(57)【要約】１つの実施形態において、スマートカードは、電圧調整回路及びプルアップ抵抗を備えるＩＣを有する。カードは、調整回路及びカードの第１の出力部に選択的に接続されている抵抗を使用して、バスを介してホストに信号を送ることができる。調整回路の出力部は、バスからの給電に応答して、抵抗を介して選択的に第１の出力部に接続されるが送信は行わない。これによって、第１の出力部は、電源の電圧レベルにプルアップされ、ホストは、ホストによって駆動されるバスを介してカードを検出できる。送信中又は受信中に選択的に抵抗を切断することで、一層バランスがとれた出力を得ることができる。抵抗及び調整回路はＩＣの一体部分なので、抵抗に電圧を供給するために別の接点は不要であり、既存の特定のスマートカードの端子構成と互換性を保つことができ、カードリーダからプルアップ抵抗又は調整回路をなくすことができる。
2004515858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カードと、
前記カードに組み込まれている集積回路（「ＩＣ」）と、
を備えるホストと通信するための装置であって、
前記ＩＣは複数の接点に接続され、前記ＩＣの第１の出力部が前記接点の第１の接点に接続されており、前記ＩＣの抵抗は、前記接点の前記第１の接点に接続されており、前記ＩＣは、前記接点の第２の接点に接続され、電源供給を受けるようになった電圧調整回路を含み、前記電圧調整回路は、選択的に前記第１の接点に接続される出力電圧を生成し、選択的に抵抗を介して前記第１の接点を前記出力電圧にプルアップすることができ、結果的に、前記装置の取付けは、前記ホストが前記第１の接点上の出力電圧を検出することによって検出できることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記電圧調整回路の出力部、前記抵抗、及び前記第１の接点を含む直列回路に接続されているＩＣ上のスイッチと、
前記第１の接点を、選択的に前記抵抗及び前記スイッチを介して前記電圧調整回路の前記出力電圧にプルアップするか又はプルアップしない前記ＩＣ上の制御回路と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記制御回路が、給電された前記装置に応答して、前記第１の接点を前記電圧調整回路の出力電圧にプルアップするか否かを選択できることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記接点の第３の接点に接続されている前記ＩＣの第２の出力部を備え、前記制御回路は、前記装置と前記ホストとの間のデータ転送に応答して、前記第１の接点を前記電圧調整回路の出力電圧から切断し、結果的に、前記第１の出力部と前記第２の出力部との間のそれぞれの信号のアンバランスが低減されることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記制御回路が、前記第１の接点を前記抵抗から切断できることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
ポートへの接続のための第１のコネクタと、前記カードを収容して前記接点に電気的に接続するための第２のコネクタとを有するリーダを備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記リーダが、受動電子部品のみを有することを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記第２のコネクタが、パススルー接点を有することを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記抵抗が、所定の長さを有し、その長手方向に沿って配置されている複数のインピーダンス値選択スイッチに接続され、結果的に、前記抵抗は、選択されたインピーダンス値選択スイッチの１つを介して前記第１の接点に接続され、選択的に抵抗のインピーダンスを変えることができるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
カードと、
カードに組み込まれている集積回路（「ＩＣ」）と、
ポートへの接続のための第１のコネクタと、前記カードを収容して前記接点に電気的に接続するための第２のコネクタとを有し、電子部品が受動電子部品のみで構成されているリーダと、
を備えるホストと通信するための装置であって、
前記ＩＣは複数の接点に接続され、前記ＩＣの第１の出力部が前記接点の第１の接点に接続されており、前記ＩＣの抵抗は、前記接点の前記第１の接点に接続されており、前記ＩＣは、前記接点の第２の接点に接続され、ホストから電源供給を受けるようになった電圧調整回路を含み、前記電圧調整回路は、選択的に前記第１の接点に接続される出力電圧を生成し、選択的に抵抗を介して前記第１の接点を前記出力電圧にプルアップすることができ、結果的に、前記装置の取付けは、前記ホストが前記第１の接点上の出力電圧を検出することによって検出できるようになっており、
前記ＩＣのスイッチは、前記電圧調整回路の出力部、前記抵抗、及び前記第１の接点を含む直列回路に接続されており、前記ＩＣは、
前記第１の接点を、選択的に前記抵抗及び前記スイッチを介して前記電圧調整回路の前記出力電圧にプルアップするか又はプルアップしない制御回路を備えることを特徴とする装置。
【請求項１１】
前記制御回路が、給電された前記装置に応答して、選択的に前記第１の接点を前記電圧調整回路の前記出力電圧にプルアップできることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記接点の第３の接点に接続されている前記ＩＣの第２の出力部を備え、前記制御回路は、前記装置と前記ホストとの間のデータ転送に応答して、前記第１の接点を前記電圧調整回路の出力電圧から切断し、結果的に、前記第１の出力部と前記第３の出力部との間のそれぞれの信号のアンバランスが低減されることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記制御回路が、前記第１の接点を前記抵抗から切断できることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
ホストと通信するための方法であって、
ａ）集積回路（「ＩＣ」）に接続されている複数の接点の第１の接点上で第１の電圧レベルを受け取る段階であって、前記電圧レベルは前記ＩＣの電圧調整回路によって調整され、第２の電圧レベルの出力電圧が生成されるようになっている段階と、
ｂ）前記第２の接点を、前記電圧調整回路の出力電圧及び前記第２の接点に接続された前記ＩＣの抵抗を介して前記第２の電圧レベルにプルアップし、結果的に、前記ＩＣを含む装置の取付けが前記ホストによって検出できる段階と、
を含む方法。
【請求項１５】
前記第２の接点が、給電された前記装置に応答して、前記ＩＣ上のスイッチを介して第２の電圧レベルにプルアップされることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ＩＣの制御回路からの切断指示に応答して、前記スイッチによって前記第２の電圧レベルを前記第２の接点から切断する段階を含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ホストへ送信するために、前記ＩＣ上の第１のドライバ又は第１の受信器によって前記第２の接点上でアクティブな状態になっている第１の信号を駆動又は受信する段階と、
前記ホストへ送信するために又は前記ホストから受信するために、第２のドライバ又は第２の受信器によって、第３の接点上でアクティブな状態になっている第２の信号を駆動又は受信する段階と、
前記第１の信号及び前記第２の信号に対するアンバランスを低減するために、前記送信又は前記受信装置に応答して、前記ＩＣ上のスイッチによって、前記第２の電圧レベルを前記第２の接点から切断する段階と、
含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記送信の終了に応答して、前記スイッチによって、前記第２の電圧レベルを前記第２の接点に再接続する段階を含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記段階ａ）が、前記ＩＣを前記ホストに接続するために、受動部品のみを有するリーダのコネクタを前記接点に電気的に接続する段階を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
第１の接点に接続され、第１のドライバ及び第１の受信器を有し、結果的にホストと通信するために、前記第１の接点に対して第１の出力信号を生成すると共に前記第１の接点から第１の入力信号を受信することができる集積回路（「ＩＣ」）を備える、ホストと通信するための装置であって、
前記ＩＣは、前記第１の接点に対して直列に接続されている基準電圧、一体化抵抗、及びスイッチを有し、前記スイッチは、前記ホストへ取付け信号を送るために、給電された装置に応答して、前記第１の基準電圧を前記第１の接点に接続することができることを特徴とする装置。
【請求項２１】
前記スイッチが、前記送信装置又は受信装置に応答して、前記基準電圧を前記第１の接点から切断できることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記スイッチが、前記ホストへ前記装置の取外し信号を送信するために、前記第１の接点から前記基準電圧を切断することができることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２３】
電圧を受け取るための第２の接点を備え、前記第２の接点は、受け取った電圧から前記基準電圧を生成するための前記ＩＣ上の電圧調整回路に接続されていることを特徴とする請求項２１又は請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記ＩＣが、第２のドライバ及び第２の受信器を備え、結果的に、前記ＩＣは、第２の出力信号を生成すると共に第２の入力信号を受信することができ、前記装置は、前記ホストと通信するために、前記ＩＣの第２の出力信号及び入力信号に接続されている第３の接点と、電気的共通電圧で前記ホスト及び前記ＩＣを接続するための、前記ＩＣに接続されている第４の端子とを備え、前記装置は、前記４つの接点のみから成る前記装置の接点を介して前記ホストと通信できることを特徴とする請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
装置とホストとの間で通信を行うための方法であって、
スイッチによって前記装置の集積回路（「ＩＣ」）の抵抗を介して、基準電圧を前記ＩＣに接続されている第１の接点に接続する段階であって、結果的に、ホストは前記装置の取付けを検出することができ、前記接続は給電された前記ＩＣに応答するようになっている段階と、
前記ホストへ送信するために、前記ＩＣによって第１の出力信号及び第２の出力信号をアクティブな状態にする段階であって、前記第１の出力信号は、前記第１の接点上でアクティブな状態にされ、前記第２の出力信号は、前記ＩＣに接続されている第２の接点上でアクティブな状態にされるようになっている段階と、
前記ＩＣの前記スイッチによって、前記第１の接点から前記ＩＣの前記基準電圧を切断する段階であって、前記切断は、前記ＩＣの送信又は受信に応答するようになっている段階と、
を含む方法。
【請求項２６】
前記ＩＣ及び前記接点がカードに組み込まれており、更に、
前記ホストをリーダのパススルーコネクタを介して前記ＩＣに電気接続する段階であって、前記接続は、前記ホストを前記第１の信号及び前記第２の信号のそれぞれの接点に接続することを含むようになっている段階を含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
パススルーコネクタを介して前記ホストを前記ＩＣに電気接続する段階が、前記ホストからの電源信号及び接地信号を、前記ＩＣに接続されている第３の接点及び第４の接点にそれぞれ接続する段階を含むことを特徴する請求項２５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（関連出願の説明）
本出願は、本出願と同一の出願人に譲渡された下記米国出願に関連しており、これらの米国出願は参照によって本明細書に組み込まれている。
２０００年７月１３日出願の米国特許出願番号０９／６１４、７３６「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅ  ｆｏｒ  Ｌｏｃａｌ  Ｃｌｏｃｋ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｕｓｉｎｇ  Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ  Ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ  Ｒｅｃｅｉｖｅｄ  Ｓｉｇｎａｌｓ  ＤＰ  ａｎｄ  ＤＭ」（整理番号４０．００３５）。
２０００年１２月４日出願の米国特許出願番号０９／７２９、１１３「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｎｇ  ｗｉｔｈ  ａ  Ｈｏｓｔ」（整理番号４０．００３７）。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）と共に使用するための電子装置に関する。詳細には、ＵＳＢ互換装置等の送信器又は受信器のコモンモード性能を改善すると共に、ＵＳＢ装置等の装置のホストへの接続を容易にする回路に関する。
【０００３】
（発明の背景）
１．発明の分野
ホストと装置との間で通信を行うために多数の標準インタフェースが存在する。図１は従来型の情報処理システム１００を示す。システム１００はユニバーサルシリアルバス（「ＵＳＢ」）１２５を利用して、ホストコンピュータ（単に「ホスト」として知られている）を、表示装置１３５、プリンタ１４０、キーボード１４５、トラックボール１５０、光スキャナー１５５、ディスクドライブ１６０、及び他の装置１６５等のＵＳＢ装置として知られている複数の装置に接続するようになっている。装置１３５、１４０等の各々は、ハブ１１０の各々のポート１３０を介してＵＳＢ１２５に接続される。
【０００４】
２．関連技術の説明
現在、ＵＳＢは、ＵＳＢ規格を開発した企業グループによって設立された非営利団体であるＵＳＢ  Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｒｓ  Ｆｏｒｕｍ、Ｉｎｃ．が制定し管理しているユニバーサルシリアルバス規格バージョン１．１で定義されている。詳細には、１９９８年９月２３日付けのユニバーサルシリアルバス規格バージョン１．１（「ＵＳＢ規格」）、第５章「ＵＳＢデータフローモデル」、第７章「電気」、及び第８章「プロトコル階層」が参照によって本明細書に組み込まれている。
【０００５】
ＵＳＢ規格１．１によれば、ＵＳＢ装置は、低速装置及び高速装置を含むことができる。低速装置は１．５ＭＨｚの伝送速度でデータを転送し、高速装置は１２ＭＨｚの伝送速度でデータを転送する。データは、通信回線で送信される。つまり、ＵＳＢ装置は、これらの通信回線上で、差動出力信号の送信又は差動入力信号の受信を行なう。低速モードにおいて、Ｄ＋の電圧レベルがＤ−の電圧レベルを下回る場合、差動信号は「Ｊ」状態と呼ばれる第１の論理状態を示し、Ｄ＋の電圧レベルがＤ−の電圧レベルを上回る場合、差動信号は第２の論理状態である「Ｋ」状態を示す。高速モードにおいて、Ｄ＋の電圧レベルがＤ−の電圧レベルを下回る場合、差動信号は、第１の論理状態である「Ｋ」状態を示し、Ｄ＋の電圧レベルがＤ−の電圧レベルを上回る場合、差動信号は、第２の論理状態である「Ｊ」状態を示す。差動方式の設計は、接地シフト又は両方の差動信号に同じように影響を及ぼすノイズの影響を受ける２つの電圧レベルを比較することで受信信号レベルが決まるので、接地シフト及びノイズに対する優れた保護を可能にする。
【０００６】
ホストは、装置１６５等の装置の取付け時にＵＳＢ１２５上に装置があることを検出し、同時にポート１３０のドライバ及び装置はトライステート状態になる。取付け検出は、装置に関連するプルアップ抵抗２１０のポート１３０上への特定の接続に基づく。同様に、装置が低速モード又は高速モードのいずれで作動するかの検出は、プルアップ抵抗の接続に左右される。
【０００７】
次に、図２及び図３を参照する。図２は、対応するポート１３０上の受信器２４０に接続されている、低速タイプの一般的なＵＳＢ装置の送信器２３０を示す。図３は、対応するポート１３０上の受信器２４０に接続されている、高速タイプの一般的なＵＳＢ装置の送信器２３０を示す。低速装置（図２）のプルアップ抵抗２１０は、正電圧接点２１３とＤ−信号線２１２との間に接続されている。高速装置（図３）のプルアップ抵抗２１０は、正電圧接点２１３とＤ＋信号線２１５との間に接続されている。ＵＳＢ規格によると、プルアップ抵抗に供給される２１１の電圧レベルは、ＶＢＵＳとしてポート１３０から信号線２２０上に供給される特定の電圧レベルとは異なる点に留意されたい。つまり、例えば、一般に従来のＵＳＢ装置の集積回路に外付けされた抵抗には、信号線２２０に接続されてプルアップ抵抗に供給される電圧を調整する付加的な回路をもたない限り、ＶＢＵＳ信号線２２０からではなく、それ自身の電圧接点２１３から電圧が供給される。
【０００８】
プルアップ抵抗は、低速型周辺機器ではＤ−信号線２１２だけに存在し、高速型周辺機器ではＤ＋信号回線２１５だけに存在するので、信号線上の出力であるＵＳＢ送信器２３０からの差動信号の対称性のアンバランスが生じる。換言すれば、抵抗に起因して、信号線上の信号の振幅は同一でなく、各信号は同じ速度で変化しない。この非対称性は、ＥＭＩ／ＲＦＩ放射の増加、受信ビット長変動の増加、及びデータストリーム歪みの増加を含む、幾つかの理由で問題がある。これらの問題は、Ａｌｌｅｖｅｎの米国特許第５，９０５，３８９号及び米国特許第５，９１２，５６９号において、２つのＵＳＢ送信器の一方に遅延回路を導入することで解決されている。これによって問題は緩和されるが、単一のプルアップ抵抗に起因する差動信号のアンバランスは完全には解消されない。
【０００９】
通信回線の一方にプルアップ抵抗が存在すると別の問題が生じる。１つの問題は周辺機器による電力消費量に関する。Ｍａｅｍｕｒａ他の米国特許第６，０７６，１１９号では、プルアップ抵抗と端子電圧との間にスイッチを導入して、装置の不作動時にプルアップ抵抗を選択的に切断するようになっている。これによって電力消費量を低減すると共に、物理的に接続されたＵＳＢ装置が不作動であることのホストコンピュータによる判定を単純化するが、装置の作動時に、単一のプルアップ抵抗の接続に起因する差動信号のアンバランスを解消するものではない。
【００１０】
他の問題はＵＳＢに接続された「スマートカード」使用に対する適合性に関する。ここで図４を参照すると、カード４１０に組み込まれている集積回路モジュール（「ＩＣＭ」４２０）を有するスマートカード４００が示されている。従来型ＵＳＢ周辺機器は、外部に取付けられたＵＳＢに必須のプルアップ抵抗を有するが、財布や札入れに携行され、繰り返しリーダに差し込まれて取り外されるスマートカードの表面に抵抗を取付けることには問題がある。更に、ＩＳＯ規格７８１６と互換性のあるスマートカードは、ヨーロッパやアジアで広範囲に使用されているので、既存の問題がスマートカードのＵＳＢ用途に利用できるスマートカード上の端子数を制限する。このことはスマートカード上に外部抵抗を接続することをやはり困難にする。
【００１１】
前述のスマートカードの表面への取付け及び端子数の制限に関する問題に加え、従来型のＵＳＢプルアップ抵抗は、単一ユーザ用途でスマートカードを使用するリーダに対しても問題となる。公衆電話、現金自動預払機、又はＰＯＳ端末に関する業務処理といった比較的集中的な用途の場合、スマートカードリーダ当たりの業務処理の数は多くなる。つまり、これらの用途において、各々のスマートカードリーダは多数のユーザで共用されリーダ毎の業務処理の頻度が非常に高いので、リーダのコストは問題にならない。しかしながら、スマートカードは、金融業務処理又はネットワークへの安全なロギングといった、インターネットを介して行なわれる広く流通する業務処理にも有用である。この用途の場合、一般に業務処理は、家庭内及び事務所内のコンピュータの個別使用と関連するので、この用途でのスマートカードリーダの使用頻度は比較的低く、問題解決コストはスマートカードリーダのコストにスマートカードのコストを加えたものなので、リーダ当たりのコストは重要な採算性要因である。
【００１２】
ＩＳＯ７８１６互換のスマートカードに関する前述のＵＳＢ端子数の制限の問題を解決するために、従来型のＵＳＢ装置に外部プルアップ抵抗を使用する場合、前述のように、スマートカードの外部に電圧調整回路が必要となる。従来、このプルアップ抵抗及び電圧調整回路は、スマートカードリーダ内に設けられている。前述のように、このことは、多くのユーザに共用されるスマートカードリーダでは問題にはならないが、スマートカード問題解決策のコストを上げる傾向にあるので、インターネット業務処理において単一のユーザが使用するスマートカードリーダの場合は問題になる。
【００１３】
以上の検討から、ＵＳＢ装置の改善は行われてきたが、依然としてＥＭＩ／ＲＦＩの放射、受信ビット長の変動、及び受信データストリームの歪み等の問題を解決する更なら改善に対するニーズがあり、この問題の全ては、ＵＳＢに必須のプルアップ抵抗に起因する差動ＵＳＢ信号のアンバランスから生じる点を理解されたい。更に、プルアップ抵抗に関連するこれらの問題及び他の問題の解決策は、ＵＳＢ装置として機能するスマートカードの場合は特に難しく、この場合は特にニーズが高い。
【００１４】
（発明の開示）
本発明は、前述のニーズに対処するものである。本発明の方法によれば、装置は、集積回路（「ＩＣ」）に接続されている複数の接点の第１の接点を介して、第１の電圧レベルの電圧を受け取ることによって通信を行う。接点及びＩＣはスマートカードの一部である。受け取った電圧は、ＩＣ上の電圧調整回路によって調整される。電圧調整回路は、ホストへ取付け信号を発するために第２の電圧レベルの出力電圧を生成する。これは、ＩＣの抵抗を介して第２の接点を第２の電圧レベルにプルアップする電圧調整回路出力によって知らされる。また、ホストと別の通信を行なうため信号は、ＩＣのドライによって第２の接点上で駆動される。すなわち、１つの好ましい実施形態において、駆動信号は通信用である。
【００１５】
本方法の別の態様において、第２の接点は、給電された装置に応答して、ＩＣ上のスイッチによって第２の電圧レベルにプルアップされる。
本方法の別の態様において、第２の電圧レベルは、ＩＣの制御回路からの取外し指示に応答して、スイッチによって第２の接点から切断される。
本方法の別の態様において、ＩＣは、接点の第３の接点上で、ホストへの差動信号通信のための第２の駆動信号をアクティブな状態にする。電圧調整回路の出力電圧は、送信装置に応答して、すなわちデータをＵＳＢ高速データ転送速度又は低速データ転送速度のいずれでホストへ転送するかに応答して、ＩＣ上のスイッチによって第２の接点から切断され、第１の駆動信号及び第２の駆動信号のアンバランスを低減するようになっている。更に、電圧調整回路の出力電圧は、送信の終了に応答して、スイッチによって第２端子に再接続される。
【００１６】
別の実施形態において、電圧調整回路の出力電圧は、受信装置に応答して、すなわちデータをＵＳＢ高速データ転送速度又は低速データ転送速度のいずれでホストから転送するかに応答して、ＩＣ上のスイッチによって第２の接点から切断され、ホストによって駆動される信号のアンバランスを低減するようになっている。この実施形態において、電圧調整回路の出力電圧は、受信の終了に応答して、スイッチによって第２端子に再接続される。
本方法の別の態様において、第１の電圧レベルの電圧を受け取る段階は、受動部品のみを有するリーダにスマートカードを収容し、リーダのコネクタを接点に電気接続して、接点をホストに接続する段階を含む。
【００１７】
本発明の装置によれば、装置は、ホストと通信を行うためのドライバ及び出力部を有する。第１の態様において、装置は、電圧調整回路及びプルアップ抵抗を有し、第１の出力部及び電圧調整回路の電圧出力部に接続されているプルアップ抵抗を使用して、バスによってホストに信号を送ることができる。
スイッチは、電圧出力部、プルアップ抵抗、及び前述の第１の出力部に対して直列に挿入される。スイッチは、バスから給電された装置に応答して、選択的に、電圧調整回路の出力部を、プルアップ抵抗を介して第１の出力部に接続することができるが送信は行わない。これによって、第１の出力部は、電圧調整回路出力部の電圧レベルにプルアップされ、ホストによって駆動されているバス上のホストは、装置を適切に検出できる。
【００１８】
ＵＳＢの実施形態との関連において、装置は、差動出力部のための２つのドライバを有し、両出力部は、出力接点対に接続されている。出力接点対の一方は前述の第１の出力部用である。出力接点対の他方は、対応するプルアップ抵抗を有していないので、装置ドライバの送信中にプルアップ抵抗を切断することは好都合であり、このことは、バランスのとれた差動出力信号、及び低コモンモードノイズ、ＥＭＩ／ＲＦＩの低減、ビット長の改善、及び受信ビットストリームの歪みの低減といった利点をもたらす。
しかしながら、プルアップ抵抗を出力部に接続する必要がある場合もある。その理由は、本明細書の背景技術で説明したように、ＵＳＢ用途において、ホストは、装置の出力端子を接続できるＵＳＢ上のＤ−及びＤ＋信号線を調べることによって、装置にＵＳＢが取付けられたか否か、及び低速装置か又は高速装置かを判定するからである。本発明では、ホストが装置を適切に検出するためには、Ｄ−又はＤ＋信号線上にプルアップ抵抗を接続する必要があるが、装置がそれらの信号線を駆動している場合にプルアップ抵抗を好都合に切断できることが認識されている。
【００１９】
別の態様において、本発明の装置は、複数の電気接点を有するスマートカードの一部である集積回路（「ＩＣ」）を備える（接点及びＩＣは同じ集積回路モジュール（「ＩＣＭ」）の素子であることが好ましい）。ＩＣは、ＩＣＭの接点に接続されており、ＵＳＢポートから供給される電圧を受け取るためのＩＣＭの第１の接点に接続されているＩＣの第１の出力部を含んでいる。ＩＣは、ＩＣの抵抗を介してＩＣＭの第２の接点に接続されている電圧調整回路を備える。
【００２０】
別の態様において、装置は、スマートカードを収容して、コネクタ接点をスマートカード接点に接続するためのコネクタを有するリーダを備える。リーダの電気部品は、受動部品、すなわち、レジスタンス、インダクタンス、又はキャパシタンス特性を有するが、利得及び指向性機能をもたない非活動部品のみから構成される。
プルアップ抵抗及びプルアップ抵抗に適切な電圧を供給する電圧調整回路は、ＩＣ上に一体化されることは好都合であり、抵抗に電圧を供給するための接点をスマートカード上に設けることが不要になる。これにより、装置は、既存のスマートカードの接点構造と互換性をもつことができる。
【００２１】
抵抗をＩＣに一体化することで、リーダの一部としてプルアップ抵抗又は抵抗のための任意の電圧調整回路を含む必要がなくなり、リーダを低コスト用途に適合させることができるという更に別の利点が得られる。
本発明の前記及び他の利点は、以下の図面及び詳細な説明から更に明らかになるであろう。
【００２２】
本発明の新規な特徴部分は特許請求の範囲に記載されている。しかしながら、本発明自体、及びその好適な使用形態、目的、利点は、添付の図面と併せて読む場合、以下の例示的な実施形態の詳細な説明を参照することによって最良に理解できるであろう。
【００２３】
（発明を実施するための最良の形態）
以下の好適な実施形態の詳細な説明において、本発明を実施可能にする実施形態を示す添付図面を参照する。本発明の範疇から逸脱することなく他の実施形態を利用できること及び変更を行い得ることを理解されたい。
【００２４】
図５を参照すると、本発明の１つの実施形態によるＩＣＭ４２０は、図４に示す従来型のＩＣＭ４２０よりも詳細に示されている。詳細には、電気接点５２２から５２９が示されている。スマートカードのＩＣＭ４２０に関連するこれらの電気接点５２２から５２９は、配線５１９を経由してＩＣＭ４２０のＩＣ５３０に接続され、カードをリーダ６００（図示せず）に挿入することで、ホストがＩＣと通信するのに利用される。
図６を参照すると、スマートカード４００は、ＵＳＢ互換リーダ６００の１つの実施形態と一緒に示されている。リーダ６００は、ＩＣＭ４２０を有するカードを収容するためのスロット６５１を含む。リーダ６００は、該リーダ６００をハブ１１０（図１）のポート１３０（図１）に接続するためのケーブル６５２及びコネクタ６５３を含む。本実施形態のリーダ６００及びスマートカード４００の組み合わせは、図１の装置１６５等のスマートカードＵＳＢ装置として使用できる。
【００２５】
図７を参照すると、装置１６５は更に詳細に示されている。リーダ６００は、接点７２２から７２９を備えるパススルーコネクタ６２０を有し、パススルーコネクタ６２０は、スマートカード４００の接点５２２から５２９に接触して、スマートカードの各接点を、ケーブル６５２及びポート１３０（図１）に差し込まれたコネクタ６５３を介してバス１２５（図１）に接続する。４つの接点７２２、７２５、７２６、７２９だけが関連する。以上のように、図示の実施形態ではリーダ６００が能動電子部品を有していないことが重要である点を理解されたい。スマートカード４００は、情報をホストに送信すると共に情報をホストから受信するのに必要な能動部品を有するＩＣ５３０を備えている。スマートカード上のＩＣを作動させるための電源は、スマートカードがリーダスロット６５１へ挿入されると、コネクタ６５３、ケーブル６５２、及びリーダ６００を経由してポート１３０から供給される。スマートカード４００をリーダスロット６５１に挿入すると、スマートカード上の接点７２２、７２５、７２６、７２９は、リーダ６００内の接点５２２、５２５、５２６、５２９に接触する。スマートカードがリーダスロットに挿入されてスマートカードの接点がリーダの接点に接触すると、スマートカード上のＩＣに必要な電源が供給され、同様に、ケーブル及びコネクタを経由して、ＵＳＢを使用して必要な信号がＩＣとホストとの間に流れる。
【００２６】
図９は、本発明の１つの実施形態による動作モード転送システムを示す図である。図９の実施形態は、バス１２５に接続された低速ＵＳＢ装置１６５を示し、バス１２５は、装置をホストコンピュータ１７０（図示ぜず）に接続されているハブ１１０のポート１３０の受信器２４０に接続する。
ＩＣ５３０は、第１のドライバ９６５及び第２のドライバ９７０を備える。ドライバは、接点５２５及び５２９に接続され、それぞれＵＳＢ１２５上で低速ＵＳＢである１．５ＭＨｚのデータ転送速度で信号線Ｄ＋及びＤ−を駆動するようになっている。図９の装置は低速装置なので、Ｄ−差動信号線２１２に接続されているプルアップ抵抗２１０を有する。本実施形態によれば、抵抗２１０は、外部ではなくＩＣ内の一体型素子である。抵抗２１０は、スマートカード（図示せず）の接点５２９及びスイッチ９４０を介してＤ−信号線２１２に電気的に接続される。また、抵抗２１０は、電圧調整回路９３５の出力部９３０に接続される。出力部９３０、抵抗２１０、及びスイッチ９４０は、直列回路９６０を形成する。電圧調整回路は、ＶＣＣ接点５２２及びＶＢＵＳ線２２０に接続され、ポート１３０からＶＢＵＳ供給電圧（定格５ボルト）を受け取り、特にプルアップ抵抗２１０のためのＶＴＥＲＭ供給電圧（定格３．３ボルト）を発生する。
【００２７】
スイッチ９４０は、制御回路９５０からの出力部９５５の信号によって制御される。スイッチは、制御回路９５０の出力部９５５が示す信号に応答して閉じ、電圧調整回路の出力部９３０及び抵抗２１０を接点５２９、結果的にＤ−信号線２１２に接続する。スイッチ９４０は、制御回路９５０の出力部９５５が示す信号に応答して開き、電圧調整回路の出力部９３０及び抵抗２１０を接点５２９、結果的にＤ−信号線２１２から切断する。
【００２８】
図１３は、本発明の１つの実施形態によるＵＳＢ装置１６５のための受信器２５０を示す。受信器２５０は、ホスト送信器２６０のＤ−入力信号を受信するための接点５２９に接続されているＩＣ５３０上の単一の入力増幅器Ａ６、ホスト送信器２６０のＤ＋入力信号を受信するための接点５２５に接続されているＩＣ５３０上の単一の入力増幅器Ａ８、及びＤ＋及びＤ−の両方の入力信号を受信するための両端子に接続されているＩＣ５３０上の差動増幅器Ａ７を備える。本発明の１つの実施形態によれば、装置１６５は、図１３の受信器２５０及び前述の図９の低速送信器２３０の両方を備える。別の実施形態によれば、装置１６５は、図１３の受信器２５０及び以下に説明する図１０の高速送信器２３０の両方を備える。
【００２９】
次に図８を参照すると、装置１６５のプルアップ抵抗２１０の接続及び切断を選択的に行う制御回路９５０に関するロジックが説明されている。ステップ８０５において、装置はポート１３０に接続されたリーダ６００に挿入され、ポート１３０は装置に給電を行う。次に、ステップ８１０において、制御回路９５０は、装置１６５に供給される電圧レベルＶＢＵＳがバス１２５に取付けられる該装置に適切か否か、つまり、抵抗２１０を介してＤ−接点５２９を出力部９３０の電圧レベルＶＴＥＲＭにプルアップする必要がある否かを判定する。必要がない場合、ステップ８１０において、回路９５０は、電圧レベルＶＢＵＳが適切になるまで監視を続ける。制御回路がＶＢＵＳ上で適切な電圧を検出すると、ステップ８１５において、出力部９５５の出力信号はアクティブな状態になり、スイッチ９４０が閉じて接点５２９の電圧がプルアップされる。この時点で、信号線Ｄ−はプルアップされ、装置はホストにより低速ＵＳＢ装置１６５として検出され、装置は自身の識別情報をホストに知らせることができ、ホストはその装置を列挙することができる。
【００３０】
次にステップ８２０において、制御回路は、例えば再列挙を行うために、装置を取外す必要があるという何らかの指示が有るか否かを判定する。装置を取外す必要があるという指示が有る場合、ステップ８２５において、回路９５０は、出力部９５５の信号を非アクティブな状態にするので、接点５２９の電圧はプルアップされない。指示がない場合、回路は出力部９５５の信号をアクティブな状態にし続けて接点５２９の電圧レベルを保つが、ステップ８３０において、制御回路が、装置は送信中又は受信中であること、すなわちデータをホストと装置との間でＵＳＢ低速又は高速データ速度でもって転送中であると判定した場合、ステップ８３５において、回路は、一時的に出力部９５５の信号を非アクティブな状態にし、ステップ８３０において、送信終了又は受信終了まで監視を続ける。装置の送信又は受信が終了すると、ステップ８４０において、制御回路９５０は、出力部９５５の信号を再度アクティブな状態にして、接点５２９の電圧を再度プルアップする。
【００３１】
以上の処理により、スイッチはデータ転送中には開放され、どちらの差動信号線にもプルアップ抵抗が接続されない限りにおいて、差動信号線Ｄ−は差動信号線Ｄ＋と整合し、結果として差動信号の品質が向上する。また、取外し要求がないという条件で、装置に給電が行われ送信中でない時間間隔にスイッチは閉じられるので、ホストは装置の動作モードを判定できる。
【００３２】
図８には示されていないが、スイッチを開放するために制御回路の出力部９５５信号を非アクティブな状態にすることに関する多くの別の条件がある。例えば、スイッチ９４０は、データ送信時以外にもプルアップ抵抗２１０を切断するために使用できる。この付加的な切断は、例えば、節電のために又はホストの通信オーバヘッド処理の低減のために行なうことができ、データ送信時のプルアップ抵抗の切断と両立し得る。スイッチは、装置へのＶＢＵＳ電圧供給がＵＳＢ規格から外れる場合、又は装置１６５の電気接点５２２、５２５、５２６、５２９が適切にＵＳＢに接続されていない場合に開放することができる。電圧が信頼性の高い動作を得るには非常に不安定であるか又は低すぎるという事例は、ＶＣＣ接点５２９の電圧試験及びプルダウン抵抗２１６及び２１７の存在に基づいて制御回路９５０によって検出できる。取付け及び取外し理由は、ＵＳＢ規格に詳述されている。
【００３３】
前述の機能の多くは、ＶＴＥＲＭ電圧とＤ−信号線２１２との間の抵抗及びスイッチの接続順序に関係なく実現できる。従って、図１１に示す本発明の別の実施形態において、直列回路９６０は、抵抗２１０及びスイッチ９４０の接続順序が逆になるように変更されている。つまり、抵抗２１０の一方側にはスイッチ９４０が接続され、他方側には接点５２５又は５２９が接続され、スイッチ９４０は抵抗２１０及び電圧調整回路９３５の出力部９３０に接続されている。
【００３４】
図９に示す接続順序は、ＥＳＤに対するＩＣ保護を改善するのに好都合である。Ｍａｅｍｕｒａ他の特許にはＵＳＢ装置用のスイッチ及び抵抗が説明されているが、本明細書の図９で示す抵抗及びスイッチとは逆の順序で接続されている。更に、「Ｍａｅｍｕｒａ他の特許」で説明されている抵抗は、本発明のように装置ＩＣ内に一体化されておらず、前述のようなスマートカードとの関連において困難性を示す。また、Ｍａｅｍｕｒａ他の特許によると、スイッチは、装置が不作動状態にある場合に開放されるが、装置がホストと通信中である場合には閉じられる。しかし、本発明によると、スイッチは装置の通信中に開放される。
本発明の別の実施形態によれば、スイッチ９４０は、制御回路のような回路からの複数の制御信号に接続されているスイッチアレイに置換えることができ、スイッチを開放させる非常に複雑なロジック機能を実現するようになっている。１つの実施形態において、図９のスイッチ９４０のような第２のスイッチは、ＶＴＥＲＭ電圧と抵抗２１０との間に配置され、抵抗の片側がスイッチに接続される。
【００３５】
次に図１０を参照すると、ＵＳＢ１２５を経由してハブ１１０のポート１３０（図１）に接続されている、本発明による高速タイプのＵＳＢ装置１６５のための動作モード転送システムの１つの実施形態が示されている。図１０の装置において、プルアップ抵抗２１０は、スイッチ９４０を経由して接点５２５、結果的に差動信号線２１５に接続されている。また、電圧調整回路の出力部９３０の電圧ＶＴＥＲＭに抵抗が接続されているので、図１０に示す高速装置に対して、ホスト１７０は、ＶＴＥＲＭが信号線Ｄ＋上に存在することを検出し、高速タイプの装置の存在を判定する。データ転送速度、及び抵抗２１０がＤ−５２９ではなくＤ＋５２５に接続されていることを除いて、図１０の高速装置は、図９の低速装置と同様に作動する。
【００３６】
前述のように、既存の問題は、スマートカードに関して利用できる端子数を制限すると同時に、ＵＳＢ用途のスマートカードに外部抵抗を接続する問題を引き起こす。詳細には、広く普及しているスマートカードは、カード上の電気端子の位置及び機能、並びにプロトコルを指定する従来のＩＳＯ７８１６規格に基づいて製造される。図４のスマートカードに対し、図５に示す６つの接点５２２、５２３、５２４、５２６、５２７、及び５２８は、一般にＩＳＯ７８１６規格に基づいて定義された機能を得るために使用されている。他の２つの接点５２５及び５２９は、ＩＳＯ規格により「予約済」として指定されている（１つの実施形態において、スマートカードは、リーダ６００への挿入時にＵＳＢ装置として機能していると想定される。例えあるとしてもＵＳＢとＩＳＯ７８１６との間のモード選択は本明細書では説明されていない。）しかしながら、図２及び図３に示すように、ＵＳＢ装置１６５は外部に取付けられる必須のプルアップ抵抗を有する必要がある。このことはｉ）プルアップ抵抗２１０に対して適切な電圧レベル、すなわち異なる電圧レベルを供給するために電圧ＶＣＣを調整するための、例えば装置のＩＣ内部といった装置パッケージ内の回路、及び抵抗に電圧ＶＣＣを供給するための外部端子２１３を必要とするか、又はｉｉ）プルアップ抵抗に供給される電圧を調整するための、端子に接続されている外部回路を必要とする。
【００３７】
本発明によれば、抵抗をＩＣに一体化することに起因する１つの問題は、十分厳密な許容範囲で抵抗を製造する方法に関連する。つまり、ＵＳＢ規格は、抵抗が予め定められた許容範囲内にあることを求めており、この許容範囲は、従来の通常の製造方法で実現可能な範囲より狭い。図１２は、ＩＣ５３０（図５）に一体化されたラダー抵抗１２１０（又は単に「抵抗」）を含み、ＵＳＢ規格の許容範囲の制限を満たすのに適する構造を有するプルアップ抵抗２１０を示す。ラダー抵抗１２１０は、端子点１２２０と、ラダー抵抗の長手方向に沿って配置されている複数のスイッチ１２３０とに接続されている。スイッチ１２３０の１つは、ラダー抵抗と出力接続点１２４０との間に接続され、残りのスイッチ１２３０は開放されている。どのスイッチ１２３０を接続するかの選択は、装置製造時の試験で決定され、不揮発性メモリに格納される。この構造及び方法によって、単位面積あたりの抵抗値が大きく変化する抵抗材料を製造する工程でもって、基準を満たす抵抗許容範囲内の抵抗を作ることが可能になる。別の実施形態において、スイッチは、ヒューズリンク等の他の適切な素子に置換えることができる。
【００３８】
本実施形態の説明は例示を目的とするものであり、全てを網羅すること又は本発明を開示されている形式に限定することを意図していない。多くの変更例又は変形例は当業者には明らかであろう。実施形態は、本発明の原理及び実施可能な用途を最良に説明すると共に他の当業者が本発明を理解できるように選択され説明されている。種々の変更例を含む他の多くの実施形態は、意図されている特定の用途に適するが、本発明の範囲を逸脱するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
ユニバーサルシリアルバス及びＵＳＢ装置を有する従来の情報処理システムを示す。
【図２】
低速ＵＳＢ装置のための一般的な従来構成を示す。
【図３】
高速ＵＳＢ装置のための一般的な従来構成を示す。
【図４】
従来のスマートカードを示す。
【図５】
本発明の実施形態による集積回路モジュールの詳細を示す。
【図６】
本発明の１つの実施形態によるスマートカードリーダを示す。
【図７】
図６のリーダの詳細を示す。
【図８】
図５の集積回路モジュールの抵抗の接続及び切断ロジックを示すフローチャートである。
【図９】
１つの実施形態による低速ＵＳＢ装置の態様を示す。
【図１０】
１つの実施形態による高速ＵＳＢ装置の態様を示す。
【図１１】
図８及び図９の直列回路の別の実施形態を示す。
【図１２】
図９及び図１０の一体型抵抗の詳細を示す。
【図１３】
１つの実施形態によるＵＳＢ装置の他の態様を示す。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004515858.tif 000049
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004515858.tif 000051
2004515858.tif 000052
【国際調査報告】
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