(57)【要約】【課題】電気的に絶縁された１次回路側から２次回路側にデータと共にクロックを伝送する絶縁データ伝送装置において、クロック伝送のための電力消費を削減する。【解決手段】クロック発生部と、伝送データを一定周期で出力するデータ出力部と、伝送データの先頭に１に固定されたＮＯＰビットを付加するＮＯＰビット付加部と、ＮＯＰビットが付加された伝送データを、クロックに基づく搬送波でＡＳＫ１００％変調を行なって絶縁伝送データを生成する変調部とを備えた１次側回路と、絶縁伝送路と、絶縁伝送データから基準クロックを抽出するクロック再生部を備えた２次側回路とを備え、クロック再生部は、ＲＳ−ＦＦとタイマとを備え、ＲＳ−ＦＦは、絶縁伝送データをセット入力とし、タイマの出力信号をリセット入力とし、出力を基準クロックとすると共にタイマのスタートトリガとする絶縁データ伝送装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロックを発生するクロック発生部と、
シリアルの伝送データを一定周期で出力するデータ出力部と、
前記伝送データの先頭に「１」に固定されたＮＯＰビットを付加するＮＯＰビット付加部と、
前記ＮＯＰビットが付加された伝送データを、前記クロックに基づく搬送波でＡＳＫ１００％変調を行なって絶縁伝送データを生成する変調部とを備えた１次側回路と、
前記絶縁伝送データを絶縁伝送する絶縁伝送路と、
前記絶縁伝送された絶縁伝送データから基準クロックを抽出するクロック再生部を備えた２次側回路とを備え、
前記クロック再生部は、ＲＳフリップフロップとタイマとを備え、
前記ＲＳフリップフロップは、
前記絶縁伝送データをセット入力とし、前記タイマの出力信号をリセット入力とし、
出力を基準クロックとすると共に前記タイマのスタートトリガとすることを特徴とする絶縁データ伝送装置。
【請求項２】
前記タイマは、スタートトリガ入力後、前記ＮＯＰビットが付加された伝送データの伝送時間よりも長く、かつ前記伝送データの出力周期よりも短い時間で信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の絶縁データ伝送装置。
【請求項３】
前記２次側回路は、
前記絶縁伝送された絶縁伝送データから前記ＮＯＰビットが付加された伝送データを復元する復調部と、
前記ＮＯＰビットが付加された伝送データから前記ＮＯＰビットを削除して前記伝送データを抽出するＮＯＰビット削除部と、
前記伝送データの受信処理を行なうデータ受信部とを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の絶縁データ伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気的に絶縁された１次回路側から２次回路側にデータを伝送する絶縁データ伝送装置に関し、特に、データと共にクロックを伝送する絶縁データ伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気的に絶縁された１次回路側から２次回路側にデータを伝送する絶縁データ伝送装置が知られており、レコーダ製品や信号変換器等に用いられている。このような絶縁データ伝送装置では、２次回路側にクロック発生回路を設けずに、１次回路側から２次回路側にデータと共にクロックを伝送するものがある。
【０００３】
図６は、１次回路側から２次回路側にデータと共にクロックを伝送する従来のデータ伝送装置の構成を示すブロック図である。本図に示すように、データ伝送装置３０は、絶縁トランス等の絶縁伝送路３４０を介して接続された１次側回路３００と２次側回路４００とを備えている。
【０００４】
１次側回路３００は、クロック発生部３１０、データ出力部３２０、変調部３３０を備えており、２次側回路４００は、クロック再生部４１０、ＰＬＬ４２０、復調部４３０、データ受信部４４０を備えている。
【０００５】
図７を参照して、１次側回路３００が絶縁伝送路３４０を介して２次側回路４００に伝送する波形について説明する。データ出力部３２０は、図７（ａ）に示すようなシリアルの伝送データを出力する。変調部３３０は、クロック発生部３１０が出力するクロックを元にした搬送波（図７（ｂ））で伝送データを変調し、図７（ｃ）に示すような絶縁伝送データを生成する。
【０００６】
ここで、変調部３３０は、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調を行ない、伝送データのビットが「１」のときに大きな振幅とし、伝送データのビットが「０」のときに小さな振幅とした絶縁伝送データを生成する。
【０００７】
次に、図８を参照して、２次側回路４００のクロック再生部４１０が絶縁伝送路３４０を介して受信した絶縁伝送データからクロックを再生する動作について説明する。
【０００８】
図８（ｂ）に示すように、クロック再生部４１０は、ＮＯＴゲート（インバータ）を用いて構成することができ、図８（ａ）に示す絶縁伝送データから図８（ｃ）に示すような、搬送波に等しい周波数の基準クロックを取り出すことができる。
【０００９】
２次側回路４００では、クロック再生部４１０が再生した基準クロックを、必要に応じて、ＰＬＬ４２０を用いて任意の周波数の動作クロックに変換し、復調部４３０、データ受信部４４０に供給する。そして、復調部４３０が、絶縁伝送データを復調して伝送データを取り出し、データ受信部４４０がデータ受信処理を行なう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−３０３６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図７（ｃ）に示したように、変調部３３０は、伝送データのビットが「１」のときに大きな振幅とし、伝送データのビットが「０」のときに小さな振幅とした変調を行なっている。また、伝送データと伝送データとの間のデータ無送信期間も、小さな振幅の搬送波を、絶縁伝送路３４０を介して２次側回路４００に出力している。これは、２次側回路４００でクロック再生処理を行なう必要があるためである。このため、ビット０の送信時やデータ無送信期間にも搬送波を送信するための電力が消費される。
【００１２】
消費電力削減の観点からは、図９に示すような伝送データのビットが「０」のときに振幅を０とするＡＳＫ１００％変調を行なって、ビット「０」の送信時やデータ無送信期間に搬送波送信を行なわないようにすることが望ましいが、従来のクロック再生動作では、図１０に示すように、２次側回路４００で取り出す基準クロックが途切れてしまい、クロック再生ができなくなってしまう。
【００１３】
そこで、本発明は、電気的に絶縁された１次回路側から２次回路側にデータと共にクロックを伝送する絶縁データ伝送装置において、クロック伝送のための電力消費を削減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明の絶縁データ伝送装置は、クロックを発生するクロック発生部と、シリアルの伝送データを一定周期で出力するデータ出力部と、前記伝送データの先頭に「１」に固定されたＮＯＰビットを付加するＮＯＰビット付加部と、前記ＮＯＰビットが付加された伝送データを、前記クロックに基づく搬送波でＡＳＫ１００％変調を行なって絶縁伝送データを生成する変調部とを備えた１次側回路と、前記絶縁伝送データを絶縁伝送する絶縁伝送路と、前記絶縁伝送された絶縁伝送データから基準クロックを抽出するクロック再生部を備えた２次側回路とを備え、前記クロック再生部は、ＲＳフリップフロップとタイマとを備え、前記ＲＳフリップフロップは、前記絶縁伝送データをセット入力とし、前記タイマの出力信号をリセット入力とし、出力を基準クロックとすると共に前記タイマのスタートトリガとすることを特徴とする。
ここで、前記タイマは、スタートトリガ入力後、前記ＮＯＰビットが付加された伝送データの伝送時間よりも長く、かつ前記伝送データの出力周期よりも短い時間で信号を出力することが望ましい。
また、前記２次側回路は、前記絶縁伝送された絶縁伝送データから前記ＮＯＰビットが付加された伝送データを復元する復調部と、前記ＮＯＰビットが付加された伝送データから前記ＮＯＰビットを削除して前記伝送データを抽出するＮＯＰビット削除部と、前記伝送データの受信処理を行なうデータ受信部とを備えることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電気的に絶縁された１次回路側から２次回路側にデータと共にクロックを伝送する絶縁データ伝送装置において、クロック伝送のための電力消費を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態のデータ伝送装置の構成を示すブロック図である。
【図２】データ出力部が出力する固定長シリアルの伝送データとＮＯＰビット付加部が出力するＮＯＰ付加伝送データとを示す図である。
【図３】搬送波を用いてＮＯＰ付加伝送データに対してＡＳＫ１００％変調を行なって得られる絶縁伝送データを示す図である。
【図４】タイマの動作を説明するタイミング図である。
【図５】本実施形態のデータ伝送装置の動作例を示すタイミング図である。
【図６】１次回路側から２次回路側にデータと共にクロックを伝送する従来のデータ伝送装置の構成を示すブロック図である。
【図７】１次側回路が絶縁伝送路を介して２次側回路に伝送する波形について説明する図である。
【図８】２次側回路のクロック再生部が絶縁伝送路を介して受信した絶縁伝送データからクロックを再生する動作について説明する図である。
【図９】伝送データのビットが０のときに振幅を０とするＡＳＫ１００％変調について説明する図である。
【図１０】ＡＳＫ１００％変調を行なったときに２次側回路で取り出す基準クロックが途切れる様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態のデータ伝送装置の構成を示すブロック図である。本図に示すように、データ伝送装置１０は、絶縁トランス等の絶縁伝送路１５０を介して接続された１次側回路１００と２次側回路２００とを備えている。
【００１８】
１次側回路１００は、クロック発生部１１０、データ出力部１２０、ＮＯＰビット付加部１３０、変調部１４０を備えており、２次側回路２００は、クロック再生部２１０、ＰＬＬ２２０、復調部２３０、ＮＯＰビット削除部２４０、データ受信部２５０を備えている。
【００１９】
データ出力部１２０は、固定長シリアルの伝送データＤを一定間隔で出力する。本実施形態では、図２（ａ）に示すように、［ｄ０］〜［ｄ３］からなる４ビットの伝送データＤを、時間ｄＴ毎に出力するものとする。伝送データＤの伝送時間をｄＤとする。
【００２０】
ＮＯＰビット付加部１３０は、伝送データＤの先頭に「１」に固定した１ビットのＮＯＰ（No Operation）信号を付加し、ＮＯＰ付加伝送データＤＰとして出力する。本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、先頭が「１」に固定された５ビットのＮＯＰ付加伝送データを、時間ｄＴ毎に出力するものとする。ＮＯＰ付加伝送データＤＰの伝送時間をｄＤＰとする。
【００２１】
変調部１４０は、クロック発生部１１０のクロック信号に基づく搬送波を用いて、図３に示すように、ＮＯＰ付加伝送データＤＰに対してＡＳＫ１００％変調を行ない、ビットが「０」のときに振幅が０の絶縁伝送データを出力する。絶縁伝送データは、前後するＮＯＰ付加伝送データＤＰ間のデータ無送信期間であるｄＴ−ｄＤＰの期間も振幅は０である。
【００２２】
絶縁伝送データは、絶縁伝送路１５０を介して２次側回路２００に伝送され、クロック再生部２１０で絶縁伝送データから基準クロックが抽出される。
【００２３】
図１に示すように、クロック再生部２１０は、ＲＳフリップフロップ２２１とタイマ２２２を備えている。ＲＳフリップフロップ２２１のＳ入力には、絶縁伝送データが入力され、ＲＳフリップフロップ２２１のＲ入力には、タイマ２２２が出力するタイマ信号が入力される。ＲＳフリップフロップ２２１の出力は、基準クロックとしてＰＬＬ２２０に入力されると共に、タイマ２２２にスタートトリガとして入力される。
【００２４】
図４は、タイマ２２２の動作を説明するタイミング図である。本図に示すように、タイマ２２２は、スタートトリガの入力後、時間Ｔｕｐ後にタイマ信号を出力し、スタートトリガの入力後、時間Ｔｃｌ後にタイマ信号の出力を停止する。ここで、時間Ｔｕｐは、ｄＤＰ＜Ｔｕｐ＜ｄＴを満たし、時間Ｔｃｌは、Ｔｕｐ＜Ｔｃｌ＜ｄＴを満たすものとする。なお、時間ｄＤＰは、ＮＯＰ付加伝送データＤＰの伝送時間である。また、時間ｄＴは、ＮＯＰ付加伝送データＤＰのデータ間隔であり、伝送データＤのデータ間隔と等しい時間である。
【００２５】
タイマ２２２は、上記条件を満たせば足りるため、高精度のものは要求されず、外部からのクロック入力が無くても動作する周波数精度の低い発振回路や抵抗、容量等で構成された遅延回路等を用いて構成することができる。
【００２６】
クロック再生部２１０に「１」を示す絶縁伝送データが入力されると、ＲＳフリップフロップ２２１の出力が「１」にセットされる。このＲＳフリップフロップ２２１の出力が、基準クロックの立ち上がりエッジとなると共にタイマ２２２のスタートトリガとなる。
【００２７】
タイマ２２２が時間Ｔｕｐを計時すると、タイマ２２２から出力されるタイマ信号により、ＲＳフリップフロップ２２１の出力が「０」にリセットされ、基準クロックの立ち下がりエッジとなる。
【００２８】
その後、タイマ２２２は、次の「１」を示す絶縁伝送データの入力に備えるため、タイマ信号の出力を停止する。クロック再生部２１０は、以上の動作を繰り返すことで、絶縁伝送データから基準クロックを抽出する。
【００２９】
クロック再生部２１０が抽出した基準クロックは、必要に応じて、ＰＬＬ２２０により任意の周波数の動作クロックに変換され、復調部２３０、ＮＯＰビット削除部２４０、データ受信部２５０に供給される。
【００３０】
復調部２３０は、絶縁伝送データを復調してＮＯＰ付加伝送データを復元する。ＮＯＰビット削除部２４０は、ＮＯＰ付加伝送データから先頭のＮＯＰビットを削除して伝送データを抽出する。データ受信部２５０は、ＮＯＰビット削除部２４０により抽出された伝送データのデータ受信処理を行なう。ただし、ＮＯＰビット削除部２４０を省いて、データ受信部２５０側でＮＯＰ付加伝送データの先頭のＮＯＰビットを無視してデータ受信処理を行なうようにしてもよい。
【００３１】
図５は、上記構成のデータ伝送装置１０の動作例を説明するタイミング図である。ここでは、４ビットの「０１１０」「００００」を伝送データとして１次側回路１００から２次側回路２００に絶縁伝送するものとする。１次側回路１００の動作は、クロック発生部１１０が生成する１次側クロックに同期している。
【００３２】
伝送データの先頭にＮＯＰビットを付加したＮＯＰ伝送データは、「１０１１０」「１００００」となり、このＮＯＰ伝送データが、搬送波でＡＳＫ１００％変調されて絶縁伝送データとなる。絶縁伝送データは、ビットが「０」のとき、およびデータ無送信期間は振幅０となるため、消費電力が削減される。
【００３３】
ＮＯＰ伝送データの先頭の「１」により、ＲＳフリップフロップ２２１にセット信号が入力され、２次側回路２００の基準クロックが立ち上がる。ＮＯＰ伝送データの先頭の「１」は、伝送データの間隔ｄＴの一定周期で入力されるため、２次側回路２００の基準クロックは１次側クロックに同期した一定周期で立ち上がることになる。一方、仮にＮＯＰ伝送データの先頭の「１」が無いとすると、伝送データに「１」が現われるまで基準クロックが立ち上がらないため、基準クロックは伝送データに依存し、不定間隔となってしまう。
【００３４】
ＲＳフリップフロップ２２１の出力をスタートトリガとしてタイマ２２２が計時するＴｕｐは、ＮＯＰ伝送データの伝送時間ｄＤＰよりも長く、かつＮＯＰ伝送データの間隔ｄＴよりも短く設定されているため、ＮＯＰ伝送データ開始から次のＮＯＰ伝送データの開始まで、２次側回路２００の基準クロックが立ち上がるのは１回のみとなる。
【００３５】
タイマ２２２は、次のＮＯＰ伝送データで基準クロックが立ち上がるように、次のＮＯＰ伝送データが入力される前にタイマ信号の出力を停止する。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態のデータ伝送装置１０によれば、一定周期で基準クロックの立ち上がりを伝送でき、また、伝送データに対してＡＳＫ１００％変調を行ない、ビットが「０」のとき、およびデータ無送信期間の信号の振幅を０とすることができるため、クロック伝送のための電力消費を削減することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１０…データ伝送装置、３０…データ伝送装置、１００…１次側回路、１１０…クロック発生部、１２０…データ出力部、１３０…ＮＯＰビット付加部、１４０…変調部、１５０…絶縁伝送路、２００…２次側回路、２１０…クロック再生部、２２１…ＲＳフリップフロップ、２２２…タイマ、２３０…復調部、２４０…データ受信部、２４０…ＮＯＰビット削除部、２５０…データ受信部、３００…１次側回路、３１０…クロック発生部、３２０…データ出力部、３３０…変調部、３４０…絶縁伝送路、４００…２次側回路、４１０…クロック再生部、４３０…復調部、４４０…データ受信部
【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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