(57)【要約】信号伝送システムは、伝送線路を介して接続された送信装置および受信装置を含む。送信装置２００の制御回路１０３が伝送線路１２３にテスト信号を出力すると、受信装置２１０の電圧検出部１１２は、端子１１５の電圧値が所定の範囲に入っているか否かを判定する。制御信号生成部１１３は判定結果に基づいて駆動電流の電流量を変化させるか否かの指示を生成する。送信装置１００の制御回路１０３は、指示に基づいて駆動電流を増減して伝送線路１２３を駆動し再びテスト信号を出力する。この処理は、受信装置２１０の端子１１５の電圧が所定の範囲に入るまで繰り返される。これにより送信装置２００の制御回路１０３に関する最適な出力インピーダンスが得られる。伝送線路を介して信号を伝送する際に、駆動回路の出力インピーダンスと伝送線路のインピーダンスとを動的に整合させることにより高速な信号伝送を実現することができる。
2004114522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送線路を介して受信装置と接続され、前記受信装置とともに信号伝送システムを構成する送信装置であって、
前記伝送線路の第１端部と接続される通信部と、
所定量の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する駆動電流制御部であって、制御信号に基づいて前記駆動電流の電流量を変化させる駆動電流制御部と
を備え、前記通信部は、前記伝送線路の第２端部に接続された前記受信装置から、前記駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する指示信号であって前記伝送線路の第２端部側において検出された信号値が所定の範囲に入っているか否かに基づいて生成された指示信号を前記制御信号として受信する送信装置。
【請求項２】
前記信号値が前記所定の範囲に入っている場合、前記通信部は前記駆動電流の電流量の変化停止を指示する指示信号を前記制御信号として受け取り、前記駆動電流制御部は前記制御信号に基づいて前記駆動電流の現在の電流量の設定値を保持する、請求項１に記載の送信装置。
【請求項３】
前記信号値が前記所定の範囲の下限値よりも小さい場合、前記通信部は前記駆動電流の増加を指示する指示信号を前記制御信号として受け取り、前記駆動電流制御部は前記制御信号に基づいて前記駆動電流を増加させる、請求項１に記載の送信装置。
【請求項４】
前記信号値が前記所定の範囲の上限値よりも大きい場合、前記通信部は前記駆動電流の減少を指示する指示信号を前記制御信号として受け取り、前記駆動電流制御部は前記制御信号に基づいて前記駆動電流を減少させる、請求項１に記載の送信装置。
【請求項５】
前記通信部は、前記伝送線路の第１端部と接続される第１端子と、前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続されて前記指示信号を受け取る第２端子とを備えている、請求項１に記載の送信装置。
【請求項６】
前記駆動電流制御部は、前記伝送線路を駆動して信号を送信することが可能であり、
前記駆動電流制御部からの信号の送信と、前記制御信号の受信とを時分割で行う、請求項１に記載の送信装置。
【請求項７】
前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動する際の出力インピーダンス値は、前記指示信号を出力する前記受信装置の出力インピーダンス値よりも小さい、請求項１に記載の送信装置。
【請求項８】
前記駆動電流制御部は、前記伝送線路を駆動して信号を送信することが可能であり、
前記駆動電流制御部が信号を伝送する速度は、前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度よりも速い、請求項１に記載の送信装置。
【請求項９】
前記伝送線路は前記通信部から取り外し可能である、請求項１に記載の送信装置。
【請求項１０】
伝送線路を介して送信装置と接続され、前記送信装置とともに信号伝送システムを構成する受信装置であって、前記送信装置は前記伝送線路の第１端部と接続されており、
前記伝送線路の第２端部と接続される通信部であって、所定の駆動電流によって駆動された前記伝送線路から信号を受け取る通信部と、
前記信号に基づいて前記伝送線路の前記第２端部側の信号値を検出し、前記信号値が所定の範囲に入っているか否かを示す検出信号を生成する検出部と、
前記検出信号に基づいて、前記駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する指示信号を生成する信号生成部と
を備え、前記通信部は前記送信装置に対して前記指示信号を出力する受信装置。
【請求項１１】
前記検出部によって前記信号値が前記所定の範囲に入っていることを示す検出信号が生成されると、前記信号生成部は、前記駆動電流の電流量の変化停止を指示する指示信号を生成する、請求項１０に記載の受信装置。
【請求項１２】
前記検出部によって前記信号値が前記所定の範囲の下限値よりも小さいことを示す検出信号が生成されると、前記信号生成部は、前記駆動電流の増加を指示する指示信号を生成する、請求項１０に記載の受信装置。
【請求項１３】
前記検出部によって前記信号値が前記所定の範囲の上限値よりも大きいことを示す検出信号が生成されると、前記信号生成部は、前記駆動電流の減少を指示する指示信号を生成する、請求項１０に記載の受信装置。
【請求項１４】
前記通信部は、前記伝送線路の第２端部と接続される第１端子と、前記伝送線路と異なる制御信号線と接続されて前記指示信号を出力する第２端子とを備えている、請求項１０に記載の受信装置。
【請求項１５】
前記送信装置は、前記伝送線路を前記所定の駆動電流によって駆動して信号を送信することが可能であり、
前記伝送線路からの信号の受信と、前記指示信号の送信とを時分割で行う、請求項１０に記載の受信装置。
【請求項１６】
前記所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する前記送信装置の出力インピーダンス値は、前記端子部から前記信号生成部までの出力インピーダンス値よりも小さい、請求項１０に記載の受信装置。
【請求項１７】
前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度は、前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動して信号を伝送する速度よりも遅い、請求項１０に記載の受信装置。
【請求項１８】
前記伝送線路は前記通信部から取り外し可能である、請求項１０に記載の受信装置。
【請求項１９】
伝送線路を介して受信装置の受信側インターフェースと接続され、前記受信装置とともに信号伝送システムを構成する送信装置において利用される送信側インターフェースであって、
前記伝送線路の第１端部と接続される通信部と、
所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する駆動電流制御部であって、制御信号に基づいて前記駆動電流の電流量を変化させる駆動電流制御部と
を備え、前記通信部は、前記伝送線路の第２端部に接続された前記受信装置から、駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する指示信号であって前記伝送線路の前記第２端部側において検出された信号値が所定の範囲に入っているか否かに基づいて生成された指示信号を前記制御信号として受信する、送信側インターフェース。
【請求項２０】
前記通信部は、前記伝送線路の第１端部と接続される第１端子と、前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続されて前記指示信号を受け取る第２端子とを備えている、請求項１９に記載の送信側インターフェース。
【請求項２１】
前記駆動電流制御部は、前記伝送線路を駆動して信号を送信することが可能であり、
前記駆動電流制御部からの信号の送信と、前記制御信号の受信とを時分割で行う、請求項１９に記載の送信側インターフェース。
【請求項２２】
前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動する際の出力インピーダンス値は、前記指示信号を出力する前記受信装置の出力インピーダンス値よりも小さい、請求項１９に記載の送信側インターフェース。
【請求項２３】
前記駆動電流制御部は、前記伝送線路を駆動して信号を送信することが可能であり、
前記駆動電流制御部が信号を伝送する速度は、前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度よりも速い、請求項１９に記載の送信側インターフェース。
【請求項２４】
伝送線路を介して送信装置の送信側インターフェースと接続され、前記送信装置とともに信号伝送システムを構成する受信装置において利用される受信側インターフェースであって、前記送信側インターフェースは前記伝送線路の第１端部と接続されており、
前記伝送線路の第２端部と接続される通信部であって、所定の駆動電流によって駆動された前記伝送線路から信号を受け取る通信部と、
前記通信部において受け取った前記信号に基づいて、前記伝送線路の前記第２端部側の信号値を検出して、前記信号値が所定の範囲に入っているか否かを示す検出信号を生成する検出部と、
前記検出信号に基づいて、前記駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する指示信号を生成する指示信号を生成する信号生成部と
を備え、前記通信部は前記送信装置に対して前記指示信号を出力する、受信側インターフェース。
【請求項２５】
前記通信部は、前記伝送線路の第２端部と接続される第１端子と、前記伝送線路と異なる制御信号線と接続されて前記指示信号を出力する第２端子とを備えている、請求項２４に記載の受信側インターフェース。
【請求項２６】
前記送信装置は、前記伝送線路を前記所定の駆動電流によって駆動して信号を送信することが可能であり、
前記伝送線路からの信号の受信と、前記指示信号の送信とを時分割で行う、請求項２４に記載の受信側インターフェース。
【請求項２７】
前記所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する前記送信装置の出力インピーダンス値は、前記端子部から前記信号生成部までの出力インピーダンス値よりも小さい、請求項２４に記載の受信側インターフェース。
【請求項２８】
前記受信側インターフェースが前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度は、前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動して信号を伝送する速度よりも遅い、請求項２４に記載の受信側インターフェース。
【請求項２９】
請求項１９に記載の送信側インターフェース、および、請求項２４に記載の受信側インターフェースを備え、前記送信側インターフェースと前記受信側インターフェースとを前記伝送線路によって接続したインターフェースシステム。
【請求項３０】
伝送線路を介して受信側チップと接続され、前記受信側チップとともに信号伝送システムを構成する送信側のチップであって、
前記伝送線路の第１端部と接続される通信部と、
所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する駆動電流制御部であって、制御信号に基づいて前記駆動電流の電流量を変化させる駆動電流制御部と
を備え、前記通信部は、前記伝送線路の第２端部に接続された前記受信装置から、駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する指示信号であって前記伝送線路の前記第２端部側において検出された信号値が所定の範囲に入っているか否かに基づいて生成された指示信号を前記制御信号として受信する、送信側チップ。
【請求項３１】
前記通信部は、前記伝送線路の第１端部と接続される第１端子と、前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続されて前記指示信号を受け取る第２端子とを備えている、請求項３０に記載の送信側チップ。
【請求項３２】
前記駆動電流制御部は、前記伝送線路を駆動して信号を送信することが可能であり、
前記駆動電流制御部からの信号の送信と、前記制御信号の受信とを時分割で行う、請求項３０に記載の送信側チップ。
【請求項３３】
前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動する際の出力インピーダンス値は、前記指示信号を出力する前記受信装置の出力インピーダンス値よりも小さい、請求項３０に記載の送信側チップ。
【請求項３４】
前記駆動電流制御部は、前記伝送線路を駆動して信号を送信することが可能であり、
前記駆動電流制御部が信号を伝送する速度は、前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度よりも速い、請求項３０に記載の送信側チップ。
【請求項３５】
伝送線路を介して送信側チップと接続され、前記送信側チップとともに信号伝送システムを構成する受信側チップであって、前記送信側チップは前記伝送線路の第１端部と接続されており、
前記伝送線路の第２端部と接続される通信部であって、所定の駆動電流によって駆動された前記伝送線路から信号を受け取る通信部と、
前記通信部において受け取った前記信号に基づいて、前記伝送線路の前記第２端部側の信号値を検出して、前記信号値が所定の範囲に入っているか否かを示す検出信号を生成する検出部と、
前記検出信号に基づいて、前記駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する指示信号を生成する指示信号を生成する信号生成部と
を備え、前記通信部は前記送信装置に対して前記指示信号を出力する、受信側チップ。
【請求項３６】
前記通信部は、前記伝送線路の第２端部と接続される第１端子と、前記伝送線路と異なる制御信号線と接続されて前記指示信号を出力する第２端子とを備えている、請求項３５に記載の受信側チップ。
【請求項３７】
前記送信装置は、前記伝送線路を前記所定の駆動電流によって駆動して信号を送信することが可能であり、
前記伝送線路からの信号の受信と、前記指示信号の送信とを時分割で行う、請求項３５に記載の受信側チップ。
【請求項３８】
前記所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する前記送信装置の出力インピーダンス値は、前記端子部から前記信号生成部までの出力インピーダンス値よりも小さい、請求項３５に記載の受信側チップ。
【請求項３９】
前記受信側チップが前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度は、前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動して信号を伝送する速度よりも遅い、請求項３５に記載の受信側チップ。
【請求項４０】
請求項３０に記載の送信側チップ、および、請求項３５に記載の受信側チップを備え、前記送信側チップと前記受信側チップとを前記伝送線路によって接続したチップ搭載基板。
【請求項４１】
伝送線路を介して受信装置と接続され、前記受信装置とともに信号伝送システムを構成する送信装置の出力インピーダンスを設定する方法であって、前記送信装置は、前記伝送線路の第１端部と接続される通信部および前記伝送線路を駆動する駆動電流制御部を備え、前記受信装置は、前記伝送線路の第２端部に接続されており、
前記方法は、
前記駆動電流制御部を動作させて所定量の駆動電流によって前記伝送線路を駆動するステップと、
前記伝送線路の第２端部側において検出された信号値が所定の範囲に入っているか否かに基づいて生成された指示信号を、前記駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する制御信号として受信するステップと、
前記制御信号に基づいて前記駆動電流の電流量を変化させるステップと
を包含するインピーダンス整合方法。
【請求項４２】
前記通信部は、前記伝送線路の第１端部と接続される第１端子と、前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続される第２端子とを備えており、
前記受信するステップは、前記第２端子において前記指示信号を受け取る、請求項４１に記載のインピーダンス整合方法。
【請求項４３】
前記駆動するステップは、前記駆動電流制御部を動作させて前記伝送線路を駆動して信号を送信し、
前記駆動電流制御部からの信号の送信と、前記制御信号の受信とを時分割で行うステップをさらに包含する、請求項４１に記載のインピーダンス整合方法。
【請求項４４】
前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動する際の出力インピーダンス値は、前記指示信号を出力する前記受信装置の出力インピーダンス値よりも小さい、請求項４１に記載のインピーダンス整合方法。
【請求項４５】
前記駆動するステップは、前記駆動電流制御部を動作させて前記伝送線路を駆動して信号を送信し、
前記駆動電流制御部が信号を伝送する速度は、前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度よりも速い、請求項４１に記載のインピーダンス整合方法。
【請求項４６】
伝送線路を介して送信装置と接続され、前記送信装置とともに信号伝送システムを構成する受信装置における、前記送信装置の出力インピーダンスの設定を補助する方法であって、前記送信装置は、前記伝送線路の第１端部と接続されており、前記受信装置は、前記伝送線路の第２端部と接続された通信部、および、所定位置の信号値を検出する検出部を備え、
前記方法は、
前記通信部を介して、所定の駆動電流によって駆動された前記伝送線路から信号を受け取るステップと、
前記信号に基づいて、前記検出部を用いて前記伝送線路の前記第２端部側の信号値を検出するステップと、
前記信号値が所定の範囲に入っているか否かを示す検出信号を生成するステップと、
前記検出信号に基づいて、前記伝送線路を駆動する駆動電流の電流量を変化させるか否かを判定するステップと、
判定結果を示す指示信号を生成するステップと、
前記通信部を介して前記送信装置に対して前記指示信号を出力するステップと
を包含する、出力インピーダンスの設定補助方法。
【請求項４７】
前記通信部は、前記伝送線路の第２端部と接続される第１端子と、前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続される第２端子とを備えており、
前記受信するステップは、前記第２端子において前記指示信号を受け取る、請求項４６に記載の出力インピーダンスの設定補助方法。
【請求項４８】
前記送信装置は、前記伝送線路を前記所定の駆動電流によって駆動して信号を送信することが可能であり、
前記伝送線路からの信号の受信と、前記指示信号の送信とを時分割で行うステップをさらに包含する、請求項４６に記載の出力インピーダンスの設定補助方法。
【請求項４９】
前記所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する前記送信装置の出力インピーダンス値は、前記端子部から前記信号生成部までの出力インピーダンス値よりも小さい、請求項４６に記載の出力インピーダンスの設定補助方法。
【請求項５０】
前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度は、前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動して信号を伝送する速度よりも遅い、請求項４６に記載の出力インピーダンスの設定補助方法。
【請求項５１】
伝送線路を介して受信装置と接続され、前記受信装置とともに信号伝送システムを構成する送信装置において実行されるコンピュータプログラムであって、前記送信装置は、前記伝送線路の第１端部と接続される通信部および前記伝送線路を駆動する駆動電流制御部を備え、前記受信装置は、前記伝送線路の第２端部に接続されており、
前記コンピュータプログラムは、
前記駆動電流制御部を動作させて所定量の駆動電流によって前記伝送線路を駆動するステップと、
前記伝送線路の第２端部側において検出された信号値が所定の範囲に入っているか否かに基づいて前記受信装置において生成された指示信号を、前記駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する制御信号として前記通信部において受信させるステップと、
前記制御信号に基づいて前記駆動電流の電流量を変化させるステップと
を包含するコンピュータプログラム。
【請求項５２】
前記通信部は、前記伝送線路の第１端部と接続される第１端子と、前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続される第２端子とを備えており、
前記第２端子において前記指示信号を受信させる、請求項５１に記載のコンピュータプログラム。
【請求項５３】
前記駆動電流制御部は、前記伝送線路を駆動して信号を送信することが可能であり、
前記送信装置に、前記駆動電流制御部からの信号の送信と、前記制御信号の受信とを時分割で実行させる、請求項５１に記載のコンピュータプログラム。
【請求項５４】
前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動する際の出力インピーダンス値は、前記指示信号を出力する前記受信装置の出力インピーダンス値よりも小さい、請求項５１に記載のコンピュータプログラム。
【請求項５５】
前記駆動電流制御部は、前記伝送線路を駆動して信号を送信することが可能であり、
前記駆動電流制御部が信号を伝送する速度は、前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度よりも速い、請求項５１に記載のコンピュータプログラム。
【請求項５６】
伝送線路を介して送信装置と接続され、前記送信装置とともに信号伝送システムを構成する受信装置において実行されるコンピュータプログラムであって、前記送信装置は、前記伝送線路の第１端部と接続されており、前記受信装置は、前記伝送線路の第２端部と接続された通信部、および、所定位置の信号値を検出する検出部を備え、
前記コンピュータプログラムは、
前記通信部を介して、所定の駆動電流によって駆動された前記伝送線路から信号を受け取るステップと、
前記信号に基づいて、前記検出部を用いて前記伝送線路の前記第２端部側の信号値を検出するステップと、
前記信号値が所定の範囲に入っているか否かを示す検出信号を生成するステップと、
前記検出信号に基づいて、前記伝送線路を駆動する駆動電流の電流量を変化させるか否かを判定するステップと、
判定結果を示す指示信号を生成するステップと、
前記通信部を介して前記送信装置に対して前記指示信号を出力するステップと
を包含するコンピュータプログラム。
【請求項５７】
前記通信部は、前記伝送線路の第２端部と接続される第１端子と、前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続される第２端子とを備えており、
前記第２端子から前記指示信号を出力させる、請求項５６に記載のコンピュータプログラム。
【請求項５８】
前記送信装置は、前記伝送線路を前記所定の駆動電流によって駆動して信号を送信することが可能であり、
前記受信装置に、前記伝送線路からの信号の受信と、前記指示信号の送信とを時分割で実行させる、請求項５６に記載のコンピュータプログラム。
【請求項５９】
前記所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する前記送信装置の出力インピーダンス値は、前記端子部から前記信号生成部までの出力インピーダンス値よりも小さい、請求項５６に記載のコンピュータプログラム。
【請求項６０】
前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度は、前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動して信号を伝送する速度よりも遅い、請求項５６に記載のコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、伝送線路で接続された機器間で信号を伝送する際に、伝送線路を駆動する駆動回路の出力インピーダンスと伝送線路のインピーダンスとの整合を取るための技術に関し、特に信号伝送時の反射による波形歪みを低減するための出力インピーダンスの調整および波形歪み検出信号の伝送技術に関する。
【背景技術】  ケーブルで接続された家電機器間、または、プリント配線で接続された基板上の半導体集積回路間で信号を伝送する場合には、駆動回路の出力インピーダンスと伝送線路のインピーダンスとを整合させる必要がある。整合していない場合には、伝送する信号の反射によって波形歪みが発生して信号を正しく伝送できないからである。さらに、信号の反射が収まるまで必要以上に時間を要するため、高速な信号伝送も困難である。
従来から、信号送信側の駆動回路の出力インピーダンスと伝送線路のインピーダンスとを整合させる種々の方法が知られている。日本国特開２００３−８４１９号公報、特開平１０−２６１９４８号公報および特開平１１−１７５１８号公報には、半導体集積回路間で信号を伝送する際にインピーダンスを整合させる技術が記載されている。例として日本国特開２００３−８４１９号公報の内容を説明すると、実際に信号の伝送に用いる伝送線路とは別にそれと特性が同等であるリファレンス用伝送線路をループ状に配置し、信号を出力する半導体集積回路で終端させる。リファレンス用伝送線路を用いて駆動回路の出力インピーダンスと伝送線路のインピーダンスとを整合させることにより、実際の伝送線路に関してもインピーダンスが整合すると考えられる。
しかし、これまでのインピーダンス整合技術には、種々の問題点がある。
第１の問題点は、実際の信号の伝送に使用する伝送線路の特性とリファレンス用伝送線路の特性とに誤差が存在することである。伝送線路がプリント配線板である場合、当然ながら、実際の信号の伝送に使用する伝送線路とリファレンス用伝送線路とはプリント配線板上の異なる位置に配置される。同一のプリント配線板上であっても、位置によってはインピーダンスを決定する特性（誘電率等）にばらつきがあるため、リファレンス用伝送線路を用いてインピーダンスを整合させても実際の伝送線路のインピーダンスとも最適に整合するといえない。すなわち、リファレンス用伝送線路を用いたとしても実際の伝送線路の最適なインピーダンスを決定することは困難である。
第２の問題点は、リファレンス用伝送線路を実際の信号の伝送に使用する伝送線路とは別に配置しなければならないため、面積や体積が増大することである。特に信号の伝送線路が複数あり、しかも精度良くインピーダンスを整合させることを想定した場合、複数の伝送線路に対して同数あるいはそれに近い数のリファレンス用配線パターンを配置することになり、配線面積の増大が著しい。これでは近年の小チップ化の傾向に反することとなって実用的でない。
第３の問題点は、上述のインピーダンス整合技術は、取り外し可能なケーブルで接続された家電機器間のインピーダンス整合に適用できないことである。例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）とＵＳＢ機器とをＵＳＢケーブルを介して接続する場合、リファレンス用伝送線路を設けることは実際上不可能であり非実用的である。また接続の対象となる家電機器は多岐に亘り、予めインピーダンスを整合させることはできないため、接続される度に動的にインピーダンスを整合させる必要がある。特に家電機器間で高速に信号を伝送する際、駆動回路のインピーダンスとケーブルのインピーダンスとを整合させることができなければ、使用するケーブルによっては高速伝送できない場合も生じ、信頼性を欠く。
本発明の目的は、伝送線路を介して信号を伝送する際に、駆動回路の出力インピーダンスと伝送線路のインピーダンスとを動的に整合させて高速な信号伝送を実現し、伝送効率を向上することである。また本発明の別の目的は、信号伝送時に消費される消費電力を伝送線路に適合させて必要最低限に抑えることである。
【発明の開示】
本発明の送信装置は、伝送線路を介して受信装置と接続され、前記受信装置とともに信号伝送システムを構成する。送信装置は、前記伝送線路の第１端部と接続される通信部と、所定量の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する駆動電流制御部であって、制御信号に基づいて前記駆動電流の電流量を変化させる駆動電流制御部とを備えている。前記通信部は、前記伝送線路の第２端部に接続された前記受信装置から、前記駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する指示信号であって前記伝送線路の第２端部側において検出された信号値が所定の範囲に入っているか否かに基づいて生成された指示信号を前記制御信号として受信する。これにより上記目的が達成される。
前記信号値が前記所定の範囲に入っている場合、前記通信部は前記駆動電流の電流量の変化停止を指示する指示信号を前記制御信号として受け取り、前記駆動電流制御部は前記制御信号に基づいて前記駆動電流の現在の電流量の設定値を保持してもよい。
前記信号値が前記所定の範囲の下限値よりも小さい場合、前記通信部は前記駆動電流の増加を指示する指示信号を前記制御信号として受け取り、前記駆動電流制御部は前記制御信号に基づいて前記駆動電流を増加させてもよい。
前記信号値が前記所定の範囲の上限値よりも大きい場合、前記通信部は前記駆動電流の減少を指示する指示信号を前記制御信号として受け取り、前記駆動電流制御部は前記制御信号に基づいて前記駆動電流を減少させてもよい。
前記通信部は、前記伝送線路の第１端部と接続される第１端子と、前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続されて前記指示信号を受け取る第２端子とを備えていてもよい。
前記駆動電流制御部は、前記伝送線路を駆動して信号を送信することが可能であり、前記駆動電流制御部からの信号の送信と、前記制御信号の受信とを時分割で行ってもよい。
前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動する際の出力インピーダンス値は、前記指示信号を出力する前記受信装置の出力インピーダンス値より小さくてもよい。
前記駆動電流制御部は、前記伝送線路を駆動して信号を送信することが可能であり、前記駆動電流制御部が信号を伝送する速度は、前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度より速くてもよい。
前記伝送線路は前記通信部から取り外し可能であってもよい。
本発明の受信装置は、伝送線路を介して送信装置と接続され、前記送信装置とともに信号伝送システムを構成する。前記送信装置は前記伝送線路の第１端部と接続されている。受信装置は、前記伝送線路の第２端部と接続される通信部であって、所定の駆動電流によって駆動された前記伝送線路から信号を受け取る通信部と、前記信号に基づいて前記伝送線路の前記第２端部側の信号値を検出し、前記信号値が所定の範囲に入っているか否かを示す検出信号を生成する検出部と、前記検出信号に基づいて、前記駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する指示信号を生成する信号生成部とを備えている。前記通信部は前記送信装置に対して前記指示信号を出力する。これにより上記目的が達成される。
前記検出部によって前記信号値が前記所定の範囲に入っていることを示す検出信号が生成されると、前記信号生成部は、前記駆動電流の電流量の変化停止を指示する指示信号を生成してもよい。
前記検出部によって前記信号値が前記所定の範囲の下限値よりも小さいことを示す検出信号が生成されると、前記信号生成部は、前記駆動電流の増加を指示する指示信号を生成してもよい。
前記検出部によって前記信号値が前記所定の範囲の上限値よりも大きいことを示す検出信号が生成されると、前記信号生成部は、前記駆動電流の減少を指示する指示信号を生成してもよい。
前記通信部は、前記伝送線路の第２端部と接続される第１端子と、前記伝送線路と異なる制御信号線と接続されて前記指示信号を出力する第２端子とを備えていてもよい。
前記送信装置は、前記伝送線路を前記所定の駆動電流によって駆動して信号を送信することが可能であり、前記伝送線路からの信号の受信と、前記指示信号の送信とを時分割で行ってもよい。
前記所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する前記送信装置の出力インピーダンス値は、前記端子部から前記信号生成部までの出力インピーダンス値より小さくてもよい。
前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度は、前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動して信号を伝送する速度より遅くてもよい。
前記伝送線路は前記通信部から取り外し可能であってもよい。
本発明の送信側インターフェースは、伝送線路を介して受信装置の受信側インターフェースと接続され、前記受信装置とともに信号伝送システムを構成する送信装置において利用される。送信側インターフェースは、前記伝送線路の第１端部と接続される通信部と、所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する駆動電流制御部であって、制御信号に基づいて前記駆動電流の電流量を変化させる駆動電流制御部とを備えている。前記通信部は、前記伝送線路の第２端部に接続された前記受信装置から、駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する指示信号であって前記伝送線路の前記第２端部側において検出された信号値が所定の範囲に入っているか否かに基づいて生成された指示信号を前記制御信号として受信する。これにより上記目的が達成される。
前記通信部は、前記伝送線路の第１端部と接続される第１端子と、前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続されて前記指示信号を受け取る第２端子とを備えていてもよい。
前記駆動電流制御部は、前記伝送線路を駆動して信号を送信することが可能であり、前記駆動電流制御部からの信号の送信と、前記制御信号の受信とを時分割で行ってもよい。
前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動する際の出力インピーダンス値は、前記指示信号を出力する前記受信装置の出力インピーダンス値より小さくてもよい。
前記駆動電流制御部は、前記伝送線路を駆動して信号を送信することが可能であり、前記駆動電流制御部が信号を伝送する速度は、前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度より速くてもよい。
本発明の受信側インターフェースは、伝送線路を介して送信装置の送信側インターフェースと接続され、前記送信装置とともに信号伝送システムを構成する受信装置において利用される。前記送信側インターフェースは前記伝送線路の第１端部と接続されている。受信側インターフェースは、前記伝送線路の第２端部と接続される通信部であって、所定の駆動電流によって駆動された前記伝送線路から信号を受け取る通信部と、前記通信部において受け取った前記信号に基づいて、前記伝送線路の前記第２端部側の信号値を検出して、前記信号値が所定の範囲に入っているか否かを示す検出信号を生成する検出部と、前記検出信号に基づいて、前記駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する指示信号を生成する指示信号を生成する信号生成部とを備えている。前記通信部は前記送信装置に対して前記指示信号を出力する。これにより上記目的が達成される。
前記通信部は、前記伝送線路の第２端部と接続される第１端子と、前記伝送線路と異なる制御信号線と接続されて前記指示信号を出力する第２端子とを備えていてもよい。
前記送信装置は、前記伝送線路を前記所定の駆動電流によって駆動して信号を送信することが可能であり、前記伝送線路からの信号の受信と、前記指示信号の送信とを時分割で行ってもよい。
前記所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する前記送信装置の出力インピーダンス値は、前記端子部から前記信号生成部までの出力インピーダンス値より小さくてもよい。
前記受信側インターフェースが前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度は、前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動して信号を伝送する速度より遅くてもよい。
前記送信側インターフェース、および、前記受信側インターフェースを備え、前記送信側インターフェースと前記受信側インターフェースとを前記伝送線路によって接続したインターフェースシステムを構築してもよい。
本発明の送信側チップは、伝送線路を介して受信側チップと接続され、前記受信側チップとともに信号伝送システムを構成する。送信側のチップは、前記伝送線路の第１端部と接続される通信部と、所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する駆動電流制御部であって、制御信号に基づいて前記駆動電流の電流量を変化させる駆動電流制御部とを備えている。前記通信部は、前記伝送線路の第２端部に接続された前記受信装置から、駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する指示信号であって前記伝送線路の前記第２端部側において検出された信号値が所定の範囲に入っているか否かに基づいて生成された指示信号を前記制御信号として受信する。これにより上記目的が達成される。
前記通信部は、前記伝送線路の第１端部と接続される第１端子と、前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続されて前記指示信号を受け取る第２端子とを備えていてもよい。
前記駆動電流制御部は、前記伝送線路を駆動して信号を送信することが可能であり、前記駆動電流制御部からの信号の送信と、前記制御信号の受信とを時分割で行ってもよい。
前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動する際の出力インピーダンス値は、前記指示信号を出力する前記受信装置の出力インピーダンス値より小さくてもよい。
前記駆動電流制御部は、前記伝送線路を駆動して信号を送信することが可能であり、前記駆動電流制御部が信号を伝送する速度は、前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度より速くてもよい。
本発明の受信側チップは、伝送線路を介して送信側チップと接続され、前記送信側チップとともに信号伝送システムを構成する。前記送信側チップは前記伝送線路の第１端部と接続されている。受信側チップは、前記伝送線路の第２端部と接続される通信部であって、所定の駆動電流によって駆動された前記伝送線路から信号を受け取る通信部と、前記通信部において受け取った前記信号に基づいて、前記伝送線路の前記第２端部側の信号値を検出して、前記信号値が所定の範囲に入っているか否かを示す検出信号を生成する検出部と、前記検出信号に基づいて、前記駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する指示信号を生成する指示信号を生成する信号生成部とを備えている。前記通信部は前記送信装置に対して前記指示信号を出力する。これにより上記目的が達成される。
前記通信部は、前記伝送線路の第２端部と接続される第１端子と、前記伝送線路と異なる制御信号線と接続されて前記指示信号を出力する第２端子とを備えていてもよい。
前記送信装置は、前記伝送線路を前記所定の駆動電流によって駆動して信号を送信することが可能であり、前記伝送線路からの信号の受信と、前記指示信号の送信とを時分割で行ってもよい。
前記所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する前記送信装置の出力インピーダンス値は、前記端子部から前記信号生成部までの出力インピーダンス値より小さくてもよい。
前記受信側チップが前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度は、前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動して信号を伝送する速度より遅くてもよい。
前記送信側チップ、および、前記受信側チップを備え、前記送信側チップと前記受信側チップとを前記伝送線路によって接続したチップ搭載基板を構成してもよい。
本発明の出力インピーダンス設定方法は、伝送線路を介して受信装置と接続され、前記受信装置とともに信号伝送システムを構成する送信装置の出力インピーダンスを設定する。前記送信装置は、前記伝送線路の第１端部と接続される通信部および前記伝送線路を駆動する駆動電流制御部を備え、前記受信装置は、前記伝送線路の第２端部に接続されている。前記方法は、前記駆動電流制御部を動作させて所定量の駆動電流によって前記伝送線路を駆動するステップと、前記伝送線路の第２端部側において検出された信号値が所定の範囲に入っているか否かに基づいて生成された指示信号を、前記駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する制御信号として受信するステップと、前記制御信号に基づいて前記駆動電流の電流量を変化させるステップとを包含する。これにより上記目的が達成される。
前記通信部は、前記伝送線路の第１端部と接続される第１端子と、前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続される第２端子とを備えており、前記受信するステップは、前記第２端子において前記指示信号を受け取ってもよい。
前記駆動するステップは、前記駆動電流制御部を動作させて前記伝送線路を駆動して信号を送信し、前記駆動電流制御部からの信号の送信と、前記制御信号の受信とを時分割で行うステップをさらに包含してもよい。
前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動する際の出力インピーダンス値は、前記指示信号を出力する前記受信装置の出力インピーダンス値より小さくてもよい。
前記駆動するステップは、前記駆動電流制御部を動作させて前記伝送線路を駆動して信号を送信し、前記駆動電流制御部が信号を伝送する速度は、前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度より速くてもよい。
本発明の出力インピーダンスの設定補助方法は、伝送線路を介して送信装置と接続され、前記送信装置とともに信号伝送システムを構成する受信装置において利用される。前記送信装置は、前記伝送線路の第１端部と接続されており、前記受信装置は、前記伝送線路の第２端部と接続された通信部、および、所定位置の信号値を検出する検出部を備えている。前記方法は、前記通信部を介して、所定の駆動電流によって駆動された前記伝送線路から信号を受け取るステップと、前記信号に基づいて、前記検出部を用いて前記伝送線路の前記第２端部側の信号値を検出するステップと、前記信号値が所定の範囲に入っているか否かを示す検出信号を生成するステップと、前記検出信号に基づいて、前記伝送線路を駆動する駆動電流の電流量を変化させるか否かを判定するステップと、判定結果を示す指示信号を生成するステップと、前記通信部を介して前記送信装置に対して前記指示信号を出力するステップとを包含する。これにより上記目的が達成される。
前記通信部は、前記伝送線路の第２端部と接続される第１端子と、前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続される第２端子とを備えており、前記受信するステップは、前記第２端子において前記指示信号を受け取ってもよい。
前記送信装置は、前記伝送線路を前記所定の駆動電流によって駆動して信号を送信することが可能であり、前記伝送線路からの信号の受信と、前記指示信号の送信とを時分割で行うステップをさらに包含してもよい。
前記所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する前記送信装置の出力インピーダンス値は、前記端子部から前記信号生成部までの出力インピーダンス値より小さくてもよい。
前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度は、前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動して信号を伝送する速度より遅くてもよい。
本発明のコンピュータプログラムは、伝送線路を介して受信装置と接続され、前記受信装置とともに信号伝送システムを構成する送信装置において実行される。前記送信装置は、前記伝送線路の第１端部と接続される通信部および前記伝送線路を駆動する駆動電流制御部を備え、前記受信装置は、前記伝送線路の第２端部に接続されている。前記コンピュータプログラムは、前記駆動電流制御部を動作させて所定量の駆動電流によって前記伝送線路を駆動するステップと、前記伝送線路の第２端部側において検出された信号値が所定の範囲に入っているか否かに基づいて前記受信装置において生成された指示信号を、前記駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する制御信号として前記通信部において受信させる受信するステップと、前記制御信号に基づいて前記駆動電流の電流量を変化させるステップとを包含する。これにより上記目的が達成される。
前記通信部は、前記伝送線路の第１端部と接続される第１端子と、前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続される第２端子とを備えており、前記第２端子において前記指示信号を受信させてもよい。
前記駆動電流制御部は、前記伝送線路を駆動して信号を送信することが可能であり、前記送信装置に、前記駆動電流制御部からの信号の送信と、前記制御信号の受信とを時分割で実行させてもよい。
前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動する際の出力インピーダンス値は、前記指示信号を出力する前記受信装置の出力インピーダンス値より小さくてもよい。
前記駆動電流制御部は、前記伝送線路を駆動して信号を送信することが可能であり、前記駆動電流制御部が信号を伝送する速度は、前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度より速くてもよい。
本発明のコンピュータプログラムは、伝送線路を介して送信装置と接続され、前記送信装置とともに信号伝送システムを構成する受信装置において実行される。前記送信装置は、前記伝送線路の第１端部と接続されており、前記受信装置は、前記伝送線路の第２端部と接続された通信部、および、所定位置の信号値を検出する検出部を備えている。前記コンピュータプログラムは、前記通信部を介して、所定の駆動電流によって駆動された前記伝送線路から信号を受け取るステップと、前記信号に基づいて、前記検出部を用いて前記伝送線路の前記第２端部側の信号値を検出するステップと、前記信号値が所定の範囲に入っているか否かを示す検出信号を生成するステップと、前記検出信号に基づいて、前記伝送線路を駆動する駆動電流の電流量を変化させるか否かを判定するステップと、判定結果を示す指示信号を生成するステップと、前記通信部を介して前記送信装置に対して前記指示信号を出力するステップとを包含する。これにより上記目的が達成される。
前記通信部は、前記伝送線路の第２端部と接続される第１端子と、前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続される第２端子とを備えており、前記第２端子から前記指示信号を出力させてもよい。
前記送信装置は、前記伝送線路を前記所定の駆動電流によって駆動して信号を送信することが可能であり、前記受信装置に、前記伝送線路からの信号の受信と、前記指示信号の送信とを時分割で実行させてもよい。
前記所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する前記送信装置の出力インピーダンス値は、前記端子部から前記信号生成部までの出力インピーダンス値より小さくてもよい。
前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度は、前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動して信号を伝送する速度より遅くてもよい。
【図面の簡単な説明】  図１（ａ）および（ｂ）は信号伝送システム１のバリエーションを示しており、（ａ）はＰＣ１００とハードディスクドライブ１１０とを有する信号伝送システム１の構成を示す図であり、図１（ｂ）は複数の半導体集積回路１００および１１０を有する、プリント配線板上の信号伝送システム１の構成を示す図である。
図２は、実施形態１による信号伝送システム１の機能的な構成を示すブロック図である。
図３は、送信装置１００の駆動電流制御回路１０３の回路図である。
図４は、駆動電流制御信号受信部１０４の構成を示すブロック図である。
図５は、受信装置１１０の電圧検出部１１２および駆動電流制御信号生成部１１３の構成を示すブロック図である。
図６は、駆動電流生成回路１１７の構成を示す回路図である。
図７（ａ）〜（ｄ）は、駆動電流制御回路１０３の出力インピーダンスと伝送線路１２１のインピーダンスとの関係に応じた受信装置１１０側の過渡電圧波形を示す図である。
図８は、信号伝送システム１におけるインピーダンスの整合処理の手順を示すフローチャートである。
図９は、実施形態２による信号伝送システム２の機能的な構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、添付の図面を参照して、本発明によるインピーダンス整合処理の実施形態を説明する。
（実施形態１）
図１（ａ）および（ｂ）は、本実施形態によるインピーダンス整合処理を適用できる信号伝送システム１のバリエーションを示す。
図１（ａ）は、ＰＣ１００とハードディスクドライブ１１０とを含む信号伝送システム１の構成を示している。ここでは、ＰＣ１００およびハードディスクドライブ１１０がそれぞれＵＳＢ２．０規格のインターフェースを備えているとする。
ＰＣ１００およびハードディスクドライブ１１０のコネクタにＵＳＢケーブル１２０が挿入されると、ＵＳＢ２．０規格に基づく手順にしたがって接続が確立される。ＵＳＢケーブル１２０を介してＰＣ１００とハードディスクドライブ１１０とが接続されると、信号伝送システム１が構成される。
信号伝送システム１が構成された後、ＰＣ１００およびハードディスクドライブ１１０は本実施形態による処理に基づいて、信号送信側の装置（ＰＣ１００）のインターフェースに設けられた駆動電流制御回路（図示せず）の出力インピーダンスと、ＵＳＢケーブル１２０のインピーダンスとを整合させる。ハードディスクドライブ１１０からＰＣ１００へも信号が伝送されるので、同様に信号送信側装置（ハードディスクドライブ１１０）のインターフェースに設けられた駆動電流制御回路の出力インピーダンスと、ＵＳＢケーブル１２０のインピーダンスとも整合させる。その後、ＵＳＢ２．０規格に準拠した方式に基づいて、例えば４８０Ｍｂｐｓの伝送速度でＰＣ１００とハードディスクドライブ１１０との間で信号が授受される。
図１（ａ）では、ＰＣ１００とハードディスクドライブ１１０とを用いて信号伝送システム１を構成する場合を例にとって説明した。しかし、ＰＣおよびハードディスクドライブに代えて、デジタルカメラ、ＤＶＤドライブ等の他の種々の装置を用いても信号伝送システム１を構成することができる。また図１（ａ）では、信号伝送システム１が、ＵＳＢケーブル１２０を伝送線路としてＵＳＢ２．０規格に基づく接続によって構成される場合を例にとって説明した。しかし、ＵＳＢ２．０規格に代えて、ＩＥＥＥ１３９４規格、ＳＣＳＩ規格、ＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）規格等の他の通信規格、プロトコルによっても信号伝送システム１を構成できる。
図１（ｂ）は、プリント配線板上に複数の半導体集積回路１００および１１０が配置された信号伝送システム１の構成を示している。図では、半導体集積回路１００および１１０は半導体チップである。伝送線路であるプリント配線１２０を介して半導体集積回路１００と半導体集積回路１１０とが接続されると、信号伝送システム１が構成される。半導体集積回路１００および１１０は後述の処理を行って、半導体集積回路１００または１１０の駆動電流制御回路（図示せず）のインピーダンスとプリント配線１２０のインピーダンスとを整合させる。図１（ａ）の場合と同様に、半導体集積回路１００および１１０の双方に駆動電流制御回路が設けられている場合には、その双方の出力インピーダンスとプリント配線１２０のインピーダンスとを整合させる。この結果、プリント配線１２０を介して半導体集積回路１００と半導体集積回路１１０との間で信号が高速で伝送可能になり、伝送効率が向上する。
図１（ｂ）では、プリント配線板上の半導体集積回路１００および１１０によって信号伝送システム１が構成される例を説明した。しかし１つのチップ上に集積された特定の回路間においても信号伝送システム１を構成することができる。
図１（ａ）および（ｂ）のいずれの信号伝送システム１においても、インピーダンスを整合させた後、所定の時間間隔（例えば数秒〜数十秒の間隔）でインピーダンス整合処理を繰り返して実行し、インピーダンスを動的に再整合させることができる。これにより、供給される電源電圧変化、温度変化等に起因して生じるインピーダンスの不整合を解消できる。
また、図１（ａ）および（ｂ）に示す信号伝送システム１では、ＰＣ−ハードディスクドライブ間および半導体集積回路間で本実施形態によるインピーダンス整合処理が行われる。しかし、より特定するとＰＣ、ハードディスクドライブおよび半導体集積回路に備えられた各インターフェース部が整合処理を行う。そのようなインターフェースは本実施形態による処理を実行でき、信号伝送システムであるインターフェースシステム１を形成できる。
以下、本実施形態によるインピーダンスを整合する処理を実行するための構成および処理を説明する。
まず、図２を参照しながら信号伝送システム１の構成を説明する。上述のように、信号伝送システム１として多岐に亘る態様が考えられるため、以下では、信号伝送システム１が信号を送信する送信装置１００と信号を受信する受信装置１１０とを有するとして説明する。ただし、これは送信装置１００が信号を受信できないことを意味しない。送信装置１００は受信装置１１０の機能を含んでいてもよく、受信装置１１０は送信装置１００の機能を含んでいてもよい。また、信号伝送システム１は３以上の装置を含んでいてもよい。その場合には、図２は信号の授受を行う特定の２つの送信装置および受信装置を示していると考えることができる。
図２は、本実施形態による信号伝送システム１の機能ブロックの構造を示す。信号伝送システム１は、送信装置１００と受信装置１１０とを有する。送信装置１００と受信装置１１０とは、異なる信号を伝送する２本の伝送線路１２１、１２２によって接続されている。これらの伝送線路のうち、伝送線路１２１に関して定まるインピーダンスＺの値が、送信装置１００から受信装置１１０へ高速で信号を伝送する際に影響を与える。一方、伝送線路１２２は、受信装置１１０から送信装置１００への制御信号を伝送するための制御信号線として利用される。伝送線路１２２を介した信号の伝送は、伝送線路１２１を介して行われる信号の伝送と比較すると低速である。そのため、伝送する信号の反射によって発生する波形歪み、および、信号の反射が収まるまでに要する時間は高速伝送の場合ほど大きな問題ではない。すなわち伝送線路１２２に存在するインピーダンスは特に問題ではない。なお、伝送線路１２１および１２２は複数の伝送線路を束ねた一本のケーブルとして実現されていてもよい。
以下では、送信装置１００の各構成要素を説明した後、受信装置１１０の各構成要素を説明する。
送信装置１００は、内部回路１０１と、出力バッファ１０２と、駆動電流制御回路１０３と、駆動電流制御信号受信部１０４と、信号出力端子１０５と、信号入力端子１０６とを備えている。
内部回路１０１は、送信装置１００固有の機能を実現する回路であり、受信装置１１０へ送信する信号等を出力する。例えば、送信装置１００が図１（ａ）のＰＣである場合には、内部回路１０１は、広くＣＰＵ、メモリ、マザーボードに載置された他の半導体チップ等である。さらに、送信装置１００がインターフェース機能を主要な機能とする装置（インターフェースカード等）である場合には、内部回路１０１は実装される側の機器との接続を確保する回路である。また、送信装置１００が図１（ｂ）の半導体集積回路である場合には、内部回路１０１は所定の演算を行う演算回路等である。
内部回路１０１は、所定のテストパターン信号を出力バッファ１０２に送る。出力バッファ１０２は、内部回路１０１から出力された信号を一時的に蓄積し、ローレベルとハイレベルとが繰り返し変化する信号を出力する。
駆動電流制御回路（以下、「制御回路」と記述する）１０３は、所定の駆動電流によって伝送線路１２１を駆動し、出力バッファ１０２から出力された信号に応じた信号を伝送線路１２１に出力する。また制御回路１０３は、制御信号を受け取り、その制御信号に基づいて駆動電流の電流量を変化させる。制御回路１０３の具体的な構成は、図３を参照しながら後述する。
駆動電流制御信号受信部（以下、「受信部」と記述する）１０４は、信号入力端子１０６において受信した信号を受け取り、所定の変換を行って制御信号を出力する。受信部１０４が受け取る信号は外部の装置（受信装置１１０）からの所定の動作を指示する指示信号であり、出力する信号は送信装置１００内の構成要素の動作を制御する制御信号である。受信部１０４の具体的な構成は、図４を参照しながら後述する。
信号出力端子１０５および信号入力端子１０６は、送信装置１００が外部との通信を行う際にそれぞれ直接信号を出力し、受け取る通信部である。信号出力端子１０５は伝送線路１２１の一方の端部と接続される。信号出力端子１０５は、制御回路１０３からの信号を伝送線路１２１へ出力する。また信号入力端子１０６は伝送線路１２２の一方の端部と接続される。信号入力端子１０６は伝送線路１２２を介して信号を受信する。
次に、受信装置１１０の構成を説明する。受信装置１１０は、内部回路１１１と、電圧検出部１１２と、駆動電流制御信号生成部１１３と、出力バッファ１１４と、信号入力端子１１５と、信号出力端子１１６と、駆動電流生成回路１１７とを備えている。
内部回路１１１は、受信装置１１０固有の機能を実現する回路であり、送信装置１００から受信した信号を処理する。例えば、受信装置１１０が図１（ａ）のハードディスクドライブである場合には、内部回路１１１は、広くハードディスクドライブの信号処理用ＬＳＩ、バッファ、アクセスアームやスピンドルモータの駆動回路等である。さらに、受信装置１１０がインターフェース機能を主要な機能とする装置（インターフェースカード等）である場合には、内部回路１１１は実装される側の機器との接続を確保する回路である。また、受信装置１１０が図１（ｂ）の半導体集積回路である場合には、内部回路１１１は所定の演算を行う演算回路等である。
電圧検出部１１２は、入力電圧の変化に基づく一定のタイミングで信号入力端子１１５の電圧値を検出し、その電圧値が所定の範囲に入っているか否かを示す電圧検出信号を生成する。所定の範囲は、少なくとも２つの判定基準値によって規定される。例えば電圧検出信号は、第１の判定基準値よりも大きいか否かを示す信号と、第２の判定基準値よりも大きいか否かを示す信号とを含む。これにより電圧値が当該範囲に入るか、当該範囲よりも大きいまたは小さいかを判定できる。電圧検出部１１２の具体的な構成は、図５を参照しながら後述する。なお図２では、電圧検出部１１２は信号入力端子１１５の電圧を直接検出するように記載されているが、直接検出しなくてもよい。また電圧値以外の伝送線路１２１の他の電気的な特性、例えば電力値、電流値等を検出してもよい。
駆動電流制御信号生成部（以下、「制御信号生成部」と記述する）１１３は、電圧検出信号を受け取って、その信号に基づいて指示信号を生成する。指示信号は、送信装置１００の制御回路１０３に対して駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する信号である。制御信号生成部１１３の具体的な構成は、図５を参照しながら後述する。出力バッファ１１４は、内部回路１０１から出力された信号を一時的に蓄積し、駆動電流生成回路１１７に出力する。
駆動電流生成回路１１７は、出力バッファ１１４から指示信号を受け取り、所定の駆動電流で伝送線路１２２を駆動して指示信号を出力する。
信号入力端子１１５および信号出力端子１１６は、受信装置１１０が外部との通信を行う際にそれぞれ直接信号を受け取り、出力する通信部である。信号入力端子１１５は伝送線路１２１の他方の端部と接続され、伝送線路１２１を介して信号を受信する。信号出力端子１１６は伝送線路１２２の他方の端部と接続される。信号出力端子１１６は、駆動電流生成回路１１７からの信号を伝送線路１２２へ出力する。
次に、上述の各構成要素のより具体的な構成を説明する。
図３は、送信装置１００の制御回路１０３の回路構成を示している。制御回路１０３は、信号線３０１において出力バッファ１０２から出力された信号を受け取り、その信号に応じて規定されたタイミングを有する信号を信号線３０２から出力する。
制御回路１０３は、制御信号入力端子群３０３と、出力駆動能力調整用トランジスタ群３０４と、Ｌｏｗ電圧出力用トランジスタ３０５と、Ｈｉｇｈ電圧出力用トランジスタ３０６と、電源３０７とを含む。信号線３０１は、トランジスタ３０５および３０６のゲート電極に接続されている。出力駆動能力調整用トランジスタ群３０４はＬｏｗ電圧出力用トランジスタ３０５およびＨｉｇｈ電圧出力用トランジスタ３０６と直列に接続されている。出力駆動能力調整用トランジスタ群３０４には、信号線３０１に印加された信号がハイレベルかローレベルかに応じてトランジスタ群３０４のソース電極には接地電圧または電源３０７の電圧が与えられる。トランジスタ群３０４の各ゲート電極は制御信号入力端子群３０３と接続されており、受信部１０４からの制御信号が印加される。制御信号は各トランジスタ３０４へ個別に入力されるパラレルな信号である。この結果、トランジスタ群３０４のトランジスタを選択的にオンまたはオフできる。オンされたトランジスタのドレイン電極の電圧は電源３０７の電圧または接地電圧に等しくなる。また所定の電流が信号線３０２を介して出力される。以上の動作原理により、制御回路１０３では制御信号に基づいて導通するトランジスタの数が制御され、制御回路１０３の出力インピーダンスを変化させることができる。なお、制御回路１０３の駆動能力は、実際に駆動が予測される各種伝送線路のインピーダンス幅以上の調整幅を持つように設定する。
次に、図４は、受信部１０４のブロック構成を示している。信号線５０１は、信号入力端子１０６を介して受信されたシリアルデータ信号５０１を伝送する。シリアル／パラレル変換回路（以下、「Ｓ／Ｐ変換回路」と称する）５０２はシリアルデータをパラレルデータに変換する。保持回路５０３はそのパラレルデータを保持し、保持していたパラレルデータを出力する。パラレルデータは制御信号として制御回路１０３の制御信号入力端子群３０３に出力される。
図５は、受信装置１１０の電圧検出部１１２および制御信号生成部１１３の機能ブロック構成を示している。まず電圧検出部１１２は、フリップフロップ（以下、Ｆ／Ｆと呼ぶ）４０１、４０２と、比較器４０３、４０４、４０５と、遅延回路４０６とを有する。電圧検出部１１２は、伝送線路１２１の信号入力端子１１５における信号を信号線４１１を介して受け取る。比較器４０３、４０４、４０５は信号線４１１に並列に接続されており、信号入力端子１１５における信号を同時に受け取る。比較器４０３、４０４、４０５はまた、それぞれ信号線４０７、４０８、４０９を介して基準電圧ＶＲＥＦ１、ＶＲＥＦ２、ＶＲＥＦ３を受け取る。ここではＶＲＥＦ１＜ＶＲＥＦ２＜ＶＲＥＦ３とする。比較器４０３は、入力された信号の電圧の値と基準電圧ＶＲＥＦ１とを比較して、大きい方の信号を出力する。基準電圧ＶＲＥＦ１として、例えば、想定する伝送線路１２１のインピーダンス幅および駆動電流制御回路のインピーダンス可変範囲から最も初期の入力端での最低初期電圧を算出し、その振幅が検出可能である範囲で最大の電圧として決定することができる。比較器４０４および４０５も同様に、入力された信号の電圧と基準電圧ＶＲＥＦ２、および、入力された信号の電圧とＶＲＥＦ３とを比較し、大きい方の信号を出力する。
基準電圧ＶＲＥＦ２、ＶＲＥＦ３は、受信装置１１０の接続対象である送信装置１００の駆動性能と関連して決定することができる。具体的には、ＶＲＥＦ２およびＶＲＥＦ３は、制御回路１０３（図３）の電源３０７の電圧Ｖに対して、ＶＲＥＦ２＜Ｖ＜ＶＲＥＦ３となるように設定する。接続可能な送信装置１００の駆動電圧は予めわかっているので、受信装置１１０の製造時等において基準電圧ＶＲＥＦ２およびＶＲＥＦ３の値を設定できる。なお、基準電圧ＶＲＥＦ１〜３の値は、外部から入力してもよい。
比較器４０３および４０４の出力は、フリップフロップ４０１、４０２（以下、「Ｆ／Ｆ」と称する）と接続されている。Ｆ／Ｆ４０１、４０２は、遅延回路４０６から出力されるサンプリング信号に基づいて動作する。遅延回路４０６は、基準電圧ＶＲＥＦ１以上の電圧を有する信号を受け取ると、その信号を所定時間保持して出力する。すなわち入力を遅延させて出力する。この出力がサンプリング信号である。サンプリング信号により、Ｆ／Ｆ４０１、４０２は信号線４１１を介して受け取った電圧が基準電圧よりも小さい場合には“０”を、大きい場合には“１”をセットする。Ｆ／Ｆ４０１、４０２にセットされた各値は、電圧検出信号として出力される。
Ｆ／Ｆ４０１、４０２の出力は、制御信号生成部１１３の内部のカウンタ回路４５１を経由して保持回路４５２に入力され、さらに保持回路４５２はパラレル／シリアル変換回路（以下、Ｐ／Ｓ変換回路と呼ぶ）４５３に入力される。より具体的には、制御信号生成部１１３のカウンタ回路４５１は、電圧検出部１１２から出力された電圧検出信号を受け取り、以下のように動作する。すなわちカウンタ回路４５１は、Ｆ／Ｆ４０１、４０２の出力が“０”、“０”の場合には、制御回路１０３内に設けられたトランジスタ群３０４のうちの駆動するトランジスタの数を１つ増加させる指示信号を生成する。逆にＦ／Ｆ４０１、４０２の出力が“１”、“１”の場合には、制御回路１０３内に設けられたトランジスタ群３０４のうちの駆動するトランジスタの数を１つ減少させる指示信号を生成する。またＦ／Ｆ４０１、４０２の出力が“０”、“１”の場合には、制御回路１０３の駆動能力制御動作を停止する信号を出力する。出力された指示信号は、保持回路４５２に保持され、出力される。Ｐ／Ｓ変換回路４５３は、保持回路４５２から出力された指示信号をシリアルデータの信号に変換して、信号線４５４に出力する。
次に、図６は、駆動電流生成回路１１７の回路構成を示している。駆動電流生成回路１１７は、制御回路１０３と同様、伝送線路を駆動するために設けられているので、その構成は制御回路１０３の構成と類似する。制御回路１０３と異なり、出力段のトランジスタとして１つのトランジスタ７０４が設けられている。トランジスタ７０４が複数ではなく１つである理由は、伝送線路１２２を駆動するために必要な電流値を微調整する必要がないからである。トランジスタ７０４のゲート電極は制御信号入力端子７０３と接続されており、その端子７０３に入力された信号により、出力用トランジスタ７０４のオン状態とオフ状態を切り替えることができる。ただしここでは常にオン状態が維持されている。なお、トランジスタ７０５および７０６のゲート電極は信号線７０１と接続されており、出力バッファ１１４からの出力信号が印加されることによって出力電圧を変更する構成は制御回路１０３と同様である。また、出力用トランジスタ７０４がＬｏｗ電圧出力用トランジスタ７０５およびＨｉｇｈ電圧出力用トランジスタ７０６と直列に接続されている構成も制御回路１０３と同様である。駆動電流生成回路１１７は所定の駆動電流で伝送線路１２２を駆動し、信号出力端子１１６を介して指示信号を出力する。上述のように、指示信号は送信装置１００の受信部１０４においてパラレルデータに変換されて制御信号として利用される。
ここで、図７を参照しながら、駆動電流出力回路１０３の駆動能力（出力インピーダンス）が伝送信号波形の歪みに与える影響を説明し、その影響を考慮して制御回路１０３に要求される動作を説明する。
図７（ａ）〜（ｄ）は、制御回路１０３の出力インピーダンスと伝送線路１２１のインピーダンスとの関係に応じた受信装置１１０側の過渡電圧波形を示す図である。図７（ａ）〜（ｄ）に共通する事項を説明する。まず時刻ｔｓは、信号入力端子１１５において基準電圧ＶＲＥＦ１を最初に超えた時刻である。時刻ｔｐは、時刻ｔｓから所定時間経過後の時刻である。「所定時間」は、図５に示す電圧検出部１１２内の遅延回路４０６が出力を遅延する時間である。
図７（ａ）は、駆動電流出力回路１０３の出力インピーダンス値が伝送線路１２１のインピーダンス値よりも大きい場合の、信号入力端子１１５の過渡電圧波形６０１を示す。時刻ｔｐから電圧の測定を開始する。時刻ｔｐにおける電圧（以下、入力端での「初期電圧」と称する）は、基準電圧ＶＲＥＦ２およびＶＲＥＦ３に達していない。電圧検出部１１２は、時刻ｔ２、ｔ３、ｔ４において順に電圧を検出し、時刻ｔ４において基準電圧ＶＲＥＦ２およびＶＲＥＦ３によって規定される範囲内に入ったことを検出する。例えば、伝送周波数が１ＧＨｚの場合には、時刻ｔ１とｔ２との間は１ナノ秒である。なお、時刻ｔｐは時刻ｔ１とｔ２の間の時刻とする。
図７（ｂ）は、図７（ａ）よりも出力インピーダンス値が小さい場合の信号入力端子１１５の過渡電圧波形６０２を示す。出力インピーダンス値を小さくして駆動能力を上げることにより、入力端での初期電圧は基準電圧ＶＲＥＦ１を大きく超えているが、基準電圧ＶＲＥＦ２には達していない。電圧ＶＲＥＦ２およびＶＲＥＦ３に達する時刻は時刻ｔ３である。
図７（ｃ）は、図７（ｂ）よりも出力インピーダンス値が小さい場合の信号入力端子１１５の過渡電圧波形６０３を示す。出力インピーダンス値をさらに小さくして駆動能力を上げることにより、時刻ｔ１において入力端での初期電圧は基準電圧ＶＲＥＦ２およびＶＲＥＦ３の中間の電圧に達している。そして時刻ｔ１以降でも電圧は安定している。安定する時刻は図７（ａ）および（ｂ）の例と比較して明らかに早い。
図７（ｄ）は、図７（ｃ）よりも出力インピーダンス値が小さい場合の信号入力端子１１５の過渡電圧波形６０４を示す。入力端での初期電圧は、時刻ｔ１において基準電圧ＶＲＥＦ２およびＶＲＥＦ３を超えている。しかし、時刻ｔ２では逆に電圧ＶＲＥＦ２よりも電圧が低下する（以下、このような波形の状態を、波形の歪み、と呼ぶ）。この後、時刻ｔ３において再び基準電圧ＶＲＥＦ２およびＶＲＥＦ３を超え、時刻ｔ４以降、基準電圧ＶＲＥＦ２およびＶＲＥＦ３の中間の電圧に収束する。
よって、受信装置１１０の内部回路１１１は、図７（ｃ）の波形６０３の場合に、送信装置１００の出力バッファ１０２が出力した信号を最も早くかつ確実に受信できるといえる。以上から、入力端での初期電圧がＶＲＥＦ２とＶＲＥＦ３の中間の電位であれば、信号入力端子１１５で最適な伝送波形を得ることができるといえる。
以下、図２および図８を参照しながら、信号伝送システム１において行われるインピーダンスの整合処理を説明する。この処理は、例えば送信装置１００および受信装置１１０の通信コントローラ（図示せず）の制御に基づいて行われる。通信コントローラは、ＥＥＰＲＯＭ等のプログラムを解析して実行することにより各構成要素に指示を与える。以下では、送信装置１００および受信装置１１０の間で接続が確立され、信号の高速伝送を開始する際に実行される処理として説明する。
本実施形態では、送信装置１００が信号伝送を開始する前（例えば送信装置１００の電源電源投入直後）の初期状態において、制御回路１０３の出力インピーダンスを最大に設定する。これは駆動能力を最小にすることと同じである。また受信装置１１０の信号入力端子１１５における入力インピーダンスは無限大とする。
図８は、信号伝送システム１におけるインピーダンスの整合処理の手順を示すフローチャートである。図の左側のブロックは送信装置の動作であり、右側のブロックは受信装置の動作である。なお、以下で明らかになるように、受信装置は信号伝送システム１においては送信装置１００の出力インピーダンスの設定を補助する機能を有している。
まず、送信装置１００の内部回路１０１は、ステップ８０１においてテストパターン信号を生成する。このテストパターン信号に基づいて、出力バッファ１０２はローレベルとハイレベルが繰り返し切り替わる信号を出力する。ステップ８０２において、制御回路１０３は、まず最小の駆動電流によって伝送線路を駆動してテストパターン信号に基づく信号を出力する。
そして、ステップ８０３において、電圧検出部１１２は、伝送線路１２１に接続された受信装置１１０側の信号入力端子１１５での初期電圧を検出する。検出は、出力がローレベルからハイレベルに遷移するときに、基準電圧ＶＲＥＦ１に到達した時刻ｔｓから遅延させた時刻ｔｐ（図６）において行われる。
ステップ８０４において、電圧検出部１１２は検出した電圧値が最適な受信レベルの範囲に入っているか否かを判定する。この判定は、信号入力端子１１５での初期電圧の波形および電圧値が、図７（ｃ）に示す状態を示しているか否かの判定である。図７（ｃ）に示す最適な範囲に入っていない場合にはステップ８０５に進み、範囲に入っている場合にはステップ８０７へ進む。
ステップ８０５では、電圧検出部１１２内の２つのＦ／Ｆ４０１および４０２は、“０”および“０”を出力する。制御信号生成部１１３はこの出力信号に基づいて指示信号を生成する。指示信号は駆動電流の増加を指示する信号であり、出力バッファ１１４および駆動電流生成回路１１７を介して送信装置１００に送られる。受信部１０４は、受信した指示信号から制御信号を生成し、ステップ８０６において、制御回路１０３は制御信号に基づいて駆動電流を一段階増加して伝送線路１２１を駆動し、再びテストパターン信号に基づく信号を出力する。受信装置１１０は、信号入力端子１１５での初期電圧を検出する処理を行い、ステップ８０３以降の処理を繰り返す。
一方、ステップ８０７では、制御信号生成部１１３は指示信号を生成して、送信装置１００に駆動電流の変更（増加）の停止を指示する。これは現在駆動している出力段のトランジスタの数を固定することを意味する。制御信号生成部１１３は、その数を特定するデータを制御回路内に配したフリップフロップ、ＲＡＭ等の保持回路４５２に保持する。なお、このとき電圧検出部１１２内の２つのＦ／Ｆ４０１および４０２は、“０”および“１”を出力し、制御回路１０３の出力インピーダンスが最適値であることを示している。
ステップ８０８では、制御回路１０３は、現在の駆動電流の電流量の設定値を保持し、その設定値に基づく駆動電流によって伝送線路１２１を駆動する。以上の処理により、制御回路１０３の出力インピーダンスと伝送線路１２１のインピーダンスとの関係に応じたインピーダンスの整合処理は終了する。
本実施形態では、制御回路１０３内の導通するトランジスタ数を制御して、受信装置１１０において検出される初期電圧が所定の範囲に入るまで制御回路１０３の出力インピーダンスを変化させる。受信装置１１０側で検出される初期電圧が所定の範囲に入ったとき、制御回路１０３の出力インピーダンスは最適に設定され、図７（ｃ）の波形６０３で示されるように歪みのない波形により実際の信号伝送を行うことができる。伝送線路１２１および１２２は、例えばＵＳＢケーブル等の取り外し可能であってもよいし、プリント配線基板上に固定されたプリント配線であってもよい。
以上、信号伝送システム１において行われるインピーダンスの整合処理を説明した。上述の説明は、信号の立ち上がりで出力駆動能力を調整するとして説明したが、信号の立下りで調整することもできる。この場合は、判定値が異なるだけであり手順は同様である。また、処理の開始時には制御回路１０３の出力インピーダンスは最大（伝送線路１２１の駆動能力は最小）であるとして説明したが、出力インピーダンスを最小（駆動能力を最大）とすることもできる。初期状態の出力インピーダンスを最小にして処理を開始した場合には、その後の制御により、出力インピーダンスを増加することになる。
なお、本実施形態ではＰ／Ｓ変換回路４５３およびＳ／Ｐ変換回路５０２を使用し、駆動電流制御信号の伝送にはシリアルデータを用いた。しかしシリアルデータには限定されない。保持回路４５２からの出力を駆動受信部１０４が受信できれば、どのような形式の伝送データであってもかまわない。さらに上述の説明では、インピーダンスの調整は内部回路１０１からのテストパターン信号に基づいて行われるとした。しかし、テストパターン信号ではなく、実際のデータ転送時の信号の立ち上がりおよび立ち下がり等を利用して上述の処理を行ってもよい。例えば、送信装置１００および受信装置１１０の接続確立時には上述のテストパターン信号を利用してインピーダンスの整合をとり、データの伝送が開始された後は、所定時間間隔で伝送中のデータの立ち上がりおよび立ち下がりの少なくとも一方を利用してインピーダンスを動的に再整合させてもよい。
（実施形態２）
図９は、本実施形態による信号伝送システム２の機能ブロックの構造を示す。実施形態１による信号伝送システム１と同様、信号伝送システム２もまた、図１（ａ）および（ｂ）の態様で実現される。以下では信号伝送システム２が、信号を送信する送信装置２００と信号を受信する受信装置２１０とを有するとして説明する。ただし、これは送信装置２００が信号を受信できないことを意味するのではなく、送信装置２００は受信装置２１０の機能を含んでいてもよい。また受信装置２１０は送信装置２００の機能を含んでいてもよい。
信号伝送システム２は、送信装置２００と受信装置２１０とを有する。実施形態１の信号伝送システム１と異なり、送信装置２００と受信装置２１０とは、信号を伝送する１本の伝送線路１２３によって接続されている。伝送線路１２３に関して定まるインピーダンスＺの値が、送信装置２００から受信装置２１０へ高速で信号を伝送する際に影響を与えるため、送信装置２００の駆動回路の出力インピーダンスと伝送線路１２３のインピーダンスとの整合を取る必要がある。
以下では、まず送信装置２００を説明し、その後受信装置２１０を説明する。なお送信装置２００および受信装置２１０を構成する要素のうち、図２の送信装置１００および受信装置１１０の構成要素と基本的に同じ機能を有する要素には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。特に説明した場合には、その説明に関する機能を付加的に有するとする。
送信装置２００は、内部回路１０１と、出力バッファ１０２と、制御回路１０３と、受信部１０４と、信号入出力端子２０５とを備えている。信号入出力端子２０５は、送信装置２００が外部との通信を行う際に直接信号を授受する通信部である。信号入出力端子２０５は伝送線路１２３の一方の端部と接続され、制御回路１０３からの信号を伝送線路１２３へ出力し、伝送線路１２３を介して受信装置２１０から指示信号を受信する。
また、受信装置２１０は、内部回路１１１と、電圧検出部１１２と、制御信号生成部１１３と、出力バッファ１１４と、信号入出力端子２１５と、信号出力端子１１６と、駆動電流生成回路１１７とを備えている。信号入出力端子２１５は、送信装置２００が外部との通信を行う際に直接信号を授受する通信部である。信号出力端子２１５は伝送線路１２３の他方の端部と接続され、伝送線路１２３を介して送信装置２００からの信号を受信し、駆動電流生成回路１１７からの指示信号を伝送線路１２３へ出力する。
送信装置２００および受信装置２１０は１本の伝送線路１２３によって接続されているため、送信装置２００から受信装置２１０への信号伝送と、受信装置２１０から送信装置２００への信号伝送との競合を回避する必要がある。競合の回避のためには、装置間の信号伝送のタイミングと、各装置の構成要素の動作タイミングの両方を調整する必要がある。
装置間の信号伝送のタイミングは以下のように調整できる。例えば、送信装置２００がテストパターン信号に応じた信号を１ｍ秒ごとに送信し、受信装置２１０は、信号が伝送されていない期間中に指示信号を送信装置２００に送る。すなわち、いわゆる時分割で信号の送信および受信を行う。または、送信装置２００は、テストパターン信号に応じた信号を伝送線路１２３に送出した後は、受信装置２１０からの制御信号を受け取るまで制御回路１０３の動作を停止させる。
各装置の構成要素の動作タイミングは以下のように調整できる。例えば、送信装置２００から受信装置２１０へ信号を伝送する場合は、受信装置２１０の駆動電流生成回路１１７の内部の出力用トランジスタ７０４をオフにする。これにより駆動電流生成回路１１７の出力は高インピーダンス状態になり、送信装置２００の制御回路１０３からの信号に関連して発生する電圧を電圧検出部１１２および内部面路１１１において検出できる。一方、受信装置２１０から送信装置２００へ指示信号を伝送する場合は、制御回路１０３の内部の出力駆動能力調整用トランジスタ３０４群（図３）をすべてオフにする。これにより制御回路１０３の出力は高インピーダンス状態になり、受信装置２１０から出力された信号を受信部１０４において受信できる。
以下、信号伝送システム１において行われるインピーダンスの整合処理を説明する。処理の流れは、図８に示す実施形態１の信号伝送システム１におけるフローチャートと概ね同じである。
本実施形態では、送信装置２００が信号伝送を開始する前（例えば送信装置２００の電源投入直後）の初期状態において、制御回路１０３の出力インピーダンスを最大値に設定する。これは駆動能力を最小にすることと同じである。以下では、伝送線路１２３から見た信号入出力端子２０５における入力インピーダンスはほぼ無限大とする。
また、インピーダンスの整合処理の開始当初には、送信装置２００の出力インピーダンスを調整する処理を助けることができるように受信装置２１０も所定の初期状態に移行している。具体的には、受信装置２１０内の駆動電流生成回路１１７では、内部の出力用トランジスタがオフにされ、高インピーダンス状態に保持されている。以下では、受信装置２１０の信号入出力端子２１５における入力インピーダンスは無限大として説明する。
出力インピーダンスの調整シーケンスは以下のとおりである。まず送信装置２００の内部回路１０１はテストパターン信号を生成する。このテストパターン信号に基づいて、出力バッファ１０２はローレベルとハイレベルが繰り返し切り替わる信号を出力する。制御回路１０３は、まず最小の駆動電流によって伝送線路を駆動してテストパターン信号に基づく信号を出力する。
一方、受信装置２１０の電圧検出部１１２は、伝送線路１２３に接続された受信装置２１０側の信号入力端子２１５での初期電圧を検出する。検出は、出力がローレベルからハイレベルに遷移するときに、基準電圧ＶＲＥＦ１に到達した時刻ｔｓから遅延させた時刻ｔｐ（図６）において行われる。
電圧検出部１１２は検出した電圧値が最適な受信レベルの範囲に入っているか否かを判定する。電圧検出部１１２によって検出された初期電圧が、図７（ａ）に示す波形６０１の時刻ｔｐにおける電圧値のように基準電圧ＶＲＥＦ２およびＶＲＥＦ３より低い場合には、電圧検出部１１２内の２つのＦ／Ｆ４０１および４０２は、“０”および“０”を出力する。この出力は、現在の駆動能力が低すぎることを表す。電圧検出部１１２から“０”、“０”信号を受け取ると、制御信号生成部１１３は内部のカウンタ回路４５１において駆動能力を一段増加する指示信号を生成する。制御信号生成部１１３は、指示信号を保持回路４５２で保持するとともに、その指示信号によって出力バッファ１１４および駆動電流生成回路１１７を介して送信装置１００に駆動電流の増加を指示する。
すなわち、制御回路１０３の出力を高インピーダンス状態にホールドし、保持回路４５２に保持していた指示信号を出力バッファ１１４、駆動電流生成回路１１７を介して出力する。駆動電流生成回路１１７の出力は、信号入出力端子２１５、伝送線路１２３、信号入出力端子２０５を介して、受信部１０４に受信される。受信装置２１０は、出力バッファ１１４を高インピーダンス状態に保持し、制御回路１０３は高インピーダンス状態を解除する。
受信部１０４は、受信した指示信号から制御信号を生成する。制御回路１０３は制御信号に基づいて駆動電流を一段階増加して伝送線路１２１を駆動し、再びテストパターン信号に基づく信号を出力する。受信装置１１０は、信号入力端子１１５での初期電圧を検出する処理を行い、基準電圧ＶＲＥＦ２およびＶＲＥＦ３により規定される範囲に入るまで処理を繰り返す。なお以後の処理は実施形態１の信号伝送システム１に関連して説明した処理と同じなので、その説明は省略する。初期電圧が基準電圧ＶＲＥＦ２およびＶＲＥＦ３により規定される範囲に入ると、制御回路１０３の出力インピーダンスと伝送線路１２１のインピーダンスとが整合したとして処理を終了する。なお、インピーダンス調整完了後は、駆動電流生成回路１１７の出力インピーダンスは、再び調整シーケンスが行われるまで高インピーダンス状態を保持される。
次に、制御信号生成部１１３から、伝送路１２３を介して受信部１０４に信号を送信する手順を説明する。
制御信号生成部１１３から送出される指示信号は、受信部１０４において正しく受信されなければならない。上述のように、図７（ｃ）に示す波形６０３は最適な伝送波形であり、このとき正確に最も高速に信号の伝送を行うことができる。一方、波形６０１、６０２は基準電圧ＶＲＥＦ２とＶＲＥ３の間に電圧が確定するまで波形６０３の場合よりも長い時間を要する。すなわち波形６０３による信号の伝送よりも低速である。しかし、信号の伝送は正しく行うことができる。図７（ａ）〜（ｃ）の波形から明らかなように出力インピーダンスが小さい場合は電圧の変化が収まるまでの時間も早く、高速に信号を送ることができる。逆に、出力インピーダンスが大きい場合は低速ではあるが信号を正しく送ることができる可能性が比較的高い。なお、図７（ｄ）の波形６０４は基準電圧ＶＲＥＦ２とＶＲＥＦ３の間に電圧が確定するまでに波形の歪みが認められる。よって信号を正しく伝送することができないことは明らかである。
いま、図７（ｃ）に示す波形６０３による信号伝送を可能とする制御回路１０３の出力インピーダンスをＺ３［Ω］、図７（ｂ）および（ａ）に示す波形６０２、６０１による信号伝送を可能とする出力インピーダンスをそれぞれＺ２［Ω］、Ｚ１［Ω］とすると、Ｚ３＜Ｚ２＜Ｚ１の関係が成立している。
インピーダンス調整シーケンスの際を除けば、送信装置２００の内部回路１０１は、受信装置２１０の内部回路１１１に対して一般的なデータ信号を伝送する。データ信号の伝送は正しく高速に伝送できることが望ましい。一方、受信装置２１０の制御信号生成部１１３は、送信装置２００の電流制御信号受信部１０４に対して指示信号（制御信号）を伝送する。指示信号は、受信装置２１０の駆動電流生成回路１１７を経由して伝送される。ここで駆動電流生成回路１１７の出力インピーダンスは可変ではなく固定である。
受信装置２１０から送信装置２００への指示信号は、図７（ｃ）の波形６０３を用いて正確かつ高速に伝送できることが望ましい。ただし、より重視されるのは正確さである。指示信号の伝送を正確に行うことができれば、インピーダンス調整後は、図７（ｃ）の波形６０３を用いて指示信号を伝送できるからである。よって図７（ｃ）の波形６０３を用いることができない場合には、少なくとも図７（ｂ）に示す波形６０２または図７（ａ）に示す波形６０１を用いて指示信号を伝送する必要がある。なお、波形６０４のような波形の歪みが含まれる場合は、正しく指示信号を伝送できなくなる。
インピーダンス調整完了後の制御回路１０３の出力インピーダンスをＡ［Ω］、制御データを伝送する際の駆動電流生成回路１１７の出力インピーダンスをＢ［Ω］とすると、出力インピーダンスＢは、Ａ＜Ｂ  なる関係が成り立つ値の範囲の中で決めることができる。Ｂが比較的小さい場合は、調整シーケンスに要する時間を小さくすることができる。また、Ｂが比較的大きい場合は、伝送線路１２３のインピーダンスのバラツキ等があってもそのばらつきを吸収でき、余裕ができる。ただし、制御データの伝送は低速になる。従来、送信装置２００から受信装置２１０へ高速に信号を伝送する場合には、信号の品位を保つためにインピーダンスが高精度である高価な配線基板やケーブルを使用せざるを得なかった。しかし、本発明によれば、受信装置２１０から送信装置２００へ指示信号を正確に伝送できることが保証されれば、安価な配線基板やケーブルを使用しても正確かつ高速な信号の伝送が可能になる。
以上、本発明によるインピーダンスの整合処理に関連する実施形態１および２を説明した。本発明では、説明の便宜上、インピーダンスを整合させる伝送線路を１本に限って説明したが、１本に限定されることはない。例えば、伝送線路が半導体チップ間を接続する複数のバスである場合には、バスごとに処理を実行できる。
信号伝送システムは、本発明によるインピーダンスの整合処理を実行するか否かを切り替えることができる。例えば、伝送線路が接続された後に、送信装置および受信装置の双方が本発明によるインピーダンス整合処理を実行可能であると判定すると、本発明による処理を行う。本発明による処理ができないと判定されると、インピーダンスの整合処理を行わず、または従来の手法によるインピーダンスの整合処理を行う。さらに伝送システムは、予め規定されている別の処理を行ってもよい。
これまでの信号伝送システム１および２の説明では、送信装置および受信装置は予め特定されていた。しかし、例えば図１（ａ）のＰＣとハードディスクドライブのような信号の送受信の両方が可能な２つの装置が接続された場合には、いずれが先に伝送線路とのインピーダンスの整合を取るかを規定する必要がある。この場合には、例えばパラメータとして半導体チップに保持されるチップ番号の大きさを比較し、番号の小さい方から先にインピーダンスの整合を行えばよい。
信号伝送システム１では、送信装置および受信装置の各通信コントローラ（図示せず）がシステム全体で図８のフローチャートの処理を実現するコンピュータプログラムを実行して、上述の処理を制御するとして説明した。送信装置において実行されるプログラムと受信装置において実行されるプログラムとは同じではないが、これらを１つのプログラム中の送信装置用の処理ルーチンおよび受信装置用の処理ルーチンとして規定することができる。通信コントローラは、自己が送信装置であるか受信装置であるかを認識し、状況に応じて必要な処理ルーチンを実行すればよい。このようなコンピュータプログラムは、フレキシブルディスク等の磁気記録媒体、フラッシュメモリ等の半導体記録媒体、および、光ディスク等の光記録媒体等の種々の記録媒体に記録可能であり、ネットワーク等の電気通信回線を介して伝送することもできる。さらにそのようなコンピュータプログラムを記憶した１以上の半導体記録媒体を含むチップセットを構成することもできる。
本発明によれば、伝送線路を介して接続された送信装置および受信装置を含む信号伝送システムにおいて、送信装置からの信号を検出した受信装置は、検出された信号の信号値に基づいて駆動電流の電流量を変化させる指示信号を送信装置に送る。送信装置はその信号に基づいて駆動電流を変化させることにより、伝送線路を駆動する送信装置側駆動回路の出力インピーダンスと、伝送線路のインピーダンスとを動的に整合させることができる。伝送線路ごとに、接続の都度、インピーダンスを整合させて伝送線路の特性の変化による信号の反射や歪みをなくすことができるので、信号伝送システム１では良好かつ高速な信号の伝送を実現できる。
本発明によれば、伝送線路の信号伝送特性を調整することができるので、送信装置および受信装置の特性（例えば半導体集積回路の出力バッファ特性）のばらつきや、伝送線路の特性（例えばプリント基板配線やケーブルの特性）のばらつきが存在しても、許容される信号伝送特性の範囲内でそれらのばらつきを吸収できるように設計できる。よって半導体集積回路やプリント基板等の製造上、余裕ができ、歩留まりを向上することができる。
本発明によれば、接続される伝送線路のインピーダンスに応じて送信装置および受信装置の出力インピーダンスを調整することにより、信号伝送が可能になるまでの過渡的な出力電流の消費を調整できる。過渡的な出力電流を必要最低限に抑えることにより、消費電力を低減できる。
【産業上の利用可能性】  本発明によれば、例えば、取り外し可能なケーブルで接続された家電機器間や、プリント基板上の配線で接続された半導体チップ間で信号を伝送する際のインピーダンスを整合させることができる。駆動回路の出力インピーダンスと伝送線路のインピーダンスとを動的に整合させることにより、高速な信号伝送を実現し、伝送効率を向上することができる。また本発明によれば、信号伝送時に消費される消費電力を伝送線路に適合させて必要最低限に抑えることができる。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成17年2月14日(2005.2.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送線路を介して受信装置と接続され、前記受信装置とともに信号伝送システムを構成する送信装置であって、
前記伝送線路の第１端部と接続される通信部と、
所定量の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する駆動電流制御部であって、制御信号に基づいて前記駆動電流の電流量を変化させる駆動電流制御部と
を備え、前記通信部は、前記伝送線路の第２端部に接続された前記受信装置から、前記駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する指示信号であって前記伝送線路の第２端部側において検出された信号値が所定の範囲に入っているか否かに基づいて生成された指示信号を前記制御信号として受信する送信装置。
【請求項２】
前記信号値が前記所定の範囲に入っている場合、前記通信部は前記駆動電流の電流量の変化停止を指示する指示信号を前記制御信号として受け取り、前記駆動電流制御部は前記制御信号に基づいて前記駆動電流の現在の電流量の設定値を保持する、請求項１に記載の送信装置。
【請求項３】
前記信号値が前記所定の範囲の下限値よりも小さい場合、前記通信部は前記駆動電流の増加を指示する指示信号を前記制御信号として受け取り、前記駆動電流制御部は前記制御信号に基づいて前記駆動電流を増加させる、請求項１に記載の送信装置。
【請求項４】
前記信号値が前記所定の範囲の上限値よりも大きい場合、前記通信部は前記駆動電流の減少を指示する指示信号を前記制御信号として受け取り、前記駆動電流制御部は前記制御信号に基づいて前記駆動電流を減少させる、請求項１に記載の送信装置。
【請求項５】
前記通信部は、前記伝送線路の第１端部と接続される第１端子と、前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続されて前記指示信号を受け取る第２端子とを備えている、請求項１に記載の送信装置。
【請求項６】
前記駆動電流制御部は、前記伝送線路を駆動して信号を送信することが可能であり、
前記駆動電流制御部からの信号の送信と、前記制御信号の受信とを時分割で行う、請求項１に記載の送信装置。
【請求項７】
前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動する際の出力インピーダンス値は、前記指示信号を出力する前記受信装置の出力インピーダンス値よりも小さい、請求項１に記載の送信装置。
【請求項８】
前記駆動電流制御部は、前記伝送線路を駆動して信号を送信することが可能であり、
前記駆動電流制御部が信号を伝送する速度は、前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度よりも速い、請求項１に記載の送信装置。
【請求項９】
前記伝送線路は前記通信部から取り外し可能である、請求項１に記載の送信装置。
【請求項１０】
伝送線路を介して送信装置と接続され、前記送信装置とともに信号伝送システムを構成する受信装置であって、前記送信装置は前記伝送線路の第１端部と接続されており、
前記伝送線路の第２端部と接続される通信部であって、所定の駆動電流によって駆動された前記伝送線路から信号を受け取る通信部と、
前記信号に基づいて前記伝送線路の前記第２端部側の信号値を検出し、前記信号値が所定の範囲に入っているか否かを示す検出信号を生成する検出部と、
前記検出信号に基づいて、前記駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する指示信号を生成する信号生成部と
を備え、前記通信部は前記送信装置に対して前記指示信号を出力する受信装置。
【請求項１１】
前記検出部によって前記信号値が前記所定の範囲に入っていることを示す検出信号が生成されると、前記信号生成部は、前記駆動電流の電流量の変化停止を指示する指示信号を生成する、請求項１０に記載の受信装置。
【請求項１２】
前記検出部によって前記信号値が前記所定の範囲の下限値よりも小さいことを示す検出信号が生成されると、前記信号生成部は、前記駆動電流の増加を指示する指示信号を生成する、請求項１０に記載の受信装置。
【請求項１３】
前記検出部によって前記信号値が前記所定の範囲の上限値よりも大きいことを示す検出信号が生成されると、前記信号生成部は、前記駆動電流の減少を指示する指示信号を生成する、請求項１０に記載の受信装置。
【請求項１４】
前記通信部は、前記伝送線路の第２端部と接続される第１端子と、前記伝送線路と異なる制御信号線と接続されて前記指示信号を出力する第２端子とを備えている、請求項１０に記載の受信装置。
【請求項１５】
前記送信装置は、前記伝送線路を前記所定の駆動電流によって駆動して信号を送信することが可能であり、
前記伝送線路からの信号の受信と、前記指示信号の送信とを時分割で行う、請求項１０に記載の受信装置。
【請求項１６】
前記所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する前記送信装置の出力インピーダンス値は、前記端子部から前記信号生成部までの出力インピーダンス値よりも小さい、請求項１０に記載の受信装置。
【請求項１７】
前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度は、前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動して信号を伝送する速度よりも遅い、請求項１０に記載の受信装置。
【請求項１８】
前記伝送線路は前記通信部から取り外し可能である、請求項１０に記載の受信装置。
【請求項１９】
伝送線路を介して受信装置の受信側インターフェースと接続され、前記受信装置とともに信号伝送システムを構成する送信装置において利用される送信側インターフェースであって、
前記伝送線路の第１端部と接続される通信部と、
所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する駆動電流制御部であって、制御信号に基づいて前記駆動電流の電流量を変化させる駆動電流制御部と
を備え、前記通信部は、前記伝送線路の第２端部に接続された前記受信装置から、駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する指示信号であって前記伝送線路の前記第２端部側において検出された信号値が所定の範囲に入っているか否かに基づいて生成された指示信号を前記制御信号として受信する、送信側インターフェース。
【請求項２０】
前記通信部は、前記伝送線路の第１端部と接続される第１端子と、前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続されて前記指示信号を受け取る第２端子とを備えている、請求項１９に記載の送信側インターフェース。
【請求項２１】
前記駆動電流制御部は、前記伝送線路を駆動して信号を送信することが可能であり、
前記駆動電流制御部からの信号の送信と、前記制御信号の受信とを時分割で行う、請求項１９に記載の送信側インターフェース。
【請求項２２】
前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動する際の出力インピーダンス値は、前記指示信号を出力する前記受信装置の出力インピーダンス値よりも小さい、請求項１９に記載の送信側インターフェース。
【請求項２３】
前記駆動電流制御部は、前記伝送線路を駆動して信号を送信することが可能であり、
前記駆動電流制御部が信号を伝送する速度は、前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度よりも速い、請求項１９に記載の送信側インターフェース。
【請求項２４】
伝送線路を介して送信装置の送信側インターフェースと接続され、前記送信装置とともに信号伝送システムを構成する受信装置において利用される受信側インターフェースであって、前記送信側インターフェースは前記伝送線路の第１端部と接続されており、
前記伝送線路の第２端部と接続される通信部であって、所定の駆動電流によって駆動された前記伝送線路から信号を受け取る通信部と、
前記通信部において受け取った前記信号に基づいて、前記伝送線路の前記第２端部側の信号値を検出して、前記信号値が所定の範囲に入っているか否かを示す検出信号を生成する検出部と、
前記検出信号に基づいて、前記駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する指示信号を生成する指示信号を生成する信号生成部と
を備え、前記通信部は前記送信装置に対して前記指示信号を出力する、受信側インターフェース。
【請求項２５】
前記通信部は、前記伝送線路の第２端部と接続される第１端子と、前記伝送線路と異なる制御信号線と接続されて前記指示信号を出力する第２端子とを備えている、請求項２４に記載の受信側インターフェース。
【請求項２６】
前記送信装置は、前記伝送線路を前記所定の駆動電流によって駆動して信号を送信することが可能であり、
前記伝送線路からの信号の受信と、前記指示信号の送信とを時分割で行う、請求項２４に記載の受信側インターフェース。
【請求項２７】
前記所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する前記送信装置の出力インピーダンス値は、前記端子部から前記信号生成部までの出力インピーダンス値よりも小さい、請求項２４に記載の受信側インターフェース。
【請求項２８】
前記受信側インターフェースが前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度は、前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動して信号を伝送する速度よりも遅い、請求項２４に記載の受信側インターフェース。
【請求項２９】
請求項１９に記載の送信側インターフェース、および、請求項２４に記載の受信側インターフェースを備え、前記送信側インターフェースと前記受信側インターフェースとを前記伝送線路によって接続したインターフェースシステム。
【請求項３０】
伝送線路を介して受信側チップと接続され、前記受信側チップとともに信号伝送システムを構成する送信側のチップであって、
前記伝送線路の第１端部と接続される通信部と、
所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する駆動電流制御部であって、制御信号に基づいて前記駆動電流の電流量を変化させる駆動電流制御部と
を備え、前記通信部は、前記伝送線路の第２端部に接続された前記受信装置から、駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する指示信号であって前記伝送線路の前記第２端部側において検出された信号値が所定の範囲に入っているか否かに基づいて生成された指示信号を前記制御信号として受信する、送信側チップ。
【請求項３１】
前記通信部は、前記伝送線路の第１端部と接続される第１端子と、前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続されて前記指示信号を受け取る第２端子とを備えている、請求項３０に記載の送信側チップ。
【請求項３２】
前記駆動電流制御部は、前記伝送線路を駆動して信号を送信することが可能であり、
前記駆動電流制御部からの信号の送信と、前記制御信号の受信とを時分割で行う、請求項３０に記載の送信側チップ。
【請求項３３】
前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動する際の出力インピーダンス値は、前記指示信号を出力する前記受信装置の出力インピーダンス値よりも小さい、請求項３０に記載の送信側チップ。
【請求項３４】
前記駆動電流制御部は、前記伝送線路を駆動して信号を送信することが可能であり、
前記駆動電流制御部が信号を伝送する速度は、前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度よりも速い、請求項３０に記載の送信側チップ。
【請求項３５】
伝送線路を介して送信側チップと接続され、前記送信側チップとともに信号伝送システムを構成する受信側チップであって、前記送信側チップは前記伝送線路の第１端部と接続されており、
前記伝送線路の第２端部と接続される通信部であって、所定の駆動電流によって駆動された前記伝送線路から信号を受け取る通信部と、
前記通信部において受け取った前記信号に基づいて、前記伝送線路の前記第２端部側の信号値を検出して、前記信号値が所定の範囲に入っているか否かを示す検出信号を生成する検出部と、
前記検出信号に基づいて、前記駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する指示信号を生成する指示信号を生成する信号生成部と
を備え、前記通信部は前記送信装置に対して前記指示信号を出力する、受信側チップ。
【請求項３６】
前記通信部は、前記伝送線路の第２端部と接続される第１端子と、前記伝送線路と異なる制御信号線と接続されて前記指示信号を出力する第２端子とを備えている、請求項３５に記載の受信側チップ。
【請求項３７】
前記送信装置は、前記伝送線路を前記所定の駆動電流によって駆動して信号を送信することが可能であり、
前記伝送線路からの信号の受信と、前記指示信号の送信とを時分割で行う、請求項３５に記載の受信側チップ。
【請求項３８】
前記所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する前記送信装置の出力インピーダンス値は、前記端子部から前記信号生成部までの出力インピーダンス値よりも小さい、請求項３５に記載の受信側チップ。
【請求項３９】
前記受信側チップが前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度は、前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動して信号を伝送する速度よりも遅い、請求項３５に記載の受信側チップ。
【請求項４０】
請求項３０に記載の送信側チップ、および、請求項３５に記載の受信側チップを備え、前記送信側チップと前記受信側チップとを前記伝送線路によって接続したチップ搭載基板。
【請求項４１】
伝送線路を介して受信装置と接続され、前記受信装置とともに信号伝送システムを構成する送信装置の出力インピーダンスを設定する方法であって、前記送信装置は、前記伝送線路の第１端部と接続される通信部および前記伝送線路を駆動する駆動電流制御部を備え、前記受信装置は、前記伝送線路の第２端部に接続されており、
前記方法は、
前記駆動電流制御部を動作させて所定量の駆動電流によって前記伝送線路を駆動するステップと、
前記伝送線路の第２端部側において検出された信号値が所定の範囲に入っているか否かに基づいて生成された指示信号を、前記駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する制御信号として受信するステップと、
前記制御信号に基づいて前記駆動電流の電流量を変化させるステップと
を包含するインピーダンス整合方法。
【請求項４２】
前記通信部は、前記伝送線路の第１端部と接続される第１端子と、前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続される第２端子とを備えており、
前記受信するステップは、前記第２端子において前記指示信号を受け取る、請求項４１に記載のインピーダンス整合方法。
【請求項４３】
前記駆動するステップは、前記駆動電流制御部を動作させて前記伝送線路を駆動して信号を送信し、
前記駆動電流制御部からの信号の送信と、前記制御信号の受信とを時分割で行うステップをさらに包含する、請求項４１に記載のインピーダンス整合方法。
【請求項４４】
前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動する際の出力インピーダンス値は、前記指示信号を出力する前記受信装置の出力インピーダンス値よりも小さい、請求項４１に記載のインピーダンス整合方法。
【請求項４５】
前記駆動するステップは、前記駆動電流制御部を動作させて前記伝送線路を駆動して信号を送信し、
前記駆動電流制御部が信号を伝送する速度は、前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度よりも速い、請求項４１に記載のインピーダンス整合方法。
【請求項４６】
伝送線路を介して送信装置と接続され、前記送信装置とともに信号伝送システムを構成する受信装置における、前記送信装置の出力インピーダンスの設定を補助する方法であって、前記送信装置は、前記伝送線路の第１端部と接続されており、前記受信装置は、前記伝送線路の第２端部と接続された通信部、および、所定位置の信号値を検出する検出部を備え、
前記方法は、
前記通信部を介して、所定の駆動電流によって駆動された前記伝送線路から信号を受け取るステップと、
前記信号に基づいて、前記検出部を用いて前記伝送線路の前記第２端部側の信号値を検出するステップと、
前記信号値が所定の範囲に入っているか否かを示す検出信号を生成するステップと、
前記検出信号に基づいて、前記伝送線路を駆動する駆動電流の電流量を変化させるか否かを判定するステップと、
判定結果を示す指示信号を生成するステップと、
前記通信部を介して前記送信装置に対して前記指示信号を出力するステップと
を包含する、出力インピーダンスの設定補助方法。
【請求項４７】
前記通信部は、前記伝送線路の第２端部と接続される第１端子と、前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続される第２端子とを備えており、
前記受信するステップは、前記第２端子において前記指示信号を受け取る、請求項４６に記載の出力インピーダンスの設定補助方法。
【請求項４８】
前記送信装置は、前記伝送線路を前記所定の駆動電流によって駆動して信号を送信することが可能であり、
前記伝送線路からの信号の受信と、前記指示信号の送信とを時分割で行うステップをさらに包含する、請求項４６に記載の出力インピーダンスの設定補助方法。
【請求項４９】
前記所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する前記送信装置の出力インピーダンス値は、前記端子部から前記信号生成部までの出力インピーダンス値よりも小さい、請求項４６に記載の出力インピーダンスの設定補助方法。
【請求項５０】
前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度は、前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動して信号を伝送する速度よりも遅い、請求項４６に記載の出力インピーダンスの設定補助方法。
【請求項５１】
伝送線路を介して受信装置と接続され、前記受信装置とともに信号伝送システムを構成する送信装置において実行されるコンピュータプログラムであって、前記送信装置は、前記伝送線路の第１端部と接続される通信部および前記伝送線路を駆動する駆動電流制御部を備え、前記受信装置は、前記伝送線路の第２端部に接続されており、
前記コンピュータプログラムは、
前記駆動電流制御部を動作させて所定量の駆動電流によって前記伝送線路を駆動するステップと、
前記伝送線路の第２端部側において検出された信号値が所定の範囲に入っているか否かに基づいて前記受信装置において生成された指示信号を、前記駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する制御信号として前記通信部において受信させるステップと、
前記制御信号に基づいて前記駆動電流の電流量を変化させるステップと
を包含するコンピュータプログラム。
【請求項５２】
前記通信部は、前記伝送線路の第１端部と接続される第１端子と、前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続される第２端子とを備えており、
前記第２端子において前記指示信号を受信させる、請求項５１に記載のコンピュータプログラム。
【請求項５３】
前記駆動電流制御部は、前記伝送線路を駆動して信号を送信することが可能であり、
前記送信装置に、前記駆動電流制御部からの信号の送信と、前記制御信号の受信とを時分割で実行させる、請求項５１に記載のコンピュータプログラム。
【請求項５４】
前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動する際の出力インピーダンス値は、前記指示信号を出力する前記受信装置の出力インピーダンス値よりも小さい、請求項５１に記載のコンピュータプログラム。
【請求項５５】
前記駆動電流制御部は、前記伝送線路を駆動して信号を送信することが可能であり、
前記駆動電流制御部が信号を伝送する速度は、前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度よりも速い、請求項５１に記載のコンピュータプログラム。
【請求項５６】
伝送線路を介して送信装置と接続され、前記送信装置とともに信号伝送システムを構成する受信装置において実行されるコンピュータプログラムであって、前記送信装置は、前記伝送線路の第１端部と接続されており、前記受信装置は、前記伝送線路の第２端部と接続された通信部、および、所定位置の信号値を検出する検出部を備え、
前記コンピュータプログラムは、
前記通信部を介して、所定の駆動電流によって駆動された前記伝送線路から信号を受け取るステップと、
前記信号に基づいて、前記検出部を用いて前記伝送線路の前記第２端部側の信号値を検出するステップと、
前記信号値が所定の範囲に入っているか否かを示す検出信号を生成するステップと、
前記検出信号に基づいて、前記伝送線路を駆動する駆動電流の電流量を変化させるか否かを判定するステップと、
判定結果を示す指示信号を生成するステップと、
前記通信部を介して前記送信装置に対して前記指示信号を出力するステップと
を包含するコンピュータプログラム。
【請求項５７】
前記通信部は、前記伝送線路の第２端部と接続される第１端子と、前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続される第２端子とを備えており、
前記第２端子から前記指示信号を出力させる、請求項５６に記載のコンピュータプログラム。
【請求項５８】
前記送信装置は、前記伝送線路を前記所定の駆動電流によって駆動して信号を送信することが可能であり、
前記受信装置に、前記伝送線路からの信号の受信と、前記指示信号の送信とを時分割で実行させる、請求項５６に記載のコンピュータプログラム。
【請求項５９】
前記所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する前記送信装置の出力インピーダンス値は、前記端子部から前記信号生成部までの出力インピーダンス値よりも小さい、請求項５６に記載のコンピュータプログラム。
【請求項６０】
前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度は、前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動して信号を伝送する速度よりも遅い、請求項５６に記載のコンピュータプログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝送線路で接続された機器間で信号を伝送する際に、伝送線路を駆動する駆動回路の出力インピーダンスと伝送線路のインピーダンスとの整合を取るための技術に関し、特に信号伝送時の反射による波形歪みを低減するための出力インピーダンスの調整および波形歪み検出信号の伝送技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ケーブルで接続された家電機器間、または、プリント配線で接続された基板上の半導体集積回路間で信号を伝送する場合には、駆動回路の出力インピーダンスと伝送線路のインピーダンスとを整合させる必要がある。整合していない場合には、伝送する信号の反射によって波形歪みが発生して信号を正しく伝送できないからである。さらに、信号の反射が収まるまで必要以上に時間を要するため、高速な信号伝送も困難である。
【０００３】
従来から、信号送信側の駆動回路の出力インピーダンスと伝送線路のインピーダンスとを整合させる種々の方法が知られている。特許文献１、特許文献２および特許文献３には、半導体集積回路間で信号を伝送する際にインピーダンスを整合させる技術が記載されている。例として特許文献１の内容を説明すると、実際に信号の伝送に用いる伝送線路とは別にそれと特性が同等であるリファレンス用伝送線路をループ状に配置し、信号を出力する半導体集積回路で終端させる。リファレンス用伝送線路を用いて駆動回路の出力インピーダンスと伝送線路のインピーダンスとを整合させることにより、実際の伝送線路に関してもインピーダンスが整合すると考えられる。
【特許文献１】特開２００３−８４１９号公報
【特許文献２】特開平１０−２６１９４８号公報
【特許文献３】特開平１１−１７５１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、これまでのインピーダンス整合技術には、種々の問題点がある。
【０００５】
第１の問題点は、実際の信号の伝送に使用する伝送線路の特性とリファレンス用伝送線路の特性とに誤差が存在することである。伝送線路がプリント配線板である場合、当然ながら、実際の信号の伝送に使用する伝送線路とリファレンス用伝送線路とはプリント配線板上の異なる位置に配置される。同一のプリント配線板上であっても、位置によってはインピーダンスを決定する特性（誘電率等）にばらつきがあるため、リファレンス用伝送線路を用いてインピーダンスを整合させても実際の伝送線路のインピーダンスとも最適に整合するといえない。すなわち、リファレンス用伝送線路を用いたとしても実際の伝送線路の最適なインピーダンスを決定することは困難である。
【０００６】
第２の問題点は、リファレンス用伝送線路を実際の信号の伝送に使用する伝送線路とは別に配置しなければならないため、面積や体積が増大することである。特に信号の伝送線路が複数あり、しかも精度良くインピーダンスを整合させることを想定した場合、複数の伝送線路に対して同数あるいはそれに近い数のリファレンス用配線パターンを配置することになり、配線面積の増大が著しい。これでは近年の小チップ化の傾向に反することとなって実用的でない。
【０００７】
第３の問題点は、上述のインピーダンス整合技術は、取り外し可能なケーブルで接続された家電機器間のインピーダンス整合に適用できないことである。例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）とＵＳＢ機器とをＵＳＢケーブルを介して接続する場合、リファレンス用伝送線路を設けることは実際上不可能であり非実用的である。また接続の対象となる家電機器は多岐に亘り、予めインピーダンスを整合させることはできないため、接続される度に動的にインピーダンスを整合させる必要がある。特に家電機器間で高速に信号を伝送する際、駆動回路のインピーダンスとケーブルのインピーダンスとを整合させることができなければ、使用するケーブルによっては高速伝送できない場合も生じ、信頼性を欠く。
【０００８】
本発明の目的は、伝送線路を介して信号を伝送する際に、駆動回路の出力インピーダンスと伝送線路のインピーダンスとを動的に整合させて高速な信号伝送を実現し、伝送効率を向上することである。また本発明の別の目的は、信号伝送時に消費される消費電力を伝送線路に適合させて必要最低限に抑えることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の送信装置は、伝送線路を介して受信装置と接続され、前記受信装置とともに信号伝送システムを構成する。送信装置は、前記伝送線路の第１端部と接続される通信部と、所定量の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する駆動電流制御部であって、制御信号に基づいて前記駆動電流の電流量を変化させる駆動電流制御部とを備えている。前記通信部は、前記伝送線路の第２端部に接続された前記受信装置から、前記駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する指示信号であって前記伝送線路の第２端部側において検出された信号値が所定の範囲に入っているか否かに基づいて生成された指示信号を前記制御信号として受信する。これにより上記目的が達成される。
【００１０】
前記信号値が前記所定の範囲に入っている場合、前記通信部は前記駆動電流の電流量の変化停止を指示する指示信号を前記制御信号として受け取り、前記駆動電流制御部は前記制御信号に基づいて前記駆動電流の現在の電流量の設定値を保持してもよい。
【００１１】
前記信号値が前記所定の範囲の下限値よりも小さい場合、前記通信部は前記駆動電流の増加を指示する指示信号を前記制御信号として受け取り、前記駆動電流制御部は前記制御信号に基づいて前記駆動電流を増加させてもよい。
【００１２】
前記信号値が前記所定の範囲の上限値よりも大きい場合、前記通信部は前記駆動電流の減少を指示する指示信号を前記制御信号として受け取り、前記駆動電流制御部は前記制御信号に基づいて前記駆動電流を減少させてもよい。
【００１３】
前記通信部は、前記伝送線路の第１端部と接続される第１端子と、前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続されて前記指示信号を受け取る第２端子とを備えていてもよい。
【００１４】
前記駆動電流制御部は、前記伝送線路を駆動して信号を送信することが可能であり、前記駆動電流制御部からの信号の送信と、前記制御信号の受信とを時分割で行ってもよい。
【００１５】
前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動する際の出力インピーダンス値は、前記指示信号を出力する前記受信装置の出力インピーダンス値より小さくてもよい。
【００１６】
前記駆動電流制御部は、前記伝送線路を駆動して信号を送信することが可能であり、前記駆動電流制御部が信号を伝送する速度は、前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度より速くてもよい。
【００１７】
前記伝送線路は前記通信部から取り外し可能であってもよい。
【００１８】
本発明の受信装置は、伝送線路を介して送信装置と接続され、前記送信装置とともに信号伝送システムを構成する。前記送信装置は前記伝送線路の第１端部と接続されている。受信装置は、前記伝送線路の第２端部と接続される通信部であって、所定の駆動電流によって駆動された前記伝送線路から信号を受け取る通信部と、前記信号に基づいて前記伝送線路の前記第２端部側の信号値を検出し、前記信号値が所定の範囲に入っているか否かを示す検出信号を生成する検出部と、前記検出信号に基づいて、前記駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する指示信号を生成する信号生成部とを備えている。前記通信部は前記送信装置に対して前記指示信号を出力する。これにより上記目的が達成される。
【００１９】
前記検出部によって前記信号値が前記所定の範囲に入っていることを示す検出信号が生成されると、前記信号生成部は、前記駆動電流の電流量の変化停止を指示する指示信号を生成してもよい。
【００２０】
前記検出部によって前記信号値が前記所定の範囲の下限値よりも小さいことを示す検出信号が生成されると、前記信号生成部は、前記駆動電流の増加を指示する指示信号を生成してもよい。
【００２１】
前記検出部によって前記信号値が前記所定の範囲の上限値よりも大きいことを示す検出信号が生成されると、前記信号生成部は、前記駆動電流の減少を指示する指示信号を生成してもよい。
【００２２】
前記通信部は、前記伝送線路の第２端部と接続される第１端子と、前記伝送線路と異なる制御信号線と接続されて前記指示信号を出力する第２端子とを備えていてもよい。
【００２３】
前記送信装置は、前記伝送線路を前記所定の駆動電流によって駆動して信号を送信することが可能であり、前記伝送線路からの信号の受信と、前記指示信号の送信とを時分割で行ってもよい。
【００２４】
前記所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する前記送信装置の出力インピーダンス値は、前記端子部から前記信号生成部までの出力インピーダンス値より小さくてもよい。
【００２５】
前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度は、前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動して信号を伝送する速度より遅くてもよい。
【００２６】
前記伝送線路は前記通信部から取り外し可能であってもよい。
【００２７】
本発明の送信側インターフェースは、伝送線路を介して受信装置の受信側インターフェースと接続され、前記受信装置とともに信号伝送システムを構成する送信装置において利用される。送信側インターフェースは、前記伝送線路の第１端部と接続される通信部と、所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する駆動電流制御部であって、制御信号に基づいて前記駆動電流の電流量を変化させる駆動電流制御部とを備えている。前記通信部は、前記伝送線路の第２端部に接続された前記受信装置から、駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する指示信号であって前記伝送線路の前記第２端部側において検出された信号値が所定の範囲に入っているか否かに基づいて生成された指示信号を前記制御信号として受信する。これにより上記目的が達成される。
【００２８】
前記通信部は、前記伝送線路の第１端部と接続される第１端子と、前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続されて前記指示信号を受け取る第２端子とを備えていてもよい。
【００２９】
前記駆動電流制御部は、前記伝送線路を駆動して信号を送信することが可能であり、前記駆動電流制御部からの信号の送信と、前記制御信号の受信とを時分割で行ってもよい。
【００３０】
前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動する際の出力インピーダンス値は、前記指示信号を出力する前記受信装置の出力インピーダンス値より小さくてもよい。
【００３１】
前記駆動電流制御部は、前記伝送線路を駆動して信号を送信することが可能であり、前記駆動電流制御部が信号を伝送する速度は、前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度より速くてもよい。
【００３２】
本発明の受信側インターフェースは、伝送線路を介して送信装置の送信側インターフェースと接続され、前記送信装置とともに信号伝送システムを構成する受信装置において利用される。前記送信側インターフェースは前記伝送線路の第１端部と接続されている。受信側インターフェースは、前記伝送線路の第２端部と接続される通信部であって、所定の駆動電流によって駆動された前記伝送線路から信号を受け取る通信部と、前記通信部において受け取った前記信号に基づいて、前記伝送線路の前記第２端部側の信号値を検出して、前記信号値が所定の範囲に入っているか否かを示す検出信号を生成する検出部と、前記検出信号に基づいて、前記駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する指示信号を生成する指示信号を生成する信号生成部とを備えている。前記通信部は前記送信装置に対して前記指示信号を出力する。これにより上記目的が達成される。
【００３３】
前記通信部は、前記伝送線路の第２端部と接続される第１端子と、前記伝送線路と異なる制御信号線と接続されて前記指示信号を出力する第２端子とを備えていてもよい。
【００３４】
前記送信装置は、前記伝送線路を前記所定の駆動電流によって駆動して信号を送信することが可能であり、前記伝送線路からの信号の受信と、前記指示信号の送信とを時分割で行ってもよい。
【００３５】
前記所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する前記送信装置の出力インピーダンス値は、前記端子部から前記信号生成部までの出力インピーダンス値より小さくてもよい。
【００３６】
前記受信側インターフェースが前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度は、前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動して信号を伝送する速度より遅くてもよい。
【００３７】
前記送信側インターフェース、および、前記受信側インターフェースを備え、前記送信側インターフェースと前記受信側インターフェースとを前記伝送線路によって接続したインターフェースシステムを構築してもよい。
【００３８】
本発明の送信側チップは、伝送線路を介して受信側チップと接続され、前記受信側チップとともに信号伝送システムを構成する。送信側のチップは、前記伝送線路の第１端部と接続される通信部と、所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する駆動電流制御部であって、制御信号に基づいて前記駆動電流の電流量を変化させる駆動電流制御部とを備えている。前記通信部は、前記伝送線路の第２端部に接続された前記受信装置から、駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する指示信号であって前記伝送線路の前記第２端部側において検出された信号値が所定の範囲に入っているか否かに基づいて生成された指示信号を前記制御信号として受信する。これにより上記目的が達成される。
【００３９】
前記通信部は、前記伝送線路の第１端部と接続される第１端子と、前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続されて前記指示信号を受け取る第２端子とを備えていてもよい。
【００４０】
前記駆動電流制御部は、前記伝送線路を駆動して信号を送信することが可能であり、前記駆動電流制御部からの信号の送信と、前記制御信号の受信とを時分割で行ってもよい。
【００４１】
前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動する際の出力インピーダンス値は、前記指示信号を出力する前記受信装置の出力インピーダンス値より小さくてもよい。
【００４２】
前記駆動電流制御部は、前記伝送線路を駆動して信号を送信することが可能であり、前記駆動電流制御部が信号を伝送する速度は、前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度より速くてもよい。
【００４３】
本発明の受信側チップは、伝送線路を介して送信側チップと接続され、前記送信側チップとともに信号伝送システムを構成する。前記送信側チップは前記伝送線路の第１端部と接続されている。受信側チップは、前記伝送線路の第２端部と接続される通信部であって、所定の駆動電流によって駆動された前記伝送線路から信号を受け取る通信部と、前記通信部において受け取った前記信号に基づいて、前記伝送線路の前記第２端部側の信号値を検出して、前記信号値が所定の範囲に入っているか否かを示す検出信号を生成する検出部と、前記検出信号に基づいて、前記駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する指示信号を生成する指示信号を生成する信号生成部とを備えている。前記通信部は前記送信装置に対して前記指示信号を出力する。これにより上記目的が達成される。
【００４４】
前記通信部は、前記伝送線路の第２端部と接続される第１端子と、前記伝送線路と異なる制御信号線と接続されて前記指示信号を出力する第２端子とを備えていてもよい。
【００４５】
前記送信装置は、前記伝送線路を前記所定の駆動電流によって駆動して信号を送信することが可能であり、前記伝送線路からの信号の受信と、前記指示信号の送信とを時分割で行ってもよい。
【００４６】
前記所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する前記送信装置の出力インピーダンス値は、前記端子部から前記信号生成部までの出力インピーダンス値より小さくてもよい。
【００４７】
前記受信側チップが前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度は、前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動して信号を伝送する速度より遅くてもよい。
【００４８】
前記送信側チップ、および、前記受信側チップを備え、前記送信側チップと前記受信側チップとを前記伝送線路によって接続したチップ搭載基板を構成してもよい。
【００４９】
本発明の出力インピーダンス設定方法は、伝送線路を介して受信装置と接続され、前記受信装置とともに信号伝送システムを構成する送信装置の出力インピーダンスを設定する。前記送信装置は、前記伝送線路の第１端部と接続される通信部および前記伝送線路を駆動する駆動電流制御部を備え、前記受信装置は、前記伝送線路の第２端部に接続されている。前記方法は、前記駆動電流制御部を動作させて所定量の駆動電流によって前記伝送線路を駆動するステップと、前記伝送線路の第２端部側において検出された信号値が所定の範囲に入っているか否かに基づいて生成された指示信号を、前記駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する制御信号として受信するステップと、前記制御信号に基づいて前記駆動電流の電流量を変化させるステップとを包含する。これにより上記目的が達成される。
【００５０】
前記通信部は、前記伝送線路の第１端部と接続される第１端子と、前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続される第２端子とを備えており、前記受信するステップは、前記第２端子において前記指示信号を受け取ってもよい。
【００５１】
前記駆動するステップは、前記駆動電流制御部を動作させて前記伝送線路を駆動して信号を送信し、前記駆動電流制御部からの信号の送信と、前記制御信号の受信とを時分割で行うステップをさらに包含してもよい。
【００５２】
前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動する際の出力インピーダンス値は、前記指示信号を出力する前記受信装置の出力インピーダンス値より小さくてもよい。
【００５３】
前記駆動するステップは、前記駆動電流制御部を動作させて前記伝送線路を駆動して信号を送信し、前記駆動電流制御部が信号を伝送する速度は、前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度より速くてもよい。
【００５４】
本発明の出力インピーダンスの設定補助方法は、伝送線路を介して送信装置と接続され、前記送信装置とともに信号伝送システムを構成する受信装置において利用される。前記送信装置は、前記伝送線路の第１端部と接続されており、前記受信装置は、前記伝送線路の第２端部と接続された通信部、および、所定位置の信号値を検出する検出部を備えている。前記方法は、前記通信部を介して、所定の駆動電流によって駆動された前記伝送線路から信号を受け取るステップと、前記信号に基づいて、前記検出部を用いて前記伝送線路の前記第２端部側の信号値を検出するステップと、前記信号値が所定の範囲に入っているか否かを示す検出信号を生成するステップと、前記検出信号に基づいて、前記伝送線路を駆動する駆動電流の電流量を変化させるか否かを判定するステップと、判定結果を示す指示信号を生成するステップと、前記通信部を介して前記送信装置に対して前記指示信号を出力するステップとを包含する。これにより上記目的が達成される。
【００５５】
前記通信部は、前記伝送線路の第２端部と接続される第１端子と、前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続される第２端子とを備えており、前記受信するステップは、前記第２端子において前記指示信号を受け取ってもよい。
【００５６】
前記送信装置は、前記伝送線路を前記所定の駆動電流によって駆動して信号を送信することが可能であり、前記伝送線路からの信号の受信と、前記指示信号の送信とを時分割で行うステップをさらに包含してもよい。
【００５７】
前記所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する前記送信装置の出力インピーダンス値は、前記端子部から前記信号生成部までの出力インピーダンス値より小さくてもよい。
【００５８】
前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度は、前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動して信号を伝送する速度より遅くてもよい。
【００５９】
本発明のコンピュータプログラムは、伝送線路を介して受信装置と接続され、前記受信装置とともに信号伝送システムを構成する送信装置において実行される。前記送信装置は、前記伝送線路の第１端部と接続される通信部および前記伝送線路を駆動する駆動電流制御部を備え、前記受信装置は、前記伝送線路の第２端部に接続されている。前記コンピュータプログラムは、前記駆動電流制御部を動作させて所定量の駆動電流によって前記伝送線路を駆動するステップと、前記伝送線路の第２端部側において検出された信号値が所定の範囲に入っているか否かに基づいて前記受信装置において生成された指示信号を、前記駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する制御信号として前記通信部において受信させる受信するステップと、前記制御信号に基づいて前記駆動電流の電流量を変化させるステップとを包含する。これにより上記目的が達成される。
【００６０】
前記通信部は、前記伝送線路の第１端部と接続される第１端子と、前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続される第２端子とを備えており、前記第２端子において前記指示信号を受信させてもよい。
【００６１】
前記駆動電流制御部は、前記伝送線路を駆動して信号を送信することが可能であり、前記送信装置に、前記駆動電流制御部からの信号の送信と、前記制御信号の受信とを時分割で実行させてもよい。
【００６２】
前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動する際の出力インピーダンス値は、前記指示信号を出力する前記受信装置の出力インピーダンス値より小さくてもよい。
【００６３】
前記駆動電流制御部は、前記伝送線路を駆動して信号を送信することが可能であり、前記駆動電流制御部が信号を伝送する速度は、前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度より速くてもよい。
【００６４】
本発明のコンピュータプログラムは、伝送線路を介して送信装置と接続され、前記送信装置とともに信号伝送システムを構成する受信装置において実行される。前記送信装置は、前記伝送線路の第１端部と接続されており、前記受信装置は、前記伝送線路の第２端部と接続された通信部、および、所定位置の信号値を検出する検出部を備えている。前記コンピュータプログラムは、前記通信部を介して、所定の駆動電流によって駆動された前記伝送線路から信号を受け取るステップと、前記信号に基づいて、前記検出部を用いて前記伝送線路の前記第２端部側の信号値を検出するステップと、前記信号値が所定の範囲に入っているか否かを示す検出信号を生成するステップと、前記検出信号に基づいて、前記伝送線路を駆動する駆動電流の電流量を変化させるか否かを判定するステップと、判定結果を示す指示信号を生成するステップと、前記通信部を介して前記送信装置に対して前記指示信号を出力するステップとを包含する。これにより上記目的が達成される。
【００６５】
前記通信部は、前記伝送線路の第２端部と接続される第１端子と、前記伝送線路とは異なる制御信号線と接続される第２端子とを備えており、前記第２端子から前記指示信号を出力させてもよい。
【００６６】
前記送信装置は、前記伝送線路を前記所定の駆動電流によって駆動して信号を送信することが可能であり、前記受信装置に、前記伝送線路からの信号の受信と、前記指示信号の送信とを時分割で実行させてもよい。
【００６７】
前記所定の駆動電流によって前記伝送線路を駆動する前記送信装置の出力インピーダンス値は、前記端子部から前記信号生成部までの出力インピーダンス値より小さくてもよい。
【００６８】
前記受信装置が前記指示信号を出力する際の信号を伝送する速度は、前記駆動電流制御部が前記伝送線路を駆動して信号を伝送する速度より遅くてもよい。
【発明の効果】
【００６９】
本発明によれば、例えば、取り外し可能なケーブルで接続された家電機器間や、プリント基板上の配線で接続された半導体チップ間で信号を伝送する際のインピーダンスを整合させることができる。駆動回路の出力インピーダンスと伝送線路のインピーダンスとを動的に整合させることにより、高速な信号伝送を実現し、伝送効率を向上することができる。また本発明によれば、信号伝送時に消費される消費電力を伝送線路に適合させて必要最低限に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７０】
以下、添付の図面を参照して、本発明によるインピーダンス整合処理の実施形態を説明する。
【００７１】
（実施形態１）
図１（ａ）および（ｂ）は、本実施形態によるインピーダンス整合処理を適用できる信号伝送システム１のバリエーションを示す。
【００７２】
図１（ａ）は、ＰＣ１００とハードディスクドライブ１１０とを含む信号伝送システム１の構成を示している。ここでは、ＰＣ１００およびハードディスクドライブ１１０がそれぞれＵＳＢ２．０規格のインターフェースを備えているとする。
【００７３】
ＰＣ１００およびハードディスクドライブ１１０のコネクタにＵＳＢケーブル１２０が挿入されると、ＵＳＢ２．０規格に基づく手順にしたがって接続が確立される。ＵＳＢケーブル１２０を介してＰＣ１００とハードディスクドライブ１１０とが接続されると、信号伝送システム１が構成される。
【００７４】
信号伝送システム１が構成された後、ＰＣ１００およびハードディスクドライブ１１０は本実施形態による処理に基づいて、信号送信側の装置（ＰＣ１００）のインターフェースに設けられた駆動電流制御回路（図示せず）の出力インピーダンスと、ＵＳＢケーブル１２０のインピーダンスとを整合させる。ハードディスクドライブ１１０からＰＣ１００へも信号が伝送されるので、同様に信号送信側装置（ハードディスクドライブ１１０）のインターフェースに設けられた駆動電流制御回路の出力インピーダンスと、ＵＳＢケーブル１２０のインピーダンスとも整合させる。その後、ＵＳＢ２．０規格に準拠した方式に基づいて、例えば４８０Ｍｂｐｓの伝送速度でＰＣ１００とハードディスクドライブ１１０との間で信号が授受される。
【００７５】
図１（ａ）では、ＰＣ１００とハードディスクドライブ１１０とを用いて信号伝送システム１を構成する場合を例にとって説明した。しかし、ＰＣおよびハードディスクドライブに代えて、デジタルカメラ、ＤＶＤドライブ等の他の種々の装置を用いても信号伝送システム１を構成することができる。また図１（ａ）では、信号伝送システム１が、ＵＳＢケーブル１２０を伝送線路としてＵＳＢ２．０規格に基づく接続によって構成される場合を例にとって説明した。しかし、ＵＳＢ２．０規格に代えて、ＩＥＥＥ１３９４規格、ＳＣＳＩ規格、ＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface）規格等の他の通信規格、プロトコルによっても信号伝送システム１を構成できる。
【００７６】
図１（ｂ）は、プリント配線板上に複数の半導体集積回路１００および１１０が配置された信号伝送システム１の構成を示している。図では、半導体集積回路１００および１１０は半導体チップである。伝送線路であるプリント配線１２０を介して半導体集積回路１００と半導体集積回路１１０とが接続されると、信号伝送システム１が構成される。半導体集積回路１００および１１０は後述の処理を行って、半導体集積回路１００または１１０の駆動電流制御回路（図示せず）のインピーダンスとプリント配線１２０のインピーダンスとを整合させる。図１（ａ）の場合と同様に、半導体集積回路１００および１１０の双方に駆動電流制御回路が設けられている場合には、その双方の出力インピーダンスとプリント配線１２０のインピーダンスとを整合させる。この結果、プリント配線１２０を介して半導体集積回路１００と半導体集積回路１１０との間で信号が高速で伝送可能になり、伝送効率が向上する。
【００７７】
図１（ｂ）では、プリント配線板上の半導体集積回路１００および１１０によって信号伝送システム１が構成される例を説明した。しかし１つのチップ上に集積された特定の回路間においても信号伝送システム１を構成することができる。
【００７８】
図１（ａ）および（ｂ）のいずれの信号伝送システム１においても、インピーダンスを整合させた後、所定の時間間隔（例えば数秒〜数十秒の間隔）でインピーダンス整合処理を繰り返して実行し、インピーダンスを動的に再整合させることができる。これにより、供給される電源電圧変化、温度変化等に起因して生じるインピーダンスの不整合を解消できる。
【００７９】
また、図１（ａ）および（ｂ）に示す信号伝送システム１では、ＰＣ−ハードディスクドライブ間および半導体集積回路間で本実施形態によるインピーダンス整合処理が行われる。しかし、より特定するとＰＣ、ハードディスクドライブおよび半導体集積回路に備えられた各インターフェース部が整合処理を行う。そのようなインターフェースは本実施形態による処理を実行でき、信号伝送システムであるインターフェースシステム１を形成できる。
【００８０】
以下、本実施形態によるインピーダンスを整合する処理を実行するための構成および処理を説明する。
【００８１】
まず、図２を参照しながら信号伝送システム１の構成を説明する。上述のように、信号伝送システム１として多岐に亘る態様が考えられるため、以下では、信号伝送システム１が信号を送信する送信装置１００と信号を受信する受信装置１１０とを有するとして説明する。ただし、これは送信装置１００が信号を受信できないことを意味しない。送信装置１００は受信装置１１０の機能を含んでいてもよく、受信装置１１０は送信装置１００の機能を含んでいてもよい。また、信号伝送システム１は３以上の装置を含んでいてもよい。その場合には、図２は信号の授受を行う特定の２つの送信装置および受信装置を示していると考えることができる。
【００８２】
図２は、本実施形態による信号伝送システム１の機能ブロックの構造を示す。信号伝送システム１は、送信装置１００と受信装置１１０とを有する。送信装置１００と受信装置１１０とは、異なる信号を伝送する２本の伝送線路１２１、１２２によって接続されている。これらの伝送線路のうち、伝送線路１２１に関して定まるインピーダンスＺの値が、送信装置１００から受信装置１１０へ高速で信号を伝送する際に影響を与える。一方、伝送線路１２２は、受信装置１１０から送信装置１００への制御信号を伝送するための制御信号線として利用される。伝送線路１２２を介した信号の伝送は、伝送線路１２１を介して行われる信号の伝送と比較すると低速である。そのため、伝送する信号の反射によって発生する波形歪み、および、信号の反射が収まるまでに要する時間は高速伝送の場合ほど大きな問題ではない。すなわち伝送線路１２２に存在するインピーダンスは特に問題ではない。なお、伝送線路１２１および１２２は複数の伝送線路を束ねた一本のケーブルとして実現されていてもよい。
【００８３】
以下では、送信装置１００の各構成要素を説明した後、受信装置１１０の各構成要素を説明する。
【００８４】
送信装置１００は、内部回路１０１と、出力バッファ１０２と、駆動電流制御回路１０３と、駆動電流制御信号受信部１０４と、信号出力端子１０５と、信号入力端子１０６とを備えている。
【００８５】
内部回路１０１は、送信装置１００固有の機能を実現する回路であり、受信装置１１０へ送信する信号等を出力する。例えば、送信装置１００が図１（ａ）のＰＣである場合には、内部回路１０１は、広くＣＰＵ、メモリ、マザーボードに載置された他の半導体チップ等である。さらに、送信装置１００がインターフェース機能を主要な機能とする装置（インターフェースカード等）である場合には、内部回路１０１は実装される側の機器との接続を確保する回路である。また、送信装置１００が図１（ｂ）の半導体集積回路である場合には、内部回路１０１は所定の演算を行う演算回路等である。
【００８６】
内部回路１０１は、所定のテストパターン信号を出力バッファ１０２に送る。出力バッファ１０２は、内部回路１０１から出力された信号を一時的に蓄積し、ローレベルとハイレベルとが繰り返し変化する信号を出力する。
【００８７】
駆動電流制御回路（以下、「制御回路」と記述する）１０３は、所定の駆動電流によって伝送線路１２１を駆動し、出力バッファ１０２から出力された信号に応じた信号を伝送線路１２１に出力する。また制御回路１０３は、制御信号を受け取り、その制御信号に基づいて駆動電流の電流量を変化させる。制御回路１０３の具体的な構成は、図３を参照しながら後述する。
【００８８】
駆動電流制御信号受信部（以下、「受信部」と記述する）１０４は、信号入力端子１０６において受信した信号を受け取り、所定の変換を行って制御信号を出力する。受信部１０４が受け取る信号は外部の装置（受信装置１１０）からの所定の動作を指示する指示信号であり、出力する信号は送信装置１００内の構成要素の動作を制御する制御信号である。受信部１０４の具体的な構成は、図４を参照しながら後述する。
【００８９】
信号出力端子１０５および信号入力端子１０６は、送信装置１００が外部との通信を行う際にそれぞれ直接信号を出力し、受け取る通信部である。信号出力端子１０５は伝送線路１２１の一方の端部と接続される。信号出力端子１０５は、制御回路１０３からの信号を伝送線路１２１へ出力する。また信号入力端子１０６は伝送線路１２２の一方の端部と接続される。信号入力端子１０６は伝送線路１２２を介して信号を受信する。
【００９０】
次に、受信装置１１０の構成を説明する。受信装置１１０は、内部回路１１１と、電圧検出部１１２と、駆動電流制御信号生成部１１３と、出力バッファ１１４と、信号入力端子１１５と、信号出力端子１１６と、駆動電流生成回路１１７とを備えている。
【００９１】
内部回路１１１は、受信装置１１０固有の機能を実現する回路であり、送信装置１００から受信した信号を処理する。例えば、受信装置１１０が図１（ａ）のハードディスクドライブである場合には、内部回路１１１は、広くハードディスクドライブの信号処理用ＬＳＩ、バッファ、アクセスアームやスピンドルモータの駆動回路等である。さらに、受信装置１１０がインターフェース機能を主要な機能とする装置（インターフェースカード等）である場合には、内部回路１１１は実装される側の機器との接続を確保する回路である。また、受信装置１１０が図１（ｂ）の半導体集積回路である場合には、内部回路１１１は所定の演算を行う演算回路等である。
【００９２】
電圧検出部１１２は、入力電圧の変化に基づく一定のタイミングで信号入力端子１１５の電圧値を検出し、その電圧値が所定の範囲に入っているか否かを示す電圧検出信号を生成する。所定の範囲は、少なくとも２つの判定基準値によって規定される。例えば電圧検出信号は、第１の判定基準値よりも大きいか否かを示す信号と、第２の判定基準値よりも大きいか否かを示す信号とを含む。これにより電圧値が当該範囲に入るか、当該範囲よりも大きいまたは小さいかを判定できる。電圧検出部１１２の具体的な構成は、図５を参照しながら後述する。なお図２では、電圧検出部１１２は信号入力端子１１５の電圧を直接検出するように記載されているが、直接検出しなくてもよい。また電圧値以外の伝送線路１２１の他の電気的な特性、例えば電力値、電流値等を検出してもよい。
【００９３】
駆動電流制御信号生成部（以下、「制御信号生成部」と記述する）１１３は、電圧検出信号を受け取って、その信号に基づいて指示信号を生成する。指示信号は、送信装置１００の制御回路１０３に対して駆動電流の電流量を変化させるか否かを指示する信号である。制御信号生成部１１３の具体的な構成は、図５を参照しながら後述する。出力バッファ１１４は、内部回路１０１から出力された信号を一時的に蓄積し、駆動電流生成回路１１７に出力する。
【００９４】
駆動電流生成回路１１７は、出力バッファ１１４から指示信号を受け取り、所定の駆動電流で伝送線路１２２を駆動して指示信号を出力する。
【００９５】
信号入力端子１１５および信号出力端子１１６は、受信装置１１０が外部との通信を行う際にそれぞれ直接信号を受け取り、出力する通信部である。信号入力端子１１５は伝送線路１２１の他方の端部と接続され、伝送線路１２１を介して信号を受信する。信号出力端子１１６は伝送線路１２２の他方の端部と接続される。信号出力端子１１６は、駆動電流生成回路１１７からの信号を伝送線路１２２へ出力する。
【００９６】
次に、上述の各構成要素のより具体的な構成を説明する。
【００９７】
図３は、送信装置１００の制御回路１０３の回路構成を示している。制御回路１０３は、信号線３０１において出力バッファ１０２から出力された信号を受け取り、その信号に応じて規定されたタイミングを有する信号を信号線３０２から出力する。
【００９８】
制御回路１０３は、制御信号入力端子群３０３と、出力駆動能力調整用トランジスタ群３０４と、Ｌｏｗ電圧出力用トランジスタ３０５と、Ｈｉｇｈ電圧出力用トランジスタ３０６と、電源３０７とを含む。信号線３０１は、トランジスタ３０５および３０６のゲート電極に接続されている。出力駆動能力調整用トランジスタ群３０４はＬｏｗ電圧出力用トランジスタ３０５およびＨｉｇｈ電圧出力用トランジスタ３０６と直列に接続されている。出力駆動能力調整用トランジスタ群３０４には、信号線３０１に印加された信号がハイレベルかローレベルかに応じてトランジスタ群３０４のソース電極には接地電圧または電源３０７の電圧が与えられる。トランジスタ群３０４の各ゲート電極は制御信号入力端子群３０３と接続されており、受信部１０４からの制御信号が印加される。制御信号は各トランジスタ３０４へ個別に入力されるパラレルな信号である。この結果、トランジスタ群３０４のトランジスタを選択的にオンまたはオフできる。オンされたトランジスタのドレイン電極の電圧は電源３０７の電圧または接地電圧に等しくなる。また所定の電流が信号線３０２を介して出力される。以上の動作原理により、制御回路１０３では制御信号に基づいて導通するトランジスタの数が制御され、制御回路１０３の出力インピーダンスを変化させることができる。なお、制御回路１０３の駆動能力は、実際に駆動が予測される各種伝送線路のインピーダンス幅以上の調整幅を持つように設定する。
【００９９】
次に、図４は、受信部１０４のブロック構成を示している。信号線５０１は、信号入力端子１０６を介して受信されたシリアルデータ信号５０１を伝送する。シリアル／パラレル変換回路（以下、「Ｓ／Ｐ変換回路」と称する）５０２はシリアルデータをパラレルデータに変換する。保持回路５０３はそのパラレルデータを保持し、保持していたパラレルデータを出力する。パラレルデータは制御信号として制御回路１０３の制御信号入力端子群３０３に出力される。
【０１００】
図５は、受信装置１１０の電圧検出部１１２および制御信号生成部１１３の機能ブロック構成を示している。まず電圧検出部１１２は、フリップフロップ（以下、Ｆ／Ｆと呼ぶ）４０１、４０２と、比較器４０３、４０４、４０５と、遅延回路４０６とを有する。電圧検出部１１２は、伝送線路１２１の信号入力端子１１５における信号を信号線４１１を介して受け取る。比較器４０３、４０４、４０５は信号線４１１に並列に接続されており、信号入力端子１１５における信号を同時に受け取る。比較器４０３、４０４、４０５はまた、それぞれ信号線４０７、４０８、４０９を介して基準電圧ＶＲＥＦ１、ＶＲＥＦ２、ＶＲＥＦ３を受け取る。ここではＶＲＥＦ１＜ＶＲＥＦ２＜ＶＲＥＦ３とする。比較器４０３は、入力された信号の電圧の値と基準電圧ＶＲＥＦ１とを比較して、大きい方の信号を出力する。基準電圧ＶＲＥＦ１として、例えば、想定する伝送線路１２１のインピーダンス幅および駆動電流制御回路のインピーダンス可変範囲から最も初期の入力端での最低初期電圧を算出し、その振幅が検出可能である範囲で最大の電圧として決定することができる。比較器４０４および４０５も同様に、入力された信号の電圧と基準電圧ＶＲＥＦ２、および、入力された信号の電圧とＶＲＥＦ３とを比較し、大きい方の信号を出力する。
【０１０１】
基準電圧ＶＲＥＦ２、ＶＲＥＦ３は、受信装置１１０の接続対象である送信装置１００の駆動性能と関連して決定することができる。具体的には、ＶＲＥＦ２およびＶＲＥＦ３は、制御回路１０３（図３）の電源３０７の電圧Ｖに対して、ＶＲＥＦ２＜Ｖ＜ＶＲＥＦ３となるように設定する。接続可能な送信装置１００の駆動電圧は予めわかっているので、受信装置１１０の製造時等において基準電圧ＶＲＥＦ２およびＶＲＥＦ３の値を設定できる。なお、基準電圧ＶＲＥＦ１〜３の値は、外部から入力してもよい。
【０１０２】
比較器４０３および４０４の出力は、フリップフロップ４０１、４０２（以下、「Ｆ／Ｆ」と称する）と接続されている。Ｆ／Ｆ４０１、４０２は、遅延回路４０６から出力されるサンプリング信号に基づいて動作する。遅延回路４０６は、基準電圧ＶＲＥＦ１以上の電圧を有する信号を受け取ると、その信号を所定時間保持して出力する。すなわち入力を遅延させて出力する。この出力がサンプリング信号である。サンプリング信号により、Ｆ／Ｆ４０１、４０２は信号線４１１を介して受け取った電圧が基準電圧よりも小さい場合には“０”を、大きい場合には“１”をセットする。Ｆ／Ｆ４０１、４０２にセットされた各値は、電圧検出信号として出力される。
【０１０３】
Ｆ／Ｆ４０１、４０２の出力は、制御信号生成部１１３の内部のカウンタ回路４５１を経由して保持回路４５２に入力され、さらに保持回路４５２はパラレル／シリアル変換回路（以下、Ｐ／Ｓ変換回路と呼ぶ）４５３に入力される。より具体的には、制御信号生成部１１３のカウンタ回路４５１は、電圧検出部１１２から出力された電圧検出信号を受け取り、以下のように動作する。すなわちカウンタ回路４５１は、Ｆ／Ｆ４０１、４０２の出力が“０”、“０”の場合には、制御回路１０３内に設けられたトランジスタ群３０４のうちの駆動するトランジスタの数を１つ増加させる指示信号を生成する。逆にＦ／Ｆ４０１、４０２の出力が“１”、“１”の場合には、制御回路１０３内に設けられたトランジスタ群３０４のうちの駆動するトランジスタの数を１つ減少させる指示信号を生成する。またＦ／Ｆ４０１、４０２の出力が“０”、“１”の場合には、制御回路１０３の駆動能力制御動作を停止する信号を出力する。出力された指示信号は、保持回路４５２に保持され、出力される。Ｐ／Ｓ変換回路４５３は、保持回路４５２から出力された指示信号をシリアルデータの信号に変換して、信号線４５４に出力する。
【０１０４】
次に、図６は、駆動電流生成回路１１７の回路構成を示している。駆動電流生成回路１１７は、制御回路１０３と同様、伝送線路を駆動するために設けられているので、その構成は制御回路１０３の構成と類似する。制御回路１０３と異なり、出力段のトランジスタとして１つのトランジスタ７０４が設けられている。トランジスタ７０４が複数ではなく１つである理由は、伝送線路１２２を駆動するために必要な電流値を微調整する必要がないからである。トランジスタ７０４のゲート電極は制御信号入力端子７０３と接続されており、その端子７０３に入力された信号により、出力用トランジスタ７０４のオン状態とオフ状態を切り替えることができる。ただしここでは常にオン状態が維持されている。なお、トランジスタ７０５および７０６のゲート電極は信号線７０１と接続されており、出力バッファ１１４からの出力信号が印加されることによって出力電圧を変更する構成は制御回路１０３と同様である。また、出力用トランジスタ７０４がＬｏｗ電圧出力用トランジスタ７０５およびＨｉｇｈ電圧出力用トランジスタ７０６と直列に接続されている構成も制御回路１０３と同様である。駆動電流生成回路１１７は所定の駆動電流で伝送線路１２２を駆動し、信号出力端子１１６を介して指示信号を出力する。上述のように、指示信号は送信装置１００の受信部１０４においてパラレルデータに変換されて制御信号として利用される。
【０１０５】
ここで、図７を参照しながら、駆動電流出力回路１０３の駆動能力（出力インピーダンス）が伝送信号波形の歪みに与える影響を説明し、その影響を考慮して制御回路１０３に要求される動作を説明する。
【０１０６】
図７（ａ）〜（ｄ）は、制御回路１０３の出力インピーダンスと伝送線路１２１のインピーダンスとの関係に応じた受信装置１１０側の過渡電圧波形を示す図である。図７（ａ）〜（ｄ）に共通する事項を説明する。まず時刻ｔｓは、信号入力端子１１５において基準電圧ＶＲＥＦ１を最初に超えた時刻である。時刻ｔｐは、時刻ｔｓから所定時間経過後の時刻である。「所定時間」は、図５に示す電圧検出部１１２内の遅延回路４０６が出力を遅延する時間である。
【０１０７】
図７（ａ）は、駆動電流出力回路１０３の出力インピーダンス値が伝送線路１２１のインピーダンス値よりも大きい場合の、信号入力端子１１５の過渡電圧波形６０１を示す。時刻ｔｐから電圧の測定を開始する。時刻ｔｐにおける電圧（以下、入力端での「初期電圧」と称する）は、基準電圧ＶＲＥＦ２およびＶＲＥＦ３に達していない。電圧検出部１１２は、時刻ｔ２、ｔ３、ｔ４において順に電圧を検出し、時刻ｔ４において基準電圧ＶＲＥＦ２およびＶＲＥＦ３によって規定される範囲内に入ったことを検出する。例えば、伝送周波数が１ＧＨｚの場合には、時刻ｔ１とｔ２との間は１ナノ秒である。なお、時刻ｔｐは時刻ｔ１とｔ２の間の時刻とする。
【０１０８】
図７（ｂ）は、図７（ａ）よりも出力インピーダンス値が小さい場合の信号入力端子１１５の過渡電圧波形６０２を示す。出力インピーダンス値を小さくして駆動能力を上げることにより、入力端での初期電圧は基準電圧ＶＲＥＦ１を大きく超えているが、基準電圧ＶＲＥＦ２には達していない。電圧ＶＲＥＦ２およびＶＲＥＦ３に達する時刻は時刻ｔ３である。
【０１０９】
図７（ｃ）は、図７（ｂ）よりも出力インピーダンス値が小さい場合の信号入力端子１１５の過渡電圧波形６０３を示す。出力インピーダンス値をさらに小さくして駆動能力を上げることにより、時刻ｔ１において入力端での初期電圧は基準電圧ＶＲＥＦ２およびＶＲＥＦ３の中間の電圧に達している。そして時刻ｔ１以降でも電圧は安定している。安定する時刻は図７（ａ）および（ｂ）の例と比較して明らかに早い。
【０１１０】
図７（ｄ）は、図７（ｃ）よりも出力インピーダンス値が小さい場合の信号入力端子１１５の過渡電圧波形６０４を示す。入力端での初期電圧は、時刻ｔ１において基準電圧ＶＲＥＦ２およびＶＲＥＦ３を超えている。しかし、時刻ｔ２では逆に電圧ＶＲＥＦ２よりも電圧が低下する（以下、このような波形の状態を、波形の歪み、と呼ぶ）。この後、時刻ｔ３において再び基準電圧ＶＲＥＦ２およびＶＲＥＦ３を超え、時刻ｔ４以降、基準電圧ＶＲＥＦ２およびＶＲＥＦ３の中間の電圧に収束する。
【０１１１】
よって、受信装置１１０の内部回路１１１は、図７（ｃ）の波形６０３の場合に、送信装置１００の出力バッファ１０２が出力した信号を最も早くかつ確実に受信できるといえる。以上から、入力端での初期電圧がＶＲＥＦ２とＶＲＥＦ３の中間の電位であれば、信号入力端子１１５で最適な伝送波形を得ることができるといえる。
【０１１２】
以下、図２および図８を参照しながら、信号伝送システム１において行われるインピーダンスの整合処理を説明する。この処理は、例えば送信装置１００および受信装置１１０の通信コントローラ（図示せず）の制御に基づいて行われる。通信コントローラは、ＥＥＰＲＯＭ等のプログラムを解析して実行することにより各構成要素に指示を与える。以下では、送信装置１００および受信装置１１０の間で接続が確立され、信号の高速伝送を開始する際に実行される処理として説明する。
【０１１３】
本実施形態では、送信装置１００が信号伝送を開始する前（例えば送信装置１００の電源電源投入直後）の初期状態において、制御回路１０３の出力インピーダンスを最大に設定する。これは駆動能力を最小にすることと同じである。また受信装置１１０の信号入力端子１１５における入力インピーダンスは無限大とする。
【０１１４】
図８は、信号伝送システム１におけるインピーダンスの整合処理の手順を示すフローチャートである。図の左側のブロックは送信装置の動作であり、右側のブロックは受信装置の動作である。なお、以下で明らかになるように、受信装置は信号伝送システム１においては送信装置１００の出力インピーダンスの設定を補助する機能を有している。
【０１１５】
まず、送信装置１００の内部回路１０１は、ステップ８０１においてテストパターン信号を生成する。このテストパターン信号に基づいて、出力バッファ１０２はローレベルとハイレベルが繰り返し切り替わる信号を出力する。ステップ８０２において、制御回路１０３は、まず最小の駆動電流によって伝送線路を駆動してテストパターン信号に基づく信号を出力する。
【０１１６】
そして、ステップ８０３において、電圧検出部１１２は、伝送線路１２１に接続された受信装置１１０側の信号入力端子１１５での初期電圧を検出する。検出は、出力がローレベルからハイレベルに遷移するときに、基準電圧ＶＲＥＦ１に到達した時刻ｔｓから遅延させた時刻ｔｐ（図６）において行われる。
【０１１７】
ステップ８０４において、電圧検出部１１２は検出した電圧値が最適な受信レベルの範囲に入っているか否かを判定する。この判定は、信号入力端子１１５での初期電圧の波形および電圧値が、図７（ｃ）に示す状態を示しているか否かの判定である。図７（ｃ）に示す最適な範囲に入っていない場合にはステップ８０５に進み、範囲に入っている場合にはステップ８０７へ進む。
【０１１８】
ステップ８０５では、電圧検出部１１２内の２つのＦ／Ｆ４０１および４０２は、“０”および“０”を出力する。制御信号生成部１１３はこの出力信号に基づいて指示信号を生成する。指示信号は駆動電流の増加を指示する信号であり、出力バッファ１１４および駆動電流生成回路１１７を介して送信装置１００に送られる。受信部１０４は、受信した指示信号から制御信号を生成し、ステップ８０６において、制御回路１０３は制御信号に基づいて駆動電流を一段階増加して伝送線路１２１を駆動し、再びテストパターン信号に基づく信号を出力する。受信装置１１０は、信号入力端子１１５での初期電圧を検出する処理を行い、ステップ８０３以降の処理を繰り返す。
【０１１９】
一方、ステップ８０７では、制御信号生成部１１３は指示信号を生成して、送信装置１００に駆動電流の変更（増加）の停止を指示する。これは現在駆動している出力段のトランジスタの数を固定することを意味する。制御信号生成部１１３は、その数を特定するデータを制御回路内に配したフリップフロップ、ＲＡＭ等の保持回路４５２に保持する。なお、このとき電圧検出部１１２内の２つのＦ／Ｆ４０１および４０２は、“０”および“１”を出力し、制御回路１０３の出力インピーダンスが最適値であることを示している。
【０１２０】
ステップ８０８では、制御回路１０３は、現在の駆動電流の電流量の設定値を保持し、その設定値に基づく駆動電流によって伝送線路１２１を駆動する。以上の処理により、制御回路１０３の出力インピーダンスと伝送線路１２１のインピーダンスとの関係に応じたインピーダンスの整合処理は終了する。
【０１２１】
本実施形態では、制御回路１０３内の導通するトランジスタ数を制御して、受信装置１１０において検出される初期電圧が所定の範囲に入るまで制御回路１０３の出力インピーダンスを変化させる。受信装置１１０側で検出される初期電圧が所定の範囲に入ったとき、制御回路１０３の出力インピーダンスは最適に設定され、図７（ｃ）の波形６０３で示されるように歪みのない波形により実際の信号伝送を行うことができる。伝送線路１２１および１２２は、例えばＵＳＢケーブル等の取り外し可能であってもよいし、プリント配線基板上に固定されたプリント配線であってもよい。
【０１２２】
以上、信号伝送システム１において行われるインピーダンスの整合処理を説明した。上述の説明は、信号の立ち上がりで出力駆動能力を調整するとして説明したが、信号の立下りで調整することもできる。この場合は、判定値が異なるだけであり手順は同様である。また、処理の開始時には制御回路１０３の出力インピーダンスは最大（伝送線路１２１の駆動能力は最小）であるとして説明したが、出力インピーダンスを最小（駆動能力を最大）とすることもできる。初期状態の出力インピーダンスを最小にして処理を開始した場合には、その後の制御により、出力インピーダンスを増加することになる。
【０１２３】
なお、本実施形態ではＰ／Ｓ変換回路４５３およびＳ／Ｐ変換回路５０２を使用し、駆動電流制御信号の伝送にはシリアルデータを用いた。しかしシリアルデータには限定されない。保持回路４５２からの出力を駆動受信部１０４が受信できれば、どのような形式の伝送データであってもかまわない。さらに上述の説明では、インピーダンスの調整は内部回路１０１からのテストパターン信号に基づいて行われるとした。しかし、テストパターン信号ではなく、実際のデータ転送時の信号の立ち上がりおよび立ち下がり等を利用して上述の処理を行ってもよい。例えば、送信装置１００および受信装置１１０の接続確立時には上述のテストパターン信号を利用してインピーダンスの整合をとり、データの伝送が開始された後は、所定時間間隔で伝送中のデータの立ち上がりおよび立ち下がりの少なくとも一方を利用してインピーダンスを動的に再整合させてもよい。
【０１２４】
（実施形態２）
図９は、本実施形態による信号伝送システム２の機能ブロックの構造を示す。実施形態１による信号伝送システム１と同様、信号伝送システム２もまた、図１（ａ）および（ｂ）の態様で実現される。以下では信号伝送システム２が、信号を送信する送信装置２００と信号を受信する受信装置２１０とを有するとして説明する。ただし、これは送信装置２００が信号を受信できないことを意味するのではなく、送信装置２００は受信装置２１０の機能を含んでいてもよい。また受信装置２１０は送信装置２００の機能を含んでいてもよい。
【０１２５】
信号伝送システム２は、送信装置２００と受信装置２１０とを有する。実施形態１の信号伝送システム１と異なり、送信装置２００と受信装置２１０とは、信号を伝送する１本の伝送線路１２３によって接続されている。伝送線路１２３に関して定まるインピーダンスＺの値が、送信装置２００から受信装置２１０へ高速で信号を伝送する際に影響を与えるため、送信装置２００の駆動回路の出力インピーダンスと伝送線路１２３のインピーダンスとの整合を取る必要がある。
【０１２６】
以下では、まず送信装置２００を説明し、その後受信装置２１０を説明する。なお送信装置２００および受信装置２１０を構成する要素のうち、図２の送信装置１００および受信装置１１０の構成要素と基本的に同じ機能を有する要素には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。特に説明した場合には、その説明に関する機能を付加的に有するとする。
【０１２７】
送信装置２００は、内部回路１０１と、出力バッファ１０２と、制御回路１０３と、受信部１０４と、信号入出力端子２０５とを備えている。信号入出力端子２０５は、送信装置２００が外部との通信を行う際に直接信号を授受する通信部である。信号入出力端子２０５は伝送線路１２３の一方の端部と接続され、制御回路１０３からの信号を伝送線路１２３へ出力し、伝送線路１２３を介して受信装置２１０から指示信号を受信する。
【０１２８】
また、受信装置２１０は、内部回路１１１と、電圧検出部１１２と、制御信号生成部１１３と、出力バッファ１１４と、信号入出力端子２１５と、信号出力端子１１６と、駆動電流生成回路１１７とを備えている。信号入出力端子２１５は、送信装置２００が外部との通信を行う際に直接信号を授受する通信部である。信号出力端子２１５は伝送線路１２３の他方の端部と接続され、伝送線路１２３を介して送信装置２００からの信号を受信し、駆動電流生成回路１１７からの指示信号を伝送線路１２３へ出力する。
【０１２９】
送信装置２００および受信装置２１０は１本の伝送線路１２３によって接続されているため、送信装置２００から受信装置２１０への信号伝送と、受信装置２１０から送信装置２００への信号伝送との競合を回避する必要がある。競合の回避のためには、装置間の信号伝送のタイミングと、各装置の構成要素の動作タイミングの両方を調整する必要がある。
【０１３０】
装置間の信号伝送のタイミングは以下のように調整できる。例えば、送信装置２００がテストパターン信号に応じた信号を１ｍ秒ごとに送信し、受信装置２１０は、信号が伝送されていない期間中に指示信号を送信装置２００に送る。すなわち、いわゆる時分割で信号の送信および受信を行う。または、送信装置２００は、テストパターン信号に応じた信号を伝送線路１２３に送出した後は、受信装置２１０からの制御信号を受け取るまで制御回路１０３の動作を停止させる。
【０１３１】
各装置の構成要素の動作タイミングは以下のように調整できる。例えば、送信装置２００から受信装置２１０へ信号を伝送する場合は、受信装置２１０の駆動電流生成回路１１７の内部の出力用トランジスタ７０４をオフにする。これにより駆動電流生成回路１１７の出力は高インピーダンス状態になり、送信装置２００の制御回路１０３からの信号に関連して発生する電圧を電圧検出部１１２および内部回路１１１において検出できる。一方、受信装置２１０から送信装置２００へ指示信号を伝送する場合は、制御回路１０３の内部の出力駆動能力調整用トランジスタ３０４群（図３）をすべてオフにする。これにより制御回路１０３の出力は高インピーダンス状態になり、受信装置２１０から出力された信号を受信部１０４において受信できる。
【０１３２】
以下、信号伝送システム１において行われるインピーダンスの整合処理を説明する。処理の流れは、図８に示す実施形態１の信号伝送システム１におけるフローチャートと概ね同じである。
【０１３３】
本実施形態では、送信装置２００が信号伝送を開始する前（例えば送信装置２００の電源投入直後）の初期状態において、制御回路１０３の出力インピーダンスを最大値に設定する。これは駆動能力を最小にすることと同じである。以下では、伝送線路１２３から見た信号入出力端子２０５における入力インピーダンスはほぼ無限大とする。
【０１３４】
また、インピーダンスの整合処理の開始当初には、送信装置２００の出力インピーダンスを調整する処理を助けることができるように受信装置２１０も所定の初期状態に移行している。具体的には、受信装置２１０内の駆動電流生成回路１１７では、内部の出力用トランジスタがオフにされ、高インピーダンス状態に保持されている。以下では、受信装置２１０の信号入出力端子２１５における入力インピーダンスは無限大として説明する。
【０１３５】
出力インピーダンスの調整シーケンスは以下のとおりである。まず送信装置２００の内部回路１０１はテストパターン信号を生成する。このテストパターン信号に基づいて、出力バッファ１０２はローレベルとハイレベルが繰り返し切り替わる信号を出力する。制御回路１０３は、まず最小の駆動電流によって伝送線路を駆動してテストパターン信号に基づく信号を出力する。
【０１３６】
一方、受信装置２１０の電圧検出部１１２は、伝送線路１２３に接続された受信装置２１０側の信号入力端子２１５での初期電圧を検出する。検出は、出力がローレベルからハイレベルに遷移するときに、基準電圧ＶＲＥＦ１に到達した時刻ｔｓから遅延させた時刻ｔｐ（図６）において行われる。
【０１３７】
電圧検出部１１２は検出した電圧値が最適な受信レベルの範囲に入っているか否かを判定する。電圧検出部１１２によって検出された初期電圧が、図７（ａ）に示す波形６０１の時刻ｔｐにおける電圧値のように基準電圧ＶＲＥＦ２およびＶＲＥＦ３より低い場合には、電圧検出部１１２内の２つのＦ／Ｆ４０１および４０２は、“０”および“０”を出力する。この出力は、現在の駆動能力が低すぎることを表す。電圧検出部１１２から“０”、“０”信号を受け取ると、制御信号生成部１１３は内部のカウンタ回路４５１において駆動能力を一段増加する指示信号を生成する。制御信号生成部１１３は、指示信号を保持回路４５２で保持するとともに、その指示信号によって出力バッファ１１４および駆動電流生成回路１１７を介して送信装置１００に駆動電流の増加を指示する。
【０１３８】
すなわち、制御回路１０３の出力を高インピーダンス状態にホールドし、保持回路４５２に保持していた指示信号を出力バッファ１１４、駆動電流生成回路１１７を介して出力する。駆動電流生成回路１１７の出力は、信号入出力端子２１５、伝送線路１２３、信号入出力端子２０５を介して、受信部１０４に受信される。受信装置２１０は、出力バッファ１１４を高インピーダンス状態に保持し、制御回路１０３は高インピーダンス状態を解除する。
【０１３９】
受信部１０４は、受信した指示信号から制御信号を生成する。制御回路１０３は制御信号に基づいて駆動電流を一段階増加して伝送線路１２１を駆動し、再びテストパターン信号に基づく信号を出力する。受信装置１１０は、信号入力端子１１５での初期電圧を検出する処理を行い、基準電圧ＶＲＥＦ２およびＶＲＥＦ３により規定される範囲に入るまで処理を繰り返す。なお以後の処理は実施形態１の信号伝送システム１に関連して説明した処理と同じなので、その説明は省略する。初期電圧が基準電圧ＶＲＥＦ２およびＶＲＥＦ３により規定される範囲に入ると、制御回路１０３の出力インピーダンスと伝送線路１２１のインピーダンスとが整合したとして処理を終了する。なお、インピーダンス調整完了後は、駆動電流生成回路１１７の出力インピーダンスは、再び調整シーケンスが行われるまで高インピーダンス状態を保持される。
【０１４０】
次に、制御信号生成部１１３から、伝送路１２３を介して受信部１０４に信号を送信する手順を説明する。
【０１４１】
制御信号生成部１１３から送出される指示信号は、受信部１０４において正しく受信されなければならない。上述のように、図７（ｃ）に示す波形６０３は最適な伝送波形であり、このとき正確に最も高速に信号の伝送を行うことができる。一方、波形６０１、６０２は基準電圧ＶＲＥＦ２とＶＲＥ３の間に電圧が確定するまで波形６０３の場合よりも長い時間を要する。すなわち波形６０３による信号の伝送よりも低速である。しかし、信号の伝送は正しく行うことができる。図７（ａ）〜（ｃ）の波形から明らかなように出力インピーダンスが小さい場合は電圧の変化が収まるまでの時間も早く、高速に信号を送ることができる。逆に、出力インピーダンスが大きい場合は低速ではあるが信号を正しく送ることができる可能性が比較的高い。なお、図７（ｄ）の波形６０４は基準電圧ＶＲＥＦ２とＶＲＥＦ３の間に電圧が確定するまでに波形の歪みが認められる。よって信号を正しく伝送することができないことは明らかである。
【０１４２】
いま、図７（ｃ）に示す波形６０３による信号伝送を可能とする制御回路１０３の出力インピーダンスをＺ3［Ω］、図７（ｂ）および（ａ）に示す波形６０２、６０１による信号伝送を可能とする出力インピーダンスをそれぞれＺ2［Ω］、Ｚ1［Ω］とすると、Ｚ3＜Ｚ2＜Ｚ1の関係が成立している。
【０１４３】
インピーダンス調整シーケンスの際を除けば、送信装置２００の内部回路１０１は、受信装置２１０の内部回路１１１に対して一般的なデータ信号を伝送する。データ信号の伝送は正しく高速に伝送できることが望ましい。一方、受信装置２１０の制御信号生成部１１３は、送信装置２００の電流制御信号受信部１０４に対して指示信号（制御信号）を伝送する。指示信号は、受信装置２１０の駆動電流生成回路１１７を経由して伝送される。ここで駆動電流生成回路１１７の出力インピーダンスは可変ではなく固定である。
【０１４４】
受信装置２１０から送信装置２００への指示信号は、図７（ｃ）の波形６０３を用いて正確かつ高速に伝送できることが望ましい。ただし、より重視されるのは正確さである。指示信号の伝送を正確に行うことができれば、インピーダンス調整後は、図７（ｃ）の波形６０３を用いて指示信号を伝送できるからである。よって図７（ｃ）の波形６０３を用いることができない場合には、少なくとも図７（ｂ）に示す波形６０２または図７（ａ）に示す波形６０１を用いて指示信号を伝送する必要がある。なお、波形６０４のような波形の歪みが含まれる場合は、正しく指示信号を伝送できなくなる。
【０１４５】
インピーダンス調整完了後の制御回路１０３の出力インピーダンスをＡ［Ω］、制御データを伝送する際の駆動電流生成回路１１７の出力インピーダンスをＢ［Ω］とすると、出力インピーダンスＢは、Ａ＜Ｂ  なる関係が成り立つ値の範囲の中で決めることができる。Ｂが比較的小さい場合は、調整シーケンスに要する時間を小さくすることができる。また、Ｂが比較的大きい場合は、伝送線路１２３のインピーダンスのバラツキ等があってもそのばらつきを吸収でき、余裕ができる。ただし、制御データの伝送は低速になる。従来、送信装置２００から受信装置２１０へ高速に信号を伝送する場合には、信号の品位を保つためにインピーダンスが高精度である高価な配線基板やケーブルを使用せざるを得なかった。しかし、本発明によれば、受信装置２１０から送信装置２００へ指示信号を正確に伝送できることが保証されれば、安価な配線基板やケーブルを使用しても正確かつ高速な信号の伝送が可能になる。
【０１４６】
以上、本発明によるインピーダンスの整合処理に関連する実施形態１および２を説明した。本発明では、説明の便宜上、インピーダンスを整合させる伝送線路を１本に限って説明したが、１本に限定されることはない。例えば、伝送線路が半導体チップ間を接続する複数のバスである場合には、バスごとに処理を実行できる。
【０１４７】
信号伝送システムは、本発明によるインピーダンスの整合処理を実行するか否かを切り替えることができる。例えば、伝送線路が接続された後に、送信装置および受信装置の双方が本発明によるインピーダンス整合処理を実行可能であると判定すると、本発明による処理を行う。本発明による処理ができないと判定されると、インピーダンスの整合処理を行わず、または従来の手法によるインピーダンスの整合処理を行う。さらに伝送システムは、予め規定されている別の処理を行ってもよい。
【０１４８】
これまでの信号伝送システム１および２の説明では、送信装置および受信装置は予め特定されていた。しかし、例えば図１（ａ）のＰＣとハードディスクドライブのような信号の送受信の両方が可能な２つの装置が接続された場合には、いずれが先に伝送線路とのインピーダンスの整合を取るかを規定する必要がある。この場合には、例えばパラメータとして半導体チップに保持されるチップ番号の大きさを比較し、番号の小さい方から先にインピーダンスの整合を行えばよい。
【０１４９】
信号伝送システム１では、送信装置および受信装置の各通信コントローラ（図示せず）がシステム全体で図８のフローチャートの処理を実現するコンピュータプログラムを実行して、上述の処理を制御するとして説明した。送信装置において実行されるプログラムと受信装置において実行されるプログラムとは同じではないが、これらを１つのプログラム中の送信装置用の処理ルーチンおよび受信装置用の処理ルーチンとして規定することができる。通信コントローラは、自己が送信装置であるか受信装置であるかを認識し、状況に応じて必要な処理ルーチンを実行すればよい。このようなコンピュータプログラムは、フレキシブルディスク等の磁気記録媒体、フラッシュメモリ等の半導体記録媒体、および、光ディスク等の光記録媒体等の種々の記録媒体に記録可能であり、ネットワーク等の電気通信回線を介して伝送することもできる。さらにそのようなコンピュータプログラムを記憶した１以上の半導体記録媒体を含むチップセットを構成することもできる。
【０１５０】
本発明によれば、伝送線路を介して接続された送信装置および受信装置を含む信号伝送システムにおいて、送信装置からの信号を検出した受信装置は、検出された信号の信号値に基づいて駆動電流の電流量を変化させる指示信号を送信装置に送る。送信装置はその信号に基づいて駆動電流を変化させることにより、伝送線路を駆動する送信装置側駆動回路の出力インピーダンスと、伝送線路のインピーダンスとを動的に整合させることができる。伝送線路ごとに、接続の都度、インピーダンスを整合させて伝送線路の特性の変化による信号の反射や歪みをなくすことができるので、信号伝送システム１では良好かつ高速な信号の伝送を実現できる。
【０１５１】
本発明によれば、伝送線路の信号伝送特性を調整することができるので、送信装置および受信装置の特性（例えば半導体集積回路の出力バッファ特性）のばらつきや、伝送線路の特性（例えばプリント基板配線やケーブルの特性）のばらつきが存在しても、許容される信号伝送特性の範囲内でそれらのばらつきを吸収できるように設計できる。よって半導体集積回路やプリント基板等の製造上、余裕ができ、歩留まりを向上することができる。
【０１５２】
本発明によれば、接続される伝送線路のインピーダンスに応じて送信装置および受信装置の出力インピーダンスを調整することにより、信号伝送が可能になるまでの過渡的な出力電流の消費を調整できる。過渡的な出力電流を必要最低限に抑えることにより、消費電力を低減できる。
【産業上の利用可能性】
【０１５３】
本発明によれば、例えば、取り外し可能なケーブルで接続された家電機器間や、プリント基板上の配線で接続された半導体チップ間で信号を伝送する際のインピーダンスを整合させることができる。駆動回路の出力インピーダンスと伝送線路のインピーダンスとを動的に整合させることにより、高速な信号伝送を実現し、伝送効率を向上することができる。また本発明によれば、信号伝送時に消費される消費電力を伝送線路に適合させて必要最低限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５４】
【図１】（ａ）および（ｂ）は信号伝送システム１のバリエーションを示しており、（ａ）はＰＣ１００とハードディスクドライブ１１０とを有する信号伝送システム１の構成を示す図であり、（ｂ）は複数の半導体集積回路１００および１１０を有する、プリント配線板上の信号伝送システム１の構成を示す図である。
【図２】実施形態１による信号伝送システム１の機能的な構成を示すブロック図である。
【図３】送信装置１００の駆動電流制御回路１０３の回路図である。
【図４】駆動電流制御信号受信部１０４の構成を示すブロック図である。
【図５】受信装置１１０の電圧検出部１１２および駆動電流制御信号生成部１１３の構成を示すブロック図である。
【図６】駆動電流生成回路１１７の構成を示す回路図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、駆動電流制御回路１０３の出力インピーダンスと伝送線路１２１のインピーダンスとの関係に応じた受信装置１１０側の過渡電圧波形を示す図である。
【図８】信号伝送システム１におけるインピーダンスの整合処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】実施形態２による信号伝送システム２の機能的な構成を示すブロック図である。
【国際調査報告】
2004114522.tif 000012
2004114522.tif 000013
2004114522.tif 000014
2004114522.tif 000015