(57)【要約】【課題】伝送路の特性インピーダンスの整合がとれていなくても伝送路を適切に終端することができる終端回路を提供する。【解決手段】電気信号を伝送するための伝送路４上の終端点９に接続される終端回路１０であって、終端点９における信号電圧ｖｓｉｇに追従し、かつ信号電圧ｖｓｉｇに含まれる信号電圧ｖｓｉｇの信号帯域よりも高い周波数成分が抑制された目標電圧ｖｒｅｆを生成する目標電圧生成回路２０と、終端点９と接地電圧とに接続され、終端点９における信号電圧ｖｓｉｇが目標電圧ｖｒｅｆに追従するように、終端点９と接地電圧との間の抵抗を変化させる可変抵抗回路３０と、を備える。【選択図】図３
2015115764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号を伝送するための伝送路上の終端点に接続される終端回路であって、
前記終端点における信号電圧に追従し、かつ前記信号電圧に含まれる前記信号電圧の信号帯域よりも高い周波数成分が抑制された目標電圧を生成する目標電圧生成回路と、
前記終端点と接地電圧とに接続され、前記終端点における信号電圧が前記目標電圧に追従するように、前記終端点と接地電圧との間の抵抗を変化させる可変抵抗回路と、
を備える終端回路。
【請求項２】
前記目標電圧生成回路は、
前記信号電圧がしきい値電圧よりも高いか否かを判断するバッファと、
第１端が固定電圧に接続されたキャパシタと、
前記キャパシタの第２端に接続され、前記信号電圧が前記しきい値電圧よりも高いときに前記キャパシタを充電し、前記信号電圧が前記しきい値電圧以下のときに前記キャパシタを放電する充放電回路と、を有し、
前記キャパシタの前記第２端の電圧を前記目標電圧として出力する、
請求項１に記載の終端回路。
【請求項３】
前記可変抵抗回路は、
反転入力端子が前記終端点に接続され、非反転入力端子が前記目標電圧に接続された誤差アンプと、
ベースが前記誤差アンプの出力端子に接続されたトランジスタと、を有し、
前記終端点と前記固定電圧とが前記トランジスタのコレクタ及びエミッタを介して接続されている、
請求項１又は２に記載の終端回路。
【請求項４】
印刷信号を生成する制御部と、
前記印刷信号に応じて印刷を行う印刷ヘッドと、
前記制御部と前記印刷ヘッドとに接続され、前記印刷信号を前記制御部から前記印刷ヘッドに伝達する伝送路と、
前記伝送路に接続された請求項１から３の何れか１項に記載の終端回路と、
を備える印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は終端回路、及び前記終端回路を備える印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロセッサ、及び、その周辺デバイスの動作周波数が高速化してきている。また、これに伴い、装置間、あるいは、基板間、デバイス間でのデータ通信速度も高速化してきている。
【０００３】
データ通信の高速化に伴い、電気信号の品質を維持することが困難となる。電気信号の品質を損なう主な要因として、信号の反射がある。出力信号のレベルが変化して、一定値になっているときに受信端からの信号が反射してくると、信号品質が悪化する。信号の反射は、伝送路におけるインピーダンスの不整合により引き起こされる。
【０００４】
従来、集積回路の送信部又は受信部に設けられ、抵抗、インピーダンス整合用トランジスタ、及び、オペアンプから構成され、出力インピーダンス又は入力インピーダンスを制御するインピーダンス整合装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
特許文献１に記載のインピーダンス整合装置は、伝送路に接続され、前記オペアンプで、前記伝送路の特性インピーダンスと合致するインピーダンスが得られるように前記インピーダンス整合用トランジスタのゲート電圧を制御することによって、前記伝送路を終端する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１２１５７５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、特許文献１に開示されるインピーダンス整合装置によって伝送路を終端するためには、前記伝送路の出力／入力部の終端回路を同じ回路構成としなければならない。
【０００８】
そこで、本発明は、伝送路の特性インピーダンスの整合がとれていなくても伝送路を良好に終端できる終端回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る終端回路は、電気信号を伝送するための伝送路上の終端点に接続される終端回路であって、前記終端点における信号電圧に追従し、かつ前記信号電圧に含まれる前記信号電圧の信号帯域よりも高い周波数成分が抑制された目標電圧を生成する目標電圧生成回路と、前記終端点と接地電圧とに接続され、前記終端点における信号電圧が前記目標電圧に追従するように、前記終端点と接地電圧との間の抵抗を変化させる可変抵抗回路と、を備える。
【００１０】
このような構成によれば、前記目標電圧は、反射によるオーバーシュート、アンダーシュートなどの高周波雑音を含まない前記信号電圧の波形を表す。前記信号電圧が前記目標電圧に追従するように可変抵抗回路の抵抗を変化させることにより、結果的に、前記伝送路は適切なインピーダンスで終端される。そのため、前記終端回路によれば、前記伝送路の特性インピーダンスの整合がとれていなくても、前記伝送路を良好に終端することができる。
【００１１】
また、前記目標電圧生成回路は、前記信号電圧がしきい値電圧よりも高いか否かを判断するバッファと、第１端が固定電圧に接続されたキャパシタと、前記キャパシタの第２端に接続され、前記信号電圧が前記しきい値電圧よりも高いときに前記キャパシタを充電し、前記信号電圧が前記しきい値電圧以下のときに前記キャパシタを放電する充放電回路と、を有し、前記キャパシタの前記第２端の電圧を前記目標電圧として出力してもよい。
【００１２】
このような構成によれば、前記キャパシタの充放電により、前記目標電圧を生成することができる。
【００１３】
また、前記可変抵抗回路は、反転入力端子が前記終端点に接続され、非反転入力端子が前記目標電圧に接続された誤差アンプと、ベースが前記誤差アンプの出力端子に接続されたトランジスタと、を有し、前記終端点と前記固定電圧とが前記トランジスタのコレクタ及びエミッタを介して接続されてもよい。
【００１４】
このような構成によれば、前記誤差アンプと前記トランジスタとを用いて、前記終端点と前記接地電圧との間の抵抗を変化させることができる。
【００１５】
また、本発明の一態様に係る印刷装置は、印刷信号を生成する制御部と、前記印刷信号に応じて印刷動作を行う印刷ヘッドと、前記制御部と前記印刷ヘッドとに接続され、前記印刷信号を前記制御部から前記印刷ヘッドに伝達する伝送路と、前記伝送路に接続された請求項１から３の何れか１項に記載の終端回路と、を備える。
【００１６】
このような構成によれば、前記終端回路を適用した印刷装置が得られる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、反射によるオーバーシュート、アンダーシュートなどの高周波雑音を含まない信号電圧を表す目標電圧が生成され、前記信号電圧が前記目標電圧に追従するように可変抵抗回路の抵抗を変化させることにより、結果的に、前記伝送路は適切なインピーダンスで終端される。そのため、前記終端回路によれば、前記伝送路の特性インピーダンスの整合がとれていなくても、前記伝送路を良好に終端することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態１に係る終端回路を含む伝送システムの一例を示す構成図である。
【図２】実施の形態１に係る終端回路の機能的な構成の一例を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１に係る終端回路の具体的な構成の一例を示す回路図である。
【図４】実施の形態１に係る終端回路の動作を説明するための波形図である。
【図５】実施の形態２に係る印刷装置の機能的な構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００２０】
（実施の形態１）
実施の形態１に係る終端回路は、伝送路の特性インピーダンスの整合がとれていなくても、伝送路を良好に終端することができる終端回路である。
【００２１】
図１は、実施の形態１に係る終端回路を含む信号伝送システムの一例を示す構成図である。信号伝送システム１は、送信部２、ダンピング抵抗３、伝送路４、受信部５、及び終端回路１０から構成され、終端回路１０は、伝送路４上の終端点９に接続されている。
【００２２】
図２は、終端回路１０の機能的な構成の一例を示すブロック図である。
【００２３】
図２に示されるように、終端回路１０は、目標電圧生成回路２０と、可変抵抗回路３０と、を備えている。
【００２４】
目標電圧生成回路２０は、終端点９における信号電圧ｖｓｉｇに追従し、かつ信号電圧ｖｓｉｇに含まれる信号電圧ｖｓｉｇの信号帯域よりも高い周波数成分が抑制された目標電圧ｖｒｅｆを生成する。
【００２５】
可変抵抗回路３０は、終端点９と接地電圧とに接続され、前記信号電圧ｖｓｉｇが目標電圧ｖｒｅｆに追従するように、終端点９と接地電圧との間の抵抗ｒを変化させる。
【００２６】
図３は、終端回路１０の具体的な構成の一例を示す回路図である。
【００２７】
図３に示されるように、目標電圧生成回路２０は、バッファ２１、キャパシタ２２、及び充放電回路２３を有する。充放電回路２３は、電流源２４、２５、トランジスタ２６、２７、及び抵抗２８から構成される。
【００２８】
バッファ２１は、内部にしきい値電圧ＶＴＨを有し、信号電圧ｖｓｉｇがしきい値電圧ＶＴＨよりも高いか否かを示す比較結果を出力する。すなわち、バッファ２１は、信号電圧ｖｓｉｇによって表される論理レベルがＬレベル及びＨレベルの何れであるかを特定する。
【００２９】
キャパシタ２２は、第１端が固定電圧（例えば接地電圧）に接続され、第２端が充放電回路２３に接続されている。
【００３０】
充放電回路２３において、トランジスタ２６、２７は、バッファ２１の比較結果に応じて排他的に導通する。信号電圧ｖｓｉｇがしきい値電圧ＶＴＨよりも高いＨレベルのとき、トランジスタ２６が導通し、電流源２４は抵抗２８を介してキャパシタ２２を充電する。信号電圧ｖｓｉｇがしきい値電圧ＶＴＨ以下のＬレベルのとき、トランジスタ２７が導通し、電流源２５は抵抗２８を介してキャパシタ２２を放電する。充放電回路２３は、キャパシタ２２の前記第２端の電圧を目標電圧ｖｒｅｆとして出力する。
【００３１】
なお、充放電回路２３における充放電の時定数は、例えば、信号電圧ｖｓｉｇの信号帯域よりも高い周波数成分を抑制するように定めてもよい。これにより、反射によるオーバーシュート、アンダーシュートなどの高周波成分が抑制された目標電圧ｖｒｅｆが得られる。目標電圧ｖｒｅｆは、終端点９でのインピーダンスの整合が取れている場合に得られる信号電圧ｖｓｉｇを近似する。
【００３２】
可変抵抗回路３０は、誤差アンプ３１、トランジスタ３２、及び抵抗３３を有する。
【００３３】
誤差アンプ３１は、反転入力端子が終端点９に接続され、非反転入力端子が前記目標電圧、つまり充放電回路２３の出力端子に接続されている。誤差アンプ３１は、絶対値アンプで構成され、終端点９の電圧と前記目標電圧との差の絶対値に等しい電圧を、トランジスタ３２のベースに供給する。
【００３４】
トランジスタ３２は、ベースが誤差アンプ３１の出力端子に接続され、コレクタが終端点９に接続され、かつ、エミッタが抵抗３３を介して接地されている。
【００３５】
誤差アンプ３１から供給されるベース電圧に応じて決まるトランジスタ３２のコレクタ、エミッタ間の抵抗と、抵抗３３との合成抵抗が、可変抵抗回路３０のインピーダンスｒを表す。
【００３６】
以上のように構成された終端回路１０の動作について説明する。
【００３７】
図４は、終端回路１０の動作を説明するための波形図である。図４には、終端回路１０によって目標信号ｖｒｅｆに追従するように整形された信号電圧ｖｓｉｇ（整合）の波形が示されている。また、図４には、比較のため、終端が整合していない場合に反射によって生じる信号電圧ｖｓｉｇ（不整合）の波形が示されている。
【００３８】
時刻ｔ０において信号電圧ｖｓｉｇが上昇を開始する。
【００３９】
時刻ｔ１において信号電圧ｖｓｉｇがしきい値電圧ＶＴＨよりも高くなり、目標電圧ｖｒｅｆは信号電圧ｖｓｉｇに追従して上昇する。
【００４０】
信号電圧ｖｓｉｇが目標電圧ｖｒｅｆに追従するように、終端点９と接地電圧との間の抵抗が制御される。すなわち、信号電圧ｖｓｉｇが目標電圧ｖｒｅｆよりも高いほど高いベース電圧が誤差アンプ３１からトランジスタ３２に供給され、トランジスタ３２の抵抗が小さくなる。その結果、信号電圧ｖｓｉｇの反射によるオーバーシュートが取り除かれ、信号電圧ｖｓｉｇは目標電圧ｖｒｅｆに追従した波形に整形される。
【００４１】
時刻ｔ２において信号電圧ｖｓｉｇが下降を開始する。
【００４２】
時刻ｔ３において信号電圧ｖｓｉｇがしきい値電圧ＶＴＨ以下になり、目標電圧ｖｒｅｆは信号電圧ｖｓｉｇに追従して下降する。
【００４３】
信号電圧ｖｓｉｇが目標電圧ｖｒｅｆに追従するように、終端点９と接地電圧との間の抵抗が制御される。すなわち、信号電圧ｖｓｉｇが目標電圧ｖｒｅｆよりも低いほど高いベース電圧が誤差アンプ３１からトランジスタ３２に供給され、トランジスタ３２のコレクタ、エミッタ間の抵抗が小さくなる。その結果、信号電圧ｖｓｉｇの反射によるアンダーシュートが取り除かれ、信号電圧ｖｓｉｇは目標電圧ｖｒｅｆに追従した波形に整形される。
【００４４】
このような動作により、終端回路１０は、終端点９での信号電圧ｖｓｉｇを、オーバーシュートやアンダーシュートが取り除かれた、つまりインピーダンスの整合が取れた波形に整形する。これにより、信号の正しい伝達が可能になり、信号の伝達誤りに起因する誤動作が排除される。また、オーバーシュートやアンダーシュートに起因する、過電圧によるデバイスの破壊や、ＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）の悪化といった懸念もなくなる。
【００４５】
終端回路１０は、信号電圧ｖｓｉｇが目標電圧ｖｒｅｆに追従するように可変抵抗回路３０の抵抗を変化させることにより、結果的に、伝送路４を適切なインピーダンスで終端する。そのため、終端回路１０によれば、伝送路４の特性インピーダンスの整合がとれていなくても、伝送路４を良好に終端し、上述の効果を得ることができる。
【００４６】
終端回路１０は、伝送路を終端するための周知の手法であるテブナン終端やダイオードクランプによる終端と比べても、次のような利点を有している。
【００４７】
テブナン終端は、抵抗を用いて伝送路をプルアップ、プルダウンすることにより、伝送路のインピーダンスの整合を取る手法である。テブナン終端では、プルアップ、プルダウンのための抵抗に常時電流を流すため、消費電流が増えてしまう。このような消費電流は、伝送路の数が増えるに従って増大する。
【００４８】
終端回路１０によれば、テブナン終端とは異なり、抵抗に常時電流が流れることはないので、消費電力が抑えられる。テブナン終端と比べて、消費電力を抑える効果は、伝送路の数が増えるに従ってより顕著に発揮されることになる。消費電力が小さいことは、終端回路１０を半導体集積回路に組み込むための大きな利点となる。
【００４９】
ダイオードクランプは、ダイオードを用いて信号電圧を電源電圧及び接地電圧にクランプすることにより、過電圧を抑制する手法である。ダイオードクランプは、ダイオードの順方向電圧以下の過電圧には応答しないため、反射を完全に吸収することはできず、信号電圧のオーバーシュート、アンダーシュートがある程度発生してしまう。
【００５０】
また、活線挿抜回路において、基板を挿入する時に、次に示すような不具合が発生してしまう。電源が入っている信号に、電源が入っていない信号が接触する際に、電源以上の電圧印加を防止するためのクランプダイオードがあると、前記クランプダイオードを通して信号から電源に電流が流れてしまう。この場合、電流を駆動するバッファの許容以上の電流が流れてしまうと、デバイスの破壊、あるいは、ストレスを与えてしまう。このため、ダイオードクランプは活線挿抜を許容する伝送路では使用することができない。
【００５１】
終端回路１０によれば、ダイオードクランプとは異なり、回路が応答しない電圧範囲がないので、オーバーシュート、アンダーシュートを確実に抑えることができる。また、貫通電流の経路を形成する要因がないので、活線挿抜される伝送路に使用することができる。
【００５２】
（実施の形態２）
実施の形態２では、実施の形態１で説明した終端回路１０の印刷装置への適用例が説明される。
【００５３】
図５は、実施の形態２に係る印刷装置の機能的な構成の一例を示すブロック図である。図５に示される印刷装置１００は、印字部が可動に構成された印刷装置であり、制御部５０と、印刷ヘッド６０と、駆動部７０と、伝送路４と、終端回路１０と、を備えている。印刷装置１００は、例えば、印刷ヘッド６０が用紙の送り方向と直交する方向に往復移動しながら用紙に画像を形成する、インクジェットプリンタやドットインパクトプリンタであってもよい。
【００５４】
制御部５０は、印刷ヘッド６０に印刷を指示するための印刷信号を生成する。
【００５５】
伝送路４は、制御部５０と印刷ヘッド６０とに接続され、前記印刷信号を制御部５０から印刷ヘッド６０に伝達する。伝送路４は、例えば、フレキシブルフラットケーブルなどの信号ケーブルで構成されてもよい。
【００５６】
終端回路１０は、伝送路４の印刷ヘッド６０側の端部に接続される。
【００５７】
駆動部７０は、用紙の送り方向と直交する方向に印刷ヘッド６０を往復移動させる。
【００５８】
印刷ヘッド６０は、駆動部７０によって移動されながら、制御部５０から伝送路４を介して供給される前記印刷信号に従って、用紙に画像を形成する。
【００５９】
このように構成された印刷装置１００によれば、印刷中に印刷ヘッド６０が往復移動するので、伝送路４の形状が変わり特性インピーダンスが変動する。そのような状況でも、終端回路１０は、伝送路４の特性インピーダンスの変動とは無関係に、伝送路４を良好に終端することができる。
【００６０】
その結果、印刷ヘッド６０は、印刷中に往復移動するどの位置にあっても、反射による波形の乱れがない印刷信号を伝送路４から取得できる。さらには、印刷信号にオーバーシュート、アンダーシュートが乗らないため、過電圧によるデバイスの破壊や、ＥＭＩの悪化といった懸念もなくなる。
【００６１】
終端回路１０の適用例は印刷ヘッドが移動する印刷装置には限られない。例えば、印刷ヘッドが固定されている印刷装置に設けられる伝送路を終端回路１０で終端してもよいし、印刷装置に限られない任意の電子機器に設けられる伝送路を終端回路１０で終端してもよい。また、信号ケーブルに限らず、例えば、基板上に形成されるマイクロストリップライン、ストリップライン、単純な配線パターン、又はジャンパ線で構成される伝送路を終端回路１０で終端してもよい。
【００６２】
これらの伝送路の特性インピーダンスは、変動はしないが、厳密に管理することが難しく、例えば±１０％程度の誤差を持つ。そのような状況でも、終端回路１０は、伝送路の特性インピーダンスの誤差とは無関係に、伝送路を良好に終端することができる。そのため、伝送路の特性インピーダンスを厳密に管理する必要がなくなり、電子機器の設計の簡素化が図られる。
【００６３】
また、終端回路１０は、終端点での反射を取り除くだけでなく、例えば、ケーブルの屈曲点や基板上の伝送路の屈曲点など、伝送路上に終端点以外にインピーダンスの不整合点があった場合に、前記不整合点で発生する反射による波形の乱れを整形することもできる。
【００６４】
以上、本発明の１つまたは複数の態様に係る印刷装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態が、本発明の１つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、信号ケーブルや基板上に設けられる配線など、電子機器で用いられるあらゆる伝送路の終端回路として広く利用できる。
【符号の説明】
【００６６】
１  信号伝送システム
２  送信部
３  ダンピング抵抗
４  伝送路
５  受信部
９  終端点
１０  終端回路
２０  目標電圧生成回路
２１  バッファ
２２  キャパシタ
２３  充放電回路
２４  電流源
２５  電流源
２６  トランジスタ
２７  トランジスタ
２８  抵抗
３０  可変抵抗回路
３１  誤差アンプ
３２  トランジスタ
３３  抵抗
５０  制御部
６０  印刷ヘッド
７０  駆動部
１００  印刷装置
【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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