０等によりアイソレートする場合があるが、この場合であっても、電源ライン３４やＧＮＤライン３５を介し、依然として送信回路３１と受信回路３２の間にループが形成されるためジッターを含むデジタルノイズが伝播され、結果的に音質の低下につながっていた。
　この発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、信号ライン、電源ライン、グランドラインを経由し、送信回路から出力される信号成分以外のデジタルノイズの受信回路への混入を阻止する信号伝送装置を提供することを目的とする。
　上記した課題を解決するためにこの発明の信号伝送装置は、一定の電流を流し込むシャント形電源をそれぞれ備えた送信回路および受信回路と、送信回路と受信回路との間を接続する交流成分を阻止する機能を有する信号伝送路とを備え、送信回路のグランドと受信回路のグランドをそれぞれ独立とし、１点でシャント形電源のグランドに接続配置するものである。
　この発明によれば、送信回路のグランドと受信回路のグランドをそれぞれ独立とし、１点でシャント形電源のグランドに接続配置したので、信号伝送路と１点で接続された送信回路および受信回路のグランドを介してできるループに電流が流れない。このため、送信回路および受信回路のグランドのグランド電位は一定に保たれ、信号ライン、電源ライン、グランドラインを経由し、送信回路から出力される信号成分以外のデジタルノイズの受信回路への混入を阻止する信号伝送装置を提供することができる。
この発明の実施の形態１に係る信号伝送装置の回路構成を示すブロック図である。 従来の信号伝送装置の回路構成の一例を示す図である。 従来の信号伝送装置の回路構成の他の例を示す図である。
　以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面にしたがって説明する。
実施の形態１．
　図１は、この発明の実施の形態１に係る信号伝送装置の回路構成を示すブロック図である。図１に示されるように、この発明の実施の形態１に係る信号伝送装置１０は、送信回路１１および受信回路１２により構成される。この送信回路１１および受信回路１２はそれぞれ独立して一定の電流を流し込むシャントレギュレータ電源（シャント形電源）１１０，１２０を備えている。
　送信回路１１は、例えば、デジタル信号処理回路であり、受信回路１２は、例えば、ＤＡ変換回路であり、これらは信号伝送路１３により接続される。
　ここでは、送信回路１１から信号伝送路１３を介して受信回路１２に流入する交流信号成分を阻止するために、信号伝送方式として平衡伝送を用いることとした。
　平衡伝送とは、周知のように、信号伝送路１３を流れる一つの信号に対して２本の対等な信号線のペアを用い、信号を信号線ペアの間の電位差として送信する方式である。
　具体的に、図１に示されるように、送信回路１１は、ホット（＋）－グランド（ＧＮＤA）間の信号に対し、コールド（－）－グランド（ＧＮＤA）間は逆位相の信号を伝送する。このため、受信回路１２は、ホット（＋）－コールド（－）間で、不図示の差動形レシーバを用いて外来ノイズを除去する構成になっている。
　また、この発明の実施の形態１に係る信号伝送装置によれば、送信回路１１のグランド（ＧＮＤA）と受信回路１２のグランド（ＧＮＤB）をそれぞれ独立とし、シャントレギュレータ電源１１０，１２０のグランド（ＧＮＤC）の１点に共通に接続配置する構成をとっている。
　上記構成により、シャントレギュレータ電源１１０，１２０は、送信回路１１と受信回路１２のそれぞれに対し独立して電源を供給するが、このとき、電流源により一定の電流を流し込む。その際、シャントレギュレータ電源１１０，１２０から送信回路１１および受信回路１２に一定の電流値が流れ込み、また、送信回路１１および受信回路１２からそれぞれのグランド（ＧＮＤA、ＧＮＤB）を経由して１点のグランド（ＧＮＤC）に流れ込む電流値も一定になる。その結果、送信回路１１と受信回路１２の各グランド（ＧＮＤA、ＧＮＤB）の電位が一定に保たれる。
　更に、送信回路１１と受信回路１２間の信号伝送方式も平衡伝送を採用することで信号伝送路１３を流れる信号は一定の電流値になるため、信号伝送路１３と電源ＧＮＤCに接続された送信回路１１および受信回路１２の各グランド（ＧＮＤA、ＧＮＤB）を介して出来るループに交流電流は流れない。
　上記のように、信号ライン（信号伝送路１３）、電源ライン、グランドラインのいずれにも交流電流の流入、流出を阻止する結果、送信回路１１と受信回路１２の各グランド（ＧＮＤA、ＧＮＤB）の電位変動を阻止できる。このため、各グランド（ＧＮＤA、ＧＮＤB）の電位が安定し、信号伝送時に発生するジッター等のデジタルノイズの伝播を阻止することができる。
　上記したこの発明の実施の形態１に係る信号伝送装置によれば、送信回路１１と受信回路１２のそれぞれが独立にシャントレギュレータ電源１１０，１２０を備えることで、電源側からみた送信回路１１、受信回路１２での供給電流値が一定になり、また、送信回路１１と受信回路１２のそれぞれから各グランド（ＧＮＤA、ＧＮＤB）に流れる電流値も一定に保たれる。
　また、送信回路１１から受信回路１２への信号伝送方式に平衡伝送を用い、かつ、送信回路１１と受信回路１２の各グランド（ＧＮＤA、ＧＮＤB）をそれぞれ独立とし、一点でグランド（ＧＮＤC）に接続配置したことにより、送信回路１１から受信回路１２へ供給される電流値は一定になるとともに、信号伝送路１３と、グランド（ＧＮＤC）に接続された送信回路１１および受信回路１２の各グランド（ＧＮＤA、ＧＮＤB）を介して出来るループに交流電流は流れない。
　上記のように、この発明の実施の形態１に係る信号伝送装置によれば、信号ライン、電源ライン、グランドラインのいずれにも交流電流の流入、流出を阻止する結果、送信回路１１と受信回路１２のグランド電位の変動を阻止できる。このため、グランド電位が安定し、信号伝送時に発生するジッター等のデジタルノイズの伝播を阻止することができ、また、グランド間電位の変動により生じるデジタル回路のスレッショルドレベルの時間的変動に伴うジッターの発生も抑えることができる。
　この発明の実施の形態１に係る信号伝送装置は、特に、デジタルノイズの混入が音質や性能に顕著に現れるデジタルオーディオの分野に適用して大きな効果が得られる。
実施の形態２．
　上記した実施の形態１に係る信号伝送装置によれば、送信回路１１から受信回路１２への信号伝送に、信号伝送路１３を流れる一つの信号に対して２本の対等な信号線のペアを用い、信号を信号線ペアの間の電位差として送信することにより、送信回路１１から信号伝送路１３を介して受信回路１２に流入する交流信号成分を阻止することとしたが、上記した平衡伝送に代え、例えば、図３に示されるフォトカプラー４０によるアイソレーションにより、送信回路１１から信号伝送路１３を介して受信回路１２に流入する交流信号成分を阻止しても同様の効果が得られる。また、フォトカプラー４０をパルストランスで代替してもよい。
　上記した実施の形態２に係る信号伝送装置によれば、実施の形態１同様、送信回路１１と受信回路１２に搭載した各々のシャントレギュレータ電源１１０，１２０から送信回路１１、受信回路１２に一定電流が流れ込み、また、送信回路１１および受信回路１２からそれぞれのグランド（ＧＮＤA、ＧＮＤB）を経由して１点のグランド（ＧＮＤC）に流れ込む電流値も一定になることから、各グランド（ＧＮＤA、ＧＮＤB）の電位が一定に保たれる。
　更に、フォトカプラー４０等によるアイソレーションにより、送信回路１１と受信回路１２間の信号伝送も一定電流になるため、信号伝送路１３とグランド（ＧＮＤｃ）の１点で接続された送信回路１１、受信回路１２の各グランド（ＧＮＤA、ＧＮＤB）を介してできるループに電流は流れない。この結果、送信回路１１と受信回路１２のグランド電位は一定に保たれ、電流変動による信号ライン、電源ライン、グランドラインを介したデジタルノイズの伝播が解消される。
　なお、上記したこの発明の実施の形態１、実施の形態２に係る信号伝送装置によれば、音響製品に適用した場合についてのみ説明したが、その適用範囲は、音響製品に制限されるものでなく、１００Ｂａｓｅ－Ｔ、ＥＴＡ４８５、ＬＶＤＳ等、通信機器やフラットパネルディスプレイ接続用のデジタルインタフェースを搭載した電子機器の全てに適用が可能である。
　この発明に係る信号伝送装置は、信号ライン、電源ライン、グランドラインを経由し、送信回路から出力される信号成分以外のデジタルノイズの受信回路への混入を阻止できるため、送信回路と受信回路とが信号伝送路を介して接続される信号伝送装置等に用いるのに適している。

Claims (3)

  1. 　一定の電流を流し込むシャント形電源をそれぞれ備えた送信回路および受信回路と、
    　前記送信回路と前記受信回路との間を接続する交流成分を阻止する機能を有する信号伝送路とを備え、
    　前記送信回路のグランドと前記受信回路のグランドをそれぞれ独立とし、１点で前記シャント形電源のグランドに接続配置してなることを特徴とする信号伝送装置。
  2. 　前記信号伝送路は、一つの信号に対して２本の対等な信号線のペアを用い、前記信号を前記信号線ペアの間の電位差として送信する平衡差動信号伝送回路であることを特徴とする請求項１記載の信号伝送装置。
  3. 　前記信号伝送路は、フォトカプラーを有することを特徴とする請求項１記載の信号伝送装置。
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