(57)【要約】【課題】構成素子の数を抑えつつ通信信号の通信波形のリンギングを抑制する。【解決手段】トランスミッタ１３０において、出力バッファ制御信号生成部１３１は、トランジスタ１３２，１３３をオンにして第１通信線１１及び第２通信線１２に電流を流すことによりドミナントを表す通信信号を生成し、トランジスタ１３２，１３３をオフにして第１通信線１１及び第２通信線１２に電流を流さないことによりレセッシブを表す通信信号を生成する。そして、出力バッファ制御信号生成部１３１は、ドミナントを表す通信信号の１ビット時間において、トランジスタ１３２，１３３のインピーダンスを徐々に高くすることにより、ドミナントからレセッシブへの変化時における通信信号の通信波形に含まれる高周波成分を低減して通信波形のリンギングを抑制する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信線を介して通信信号が送受信される通信システムを構築する通信装置において前記通信信号を生成する通信信号生成装置であって、
前記通信線をグランド又は定電圧電源に接続する接続ラインに設けられたスイッチング素子と、
前記スイッチング素子をオンにして前記通信線に電流を流すことにより第１のレベルの通信信号を生成し、前記スイッチング素子をオフにして前記通信線に電流を流さないことにより第２のレベルの通信信号を生成する駆動手段と、
を備え、前記駆動手段は、前記第１のレベルの通信信号の１ビット時間において、前記スイッチング素子のインピーダンスを徐々に高くすること
を特徴とする通信信号生成装置。
【請求項２】
前記通信線は２線式のものであり、
前記スイッチング素子は、前記２線式の通信線のうち第１の通信線を定電圧電源に接続する接続ラインと、第２の通信線をグランド又は前記第１の通信線に接続される定電圧電源とは電圧の異なる定電圧電源に接続する接続ラインとのそれぞれに設けられること
を特徴とする請求項１に記載の通信信号生成装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の通信信号生成装置を備えること
を特徴とする通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信線を介して通信信号が送受信される通信システムを構築する通信装置に関するものであり、特に、こうした通信装置において通信信号を生成する通信信号生成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の通信装置が通信線を介して通信信号を送受信する通信システムとして、共通の通信線（幹線）から複数の支線を分岐し、各支線に通信装置を接続したネットワーク形態のものが知られている。こうしたネットワーク形態では、支線が幹線から分岐する分岐点（支線と幹線との接続点）で特性インピーダンスの不整合により反射波が発生し、その影響により通信信号の通信波形にリンギング（振動）が発生するという問題がある。
【０００３】
このような問題に対し、通信信号を送信する通信装置の出力インピーダンスを制御することでリンギングの発生を抑制する技術が提案されている（特許文献１参照）。具体的には、出力バッファを介して出力信号を通信線に出力する構成のデジタル信号出力回路において、出力インピーダンスを変化させる出力インピーダンス可変部を出力バッファと通信線との間に設ける。そして、出力信号の変化を検出した場合に、その変化のタイミングに合わせて出力インピーダンスを連続的に変化させるように出力インピーダンス可変部を制御することにより、通信波形を整形して高周波成分を低減する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３６９３８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述した特許文献１に記載の技術では、出力バッファとは別に出力インピーダンス可変部を設ける必要があるため、構成素子の数が多くなってしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、こうした問題にかんがみてなされたものであり、構成素子の数を抑えつつ通信信号の通信波形のリンギングを抑制することのできる通信信号生成装置及び通信装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するためになされた本発明の請求項１に記載の通信信号生成装置は、通信線を介して通信信号が送受信される通信システムを構築する通信装置において通信信号を生成するものであり、スイッチング素子及び駆動手段を備えている。
【０００８】
スイッチング素子は、通信線をグランド又は定電圧電源に接続する接続ラインに設けられている。そして、駆動手段は、スイッチング素子をオンにして通信線に電流を流すことにより第１のレベルの通信信号を生成し、スイッチング素子をオフにして通信線に電流を流さないことにより第２のレベルの通信信号を生成する。なお、通信線に電流を流すとは、通信線へ電流を流し出すことに限られず、通信線から電流を引き込むことも該当する。
【０００９】
特に、本発明の通信信号生成装置では、駆動手段が、第１のレベルの通信信号の１ビット時間において、スイッチング素子のインピーダンスを徐々に高くする。なお、インピーダンスを徐々に高くするとは、インピーダンスを連続的に高くすることに限られず、例えばインピーダンスを段階的に高くすることも含まれる。また、インピーダンスを徐々に高くする制御を開始するタイミングは、１ビット時間の開始と同時である必要はなく、１ビット時間の途中であってもよい。
【００１０】
このような通信信号生成装置によれば、第１のレベルの通信信号が第２のレベル側へ徐々に変化することにより、第１のレベルから第２のレベルへの変化時における通信信号の通信波形に含まれる高周波成分を低減することができる。この結果、第１のレベルから第２のレベルへの変化時の通信波形のリンギングを抑制することができる。
【００１１】
すなわち、本発明のように、通信線に電流を流すことにより第１のレベルの通信信号を生成し、通信線に電流を流さないことにより第２のレベルの通信信号を生成する構成の通信システムでは、受信信号の誤判定の原因となるようなリンギング（抑制すべきリンギング）は第１のレベルから第２のレベルへの変化時に発生しやすい。そこで、本発明の通信信号生成装置では、第１のレベルの通信信号の１ビット時間において、スイッチング素子のインピーダンスを徐々に高くすることで、第１のレベルの通信信号を第２のレベル側へ徐々に変化させるようにしている。
【００１２】
そして、本発明の通信信号生成装置では、スイッチング素子自体のインピーダンスを徐々に高くするようにしているため、スイッチング素子と通信線との間に出力インピーダンスを変化させるための構成（前述した特許文献１に記載の出力インピーダンス可変部に相当する構成）を別途設ける必要がない。したがって、構成素子の数を抑えつつ通信信号の通信波形のリンギングを抑制することができる。
【００１３】
ところで、通信線としては、例えば請求項２に記載のように２線式のものを用いることができる。この場合、スイッチング素子は、２線式の通信線のうち第１の通信線を定電圧電源に接続する接続ラインと、第２の通信線をグランド又は定電圧電源（第１の通信線に接続される定電圧電源とは電圧の異なる定電圧電源）に接続する接続ラインとのそれぞれに設けられる。
【００１４】
このような通信信号生成装置によれば、駆動手段は、第１のレベルの通信信号の１ビット時間において、第１の通信線及び第２の通信線のそれぞれに設けられたスイッチング素子のインピーダンスを徐々に高くすることができる。
【００１５】
なお、請求項３に記載の通信装置は、請求項１又は請求項２に記載の通信信号生成装置を備えるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態の通信システムの概略構成を表すブロック図である。
【図２】ＥＣＵの回路構成図である。
【図３】トランスミッタの回路構成図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は送信信号がローレベル→ハイレベル→ローレベルと変化した場合、（ｄ）〜（ｆ）は送信信号がローレベル→ハイレベル→ハイレベル→ローレベルと変化した場合の波形図であり、（ａ），（ｄ）はゲート電圧の波形図、（ｂ），（ｅ）は送信差動電圧の波形図、（ｃ），（ｆ）は受信差動電圧の波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［１．全体構成］
図１は、実施形態の通信システムの概略構成を表すブロック図である。
【００１８】
この通信システムは、車両に搭載された複数の電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という。）１００（１），１００（２），…が通信線であるバス１０を介して通信信号（ドミナント／レセッシブの二値で表されるビット単位の信号）を送受信するためのものである。なお、以下の説明では、ＥＣＵ１００（１），１００（２），…を、ＥＣＵ１００と総称する。
【００１９】
この通信システムは、共通の通信線（幹線）から複数の支線を分岐し、各支線にＥＣＵ１００を接続したいわゆるパッシブスター型のネットワーク形態のものであり、各ＥＣＵ１００間の通信プロトコルとしては例えば周知の規格であるＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）が使用される。具体的には、本実施形態の通信システムにおいて用いられるバス１０は、第１通信線（Ｈライン）１１及び第２通信線（Ｌライン）１２からなる２線式のものであり（図２等参照）、第１通信線１１の電位と第２通信線１２の電位との電位差（差動電圧）によって通信信号のレベル（ドミナント／レセッシブ）が表現される。
【００２０】
［２．ＥＣＵの構成］
次に、各ＥＣＵ１００に共通する構成について説明する。図２は、ＥＣＵ１００の回路構成図である。
【００２１】
このＥＣＵ１００は、通信コントローラ１１０及びトランシーバ１２０を備えている。なお、本実施形態の通信システムを構成するＥＣＵ１００のうち、最も遠い位置関係にある２つのＥＣＵ１００（図１に示すＥＣＵ１００（４）及びＥＣＵ１００（８））には、第１通信線１１と第２通信線１２とを接続する終端抵抗１５０が設けられている。
【００２２】
通信コントローラ１１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを中心に構成されており、通信端子としてＴｘ端子及びＲｘ端子を備えている。このうち、Ｔｘ端子はトランシーバ１２０の後述するトランスミッタ１３０に接続されており、また、Ｒｘ端子はトランシーバ１２０の後述するレシーバ１４０に接続されている。そして、通信コントローラ１１０は、通信制御のための処理として、ローレベル又はハイレベルの送信信号（Ｔｘ信号）をＴｘ端子から出力し、他のＥＣＵ１００からの通信信号の内容を表すローレベル又はハイレベルの受信信号（Ｒｘ信号）をＲｘ端子から入力する処理を行う。
【００２３】
トランシーバ１２０は、バス１０（第１通信線１１及び第２通信線１２）と通信コントローラ１１０との間を仲介するインタフェース用ＩＣ（集積回路）であり、トランスミッタ（送信回路）１３０及びレシーバ（受信回路）１４０を備えている。トランスミッタ１３０及びレシーバ１４０は、それぞれが第１通信線１１及び第２通信線１２の両方に接続されている。
【００２４】
トランスミッタ１３０は、通信コントローラ１１０のＴｘ端子から出力される送信信号を通信信号（差動信号）に変換し、第１通信線１１及び第２通信線１２を介して送信する。具体的には、送信信号がローレベルの状態では、第１通信線１１への電流の流し出し及び第２通信線１２からの電流の引き込みを行わず、終端抵抗１５０の電圧降下を無くしてその両端の電位差（差動電圧）をほぼゼロにすることにより、レセッシブを表す通信信号を生成（送信）する。一方、送信信号がハイレベルの状態では、第１通信線１１への電流の流し出し及び第２通信線１２からの電流の引き込みを積極的に行い、終端抵抗１５０に電流を流すことによる電圧降下によってその両端に電位差（差動電圧）を生じさせることにより、ドミナントを表す通信信号を生成（送信）する。
【００２５】
一方、レシーバ１４０は、第１通信線１１及び第２通信線１２を介して受信した通信信号（差動信号）を復調（再生）して通信コントローラ１１０のＲｘ端子へ受信信号を出力する。
【００２６】
［３．トランスミッタの構成］
次に、トランスミッタ１３０の構成について詳細に説明する。図３は、トランスミッタ１３０の回路構成図である。
【００２７】
トランスミッタ１３０は、通信コントローラ１１０から送信信号を入力する出力バッファ制御信号生成部１３１と、出力バッファとして機能するトランジスタ１３２，１３３とを備えている。
【００２８】
トランジスタ１３２は、第１通信線１１を定電圧電源（５Ｖ）１３４に接続する接続ライン１３５に設けられたＰチャネルＭＯＳＦＥＴであり、ソースが定電圧電源１３４に、ドレインが第１通信線１１に、ゲートが出力バッファ制御信号生成部１３１にそれぞれ接続されている。また、トランジスタ１３３は、第２通信線１２をグランド（０Ｖ）に接続する接続ライン１３６に設けられたＮチャネルＭＯＳＦＥＴであり、ドレインが第２通信線１２に、ソースがグランドに、ゲートが出力バッファ制御信号生成部１３１にそれぞれ接続されている。そして、出力バッファ制御信号生成部１３１は、クロック装置が内蔵されており、通信コントローラ１１０からの送信信号に応じた駆動信号（バッファ制御信号）をトランジスタ１３２，１３３の各ゲートに出力する。
【００２９】
具体的には、通信コントローラ１１０は、レセッシブを表す通信信号をバス１０を介して送信しようとする場合にはローレベルの送信信号を出力し、ドミナントを表す通信信号をバス１０を介して送信しようとする場合にはハイレベルの送信信号を出力する。
【００３０】
そして、出力バッファ制御信号生成部１３１は、通信コントローラ１１０からローレベル（レセッシブ）の送信信号を入力している状態では、トランジスタ１３２へハイレベルの駆動信号を出力するとともに、トランジスタ１３３へローレベルの駆動信号を出力する。この状態では、トランジスタ１３２，１３３がいずれもオフ状態となり、（他のＥＣＵ１００による送信処理を考慮しなければ）第１通信線１１と第２通信線１２との電位差（差動電圧）がローレベル（ゼロ又はそれに近い値）となる（レセッシブ状態）。
【００３１】
一方、出力バッファ制御信号生成部１３１は、通信コントローラ１１０からハイレベル（ドミナント）の送信信号を入力している状態では、トランジスタ１３２へローレベルの駆動信号を出力するとともに、トランジスタ１３３へハイレベルの駆動信号を出力する。この状態では、トランジスタ１３２，１３３がいずれもオン状態となり、第１通信線１１と第２通信線１２との電位差（差動電圧）がハイレベルとなる（ドミナント状態）。
【００３２】
そして特に、本実施形態では、出力バッファ制御信号生成部１３１は、通信信号がドミナントからレセッシブへ変化する際に発生する通信波形のリンギングが抑制されるようにトランジスタ１３２，１３３のゲート電圧を制御する。具体的には、通信信号の差動電圧がハイレベルとなる１ビット時間においてトランジスタ１３２，１３３のインピーダンス（オン抵抗）を低い状態から高い状態へ徐々に変化させ、通信波形に含まれる高周波成分を低減する。つまり、出力バッファのインピーダンスを徐々に高くすることによりリンギングを抑制する。以下、この点について、図４を用いて説明する。なお、図４（ａ）〜（ｃ）は送信信号がローレベル→ハイレベル→ローレベルと変化した場合、図４（ｄ）〜（ｆ）は送信信号がローレベル→ハイレベル→ハイレベル→ローレベルと変化した場合の波形図であり、図４（ａ），（ｄ）はゲート電圧の波形図、図４（ｂ），（ｅ）は送信差動電圧の波形図、図４（ｃ），（ｆ）は受信差動電圧の波形図である。
【００３３】
通信コントローラ１１０からの送信信号がローレベル（レセッシブ）からハイレベル（ドミナント）に変化すると、図４（ａ）に示すように、出力バッファ制御信号生成部１３１は、トランジスタ１３２のゲート電圧（トランジスタ１３２へ出力する駆動信号のレベル）をハイレベルからローレベルに変化させるとともに、トランジスタ１３３のゲート電圧（トランジスタ１３３へ出力する駆動信号のレベル）をローレベルからハイレベルに変化させる。その後、送信信号の次ビットがローレベル及びハイレベルのいずれであるかに関係なく、１ビット時間が経過する前に（１ビット時間の途中から）、出力バッファ制御信号生成部１３１は、トランジスタ１３２のゲート電圧を徐々に（本実施形態では連続的に）高くしつつ、トランジスタ１３３のゲート電圧を徐々に（本実施形態では連続的に）低くする。つまり、出力バッファのインピーダンスを徐々に高くするようにしている。
【００３４】
このため、バス１０へ送信されるドミナントの通信信号が、ドミナントとして規定される範囲（例えば差動電圧が規定のしきい値を下回らない範囲）でレセッシブ側へ徐々に変化することとなる。したがって、送信信号の次ビットがローレベル（レセッシブ）の場合には、図４（ｂ）に示すように、ＥＣＵ１００から送信される通信信号の差動電圧（実線）は、出力バッファのインピーダンスを徐々に変化させない場合（破線）に比べてハイレベル（ドミナント）からローレベル（レセッシブ）への変化時の通信波形が緩やかなものとなり、通信波形に含まれる高周波成分が低減される。この結果、図４（ｃ）に示すように、他のＥＣＵ１００で受信される通信信号の差動電圧（実線）は、出力バッファのインピーダンスを徐々に変化させない場合（破線）に比べて通信波形のリンギングが抑制されたものとなる。
【００３５】
一方、送信信号の次ビットがハイレベル（ドミナント）の場合、つまり、ハイレベルが連続する場合には、図４（ｄ）に示すように、出力バッファ制御信号生成部１３１は、クロックに基づきビットの切れ目を検出することにより１ビット時間終了のタイミングで各トランジスタ１３２，１３３のゲート電圧をリセットし（１ビット時間開始時の値に戻し）、その後に再び同様の制御（１ビット時間の途中から出力バッファのインピーダンスを徐々に高くする制御）を行う。つまり、ハイレベル（ドミナント）の送信信号が連続する場合には、出力バッファのインピーダンスを徐々に高くする制御を１ビット時間ごとに繰り返す。
【００３６】
したがって、その後に送信信号がローレベル（レセッシブ）となった場合には、図４（ｅ）に示すように、ＥＣＵ１００から送信される通信信号の差動電圧（実線）は、前述した場合と同様、出力バッファのインピーダンスを徐々に変化させない場合（破線）に比べてハイレベル（ドミナント）からローレベル（レセッシブ）への変化時の通信波形が緩やかなものとなり、通信波形に含まれる高周波成分が低減される。この結果、図４（ｆ）に示すように、他のＥＣＵ１００で受信される通信信号の差動電圧（実線）は、出力バッファのインピーダンスを徐々に変化させない場合（破線）に比べて通信波形のリンギングが抑制されたものとなる。
【００３７】
［４．効果］
以上説明したように、本実施形態の通信システムでは、ＥＣＵ１００の出力バッファ制御信号生成部１３１が、ドミナントを表す通信信号の１ビット時間において、出力バッファ（トランジスタ１３２，１３３）のインピーダンスを徐々に高くする。このため、ドミナントからレセッシブへの変化時における通信信号の通信波形に含まれる高周波成分を低減することができ、その結果、ドミナントからレセッシブへの変化時の通信波形のリンギングを抑制することができる。
【００３８】
すなわち、本実施形態のように、バス１０に電流を流すことによりドミナントを表す通信信号を生成し、バス１０に電流を流さないことによりレセッシブを表す通信信号を生成する構成の通信システムでは、受信信号の誤判定の原因となるようなリンギング（抑制すべきリンギング）はドミナントからレセッシブへの変化時に発生しやすい。その理由は、トランスミッタ１３０の出力段のインピーダンスの違いである。具体的には、トランスミッタ１３０は、レセッシブでは最終駆動段がハイインピーダンスとなり、ドミナントではローインピーダンスとなる。反射波はバス１０のインピーダンスとトランスミッタ１３０のインピーダンスとの差が大きいほど大きくなるため、レセッシブからドミナントへの変化時よりも、ドミナントからレセッシブへの変化時の方が反射波の波高値が大きくなるのである。
【００３９】
したがって、抑制すべきリンギングは、通信信号がドミナントからレセッシブへ変化したタイミングで発生し得るが、本実施形態の通信システムを構築するＥＣＵ１００は、ドミナントを表す通信信号の１ビット時間において出力バッファのインピーダンスを徐々に高くするようにしているため、こうしたリンギングを抑制することができる。
【００４０】
特に、本実施形態では、出力バッファとバス１０との間に出力インピーダンスを変化させるための構成を設けるのではなく、出力バッファ自体のインピーダンスを徐々に高くするようにしている。換言すれば、通信信号を生成した後にその通信信号の通信波形を整形して高周波成分を低減するのではなく、高周波成分が低減された通信波形をあらかじめ生成するようにしている。このため、出力バッファとバス１０との間に出力インピーダンスを変化させるための構成を別途設ける必要がなく、構成素子の数を抑えつつ通信信号の通信波形のリンギングを抑制することができる。
【００４１】
［５．特許請求の範囲との対応］
なお、本実施形態の通信システムでは、バス１０が通信線に相当し、第１通信線１１が第１の通信線に相当し、第２通信線１２が第２の通信線に相当する。また、ＥＣＵ１００が通信装置に相当し、トランスミッタ１３０が通信信号生成装置に相当し、トランジスタ１３２，１３３がスイッチング素子に相当し、出力バッファ制御信号生成部１３１が駆動手段に相当する。また、ドミナントを表す通信信号が第１のレベルの通信信号に相当し、レセッシブを表す通信信号が第２のレベルの通信信号に相当する。
【００４２】
［６．他の形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
【００４３】
例えば、上記実施形態では、１ビット時間の途中からインピーダンスを徐々に変化させるようにしているが、これに限定されるものではなく、１ビット時間の開始と同時にインピーダンスを徐々に変化させるようにすることも可能である。
【００４４】
また、上記実施形態では、出力バッファのインピーダンスを連続的に変化させるようにしているが、これに限定されるものではなく、例えば段階的に変化させるようにすることも可能である。
【００４５】
また、上記実施形態では、出力バッファとして機能するトランジスタ１３２，１３３が、第１通信線１１を定電圧電源１３４に接続する接続ライン１３５と第２通信線１２をグランドに接続する接続ライン１３６とのそれぞれに設けられた構成を例示したが、このように一方がグランドである必要はない。例えば、第２通信線１２が、第１通信線１１に接続される定電圧電源１３４とは電圧の異なる定電圧電源に接続され、この接続ラインにトランジスタ１３３が設けられていてもよい。
【００４６】
また、上記実施形態では、２線式の通信線（バス１０）を介して通信信号が送受信される通信システムを例示したが、これに限定されるものではなく、単線の通信線を介して通信信号が送受信される通信システムにも本発明は適用可能である。具体的には、上記実施形態で例示したトランスミッタ１３０の構成における第１通信線１１側の構成（トランジスタ１３２及び定電圧電源１３４）及び第２通信線１２側の構成（トランジスタ１３３及びグランド）のうちの一方（例えば第１通信線１１側の構成）を取り除いたような構成とすることで実現することができる。
【００４７】
また、上記実施形態では、ドミナントを表す通信信号の１ビット時間において出力バッファのインピーダンスを徐々に高くするようにしているが、これに加えて、レセッシブを表す通信信号の１ビット時間において出力バッファのインピーダンスを徐々に低くするようにしてもよい。このようにすれば、ドミナントからレセッシブへの変化時の通信波形のリンギングだけでなく、レセッシブからドミナントへの変化時の通信波形のリンギングについても抑制することができる。
【００４８】
また、上記実施形態では、通信プロトコルとしてＣＡＮが使用された通信システムを例示したが、これに限定されるものではなく、ＣＡＮ以外であっても本発明を適用することは可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１０…バス、１１…第１通信線、１２…第２通信線、１００…ＥＣＵ、１１０…通信コントローラ、１２０…トランシーバ、１３０…トランスミッタ、１３１…出力バッファ制御信号生成部、１３２，１３３…トランジスタ、１３４…定電圧電源、１３５，１３６…接続ライン、１４０…レシーバ
【図１】
2011250282.tif 000003
【図２】
2011250282.tif 000004
【図３】
2011250282.tif 000005
【図４】
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