(57)【要約】【課題】高精度かつ利用容易な、オープンドロップ型の信号線のための特性インピーダンス測定方法およびこの特性インピーダンス測定方法を用いたインピーダンスを設定する終端抵抗設定方法を実現する。【解決手段】特性インピーダンス測定方法は、信号線１００の一端Ｂに基準インピーダンスを有する基準用伝送線路１４を介して接続された信号発生手段１１から信号線に方形波信号を入力するステップと、方形波信号の入力後に測定される入射電圧と反射電圧との比とから得られる反射係数および基準インピーダンスを用いて特性インピーダンスを制御手段１３が算出するステップとを備え、終端抵抗設定方法は、該特性インピーダンス測定方法を用いて終端抵抗ＶＲのインピーダンスを設定する。【選択図】図２
2009294055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オープンドロップ型の信号線のための特性インピーダンス測定方法であって、
測定対象である信号線の一端に既知の基準インピーダンスを有する基準用伝送線路を介して接続された信号発生手段から、前記信号線の他の一端である開放端に向けて、所定の立ち上がり時間を有する方形波信号を入力するステップと、
前記方形波信号を入力してから第１の時間が経過した時の、前記信号発生手段と前記基準用伝送線路との間に位置する測定点における電圧を、入射電圧として測定手段が測定するステップと、
前記方形波信号を入力してから第２の時間が経過した時の前記測定点における電圧を前記測定手段が測定するステップと、
制御手段が、前記方形波信号を入力してから第２の時間が経過した時の前記測定点における電圧から前記入射電圧を減算し、これを反射電圧として算出するステップと、
前記入射電圧に対する前記反射電圧の比として算出される反射係数をρ、前記基準インピーダンスをＺ0、特性インピーダンスをＺL’としたとき、次式
【数１】
2009294055.tif 000011
に基づいて前記制御手段が特性インピーダンスＺL’を算出するステップと、
を備えることを特徴とする特性インピーダンス測定方法。
【請求項２】
前記方形波信号の前記所定の立ち上がり時間は、前記基準用伝送線路が有する遅延時間よりも十分に小さい時間である請求項１に記載の特性インピーダンス測定方法。
【請求項３】
前記方形波信号の繰返し周期の半分の時間は、前記基準用伝送線路が有する遅延時間と、前記信号線全体の信号伝播時間と、の合計時間の２倍よりも十分に大きい時間である請求項１に記載の特性インピーダンス測定方法。
【請求項４】
前記第１の時間は、前記所定の立ち上がり時間と、前記基準用伝送線路が有する遅延時間と、の合計時間を少なくとも有する請求項１に記載の特性インピーダンス測定方法。
【請求項５】
前記第２の時間は、前記所定の立ち上がり時間と、前記基準用伝送線路が有する遅延時間の２倍の時間と、前記信号線全体の信号伝播時間と、の合計時間を少なくとも有する請求項１に記載の特性インピーダンス測定方法。
【請求項６】
オープンドロップ型の信号線を終端電圧へ接続する際に用いられる終端抵抗のインピーダンスを設定する終端抵抗設定方法であって、
前記制御手段が、請求項１〜５のいずれか一項に記載の特性インピーダンス測定方法によって算出された前記特性インピーダンスを、前記終端抵抗のインピーダンスとして設定することを特徴とする終端抵抗設定方法。
【請求項７】
前記信号線の前記信号発生手段が接続される側の一端を、前記インピーダンスが設定された終端抵抗を介して前記終端電圧へ接続するステップをさらに備える請求項６に記載の終端抵抗設定方法。
【請求項８】
オープンドロップ型の信号線の両端をそれぞれ終端電圧へ接続する際に用いられる終端抵抗のインピーダンスを設定する終端抵抗設定方法であって、
前記制御手段が、請求項１〜５のいずれか一項に記載の特性インピーダンス測定方法によって算出された前記特性インピーダンスを、前記信号線の両端のうち、前記信号発生手段が接続される側に設けられる前記終端抵抗のインピーダンスとして設定する第１の設定ステップと、
前記制御手段が、前記特性インピーダンスを、前記信号線の両端のうち、前記信号線の前記開放端がある側に設けられるさらなる制御手段へ通信手段を介して通知する通知ステップと、
前記さらなる制御手段が、通知された前記特性インピーダンスを、前記信号線の前記開放端がある側に設けられる前記終端抵抗のインピーダンスとして設定する第２の設定ステップと、
を備えることを特徴とする終端抵抗設定方法。
【請求項９】
前記信号線の両端のうち前記信号発生手段が接続される側の一端を、前記第１の設定ステップにおいてインピーダンスが設定された前記終端抵抗を介して前記終端電圧へ接続する第１の接続ステップをさらに備える請求項８に記載の終端抵抗設定方法。
【請求項１０】
前記信号線の前記開放端を、前記第２の設定ステップにおいてインピーダンスが設定された前記終端抵抗を介して前記終端電圧へ接続する第２の接続ステップをさらに備える請求項８に記載の終端抵抗設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１本の信号線（バス）に複数のデバイスが接続されるオープンドロップ型の信号線のための特性インピーダンス測定方法、および、オープンドロップ型の信号線を終端電圧へ接続する際に用いられる終端抵抗のインピーダンスを設定する終端抵抗設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータシステムの高速化により、バスシステムには高いスループットが求められている。例えば、ＧＴＬ（Ｇｕｎｎｉｎｇ  Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ  Ｌｏｇｉｃ）やＧＴＬＰ（Ｇｕｎｎｉｎｇ  Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ  Ｌｏｇｉｃ  Ｐｌｕｓ）など、小出力振幅かつノイズの少ない技術が利用されている。
【０００３】
図９は、ＧＴＬ規格に基づき構成された一般的なバスシステムを例示する図である。この例では、ＧＬＴ規格に基づいて構成されたオープンドロップ型のバスシステムにおいて、ある１本のバス（以下、本願明細書では「信号線」と称する。）についてのみ示している。ＧＬＴ出力構造は、ＭＯＳトランジスタによるオープンドレイン接続となっており、バスの両端には、信号線（すなわち、バス（Ｂｕｓ））１００の特性インピーダンスと等しいインピーダンスを有する終端抵抗Ｒ1およびＲ2がそれぞれ設けられ、これら終端抵抗Ｒ1およびＲ2を介して終端電圧ＶＴＴに接続される。このように、終端抵抗のインピーダンスを信号線の特性インピーダンスと等しくすることで、信号線の両端で反射する信号を抑制することができ、信号線による正確なデータ伝送を確保することができる。図９に示す例では、信号線１００に、デバイスＡ、デバイスＢ、デバイスＣおよびデバイスＤが接続されており、これら４つのデバイスの入出力容量と信号線を構成する伝送線路のキャパシタンスおよびインダクタンスとの全てが合成された特性インピーダンスＺ0を例えば５５Ωとすると、終端抵抗Ｒ1およびＲ2のインピーダンスは５５Ωである。
【０００４】
従来より、バスシステムの終端抵抗の設定の仕方としていくつか提案されている。例えば、オープンドレイン（またはオーブンコレクタ）構造のバス出力を有するボードをバックプレーン等のバスシステムに適用する場合、ボードの抜き差しによりバスのボードの数が変化し、したがってバスの特性インピーダンスも変化することになるが、この特性インピーダンスの変化に応じてセレクタを用いて終端抵抗のインピーダンスを変更し設定する技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、ネットワークの線路インピーダンスを測定し、この測定値に応じて特性インピーダンスと整合するように終端抵抗値を自動補正する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２４５５４３号公報
【特許文献２】特開平６−１５２６１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
よりスループットが高いバスシステムを実装するには、バスのデータ幅を広げる方法とバスクロック周波数を上げる方法とがあるが、バスクロック周波数を上げる方法のほうがコストが安く、現在多用されている。しかしながら、バスクロック周波数を上げるということは、バスを伝播する信号の繰り返し周期が短くなることを意味しており、この場合、バスの長さが短くてもバスの特性インピーダンスと終端抵抗値のズレによりバスの両端で反射が発生し、正確なデータ伝送が行えなくなる。したがって、終端抵抗を高精度に設定することは非常に重要である。
【０００８】
信号線（バス）の特性インピーダンスと終端抵抗のインピーダンスとのマッチングは、入手可能な抵抗の抵抗値、信号線に接続されるデバイスの入出力容量、プリント基板材料の比誘電率、トレースの幅および高さ、ならびに板厚など、種々のパラメータを考慮して算出している。
【０００９】
しかしながら、容易に入手可能な抵抗の抵抗値の精度は一般的には±１％程度であるのに対し、信号線（バス）を実装するプリント基板の特性インピーダンスの精度は１０％程度もある。したがって、終端抵抗の抵抗値の設定には高精度のインピーダンスコントロールが必要であり、これが製品のコスト高をもたらす１つの要因ともなっている。
【００１０】
また、上記特許文献１（特開平７−２４５５４３号公報）に記載された技術によれば、信号線（バス）に接続されるデバイスの数の変動に起因する信号線の特性インピーダンスの変動範囲を予め測定しておく必要がある。つまり、特性インピーダンスが未知である場合には対応できない。
【００１１】
従って本発明の目的は、上記問題に鑑み、高精度かつ利用容易な、オープンドロップ型の信号線のための特性インピーダンス測定方法、および、オープンドロップ型の信号線の両端をそれぞれ終端電圧へ接続する際に用いられる終端抵抗のインピーダンスを設定する終端抵抗設定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を実現するために、本発明の第１の態様においては、オープンドロップ型の信号線のための特性インピーダンス測定方法は、
測定対象である信号線の一端に既知の基準インピーダンスを有する基準用伝送線路を介して接続された信号発生手段から、信号線の他の一端である開放端に向けて、所定の立ち上がり時間を有する方形波信号を入力するステップと、
方形波信号を入力してから第１の時間が経過した時の、信号発生手段と基準用伝送線路との間に位置する測定点における電圧を、入射電圧として測定手段が測定するステップと、
方形波信号を入力してから第２の時間が経過した時の上記測定点における電圧を測定手段が測定するステップと、
制御手段が、方形波信号を入力してから第２の時間が経過した時の測定点における電圧から入射電圧を減算し、これを反射電圧として算出するステップと、
入射電圧に対する反射電圧の比として算出される反射係数をρ、基準インピーダンスをＺ0、特性インピーダンスをＺL’としたとき
【数１】
2009294055.tif 000003
から特性インピーダンスＺL’を制御手段が算出するステップと、
を備える。
【００１３】
また、本発明の第２の態様においては、オープンドロップ型の信号線を終端電圧へ接続する際に用いられる終端抵抗のインピーダンスを設定する終端抵抗設定方法は、制御手段が、上述の特性インピーダンス測定方法によって算出された特性インピーダンスを、終端抵抗のインピーダンスとして設定する。
【００１４】
また、本発明の第３の態様においては、オープンドロップ型の信号線の両端をそれぞれ終端電圧へ接続する際に用いられる終端抵抗のインピーダンスを設定する終端抵抗設定方法は、
制御手段が、上述の特性インピーダンス測定方法によって算出された特性インピーダンスを、信号線の両端のうち、信号発生手段が接続される側に設けられる終端抵抗のインピーダンスとして設定する第１の設定ステップと、
制御手段が、上記特性インピーダンスを、信号線の両端のうち、信号線の開放端がある側に設けられるさらなる制御手段へ通信手段を介して通知する通知ステップと、
上記さらなる制御手段が、通知された特性インピーダンスを、信号線の開放端がある側に設けられる終端抵抗のインピーダンスとして設定する第２の設定ステップと、
を備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明による特性インピーダンス測定方法を用いれば、複数のデバイスがオープンドロップ型に接続された信号線（バス）の特性インピーダンスが未知であっても、オープンドロップ型の信号線の特性インピーダンスを高精度かつ容易に測定することができる。また、本発明による終端抵抗設定方法を用いれば、オープンドロップ型の信号線の終端抵抗のインピーダンスを高精度かつ容易に設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施例による終端装置を例示する図である。以降、異なる図面において同じ参照符号が付されたものは同じ機能を有する構成要素もしくは同じパラメータであることを意味するものとする。
【００１７】
本発明の第１の実施例による終端装置１は、信号線（バス）１００の一端に接続される。一例として、信号線１００に、デバイスＡ、デバイスＢ、デバイスＣおよびデバイスＤが接続されているものとする。
【００１８】
本発明の第１の実施例による特性インピーダンス測定方法は、測定対象である信号線１００の両端のうち、終端抵抗を設定すべき側の一端（図中、点Ｂで示す。）に終端装置１を設置し、信号線１００の他の一端（図中、点Ｃで示す。）は開放端にして適用する。終端装置１は、信号発生手段１１と、測定手段１２と、制御手段１３と、基準用伝送線路１４と、終端抵抗ＶＲと、スイッチＳＷと、を備える。
【００１９】
基準用伝送線路１４は、集中定数型のＣおよびＬで構成されたパッシブ型ディレイライン（ＤＬ）である。基準用伝送線路１４は、基準インピーダンスを有する。この基準インピーダンスは予め値が判明しているものであり、本実施例では例えば５０オームである。詳細については後述するが、基準インピーダンスは、特性インピーダンスの算定に用いられる。なお、基準用伝送線路１４は、予めインピーダンス値が判明しているのであれば、パッシブ型ディレイライン（ＤＬ）で構成せずに、単純な配線で構成してもよい。
【００２０】
測定手段１２は、信号発生手段１１と基準用伝送線路１４との間に位置する測定点（図中、点Ａで示す。）における電圧を測定する。なお、測定手段１２内では、例えばΣΔＡ／Ｄ変換器により測定したアナログ値をディジタル値に変換し、制御手段１３へその変換結果を送信する。
【００２１】
信号発生手段１１は、所定の立ち上がり時間を有する方形波信号を出力する。この方形波信号の立ち上がり時間および繰返し周期の詳細については後述する。なお、図中、ｒ0は信号生成手段１１の出力インピーダンスである。基準用伝送線路１４の特性インピーダンスとマッチングさせるために、信号発生手段１１の出力部分に抵抗Ｒ0を設ける。これにより測定手段１２の測定点Ａでは反射波は発生しない。
【００２２】
スイッチＳＷは、制御手段１３によって制御されて、信号線１００の接続先を、終端抵抗ＶＲか、または基準用伝送線路１４を介して信号発生手段１１かに切り替える。
【００２３】
制御手段１３は、信号発生手段１１の信号発生の制御および信号発生タイミングの監視、測定手段１２への測定指示および測定結果の獲得、終端抵抗ＶＲのインピーダンスの調整、スイッチＳＷの切り替えなど、種々の制御を行う。
【００２４】
なお、本発明の第１の実施例では用いるものではないが、図１の終端電圧ＶＴＴに接続される終端抵抗ＶＲは、スイッチＳＷを介して信号線１００に接続される。終端抵抗ＶＲは、可変抵抗であってそのインピーダンスを容易に変更することができる構造を有し、例えば、ディジタルポテンショメータと呼ばれる抵抗アレイや、ＭＯＳ  ＦＥＴの線形領域を利用してもよい。終端抵抗ＶＲのインピーダンスは、後述の制御手段により制御される。
【００２５】
本発明の第１の実施例による特性インピーダンス測定方法は、反射係数を用いて特性インピーダンスを算出する。ここで、本発明の第１の実施例の動作原理を説明するに先立ち、図１に示す例において、本発明の第１の実施例による特性インピーダンス測定方法を適用せずに、従来より一般的に行われていた理論的算出方法で、信号線１００ならびにデバイスＡ、デバイスＢ、デバイスＣおよびデバイスＤ全体の特性インピーダンスを算出する例について説明する。
【００２６】
図１に示す信号線（バス）１００の長さ（すなわち、点Ｂと点Ｃとの間の長さ）を３０ｃｍとする。ここで、信号線（バス）１００を構成するプリント基板上の伝送線路の１ｍあたりのインダクタンス値を５２５ｎＨ、キャパシタンス値を９３ｐＦとすると、信号線１００自体の特性インピーダンスＺ０は次式で表される。
【００２７】
【数２】
2009294055.tif 000004
【００２８】
これらデバイスＡ、デバイスＢ、デバイスＣおよびデバイスＤの１つあたりの入出力容量を６ｐＦとすると、並列接続されたデバイスＡ、デバイスＢ、デバイスＣおよびデバイスＤ全体の入出力容量は２４ｐＦである。３０ｃｍの信号線１００に対してデバイスＡ、デバイスＢ、デバイスＣおよびデバイスＤがそれぞれ等間隔で接続されているとすると、１ｍあたりのキャパシタンス値は８０ｐＦとなる。
【００２９】
したがって、信号線１００ならびにデバイスＡ、デバイスＢ、デバイスＣおよびデバイスＤ全体の特性インピーダンスＺ0’は次式で表される。
【００３０】
【数３】
2009294055.tif 000005
【００３１】
従来より一般的に行われていた理論的算出方法は上述のとおりである。
【００３２】
ちなみに、上述のパラメータを有する信号線１００の１ｍあたりの信号の伝播遅延時間ｔdは次式で表される。
【００３３】
【数４】
2009294055.tif 000006
【００３４】
したがって、信号線１００の点Ｂから点Ｃまで（３０ｃｍ）の信号の伝播時間ｔd’は約２．８５ｎｓとなる。
【００３５】
続いて、本発明による特性インピーダンス測定方法を適用して特性インピーダンスを求める方法について説明する。
【００３６】
図２は、本発明の第１の実施例による特性インピーダンス測定方法の動作フローを示すフローチャートである。
【００３７】
図１の信号線１００が基準用伝送線路１４を介して信号発生手段１１と接続するようスイッチＳＷを切り替えた上でステップＳ１０１が実行される。なお、本実施例では、一例として、基準用伝送線路１４の基準インピーダンスを５０Ωとしている。
【００３８】
ステップＳ１０１では、制御手段１３は信号発生手段１１に対して発信動作の開始を指示し、測定対象である信号線１００の一端に既知の基準インピーダンスを有する基準用伝送線路１４を介して接続された信号発生手段１１から、信号線１００の他の一端である開放端（図中、点Ｃ）に向けて、所定の立ち上がり時間を有する方形波信号を入力する。信号生成手段１１は、方形波信号の波形の立ち上がりごとに、波形が立ち上がったことを制御手段１３へ通知する。
【００３９】
ここで、ステップＳ１０１において生成される方形波信号を説明すると次のとおりである。図３は、本発明の実施例における信号発生手段が生成する方形波信号の立ち上がり時間を説明する図である。信号発生手段１１が生成する方形波信号の所定の立ち上がり時間は、基準用伝送線路１４が有する遅延時間よりも十分に小さい時間、例えば基準用伝送線路１４の２０％〜３０％以下の時間とする。図１に示す例では、基準用伝送線路１４の遅延時間を５ｎｓとしたとき、方形波信号の立ち上がり時間を１ｎｓに設定する。信号線１００の長さが短かければ短いほど、方形波信号の立ち上がり時間は短くするのが好ましい。
【００４０】
また、図４は、本発明の実施例における信号発生手段１１が生成する方形波信号を示す図である。一例として、本発明の方形波信号の振幅電圧Ｖは３Ｖとする。方形波信号の繰返し周期Ｔの半分の時間Ｔ／２は、基準用伝送線路１４が有する遅延時間と、信号線１００全体の信号伝播時間ｔd’と、の合計時間の少なくとも２倍よりも大きい時間であるが、より大きい時間であることが好ましい。本実施例では、方形波信号の繰返し周期Ｔの半分の時間Ｔ／２を、基準用伝送線路１４が有する遅延時間である５ｎｓと、信号線１００の点Ｂから点Ｃまでの３０ｃｍの伝播遅延時間ｔd’である上述の２．８５ｎｓとの合計の時間の２倍である１５．７１８ｎｓに対して十分に大きい時間である２．５μｓに設定した。つまり、方形波信号の繰返し周期Ｔは５μｓである。
【００４１】
次いで、ステップＳ１０２では、測定手段１２が、ステップＳ１０１において信号発生手段１１が信号線１００に向けて方形波信号を入力してから第１の時間が経過した時の、信号発生手段１１と基準用伝送線路１４との間に位置する測定点Ａにおける電圧を測定する。このときの電圧を「入射電圧」と称する。上記第１の時間は、方形波信号の立ち上がりが十分に安定する時間であって、本発明の実施例では、方形波信号の所定の立ち上がり時間と、基準用伝送線路１４が有する遅延時間と、の合計時間を少なくとも有するものとする。上述のように方形波信号の立ち上がり時間は１ｎｓであり基準用伝送線路１４が有する遅延時間は５ｎｓであるので、上記第１の時間を６ｎｓに設定する。すなわち、信号発生手段１１が信号線１００に向けて方形波信号を入力して６ｎｓ経過した時点で、制御手段１３は、測定手段１２に対し、測定点Ａにおける電圧すなわち信号の入射電圧を測定するよう制御する。測定手段１２による入射電圧の測定結果は、制御手段１３へ通知される。
【００４２】
図５は、本発明の第１の実施例による特性インピーダンス測定方法における、測定手段が測定した電圧のシミュレーション結果を示す図である。本実施例のシミュレーションには、上述した従来一般の理論的算出方法に用いたパラメータと同じものを用いている。図５に示すように、時刻０ｓで信号発生手段１１による方形波信号の出力が開始されたとき、測定手段１２が測定した測定点Ａにおける電圧は、時刻１ｎｓで１．５Ｖに達している。その後、方形波信号の立ち上がりは安定するが、時刻６ｎｓに制御手段１３は測定手段１２に対し測定点Ａにおける電圧を測定するよう制御する。測定手段１２は、シミュレーションでは１．５００Ｖを測定したが、この測定結果は、制御手段１３に通知される。制御手段１３は、この１．５００Ｖを、信号の入射電圧として獲得し、制御手段１３内のメモリ（図示せず）に格納する。
【００４３】
次いで、ステップＳ１０３において、測定手段１２が、方形波信号を入力してから第２の時間が経過した時の測定点Ａにおける電圧を測定する。
【００４４】
方形波信号を入力してから第２の時間が経過した時の測定点Ａにおける電圧は、入力した方形波信号が信号線１００の点Ｂと点Ｃとの中間点で反射した反射波の電圧である。上記第２の時間は、信号線１００の点Ｃからの反射波の電圧が十分に安定する時間であって、本発明の実施例では、方形波信号の所定の立ち上がり時間と、基準用伝送線路１４が有する遅延時間の２倍の時間と、信号線１００全体の信号伝播時間ｔd’と、の合計時間を少なくとも有する。上述のように方形波信号の立ち上がり時間は１ｎｓであり、基準用伝送線路１４が有する遅延時間は５ｎｓであるのでその２倍の時間は１０ｎｓであり、信号線１００全体の信号伝播時間ｔd’は２．８５ｎｓであるので、上記第２の時間を１３．８５ｎｓに設定する。すなわち、信号発生手段１１が信号線１００に向けて方形波信号を入力して１３．８５ｎｓ経過した時点で、制御手段１３は、測定手段１２に対し、測定点Ａにおける電圧すなわち反射波の電圧を測定するよう制御する。測定手段１２による測定結果は、制御手段１３へ通知される。制御手段１３は、この測定した電圧の値から、先に制御手段１３内のメモリに格納していた入射電圧の値を減算し、得られた値を反射電圧として制御手段１３内のメモリに格納する。
【００４５】
図５に示すシミュレーション結果では、時刻１０ｎｓ前後で反射波が生じ始め、その後、その後この電圧は安定する。時刻１３．８５ｎｓに、制御手段１３は測定手段１２に対し測定点Ａにおける電圧を測定するよう指示する。測定手段１２は、シミュレーションでは１．５７３Ｖを測定した。この測定結果は、制御手段１３に通知される。制御手段１３は、測定結果である１．５７３Ｖを、先に制御手段１３内のメモリに格納していた入射電圧１．５００Ｖを減算し、得られた値０．０７３Ｖを反射電圧として制御手段１３内のメモリに格納する。
【００４６】
次いで、ステップＳ１０４において、制御手段１３は、制御手段１３内のメモリに格納された入射電圧および反射電圧の各値を用いて特性インピーダンスを算出する。
【００４７】
入射電圧に対する反射電圧の比である反射係数ρは、基準インピーダンスをＺ0、信号線１００ならびにデバイスＡ、デバイスＢ、デバイスＣおよびデバイスＤ全体の特性インピーダンスをＺ0’とすると、次式で表される。
【００４８】
【数５】
2009294055.tif 000007
【００４９】
したがって、信号線１００ならびにデバイスＡ、デバイスＢ、デバイスＣおよびデバイスＤ全体の特性インピーダンスをＺL’は、次式で表される。
【００５０】
【数６】
2009294055.tif 000008
【００５１】
図５に示すシミュレーション結果では、ステップＳ１０２において入射電圧として１．５００Ｖ、ステップＳ１０３において反射電圧として０．０７３Ｖが得られていたので、反射係数ρは次式で得られる。
【００５２】
【数７】
2009294055.tif 000009
【００５３】
この反射係数ρ＝０．０４８７と、基準用伝送線路の基準インピーダンス５０Ωとから、信号線１００ならびにデバイスＡ、デバイスＢ、デバイスＣおよびデバイスＤ全体の特性インピーダンスＺL’は、次式で得られる。
【００５４】
【数８】
2009294055.tif 000010
【００５５】
このように、本発明の第１の実施例による特性インピーダンス測定方法によって算出された特性インピーダンスＺL’は５５．１２Ωであり、従来一般の理論的算出方法により得られた特性インピーダンスの値５５Ωとほぼ同じ値である。このシミュレーション結果から本発明の第１の実施例による特性インピーダンス測定方法により、オープンドロップ型の信号線の特性インピーダンスを算出可能であることが証明された。
【００５６】
本発明の第２の実施例は、点Ｂにおける信号の反射を抑えるために、上述の第１の実施例による特性インピーダンス測定方法により算出された図１の信号線の特性インピーダンスを用いて、終端抵抗を設定するものである。図６は、本発明の第２の実施例による終端抵抗設定方法の動作フローを示すフローチャートである。例えば、図１のデバイスＡ、デバイスＢおよびデバイスＣがメモリであり、デバイスＤがメモリコントローラであり、信号線（バス）がアドレス線の場合が本実施例に相当する。なお、図６に示すステップＳ１０１〜Ｓ１０４は、図２に示すステップＳ１０１〜Ｓ１０４と同じであるので詳細な説明は省略する。
【００５７】
ステップＳ１０４において、図１の信号線１００ならびにデバイスＡ、デバイスＢ、デバイスＣおよびデバイスＤ全体の特性インピーダンスＺL’を算出した後、ステップＳ２０１において、制御手段１３が、ステップＳ１０４において算出された特性インピーダンスＺL’を、終端抵抗ＶＲのインピーダンスとして設定する。
【００５８】
次いで、ステップＳ２０２において、制御手段１３は、スイッチＳＷを制御して、図１の信号線１００の接続先を、基準用伝送線路１４から終端抵抗ＶＲへ切り替える。これにより、信号線１００は、上述の第１の実施例による特性インピーダンス測定方法により算出された特性インピーダンスＺL’の値が設定された終端抵抗ＶＲを介して終端電圧ＶＴＴと接続される。なお、このとき、制御手段１３は、信号発生手段１１の発信動作を停止させる。
【００５９】
図７は、本発明の第３の実施例による終端装置を例示する図である。本実施例による終端装置は、信号線（バス）１００の両端に接続される。本発明の第３の実施例では、点Ｂおよび点Ｃにおける信号の反射を抑えるために、終端装置１内の終端抵抗ＶＲ１および終端装置２内の終端抵抗ＶＲ２のインピーダンスを設定することを目的とする。第１および第２の実施例と同様、一例として、信号線１００に、デバイスＡ、デバイスＢ、デバイスＣおよびデバイスＤが接続されているものとする。
【００６０】
測定対象である信号線１００の両端のうち、終端抵抗を設定すべき側の一端（点Ｂ）に終端装置１を設置し、信号線１００の他の一端（点Ｃ）に終端装置２を設置する。終端装置１は、信号発生手段１１と、測定手段１２と、制御手段１３−１と、基準用伝送線路１４と、通信手段１５−１と、終端抵抗ＶＲ１と、スイッチＳＷ１と、を備える。終端装置２は、制御手段１３−２と、通信手段１５−２と、終端抵抗ＶＲ２と、スイッチＳＷ２と、を備える。
【００６１】
図７の終端装置１の信号発生手段１１、測定手段１２、基準用伝送線路１４、終端抵抗ＶＲ１およびスイッチＳＷ１は、図１のそれらと同じであるので詳細な説明は省略する。図７の終端装置１の制御手段１３−１は、図１の終端装置１の機能に加えて、算出された特性インピーダンスＺL’の値を、通信手段１５−１を介して終端装置２の通信手段１５−２へ通知する機能をさらに有する。
【００６２】
終端装置２の制御手段１３−２は、通信手段１５−２が受信した特性インピーダンスＺL’の値を獲得する機能を有する。スイッチＳＷ２は、制御手段１３−２によって制御され、信号線１００の接続先を終端抵抗ＶＲ２に切り替えるか、あるいは開放にする。また、終端装置２の制御手段１３−２は、特性インピーダンスＺL’の値を終端抵抗ＶＲ２に設定する。
【００６３】
図８は、本発明の第３の実施例による終端抵抗設定方法の動作フローを示すフローチャートである。本発明の第３の実施例では、初期段階として、図７の信号線１００の両端のうち、終端装置１側では基準用伝送線路１４を介して信号発生手段１１と接続するよう制御手段１３−１の指示によりスイッチＳＷ１を切り替え、また、制御手段１３−１は信号発生手段１１に対して発信開始を指示する。一方、終端装置２側では、信号線１００が開放端となるよう制御手段１３−２の指示によりスイッチＳＷ２を切り替え、また、制御手段１３−２は通信手段１５−２に対して通信待ちを指示する。
【００６４】
以上の初期段階を経れば、第１の実施例による特性インピーダンス測定方法をそのまま適用することができる。すなわち、図８に示すステップＳ１０１〜Ｓ１０４は、図１〜５を参照して説明した第１の実施例による特性インピーダンス測定方法のステップＳ１０１〜Ｓ１０４と同様である。
【００６５】
図８のステップＳ１０４において図７の信号線１００ならびにデバイスＡ、デバイスＢ、デバイスＣおよびデバイスＤ全体の特性インピーダンスＺL’を算出した後、ステップＳ３０１において、制御手段１３−１が、ステップＳ１０４において算出された特性インピーダンスＺL’を、終端抵抗ＶＲ１のインピーダンスとして設定する。
【００６６】
次いで、ステップＳ３０２において、制御手段１３−１は、算出された特性インピーダンスＺL’の値を、通信手段１５−１を介して終端装置２内の通信手段１５−２へ通知する。終端装置２の制御手段１３−２は、通知手段１５−２が受信した特性インピーダンスＺL’の値を獲得する。
【００６７】
次いで、ステップＳ３０３において、制御手段１３−２は、獲得した特性インピーダンスＺL’の値を終端抵抗ＶＲ２に設定する。
【００６８】
次いで、ステップＳ３０４において、信号線１００を、各終端抵抗ＶＲ１およびＶＲ２で終端電圧ＶＴＴに接続する。すなわち、終端装置１においては、制御手段１３−１は、スイッチＳＷ１を制御して、信号線１００の接続先を、基準用伝送線路１４から終端抵抗ＶＲ１へ切り替える。これにより、信号線１００は、上述の第１の実施例による特性インピーダンス測定方法により算出された特性インピーダンスＺL’の値が設定された終端抵抗ＶＲ１を介して、終端電圧ＶＴＴと接続されることになる。また、終端装置２においては、制御手段１３−２は、スイッチＳＷ２を制御して、信号線１００の接続先を、開放から終端抵抗ＶＲ２へ切り替える。これにより、信号線１００は、上述の第１の実施例による特性インピーダンス測定方法により算出された特性インピーダンスＺL’の値が設定された終端抵抗ＶＲ２を介して、終端電圧ＶＴＴと接続されることになる。なお、このとき、制御手段１３−１は、信号発生手段１１の発信を停止させる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、１本の信号線（バス）に複数のデバイスが接続されるオープンドロップ型の信号線であれば適用することができる。
【００７０】
本発明の第１の実施例は、オープンドロップ型の信号線（バス）の特性インピーダンスの測定に適用することができる。この場合、信号線の両端のうち、一端を開放端にした上で、他の一端から方形波信号を入力して反射係数を求めれば、特性インピーダンスの値を得ることができる。
【００７１】
また、本発明の第２の実施例は、オープンドロップ型の信号線（バス）の一端にのみ終端抵抗を設ける場合の該終端抵抗のインピーダンス設定に適用することができる。例えば、アドレス線にメモリコントローラと複数のメモリが接続される場合に適用することができる。
【００７２】
また、本発明の第３の実施例は、オープンドロップ型の信号線（バス）の両端に終端抵抗を設ける場合の各終端抵抗のインピーダンス設定に適用することができ、一般的なコンピュータシステムや各種制御システムなど、適用範囲も広い。
【００７３】
本発明によれば、オープンドロップ型の信号線の特性インピーダンスを高精度に測定することができ、オープンドロップ型の信号線の両端をそれぞれ終端電圧へ接続する際に用いられる終端抵抗のインピーダンスを高精度に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施例による終端装置を例示する図である。
【図２】本発明の実施例による特性インピーダンス測定方法の動作フローを示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施例における信号発生手段が生成する方形波信号の立ち上がり電圧を説明する図である。
【図４】本発明の実施例における信号発生手段が生成する方形波信号を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施例による特性インピーダンス測定方法における、測定手段が測定した電圧のシミュレーション結果を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施例による終端抵抗設定方法の動作フローを示すフローチャートである。
【図７】本発明の第３の実施例による終端装置を例示する図である。
【図８】本発明の第３の実施例による終端抵抗設定方法の動作フローを示すフローチャートである。
【図９】ＧＴＬ規格に基づき構成された一般的なバスシステムを例示する図である。
【符号の説明】
【００７５】
１    終端装置
１１    信号発生手段
１２    測定手段
１３、１３−１、１３−２    制御手段
１４    基準用伝送線路
１５−１、１５−２    通信手段
ＶＲ、ＶＲ１、ＶＲ２    終端抵抗
ＳＷ、ＳＷ１、ＳＷ２    スイッチ
１００    信号線
【図１】
2009294055.tif 000012
【図２】
2009294055.tif 000013
【図３】
2009294055.tif 000014
【図４】
2009294055.tif 000015
【図５】
2009294055.tif 000016
【図６】
2009294055.tif 000017
【図７】
2009294055.tif 000018
【図８】
2009294055.tif 000019
【図９】
2009294055.tif 000020