伝送線路終端方法

【目的】バスの終端での消費電力を低く抑え、かつ高速伝送を可能とする。
【構成】バス終端手段５２は、その端子５２ー１が伝送線路に接続され、他方の端子５２ー２が終端電源６０に接続されている。これら端子５２ー１，５２ー２間には、終端抵抗４１と抵抗４３とが直列に接続され、これらの接続点にコンデンサ４２が接続されている。終端抵抗４１は伝送線路の特性インピーダンスに等しいもしくは近い抵抗値を有し、コンデンサ４２とともにローカットフィルタを形成している。伝送信号のエッジ部では、これが高周波であるから、終端抵抗４１によって伝送線路は整合終端状態となり、波形歪は生じない。従って、エッジ部は急峻性が保たれ、エッジ間の間隔を狭くすることができてより高速の伝送が可能となる。エッジ間では、ローカットフィルタに反射が生じ、終端抵抗４１に流れる電流が抑圧されて、電力の消費が抑えられる。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＣＰＵやメモリなどの素子間（例えば、ＣＭＯＳなどによって構成されたディジタル回路間、またはその機能ブロック間）での信号伝送に係り、特に、複数の素子が同一の伝送線に接続されたシステムでのバス伝送を、高速にかつ低消費電力に行なうための伝送線路終端方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路装置によって構成されたディジタル回路間の信号伝送を高速に行なうための技術として、信号振幅を１Ｖのような小振幅で伝達する低振幅インタフェースに関する技術が挙げられる。低振幅インタフェースの代表的なものとしては、ＧＴＬ（Ｇunning Ｔransceiver Ｌogic）インタフェースやＣＴＴ（Ｃenter Ｔapped Ｔermination）インタフェースがある。これらの低振幅インタフェースについては、例えば「日経エレクトロニクス」９月２７日号ｐｐ．２６９〜２９０（日経ＢＰ社、平成５年発行）に詳しく説明されている。
【０００３】一方、ディジタル回路間の信号の高速伝送を実現するためには、信号振幅を小さくするとともに、インピーダンス整合をとったバス設計を行なうことも必要である。特に、近年では、半導体集積回路が益々高速化することによって信号波形のエッジ、即ち、立上り速度や立下り速度が早まることにより、インピーダンスの不整合による波形歪が無視できなくなっている。
【０００４】このため、バスの遠端同士を線路のインピ−ダンスで終端する、いわゆる整合終端方法を用いるのが一般的となっている。
【０００５】図２は従来の伝送線路の一例を示す構成図であって、１は送信回路ユニット、２，３，４は受信回路ユニット、１１，１２，１３，１４は配線、２１は送信回路、３２，３３，３４は受信回路、５０，５１は終端抵抗、６０，６１は終端電源、１００は伝送線路である。
【０００６】同図において、バスの伝送線路１００に１個の送信回路ユニット１と３個の受信回路ユニット２，３，４が接続されており、送信回路ユニット１では、送信回路２１が配線１１を介して伝送線路１００に、受信回路ユニット２，３，４では夫々、受信回路３２，３３，３４が配線１２，１３，１４を介して伝送線路１００に夫々接続されている。そして、送信回路２１から出力されるディジタル信号は配線１１から伝送線路１００に送られ、この伝送線路１００を介して受信回路ユニット２，３，４に伝送される。これら受信回路ユニット２，３，４では、伝送されてきたディジタル信号が配線１２，１３，１４を介して受信回路３２，３３，３４に受信される。
【０００７】かかる伝送線路１００の両端は夫々、伝送線路１００の特性インピ−ダンスに等しい値もしくは近い値を持つバス終端手段としての終端抵抗５０，５１を介して終端電源６０，６１に接続されており、これにより、伝送線路１００を整合終端させている。
【０００８】これによると、バスの伝送線路１００上を伝送される信号は終端抵抗５０，５１で吸収されて無反射状態となっており、伝送線路１００上を伝送される信号に波形歪を起こさない。このため、整合終端するバス伝送路は高速伝送を可能とする。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来技術では、伝送信号の電流が終端抵抗５０，５１で吸収されるため、送信回路２１ばかりでなく、終端抵抗５０，５１で消費される電力も大きいという課題があった。特に、送信回路２１の送信信号のレベルが“Ｌ”（低レベル）あるいは“Ｈ”（高レベル）に固定される場合、終端抵抗５０，５１に電流が流れ続けるため、これらでの消費電力が大きくなる。
【００１０】本発明の目的は、かかる問題を解消し、高速伝送を行ないながら、バス終端手段での消費電力を抑えることができるようにした伝送線路終端方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明は、伝送信号の波形のエッジ部では整合終端し、かつ該エッジ部以外では低周波電流を抑圧するバス終端手段を用いる。
【００１２】また、本発明は、バス終端手段を、伝送線路の特性インピーダンスに等しいもしくはその近傍の抵抗値の終端抵抗とコンデンサとによるロ−カットフィルタで構成する。
【００１３】また、本発明は、バス終端手段を、一方の端子が前記伝送線路に接続され前記伝送線路の特性インピーダンスに等しいもしくは近い抵抗値の終端抵抗と、前記伝送線路での信号伝送に際して前記伝送線路に生ずる複数のレベル夫々に等しいレベルの電圧を発生する電圧発生手段と、前記伝送線路に生ずる電圧を検出し検出電圧に等しいレベルの電圧を該電圧発生手段から発生させて該終端抵抗にその他方の端子から供給する制御手段とで構成する。
【００１４】
【作用】伝送信号のエッジ部では、バス終端手段によって伝送線路が終端されることになるから、吸収作用が生じて無反射であり、伝送線路上の伝送信号の波形が乱されることはない。従って、高速伝送が行なわれる。また、伝送信号のエッジ部以外の直流を含めた低周波部分では、バス終端手段で電流が抑圧されるので、消費電力を極めて小さく抑えることができる。
【００１５】ローカットフィルタは、伝送信号の高周波成分からなるエッジ部を上記抵抗で吸収して、反射が生じないようにし、また、このエッジ部以外の低周波部分をカット、即ち、反射してバス終端手段での電流を抑圧し、電力の消費を充分抑圧する。この場合、バス終端手段で反射されるのは低周波成分であって、反射される信号のレベルはほとんど一定であるから、このような反射があっても、伝送線路上の伝送信号には波形歪がほとんど生じない。
【００１６】伝送線路の伝送信号のレベルが一定の期間では、終端抵抗には、その両端子に伝送線路と電圧発生手段とから等しい電圧が供給されるから、電流は流れず、従って、終端抵抗での消費電力が大幅に低減される。また、伝送信号のレベルが切り替わるときには、電圧発生手段からの電圧がこれに等しくなるように切り替わるまでの期間、終端抵抗に電流が流れて整合終端状態となり、従って、終端抵抗での反射がなく、伝送信号の波形歪が生じない。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明による伝送線路終端方法の一実施例を示すブロック図であって、５２，５３はバス終端手段であり、図２に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【００１８】同図において、バスの伝送線路１００の一端はバス終端手段５２を介して終端電源６０に接続され、バスの伝送線路１００の他端はバス終端手段５３を介して終端電源６１に接続されている。これらバス終端手段５２，５３は、高周波成分に対しては整合終端となり、直流を含めた低周波成分に対しては反射作用を持っている。
【００１９】そこで、送信回路ユニット１から伝送線路１００を介し受信回路ユニット２，３，４にディジタル信号を伝送するとき、このディジタル信号でのレベルが反転するエッジ部では、バス終端手段５２，５３が整合終端となって信号を吸収し、従って、これらバス終端手段５２，５３から伝送線路１００に信号の反射が生ずることがない。このため、伝送線路１００上でのディジタル信号のエッジ部で波形の歪が生ぜず、立上り，立下りの急峻性が保持されて高速伝送が可能となる。
【００２０】また、このディジタル信号のエッジ部以外のレベルが“Ｈ”または“Ｌ”と固定されている部分では、バス終端手段５２，５３が整合終端とならず、信号を反射する。このため、バス終端手段５２，５３で信号電流が抑圧され、バス終端手段５２，５３で消費される電力が充分小さくなる。この場合、バス終端手段５２，５３で反射された信号が伝送線路１００上のディジタル信号に重畳されるが、この反射信号は、伝送線路１００上の伝送信号と同様、波形がほとんど変化しないものであるから、この伝送線路１００上の伝送信号に波形歪が生ずることはほとんどない。
【００２１】このようにして、この実施例では、波形歪の発生を防止して高速伝送を可能とし、なおかつ、消費電力を充分抑えることができる。
【００２２】なお、この実施例では、伝送線路１００の両端をバス終端手段で終端するようにしたが、一方の端部のみをバス終端手段で終端する片端終端としてもよい。また、伝送線路１００には、１個の送信回路ユニットと３個の受信回路ユニットとを接続するようにしたが、これに限るものでになく、送信回路ユニット，受信回路ユニットともに１個以上であればよい。
【００２３】また、送信回路ユニット１をＣＰＵとし、受信回路ユニット２，３，４をこのＣＰＵに用いる外部メモリなどとしてもよい。つまり、上記の説明では、伝送線路１００に接続される素子を「送信回路ユニット」，「受信回路ユニット」としているが、「送信回路ユニット」が送信だけを行ない、受信回路ユニットが受信だけを行なうものであってもよいし、夫々がともに送受信するものであってもよい。
【００２４】図３は図１でのバス終端手段５２の一具体例を示す構成図であって、５２−１，５２−２は端子、４１は終端抵抗、４２はコンデンサ、４３は抵抗であり、図１に対応する部分には同一符号を付けている。
【００２５】同図において、端子５２−１はバスの伝送線路１００（図１）に、端子５２−２は終端電源６０に夫々接続される。そして、これら端子５２−１，５２−２間に終端抵抗４１と抵抗４３とが直列に接続されており、これら終端抵抗４１と抵抗４３との接続点と接地端子との間にキャバシタ４２が接続されている。
【００２６】ここで、終端抵抗４１は伝送線路１００の特性インピ−ダンスに等しい値あるいは近い値の抵抗値を持つ抵抗であり、コンデンサ４２とローカットフィルタを形成している。また、抵抗４３は高い抵抗値を持つ抵抗である。
【００２７】終端抵抗４１の抵抗値としては、伝送線路１００がプリント基板上に形成されている場合、約５０〜１００Ωと小さい。また、抵抗４３の抵抗値としては、例えば約１ＫΩ以上とする。このように抵抗４３の抵抗値が高くすることにより、そこを通る電流は小さく抑えられる。従って、この抵抗４３は、そこでの消費電力を低く抑えながら、終端電源６０による伝送線路１００の電圧を不定としないように、即ち、その電圧を特定する作用をする。
【００２８】かかる構成において、伝送線路１００から端子５２−１を介してディジタル信号が入力されるが、そのディジタル信号の高周波成分からなるエッジ部では、ロ−カットフィルタを形成する終端抵抗４１とコンデンサ４２により整合終端される。このため、このエッジ部を形成する高周波成分はそのまま終端抵抗４１で吸収される。即ち、このエッジ部では、バス終端手段５２は無反射であり、伝送線路１００上に反射した信号はないから、伝送線路１００上のディジタル信号のエッジ部の波形が乱されることはない。従って、伝送線路１００上を伝送するディジタル信号のエッジ間隔を短くしても伝送が可能となり、より高速な伝送が可能となるこれに対し、エッジ部間のレベルが“Ｈ”または“Ｌ”の部分は、直流を含めた低周波成分からなるから、終端抵抗４１とコンデンサ４２によって形成されるローカットフィルタによりカットされ、伝送線路１００に反射される。このため、ローカットフィルタに流れる電流が非常に小さく、このため、バス終端手段５２で消費される電力を極めて小さくすることができる。また、伝送線路１００に反射される信号は、直流などの低周波成分であるから、その波形の変化は、それがあっても、わずかであり、従って、この反射信号が伝送線路１００上の伝送されるディジタル信号に重畳されても、このディジタル信号の波形歪は極めて小さいことになる。
【００２９】このようにして、バス終端手段５２では、直流から低周波数領域での消費電力は極めて小さく、かつ、高周波領域の信号波形のエッジに対しては良好な整合終端となっているので、低消費電力でかつ従来技術並に高速な伝送を可能とする。
【００３０】なお、図１におけるバス終端手段５３についても同様である。
【００３１】ここで、図４により、図３に示したバス終端手段５２を用いた図１に示す実施例の以上の効果を、図２に示した従来技術と対比して説明する。
【００３２】図４（ａ）は、図２に示したように、終端抵抗のみで伝送線路１００を終端したときのこの終端抵抗での電圧と電流の波形を示すものであって、図４（ｂ）は上記実施例でのバス終端手段５２の端子５２−１での電圧と電流の波形を示すものである。
【００３３】上記従来技術の場合には、伝送信号のエッジ部間でも終端抵抗に大きな振幅の終端電流が流れ、このため、この終端抵抗で消費される電力が大きい。これに対し、上記実施例では、エッジ部では反射が抑圧されるので、エッジ部の急峻性が保たれ、また、終端電流が大きいのはエッジの部分だけであって、エッジ部を過ぎて伝送信号のレベル一定の部分になると、終端電流は小さくなっていく。従って、バス終端手段で消費される電力は小さい。
【００３４】図５は本発明による伝送線路終端方法の他の実施例でのバス終端手段を示すブロック図であって、４４はバスレベル検出手段、４５は切替手段、６２はＨレベル終端電源、６３はＬレベル終端電源であり、図３に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【００３５】なお、この実施例は、図１でのバス終端手段５２と終端電源６０の部分、バス終端手段５３と終端電源６１の部分の代わりに図５に示すバス終端手段を用いるものであり、それ以外の部分は図１に示した実施例と同様である。従って、必要に応じて図１に示した実施例と同じ部分の説明をする場合には、図１に示した符号を用いて説明する。
【００３６】同図において、図１に示した実施例では、バス終端手段に１つの終端電源を用いたが、この実施例では、２個の終端電源、即ち、Ｈレベル終端電源６２とＬレベル終端電源６３とを用い、切替手段４５によって選択的に終端抵抗４１に接続するようにしたものである。
【００３７】バスレベル検出手段４４は伝送線路１００上の信号レベルを検出しており、この検出レベルに応じて切替手段４５を制御し、終端抵抗４１に接続される終端電源をＨレベル終端電源６２からＬレベル終端電源６３へ、また、その逆に切り替える。
【００３８】ここで、Ｈレベル終端電源６２とＬレベル終端電源６３とは内部インピ−ダンスが０または極めて小さい電源であって、Ｈレベル終端電源６２は送信回路２１の出力が“Ｈ”のときの伝送線路１００上の電圧に等しいレベルの電圧を発生し、また、Ｌレベル終端電源６３は送信回路２１の出力が“Ｌ”のときの伝送線路１００上の電圧に等しいレベルの電圧を発生する。
【００３９】そこで、いま、送信回路２１の出力が“Ｈ”とすると、バスレベル検出手段４４の検出出力により、切替手段４５はＨレベル終端電源６２を選択して終端抵抗４１に接続する。従って、終端抵抗４１の両端の電位は等しく平衡し、終端抵抗４１には電流が流れない。このため、この終端抵抗４１では、電力が消費されない。
【００４０】かかる状態で送信回路２１の出力が“Ｈ”から“Ｌ”に切り替わると、バスレベル検出手段４４はこれを検出し、終端抵抗４１に接続する終端電源をＨレベル終端電源６２からＬレベル終端電源６３に切り替える。これによっても、終端抵抗４１の両端の電位は等しく平衡し、終端抵抗４１には電流が流れない。このため、この終端抵抗４１では、電力が消費されない。
【００４１】送信回路２１の出力が“Ｈ”から“Ｌ”に、あるいは“Ｌ”から“Ｈ”に切り替わるときには、バスレベル検出手段４４がこのレベルの変化を検出してから切替手段４５を切り替えるまでの期間、上記のように伝送線路１００の特性インピ−ダンスに等しい値あるいは近い値の抵抗値を持つ終端抵抗４１に電流が流れ、整合終端状態となる。このため、この終端抵抗４１からの信号の反射が生ずることがなく、伝送線路１００でのディジタル信号のエッジ部に波形歪が生ずることがない。
【００４２】以上のようにして、この実施例においても、波形歪を抑圧して高速伝送を可能とし、かつ、バス全体として低消費電力化を達成することができる。
【００４３】なお、図５に示した実施例では、伝送信号を２値の信号としたが、３値以上の信号であってもよい。この場合には、図５において、夫々のレベルの電圧を発生する終端電源を設ければよい。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、伝送される信号の高周波部分に対しては、伝送線路を整合終端状態とし、直流を含めた低周波部分では、伝送線路の終端を信号反射状態とするものであるから、伝送信号の波形歪を防止して、かつ消費電力のより低減化を実現することができる。
【００４５】そして、伝送信号がディジタル信号である場合、そのエッジ部では、伝送線路が整合終端状態となるので、反射がなく、波形の歪が抑圧できる。従って、より高速伝送が可能となる。また、エッジ間では、伝送線路の終端で反射があるから、終端部での電力消費を抑圧することができ、また、反射があっても、この反射信号は低周波信号であるから、伝送信号に波形歪を生じさせることはない。
【００４６】このようにして、本発明では、低消費電力化と高速伝送という相反する課題を同時に実現できる。
【００４７】また、本発明では、バス終端手段としては、抵抗とコンデンサとからなるローカットフィルタや、複数の電源とその切替手段とからなる手段などの簡単な構成のものを用いることができ、伝送システム全体の構成を複雑化，大型化することもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による伝送線路終端方法の一実施例を示すブロック図である。
【図２】従来の伝送線路終端方法の一例を示す図である。
【図３】図１におけるバス終端手段の一具体例を示す構成図である。
【図４】図１に示した実施例での伝送信号の波形を図２に示した従来の方法の場合の波形と対比して示す図である。
【図５】本発明による伝送線路終端方法の他の実施例でのバス終端手段の一具体例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１送信回路ユニット
２，３，４受信回路ユニット
１１，１２，１３，１４配線
２１送信回路
３２，３３，３４受信回路
４１終端抵抗
４２コンデンサ
４３抵抗
４４バスレベル検出手段
４５切替手段
５２，５３，５４バス終端手段
６０，６１終端電源
６２Ｈレベル終端電源
６３Ｌレベル終端電源
１００伝送線路

【特許請求の範囲】
【請求項１】１つ以上の信号送信回路と１つ以上の受信回路が接続されている伝送線路であって、該伝送線路の一端あるいは両端に、伝送信号の高周波成分からなる部分では該伝送線路を整合終端し、直流も含めた低周波成分からなる部分では電流が抑圧される伝送線路終端手段を接続したことを特徴とする伝送線路終端方法。
【請求項２】請求項１において、前記伝送線路終端手段は、前記伝送線路の特性インピ−ダンスに等しいあるいは近い抵抗値の終端抵抗とコンデンサとにより構成されるロ−カットフィルタからなることを特徴とする伝送線路終端方法。
【請求項３】請求項２において、前記終端抵抗と前記コンデンサとの接続点を高い抵抗値の抵抗を介して終端電源に接続したことを特徴とする伝送線路終端方法。
【請求項４】請求項１において、前記伝送線路終端手段は、一方の端子が前記伝送線路に接続され、前記伝送線路の特性インピーダンスに等しいもしくは近い抵抗値の終端抵抗と、前記伝送線路での信号伝送に際して前記伝送線路に生ずる複数のレベル夫々に等しいレベルの電圧を発生する電圧発生手段と、前記伝送線路に生ずる電圧を検出し、検出電圧に等しいレベルの電圧を該電圧発生手段から発生させて該終端抵抗にその他方の端子から供給する制御手段とからなることを特徴とした伝送線路終端方法。

【図１】