(57)【要約】【課題】簡易な構成かつ低コストでＬＡＮケーブル経由で送信側から受信側に電力を供給するとともにオーディオ信号を伝送することができる回路を提供する。【解決手段】送信側にパルストランス１２ａ，１２ｂを設け、受信側にパルストランス２０ａ，２０ｂを設け、これらの間をツイストペアケーブル１４ａ，１４ｂで接続する。送信側から受信側にツイストペアケーブル１４ａ，１４ｂを介して電力を供給するとともに、オーディオ信号も伝送する。受信側には抵抗Ｒ３，Ｒ４からなるＤＣバイアス印加回路を設け、信号振幅の不足を補償して受信バッファ２２に供給する。【選択図】図１
2015043508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信側に、
オーディオ信号源と、
前記オーディオ信号源に接続された送信側パルストランスと、
給電モジュールと、
が設けられ、受信側に、
受信側パルストランスと、
前記受信側パルストランスに接続された受信バッファと、
受電モジュールと、
が設けられ、
前記送信側パルストランスと前記受信側パルストランスとの間にＬＡＮケーブルが接続され、
前記ＬＡＮケーブルを介して前記給電モジュールから前記受電モジュールに電力が伝送され、かつ、前記送信側パルストランスと前記ＬＡＮケーブルと前記受信側パルストランスとを介して前記オーディオ信号源から前記受信バッファにオーディオ信号が伝送される
ことを特徴とする信号伝送回路。
【請求項２】
前記受信側に、
前記受電モジュールから供給される電力に基づき所定電圧を生成するレギュレータと、
前記所定電圧を分圧して前記受信側パルストランスから出力されるオーディオ信号にＤＣバイアスを印加し、前記受信バッファに供給するバイアス印加回路と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の信号伝送回路。
【請求項３】
前記ＬＡＮケーブルは４対のツイストペアケーブルであり、
前記送信側パルストランスと前記４対のツイストペアケーブルの内の２対のツイストペアケーブルと前記受信側パルストランスとを介して前記オーディオ信号源から前記受信バッファにオーディオ信号が伝送される
ことを特徴とする請求項１，２のいずれかに記載の信号伝送回路。
【請求項４】
送信側に、
前記オーディオ信号のクロック信号を用いて制御データを送信する送信モジュール
が設けられ、
受信側に、
前記オーディオ信号のクロック信号を用いて前記制御データを抽出する受信モジュール
が設けられ、
前記送信モジュールと前記４対のツイストペアケーブルの内の他の２対のツイストペアケーブルと前記受信モジュールとを介して前記制御データが伝送される
ことを特徴とする請求項３記載の信号伝送回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は信号伝送回路に関し、特に、ＬＡＮケーブル経由で電力を供給する回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＬＡＮケーブル経由で電力を供給する回路が知られている。
【０００３】
特許文献１には、データ信号を伝送することができ、かつライン側回路へかなりの電力量を伝送することができる、システム側回路とライン側回路の間の単一のデジタル通信リンクについて記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、インピーダンスマッチングを行うことで信号振幅が低減された入力信号を高入力インピーダンスの差動増幅回路により増幅することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１８８５２５号公報
【特許文献２】特開平０３−１７１８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、トランス、整流回路及び受信バッファが用いられているが、インピーダンスマッチングについて特に考慮されていない。ＬＡＮケーブル等を用いたケーブル伝送では、インピーダンスマッチングが必要となるが、インピーダンスマッチングを行うとケーブル特性インピーダンスと同等の出力インピーダンス及び入力インピーダンスが必要となるため、信号振幅が１／２程度となって受信側に伝わることになる。さらに、信号はトランスを経由することで０Ｖセンタの振幅になるため、元の信号振幅によっては受信バッファを駆動できない場合も生じる問題がある。
【０００７】
特許文献２には、インピーダンスマッチングにより信号振幅が低減された入力信号を増幅することが記載されているものの、ＬＡＮケーブルを用いた電力伝送については考慮されていない。
【０００８】
他方、近年においてはオーディオ機器間においてもネットワーク化が進んでおり、機器間をイーサネット（登録商標）で接続するとともに、イーサネット経由で電力を供給する構成（ＰＯＥ：Ｐｏｗｅｒ  Ｏｖｅｒ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））も提案されている。送信側と受信側との間で信号を長距離伝送する際にはツイストペアケーブルが望ましいが、送信側においてツイストペアケーブルに伝送するために不平衡信号を平衡信号に変換し、かつ、受信側においてツイストペアケーブルを伝送してきた平衡信号を不平衡信号に変換する必要があり、コストと消費電力が増大する問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、簡易な構成かつ低コストでＬＡＮケーブル経由で送信側から受信側に電力を供給するとともにオーディオ信号を伝送することができる回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、送信側に、オーディオ信号源と、前記オーディオ信号源に接続された送信側パルストランスと、給電モジュールとが設けられ、受信側に、受信側パルストランスと、前記受信側パルストランスに接続された受信バッファと、受電モジュールとが設けられ、前記送信側パルストランスと前記受信側パルストランスとの間にＬＡＮケーブルが接続され、前記ＬＡＮケーブルを介して前記給電モジュールから前記受電モジュールに電力が伝送され、かつ、前記送信側パルストランスと前記ＬＡＮケーブルと前記受信側パルストランスとを介して前記オーディオ信号源から前記受信バッファにオーディオ信号が伝送されることを特徴とする。
【００１１】
本発明の１つの実施形態では、前記受信側に、前記受電モジュールから供給される電力に基づき所定電圧を生成するレギュレータと、前記所定電圧を分圧して前記受信側パルストランスから出力されるオーディオ信号にＤＣバイアスを印加し、前記受信バッファに供給するバイアス印加回路とを備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の他の実施形態では、前記ＬＡＮケーブルは４対のツイストペアケーブルであり、前記送信側パルストランスと前記４対のツイストペアケーブルの内の２対のツイストペアケーブルと前記受信側パルストランスとを介して前記オーディオ信号源から前記受信バッファにオーディオ信号が伝送されることを特徴とする。
【００１３】
本発明のさらに他の実施形態では、送信側に、前記オーディオ信号のクロック信号を用いて制御データを送信する送信モジュールが設けられ、受信側に、前記オーディオ信号のクロック信号を用いて前記制御データを抽出する受信モジュールが設けられ、前記送信モジュールと前記４対のツイストペアケーブルの内の他の２対のツイストペアケーブルと前記受信モジュールとを介して前記制御データが伝送されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、簡易な構成かつ低コストでＬＡＮケーブル経由で送信側から受信側に電力を供給するとともにオーディオ信号を伝送することができる。また、本発明によれば、受信側でオーディオ信号にＤＣバイアスを印加するので、インピーダンスマッチングにより信号振幅が不足してもこれを補償することができる。さらに、本発明によれば、ＬＡＮケーブル経由で電力及びオーディオ信号のみならず制御データも同時に伝送することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態の回路構成図である。
【図２】信号伝送経路における電圧信号波形図である。
【図３】ＤＣバイアスの印加説明図である。
【図４】他の実施形態の回路構成図である。
【図５】比較例の回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
【００１７】
＜第１実施形態＞
図１に、本実施形態における信号伝送回路の全体構成を示す。ＣＤプレーヤ１０とスピーカ（パワードスピーカ）１８がＬＡＮ規格のイーサネットで接続され、イーサネットで電力を供給するＰＯＥ構成である。
【００１８】
具体的には、ＣＤプレーヤ１０の出力端子（ＣＯＡＸＯＵＴ）は送信側のパルストランス１２ａを介して４対のツイストペアケーブルの内の２対のツイストペアケーブル１４ａの一端に接続される。ツイストペアケーブル１４ａの他端はスピーカ１８内のパルストランス２０ａに接続される。また、ＰＳＥ(給電)モジュール１６が４対のツイストペアケーブルのそれぞれ２対のツイストペアケーブル１４ａ，１４ｂ間に接続される。ツイストペアケーブル１４ｂの他端はスピーカ１８内の送信側のパルストランス２０ｂに接続され、パルストランス２０ａ，２０ｂはスピーカ１８内のＰＤ（受電）モジュール３４に接続される。
【００１９】
ＣＤプレーヤ１０の出力端子から出力されるオーディオ信号はＳ／ＰＤＩＦ規格の信号であり（以下、これを適宜Ｓ／ＰＤＩＦ信号と称する）、Ｓ／ＰＤＩＦ信号はパルストランス１２ａを介してツイストペアケーブル１４ａに供給される。ツイストペアケーブル１４ａはスピーカ１８に接続されており、Ｓ／ＰＤＩＦ信号はツイストペアケーブル１４ａによって伝送されてスピーカ１８に供給される。
【００２０】
他方、ＣＤプレーヤ１０からの電力もツイストペアケーブル１４ａ，１４ｂ、ＰＳＥモジュール１６、ＰＤモジュール３４を介してスピーカ１８に供給される。すなわち、ツイストペアケーブル１４ａ，１４ｂは、ＣＤプレーヤ１０からスピーカ２０に電力を供給するとともに、ＣＤプレーヤ１０からスピーカ１８にオーディオ信号も供給する。
【００２１】
スピーカ（パワードスピーカ）１８は、受信側のパルストランス２０ａ，２０ｂと、抵抗Ｒ３，Ｒ４と、受信バッファ２２と、ＤＩＲ（デジタルインタフェースレシーバ）２４と、ＤＡＣ（デジタルアナログコンバータ）２６と、レギュレータ２８と、アンプ３０と、スピーカ部３２と、ＰＤモジュール３４とを備える。
【００２２】
パルストランス２０ａは、ツイストペアケーブル１４ａの他端に接続され、ツイストペアケーブル１４ａで伝送されたＳ／ＰＤＩＦ信号を受信する。パルストランス２０ａには抵抗Ｒ５が接続されるとともにキャパシタＣ１が接続され、キャパシタＣ１の出力端子は抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続節点に接続される。また、抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続節点は受信バッファ２２の入力端子に接続される。
【００２３】
受信バッファ２２は、いわゆるバッファ回路であり、出力電圧は入力電圧と同じである。ＯＰアンプを通すことで、入力インピーダンス（抵抗）が無限大、出力インピーダンス（抵抗）が０になる。なお、受信バッファ２２が増幅機能を有していてもよく、この場合にはオーディオ信号のＳ／ＰＤＩＦ信号を受信して増幅し、ＤＩＲ２４に出力する。ＤＩＲ２４は、Ｓ／ＰＤＩＦ信号に含まれるオーディオシリアルデータ信号と他の信号とを分離し、オーディオシリアルデータ信号をＤＡＣに出力する。ＤＡＣ２６は、オーディオシリアルデータ信号をアナログオーディオ信号に変換してアンプ３０に出力する。アンプ３０は、アナログオーディオ信号を増幅してスピーカ部３２を駆動する。
【００２４】
また、レギュレータ２８は、ＰＤモジュール３４からの電力供給を受けて、所定電圧の動作用電力をスピーカ１８の各部、具体的には受信バッファ２２、ＤＩＲ２４、ＤＡＣ２６に供給する。レギュレータ２８は、抵抗Ｒ３にも接続され、レギュレータ２８から出力される所定電圧は抵抗Ｒ３，Ｒ４で分圧されてキャパシタＣ１の出力端子に印加される。
【００２５】
ＰＤモジュール３４は、ＤＣ／ＤＣコンバータを備え、ツイストペアケーブル１４ａ、１４ｂで伝送された電力を所定電圧の直流電力に変換してレギュレータ２８及びアンプ３０に供給する。例えば、ＰＤモジュール３４は、１２Ｖの直流電圧をレギュレータ２８及びアンプ３０に供給し、レギュレータ２８は、３．３Ｖの直流電圧を動作電圧として受信バッファ２２、ＤＩＲ２４及びＤＡＣ２６に供給する。
【００２６】
図２に、ＣＤプレーヤ１０、ツイストペアケーブル１４ａ、スピーカ１８における信号電圧の変化を示す。ＣＤプレーヤ１０からのオーディオ信号は不平衡信号であり、不平衡信号はパルストランス１２ａで平衡信号に変換されてツイストペアケーブル１４ａに供給される。ツイストペアケーブル１４ａを伝送した平衡信号のオーディオ信号は、パルストランス２０ａを介してスピーカ１８側に供給される。既述したように、信号伝送のためにはツイストペアケーブル１４ａの特性インピーダンスとのインピーダンスマッチングが必要であり、送信側のシリーズ抵抗や受信側の接地抵抗によって信号振幅が１／２あるいはそれ以下となってしまう。従って、このままでは信号振幅が不足し、受信側のデバイスを駆動することができなくなってしまう。
【００２７】
そこで、本実施形態では、受信側に供給されるオーディオ信号の振幅が受信側のデバイスの動作閾値を十分超えるように、抵抗Ｒ３，Ｒ４でＤＣバイアスを生成し、オーディオ信号にＤＣバイアスを印加することで信号振幅の低下を補償している。すなわち、ＰＤモジュール３４からの所定電圧（例えば１２Ｖ）の直流電力はレギュレータ２８で所望の動作用電圧（例えば３．３Ｖ）に変換されて電流アンプ２２やＤＩＲ２４、ＤＡＣ２６に供給されるとともに、抵抗Ｒ３にも供給される。抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４は直列接続されてその接続節点にキャパシタＣ１の出力端子が接続されているから、キャパシタＣ１から出力されるオーディオ信号には抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４で分圧されたＤＣバイアスが印加される。
【００２８】
図３に、ＤＣバイアス印加回路としての抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４により印加されるＤＣバイアスを示す。図３（ａ）はスピーカ１８に供給されるオーディオ信号の電圧波形であり、信号振幅が元の信号振幅の１／２以下になっている状態を示す。図３（ｂ）はレギュレータ２８及び抵抗Ｒ３，Ｒ４で生成されるＤＣバイアスであり、例えばスピーカ１８の受信バッファ２２の閾値電圧Ｖｔｈに等しい電圧に設定される。図３（ｃ）はＤＣバイアスが印加された後のオーディオ信号の電圧波形であり、閾値Ｖｔｈを超える十分な信号振幅が得られることを示す。
【００２９】
このように、本実施形態では、送信側のパルストランス１２ａ，１２ｂ、受信側のパルストランス２０ａ，２０ｂを用いてツイストペアケーブル１４ａを介してオーディオ信号を伝送するので、ＯＰアンプやＣＭＯＳロジック回路等を用いた平衡／不平衡変換回路を削減することができる。また、これらのアクティブ素子が削減されるため、消費電力も低減される。さらに、ツイストペアケーブル１４ａを介してオーディオ信号を伝送する際に、インピーダンスマッチングを行って信号振幅が減少しても、スピーカ１８内のレギュレータ２８及び抵抗Ｒ３，Ｒ４によりＤＣバイアスを印加して信号振幅の不足分を補償できるので、受信バッファ２２を安定して駆動することができる。レギュレータ２８からの電圧を抵抗Ｒ３，Ｒ４で分圧してＤＣバイアスを印加する構成であるため、高価なＯＰアンプは不要で簡易かつ低コストで実現できる。従って、本実施形態の回路構成によれば、ＰＯＥにより電力をスピーカ１８側に供給できることと相俟って、システム全体の回路構成を簡易化し、コスト低減を図ることが可能である。
【００３０】
＜第２実施形態＞
第１実施形態では、ＰＯＥの構成において送信側から受信側に電力とともにオーディオ信号を伝送しているが、本実施形態では電力及びオーディオ信号に加え、制御データも伝送する場合について説明する。
【００３１】
図４に、本実施形態における信号伝送回路の構成を示す、送信側５０と受信側６８がＬＡＮケーブル、具体的にはツイストペアケーブル６０ａ，６０ｂで接続される構成である。
【００３２】
送信側５０は、オーディオ信号源５２と、Ｓ／ＰＤＩＦ端子５４と、ハイブリッドモジュール（送信モジュール）５８と、送信側のパルストランス５６ａ，５６ｂを備える。
【００３３】
オーディオ信号源５２は、例えばＣＤプレーヤやＤＶＤプレーヤ等である。オーディオ信号源５２は、オーディオ信号及びマスタクロック信号（ＭＳＣＫ）を出力する。
【００３４】
Ｓ／ＰＤＩＦ端子５４は、オーディオ信号をＳ／ＰＤＩＦ規格の信号、すなわちＳ／ＰＤＩＦ信号としてパルストランス５６ａに供給する。
【００３５】
ハイブリッドモジュール（送信モジュール）５８は、オーディオ信号源１０から出力されるマスタクロック信号を用いて制御データを変調し、パルストランス５６ｂに供給する。
【００３６】
パルストランス５６ａは、ツイストペアケーブル６０ａの一端に接続され、Ｓ／ＰＤＩＦ信号をツイストペアケーブル６０ａに供給する。
【００３７】
パルストランス５６ｂは、ツイストペアケーブル６０ｂの一端に接続され、ハイブリッドモジュール５８で変調された制御データをツイストペアケーブル６０ｂに供給する。
【００３８】
ツイストペアケーブル６０ａ，６０ｂは、４対のツイストペアケーブルのうちのそれぞれ２対のツイストペアケーブルであり、第１実施形態と同様にＰＳＥ（給電）モジュール１６及びＰＤ（受電）モジュール３４を介して送信側５０から受信側６８に電力を供給するとともに、ツイストペアケーブル６０ａでオーディオ信号を伝送し、他のツイストペアケーブル６０ｂで制御データを伝送する。
【００３９】
受信側６８は、受信側のパルストランス７０ａ，７０ｂと、ＤＩＲ（デジタルインタフェースレシーバ）７２と、ＤＡＣ（デジタルアナログコンバータ）７４と、ハイブリッドモジュール（受信モジュール）７６を備える。
【００４０】
パルストランス７０ａは、ツイストペアケーブル６０ａの他端に接続され、ツイストペアケーブル６０ａを介して伝送されたＳ／ＰＤＩＦ信号を出力する。
【００４１】
パルストランス７０ｂは、ツイストペアケーブル６０ｂの他端に接続され、ツイストペアケーブル６０ｂを介して伝送された制御データを出力する。
【００４２】
ＤＩＲ７２は、Ｓ／ＰＤＩＦ信号からオーディオシリアルデータ信号と他の信号（マスタクロック信号を含む）とを分離し、オーディオシリアルデータ信号をＤＡＣ７４に出力する。ＤＡＣ７４は、オーディオシリアルデータ信号をアナログオーディオ信号に変換して負荷に出力する。
【００４３】
ハイブリッドモジュール（受信モジュール）７６は、制御データを復調して出力する。すなわち、ハイブリッドモジュール７６は、ＤＩＲ７２においてＳ／ＰＤＩＦ信号から分離されたマスタクロック信号を入力し、このマスタクロック信号を用いて制御データを復調する。復調された制御データは、受信側６８の負荷の制御に用いられる。
【００４４】
このように、本実施形態では、４対のツイストペアケーブルを用いて送信側５０から受信側６８に電力を供給するとともに、４対のツイストペアケーブルのうちの２対のツイストペアケーブル６０ａでオーディオ信号を伝送し、残りの２つのツイストペアケーブル６０ｂで制御データを伝送することができる。この際、オーディオ信号を伝送する際のマスタクロック信号を援用して制御データを変調・復調するので、簡易な構成でこれを実現することができる。制御データとしては、例えばステータスデータ等があるが、これ以外にも任意の制御データを伝送し得る。
【００４５】
なお、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、受信側６８にレギュレータ２８、抵抗Ｒ３，Ｒ４によりオーディオ信号にＤＣバイアスを印加し、信号振幅を十分なレベルまで増大させて受信バッファ２２等に供給することで、インピーダンスマッチングによる信号振幅の不足分を補償できる。制御データについても同様である。
【００４６】
図５に、本実施形態の回路構成と比較するための回路構成を示す。４対のツイストペアケーブルのうちの２対のツイストペアケーブル６０ａでオーディオ信号を伝送し、残りの２つのツイストペアケーブル６０ｂで制御データを伝送しようとする場合、送信側５０にクロック発生器５９を設けてクロック信号を生じさせ、このクロック信号を用いて制御データを伝送する。そして、受信側６８ではＰＬＬ回路７７を設けて再生クロック信号を生成し、この再生クロック信号を用いて制御データを復調する。この構成では、送信側５０にクロック発生器５９、受信側６８にＰＬＬ回路が必要となる。図４と図５を対比することで、本実施形態では通信専用のクロック発生器５９やＰＬＬ回路７７が不要化されるため構成が簡易化できることが理解されよう。なお、図４の構成では、オーディオ信号のマスタクロックを基準として制御データを送受信しているので、ビートによるノイズの影響も受けない利点がある。
【００４７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
【００４８】
例えば、第１実施形態では、ＣＤプレーヤ１０からのオーディオ信号をスピーカ１８に出力する場合について例示したが、これに限らず、オーディオ信号源とオーディオ信号を受信する受信機器との間をＬＡＮケーブルで接続し、受信機器に対してＬＡＮケーブルを介して電力供給する任意の構成に適用することが可能である。
【００４９】
また、第２実施形態では、４対のツイストペアケーブルのうちの２対のツイストペアケーブル６０ａでオーディオ信号を伝送し、他の２対のツイストペアケーブル６０ｂで制御データを伝送しているが、使用されていないツイストぺアケーブルが存在すればそのツイストペアケーブルを用いて制御データを伝送してもよい。但し、この場合においても、オーディオ信号のマスタクロック信号を援用して制御データの送受信を行うことが望ましい。
【符号の説明】
【００５０】
１０  ＣＤプレーヤ、１２ａ，１２ｂ  パルストランス、１４ａ，１４ｂ  ツイストペアケーブル、１６  ＰＳＥモジュール、１８  スピーカ、２０ａ，２０ｂ  パルストランス、２２  受信バッファ、２４  ＤＩＲ（デジタルインタフェースレシーバ）、２６  ＤＡＣ（デジタルアナログコンバータ）、２８  レギュレータ、３０  アンプ、３２  スピーカ部。
【図１】
2015043508.tif 000003
【図２】
2015043508.tif 000004
【図３】
2015043508.tif 000005
【図４】
2015043508.tif 000006
【図５】
2015043508.tif 000007