(57)【要約】【課題】回路故障等が発生した場合でも、伝送システム全体に影響を及ぼさずに伝送を継続できるようにする。【解決手段】一対の伝送ケーブル６と、このケーブル６と等しいインピーダンスを持つ終端回路と、送受信回路１，２，３〜Ｎ−１，Ｎからなる信号伝送回路の、各送受信回路を直列接続された２つ以上のドライバ回路１１，１６、２１，２６…から構成することにより、１つのドライバ回路が短絡故障したような場合にも、伝送システム全体に故障影響を与えないようにする。【選択図】図１
2007104482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の伝送ケーブルと、この伝送ケーブルと等しいインピーダンスを持つ終端回路と、複数の送受信回路とを備えた信号伝送回路において、
前記終端回路は前記伝送ケーブルの両端にそれぞれ接続され、前記送受信回路は直列接続された２個以上のドライバ回路から構成することを特徴とする信号伝送回路。
【請求項２】
前記ドライバ回路の直列接続点のいずれかを、インピーダンス素子を介して前記伝送ケーブルのシ−ルド電極に接続することを特徴とする請求項１に記載の信号伝送回路。
【請求項３】
前記ドライバ回路は、パルストランスを介してドライバを前記伝送ケーブルに接続することを特徴とする請求項１または２に記載の信号伝送回路。
【請求項４】
前記パルストランスを介して直列接続されたドライバのそれぞれにレシーバを並列に接続し、各レシーバの出力信号波形の違いを検出することを特徴とする請求項３に記載の信号伝送回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の送受信回路の相互間で送受信を行なう信号伝送回路において、回路故障が発生した場合においても他の回路に影響を及ぼさないようにした信号伝送回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５に特許文献１，２に記載の伝送回路を示す。
図５において、１，２，３，…，Ｎ−１，Ｎは送受信回路、６は電線４と５からなる１対の伝送ケーブル、７は伝送ケーブル６のシールド線（シールド電極）、８と９は伝送ケーブル６と等しいインピーダンスを持つ終端抵抗を示す。送受信回路１，２，３，…，Ｎ−１，Ｎはおのおの伝送ケーブル６に並列に接続され、相互に信号をやり取りする。終端抵抗８，９は伝送ケーブル６の終端に並列に接続され、伝送ケーブル６の終端での信号の反射を防止する。
送受信回路１，２，３，…，Ｎ−１，Ｎのいずれかから送信された信号は、伝送ケーブル６を経由しすべての送受信回路に伝達される。送受信回路１は、パルストランス１２とドライバ１３からなるドライバ回路１１とレシーバ１４から構成される。送受信回路２，３，…，Ｎ−１，Ｎも同様である。
【０００３】
ここで、送受信回路１からの送信信号を、送受信回路２が受信する場合を例に動作を説明する。送受信回路１のドライバ１３のイネーブル信号（ＥＮｉｎ１）にＨ（ハイ）レベルが入力されている間、ドライバ１３は送信データ信号（Ｄｉｎ１）に基づく送信信号をパルストランス１２に印加する。パルストランス１２は伝送ケーブル６を介し、送受信回路２，３，…，Ｎ−１，Ｎに送信信号を伝達する。
【０００４】
送受信回路２に伝送された信号は、送受信回路２内部のパルストランス２２を介しレシーバ２４に伝達される。レシーバ２４は伝達されてきた信号に基き、受信信号（Ｄｏｕｔ２）を出力する。送受信回路１，３，…，Ｎ−１，Ｎの内部ドライバも同様の動作により、受信信号（Ｄｏｕｔ１，…）を出力する。また、送受信回路２，３，…，Ｎ−１，Ｎの内部ドライバも同様の動作により、伝送信号（Ｄｉｎ２，…）に基づく送信信号を出力可能である。
図５の信号伝送回路により、送受信回路１，２，３，…，Ｎ−１，Ｎの相互間で信号伝送が可能である。信号を送信する際には、信号を送信するタイミングを他の送受信回路とずらし信号の衝突を防止する（時分割方式）。
【０００５】
信号を送信するタイミングが複数の送受信回路で一致すると、伝送ケーブル６を複数のドライバで駆動することになる。複数のドライバが互いに異なるレベルの信号を送信しようとすると、ドライバに大きな電流が流れドライバが焼損に至ることがある。ドライバ１３の出力が短絡故障すると、パルストランス１２を介し伝送ケーブル６も短絡状態となる。伝送ケーブル６が短絡状態となると、送受信回路１，２，３，…，Ｎ−１，Ｎの相互間で信号伝送ができなくなり、信号伝送システム全体が動作不能となる。また、その他の原因によっても信号伝送回路の部品が故障することがあり、信号伝送システムの動作に影響を与える。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５０−０２９１１７号公報
【特許文献２】特開平０８−０９７８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、図５に示すものでは、ドライバ出力の短絡故障などの回路故障が、システム全体に悪影響を与えるという問題がある。
したがって、この発明の課題は、回路故障がシステム全体に悪影響を与えないようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決するため、請求項１の発明では、一対の伝送ケーブルと、この伝送ケーブルと等しいインピーダンスを持つ終端回路と、複数の送受信回路とを備えた信号伝送回路において、
前記終端回路は前記伝送ケーブルの両端にそれぞれ接続され、前記送受信回路は直列接続された２個以上のドライバ回路から構成することを特徴とする。
【０００９】
上記請求項１の発明においては、前記ドライバ回路の直列接続点のいずれかを、インピーダンス素子を介して前記伝送ケーブルのシ−ルド電極に接続することができ（請求項２の発明）、これら請求項１または２の発明においては、前記ドライバ回路は、パルストランスを介してドライバを前記伝送ケーブルに接続することができる（請求項３の発明）。また、この請求項３の発明においては、前記パルストランスを介して直列接続されたドライバのそれぞれにレシーバを並列に接続し、各レシーバの出力信号波形の違いを検出することができる（請求項４の発明）。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、ドライバ短絡故障，レシーバ故障，伝送ケーブル故障等があった場合にも、信号伝送システム全体に悪影響を与えることなく信号伝送を継続できるだけでなく、各故障の発生箇所を正確に検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１はこの発明の実施の形態を示す回路図である。同図からも明らかなように、これは図５に示す送受信回路１，２，３，…，Ｎ−１，Ｎの内部構成を変更したものである。すなわち、送受信回路１は、ドライバ回路１１とドライバ回路１６との直列接続回路に、レシーバ１４を並列接続して構成される。ドライバ回路１１はドライバ１３からなり、ドライバ回路１６はドライバ１８からなっており、この構成は他の送受信回路２，３，…，Ｎ−１，Ｎも同様である。
【００１２】
先ず、図１の正常時の動作について説明する。
送受信回路１のドライバ１３のイネーブル信号（ＥＮｉｎ１）にＨレベルが入力されている間、ドライバ１３は送信データ信号（Ｄｉｎ１）に基づく送信信号を出力する。ドライバ１８も同様に、イネーブル信号（ＥＮｉｎ１）にＨレベルが入力されている間、送信データ信号（Ｄｉｎ１）に基づく送信信号を出力する。ドライバ１３の出力信号は、ドライバ１３とドライバ１８の接続点電位に対してプラス電圧とし、ドライバ１８の出力信号は接続点電位に対してマイナス電圧とする。ドライバ１３とドライバ１８は直列接続されているので、ドライバ１３，１８の送信信号を加え合わせた信号が伝送ケーブル６に印加される。
【００１３】
伝送ケーブル６に印加されて伝送されてきた信号は、送受信回路２内部のレシーバ２４に伝達される。レシーバ２４は、伝達されてきた信号に基き受信信号（Ｄｏｕｔ２）を出力する。このように、送受信回路１から送受信回路２に信号が伝送される。全てのドライバのイネーブル信号（ＥＮｉｎ）がＬ（ロー）レベルとなり、伝送ケーブル６に信号が伝送されていない場合、各レシーバはＨレベルを出力する。送受信回路１，３，…，Ｎ−１，Ｎ内部のレシーバも、同様に受信信号を出力する。また、送受信回路２，３，…，Ｎ−１，Ｎ内部のドライバも、同様に送信信号を出力可能である。
【００１４】
次に、ドライバ故障の例として、ドライバ１８の短絡故障時の動作について説明する。  
ドライバ１３はイネーブル信号（ＥＮｉｎ１）にＨレベルが入力されている間、送信データ信号（Ｄｉｎ１）に基づく送信信号を出力する。しかし、ここではドライバ１８は故障しているので、イネーブル信号（ＥＮｉｎ１）にＨレベルが入力されても出力電圧は０のままである。よって、送受信回路１の送信時に伝送ケーブル６に印加される信号電圧は、正常動作時の半分となる。また、伝送ケーブル６により送受信回路２，３，…，Ｎ−１，Ｎに印加される信号電圧も正常動作時の半分となる。レシーバの入力感度を信号電圧が正常動作時の半分になっても受信可能としておくことにより、ドライバの短絡故障時においても伝送動作を継続することができる。
【００１５】
図２にこの発明の他の実施の形態を示す。
これは、図５に示す送受信回路１，２，３，…，Ｎ−１，Ｎの内部構成を変更するとともに、ＡＮＤ（論理積）ゲート３１，３２，…、ＥＸＯＲ（排他的論理和）ゲート４１，４２，…を追加したものである。
図示のように、送受信回路１はドライバ回路１１とドライバ回路１６との直列接続回路から構成され、ドライバ回路１１とドライバ回路１６との接続点は、インピーダンス素子１５を介して伝送ケーブル６のシールド線７に接続される。
【００１６】
ドライバ回路１１はパルストランス１２とドライバ１３とレシーバ１４から構成され、ドライバ回路１６はパルストランス１７とドライバ１８とレシーバ１９から構成される。ＡＮＤゲート３１はレシーバ１４の出力（Ｄｏｕｔ１１）とレシーバ１９の出力（Ｄｏｕｔ１２）の論理積から受信信号（Ｄｏｕｔ１）を、ＥＸＯＲゲート４１はレシーバ１４の出力（Ｄｏｕｔ１１）とレシーバ１９の出力（Ｄｏｕｔ１２）の排他的論理和から故障信号１を作成する。他の送受信回路２，３，…，Ｎ−１，Ｎも同様であり、受信信号（Ｄｏｕｔ２，…）と故障信号２，…を作成する。
【００１７】
ここで、送受信回路１からの伝送信号を送受信回路２で受信する場合と、送受信回路２からの伝送信号を送受信回路１で受信する場合について、図３を参照して説明する。なお、図３の（ａ）は正常動作時を、同（ｂ）はドライバ１８故障時を、同（ｃ）はレシーバ１９の故障時をそれぞれ示す。また、ＥＮｉｎは送受信回路１のイネーブル信号、Ｄｉｎは送信データ信号、Ｌｉｎｅは伝送ケーブル６の電圧、Ｄｏｕｔ１１，Ｄｏｕｔ１２は送受信回路１の受信信号、Ｄｏｕｔ１はＡＮＤゲート３１の出力、故障信号１はＥＸＯＲゲート４１の出力、Ｄｏｕｔ２１，Ｄｏｕｔ２２は送受信回路２の受信信号、Ｄｏｕｔ２はＡＮＤゲート３２の出力、故障信号２はＥＸＯＲゲート４２の出力をそれぞれ示す。
【００１８】
図３（ａ）に正常時の動作波形を示す。
送受信回路１のドライバ１３のイネーブル信号（ＥＮｉｎ１）にＨレベルが入力されている間、ドライバ１３は送信データ信号（Ｄｉｎ１）に基づく送信信号をパルストランス１２に印加する。ドライバ１８も同様に、イネーブル信号（ＥＮｉｎ１）にＨレベルが入力されている間、送信データ信号（Ｄｉｎ１）に基づく送信信号をパルストランス１７に印加する。パルストランス１２と１７は直列接続されているので、ドライバ１３からの送信信号とドライバ１８からの送信信号とを加え合わせたものが伝送ケーブル６に印加される。
【００１９】
伝送ケーブル６に印加され伝送されてきた信号は、送受信回路２のパルストランス２２と２７を介し、レシーバ２４と２９にそれぞれ伝達される。レシーバ２４は伝達されてきた信号に基づき受信信号１（Ｄｏｕｔ２１）を、同様にレシーバ２９は受信信号２（Ｄｏｕｔ２２）をそれぞれ出力する。このように、送受信回路１から送受信回路２に信号が伝送される。すべてのドライバのイネーブル信号（ＥＮｉｎ）がＬレベルとなり、伝送ケーブル６に信号が伝送されていない場合、各レシーバはＨレベルを出力する。
【００２０】
正常動作時は、レシーバ２４に入力される信号とレシーバ２９に入力される信号とは同じなので、受信信号（Ｄｏｕｔ２）は受信信号１（Ｄｏｕｔ２１）や受信信号２（Ｄｏｕｔ２２）と同一の波形となり、故障信号２は常にＬレベルとなる。送受信回路１，３，Ｎ−１，Ｎ内部のレシーバも、上記と同様に受信信号を出力する。また、送受信回路２，３，Ｎ−１，Ｎ内部のドライバも、上記と同様に送信信号を出力可能である。
【００２１】
図３（ｂ）に、ドライバ１８の短絡故障時の動作波形を示す。
ドライバ１３は送受信回路１のイネーブル信号（ＥＮｉｎ１）にＨレベルが入力されている間、送信データ信号（Ｄｉｎ１）に基づく送信信号をパルストランス１２に印加する。しかし、ドライバ１８はイネーブル信号（ＥＮｉｎ１）にＨレベルが入力されても、出力電圧は０のままである。よって、送受信回路１の送信時に伝送ケーブル６に印加される信号電圧は、正常動作時の半分となる。レシーバの入力感度を、信号電圧が正常動作時の半分になっても受信可能な程度とすることで、ドライバの短絡故障時においても伝送動作を継続することができる。
【００２２】
この条件において、送受信回路２の受信信号１，２（Ｄｏｕｔ２１，２２）と送受信回路１の受信信号１（Ｄｏｕｔ１１）は、正常動作時の受信信号と同様な信号となる。送受信回路２の受信信号２（Ｄｏｕｔ１２）は、送受信回路１の送信時にＨレベルとなる。よって、ＥＸＯＲゲート４１の出力信号（故障信号１）は、ドライバ１３がＬレベルを出力するタイミングにおいてＨレベルを出力し、送受信回路１のドライバが短絡故障していることを検出する。
【００２３】
図３（ｃ）に、レシーバ１９の故障時の動作波形を示す。
送受信回路１の送信時には、レシーバ１９の故障とは関係なく正常動作となる。送受信回路１の送信時において、受信信号１（Ｄｏｕｔ１１）は正常動作時の受信信号と同様な信号となるが、レシーバ１９の出力である受信信号２（Ｄｏｕｔ１２）は常にＨレベルを出力する。ＡＮＤゲート３１の出力である受信信号（Ｄｏｕｔ１）は、受信信号１（Ｄｏｕｔ１１）と同様な信号波形となり、正常動作時と同様な受信信号が得られる。ＥＸＯＲゲート４１の出力信号（故障信号１）は、伝送ケーブルに接続されているいずれかのドライバがＬレベルを出力するタイミングにおいてＨレベルを出力し、送受信回路１のレシーバが故障していることを検出する。
【００２４】
図４（ａ）に、伝送ケーブル１線の地絡故障の例として、電線５とシールド線の短絡故障時の動作波形を示す。
電線５が地絡すると、電線５に接続されるドライバ回路１６，２６，…は出力短絡状態となる。ドライバ回路１６，２６，…に接続されるレシーバ１９，２９，…の出力である受信信号２（Ｄｏｕｔ１２，２２，…）は常にＨレベルを出力する。このとき、送信側の送受信回路から伝送ケーブルに印加される信号電圧は、正常動作時の半分になる。受信側では、電線４に接続されるドライバ回路１１，２１，…だけに信号電圧が印加されるため、ドライバ回路１１，２１，…に接続されるレシーバ１４，２４，…に印加される電圧は正常動作時と同じになる。
【００２５】
よって、レシーバ１４，２４，…の出力である受信信号１（Ｄｏｕｔ１１，２１，…）は、正常動作時と同様の信号となる。ＡＮＤゲート３１，３２，…の出力である受信信号（Ｄｏｕｔ１，２，…）は、受信信号１（Ｄｏｕｔ１１，２１，…）と同様な信号波形となり、正常動作時と同様な受信信号が得られる。ＥＸＯＲゲート４１，４２，…の出力信号（故障信号１，２，…）は、伝送ケーブルに接続されているいずれかのドライバがＬレベルを出力するタイミングにおいてＨレベルを出力し、伝送ケーブルで１線短絡故障が発生していることを検出する。
【００２６】
図４（ｂ）に、伝送ケーブル１線の開放故障の例として、電線５の開放故障時の動作波形を示す。
電線５の開放故障時において、送信側のドライバやレシーバは正常に動作する。よって、送受信回路１の送信時において、送受信回路１のレシーバ出力である受信信号１，２（Ｄｏｕｔ１１，１２）には、正常動作時と同様な受信信号が得られる。しかし、電線５に接続されているドライバ１６，２６，…には受信時に信号電圧が印加されない。ドライバ回路１６，２６，…に接続されたレシーバ１９，２９，…の出力である受信信号２（Ｄｏｕｔ１２，２２，…）は、送信時以外ではＨレベルを出力する。
【００２７】
電線４に接続されている受信側のドライバ回路１１，２１，…内部のレシーバ１４，２４，…には、インピーダンス素子１５，２５，…と電線４とシールド線７を介して信号電圧が印加される。受信側のレシーバ１４，２４，…に印加される電圧は、インピーダンス素子１５，２５，…と受信側レシーバ１４，２４，…の入力インピーダンスから求められる分圧比に、送信側ドライバの出力電圧を乗じたものとなる。インピーダンス素子１５，２５，…を調整することで、伝送ケーブル１線が開放状態になっても伝送動作を継続することができる。
【００２８】
よって、レシーバ１４，２４，…の出力である受信信号１（Ｄｏｕｔ１１，２１，…）や受信信号（Ｄｏｕｔ１，２，…）には、正常動作時と同様な受信信号が得られる。ＥＸＯＲゲート４１，４２，…の出力信号（故障信号１，２，…）は、送受信回路の受信時において、伝送ケーブルに接続されているいずれかのドライバがＬレベルを出力するタイミングにおいてＨレベルを出力し、伝送ケーブル６が開放故障していることを検出する。
故障信号が出力されるタイミングは、故障種類により異なる。各送受信回路の故障信号１，２，…の発生タイミングを保持し、集計することで、発生している故障の種類と発生場所を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の実施の形態を示す回路図
【図２】この発明の他の実施の形態を示す回路図
【図３】図２の動作説明図
【図４】図２の別の動作説明図
【図５】従来例を示す回路図
【符号の説明】
【００３０】
１，２，３〜Ｎ−１，Ｎ…送受信回路、４，５…伝送ケーブルの電線、６…伝送ケーブル、７…伝送ケーブルのシールド線、８，９…終端抵抗、１１，１６，２１，２６…ドライバ回路、１２，１７，２２，２７…パルストランス、１３，１８，２３，２８…ドライバ、１４，１９，２４，２９…レシーバ、１５，２５…インピーダンス素子、３１，３２…ＡＮＤゲート、４１，４２…ＥＸＯＲゲート。
【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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