(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アナログまたはデジタルの信号を受信し、この信号の受信中はデジタルパルス信号を送出するパルス出力端子（１Ｂ）、およびイネーブル・ディセイブル端子（１Ａ）を有するデジタル伝送装置（１）と、
前記デジタルパルス信号を入力とし、この入力に対するパルス検出およびレベル発生を行い、前記デジタル伝送装置（１）の前記イネーブル・ディセイブル端子（１Ａ）へ制御信号を送出する検出発生回路（２０）であって、
前記検出発生回路（２０）は、前記デジタルパルス信号の有無を判定し、該デジタルパルス信号が有るときは前記デジタル伝送装置（１）の動作状態をイネーブルとし、無いときはディセイブルとする前記制御信号を生成すると共に、
前記検出発生回路（２０）は、前記デジタルパルス信号をゲート端子（Ｇ）に入力しかつソース端子（Ｓ）を回路のＧＮＤに接続するＮＭＯＳＦＥＴ（１１）、前記ＮＭＯＳＦＥＴ（１１）のドレイン端子（Ｄ）と電源電圧（Ｖｃｃ）との間に接続される第１の抵抗器（１２）、前記ドレイン端子（Ｄ）と回路のＧＮＤとの間に接続されるキャパシタ（１
３）、前記ドレイン端子（Ｄ）を入力としかつ出力を前記イネーブル・ディセイブル端子（１Ａ）への前記制御信号とするインバータ（１４）、および前記インバータ（１４）の電源端子と前記電源電圧との間ならびに前記インバータ（１４）のＧＮＤ端子と回路のＧＮＤとの間にそれぞれ接続された第二および第三の抵抗器（２１、２２）を有するものと、
所定周期毎に所定期間のみレベル反転する間欠パルス発生器（３１）と、
２入力ＯＲ回路（３２）とを備え、
前記イネーブル・ディセイブル端子（１Ａ）への前記検出発生回路（２０）からの制御信号を前記２入力ＯＲ回路（３２）の第一の入力とし、前記間欠パルス発生器（３１）からの出力を前記２入力ＯＲ回路（３２）の第二の入力とし、前記２入力ＯＲ回路（３２）の出力を前記イネーブル・ディセイブル端子（１Ａ）に送ることを特徴とする待機電力削減回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、待機電力削減回路に関し、特に赤外線通信装置の待機電力削減回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
赤外線通信装置は、ＩｒＤＡ（Infrared
Data Association）等の標準化団体による仕様標準化等により規格化が行われ、近距離無線通信方式の一つとして、様々な機器が製品化されている。これらの近距離無線の用途では、端末装置自身がポータブルであり、厳しい省電力化が必要な場合が多い。以上のような事情を受けて、低消費電力化の方法として、たとえば、特許文献１に記載された「低消費電力情報システム及び低消費電力周辺機器及び低消費電力ＩｒＤＡ  Ｃｏｎｔｒｏｌドングル」等がある。
【０００３】
特許文献１の具体的な構成内容は、ＩｒＤＡの物理層規格に則っての使用を前提としている。図１１に示すように、特許文献１によるＩｒＤＡ機器１００は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）端子１０１による電源供給や、マイコン部１０２の使用を前提として、赤外線トランシーバ部１０３を間欠動作させる。その動作の概要は次のとおりである。送信部１０３Ａと受信部１０３Ｂとを含む赤外線トランシーバ部１０３のアクティブ・スリープを、マイコン部１０２が制御線１０６を用いて、決められた間隔で実施する。これによって、赤外線トランシーバ部１０３が間欠動作をし、赤外線トランシーバ部１０３の受信部１０３Ｂが信号を検出すると、マイコン部１０２が赤外線トランシーバ部１０３の動作を定常的にアクティブにする。赤外線トランシーバ部１０３が送受信するデータは、ハードウェアロジック部１０７を経由してマイコン部１０２と送受信される。
【特許文献１】特開２０００−２８４８６７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した従来の技術には、次のような課題がある。比較的高機能の装置であり、マイコンを使用しても、装置の体積・コスト等が要求に見合う場合はよい。しかし、マイコン等を用いないで、この部分をできるだけ簡素に、しかもコストを抑えて実現したいという場合等は、できる限り少ない部品点数で、待機電力を削減する手法を用いる必要がある。
【０００５】
また、間欠動作によって装置が消費する電力は削減できるが、それでも、わずかに電力を消費している。その値がｕＡオーダーであっても、電気容量が２０〜３０ｍＡｈ程度しかない小型のコイン電池を用いる場合は、その値を無視することができない。装置の用途によっては、受信信号を検知しない場合や、動作の必要がない場合には、間欠動作すらしない方がよいときがある。
【０００６】
また、対象の受信装置自身が、データの転送などリアルタイム性を要求しない場合は、間欠動作でも省電力化の効果があるときもある。しかし、音声や画像の受信などリアルタイム性を要求される場合がある。一方、赤外線等、伝送手段は指向性を有し、受信装置は間欠動作間隔で動作のオン・オフを繰り返す。このような状態のとき、受信装置を持ったユーザが信号の受信可能位置と不可能位置との間で移動することがある。装置が受信エリア外に一瞬でも出てしまうと、最悪間欠動作の間隔だけ待たないと、再び信号を受信できなくなり、ＱｏＳ（Quality of Service）が低下してしまう。これを回避するために、間欠動作間隔を短くしたのでは、本来の省電力化の効果が少なくなってしまう。
【０００７】
本発明は、前記の課題を解決し、マイコン等を用いない簡素な構成で、低消費電力な待機電力削減回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の課題を解決するために、請求項１に係る本発明の待機電力削減回路は、アナログまたはデジタルの信号を受信し、この信号の受信中はデジタルパルス信号を送出するパルス出力端子、およびイネーブル・ディセイブル端子を有するデジタル伝送装置と、前記デジタルパルス信号を入力とし、この入力に対するパルス検出およびレベル発生を行い、前記デジタル伝送装置の前記イネーブル・ディセイブル端子へ制御信号を送出する検出発生回路であって、前記検出発生回路は、前記デジタルパルス信号の有無を判定し、該デジタルパルス信号が有るときは前記デジタル伝送装置の動作状態をイネーブルとし、無いときはディセイブルとする前記制御信号を生成すると共に、前記検出発生回路は前記デジタルパルス信号をゲート端子に入力しかつソース端子を回路のＧＮＤに接続するＮＭＯＳＦＥＴ、前記ＮＭＯＳＦＥＴのドレイン端子と電源電圧との間に接続される第１の抵抗器、前記ドレイン端子と回路のＧＮＤとの間に接続されるキャパシタ、前記ドレイン端子を入力としかつ出力を前記イネーブル・ディセイブル端子への前記制御信号とするインバータ、および前記インバータの電源端子と前記電源電圧との間ならびに前記インバータのＧＮＤ端子と回路のＧＮＤとの間にそれぞれ接続された第二および第三の抵抗器を有するものと、所定周期毎に所定期間のみレベル反転する間欠パルス発生器と、２入力ＯＲ回路とを備え、前記イネーブル・ディセイブル端子への前記検出発生回路からの制御信号を前記２入力ＯＲ回路の第一の入力とし、前記間欠パルス発生器からの出力を前記２入力ＯＲ回路の第二の入力とし、前記２入力ＯＲ回路の出力を前記イネーブル・ディセイブル端子に送ることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、マイコン等を用いずに、受信対象の信号を検知しなくなると設定された時間後に、自動的に動作を停止する簡素な構成の待機電力削減回路を実現する。また、間欠動作が必要な場合は、マイコンの代わりに、単純なロジックで構成可能なワンショットマルチ等によって構成されたタイマーを利用して、受信対象の信号を検知しなくなると、設定された時間後に自動的に動作を停止し、再び受信信号を検知すると、自動的に定常動作モードに移行することができる。しかも、ある一定期間の間は、受信信号が途絶えても定常動作モードを維持し、受信再開の遅延を無くすことができる。
【００１０】
また、受信信号を検出し、それに基づいて回路全体の動作をオン・オフする部分の回路構成を、トランジスタ、抵抗、キャパシタ、インバータ等の部品レベルで具体化し、貫通電流のように瞬間的であっても、流れることによって回路全体の消費電力の増大につながるような成分までも削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
つぎに、本発明の実施形態について説明する。
［実施形態１］
本発明の基本構成となる待機電力削減回路を実施形態１として図１に示す。図１において、待機電力削減回路は赤外線通信装置１と検出発生回路２とで構成されている。
【００１２】
赤外線通信装置１は、デジタル伝送装置の中の１つであり、赤外線によりアナログ信号やデジタル信号の送受信をする。本実施形態では、赤外線により送信されるアナログ信号やデジタル信号を送信信号Ｓとし、赤外線により受信されるアナログ信号やデジタル信号を受信信号Ｒとする。赤外線通信装置１は、イネーブル・ディセイブル端子１Ａとパルス出力端子１Ｂとを備えている。イネーブル・ディセイブル端子１Ａに対して、例えばハイレベルのイネーブル・ディセイブル信号ａが制御信号として与えられたとき、赤外線通信装置１はスリープモードになる。このスリープモードで、赤外線通信装置１は電力を殆ど消費しなくなる。逆に、イネーブル・ディセイブル端子１Ａに対してローレベルのイネーブル・ディセイブル信号ａが与えられたとき、赤外線通信装置１は通常のアクティブモードになる。この状態のとき、赤外線通信装置１による受信信号Ｒの受信が可能となる。本実施形態では、ハイレベルが赤外線通信装置１に供給される電源電圧（Ｖcc）であり、ローレベルがグランド（ＧＮＤ）レベルである。
【００１３】
赤外線通信装置１は、アクティブモードである場合に、受信信号Ｒを受信すると、パルス出力端子１Ｂからデジタルパルス信号ｂを検出発生回路２に出力する。つまり、赤外線通信装置１は、受信信号Ｒを受信している間、パルス出力端子１Ｂからデジタルパルス信号ｂを出力し続ける。
【００１４】
検出発生回路２は、パルス検出とレベル発生とを行う。つまり、検出発生回路２は、図２に示すように、赤外線通信装置１からデジタルパルス信号ｂが加えられると、デジタルパルス信号ｂを検出し、ローレベルのイネーブル・ディセイブル信号ａを生成する。そして、検出発生回路２は、このイネーブル・ディセイブル信号ａを赤外線通信装置１に出力する。また、赤外線通信装置１からデジタルパルス信号ｂが出力されなくなると、検出発生回路２は、ハイレベルのイネーブル・ディセイブル信号ａを出力する。
【００１５】
こうした検出発生回路２は、例えば図３に示すように、パルス検出回路２Ａとレベル発生回路２Ｂとによって構成される。パルス検出回路２Ａは、デジタルパルス信号ｂの有無を検出する。レベル発生回路２Ｂは、パルス検出回路２Ａがデジタルパルス信号ｂを検出すると、ローレベルのイネーブル・ディセイブル信号ａを赤外線通信装置１に出力する。また、レベル発生回路２Ｂは、パルス検出回路２Ａがデジタルパルス信号ｂを受信しなくなると、ハイレベルのイネーブル・ディセイブル信号ａを出力する。
【００１６】
このように、本実施形態により、デジタルパルス信号ｂの出力がある期間は、イネーブル・ディセイブル端子１Ａがローレベルのままであるが、受信信号Ｒがなくなり、デジタルパルス信号ｂの出力がなくなると、ハイレベルに反転するようにしておけば、赤外線通信装置１のスリープ・アクティブの動作を利用して、赤外線通信装置１の待機消費電力を削減することができる。また、一旦、スリープモードになった赤外線通信装置１の動作を再開させるためには、受信信号Ｒの受信期間中にイネーブル・ディセイブル端子１Ａを一瞬ローレベルにするトリガーを加えればよい。
【００１７】
こうして、本実施形態によれば、受信信号Ｒが検知されず、回路自身が動作しても意味がない場合にだけ消費電力を抑制することができ、待機消費電力の大幅な削減を実現できる。
【００１８】
［実施形態２］
本発明の特徴をなす本実施形態による待機電力削減回路は、図４に示すように、赤外線通信装置１と検出発生回路２０とで構成されている。本実施形態では、実施形態１の検出発生回路２の代わりに、検出発生回路２０を用いている。ここでは、実施形態１の検出発生回路２の機能を拡充している部分について説明する。
【００１９】
検出発生回路２０では、受信信号Ｒを検出しなくなってから、ディセイブルするまでの時間間隔を決めるのにキャパシタ（コンデンサ）の充電を利用したＲＣ時定数をタイマーとして利用し、レベルクランプのためにインバータを用いている。インバータがＣＭＯＳインバータ等で構成される場合、インバータの出力端子の接続先との回路構成によっては、インバータ入力が中間電位を経由する期間、Ｖcc側またはＧＮＤ側に貫通する電流が流れる場合がある。
【００２０】
したがって、本実施例では、待機電流削減効果を減少させてしまわないように、図５に示すように、Ｖccを供給するインバータ１４の電源端子の部分に高抵抗２１を第１の抵抗器として挿入し、インバータ１４を接地するＧＮＤ端子の部分に高抵抗２２を第２の抵抗器として挿入している。これによって、インバータ１４としての動作は保障しつつ、電源／ＧＮＤに貫通する電流は最小限に抑制することができる。
【００２１】
こうして、本実施形態では、電源またはＧＮＤとの間に流れる貫通電流に起因する瞬間的な電力までも削減できる効果を有する。
【００２２】
［実施形態３］
本実施形態による待機電力削減回路は、図６に示すように、赤外線通信装置１と検出発生回路２０と間欠パルス発生器３１とＯＲ回路３２とで構成されている。
【００２３】
間欠パルス発生器３１は、間欠動作のトリガーとなるものであり、図７に示すように、幅ｔの間欠パルスｄを周期Ｔで発生するタイマーのようなパルス発生器である。間欠パルス発生器３１は、数個のトランジスタで構成されるワンショットマルチなどのような、簡単な構成の部品で実現できる。
【００２４】
ＯＲ回路３２は、２入力ＯＲ回路であり、イネーブル・ディセイブル信号ｃを出力する検出発生回路２０の出力端子１６と、赤外線通信装置１のイネーブル・ディセイブル端子１Ａとの間に設けられている。ＯＲ回路３２は、検出発生回路２０からのイネーブル・ディセイブル信号ｃと間欠パルス発生器３１からの間欠パルスｄとの論理和の演算をして、新たなイネーブル・ディセイブル信号ｅを発生し、このイネーブル・ディセイブル信号ｅを赤外線通信装置１のイネーブル・ディセイブル端子１Ａに出力する。
【００２５】
本実施形態による構成は前記のとおりである。この構成で、赤外線通信装置１のイネーブル・ディセイブルの仕様について、ハイレベルのときにイネーブルで、ローレベルのときにディセイブルとなると仮定する。この状態のとき、受信信号Ｒを検出していない場合は、図７で示したように、周期Ｔに１回、ｔの幅だけモジュール全体がイネーブルになる。このときに、赤外線通信装置１の受信部が信号を受信し、デジタルパルス信号ｂが出力されると、ＮＭＯＳＦＥＴ１１がオンし続けて、出力端子１６がハイレベルになる。このため、ＯＲ回路３２の出力がハイレベルとなり、受信信号Ｒがある場合、検出発生回路２０の赤外線通信装置１が動作し続ける。
【００２６】
一方、受信信号Ｒを検知しなくなると、ＮＭＯＳＦＥＴ１１がオフとなり、イネーブル・ディセイブル端子１Ａのレベルがローとなるため、赤外線通信装置１は、図７の（Ｔ−ｔ）の期間、シャットダウンし、ｔの期間だけオンすることになる。
【００２７】
以上の動作を繰り返すことで、本実施形態による待機電力削減回路は、受信信号Ｒを検知したときのみ、回路全体が継続的にイネーブルとなり、安定動作を継続する。受信信号Ｒを検知しなくなると、タイマー（間欠パルス発生器３１）だけが監視動作を行い、極めて少ない電力のみしか消費しない。
【００２８】
ここで、消費される電力について、具体例により説明する。間欠パルス発生器３１の平均消費電流を１０μＡとし、待機電力削減回路全体の消費電流を１１００μＡとする。また、イネーブル状態維持期間（動作モード保持期間）を２０秒とする。イネーブル状態維持期間は、受信信号Ｒを検知しなくなってからディセイブルモードに入るまでの期間である。こうした状態のときに生じる消費電流の変化の一例は、次のとおりである。図８（ａ）に示すように、制限抵抗である高抵抗２１、２２がインバータ１４に無い場合、図８（ｂ）に示すように、時間Ｍ１で受信信号Ｒが検知されなくなると、Ｐ点電位のＲＣ時定数による緩やかな変化を受けて、消費電流は「山」状に変化する。
【００２９】
これに対して、図９（ａ）に示すように、高抵抗２１、２２がインバータ１４に有る場合、図９（ｂ）に示すように、時間Ｍ１で受信信号Ｒが検知されなくなると、連続動作期間から動作モード保持期間、待受期間へと、消費電流は階段状に変化する。
【００３０】
図８（ｂ）の「山」状に変化する消費電流を三角形で近似した場合、「山」状に変化する消費電流のピーク値を１５００μＡとすれば、この過渡時の消費電流量は、
７０秒×１５００μＡ×０.５＝５３ｍＡ秒
になる。一方、図９（ｂ）の場合の消費電流量は、
２０秒×５００μＡ＝１０ｍＡ秒
になる。
【００３１】
また、受信信号Ｒがオンからオフになるときの過渡時の電流消費の影響は、何度もオン・オフを繰り返し、単位動作時間つまり受信信号Ｒがオンからオフになるまでの時間が短いほど顕著になる。ここで、使用電池の容量を、一般的なリチウムコイン電池の値を例として５５ｍＡｈとし、先に述べたように、回路全体の連続動作時（定常動作時）の消費電流の値を１.１ｍＡとし、待機時の消費電流を１０μＡとする。そして、過渡時の消費電流の値が、先に計算した５３ｍＡ秒（制限抵抗無し）の場合と、１０ｍＡ秒（制限抵抗有り）の場合とで、リチウムコイン電池がどのくらいの連続動作運用に耐えられるかを試算した結果を図１０に示す。制限抵抗無しの場合の計算式は、
連続動作時間＝（５５−５５×（５３／（Ｘ＋５３））／１．１
である。また、制限抵抗有りの場合の計算式は、
連続動作時間＝（５５−５５×（１０／（Ｘ＋１０））／１．１
である。なお、これらの式で、単位動作時間Ｘの単位は秒である。
【００３２】
これにより、単位動作時間が１０分以下では、その効果が顕著であることが判る。たとえば、単位動作時間が２分の場合、制限抵抗があるときは、無いときに比べて１１時間も連続動作時間を延長することができる。
【００３３】
本実施形態では、例として、間欠パルス発生器３１がその出力を間欠的にハイにし、ＮＭＯＳＦＥＴ１１は入力がローレベルのとき出力がローになる構成とし、イネーブル・ディセイブル信号ｃと間欠パルスｄとの論理を合成するためにＯＲ回路３２を用いたが、当然、イネーブル・ディセイブルの論理が逆であれば、前記の動作を実現するように、ＯＲ回路以外の論理回路部を用いればよい。目的は、間欠パルス発生器３１が、一瞬、赤外線通信装置１をイネーブルにした期間内に受信信号を検知した場合は、連続安定動作に移行する論理を実現することにある。
【００３４】
こうして、本実施形態によれば、トランジスタ、キャパシタ、抵抗それぞれ１個ずつ、およびインバータ２個の部品で、動作時間維持タイマーおよび受信信号検出部を備え、かつ、イネーブル・ディセイブル信号を発生させる機能を具備させることができる。これにより、受信信号を検知しなくなると、間欠動作モードに入るが、再度、受信信号を検出すると、赤外線通信装置１をイネーブルとし、安定動作状態に移行し、さらには、時定数で決定される期間のみは、受信信号を検知しない場合でも安定動作（イネーブル）の状態を維持できるため、音声や画像などリアルタイム性を要求されるアプリケーションの場合にも、イネーブル状態の維持期間内であれば、受信開始に遅延が無いため、音や画像等の「飛び」を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施形態１による待機電力削減回路を示す構成図である。
【図２】イネーブル・ディセイブル信号の受信信号の有無に対応した動作を説明する波形図である。
【図３】実施形態１による検出発生回路の一例を示す構成図である。
【図４】実施形態２による待機電力削減回路を示す構成図である。
【図５】実施形態２の検出発生回路を示す回路図である。
【図６】実施形態３による待機電力削減回路を示す構成図である。
【図７】実施形態３の間欠パルス発生器の動作を説明する波形図である。
【図８】制限抵抗が無い場合の消費電流を説明する説明図である。
【図９】制限抵抗が有る場合の消費電流を説明する説明図である。
【図１０】連続動作時間を示すグラフである。
【図１１】従来技術の一例の概要を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  赤外線通信装置
１Ａ  イネーブル・ディセイブル端子
１Ｂ  パルス出力端子
２  検出発生回路
２Ａ  パルス検出回路
２Ｂ  レベル発生回路
１０、２０  検出発生回路
１１  ＮＭＯＳＦＥＴ
１２  抵抗
１３  コンデンサ
１４  インバータ
１５  入力端子
１６  出力端子
２１、２２  高抵抗
３１  間欠パルス発生器
３２  ＯＲ回路
【図１】
0004026716.tif 000002
【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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