(57)【要約】【課題】たとえば電磁障害の抑制と通信品質の確保とを両立するように、送信信号のスルーレートを適切に調整可能な信号処理装置を提供する。【解決手段】信号処理装置１００は、送信回路１１０と、出力回路１２０と、受信回路１３０と、制御回路１４０とを備える。送信回路１１０は、外部から受ける入力信号に応じたパルス信号を生成する。出力回路１２０は、パルス信号に応じて送信信号をバスに出力する。出力回路１２０は、送信信号のスルーレートを調整する。受信回路１３０は、出力回路１２０から送信信号を受信する。制御回路１４０は、受信回路１３０により受信された送信信号のスルーレートを演算し、該演算結果に応じて出力回路を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バスに接続される信号処理装置であって、
外部から受ける入力信号に応じたパルス信号を生成する送信回路と、
前記パルス信号に応じて送信信号を前記バスに出力する出力回路とを備え、
前記出力回路は、前記送信信号のスルーレートを調整し、
前記信号処理装置は、さらに、
前記出力回路から前記送信信号を受信する受信回路と、
前記受信回路により受信された前記送信信号のスルーレートを演算し、該演算結果に応じて前記出力回路を制御する制御回路とを備える、信号処理装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記送信信号のスルーレートが目標値に近づくように前記出力回路を制御する、請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記出力回路は、可変電流源を含み、
前記可変電流源の出力電流に応じて前記送信信号のスルーレートは変化し、
前記制御回路は、前記送信信号のスルーレートが前記目標値に近づくように前記可変電流源を制御する、請求項２に記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記制御回路は、前記送信信号の電圧が第１の電圧に上昇した後に前記第１の電圧よりも高い第２の電圧に上昇するまでの時間に関する情報を用いて前記送信信号のスルーレートを演算する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の信号処理装置。
【請求項５】
前記受信回路は、
前記送信信号の電圧が第１の電圧を上回った場合に第１の信号を前記制御回路に出力する第１の比較器と、
前記送信信号の電圧が前記第１の電圧よりも高い第２の電圧を上回った場合に第２の信号を前記制御回路に出力する第２の比較器とを含み、
前記制御回路は、前記第１の信号が入力されてから前記第２の信号が入力されるまでの時間に関する情報を用いて前記送信信号のスルーレートを演算する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の信号処理装置。
【請求項６】
バスと、
前記バスに接続される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の信号処理装置と、
前記バスに接続される電子回路とを備える、バス通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、信号処理装置及びバス通信システムに関し、特に、バスに接続される信号処理装置、及び該信号処理装置を含むバス通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
バスを通じて複数の機器が接続されるシステムが知られている。このようなシステムに含まれる信号処理装置が急峻な（高スルーレートな）パルス信号（送信信号）をバスに出力すると、システムにおいて高周波ノイズによる電磁障害（EMI: Electromagnetic Interference）が生じる可能性がある。一方、信号処理装置からバスに出力される送信信号のスルーレートが低下しすぎると、バス通信の品質が低下する。したがって、電磁障害の抑制と通信品質の確保とを両立するように送信信号のスルーレートを調整する必要がある。
【０００３】
しかしながら、送信信号のスルーレートはバスを通じて接続される他の機器の静電容量の影響を受けるところ、他の機器の静電容量を予め特定することは困難な場合が多い。そのような状況下で、スルーレートを適切に調整することは容易ではない。
【０００４】
たとえば、特開２０１４−１５４８９４号公報（特許文献１）は、バスに接続されるバス通信トランシーバを開示する。このバス通信トランシーバにおいては、送信信号の立ち上がりから、この送信信号から生成される受信信号の立ち上がりまでの遅延時間が測定される。そして、測定された遅延時間に基づいて送信信号の立ち下がりにおけるスルーレートが調整される。これにより、このバス通信トランシーバによれば、送信信号のデューティ比を適切に調整することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１５４８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に開示されるバス通信トランシーバにおいては、送信信号のデューティ比は適切に調整されるが、電磁障害の抑制と通信品質の確保とを両立するように送信信号のスルーレートを調整することについては考慮されていない。
【０００７】
この発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、バスに接続される他の機器の静電容量が変化したとしても、たとえば電磁障害の抑制と通信品質の確保とを両立するように、送信信号のスルーレートを適切に調整可能な信号処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明のある局面に従う信号処理装置はバスに接続される。この信号処理装置は、送信回路と、出力回路と、受信回路と、制御回路とを備える。送信回路は、外部から受ける入力信号に応じたパルス信号を生成する。出力回路は、パルス信号に応じて送信信号をバスに出力する。出力回路は、送信信号のスルーレートを調整する。受信回路は、出力回路から送信信号を受信する。制御回路は、受信回路により受信された送信信号のスルーレートを演算し、該演算結果に応じて出力回路を制御する。
【０００９】
また、この発明の別の局面に従うバス通信システムは、バスと、上記信号処理装置と、電子回路とを備える。信号処理装置は、バスに接続される。電子回路は、バスに接続される。
【００１０】
この信号処理装置においては、送信信号のスルーレートをフィードバックしながら送信信号のスルーレートが調整される。したがって、この信号処理装置、及びこの信号処理装置を含むバス通信システムによれば、バスを通じて接続される他の機器の静電容量が変化したとしても、送信信号のスルーレートを適切に調整することができる。
【００１１】
また好ましくは、この信号処理装置において、制御回路は、送信信号のスルーレートが目標値に近づくように出力回路を制御する。
【００１２】
これにより、この信号処理装置によれば、送信信号のスルーレートが目標値と乖離していたとしても、送信信号のスルーレートを目標値に近づけることができる。
【００１３】
また好ましくは、この信号処理装置において、出力回路は可変電流源を含む。可変電流源の出力電流に応じて送信信号のスルーレートは変化する。制御回路は、送信信号のスルーレートが目標値に近づくように可変電流源を制御する。
【００１４】
また好ましくは、この信号処理装置において、制御回路は、送信信号の電圧が第１の電圧に上昇した後に第１の電圧よりも高い第２の電圧に上昇するまでの時間に関する情報を用いて送信信号のスルーレートを演算する。
【００１５】
このように、この信号処理装置においては、送信信号の電圧が第１の電圧に上昇した後に第２の電圧に上昇するまでの時間に関する情報を用いて送信信号のスルーレートが演算される。したがって、この信号処理装置によれば、パルス信号に対する送信信号の立ち上がり遅延を考慮した、より精度の高いスルーレートを演算することができる。
【００１６】
また好ましくは、この信号処理装置において、受信回路は、第１の比較器と第２の比較器とを含む。第１の比較器は、送信信号の電圧が第１の電圧を上回った場合に第１の信号を制御回路に出力する。第２の比較器は、送信信号が第１の電圧よりも高い第２の電圧を上回った場合に第２の信号を制御回路に出力する。制御回路は、第１の信号が入力されてから第２の信号が入力されるまでの時間に関する情報を用いて送信信号のスルーレートを演算する。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、バスに接続される他の機器の静電容量が変化したとしても、たとえば電磁障害の抑制と通信品質の確保とを両立するように、送信信号のスルーレートを適切に調整可能な信号処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】バス通信システムの構成を示す図である。
【図２】制御回路の構成を示すブロック図である。
【図３】演算回路によるスルーレート演算の考え方を説明するための図である。
【図４】可変電流源の駆動電流制御の制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２０】
［システム構成］
図１は、この実施の形態に従う信号処理装置が適用されるバス通信システムの構成を示す図である。図１を参照して、バス通信システム１は、信号処理装置１００と、センサ４００と、プルアップ抵抗３００と、ダイオード３１０と、通信バス２００と、電子回路６００，７００と、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）８００とを含む。信号処理装置１００、電子回路６００，７００、及びＭＣＵ８００は、たとえば半導体集積回路である。
【００２１】
信号処理装置１００には、センサ４００が接続される。センサ４００は、周囲の状況を検知し、検知結果に応じたアナログ信号を信号処理装置１００に出力する。信号処理装置１００においては、センサ４００からの入力信号に応じた処理が実行される。
【００２２】
信号処理装置１００は、ダイオード３１０及びプルアップ抵抗３００を通じて電源ＶＳＵＰに接続される。プルアップ抵抗３００は、出力回路１２０（後述）のオープンドレイン出力端子を電源ラインにプルアップする。また、信号処理装置１００は、通信バス２００に接続される。通信バス２００には、信号処理装置１００以外にも電子回路６００，７００とＭＣＵ８００とが接続される。また、通信バス２００には、これら以外の機器も接続され得る。電子回路６００，７００は、たとえば信号処理装置１００と同一の機器であってもよいし、信号処理装置１００と異なる機器であってもよい。ＭＣＵ８００は、たとえば、バス通信システム１全体を制御するコントローラである。ＭＣＵ８００は、たとえば、信号処理装置１００から取得したデータに基づいて、電子回路６００，７００を制御する。
【００２３】
信号処理装置１００は、通信バス２００を通じて他の機器（電子回路６００，７００及びＭＣＵ８００等）と通信する。信号処理装置１００は、送信回路１１０と、出力回路１２０と、受信回路１３０と、制御回路１４０とを含む。
【００２４】
送信回路１１０は、たとえばセンサ４００から入力信号（アナログ）を受ける。送信回路１１０は、入力を受けたアナログ信号をデジタル信号に変換し、変換されたデジタル信号に基づいてパルス信号ＴＸを生成する。送信回路１１０は、生成されたパルス信号ＴＸを出力回路１２０及び制御回路１４０に出力する。制御回路１４０にパルス信号ＴＸを出力する目的は後程説明する。
【００２５】
出力回路１２０は、パルス信号ＴＸに応じて送信信号Ｓ１を出力する。出力回路１２０は、送信信号Ｓ１のスルーレートを調整する。すなわち、出力回路１２０は、送信信号Ｓ１の立ち上がり及び立ち下がりスロープを調整する。
【００２６】
出力回路１２０は、出力トランジスタ１５０と、キャパシタ１５２と、ゲート駆動回路１２５とを含む。キャパシタ１５２は、出力トランジスタ１５０のゲートとドレインとの間に接続されている。キャパシタ１５２は、ゲート駆動回路１２５で生成される充電電流Ｉ１と放電電流Ｉ２とを用いて、その充放電が行なわれる。したがって、ゲート駆動回路１２５から出力トランジスタ１５０に出力されるゲート信号Ｇ１の立ち上がり／立ち下がりスロープは、充電電流Ｉ１及び放電電流Ｉ２の電流値と、キャパシタ１５２の容量値と、通信バス２００に接続された他の機器（電子回路６００，７００及びＭＣＵ８００等）が有する容量値とに応じて鈍ったものとなる。ゲート信号Ｇ１の立ち上がり／立ち下がりスロープの鈍り具合に応じて送信信号Ｓ１のスルーレートは変動する。
【００２７】
ゲート駆動回路１２５は、キャパシタ１５２の充電電流Ｉ１及び放電電流Ｉ２を生成する回路であり、Ｐチャネル型ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）電界効果トランジスタＰ１〜Ｐ４（トランジスタＰ１〜Ｐ４）と、Ｎチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ（トランジスタＮ１〜Ｎ３）と、可変電流源ＣＳ１とを含む。
【００２８】
可変電流源ＣＳ１は、制御回路１４０から受ける制御信号Ｉｉに応じてバイアス電流Ｉｂｉａｓを生成する。制御回路１４０における制御信号Ｉｉの生成については後程詳しく説明する。
【００２９】
トランジスタＰ１，Ｎ１のゲートは、いずれも送信回路１１０の出力端に接続されている。トランジスタＰ１，Ｎ１のドレインは、いずれも出力トランジスタ１５０のゲートに接続されている。トランジスタＰ１のソースは、トランジスタＰ４のドレインに接続されている。トランジスタＮ１のソースは、トランジスタＮ３のドレインに接続されている。このように、トランジスタＰ１，Ｎ１は、パルス信号ＴＸを論理反転させてゲート信号Ｇ１を生成するインバータを形成する。
【００３０】
トランジスタＰ２〜Ｐ４のソースは、いずれも電源ＶＤＤに接続されている。トランジスタＰ２〜Ｐ４のゲートは、いずれもトランジスタＰ２のドレインに接続されている。トランジスタＰ２のドレインは、可変電流源ＣＳ１を通じてグランドに接続されている。このように、トランジスタＰ２〜Ｐ４は、可変電流源ＣＳ１で生成されるバイアス電流Ｉｂｉａｓから、ミラー電流Ｉ０とミラー電流Ｉ１（充電電流Ｉ１に相当）とを生成する第１のカレントミラーを形成している。
【００３１】
トランジスタＮ２，Ｎ３のソースは、いずれもグランドに接続されている。トランジスタＮ２，Ｎ３のゲートは、いずれもトランジスタＮ２のドレインに接続されている。このように、トランジスタＮ２，Ｎ３は、トランジスタＰ３に流れるミラー電流Ｉ０から、ミラー電流Ｉ２（放電電流Ｉ２に相当）を生成する第２のカレントミラーを形成している。
【００３２】
上記のような構成の出力回路１２０においては、可変電流源ＣＳ１を制御することにより、充電電流Ｉ１及び放電電流Ｉ２を増減することができる。充電電流Ｉ１及び放電電流Ｉ２を調整することにより、ゲート信号Ｇ１（延いては送信信号Ｓ１）の立ち上がり／立ち下がりスロープを調整することができる。
【００３３】
受信回路１３０は、出力回路１２０から送信信号Ｓ１を受信する。受信回路１３０は、比較器１３２，１３４を含む。比較器１３２の一方の入力端子には、出力回路１２０の送信信号Ｓ１が入力される。比較器１３２の他方の入力端子には、電圧信号Ｖｔｈ１が入力される。比較器１３２は、送信信号Ｓ１の電圧が電圧Ｖｔｈ１を超えると信号ＳＴ１を制御回路１４０に出力する。比較器１３４の一方の入力端子には、出力回路１２０の送信信号Ｓ１が入力される。比較器１３４の他方の入力端子には、電圧信号Ｖｔｈ２（Ｖｔｈ２＞Ｖｔｈ１）が入力される。比較器１３４は、送信信号Ｓ１の電圧が電圧Ｖｔｈ２を超えると信号ＳＴ２を制御回路１４０に出力する。
【００３４】
制御回路１４０は、受信回路１３０から入力される信号ＳＴ１，ＳＴ２に基づいて、送信信号Ｓ１のスルーレートを演算する。そして、制御回路１４０は、演算されたスルーレートに応じて可変電流源ＣＳ１を制御するための制御信号Ｉｉを出力する。制御回路１４０による可変電流源ＣＳ１の制御は、送信回路１１０からパルス信号ＴＸの入力を受けることにより開始される。制御回路１４０による処理については後程詳細に説明する。
【００３５】
［スルーレート制御］
上記のように信号処理装置１００は、通信バス２００に接続される。信号処理装置１００が急峻な（高スルーレートな）パルス信号を通信バス２００に出力すると、バス通信システム１において高周波ノイズによる電磁障害が生じる可能性がある。一方、信号処理装置１００から通信バス２００に出力される送信信号のスルーレートが低下しすぎると、通信バス２００における通信品質が低下する。したがって、信号処理装置１００においては、電磁障害の抑制と通信品質の確保とを両立するように送信信号のスルーレートを調整する必要がある。
【００３６】
しかしながら、送信信号のスルーレートは通信バス２００を通じて接続される他の機器の静電容量の影響を受けるところ、他の機器の静電容量を予め特定することは困難な場合が多い。
【００３７】
この実施の形態に従う信号処理装置１００において、制御回路１４０は、受信回路１３０により受信された送信信号Ｓ１（通信バス２００に出力される信号）のスルーレートを演算し、該演算結果に応じて出力回路１２０（可変電流源ＣＳ１）を制御する。これにより、信号処理装置１００においては、送信信号Ｓ１のスルーレートをフィードバックしながら送信信号Ｓ１のスルーレートが調整される。したがって、この信号処理装置１００によれば、通信バス２００を通じて接続される他の機器の静電容量が変化したとしても、送信信号Ｓ１のスルーレートを所望の値に維持することができる。以下、制御回路１４０の構成及び処理について詳細に説明する。
【００３８】
図２は、制御回路１４０の構成を示すブロック図である。図２を参照して、制御回路１４０は、演算回路１４２と、調整回路１４４とを含む。演算回路１４２は、比較器１３２，１３４から、それぞれ信号ＳＴ１，ＳＴ２の入力を受ける。
【００３９】
演算回路１４２は、デジタル手法により実現することができ、たとえばカウンタ回路を含む。演算回路１４２は、信号ＳＴ１の入力を受けるのに応じてカウンタ回路によるカウントを開始し、信号ＳＴ２の入力を受けるのに応じてカウンタ回路によるカウントを停止する。この場合には、演算回路１４２は、（Ｖｔｈ２−Ｖｔｈ１）／カウント数を演算することにより、送信信号Ｓ１のスルーレートを演算することができる。
【００４０】
なお、演算回路１４２は、必ずしもデジタル手法により実現する必要はなく、アナログ手法により実現してもよい。この場合には、演算回路１４２は、たとえば電流源と、キャパシタと、電流源とキャパシタとの間に設けられたスイッチと、キャパシタの電圧を検知する電圧センサとを含む。演算回路１４２は、信号ＳＴ１の入力を受けるのに応じてスイッチを導通状態としてキャパシタの充電を開始し、信号ＳＴ２の入力を受けるのに応じてスイッチを非導通状態としてキャパシタの充電を停止する。そして、演算回路１４２は、電圧センサの出力からキャパシタの充電量を検知することにより、送信信号Ｓ１の電圧が電圧Ｖｔｈ１から電圧Ｖｔｈ２に上昇するまでの時間を推定することができ、送信信号Ｓ１のスルーレートを演算することができる。
【００４１】
図３は、演算回路１４２によるスルーレート演算の考え方を説明するための図である。図３を参照して、横軸は時間を示し、縦軸は上方から送信信号Ｓ１の電圧、パルス信号ＴＸの電圧を示す。
【００４２】
時刻ｔ０において、送信回路１１０により出力されるパルス信号ＴＸが立ち上がる。時刻ｔ１において、出力回路１２０においてスルーレートが調整された送信信号Ｓ１の電圧が増加し始める。時刻ｔ０〜ｔ１の期間には、パルス信号ＴＸに対する送信信号Ｓ１の立ち上がりの遅延が生じている。その後、時刻ｔ２において送信信号Ｓ１の電圧が電圧Ｖｔｈ１に達し、時刻ｔ３において送信信号Ｓ１の電圧が電圧Ｖｔｈ２に達する。
【００４３】
この実施の形態において、演算回路１４２（図２）は、（Ｖｔｈ２−Ｖｔｈ１）／（ｔ３−ｔ２（カウント数））を演算することにより、送信信号Ｓ１のスルーレートを演算する。このスルーレート演算のための式においては、分母に送信信号Ｓ１の立ち上がり遅延の時間（時刻ｔ０〜ｔ１）が含まれていない。したがって、この方法によるスルーレート演算は、送信信号Ｓ１の立ち上がり遅延の影響を受けない。よって、演算回路１４２によれば、パルス信号ＴＸに対する送信信号Ｓ１の立ち上がり遅延時間の影響を受けない、高精度のスルーレート演算を行なうことができる。
【００４４】
再び図２を参照して、調整回路１４４は、演算回路１４２により演算されたスルーレートを示す信号Ｒ１の入力を受ける。また、調整回路１４４は、不図示のメモリに記憶されたスルーレートの目標値を示す信号ＲＴ１の入力を受ける。調整回路１４４は、信号Ｒ１，ＲＴ１に基づいて、送信信号Ｓ１のスルーレートが目標値に近づくように、可変電流源ＣＳ１の駆動電流をフィードバック制御する。調整回路１４４は、可変電流源ＣＳ１の駆動電流を制御する制御信号Ｉｉを可変電流源ＣＳ１に出力する。
【００４５】
図４は、調整回路１４４において実行される駆動電流制御の制御ブロック図である。図４を参照して、調整回路１４４は、減算器５００と、乗算器５１０と、加算器５２０と、コントローラ５３０とを含む。
【００４６】
減算器５００は、送信信号Ｓ１のスルーレートの目標値ＲＴ１から送信信号Ｓ１のスルーレートＲ１を減算し、その演算値（ＲＴ１−Ｒ１）を乗算器５１０に出力する。乗算器５１０は、減算器５００の出力に所定の比例ゲインＫＰを乗算することによって、目標値ＲＴ１に対するスルーレートＲ１の差分に比例した目標値ＲＴ１の補正量（ＫＰ×（ＲＴ１−Ｒ１））を算出する。
【００４７】
加算器５２０は、乗算器５１０から出力される補正量を目標値ＲＴ１に加算し、その演算結果（ＲＴ１＋ＫＰ×（ＲＴ１−Ｒ１））を制御値としてコントローラ５３０に出力する。コントローラ５３０は、入力された制御値に基づいて可変電流源ＣＳ１の駆動電流を決定し、制御信号Ｉｉを可変電流源ＣＳ１に出力する。
【００４８】
また、演算回路１４２がアナログ手法により実現される場合には、調整回路１４４をアナログ手法で実現してもよい。たとえば、スルーレートの目標値ＲＴ１及びスルーレートＲ１がエラーアンプの非反転入力端子及び反転入力端子にそれぞれ入力される。そして、エラーアンプの出力にスルーレートの目標値ＲＴ１が加算されることによって生成された制御信号Ｉｉを用いて可変電流源ＣＳ１を制御するようにしてもよい。
【００４９】
以上のように、この実施の形態に従う信号処理装置１００において、制御回路１４０は、受信回路１３０により受信された送信信号Ｓ１のスルーレートを演算し、該演算結果に応じて出力回路１２０（可変電流源ＣＳ１）を制御する。これにより、信号処理装置１００においては、送信信号Ｓ１のスルーレートをフィードバックしながら送信信号Ｓ１のスルーレートが調整される。したがって、この信号処理装置１００によれば、通信バス２００を通じて接続される他の機器の静電容量が変化したとしても、送信信号Ｓ１のスルーレートを適切に調整することができる。
【００５０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５１】
１  バス通信システム、１００  信号処理装置、１１０  送信回路、１２０  出力回路、１２５  ゲート駆動回路、１３０  受信回路、１３２，１３４  比較器、１４０  制御回路、１４２  演算回路、１４４  調整回路、１５０  出力トランジスタ、１５２  キャパシタ、２００  通信バス、３００  プルアップ抵抗、３１０  ダイオード、４００  センサ、５００  減算器、５１０  乗算器、５２０  加算器、５３０  コントローラ、６００，７００  電子回路、８００  ＭＣＵ、Ｐ１〜Ｐ４，Ｎ１〜Ｎ３  トランジスタ、ＣＳ１  可変電流源。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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