(57)【要約】【課題】複数の送受信回路を備えた通信システムにおいて、送信回路での信号波高値を低減しつつ、受信回路での波形歪みを抑制して信号品質を確保する。【解決手段】複数の送受信回路２０ａ，２０ｂ，…，２０ｎは、第１及び第２の単線伝送路３０ｐ，３０ｎによって構成されたメインバス３０に対して、複数のスタブバス４０ａ，４０ｂ，…，４０ｎを介して接続される。各スタブバスは、第１の単線伝送路（３０ｐ）から分岐する第３の単線伝送路４０ａｐ，４０ｂｐ，…，４０ｎｐと、第２の単線伝送路３０ｎから分岐する第４の単線伝送路４０ａｎ，４０ｂｎ，…，４０ｎｎとによって構成される。第１及び第２の単線伝送路３０ｐ，３０ｎ上の各分岐点に対して接続されるスタブ抵抗５０は、第１及び第２の単線伝送路の各々の単線での特性インピーダンスの（１／２）倍に対応して定められる。【選択図】図１
2020123774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
差動信号の送信機能及び受信機能の少なくとも一方を有する３以上の複数の送受信回路と、
第１及び第２の単線伝送路によって構成されたメイン差動伝送路と、
前記メイン差動伝送路から分岐して、前記複数の送受信回路と前記メイン差動伝送路との間にそれぞれ設けられる複数の差動分岐伝送路とを備え、
前記複数の差動分岐伝送路の各々は、前記第１の単線伝送路から分岐する第３の単線伝送路と、前記第２の単線伝送路から分岐する第４の単線伝送路とによって構成され、
前記第１の単線伝送路と各前記第３の単線伝送路との分岐点、及び、前記第２の単線伝送路と各前記第４の単線伝送路との分岐点の各々に対して電気的に接続されるスタブ抵抗と、
前記第１及び第２の単線伝送路の第一端及び第二端の各々に対して接続された終端抵抗とをさらに備え、
前記スタブ抵抗は、前記第１及び第２の単線伝送路の各々の単線での特性インピーダンスの（１／２）倍に対応して定められた第１の抵抗値を有し、
前記終端抵抗は、前記特性インピーダンスに対応して定められた第２の抵抗値を有する、通信システム。
【請求項２】
前記第１の抵抗値と前記特性インピーダンスの（１／２）倍との差の絶対値は、前記メイン差動伝送路の差動インピーダンスから前記差動分岐伝送路の各々の差動インピーダンスの（１／２）倍を減算したインピーダンス値と前記第１の抵抗値との差の絶対値よりも小さい、請求項１記載の通信システム。
【請求項３】
前記第２の抵抗値と前記特性インピーダンスの（１／２）倍との差は、前記第２の抵抗値と前記メイン差動伝送路の差動インピーダンスとの差の絶対値よりも小さい、請求項１又は２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記複数の送受信回路は、
前記第１及び第２の単線伝送路において、前記第一端の前記終端抵抗に最も近い前記分岐点及び前記第３及び第４の単線伝送路を介して、前記第１及び第２の単線伝送路と接続される第１の送受信回路と、
前記第１及び第２の単線伝送路において、前記第二端の前記終端抵抗に最も近い前記分岐点及び前記第３及び第４の単線伝送路を介して、前記第１及び第２の単線伝送路と接続される第２の送受信回路とを含み、
前記第１及び第２の送受信回路の少なくとも一方は、前記送信機能を有し、
前記複数の送受信回路のうちの前記第１及び第２の送受信回路を除く残りの送受信回路の各々は、前記受信機能を有する一方で前記送信機能を具備しない、請求項１〜３のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項５】
前記複数の送受信回路と、前記メイン差動伝送路と、前記複数の差動分岐伝送路と、前記スタブ抵抗と、前記終端抵抗とは、複数のプリント基板に分割して実装される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項６】
異なる２枚の前記プリント基板間で、前記第１の単線伝送路上の前記分岐点及び前記第３の単線伝送路の間、並びに、前記第２の単線伝送路上の前記分岐点及び前記第４の単線伝送路の間に接続された信号伝送媒体をさらに備え、
前記スタブ抵抗は、前記信号伝送媒体を介して前記分岐点に対して電気的に接続される、請求項５記載の通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチポイントバスシステムに代表される、複数のＩＣ（Integrated  Circuit）に搭載された複数の送信回路（ドライバ）及び受信回路（レシーバ）が、共通の信号伝送路を介して接続される通信システムが公知である。
【０００３】
例えば、差動信号を伝送するマルチポイントバスシステムは、複数のＩＣ間の共通差動信号伝送路であるメインバスを介して、複数の送信回路及び受信回路の間で差動信号を送受信する。メインバスと各ＩＣ間との間には、メインバスから分岐したスタブバスによる接続によって、差動信号伝送路が構成される。
【０００４】
マルチポイントバスシステムにおいて、当該スタブバスはオープンスタブとして振舞う。この結果、スタブバスの配線長が大きくなると、反射が生じてデジタル信号の波形が歪むことによって、論理反転又はジッタにより、受信回路での誤受信（ビットエラー）が生じる虞がある。従って、スタブバスの配線長を短縮することが望ましいが、部品配置に制約を課すことが懸念される。
【０００５】
例えば、特開２００６−２３７７６３号公報には、マルチポイントバスシステムにおける波形歪みを抑制するために、メインバスに相当する差動幹線ケーブルと、スタブバスに相当する差動分岐ケーブルとの分岐点の近傍に抵抗（以下、「スタブ抵抗」とも称する）を挿入する信号伝送システムが記載されている。特許文献１では、差動幹線ケーブルの特性インピーダンス（差動インピーダンス）Ｚ１及び各差動分岐ケーブルの特性インピーダンス（差動インピーダンス）Ｚ２を用いて、スタブ抵抗の抵抗値は（Ｚ２−Ｚ１／２）の近傍に設定され、差動幹線ケーブルの両端に接続される終端抵抗値はＺ１とほぼ等しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２３７７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら低電流駆動のドライバＩＣを差動信号の送信回路として用いる場合には、特許文献１での記載に従って終端抵抗及びスタブ抵抗の抵抗値を選定すると、バス全体のインピーダンスが高くなることによって、送信回路での出力信号の波高値が大きくなり、ドライバＩＣの絶対最大電圧定格を超過することが懸念される。
【０００８】
又、上記のような信号伝送システムでは、スタブバス（差動分岐バス）の個数の増加に伴い、受信信号の電圧が所望の電圧に達する定常状態となる前での波形の歪みが大きくなることも懸念される。波形の歪みが大きくなると、受信回路での受信タイミングのマージンが小さくなることにより、誤受信が生じる虞がある。
【０００９】
本発明はこの様な問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、共通の差動伝送路に対して複数の差動分岐伝送路を介して複数の送受信回路が接続される通信システムにおいて、送信回路での信号波高値を低減しつつ、受信回路での波形歪みを抑制して信号品質を確保することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のある局面では、通信システムは、３以上の複数の送受信回路と、第１及び第２の単線伝送路によって構成されたメイン差動伝送路と、複数の差動分岐伝送路と、スタブ抵抗と、第１及び第２の終端抵抗とを備える。複数の送受信回路の各々は、差動信号の送信機能及び受信機能の少なくとも一方を有する。複数の差動分岐伝送路は、メイン差動伝送路から分岐して、複数の送受信回路とメイン差動伝送路との間にそれぞれ設けられる。複数の差動分岐伝送路の各々は、第１の単線伝送路から分岐する第３の単線伝送路と、第２の単線伝送路から分岐する第４の単線伝送路とによって構成される。スタブ抵抗は、第１の単線伝送路と各第３の単線伝送路との分岐点、及び、第２の単線伝送路と各第４の単線伝送路との分岐点の各々に対して電気的に接続される。第１の終端抵抗は、第１及び第２の単線伝送路の第一端同士の間に接続される。第２の終端抵抗は、第１及び第２の単線伝送路の第二端同士の間に接続される。スタブ抵抗は、第１及び第２の単線伝送路の各々の単線での特性インピーダンスの（１／２）倍に対応して定められた第１の抵抗値を有する。第１及び第２の終端抵抗の各々は、特性インピーダンスに対応して定められた第２の抵抗値を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、共通の差動伝送路に対して複数の差動分岐伝送路を介して複数の送受信回路が接続される通信システムにおいて、複数の差動分岐伝送路の各分岐点に対して接続されるスタブ抵抗の抵抗値を適正化することによって、送信回路での信号波高値を低減しつつ、受信回路での波形歪みを抑制して信号品質を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る通信システムの構成例を説明する回路図である。
【図２】図１に示された通信システムにおけるスタブ抵抗値が送信信号に与える影響のシミュレーション結果を示す波形図である。
【図３】図１に示された通信システムにおけるスタブ抵抗値が受信信号に与える影響のシミュレーション結果を示す第１の波形図である。
【図４】図１に示された通信システムにおけるスタブ抵抗値が受信信号に与える影響のシミュレーション結果を示す第２の波形図である。
【図５】特許文献１及び実施の形態１を比較するための、図１に示された通信システムにおける送信信号のシミュレーション結果を示す波形図である。
【図６】特許文献１及び実施の形態１を比較するための、図１に示された通信システムにおける受信信号のシミュレーション結果を示す波形図である。
【図７】実施の形態２に係る通信システムの構成例を説明する回路図である。
【図８】実施の形態３に係る通信システムの構成例を説明する回路図である。
【図９】実施の形態３に係る通信システムの第１の変形例を説明する回路図である。
【図１０】実施の形態３に係る通信システムの第２の変形例を説明する回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では、図中の同一又は相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る通信システム１００の構成例を説明する回路図である。通信システム１００は、例えば、Ｍ−ＬＶＤＳ（Multi-Point  Low  Voltage  Differential  Signaling）等のマルチポイントバスシステムに適用することができる。
【００１５】
図１を参照して、実施の形態１に係る通信システム１００は、プリント基板１０に実装された、ｎ個（ｎ：３以上の整数）の送受信回路２０ａ，２０ｂ，…，２０ｎと、メインバス３０と、終端抵抗６１，６２とを備える。通信システム１００は、更に、ｎ個の送受信回路とメインバス３０との間を接続するための、ｎ個のスタブバス４０ａ，４０ｂ，…，４０ｎ、及び、ｎ個のスタブ抵抗５０ａ，５０ｂ，…，５０ｎを備える。
【００１６】
プリント基板１０は、通信システム１００を構成する回路部品を実装するための矩形の平面形状の部材である。例えば、プリント基板１０は、図示しない信号層、グランド層、及び、電源層として使用される導体層（図示せず）と、絶縁層（図示せず）との積層構造を有する。絶縁層によって、異なる導体層の間での電気的な絶縁が確保される。本実施の形態においては、絶縁層は、矩形の平面形状を有し、例えば、ガラス繊維及びエポキシ樹脂によって構成することができる。尚、プリント基板１０の形状は特に限定されるものではなく、円形形状を適用することも可能である。又、導体層及び絶縁層の材質も特に限定されるものではない。
【００１７】
メインバス３０は、例えば、プリント基板１０に配線された差動信号伝送路であり、１対の２本の単線伝送路３０ａ及び３０ｂから構成される、メインバス３０は、全ての送受信回路２０ａ，２０ｂ，…，２０ｎによって共通に用いられる差動信号伝送路である。メインバス３０を構成する２本の単線伝送路３０ａ及び３０ｂは、不要なインピーダンス不整合による信号の反射を低減するために、一定の間隔で配線されるとともに、各々の配線長は同等であることが好ましい。
【００１８】
送受信回路２０ａ，２０ｂ，…，２０ｎの各々は、差動信号の送信機能を有する送信回路２０ｏと、差動信号の受信機能を有する受信回路２０ｉとを含む。図１の例では、送受信回路２０ａは、送信回路２０ａｏ及び受信回路２０ａｉを含み、送受信回路２０ｂは、送信回路２０ｂｏ及び受信回路２０ｂｉを含み、送受信回路２０ｎは、送信回路２０ｎｏ及び受信回路２０ｎｉを含む。即ち、送信回路２０ｏは、送信回路２０ａｏ〜２０ｎｏを総称したものであり、受信回路２０ｉは、受信回路２０ａｉ〜２０ｎｉを総称したものである。同様に、以下では、送受信回路２０ａ，２０ｂ，…，２０ｎを総称する場合には、単に、送受信回路２０とも表記する。
【００１９】
各送受信回路２０において、送信回路２０ｏ及び受信回路２０ｉは、排他的に動作するものとする。例えば、送受信回路２０ａにおいて送信回路２０ａｏが動作しているとき、受信回路２０ａｉは非動作とされて、送受信回路２０ａでは、送信機能が有効である一方で、受信機能が無効となる。
【００２０】
特に、マルチポイントバスシステムでは、１個の送受信回路２０で送信回路２０ｏが動作している期間において、他の送受信回路２０の各々では、送信回路２０ｏは非動作とされるとともに、受信回路２０ｉが動作する。例えば、送受信回路２０ａの送信回路２０ａｏが動作しているとき、他の送受信回路２０ｂ，…，２０ｎでは、送信回路２０ｂｏ，…，２０ｎｏが非動作とされて送信機能が無効になる一方で、受信回路２０ｂｉ，…，２０ｎｉが動作して、受信機能が有効となる。
【００２１】
送受信回路２０は、Ｍ−ＬＶＤＳなどに代表される定電流での駆動に対応したＩＣによって構成することができる。例えば、ＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）の特定の入出力ピン、又は、バッファＩＣ等を、送受信回路２０として用いることができる。送受信回路２０が定電流で駆動するＩＣである場合には、１つの送受信回路２０の送信回路２０ｏから他の送受信回路２０の受信回路２０ｉ側を見た入力インピーダンスに応じた波高値を有する送信信号が、送受信回路２０から、差動信号伝送路であるスタブバス４０ａ，４０ｂ，…，４０ｎに出力される。
【００２２】
スタブバス４０ａは、１対の２本の単線伝送路４０ａｎ及び４０ａｐによって構成される。同様に、スタブバス４０ｂは、１対の２本の単線伝送路４０ｂｎ及び４０ｂｐによって構成され、スタブバス４０ｎは、１対の２本の単線伝送路４０ｎｎ及び４０ｎｐによって構成される。以下では、スタブバス４０ａ，４０ｂ，…，４０ｎを総称して、単にスタブバス４０とも称し、単線伝送路４０ａｎ，４０ｂｎ，…，４０ｎｎを総称して、単に単線伝送路４０ｎとも称し、単線伝送路４０ａｐ，４０ｂｐ，…，４０ｎｐを総称して、単に単線伝送路４０ｐとも称する。
【００２３】
即ち、各スタブバス４０は、単線伝送路４０ｎ及び４０ｐによって構成される。各送受信回路２０は、単線伝送路４０ｎを介して、メインバス３０の単線伝送路３０ｎと接続されるとともに、単線伝送路４０ｐを介して、メインバス３０の単線伝送路３０ｐと接続される。
【００２４】
スタブ抵抗５０ａ，５０ｂ，…，５０ｎは、メインバス３０からのスタブバス４０ａ，４０ｂ，…，４０ｎの分岐点に対応して、当該分岐点の近傍に配置される。例えば、スタブ抵抗５０ａは、単線伝送路３０ｐ（メインバス３０）上の単線伝送路４０ａｐ（スタブバス４０）の分岐点に対して電気的に接続されるスタブ抵抗５０ａｐと、単線伝送路３０ｎ（メインバス３０）上の単線伝送路４０ａｎ（スタブバス４０）の分岐点に対して電気的に接続されるスタブ抵抗５０ａｎとを有する。
【００２５】
同様に、スタブ抵抗５０ｂは、単線伝送路３０ｐ（メインバス３０）上の単線伝送路４０ｂｐ（スタブバス４０）の分岐点に対して接続されるスタブ抵抗５０ｂｐと、単線伝送路３０ｎ（メインバス３０）上の単線伝送路４０ｂｎ（スタブバス４０）の分岐点に対して接続されるスタブ抵抗５０ｂｎとを有する。又、スタブ抵抗５０ｎは、単線伝送路３０ｐ（メインバス３０）上の単線伝送路４０ｎｐ（スタブバス４０）の分岐点に対して接続されるスタブ抵抗５０ｎｐと、単線伝送路３０ｎ（メインバス３０）上の単線伝送路４０ｎｎ（スタブバス４０）の分岐点に対して接続されるスタブ抵抗５０ｎｎとを有する。
【００２６】
以下では、通信システム１００全体で配置される、（２×ｎ）個のスタブ抵抗５０ａｎ，５０ａｐ，５０ｂｎ，５０ｂｐ，…，５０ｎｎ，５０ｎｐを総称して、単にスタブ抵抗５０とも表記する。各スタブ抵抗５０は、チップ抵抗器、又は、リード線つきの抵抗素子によって構成することが可能であるが、リード線を有する抵抗素子は、インダクタンス成分が大きいため、チップ抵抗器を用いることが好ましい。以下では、各スタブ抵抗５０の抵抗値を、スタブ抵抗値Ｒｓｔとも表記する。
【００２７】
メインバス３０からの各スタブバス４０の分岐点に配置される２個のスタブ抵抗５０について、単線伝送路３０ｐ及び４０ｐの分岐点からスタブ抵抗までの距離と、単線伝送路３０ｎ及び４０ｎの分岐点からスタブ抵抗までの距離とは、同等であることが好ましい。例えば、メインバス３０及びスタブバス４０ａの分岐点において、単線伝送路３０ｐ及び４０ａｐの分岐点からスタブ抵抗５０ａｐまでの距離と、単線伝送路３０ｎ及び４０ａｎの分岐点からスタブ抵抗５０ａｎまでの距離とが同等となるように、スタブ抵抗５０ａｎ，５０ａｐは配置されることが好ましい。
【００２８】
終端抵抗６１は、単線伝送路３０ｐ，３０ｎの第一端（例えば、送受信回路２０ａ側）に対して電気的に接続される。終端抵抗６２は、単線伝送路３０ｐ，３０ｎの第二端（例えば、送受信回路２０ｎ側）に対して電気的に接続される。図１の例では、終端抵抗６１は、単線伝送路３０ｐ，３０ｎの第一端同士の間に電気的に接続され、終端抵抗６２は、単線伝送路３０ｐ，３０ｎの第二端同士の間に電気的に接続される。或いは、終端抵抗６１及び６２は、単線伝送路３０ｐ及び３０ｎの線間に限らず、単線伝送路３０ｐ及び３０ｎとグランドとの間に接続することも可能である。好ましくは、終端抵抗６１，６２は、分岐点から１０ｍｍ以内の地点に接続される。尚、以下では、終端抵抗６１及び６２の各々の抵抗値について、終端抵抗値Ｒｔｒとも表記する。
【００２９】
上述のように、送受信回路２０が定電流で出力を駆動するＩＣである場合には、１つの送受信回路２０の送信回路２０ｏから他の送受信回路２０の受信回路２０ｉ側を見た入力インピーダンスに応じた波高値を有する送信信号が、送受信回路２０から、差動信号伝送路であるスタブバス４０ａ，４０ｂ，…，４０ｎに出力される。この際の送信端での信号波高値は、オームの法則に従い、ＩＣによる電流値と、上記入力インピーダンスとの積で決まる。当該入力インピーダンスは、上述のスタブ抵抗値Ｒｓｔ及び終端抵抗値Ｒｔｒに依存する。即ち、スタブ抵抗値Ｒｓｔ及び終端抵抗値Ｒｔｒが大きく、入力インピーダンスが大きい場合には、送信信号の波高値が大きくなって、送信回路２０ｏの絶対最大電圧定格を超過することが懸念される。
【００３０】
図２は、図１に示された通信システム１００におけるスタブ抵抗値が送信信号与える影響のシミュレーション結果を示す波形図である。
【００３１】
図２には、ｎ＝２５のときに、１個の送受信回路２０の送信回路２０ｏから残りの２４個の送受信回路２０の受信回路２０ｉに対して、ＩＣにより一定電流で駆動された送信信号が出力される際の、送信回路２０ｏの送信端における信号波形図のシミュレーション結果が示される。
【００３２】
シミュレーションでは、一例として、メインバス３０の差動インピーダンス（Ｚ１）、及び、各スタブバス４０の差動インピーダンス（Ｚ２）は、いずれも１２０（Ω）とし、単線伝送路３０ｐ、単線伝送路３０ｎ、各単線伝送路４０ｎ、及び、各単線伝送路４０ｐの各々の単線での特性インピーダンス（Ｚｓ）は、いずれも７０（Ω）とし、終端抵抗値Ｒｔｒ＝７０（Ω）に設定した。これらの数値条件下で、スタブ抵抗値Ｒｓｔ＝３５（Ω）及び１０５（Ω）、並びに、スタブ抵抗５０の非配置時（即ち、Ｒｓｔ＝０（Ω））の３例について、シミュレーションを行った。
【００３３】
図２を参照して、信号波形２００は、スタブ抵抗５０の非配置時（Ｒｓｔ＝０（Ω））の送信信号のシミュレーション波形であり、信号波形２０１は、Ｒｓｔ＝３５（Ω）のときの送信信号のシミュレーション波形であり、信号波形２０２は、Ｒｓｔ＝１０５（Ω）のときの送信信号のシミュレーション波形である。
【００３４】
信号波形２００と信号波形２０１，２０２との比較により、スタブ抵抗５０の非配置時には、波高値の平均は小さくなるものの、リンギングが大きくなることが理解される。この結果、信号波形２００での送信信号の最大電圧については、信号波形２０１での最大電圧よりも大きくなってしまう。送信信号の電圧が、送信回路２０ｏ（ＩＣ）の絶対最大電圧定格を超えると部品破損の虞が生じる。このため、スタブ抵抗５０の配置によるリンギングの抑制は、送信信号の最大電圧の抑制を通じて、部品破損のリスク低減に効果があることが理解される。
【００３５】
又、信号波形２０１及び２０２の比較により、スタブ抵抗値Ｒｓｔが高い程、送信信号の波高値が大きくなることが理解される。即ち、スタブ抵抗５０の抵抗値を大きくすると、送信信号の波高値上昇により、部品破損のリスクが高まることになる。
【００３６】
一方で、１個の送受信回路２０の送信回路２０ｏから送信信号は、各スタブバス４０及びメインバス３０を介して、残りの送受信回路２０の各々の受信回路２０ｉに伝送される。各受信回路２０ｉは、受信信号から差動電圧を算出し、算出した差動電圧と予め設定された閾値電圧との比較に基づいて、受信信号の論理値（“１”／“０”）を判定する。当該閾値電圧は、論理値“１”及び論理値“０”のそれぞれに対して予め設定され、差動電圧が、論理値“１”用の閾値電圧（正値）以上であれば論理値“１”と判定される一方で、論理値“０”用の閾値電圧（負値）以下であれば論理値“０”と判定される。従って、受信信号の電圧が、波形歪みの発生により、閾値電圧付近で変動するような場合には、意図しない論理反転の発生により、データを誤受信する虞がある。
【００３７】
図３は、図１に示された通信システム１００におけるスタブ抵抗値が受信信号に与える影響のシミュレーション結果を示す波形図である。
【００３８】
図３においても、送受信回路２０の個数ｎ、メインバス３０の差動インピーダンス（Ｚ１）、各スタブバス４０の差動インピーダンス（Ｚ２）、及び、各単線伝送路３０ｐ，３０ｎ，４０ｐ，４０ｎの各々の特性インピーダンス（Ｚｓ）、並びに、終端抵抗値Ｒｔｒの数値条件は、図２と同様である。図３では、スタブ抵抗５０の非配置時（即ち、Ｒｓｔ＝０（Ω））、及び、スタブ抵抗値Ｒｓｔ＝３５（Ω）の２例について、受信信号のシミュレーションを行った。
【００３９】
図３を参照して、信号波形２１０は、スタブ抵抗５０の非配置時（Ｒｓｔ＝０（Ω））の受信信号のシミュレーション波形であり、信号波形２１１は、Ｒｓｔ＝３５（Ω）のときの受信信号のシミュレーション波形である。信号波形２１０及び２１１の比較により、スタブ抵抗５０の配置有無は、受信信号の波形歪みに影響を与えており、スタブ抵抗５０を配置することで波形歪みを抑制できることが理解される。
【００４０】
スタブバス４０の本数の増加、又は、配線長の増大に伴って、受信回路２０ｉでの信号品質が悪化することが懸念される下、実施の形態１に係る通信システム１００では、図１に示したように、スタブバス４０における反射を抑制するために、単線伝送路３０ｐ及び３０ｎ（メインバス３０）からの、各スタブバス４０を構成する各単線伝送路４０ｐ及び４０ｎの各分岐点の近傍に、スタブ抵抗５０が配置されている。
【００４１】
次に、実施の形態１に係る通信システム１００におけるスタブ抵抗値の設定について説明する。スタブ抵抗５０は、各スタブバス４０及びメインバス３０の分岐点における反射を抑制するために設けられる、マッチング抵抗として機能する。このため、スタブ抵抗値Ｒｓｔは、メインバス３０の特性インピーダンスと整合するように設定される。
【００４２】
メインバス３０を構成する単線伝送路３０ａ，３０ｂの各々の特性インピーダンス（Ｚｓ）は、プリント基板１０に形成された、２本の単線伝送路３０ａ，３０ｂの断面構造で定義される。具体的には、プリント基板１０の絶縁層の材質、導電層の厚み、及び、配線幅によって、インピーダンス値は規定される。メインバス３０の差動インピーダンスは、上記項目に加えて、２本の単線伝送路３０ａ，３０ｂの間隙によって規定される。
【００４３】
図２及び図３のシミュレーション例では、メインバス３０の差動インピーダンス（Ｚ１）を１２０（Ω）とし、単線伝送路３０ｐ及び３０ｎの各々の特性インピーダンスは、いずれも７０（Ω）としたが、一般的に、単線伝送路３０ａ，３０ｂ毎の特性インピーダンスは、２本の単線伝送路３０ａ，３０ｂによって構成されるメインバス３０の差動インピーダンスよりも低い。
【００４４】
特許文献１では、差動信号伝送路の特性インピーダンスは、差動インピーダンスを意味しており、この差動インピーダンスに対してインピーダンスを整合させるように、スタブ抵抗及び終端抵抗の抵抗値が選定されている。従って、上述のシミュレーションと同様に、メインバス３０の差動インピーダンス（Ｚ１）、及び、各スタブバス４０の差動インピーダンス（Ｚ２）をいずれも１２０（Ω）とすると、特許文献１では、スタブ抵抗値は、（１２０−１２０／２）＝６０（Ω）に選定されるとともに、終端抵抗値は、Ｚ１とほぼ同等の１２０（Ω）に選定されることが理解される。
【００４５】
これに対して、実施の形態１に係る通信システム１００では、本来は２線が対となって信号を伝送する差動信号伝送路を、独立した２本の単線伝送路３０ａ，３０ｂとして見立て、各々の特性インピーダンスを元に、インピーダンス整合するようにスタブ抵抗値Ｒｓｔ及び終端抵抗値Ｒｔｒを選定する。
【００４６】
具体的には、各スタブバス４０を構成する各単線伝送路４０ｐ及び４０ｎについて、メインバス３０を構成する単線伝送路３０ａ及び３０ｂからの各分岐点のインピーダンスが単線伝送路３０ａ及び３０ｂの各特性インピーダンス（Ｚｓ）の１／２倍となることを考慮して、スタブ抵抗５０ａｐ，５０ａｎ，５０ｂｐ，５０ｂｎ，…，５０ｎｐ，５０ｎｎの各々の抵抗値、即ち、スタブ抵抗値Ｒｓｔは、単線伝送路３０ａ及び３０ｂの各々の特性インピーダンスの（１／２）倍の値に対応して定める。従って、上述の数値条件と同様に、単線伝送路３０ｐ及び３０ｎの各々の特性インピーダンスを７０（Ω）とすると、スタブ抵抗値Ｒｓｔ＝（Ｚｓ／２）＝３５（Ω）となる。
【００４７】
図１の構成において、スタブ抵抗５０を非配置とすると、メインバス３０を構成する単線伝送路３０ａ及び３０ｂのＺｓ＝７０（Ω）である場合、各スタブバス４０を構成する各単線伝送路４０ｐ及び各単線伝送路４０ｎから見た分岐点のインピーダンスは、７０／２＝３５（Ω）となる。このときの反射係数の絶対値は、（３５−７０）／（３５＋７０）＝０．３３である。
【００４８】
これに対して、抵抗値３５（Ω）のスタブ抵抗５０を各分岐点の近傍に配置することにより、各単線伝送路４０ｐ及び各単線伝送路４０ｎ（スタブバス４０）から分岐点をみた入力インピーダンスは、スタブ抵抗５０と、分岐点のインピーダンスの和、即ち、３５＋（７０／２）＝７０（Ω）となり、単線伝送路４０ｐ，４０ｎの各々の特性インピーダンス７０（Ω）と同等となる。このため、単線伝送路３０ｐ，３０ｎ（メインバス３０）からの単線伝送路４０ｐ，４０ｎ（スタブバス４０）の分岐点で反射は生じないこととなる。
【００４９】
一方で、実施の形態１に係る通信システム１００において、メインバス３０の両端に対して、スタブバス４０との分岐点の近傍において接続される終端抵抗６１，６２の各々の終端抵抗値Ｒｔｒは、メインバス３０を構成する単線伝送路３０ｐ及び３０ｎの各々の特性インピーダンス（Ｚｓ）と同等の値に定められる。即ち、上記と同様の数値条件の下では、終端抵抗値Ｒｔｒ＝Ｚｓ＝７０（Ω）に設定される。
【００５０】
図４には、図３と同様の数値条件の下で、スタブ抵抗値Ｒｓｔをさらに振ったシミュレーション結果が示される。
【００５１】
図４を参照して、信号波形２１０及び２１１は、図３と同様の、スタブ抵抗５０の非配置時（Ｒｓｔ＝０（Ω））及びＲｓｔ＝３５（Ω）のときのそれぞれの受信信号のシミュレーション波形である。
【００５２】
更に、信号波形２１２はＲｓｔ＝５（Ω）のとき、信号波形２１３はＲｓｔ＝１０（Ω）のとき、信号波形２１４はＲｓｔ＝２０（Ω）のとき、信号波形２１５はＲｓｔ＝１０５（Ω）のときのそれぞれの受信信号のシミュレーション波形である。
【００５３】
信号波形２１０〜２１５の比較から、スタブ抵抗値Ｒｓｔを大きくする程、受信信号では、波形歪みが抑制されるとともに、波高値が低減することが理解される。尚、スタブ抵抗５０の非配置時（信号波形２１０）と比較すると、Ｒｓｔ＝３５（Ω），１０５（Ω）とした信号波形２１１，２１５では、波形歪みの抑制によってノイズマージンが改善される一方で、信号波形２１２〜２１４では、ノイズマージンはそれ程改善されていない。但し、図２で説明したように、スタブ抵抗値Ｒｓｔを大きくすると、波形歪みは抑制される一方で、送信端での波高値が上昇するため、送信回路２０ｏでの耐圧マージンが減少する。
【００５４】
次に、図１の通信システム１００において、スタブ抵抗値Ｒｓｔ及び終端抵抗値Ｒｔｒを、実施の形態１に従って設定した場合と、特許文献１に従って設定した場合とを比較するシミュレーションを行った結果を説明する。当該シミュレーションでは、スタブ抵抗値Ｒｓｔ及び終端抵抗値Ｒｔｒ以外の数値条件については、図２〜図４と同様としている。
【００５５】
上述のように、実施の形態１に従えば、スタブ抵抗値Ｒｓｔ＝３５（Ω）、かつ、終端抵抗値Ｒｔｒ＝７０（Ω）である。一方で、特許文献１に従えば、スタブ抵抗値Ｒｓｔ＝６０（Ω）、かつ、終端抵抗値Ｒｔｒ＝１２０（Ω）であり、両抵抗値とも、実施の形態１では、特許文献１よりも低く設定される。
【００５６】
図５には、送信回路２０ｏの送信端における送信信号のシミュレーション波形が示される一方で、図６には、受信回路２０ｉの受信端における受信信号のシミュレーション波形が示される。
【００５７】
図５及び図６において、信号波形３００は、実施の形態１に係るスタブ抵抗値Ｒｓｔ及び終端抵抗値Ｒｔｒが適用されたときのシミュレーション結果である。一方で、信号波形３１０は、特許文献１に係るスタブ抵抗値Ｒｓｔ及び終端抵抗値Ｒｔｒが適用されたときのシミュレーション結果である。
【００５８】
図５における信号波形３１０及び３１１の比較により、実施の形態１に係る通信システム１００では、スタブ抵抗値が小さいため、送信端における波高値が抑制できていることが確認できる。
【００５９】
更に、図６における信号波形３１０及び３１１の比較により、実施の形態１に係る通信システム１００では、単線伝送路４０ｐ，４０ｎの各分岐点でのインピーダンス整合を図るようにスタブ抵抗値を設定することによって、特許文献１よりも低いスタブ抵抗値を適用しているにも関わらず、特許文献１と比較して受信端での信号品質が高いことが確認できる。
【００６０】
このように、実施の形態１に係る通信システム１００では、対を成す２本の単線伝送路３０ａ，３０ｂから構成されるメインバス３０に対して、ｎ個のスタブバス４０を介して、ｎ個の送受信回路２０が接続された構成において、スタブ抵抗５０が、単線伝送路３０ａ，３０ｂ（メインバス３０）からの単線伝送路４０ｐ，４０ｎ（スタブバス４０）の各分岐点に対して接続される。特に、メインバス３０の差動インピーダンスではなく、単線伝送路３０ａ，３０ｂの各々の単線での特性インピーダンス（Ｚｓ）を基準としてインピーダンス整合するように、特性インピーダンスＺｓの（１／２）倍に従って設定するともに、終端抵抗値を特性インピーダンスＺｓと同等に設定することで、スタブ抵抗値及び終端抵抗値の増大（即ち、送信端における信号波高値の増大）を抑制しつつ、受信端での波形歪みを抑制することができる。この結果、送信回路２０ｏでの部品の絶対最大定格を超過する過電圧の発生リスクを低減するとともに、受信回路２０ｉでの信号品質を確保することができる。
【００６１】
尚、本実施の形態において、スタブ抵抗値Ｒｓｔ及び終端抵抗値Ｒｔｒについては、Ｒｓｔ＝Ｚｓ／２、及び、Ｒｔｒ＝Ｚｓに厳密に設定されることを要するものではない。例えば、製造公差等によって特性インピーダンスＺｓに±２０（％）の範囲内の誤差が想定される場合には、スタブ抵抗値Ｒｓｔ及び終端抵抗値Ｒｔｒについても、特性インピーダンスＺｓの公称値に基づく計算値に対して、±２０（％）の範囲内の値となるように設定しても、上述の効果を享受することが可能である。或いは、送信回路２０ｏでの送信端の信号波形と受信回路２０ｉの受信端での信号波形のシミュレーション結果等に基づいて、上記よりも広い範囲内に、スタブ抵抗値Ｒｓｔ及び終端抵抗値Ｒｔｒを設定することが可能である。
【００６２】
或いは、上述した特許文献１と比較する立場からは、メインバス３０の差動インピーダンス（Ｚ１）、各スタブバス４０の差動インピーダンス（Ｚ２）、及び、各単線伝送路３０ａ，３０ｂの特性インピーダンスＺｓを用いると、下記の式（１）及び（２）が成立する範囲内で、スタブ抵抗値Ｒｓｔ及び終端抵抗値Ｒｔｒを設定することが可能である。
【００６３】
｜Ｒｓｔ−（Ｚｓ／２）｜＜｜Ｒｓｔ−（Ｚ１−Ｚ２／２）｜    …（１）
｜Ｒｔｒ−Ｚｓ｜＜｜Ｒｓｔ−Ｚ１｜    …（２）
実施の形態２．
図７は、実施の形態２に係る通信システムの構成例を説明する回路図である。
【００６４】
図７を参照して、実施の形態２に係る通信システム１０１は、実施の形態１に係る通信システム１００（図１）と比較して、送信機能を有する送受信回路２０が、終端抵抗６１，６２から最も近い分岐点と接続されるものに限定される点で異なる。実施の形態２に係る通信システム１０１のその他の部分の構成は、スタブ抵抗値及び終端抵抗値の設定を含めて、図１に示された係る通信システム１００と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【００６５】
図７の構成例では、送受信回路２０ａ，２０ｂ，…，２０ｎのうちの、送受信回路２０ａ及び２０ｎの少なくとも一方のみで、送信回路２０ａｏ，２０ｎｏが動作することによって送信機能を有する。一方で、送受信回路２０ｂを含む他の送受信回路２０では、送信回路２０ｂｏ又は２０ｏが非配置とされる、或いは、非動作状態に固定されることで、送信機能は具備されない。
【００６６】
実施の形態１と同様に、送受信回路２０ａ，２０ｂ，…，２０ｎは、共通のメインバス３０に対して、スタブバス４０ａ，４０ｂ，…，４０ｎを介して接続されており、メインバス３０上には、スタブバス４０ａ，４０ｂ，…，４０ｎとのそれぞれの分岐点３５ａ，３５ｂ，…，３５ｎが設けられる。
【００６７】
分岐点３５ａ，３５ｂ，…，３５ｎのうち、分岐点３５ａは、終端抵抗６１に最も近く、分岐点３５ｎは、終端抵抗６２に最も近い。このように、実施の形態２では、終端抵抗６１及び６２に最も近い分岐点３５ａ，３５ｎに対してスタブバス４０ａ，４０ｎを介して接続される送受信回路２０ａ及び２０ｎの少なくとも一方のみが、信号の送信機能を有する。
【００６８】
この結果、送信回路２０ｏから見た入力インピーダンスが一定値に安定し易くなるので、スタブバスによる反射の影響を低減できるため、受信端での信号品質を更に向上することが可能となる。
【００６９】
実施の形態３．
図８は、実施の形態３に係る通信システムの構成例を説明する回路図である。
【００７０】
図８を参照して、実施の形態３に係る通信システム１０２は、実施の形態１に係る通信システム１００（図１）と比較して、メインバス３０、ｎ個のスタブバス４０、及び、ｎ個の送受信回路２０が、複数のプリント基板１０を用いて実装される点が異なる。図７の構成例では、メインバス３０がプリント基板１０ｘに実装される一方で、送受信回路２０ａ，２０ｂ，…，２０ｎ及びスタブバス４０ａ，４０ｂ，…，４０ｎは、それぞれ別個のプリント基板１０ａ，１０ｂ，…，１０ｎに実装される。実施の形態３では、複数のプリント基板１０ｘ，１０ａ，１０ｂ，…，１０ｎを総称する場合に、単に、プリント基板１０と表記する。
【００７１】
実施の形態３に係る通信システム１０２のその他の部分の構成は、スタブ抵抗値及び終端抵抗値の設定を含めて、図１に示された係る通信システム１００と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【００７２】
実施の形態３に係る通信システム１０２では、メインバス３０と、送受信回路２０ａ，２０ｂ，…，２０ｎとの間の伝送路が、複数のプリント基板１０に跨っているが、このような構成でも、実施の形態１と同様にスタブ抵抗５０及び終端抵抗６１，６２を配置するとともに、スタブ抵抗値及び終端抵抗値を設定することにより、実施の形態１と同様の効果を享受することができる。
【００７３】
或いは、図９に示される、実施の形態３の第１の変形例に係る通信システム１０３のように、送受信回路２０ａ，２０ｂ，…，２０ｎの一部をメインバス３０と同一のプリント基板１０ｘに実装することも可能である。
【００７４】
図９の例では、送受信回路２０ａ及びスタブバス４０ａが、メインバス３０と同じプリント基板１０に実装される一方で、残りの送受信回路２０ｂ，…，２０ｎ及びスタブバス４０ｂ，…，４０ｎは、プリント基板１０ｂ，…，１０ｎにそれぞれ実装されている。或いは、図８及び図９とは異なる分割態様によって、かつ、プリント基板１０の個数を任意として、メインバス３０、ｎ個のスタブバス４０、及び、ｎ個の送受信回路２０を、複数のプリント基板１０を用いて実装することが可能である。
【００７５】
このように、メインバス３０、ｎ個のスタブバス４０、及び、ｎ個の送受信回路２０が、複数のプリント基板１０を用いて実装される構成においても、実施の形態１と同様に、スタブ抵抗５０及び終端抵抗６１，６２を配置するとともに、スタブ抵抗値及び終端抵抗値を設定することにより、実施の形態１と同様の効果を享受することができる。
【００７６】
図１０は、実施の形態３に係る通信システムの第２の変形例を説明する回路図である。
図１０を参照して、実施の形態３の第２の変形例に係る通信システム１０４では、図８の通信システム１０２の構成に加えて、異なる２枚のプリント基板１０を跨ぐ伝送路に配置された信号伝送媒体７０が配置される。例えば、図８の構成の延長線上である図１０の構成では、プリント基板１０ｘと、プリント基板１０ａ，１０ｂ，…，１０ｎとの間が、信号伝送媒体７０ａ，７０ｂ，…，７０ｎを介して接続される。信号伝送媒体７０は、例えば、基板間コネクタ、ＦＰＣ（Flexible  Printed  Circuit）、及び、ＦＦＣ（Flexible  Flat  Cable）等によって構成することができるが、複数のプリント基板１０の間での信号伝送機能を有する限り、任意の媒体を適用することが可能である。
【００７７】
図１０に示した信号伝送媒体７０は、メインバス３０、ｎ個のスタブバス４０、及び、ｎ個の送受信回路２０が、複数のプリント基板１０を用いて任意の態様で実装される構成に対して、伝送路が相互接続される２枚のプリント基板１０の間に配置することが可能である。
【００７８】
更に、実施の形態３に係る通信システムに対して、信号送信機能を有する送受信回路２０の位置を特定する実施の形態２を組み合わせることも可能である。
【００７９】
上述の本実施の形態において、メインバス３０は「メインン差動伝送路」の一実施例に対応し、メインバス３０を構成する単線伝送路３０ｐ，３０ｎは「第１及び第２の単線伝送路」の一実施例に対応する。同様に、各スタブバス４０は「差動分岐伝送路」の一実施例に対応し、各メインバス３０を構成する単線伝送路４０ｐ，４０ｎは「第３及び第４の単線伝送路」の一実施例に対応する。又、スタブ抵抗値Ｒｓｔは「第１の抵抗値」に対応し、終端抵抗値Ｒｔｒは「第２の抵抗値」に対応する。更に、複数の送受信回路２０ａ，２０ｂ，…，２０ｎのうち、送受信回路２０ａ，２０ｎは「第１及び第２の送受信回路」の一実施例に対応する。
【００８０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８１】
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｘ  プリント基板、２０ａ，２０ｂ，２０ｎ  送受信回路、２０ａｉ，２０ｂｉ，２０ｎｉ  受信回路、２０ａｏ，２０ｂｏ，２０ｎｏ  送信回路、３０  メインバス、３０ａ，３０ｂ，３０ｎ，３０ｐ  単線伝送路（メインバス）、３５ａ，３５ｂ，３５ｎ  分岐点、４０ａ，４０ｂ，４０ｎ  スタブバス、４０ａｎ，４０ａｐ，４０ｂｎ，４０ｂｐ，４０ｎｎ，４０ｎｐ  単線伝送路（スタブバス）、５０ａ，５０ａｎ，５０ａｐ，５０ｂ，５０ｂｎ，５０ｂｐ，５０ｎ，５０ｎｎ，５０ｎｐ  スタブ抵抗、６１，６２  終端抵抗、７０ａ，７０ｂ  信号伝送媒体、１００〜１０４  通信システム。 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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