(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送線路（２）を介して送信された信号を受信する受信回路（１８）と、
前記伝送線路に流れる電流を検知する電流検知部（１６，１７，２２，２４〜２６）を備え、この電流検知部により検知される電流の変化に基づいて、前記受信回路が受信した信号の波形の立ち下がり時間を短縮するように入力インピーダンスを変化させるインピーダンス制御手段（１９，２０，２８）とで構成されることを特徴とする受信装置。
【請求項２】
前記インピーダンス制御手段（１９，２０）は、前記伝送線路に流れる電流が、前記受信回路に流入する方向から転じて流出を開始した際に、前記入力インピーダンスを変化させることを特徴とする請求項１記載の受信装置。
【請求項３】
前記インピーダンス制御手段（１９，２０，２８）は、前記受信回路より流出する電流を消費するように、前記入力インピーダンスを変化させることを特徴とする請求項２記載の受信装置。
【請求項４】
前記インピーダンス制御手段（１９，２０，２８）は、前記入力インピーダンスを、前記伝送線路のインピーダンスと整合させるように変化させることを特徴とする請求項１ないし３の何れか一項に記載の受信装置。
【請求項５】
前記伝送線路は、一対の信号線により差動信号を伝送するもので、
前記インピーダンス制御手段は、前記電流検知部の両端にソース，ゲートが接続され、ドレインが、前記電流検知部が挿入されている信号線とは異なる信号線に接続されるＭＯＳＦＥＴ（２８）を備えて構成されることを特徴とする請求項１ないし４の何れか一項に記載の受信装置。
【請求項６】
前記伝送線路は、シングルエンド型であり、
前記インピーダンス制御手段は、前記電流検知部の両端にソース，ゲートが接続され、ドレインが、グランドに接続されるＭＯＳＦＥＴ（１９）を備えて構成されることを特徴とする請求項１ないし４の何れか一項に記載の受信装置。
【請求項７】
前記インピーダンス制御手段は、前記ＭＯＳＦＥＴと直列に接続される抵抗素子（２０）を備えて構成されることを特徴とする請求項５又は６記載の受信装置。
【請求項８】
前記電流検知部は、前記伝送線路に挿入される抵抗素子（１６，１７）で構成されることを特徴とする請求項１ないし７の何れか一項に記載の受信装置。
【請求項９】
前記電流検知部は、カレントトランス（２２）で構成されることを特徴とする請求項１ないし７の何れか一項に記載の受信装置。
【請求項１０】
前記電流検知部は、前記伝送線路に挿入され、互いに逆方向に接続されるそれぞれ１個以上のダイオード（２４，２６）を備えて構成されることを特徴とする請求項１ないし７の何れか一項に記載の受信装置。
【請求項１１】
前記電流検知部は、前記ダイオードに直列に接続される抵抗素子（２５）を備えて構成されることを特徴とする請求項１０記載の受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝送線路を介して送信された信号を受信する受信回路の入力インピーダンスを変化させるように制御する受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信に使用される伝送線路は、線路長が長くなり、伝送線路に接続される通信ノードの数が増えるほど容量が増加する。そして、伝送線路において送信される信号の波形は、伝送線路に付帯する容量が増加すると、立ち上がり時間や立ち下がり時間に遅延を生じる。したがって、通信を成立させるには、線路長や接続ノード数を制限するか、若しくは伝送線路の途中に中継器を挿入して信号の遅延を抑制する必要がある。
【０００３】
しかし、伝送線路に中継器を導入すればその分だけコストアップするため、それに替えて、受信ノード側で何らかの対策を施すことができれば望ましい。関連する技術として、例えば特許文献１には、受信側で実際に信号波形が変化する状態に応じて、波形歪みを抑制する機能を備えた受信装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２２５１３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、専ら信号波形のオーバーシュートやアンダーシュート，すなわち信号の反射を抑制することを目的としており、信号波形の立ち上がりや立ち下がりについて発生する遅延時間を抑制することについては、全く着目していない。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、伝送線路において伝送される信号について発生する遅延を抑制できる受信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の受信装置によれば、インピーダンス制御手段は、電流検知部により検知される、伝送線路に流れる電流の変化に基づいて受信回路が受信した信号の波形の立ち下がり時間を短縮するように入力インピーダンスを変化させる。すなわち、極めて簡単な構成によって受信信号波形の立ち下がり時間を短縮できるので、中継器を使用することなく線路長を延ばしたり、通信ノードの最大接続数を増やすことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施例であり、受信ノードの構成を示す図
【図２】送信ノードの構成を示す図
【図３】シミュレーションに使用したネットワーク構成を示す図
【図４】シミュレーションによる受信信号波形の電圧波形を示す図
【図５】同各部の電流波形を示す図
【図６】第２実施例を示す図１相当図
【図７】第３実施例を示す図１相当図
【図８】第４実施例を示す図１相当図
【図９】第５実施例を示す図１相当図
【図１０】第６実施例を示す図１相当図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１実施例）
以下、本発明を一対の信号線により差動信号を伝送する通信ネットワークに適用した第１実施例について説明する。図３において、通信ネットワーク１は、複数の通信ノードが、ツイストペア線で構成される伝送線路２をなす本線３及び支線４を介して接続されている。本線３の図中左端には送信ノード５が接続され、右端には受信ノード６が接続され、本線３の途中にはＨＵＢ７が挿入されている。送信ノード５とＨＵＢ７との間を接続する本線３ａの線路長，並びにＨＵＢ７と受信ノード６との間を接続する本線３ｂの線路長は、何れも１６．５ｍである。また、送信ノード５，受信ノード６では１２０Ωの終端抵抗によって伝送線路２を終端している。
【０００９】
また、ＨＵＢ７には６本の支線４ａ〜４ｆが接続されており、これらの一端には受信ノード８ａ〜８ｆが接続されており、支線４の線路長は何れも２ｍである。そして、受信ノード８ａ〜８ｆの１つである受信ノード８ｃを観測ノードとして、送信ノード５より送信した差動信号を観測ノード８ｃ（受信装置）で受信した際の波形を、以下に述べる条件でシミュレーションした。
【００１０】
図２において、電源Ｖccとグランドとの間には、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１１，抵抗素子１２，ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１３の直列回路が接続されている。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１３のゲートにはゲート駆動信号が直接与えられ、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１１のゲートには、ゲート駆動信号がＮＯＴゲート１４を介して与えられる。本線３ａをなす信号線３ａＨ（Bus＿high）はＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１１のドレインに接続され、同信号線３ａＬ（Bus＿low）はＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１３のドレインに接続されている。そして、抵抗素子１２には、１２０Ωの終端抵抗１５が並列に接続されている。以上が送信ノード５を構成している。
【００１１】
図１において、支線４ｃをなす信号線４ｃＨ，４ｃＬの間には、抵抗素子１６，１７を介して受信回路１８が接続されている。但し、受信回路１８は、シミュレーション上では所定容量のコンデンサとしてシミュレートしており、図中ではコンデンサのシンボルで示している。抵抗素子１６（電流検知部，インピーダンス制御手段）の一端（信号線４ｃＨ側）にはＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１９（インピーダンス制御手段，電圧駆動型スイッチング素子）のゲートが接続されており、他端（受信回路１８側）には、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１９のソースが接続されている。そして、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１９のドレインは、抵抗素子１７と受信回路１８との共通接続点に接続されている。以上が観測ノード８ｃを構成している。
【００１２】
尚、受信回路１８の容量は２５０ｐＦとし、抵抗素子１６及び１７の抵抗値は１０ｋΩとしている。抵抗素子１７は、信号線４ｃＨ側に抵抗素子１６を挿入したことでバランスを取るため信号線４ｃＬ側に挿入している。また、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１９の閾値電圧Ｖthは例えば１．５Ｖ程度であり、オン抵抗は、伝送線路２のインピーダンスである１２０Ωと等しくなるように設定している。
【００１３】
次に、本実施例の作用について図４及び図５も参照して説明する。送信ノード５において、ハイレベルパルスのゲート駆動信号を与えることでＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１１及びＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１３を同時にオンさせて差動信号を送信する。送信された信号が観測ノード８ｃに到達すると、受信回路１８の容量を充電する。このとき、図４に示す電圧波形は立ち上がりを示す期間となる。
【００１４】
そして、送信ノード５が伝送線路２のドライブを停止すると、前記容量を充電した電荷が放電される。このとき、図４に示す電圧波形は立ち下がりを示す期間となり、抵抗素子１６には、受信回路１８側より信号線４ｃＨの方向に電流が流れる。すると、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１９のゲート電位がソース電位よりも低下して、電位差が閾値Ｖthを超えることでＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１９がオンする。これにより、観測ノード８ｃの入力インピーダンスが低下し、伝送線路２のインピーダンスである１２０Ωに等しくなる。
【００１５】
図４において、実線で示す「対策あり」は観測ノード８ｃがＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１９を備えている場合の信号波形であり、破線で示す「対策なし」は観測ノード８ｃがＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１９を備えていない場合の信号波形である。両者の相違から明らかなように、「対策あり」の信号波形の立ち下がり時間は、「対策なし」の波形の立ち下がり時間よりも短くなっている。
【００１６】
また、図５は、図４の信号波形の変化に対応するもので、信号線４ｃＨに流れる電流波形（丸数字の「１」）と、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１９を介して流れる電流波形（丸数字の「２」）を示している。図４に示す電圧波形が立ち下がりに転じる瞬間に、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１９が一瞬オンしてインパルス状の電流が流れる。この作用により、信号線４ｃＨに流れる電流の一部がＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１９によって消費され、二点鎖線で示す信号線４ｃＨに流れる電流のピークは、破線で示す「対策なし」の場合よりも低くなっている。
【００１７】
以上のように本実施例によれば、伝送線路２に接続される観測ノード８ｃにおいて、抵抗素子１６により検知される、伝送線路２の支線４ｃに流れる電流の変化に基づいてＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１９をオンさせ、受信回路１８の容量を充電するように流入したものが流出に転じることで信号線４ｃＨに流れる電流をＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１９により消費させ、受信信号波形の立ち下がり時間を短縮するように入力インピーダンスを変化させるようにした。
【００１８】
したがって、極めて簡単な構成によって受信信号波形の立ち下がり時間を短縮でき、中継器を使用することなく線路長を延ばしたり、通信ノードの最大接続数を増やすことが可能になる。また、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１９がオンした際の抵抗が、伝送線路２のインピーダンスと等しくなるように設定したので、受信信号が支線４ｃ側に極力反射させないようにして不要輻射ノイズが発生することを抑制できる。
【００１９】
（第２実施例）
以降、既に説明済みの構成と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみで説明する。第２実施例では、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１９のドレインに抵抗素子２０（インピーダンス制御手段）を挿入して、受信ノード２１を構成している。このように構成すれば、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１９のオン抵抗のみでは所望の抵抗値を得ることが困難な場合でも、抵抗素子２０の抵抗値を変化させることで調整を容易に行うことができる。
【００２０】
（第３実施例）
第３実施例では、第１実施例の構成より抵抗素子１６，１７を削除し、抵抗素子１６に替えて、信号線４ｃＨの電流変化をカレントトランス２２（電流検知部，インピーダンス制御手段）によって検出し、前記電流変化に応じた電圧信号をＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１９のゲートに印加する。以上が受信ノード２３を構成している。このように構成した場合も、受信信号波形の立ち下がり期間において受信回路１８側より信号線４ｃＨ側に電流が流出すると、カレントトランス２２がその電流変化を検出することでゲート電位を低下させてＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１９をオンさせることができる。
【００２１】
（第４実施例）
第４実施例では、第３実施例のカレントトランス２２に替えて、信号線４ｃＨにダイオード２４（アノードが受信回路１８側）及び抵抗素子２５の直列回路を挿入し、この直列回路に並列に、ダイオード２６をダイオード２４とは逆方向となるように接続している（電流検知部，インピーダンス制御手段）。以上が受信ノード２７を構成している。
【００２２】
このように構成すれば、受信信号波形の立ち上がり期間では、電流はダイオード２６を介して受信回路１８側に流入する。一方、上記波形の立ち上がり期間では、電流は受信回路１８よりダイオード２４を介して信号線４ｃＨ側に流出する。このとき、ダイオード２４の順方向電圧Ｖｆと、抵抗素子２５に発生する電圧降下分とを加えた電圧が閾値電圧Ｖthを超えることでＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１９がオンする。
【００２３】
（第５実施例）
第５実施例は、第１実施例のＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１９をＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２８（インピーダンス制御手段，電圧駆動型スイッチング素子）に置き換えたもので、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２８のソースを受信回路１８と抵抗素子１７（電流検知部，インピーダンス制御手段）の共通接続点に接続し、ゲートを抵抗素子１７と信号線４ｃＬとの共通接続点に接続する。以上が受信ノード２９を構成している。このように構成すれば、受信信号波形の立ち下がり期間において、信号線４ｃＬ側では電流が受信回路１８側に流入する方向となるので、ゲート電位が上昇してＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２８がオンする。したがって、第１実施例と同様の効果が得られる。
【００２４】
（第６実施例）
第６実施例は、伝送線路が差動信号を伝送するものではなく、受信回路１８は、信号線３０に挿入された抵抗素子１６とグランドとの間に接続されている。これにより、受信ノード３１が構成されている。すなわち、伝送線路が信号線３０のみからなるシングルエンド型に本発明を適用した場合を示す。このように構成した場合も、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１９は第１実施例と同様に動作して、受信信号波形の立ち下がり時間を短縮するように動作する。
【００２５】
本発明は上記した、又は図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
伝送線路の線路長や、伝送線路に接続する通信ノードの数は、適宜変更して実施すれば良い。
また、抵抗値や容量値，ＭＯＳＦＥＴの閾値電圧等についても、個別の設計に応じて適宜変更すれば良い。
第３〜第６実施例において、第２実施例と同様にＭＯＳＦＥＴと直列に抵抗素子を接続しても良い。
【００２６】
第４実施例において、ダイオード２４の順方向電圧のみでＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１９をオンさせることができれば、抵抗素子２５を削除しても良い。また、ダイオードを複数個直列に接続しても良い。
立ち下がり時間の短縮について十分な効果が得られれば、必ずしも、伝送線路のインピーダンスと整合させるようにインピーダンスを変化させる必要はない。
【符号の説明】
【００２７】
図面中、２は伝送線路、８ｃは観測ノード（受信装置）、１６は抵抗素子（電流検知部，インピーダンス制御手段）、１９はＰチャネルＭＯＳＦＥＴ（インピーダンス制御手段）、１８は受信回路を示す。
【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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