(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信回路と受信回路とのコイルの電磁結合による非接触の信号送受信回路であって、
前記受信回路が、前記コイルの一端に接続されている第１の半導体スイッチと、前記コイルの他端に接続されている第２の半導体スイッチと、前記コイルの一端と他端のそれぞれの出力信号から送信信号を復元する復元回路と、が設けられ、前記復元回路の出力信号によって前記第１の半導体スイッチと前記第２の半導体スイッチとが交互に切り換わる信号送受信回路において、
信号受信中に前記受信回路の前記第１及び第２の半導体スイッチが切り換わることで発生するノイズによって誤動作しないように、前記第１及び第２の半導体スイッチの、前記復元回路の出力信号の入力側に遅延回路が設けられていることを特徴とする非接触の信号送受信回路。
【請求項２】
請求項１記載の非接触の信号送受信回路において、前記遅延回路を複数個のシュミットインバータで構成し、該複数個のシュミットインバータの個数を偶数個にして前記第１の半導体スイッチと前記第２の半導体スイッチとを同時に切り換えるとともに、前記複数個のシュミットインバータの個数を変えることにより、遅延時間の設定を可変にすることを特徴とする非接触の信号送受信回路。
【請求項３】
請求項２記載の非接触の信号送受信回路において、前記遅延回路中に抵抗とコンデンサからなる遅延回路を付加して、前記抵抗とコンデンサの値を変えることによって、遅延時間の設定を可変にすることを特徴とする非接触の信号送受信回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コイルの電磁結合を利用した非接触の信号送受信回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような分野の技術としては、以下に示すようなものがあった。
図４はかかる従来の非接触の信号送受信回路図、図５は図４の信号送受信回路の動作タイミングチャートである。
一般に、従来の非接触の信号送受信回路は、図４及び図５に示すように、コイルの電磁結合を利用して信号の送受信を行っている。任意の信号１０８が入力端子１０１に入力されると、コンデンサＣ１０１とコイル（インダクタンス）Ｌ１０１の微分回路により微分波１０９が生じる。すると、コイルＬ１０１とコイルＬ１０２の電磁結合によりコイルＬ１０２に微分波１０９が転送され、Ｎ−ＭＯＳスイッチ１０３と１０４を交互に切り換えることによって、微分波１０９がパルス１１０とパルス１１１のような正側のみのパルスになる。
【０００３】
パルス１１０がＤ−Ｆ／Ｆ１０２のＣＬＯＣＫ入力端子１０２ａに入力することによって、信号をセットし、パルス１１１がＤ−Ｆ／Ｆ１０２のＲ端子１０２ｄに入力することにより、信号がリセットされ、信号１０８と同じ信号である信号１１２が復元される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４及び図５に示す非接触の信号送受信回路では以下の問題点があった。
〔ｉ〕  図４に示す送信回路Ａは、ＬＣＲ直列回路であるので、下記の過渡現象式（１）によって図４に示すコンデンサＣ１０１の容量を小さくすると信号の送信波形が振動してしまうことになる。コンデンサＣ１０１の容量を小さくできないので、下記の式（２）より送信回路の消費電流が大きいという問題点があった。
【０００５】
【数１】
0004526644.tif 000002
Ｉ＝Ｑ／ｔ＝Ｃ・Ｖ／ｔ                                      …（２）
〔ii〕  図４に示す受信回路Ｂは、信号受信中にＮ−ＭＯＳスイッチ１０３，１０４が切り換わるため、図５に示すノイズ１１３や１１４が発生してしまう。このノイズ１１３，１１４は、受信パルス１１３ａや１１４ａの途中でＮ−ＭＯＳスイッチ１０３，１０４を切り換えることにより、コイルＬ１０２の極性が切り換り、受信パルスと反対の極性のノイズ１１３，１１４が発生する。
【０００６】
送信回路ＡのコンデンサＣ１０１の容量が大きい場合には、微分波１０９のピーク電圧が小さくなるので、発生するノイズ１１３や１１４が誤動作するような電圧レベル（Ｄ−Ｆ／Ｆ１０２やＮＯＲ１０５の「Ｈ」レベル入力電圧ＶIL＝２．０Ｖ以上）に達しないため問題はなかった。しかし、送信回路Ａの消費電流低減のために、図４に示すコンデンサＣ１０１の容量を小さくすると、微分波１０９のピーク電圧が大きくなると同時に発生するノイズ１１３や１１４も大きくなるので、誤動作してしまうという問題があった。
【０００７】
〔iii 〕  上記で説明した問題点〔ii〕を解決するためには、Ｎ−ＭＯＳスイッチ１０３，１０４の入力端子に遅延回路を追加し、信号受信中にＮ−ＭＯＳスイッチが切り換わらないようにするという対策が考えられる。
しかし、図６に示すように、Ｎ−ＭＯＳスイッチ１０３と１０４のＯＮ、ＯＦＦの切り換わりを同時にしないとノイズ１２０、１２１が発生してしまう。Ｎ−ＭＯＳスイッチ１０３と１０４が両方ＯＮ状態になった場合、コイルＬ１０２の一端と他端が接続された回路ができ、電流が回り続けてしまう結果となる。
【０００８】
次に、Ｎ−ＭＯＳスイッチ１０３，１０４のどちらかをＯＦＦにすると、その電流によってノイズ１２０や１２１が発生する。このノイズ１２０、１２１によって任意の入力信号１１５と受信回路で復元した信号１１９が異なり、誤動作してしまうという問題点があった。
また、Ｎ−ＭＯＳスイッチ１０３と１０４が両方ＯＦＦ状態になった場合には、Ｄ−Ｆ／Ｆ１０２のＣＬＯＣＫ入力端子１０２ａとＮＯＲ１０５の入力端子１０５ａがフローティング状態となり誤動作してしまう。
【０００９】
本発明は、上記問題点を除去し、受信回路の半導体スイッチが切り換わることで発生するノイズによる誤動作を防止できる非接触の信号送受信回路を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕送信回路と受信回路とのコイルの電磁結合による非接触の信号送受信回路であって、前記受信回路が、前記コイルの一端に接続されている第１の半導体スイッチと、前記コイルの他端に接続されている第２の半導体スイッチと、前記コイルの一端と他端のそれぞれの出力信号から送信信号を復元する復元回路と、が設けられ、前記復元回路の出力信号によって前記第１の半導体スイッチと前記第２の半導体スイッチとが交互に切り換わる信号送受信回路において、
信号受信中に前記受信回路の前記第１及び第２の半導体スイッチが切り換わることで発生するノイズによって誤動作しないように、前記第１及び第２の半導体スイッチの、前記復元回路の出力信号の入力側に遅延回路が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
〔２〕上記〔１〕記載の非接触の信号送受信回路において、前記遅延回路を複数個のシュミットインバータで構成し、この複数個のシュミットインバータの個数を偶数個にして前記第１の半導体スイッチと前記第２の半導体スイッチとを同時に切り換えるとともに、前記複数個のシュミットインバータの個数を変えることにより、遅延時間の設定を可変にすることを特徴とする。
【００１２】
〔３〕上記〔１〕記載の非接触の信号送受信回路において、前記遅延回路中に抵抗とコンデンサからなる遅延回路を付加して、前記抵抗とコンデンサの値を変えることによって、遅延時間の設定を可変にすることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施例を示す非接触の信号送受信回路図、図２は図１の信号送受信回路の動作タイミングチャートである。
まず、送信回路Ａについて説明する。
【００１４】
入力端子２０１は、抵抗Ｒ２０１の一端に接続され、抵抗Ｒ２０１の他端はコンデンサＣ２０１の一端に接続されている。コンデンサＣ２０１の他端は送信のためのコイルＬ２０１の一端と接続されている。また、コイルＬ２０１の他端はＧＮＤに接地されている。
次に、受信回路Ｂについて説明する。
【００１５】
受信のためのコイルＬ２０２の一端はＤ−Ｆ／Ｆ（Ｄ型フリップ・フロップ）２０２のＣＬＯＣＫ入力端子２０２ａとＮ−ＭＯＳスイッチ２０３の第１端子２０３ａに接続されている。また、コイルＬ２０２の他端は、Ｎ−ＭＯＳスイッチ２０４の第１端子２０４ａとＮＯＲ２０５の第１端子２０５ａに接続されている。
【００１６】
Ｎ−ＭＯＳスイッチ２０３の第３端子２０３ｃは、遅延回路２０７の出力に接続されている。遅延回路２０７の入力端子は、Ｄ−Ｆ／Ｆ２０２の出力Ｑ端子２０２ｂと出力端子２０９に接続されている。Ｎ−ＭＯＳスイッチ２０４の第３端子２０４ｃは、遅延回路２０８の出力に接続されている。遅延回路２０８の入力端子は、Ｄ−Ｆ／Ｆ２０２の出力Ｑ（−）端子２０２ｃに接続されている。
【００１７】
Ｎ−ＭＯＳスイッチ２０３の第２端子２０３ｂは、Ｎ−ＭＯＳスイッチ２０４の第２端子２０４ｂと抵抗Ｒ２０３の一端とダイオードＤ２０１のアノード端子Ｄ２０１ａとコンデンサＣ２０３の一端に接続されている。Ｒ２０３の他端はＶｃｃに接続されている。ダイオードＤ２０１のカソード端子Ｄ２０１ｂとコンデンサＣ２０３の他端とコンデンサＣ２０２の一端はＧＮＤに接地されている。コンデンサＣ２０２の他端は、抵抗Ｒ２０２の一端とインバータ２０６の入力端子２０６ａに接続されている。抵抗Ｒ２０２の他端はＶｃｃに接続されている。
【００１８】
インバータ２０６の出力端子２０６ｂは、ＮＯＲ２０５の第２端子２０５ｂに接続されている。ＮＯＲ２０５の出力端子２０５ｃは、Ｄ−Ｆ／Ｆ２０２のＲ端子２０２ｄに接続されている。Ｄ−Ｆ／Ｆ２０２のＤ端子２０２ｅとＳ端子２０２ｆは、Ｖｃｃに接続されている。
次に、本発明の第１実施例の非接触の信号送受信回路の動作について説明する。
【００１９】
まず、入力端子２０１に任意の信号３０１が入力されると、抵抗Ｒ２０１とコンデンサＣ２０１とコイル（インダクタンス）Ｌ２０１のＬＣＲ微分回路によって微分波３０２が生じる。コイルＬ２０１とコイルＬ２０２の電磁結合により、微分波３０２がコイルＬ２０２に転送される。
Ｎ−ＭＯＳスイッチ２０３と２０４が交互に切り換わることでコイルＬ２０２の極性も切り換えられる。（コイルＬ２０２で信号受信中にＮ−ＭＯＳスイッチ２０３と２０４が切り換わるとノイズが発生してしまうため、Ｎ−ＭＯＳスイッチ２０３と２０４の入力第３端子２０３ｃ，２０４ｃに遅延回路２０７，２０８を加えてシュミットインバータの数分だけＮ−ＭＯＳスイッチ２０３と２０４の切り換わりが遅延するようにした。なお、Ｎ−ＭＯＳスイッチ２０３と２０４を同時に切り換えないとノイズが発生してしまうため、遅延回路２０７，２０８に使用しているシュミットインバータの数を偶数個にしてＮ−ＭＯＳスイッチ２０３と２０４を同時に切り換えている）。
【００２０】
このように、コイルＬ２０２の極性が交互に切り換わることで、微分波３０２がパルス３０３とパルス３０４のような正側のみのパルスになる。パルス３０３がＤ−Ｆ／Ｆ２０２のＣＬＯＣＫ入力端子２０２ａに入力することによって信号をセットし、パルス３０４がＤ−Ｆ／Ｆ２０２のリセット入力Ｒ端子２０２ｄに入力することで信号がリセットされ、信号３０１と同じ信号である信号３０５が復元される。
【００２１】
このように第１実施例では、Ｎ−ＭＯＳスイッチの入力第３端子２０３ｃ，２０４ｃに遅延回路２０７，２０８を追加し、Ｎ−ＭＯＳスイッチ２０３，２０４の切り換わりを遅延させることによって、信号受信中にＮ−ＭＯＳスイッチ２０３，２０４を切り換えることにより発生するノイズを低減でき、誤動作を防ぐことができる。
【００２２】
また、遅延回路２０７，２０８のシュミットインバータを偶数個使用することにより、Ｎ−ＭＯＳスイッチ２０３，２０４を同時に切り換えることができる。  更に、送信回路に抵抗Ｒ２０１を追加することにより、コンデンサＣ２０１の容量を小さくしても振動を防ぐことができるので、従来の送信回路よりも消費電流を低減できる。
【００２３】
次に、本発明の第２実施例について説明する。
図３は本発明の第２実施例を示す非接触の信号送受信回路図である。
まず、送信回路Ａについて説明する。
入力端子４０１は、抵抗Ｒ４０１の一端に接続され、抵抗Ｒ４０１の他端はコンデンサＣ４０１の一端に接続されている。コンデンサＣ４０１の他端は送信のためのコイルＬ４０１の一端と接続されている。また、コイルＬ４０１の他端はＧＮＤに接地されている。
【００２４】
次に、受信回路Ｂについて説明する。
受信のためのコイルＬ４０２の一端はＤ−Ｆ／Ｆ４０２のＣＬＯＣＫ入力端子４０２ａとＮ−ＭＯＳスイッチ４０３の第１端子４０３ａに接続されている。また、コイルＬ４０２の他端は、Ｎ−ＭＯＳスイッチ４０４の第１端子４０４ａとＮＯＲ４０５の第１端子４０５ａに接続されている。Ｎ−ＭＯＳスイッチ４０３の第３端子４０３ｃは、シュミットトリガ型インバータ４０７の出力端子４０７ａに接続されている。
【００２５】
シュミットトリガ型インバータ４０７の入力端子４０７ｂはシュミットトリガ型インバータ４０８の出力端子４０８ａに接続され、その入力端子４０８ｂは抵抗Ｒ４０４の一端とコンデンサＣ４０４の一端に接続されている。コンデンサＣ４０４の他端は、ＧＮＤに接地されている。抵抗Ｒ４０４の他端は、Ｄ−Ｆ／Ｆ４０２の出力Ｑ端子４０２ｂと出力端子４１１に接続されている。Ｎ−ＭＯＳスイッチ４０４の第３端子４０４ｃは、シュミットトリガ型インバータ４０９の出力端子４０９ａに接続されている。
【００２６】
シュミットトリガ型インバータ４０９の入力端子４０９ｂは抵抗Ｒ４０５の一端とコンデンサＣ４０５の一端と接続されている。コンデンサＣ４０５の他端は、ＧＮＤに接地されている。抵抗Ｒ４０５の他端はシュミットトリガ型インバータ４１０の出力端子４１０ａに接続され、その入力端子４１０ｂはＤ−Ｆ／Ｆ４０２の出力Ｑ（−）端子４０２ｃに接続されている。Ｎ−ＭＯＳスイッチ４０３の第２端子４０３ｂは、Ｎ−ＭＯＳスイッチ４０４の第２端子４０４ｂと抵抗Ｒ４０３の一端とダイオードＤ４０１のアノード端子Ｄ４０１ａとコンデンサＣ４０３の一端に接続されている。抵抗Ｒ４０３の他端はＶｃｃに接続されている。
【００２７】
ダイオードＤ４０１のカソード端子Ｄ４０１ｂとコンデンサＣ４０３の他端は接地されている。コンデンサＣ４０２の一端は、抵抗Ｒ４０２の一端とインバータ４０６の入力端子４０６ａに接続されている。抵抗Ｒ４０２の他端はＶｃｃに接続されている。コンデンサＣ４０２の他端は、ＧＮＤに接地されている。インバータ４０６の出力端子４０６ｂは、ＮＯＲ４０５の第２端子４０５ｂに接続されている。ＮＯＲ４０５の出力端子４０５ｃは、Ｄ−Ｆ／Ｆ４０２のＲ端子４０２ｄに接続されている。Ｄ−Ｆ／Ｆ４０２のＤ端子４０２ｅとＳ端子４０２ｆは、Ｖｃｃに接続されている。
【００２８】
第２実施例の信号の送受信の方法は第１実施例の非接触の信号送受信回路の動作と同様であるが、遅延回路の遅延時間を抵抗Ｒ４０４、コンデンサＣ４０４、抵抗Ｒ４０５、コンデンサＣ４０５の値を変えることによって設定することができる。
このように、第２実施例によれば、第１実施例の効果に加えて、さらに以下のような効果が得られる。
【００２９】
第１実施例では、遅延回路２０７，２０８の遅延時間をシュミットインバータの数を変えて設定しなければならなかったが、第２実施例では、抵抗Ｒ４０４、コンデンサＣ４０４、抵抗Ｒ４０５、コンデンサＣ４０５の値を変えることにより、遅延時間が設定できるため、使用部品の削減が行え、かつ受信回路の消費電流が低減できる。
【００３０】
なお、非接触の信号送受信回路を、ＡＴＡカードなどの各種カード類や信号の送受信を行っている各種装置などに応用することにより、非接触の利点が得られる。すなわち、コネクタが不要になり、ホコリ、汚れ、水、油などの影響を受けずに信号の送受信を行うことができる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００３１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
（Ａ）半導体スイッチの入力端子に遅延回路を追加することによって、信号受信中に半導体スイッチを切り換えることがなくなるので、ノイズが低減でき、誤動作を防ぐことができる。
【００３２】
（Ｂ）遅延回路をシュミットインバータで構成し、遅延時間の設定を行うことができる。
（Ｃ）遅延回路を抵抗とコンデンサとで構成し、抵抗とコンデンサの値を変えることにより、遅延時間が設定できるため使用部品の削減が行え、かつ受信回路の消費電流が低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施例を示す非接触の信号送受信回路図である。
【図２】  図１の信号送受信回路の動作タイミングチャートである。
【図３】  本発明の第２実施例を示す非接触の信号送受信回路図である。
【図４】  従来の非接触の信号送受信回路図である。
【図５】  図４の信号送受信回路の動作タイミングチャートである。
【図６】  従来技術の問題点を示す信号送受信回路の動作タイミングチャートである。
【符号の説明】
２０１，４０１    入力端子
Ｒ２０１，Ｒ２０２，Ｒ２０３，Ｒ４０１，Ｒ４０２，Ｒ４０３，Ｒ４０４，Ｒ４０５    抵抗
Ｃ２０１，Ｃ２０２，Ｃ２０３，Ｃ４０１，Ｃ４０２，Ｃ４０３，Ｃ４０４，Ｃ４０５    コンデンサ
Ｌ２０１，Ｌ２０２，Ｌ４０１，Ｌ４０２    コイル（インダクタンス）
Ｄ２０１，Ｄ４０１    ダイオード
Ｄ２０１ａ，Ｄ４０１ａ    アノード端子
Ｄ２０１ｂ，Ｄ４０１ｂ    カソード端子
２０２，４０２    Ｄ−Ｆ／Ｆ（Ｄ型フリップ・フロップ）
２０２ａ，４０２ａ    ＣＬＯＣＫ入力端子
２０２ｂ，４０２ｂ    出力Ｑ端子
２０２ｃ，４０２ｃ    出力Ｑ（−）端子
２０２ｄ，４０２ｄ    Ｒ端子
２０２ｅ，４０２ｅ    Ｄ端子
２０２ｆ，４０２ｆ    Ｓ端子
２０３，２０４，４０３，４０４    Ｎ−ＭＯＳスイッチ
２０３ａ，２０４ａ，２０５ａ，４０３ａ，４０４ａ，４０５ａ    第１端子  ２０３ｂ，２０４ｂ，２０５ｂ，４０３ｂ，４０４ｂ，４０５ｂ    第２端子  ２０３ｃ，２０４ｃ，４０３ｃ，４０４ｃ    第３端子
２０５，４０５    ＮＯＲ
２０５ｃ，４０５ｃ    ＮＯＲの出力端子
２０６，４０６    インバータ
２０６ａ，４０６ａ    インバータの入力端子
２０６ｂ，４０６ｂ    インバータの出力端子
２０７，２０８    遅延回路
２０９，４１１    出力端子
３０１    入力信号
３０２    微分波
３０３，３０４    パルス
３０５    信号
４０７，４０８，４０９，４１０    シュミットトリガ型インバータ
４０７ａ，４０８ａ，４０９ａ，４１０ａ    シュミットトリガ型インバータの出力端子
４０７ｂ，４０８ｂ，４０９ｂ，４１０ｂ    シュミットトリガ型インバータの入力端子
【図１】
0004526644.tif 000003
【図２】
0004526644.tif 000004
【図３】
0004526644.tif 000005
【図４】
0004526644.tif 000006
【図５】
0004526644.tif 000007
【図６】
0004526644.tif 000008