差動信号故障検出装置及び差動信号故障検出方法
【課題】故障箇所が送信端であるか受信端であるかを容易に特定し得る、差動信号故障検出装置等を提供する。
【解決手段】差動信号故障検出装置１０は、互いに逆位相となる二つの信号Ａ，Ｂがそれぞれ伝送される第一及び第二の伝送線路９３ａ，９３ｂについて故障を検出するものであり、波形生成手段２０、異常検出手段３０及び故障判定手段４０を備えている。波形生成手段２０は、伝送線路９３ａ，９３ｂを流れる信号Ａ，Ｂの対称性を示す波形（信号Ｃ）を生成する。異常検出手段３０は、波形生成手段２０で生成された波形（信号Ｃ）の異常（信号Ｅ）を検出する。故障判定手段４０は、異常検出手段３０で検出された異常（信号Ｅ）に基づいて伝送線路９３ａ，９３ｂにおける故障を判定する。
【解決手段】差動信号故障検出装置１０は、互いに逆位相となる二つの信号Ａ，Ｂがそれぞれ伝送される第一及び第二の伝送線路９３ａ，９３ｂについて故障を検出するものであり、波形生成手段２０、異常検出手段３０及び故障判定手段４０を備えている。波形生成手段２０は、伝送線路９３ａ，９３ｂを流れる信号Ａ，Ｂの対称性を示す波形（信号Ｃ）を生成する。異常検出手段３０は、波形生成手段２０で生成された波形（信号Ｃ）の異常（信号Ｅ）を検出する。故障判定手段４０は、異常検出手段３０で検出された異常（信号Ｅ）に基づいて伝送線路９３ａ，９３ｂにおける故障を判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容量結合された高速差動信号伝送に関し、詳しくはその差動信号の故障を検出するための差動信号故障検出装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
容量結合はＡＣカップリングとも呼ばれる。容量結合された高速差動信号伝送としては、ＳＡＳ、ＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓなどが知られている。ＳＡＳとは、ＳＣＳＩ（Small Computer System Interface）の高速シリアル伝送規格である。ＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓとは、ＰＣＩ（Peripheral Component Interconnect）の高速シリアル伝送規格である。
【０００３】
図５は、関連技術における高速差動信号伝送装置を示す回路図である。以下、この図面に基づき説明する。
【０００４】
高速差動信号伝送装置９０は、送信バッファ９１、受信バッファ９２、伝送線路９３ａ，９３ｂ、送信側のＡＣカップリングコンデンサ９４ａ，９４ｂ、受信側のＡＣカップリングコンデンサ９５ａ，９５ｂ、故障検出回路９６などから構成されている。伝送線路９３ａ，９３ｂには、互いに逆位相となる二つの信号Ａ，Ｂがそれぞれ伝送される。送信バッファ９１は、伝送線路９３ａ，９３ｂの送信端に設けられ、信号Ａ，Ｂを送信する。受信バッファ９２は、伝送線路９３ａ，９３ｂの受信端に設けられ、信号Ａ，Ｂを受信する。ＡＣカップリングコンデンサ９４ａ，９４ｂ，９５ａ，９５ｂは、伝送線路９３ａ，９３ｂの受信側及び送信側に設けられ、信号Ａ，Ｂに含まれる直流成分を遮断する。故障検出回路９６は、受信バッファ９２の出力側に設けられ、送信バッファ９１から受信バッファ９２までのどこかで故障が発生したことを検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１６７７９６号公報
【特許文献２】特開平８−４３４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、関連技術では、受信バッファ９２の先の故障検出回路９６でしか、故障を検出していなかった。そのため、せっかく故障を検出しても、その故障が送信端で発生したのか受信端で発生したのかを判断することができなかった。
【０００７】
つまり、関連技術の高速差動信号伝送装置９０では、送信端と受信端とが一対一に接続されており、かつ、受信端でしか経路故障（伝送エラー）を検出できなかった。そのため、送信端の障害で伝送エラーとなったのか、受信端の障害で伝送エラーとなったのか、という被疑判断が明確にできなかった。その結果、伝送エラーによる被疑の特定、すなわち送信端であるか受信端であるかの被疑判断ができず、これにより双方を交換する場合が多かった。
【０００８】
また、特許文献１、２には、伝送線路の障害を検出する装置が開示されているが、いずれも極めて複雑な構成であった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、故障箇所が送信端であるか受信端であるかを容易に特定し得る差動信号故障検出装置等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る差動信号故障検出装置は、
互いに逆位相となる二つの信号がそれぞれ伝送される第一及び第二の伝送線路について、故障を検出する差動信号故障検出装置であって、
前記第一及び第二の伝送線路を流れる前記信号の対称性を示す波形を生成する波形生成手段と、
この波形生成手段で生成された前記波形の異常を検出する異常検出手段と、
この異常検出手段で検出された異常に基づいて前記第一及び第二の伝送線路における故障を判定する故障判定手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る差動信号故障検出方法は、
互いに逆位相となる二つの信号がそれぞれ伝送される第一及び第二の伝送線路について、故障を検出する差動信号故障検出方法であって、
前記第一及び第二の伝送線路を流れる前記信号の対称性を示す波形を生成し、
生成された前記波形の異常を検出し、
検出された前記異常に基づいて前記第一及び第二の伝送線路における故障を判定する、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、信号の対称性の崩れを利用することにより、伝送線路の途中で故障を検出しているので、故障箇所が送信端であるか受信端であるかを容易に判断できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る差動信号故障検出装置を示す回路図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る差動信号故障検出方法を示す流れ図である。
【図３】図１の差動信号故障検出装置における各信号の正常時の波形を示すグラフである。
【図４】図１の差動信号故障検出装置における各信号の異常時の波形を示すグラフである。
【図５】関連技術における高速差動信号伝送装置を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という。）について説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係る差動信号故障検出装置を示す回路図である。以下、この図面に基づき説明する。なお、図１において、図５に示した構成要素については同一の符号を用いることにする。
【００１６】
本実施形態の差動信号故障検出装置１０は、互いに逆位相となる二つの信号Ａ，Ｂがそれぞれ伝送される第一及び第二の伝送線路９３ａ，９３ｂについて故障を検出するものであり、波形生成手段２０、異常検出手段３０及び故障判定手段４０を備えている。波形生成手段２０は、伝送線路９３ａ，９３ｂを流れる信号Ａ，Ｂの対称性を示す波形（信号Ｃ）を生成する。異常検出手段３０は、波形生成手段２０で生成された波形（信号Ｃ）の異常（信号Ｅ）を検出する。故障判定手段４０は、異常検出手段３０で検出された異常（信号Ｅ）に基づいて伝送線路９３ａ，９３ｂにおける故障を判定する。
【００１７】
正常時の信号Ａ，Ｂは、互いに逆位相となるため、対称な波形である。何らかの理由でこの対称性が崩れると、差動信号故障検出装置１０は伝送線路９３ａ，９３ｂにおいて故障が発生したと判定する。つまり、受信側ではなく送信側の故障であると判定できる。また、故障検出回路９６から故障を示す信号（信号Ｉ）が出力され、差動信号故障検出装置１０から故障を示す信号（信号Ｈ）が出力されない場合は、受信側の故障であると判定できる。
【００１８】
例えば、波形生成手段２０は、対称性を示す波形として、伝送線路９３ａ，９３ｂを流れる信号Ａ，Ｂの重畳波形（信号Ｃ）を生成する。このとき、異常検出手段３０は、波形生成手段２０で生成された重畳波形（信号Ｃ）の積分値（信号Ｅ）を得ることにより、重畳波形（信号Ｃ）の異常を検出する。故障判定手段４０は、異常検出手段３０で得られた積分値（信号Ｅ）が閾値Ｖthを越えた場合に、伝送線路９３ａ，９３ｂにおいて故障が発生したと判定する。
【００１９】
次に、各手段の具体例について説明する。
【００２０】
波形生成手段２０は、伝送線路９３ａに流れる信号Ａを取り出す第一の抵抗器２１ａと、伝送線路９３ｂに流れる信号Ｂを取り出す第二の抵抗器２１ｂと、抵抗器２１ａから取り出された信号Ａと抵抗器２１ｂから取り出された信号Ｂとの重畳波形（信号Ｃ）を生成するインダクタ２２と、を有する。
【００２１】
異常検出手段３０は、波形生成手段２０で生成された重畳波形に相当する電圧（信号Ｃ）と基準電圧Ｖrefとの差に相当する差電圧（信号Ｄ）を出力するオペアンプ３１と、オペアンプ３１から出力された差電圧（信号Ｄ）のみを出力するダイオード３２と、ダイオード３２によって充電され積分値に相当する電圧（信号Ｅ）を保持するコンデンサ３３と、を有する。
【００２２】
故障判定手段４０は、異常検出手段３０で得られた積分値（信号Ｅ）と閾値Ｖthとの大小関係を出力するバッファ４１と、積分値（信号Ｅ）が閾値Ｖthを越えたことをバッファ４１が出力した場合に、故障を示す判定信号（信号Ｈ）を出力するとともに、コンデンサ３３を放電するための放電信号（信号Ｇ）を出力する判定部４２と、判定部４２から出力された放電信号（信号Ｇ）に基づいてコンデンサ３３を放電するトランジスタ４３と、を有する。
【００２３】
次に、各素子の接続関係について説明する。
【００２４】
波形生成手段２０は、抵抗器２１ａ，２１ｂと、インダクタ２２と、接続点２３と、接地点２４とを有する。抵抗器２１ａは一端２１１ａが伝送線路９３ａに接続され、抵抗器２１ｂは一端２１１ｂが伝送線路９３ｂに接続されている。抵抗器２１ａの他端２１２ａと抵抗器２１ｂの他端２１２ｂとが、接続点２３に接続されている。インダクタ２２は、一端２２１が接続点２３に接続され、他端２２２が接地点２４に接続されている。
【００２５】
異常検出手段３０は、オペアンプ３１と、ダイオード３２と、コンデンサ３３と、接地点３４とを有する。オペアンプ３１は、接続点２３の電圧（信号Ｃ）と基準電圧Ｖrefとをそれぞれ入力する二つの入力端子３１＋，３１−、及び、入力端子３１＋，３１−から入力した電圧の差に相当する電圧（信号Ｄ）を出力する出力端子３１２を含む。ダイオード３２は、アノード３２１が出力端子３１２に接続されている。コンデンサ３３は、一端３３１がダイオード３２のカソード３２２に接続され、他端３３２が接地点３４に接続されている。
【００２６】
故障判定手段４０は、バッファ４１と、判定部４２と、トランジスタ４３と、接地点４４とを有する。バッファ４１は、異常検出手段３０で得られた積分値（信号Ｅ）を入力する入力端子４１１、及び、積分値（信号Ｅ）と閾値Ｖthとの大小関係を示す信号Ｆを出力する出力端子４１２を含む。判定部４２は、出力端子４１２から信号Ｆを入力し、信号Ｆが「信号Ｅ＞閾値Ｖth」を示した場合に、故障を示す判定信号（信号Ｈ）を出力するとともに、コンデンサ３３を放電するための放電信号（信号Ｇ）を出力する。トランジスタ４３は、ゲート４３ｇが放電信号（信号Ｇ）を入力し、ドレイン４３ｄがコンデンサ３３の一端３３１に接続され、ソース４３ｓが接地点４４に接続されている。判定部４２は、例えばバッファやマイクロコンピュータ及びそのプログラムで実現することができる。
【００２７】
図２は、本発明の一実施形態に係る差動信号故障検出方法を示す流れ図である。以下、図１及び図２に基づき、本実施形態の差動信号故障検出方法を説明する。
【００２８】
本実施形態の差動信号故障検出方法は、差動信号故障検出装置１０の動作を方法の発明として捉えたものであり、差動信号故障検出装置１０と同様の効果を奏する。すなわち、本実施形態の差動信号故障検出方法は、互いに逆位相となる二つの信号Ａ，Ｂがそれぞれ伝送される第一及び第二の伝送線路９３ａ，９３ｂについて、故障を検出する差動信号故障検出方法であって、次の三つのステップを基本的に含む。まず、伝送線路９３ａ，９３ｂを流れる信号Ａ，Ｂの対称性を示す波形（信号Ｃ）を生成する（ステップ５１）。続いて、生成された波形（信号Ｃ）の異常（信号Ｅ）を検出する（ステップ５２）。最後に、検出された異常（信号Ｅ）に基づいて伝送線路９３ａ，９３ｂにおける故障を判定する（ステップ５３）。
【００２９】
例えば、ステップ５１では、対称性を示す波形として、伝送線路９３ａ，９３ｂを流れる信号Ａ，Ｂの重畳波形（信号Ｃ）を生成する。このとき、ステップ５２では、ステップ５１で生成された重畳波形（信号Ｃ）の積分値（信号Ｅ）を得ることにより、重畳波形（信号Ｃ）の異常を検出する。ステップ５３では、ステップ５２で得られた積分値（信号Ｅ）が閾値Ｖthを越えた場合に、伝送線路９３ａ，９３ｂにおいて故障が発生したと判定する。
【００３０】
次に、各ステップの具体例について説明する。
【００３１】
ステップ５１では、伝送線路９３ａに流れる信号Ａを第一の抵抗器２１ａを介して取り出すとともに、伝送線路９３ｂに流れる信号Ｂを第二の抵抗器２１ｂを介して取り出し、抵抗器２１ａから取り出された信号Ａと抵抗器２１ｂから取り出された信号Ｂとの重畳波形（信号Ｃ）をインダクタ２２を介して生成する。
【００３２】
ステップ５２では、ステップ５１で生成された重畳波形に相当する電圧（信号Ｃ）と基準電圧Ｖrefとの差に相当する差電圧（信号Ｄ）をオペアンプ３１を介して出力し、オペアンプ３１から出力された差電圧（信号Ｄ）のみをダイオード３２を介して出力し、ダイオード３２によってコンデンサ３３を充電し、積分値に相当する電圧（信号Ｅ）をコンデンサ３３を介して保持する。
【００３３】
ステップ５３では、ステップ５２で得られた積分値（信号Ｅ）と閾値Ｖthとの大小関係をバッファ４１を介して出力し、積分値（信号Ｅ）が閾値Ｖthを越えたことをバッファ４１が出力した場合に、故障を示す判定信号（信号Ｈ）を判定部４２を介して出力するとともに、コンデンサ３３を放電するための放電信号（信号Ｇ）を判定部４２を介して出力し、判定部４２から出力された放電信号（信号Ｇ）に基づいてコンデンサ３３をトランジスタ４３を介して放電する。
【００３４】
以下、本実施形態の差動信号故障検出装置１０について更に詳しく説明する。
【００３５】
差動信号故障検出装置１０は、抵抗器２１ａ，２１ｂ、インダクタ２２、オペアンプ３１、ダイオード３２、コンデンサ３３、バッファ４１、判定部４２、トランジスタ４３などから構成される。
【００３６】
抵抗器２１ａ，２１ｂは、送信バッファ９１と受信バッファ９２とＡＣカップリングコンデンサ９４ａ，９４ｂ，９５ａ，９５ｂとが付設された差動信号の伝送線路９３ａ，９３ｂに対して、差動信号の波形に影響を与えない程度に高い抵抗値を有する。インダクタ２２は、伝送線路９３ａ，９３ｂの重畳波形をグランド（接地）レベルを中心に振幅させる。オペアンプ３１は、差動信号の電圧振幅の対称性が崩れたことを検出する。ダイオード３２及びコンデンサ３３は、オペアンプ３１の出力を積分する。バッファ４１は、積分された電位をデジタルロジック（１／０）に変換する。判定部４２は、バッファ４１の出力より伝送エラーが発生したことを判定する。トランジスタ４３は、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）であり、判定部４２による伝送エラー判定後に、コンデンサ３３に蓄積された電荷を放電する。
【００３７】
伝送線路９３ａ，９３ｂの差動信号（信号Ａ，Ｂ）は、抵抗器２１ａ，２１ｂ及びインダクタ２２を介して信号Ｃとなる。信号Ｃは、高周波成分を取り除くローパスフィルタとしてのインダクタ２２と、オペアンプ３１のプラス側の入力端子３１＋とに供給される。インダクタ２２の他方はグランドに接地される。オペアンプ３１のマイナス側の入力端子３１−には、ノイズの影響を受けないレベルに設定された基準電圧Ｖrefに接続される。オペアンプ３１から出力された信号Ｄは、ダイオード３２のアノード３２１に供給される。ダイオード３２のカソード３２２から出力された信号Ｅは、コンデンサ３３とバッファ４１の入力端子４１１とトランジスタ４３のドレイン４３ｄに供給される。また、コンデンサ３３の他方は接地される。バッファ４１から出力された信号Ｆは、判定部４２に供給される。トランジスタ４３のソース４３ｓはグランドに接地される。トランジスタ４３のゲート４３ｇには、判定部４２から信号Ｇが印加される。
【００３８】
図３は、差動信号故障検出装置１０における信号Ａ〜Ｆの正常時の波形を示すグラフである。図４は、差動信号故障検出装置１０における信号Ａ〜Ｆの異常時の波形を示すグラフである。以下、図１乃至図４に基づき、差動信号故障検出装置の動作を詳しく説明する。
【００３９】
図３は正常に動作しているときの信号Ａ〜Ｆの波形であり、図４は異常（故障）のときの信号Ａ〜Ｆの波形を示す図である。信号Ａ〜Ｆは、正常時のときをＡ１〜Ｆ１として「１」を付して示し、異常時のときをＡ２〜Ｆ２として「２」を付して示す。
【００４０】
まず、図３を参照して正常時の動作を説明する。送信バッファ９１から出力された信号Ａ１，Ｂ１は、図示するように互いに反転する波形となる。これらの信号Ａ１，Ｂ１が抵抗器２１ａ，２１ｂを介してワイヤードされるため、信号Ｃ１はグランドレベルの波形となる。また、インダクタ２２は、ローパスフィルタであり、信号Ｃ１に含まれる必要のない高周波成分を取り除く役割を持つ。信号Ｃ１がオペアンプ３１のプラス側に入力され、ノイズの影響を受けないレベルに設定された基準電圧Ｖrefがオペアンプ３１のマイナス側に入力されると、オペアンプ３１が出力する信号Ｄ１はグランドレベルの波形となる。信号Ｄ１がグランドレベルであるため、コンデンサ３３の充電電圧である信号Ｅ１はグランドレベル、バッファ４１から出力される信号Ｆ１はＬｏｗレベルとなる。
【００４１】
次に、図４を参照して異常時の動作を説明する。ここでは、故障事例として信号Ｂ２が出力されない場合を採り上げる。このとき、信号Ａ２，Ｂ２は抵抗器２１ａ，２１ｂを介してワイヤードされるため、信号Ｃ２は正弦波のような波形となる。また、インダクタ２２は、ローパスフィルタであり、信号Ｃ２に含まれる必要のない高周波成分を取り除く役割を持つ。信号Ｃ２がオペアンプ３１のプラス側に入力され、ノイズに影響を受けない電圧Ｖrefがオペアンプ３１のマイナス側に入力されると、オペアンプ３１から出力された信号Ｄ２は半波整流されたような波形となる。信号Ｄ２は、ダイオード３２のアノード３２１からカソード３２２へ流れ、コンデンサ３３にチャージされる。信号Ｅは徐々に電圧が上がってある閾値Ｖthに達すると、バッファ４１はＨｉｇｈレベルの信号Ｆを出力する。判定部４２は、バッファ４１のＨｉｇｈレベルの信号Ｆを検知することにより、伝送故障と判断する。また、コンデンサ３３にチャージされた電荷はそのままでは抜けないため、ディスチャージ用のトランジスタ４３を備える。判定部４２は、ディスチャージを指示してトランジスタ４３のゲート４３ｇを開き、これによりコンデンサ３３の電荷をディスチャージする機能を有する。
【００４２】
本実施形態によれば、信号Ａ，Ｂの対称性の崩れを利用することにより、伝送線路９３ａ，９３ｂの途中で故障を検出しているので、故障箇所が送信端か受信端かを容易に判断できる。また、被疑デバイスを特定できることにより、送信端及び受信端の双方のデバイスを交換する必要がなくなる。
【００４３】
次に、本発明について総括する。本発明は、カップリングされた高速平衡伝送を使用している装置において、伝送線路の途中で故障を検出する回路である。本発明は、容量結合（ＡＣカップリング）された高速差動信号伝送を使用している装置において、出力バッファと入力バッファとＡＣカップリングコンデンサとからなる差動信号の伝送線路の途中に、差動信号故障検出装置を具備することにより、差動信号の電圧振幅の対称性を利用して平衡が崩れた場合にそれを検出することを特徴とする。本発明の差動信号故障検出装置は、差動信号の電圧振幅の対称性を利用してその平衡が崩れた場合、それを判定部が検出及び判定する手段を有する。この差動信号故障検出装置によって伝送エラーが検出された場合には、送信端側の伝送線路で故障があったと判定できる。
【００４４】
換言すると、本発明の目的は、送信端と受信端の間に故障検出回路を備えて、故障箇所が送信端であるか受信端であるかを判断する回路を提供することである。すなわち、本発明は、出力バッファと入力バッファとカップリングコンデンサからなる差動伝送線路と、差動伝送線路間を接続する高抵抗値の抵抗と、抵抗の中点に接続され、中点を接地するインダクタと、差動信号の電圧振幅の対称性の崩れを検出するオペアンプと、オペアンプの出力を積分するダイオード及び積分用コンデンサと、積分された電位を判定する判定部と、判定後に放電するＦＥＴとから構成される。本発明では、終端抵抗の中点をインダクタを介し接地し、正負の信号を合成した信号がグランドレベルになることを期待して、中点の電圧振幅を増幅・整流して異常を発見する。
【００４５】
以上、上記実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細については、当業者が理解し得るさまざまな変更を加えることができる。また、本発明には、上記実施形態の構成の一部又は全部を相互に適宜組み合わせたものも含まれる。
【００４６】
上記の実施形態の一部又は全部は以下の付記のようにも記載され得るが、本発明は以下の構成に限定されるものではない。
【００４７】
［付記１］互いに逆位相となる二つの信号がそれぞれ伝送される第一及び第二の伝送線路について、故障を検出する差動信号故障検出装置であって、
前記第一及び第二の伝送線路を流れる前記信号の対称性を示す波形を生成する波形生成手段と、
この波形生成手段で生成された前記波形の異常を検出する異常検出手段と、
この異常検出手段で検出された異常に基づいて前記第一及び第二の伝送線路における故障を判定する故障判定手段と、
を備えたことを特徴とする差動信号故障検出装置。
【００４８】
［付記２］付記１記載の差動信号故障検出装置であって、
前記波形生成手段は、前記対称性を示す波形として、前記第一及び第二の伝送線路を流れる前記信号の重畳波形を生成し、
前記異常検出手段は、前記波形生成手段で生成された前記重畳波形の積分値を得ることにより、当該重畳波形の異常を検出し、
前記故障判定手段は、前記異常検出手段で得られた前記積分値が閾値を越えた場合に、前記第一及び第二の伝送線路において故障が発生したと判定する、
ことを特徴とする差動信号故障検出装置。
【００４９】
［付記３］付記２記載の差動信号故障検出装置であって、
前記波形生成手段は、
前記第一の伝送線路に流れる信号を取り出す第一の抵抗器と、
前記第二の伝送線路に流れる信号を取り出す第二の抵抗器と、
前記第一の抵抗器から取り出された信号と前記第二の抵抗器から取り出された信号との重畳波形を生成するインダクタと、
を有する、
ことを特徴とする差動信号故障検出装置。
【００５０】
［付記４］付記２又は３記載の差動信号故障検出装置であって、
前記異常検出手段は、
前記波形生成手段で生成された前記重畳波形に相当する電圧と基準電圧との差に相当する差電圧を出力するオペアンプと、
このオペアンプから出力された差電圧のみを出力するダイオードと、
このダイオードによって充電され前記積分値に相当する電圧を保持するコンデンサと、
を有する、
ことを特徴とする差動信号故障検出装置。
【００５１】
［付記５］付記２乃至４のいずれか一つに記載の差動信号故障検出装置であって、
前記故障判定手段は、
前記異常検出手段で得られた前記積分値と閾値との大小関係を出力するバッファと、
前記積分値が前記閾値を越えたことを前記バッファが出力した場合に、故障を示す判定信号を出力するとともに、前記コンデンサを放電するための放電信号を出力する判定部と、
この判定部から出力された放電信号に基づいて前記コンデンサを放電するトランジスタと、
を有する、
ことを特徴とする差動信号故障検出装置。
【００５２】
［付記６］互いに逆位相となる二つの信号がそれぞれ伝送される第一及び第二の伝送線路について、故障を検出する差動信号故障検出方法であって、
前記第一及び第二の伝送線路を流れる前記信号の対称性を示す波形を生成し、
生成された前記波形の異常を検出し、
検出された前記異常に基づいて前記第一及び第二の伝送線路における故障を判定する、
ことを特徴とする差動信号故障検出方法。
【００５３】
［付記７］付記６記載の差動信号故障検出方法であって、
前記対称性を示す波形として、前記第一及び第二の伝送線路を流れる前記信号の重畳波形を生成し、
前記重畳波形の異常を検出する際に、生成された前記重畳波形の積分値を得ることにより、当該重畳波形の異常を検出し、
前記第一及び第二の伝送線路における故障を判定する際に、前記異常検出手段で得られた前記積分値が閾値を越えた場合に、当該第一及び第二の伝送線路において故障が発生したと判定する、
ことを特徴とする差動信号故障検出方法。
【００５４】
［付記８］付記７記載の差動信号故障検出方法であって、
前記重畳波形を生成する際に、
前記第一の伝送線路に流れる信号を第一の抵抗器を介して取り出すとともに、前記第二の伝送線路に流れる信号を第二の抵抗器を介して取り出し、
前記第一の抵抗器から取り出された信号と前記第二の抵抗器から取り出された信号との重畳波形をインダクタを介して生成する、
ことを特徴とする差動信号故障検出方法。
【００５５】
［付記９］付記７又は８記載の差動信号故障検出方法であって、
前記重畳波形の異常を検出する際に、
生成された前記重畳波形に相当する電圧と基準電圧との差に相当する差電圧をオペアンプを介して出力し、
このオペアンプから出力された差電圧のみをダイオードを介して出力し、
このダイオードによってコンデンサを充電し、前記積分値に相当する電圧を当該コンデンサを介して保持する、
ことを特徴とする差動信号故障検出方法。
【００５６】
［付記１０］付記７乃至９のいずれか一つに記載の差動信号故障検出方法であって、
前記第一及び第二の伝送線路における故障を判定する際に、
得られた前記積分値と閾値との大小関係をバッファを介して出力し、
前記積分値が前記閾値を越えたことを前記バッファが出力した場合に、故障を示す判定信号を判定部を介して出力するとともに、前記コンデンサを放電するための放電信号を当該判定部を介して出力し、
この判定部から出力された放電信号に基づいて前記コンデンサをトランジスタを介して放電する、
ことを特徴とする差動信号故障検出方法。
【００５７】
［付記１１］
互いに逆位相となる二つの信号がそれぞれ伝送される第一及び第二の伝送線路と、
前記第一及び第二の伝送線路の送信端に設けられ、前記二つの信号を送信する送信バッファと、
前記第一及び第二の伝送線路の受信端に設けられ、前記二つの信号を受信する受信バッファと、
前記第一及び第二の伝送線路の受信側及び送信側に設けられ、前記二つの信号に含まれる直流成分を遮断するＡＣカップリングコンデンサと、
前記受信バッファの出力側に設けられ、前記送信バッファから当該受信バッファまでのどこかで故障が発生したことを検出する故障検出回路と、
前記第一及び第二の伝送線路の途中に設けられた付記１乃至５のいずれか一つに記載の差動信号故障検出装置と、
を備えたことを特徴とする高速差動信号伝送装置。
【００５８】
［付記１２］互いに逆位相となる二つの信号がそれぞれ伝送される第一及び第二の伝送線路について、故障を検出する差動信号故障検出装置であって、
前記二つの信号の電圧振幅の対称性が崩れた場合、前記第一及び第二の伝送線路で故障があったと判定する、
ことを特徴とする差動信号故障検出装置。
【００５９】
［付記１３］互いに逆位相となる二つの信号がそれぞれ伝送される第一及び第二の伝送線路について、故障を検出する差動信号故障検出方法であって、
前記二つの信号の電圧振幅の対称性が崩れた場合、前記第一及び第二の伝送線路に故障があったと判定する、
ことを特徴とする差動信号故障検出方法。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
互いに逆位相となる二つの信号を二本の線路を介して伝送する高速差動信号伝送などに利用可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１０ 差動信号故障検出装置
２０ 波形生成手段
２１ａ 第一の抵抗器
２１ｂ 第二の抵抗器
２２ インダクタ
３０ 異常検出手段
３１ オペアンプ
３２ ダイオード
３３ コンデンサ
４０ 故障判定手段
４１ バッファ
４２ 判定部
４３ トランジスタ
９０ 高速差動信号伝送装置
９１ 送信バッファ
９２ 受信バッファ
９３ａ 第一の伝送線路
９３ｂ 第二の伝送線路
９４ａ，９４ｂ，９５ａ，９５ｂ ＡＣカップリングコンデンサ
９６ 故障検出回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容量結合された高速差動信号伝送に関し、詳しくはその差動信号の故障を検出するための差動信号故障検出装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
容量結合はＡＣカップリングとも呼ばれる。容量結合された高速差動信号伝送としては、ＳＡＳ、ＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓなどが知られている。ＳＡＳとは、ＳＣＳＩ（Small Computer System Interface）の高速シリアル伝送規格である。ＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓとは、ＰＣＩ（Peripheral Component Interconnect）の高速シリアル伝送規格である。
【０００３】
図５は、関連技術における高速差動信号伝送装置を示す回路図である。以下、この図面に基づき説明する。
【０００４】
高速差動信号伝送装置９０は、送信バッファ９１、受信バッファ９２、伝送線路９３ａ，９３ｂ、送信側のＡＣカップリングコンデンサ９４ａ，９４ｂ、受信側のＡＣカップリングコンデンサ９５ａ，９５ｂ、故障検出回路９６などから構成されている。伝送線路９３ａ，９３ｂには、互いに逆位相となる二つの信号Ａ，Ｂがそれぞれ伝送される。送信バッファ９１は、伝送線路９３ａ，９３ｂの送信端に設けられ、信号Ａ，Ｂを送信する。受信バッファ９２は、伝送線路９３ａ，９３ｂの受信端に設けられ、信号Ａ，Ｂを受信する。ＡＣカップリングコンデンサ９４ａ，９４ｂ，９５ａ，９５ｂは、伝送線路９３ａ，９３ｂの受信側及び送信側に設けられ、信号Ａ，Ｂに含まれる直流成分を遮断する。故障検出回路９６は、受信バッファ９２の出力側に設けられ、送信バッファ９１から受信バッファ９２までのどこかで故障が発生したことを検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１６７７９６号公報
【特許文献２】特開平８−４３４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、関連技術では、受信バッファ９２の先の故障検出回路９６でしか、故障を検出していなかった。そのため、せっかく故障を検出しても、その故障が送信端で発生したのか受信端で発生したのかを判断することができなかった。
【０００７】
つまり、関連技術の高速差動信号伝送装置９０では、送信端と受信端とが一対一に接続されており、かつ、受信端でしか経路故障（伝送エラー）を検出できなかった。そのため、送信端の障害で伝送エラーとなったのか、受信端の障害で伝送エラーとなったのか、という被疑判断が明確にできなかった。その結果、伝送エラーによる被疑の特定、すなわち送信端であるか受信端であるかの被疑判断ができず、これにより双方を交換する場合が多かった。
【０００８】
また、特許文献１、２には、伝送線路の障害を検出する装置が開示されているが、いずれも極めて複雑な構成であった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、故障箇所が送信端であるか受信端であるかを容易に特定し得る差動信号故障検出装置等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る差動信号故障検出装置は、
互いに逆位相となる二つの信号がそれぞれ伝送される第一及び第二の伝送線路について、故障を検出する差動信号故障検出装置であって、
前記第一及び第二の伝送線路を流れる前記信号の対称性を示す波形を生成する波形生成手段と、
この波形生成手段で生成された前記波形の異常を検出する異常検出手段と、
この異常検出手段で検出された異常に基づいて前記第一及び第二の伝送線路における故障を判定する故障判定手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る差動信号故障検出方法は、
互いに逆位相となる二つの信号がそれぞれ伝送される第一及び第二の伝送線路について、故障を検出する差動信号故障検出方法であって、
前記第一及び第二の伝送線路を流れる前記信号の対称性を示す波形を生成し、
生成された前記波形の異常を検出し、
検出された前記異常に基づいて前記第一及び第二の伝送線路における故障を判定する、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、信号の対称性の崩れを利用することにより、伝送線路の途中で故障を検出しているので、故障箇所が送信端であるか受信端であるかを容易に判断できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る差動信号故障検出装置を示す回路図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る差動信号故障検出方法を示す流れ図である。
【図３】図１の差動信号故障検出装置における各信号の正常時の波形を示すグラフである。
【図４】図１の差動信号故障検出装置における各信号の異常時の波形を示すグラフである。
【図５】関連技術における高速差動信号伝送装置を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という。）について説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係る差動信号故障検出装置を示す回路図である。以下、この図面に基づき説明する。なお、図１において、図５に示した構成要素については同一の符号を用いることにする。
【００１６】
本実施形態の差動信号故障検出装置１０は、互いに逆位相となる二つの信号Ａ，Ｂがそれぞれ伝送される第一及び第二の伝送線路９３ａ，９３ｂについて故障を検出するものであり、波形生成手段２０、異常検出手段３０及び故障判定手段４０を備えている。波形生成手段２０は、伝送線路９３ａ，９３ｂを流れる信号Ａ，Ｂの対称性を示す波形（信号Ｃ）を生成する。異常検出手段３０は、波形生成手段２０で生成された波形（信号Ｃ）の異常（信号Ｅ）を検出する。故障判定手段４０は、異常検出手段３０で検出された異常（信号Ｅ）に基づいて伝送線路９３ａ，９３ｂにおける故障を判定する。
【００１７】
正常時の信号Ａ，Ｂは、互いに逆位相となるため、対称な波形である。何らかの理由でこの対称性が崩れると、差動信号故障検出装置１０は伝送線路９３ａ，９３ｂにおいて故障が発生したと判定する。つまり、受信側ではなく送信側の故障であると判定できる。また、故障検出回路９６から故障を示す信号（信号Ｉ）が出力され、差動信号故障検出装置１０から故障を示す信号（信号Ｈ）が出力されない場合は、受信側の故障であると判定できる。
【００１８】
例えば、波形生成手段２０は、対称性を示す波形として、伝送線路９３ａ，９３ｂを流れる信号Ａ，Ｂの重畳波形（信号Ｃ）を生成する。このとき、異常検出手段３０は、波形生成手段２０で生成された重畳波形（信号Ｃ）の積分値（信号Ｅ）を得ることにより、重畳波形（信号Ｃ）の異常を検出する。故障判定手段４０は、異常検出手段３０で得られた積分値（信号Ｅ）が閾値Ｖthを越えた場合に、伝送線路９３ａ，９３ｂにおいて故障が発生したと判定する。
【００１９】
次に、各手段の具体例について説明する。
【００２０】
波形生成手段２０は、伝送線路９３ａに流れる信号Ａを取り出す第一の抵抗器２１ａと、伝送線路９３ｂに流れる信号Ｂを取り出す第二の抵抗器２１ｂと、抵抗器２１ａから取り出された信号Ａと抵抗器２１ｂから取り出された信号Ｂとの重畳波形（信号Ｃ）を生成するインダクタ２２と、を有する。
【００２１】
異常検出手段３０は、波形生成手段２０で生成された重畳波形に相当する電圧（信号Ｃ）と基準電圧Ｖrefとの差に相当する差電圧（信号Ｄ）を出力するオペアンプ３１と、オペアンプ３１から出力された差電圧（信号Ｄ）のみを出力するダイオード３２と、ダイオード３２によって充電され積分値に相当する電圧（信号Ｅ）を保持するコンデンサ３３と、を有する。
【００２２】
故障判定手段４０は、異常検出手段３０で得られた積分値（信号Ｅ）と閾値Ｖthとの大小関係を出力するバッファ４１と、積分値（信号Ｅ）が閾値Ｖthを越えたことをバッファ４１が出力した場合に、故障を示す判定信号（信号Ｈ）を出力するとともに、コンデンサ３３を放電するための放電信号（信号Ｇ）を出力する判定部４２と、判定部４２から出力された放電信号（信号Ｇ）に基づいてコンデンサ３３を放電するトランジスタ４３と、を有する。
【００２３】
次に、各素子の接続関係について説明する。
【００２４】
波形生成手段２０は、抵抗器２１ａ，２１ｂと、インダクタ２２と、接続点２３と、接地点２４とを有する。抵抗器２１ａは一端２１１ａが伝送線路９３ａに接続され、抵抗器２１ｂは一端２１１ｂが伝送線路９３ｂに接続されている。抵抗器２１ａの他端２１２ａと抵抗器２１ｂの他端２１２ｂとが、接続点２３に接続されている。インダクタ２２は、一端２２１が接続点２３に接続され、他端２２２が接地点２４に接続されている。
【００２５】
異常検出手段３０は、オペアンプ３１と、ダイオード３２と、コンデンサ３３と、接地点３４とを有する。オペアンプ３１は、接続点２３の電圧（信号Ｃ）と基準電圧Ｖrefとをそれぞれ入力する二つの入力端子３１＋，３１−、及び、入力端子３１＋，３１−から入力した電圧の差に相当する電圧（信号Ｄ）を出力する出力端子３１２を含む。ダイオード３２は、アノード３２１が出力端子３１２に接続されている。コンデンサ３３は、一端３３１がダイオード３２のカソード３２２に接続され、他端３３２が接地点３４に接続されている。
【００２６】
故障判定手段４０は、バッファ４１と、判定部４２と、トランジスタ４３と、接地点４４とを有する。バッファ４１は、異常検出手段３０で得られた積分値（信号Ｅ）を入力する入力端子４１１、及び、積分値（信号Ｅ）と閾値Ｖthとの大小関係を示す信号Ｆを出力する出力端子４１２を含む。判定部４２は、出力端子４１２から信号Ｆを入力し、信号Ｆが「信号Ｅ＞閾値Ｖth」を示した場合に、故障を示す判定信号（信号Ｈ）を出力するとともに、コンデンサ３３を放電するための放電信号（信号Ｇ）を出力する。トランジスタ４３は、ゲート４３ｇが放電信号（信号Ｇ）を入力し、ドレイン４３ｄがコンデンサ３３の一端３３１に接続され、ソース４３ｓが接地点４４に接続されている。判定部４２は、例えばバッファやマイクロコンピュータ及びそのプログラムで実現することができる。
【００２７】
図２は、本発明の一実施形態に係る差動信号故障検出方法を示す流れ図である。以下、図１及び図２に基づき、本実施形態の差動信号故障検出方法を説明する。
【００２８】
本実施形態の差動信号故障検出方法は、差動信号故障検出装置１０の動作を方法の発明として捉えたものであり、差動信号故障検出装置１０と同様の効果を奏する。すなわち、本実施形態の差動信号故障検出方法は、互いに逆位相となる二つの信号Ａ，Ｂがそれぞれ伝送される第一及び第二の伝送線路９３ａ，９３ｂについて、故障を検出する差動信号故障検出方法であって、次の三つのステップを基本的に含む。まず、伝送線路９３ａ，９３ｂを流れる信号Ａ，Ｂの対称性を示す波形（信号Ｃ）を生成する（ステップ５１）。続いて、生成された波形（信号Ｃ）の異常（信号Ｅ）を検出する（ステップ５２）。最後に、検出された異常（信号Ｅ）に基づいて伝送線路９３ａ，９３ｂにおける故障を判定する（ステップ５３）。
【００２９】
例えば、ステップ５１では、対称性を示す波形として、伝送線路９３ａ，９３ｂを流れる信号Ａ，Ｂの重畳波形（信号Ｃ）を生成する。このとき、ステップ５２では、ステップ５１で生成された重畳波形（信号Ｃ）の積分値（信号Ｅ）を得ることにより、重畳波形（信号Ｃ）の異常を検出する。ステップ５３では、ステップ５２で得られた積分値（信号Ｅ）が閾値Ｖthを越えた場合に、伝送線路９３ａ，９３ｂにおいて故障が発生したと判定する。
【００３０】
次に、各ステップの具体例について説明する。
【００３１】
ステップ５１では、伝送線路９３ａに流れる信号Ａを第一の抵抗器２１ａを介して取り出すとともに、伝送線路９３ｂに流れる信号Ｂを第二の抵抗器２１ｂを介して取り出し、抵抗器２１ａから取り出された信号Ａと抵抗器２１ｂから取り出された信号Ｂとの重畳波形（信号Ｃ）をインダクタ２２を介して生成する。
【００３２】
ステップ５２では、ステップ５１で生成された重畳波形に相当する電圧（信号Ｃ）と基準電圧Ｖrefとの差に相当する差電圧（信号Ｄ）をオペアンプ３１を介して出力し、オペアンプ３１から出力された差電圧（信号Ｄ）のみをダイオード３２を介して出力し、ダイオード３２によってコンデンサ３３を充電し、積分値に相当する電圧（信号Ｅ）をコンデンサ３３を介して保持する。
【００３３】
ステップ５３では、ステップ５２で得られた積分値（信号Ｅ）と閾値Ｖthとの大小関係をバッファ４１を介して出力し、積分値（信号Ｅ）が閾値Ｖthを越えたことをバッファ４１が出力した場合に、故障を示す判定信号（信号Ｈ）を判定部４２を介して出力するとともに、コンデンサ３３を放電するための放電信号（信号Ｇ）を判定部４２を介して出力し、判定部４２から出力された放電信号（信号Ｇ）に基づいてコンデンサ３３をトランジスタ４３を介して放電する。
【００３４】
以下、本実施形態の差動信号故障検出装置１０について更に詳しく説明する。
【００３５】
差動信号故障検出装置１０は、抵抗器２１ａ，２１ｂ、インダクタ２２、オペアンプ３１、ダイオード３２、コンデンサ３３、バッファ４１、判定部４２、トランジスタ４３などから構成される。
【００３６】
抵抗器２１ａ，２１ｂは、送信バッファ９１と受信バッファ９２とＡＣカップリングコンデンサ９４ａ，９４ｂ，９５ａ，９５ｂとが付設された差動信号の伝送線路９３ａ，９３ｂに対して、差動信号の波形に影響を与えない程度に高い抵抗値を有する。インダクタ２２は、伝送線路９３ａ，９３ｂの重畳波形をグランド（接地）レベルを中心に振幅させる。オペアンプ３１は、差動信号の電圧振幅の対称性が崩れたことを検出する。ダイオード３２及びコンデンサ３３は、オペアンプ３１の出力を積分する。バッファ４１は、積分された電位をデジタルロジック（１／０）に変換する。判定部４２は、バッファ４１の出力より伝送エラーが発生したことを判定する。トランジスタ４３は、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）であり、判定部４２による伝送エラー判定後に、コンデンサ３３に蓄積された電荷を放電する。
【００３７】
伝送線路９３ａ，９３ｂの差動信号（信号Ａ，Ｂ）は、抵抗器２１ａ，２１ｂ及びインダクタ２２を介して信号Ｃとなる。信号Ｃは、高周波成分を取り除くローパスフィルタとしてのインダクタ２２と、オペアンプ３１のプラス側の入力端子３１＋とに供給される。インダクタ２２の他方はグランドに接地される。オペアンプ３１のマイナス側の入力端子３１−には、ノイズの影響を受けないレベルに設定された基準電圧Ｖrefに接続される。オペアンプ３１から出力された信号Ｄは、ダイオード３２のアノード３２１に供給される。ダイオード３２のカソード３２２から出力された信号Ｅは、コンデンサ３３とバッファ４１の入力端子４１１とトランジスタ４３のドレイン４３ｄに供給される。また、コンデンサ３３の他方は接地される。バッファ４１から出力された信号Ｆは、判定部４２に供給される。トランジスタ４３のソース４３ｓはグランドに接地される。トランジスタ４３のゲート４３ｇには、判定部４２から信号Ｇが印加される。
【００３８】
図３は、差動信号故障検出装置１０における信号Ａ〜Ｆの正常時の波形を示すグラフである。図４は、差動信号故障検出装置１０における信号Ａ〜Ｆの異常時の波形を示すグラフである。以下、図１乃至図４に基づき、差動信号故障検出装置の動作を詳しく説明する。
【００３９】
図３は正常に動作しているときの信号Ａ〜Ｆの波形であり、図４は異常（故障）のときの信号Ａ〜Ｆの波形を示す図である。信号Ａ〜Ｆは、正常時のときをＡ１〜Ｆ１として「１」を付して示し、異常時のときをＡ２〜Ｆ２として「２」を付して示す。
【００４０】
まず、図３を参照して正常時の動作を説明する。送信バッファ９１から出力された信号Ａ１，Ｂ１は、図示するように互いに反転する波形となる。これらの信号Ａ１，Ｂ１が抵抗器２１ａ，２１ｂを介してワイヤードされるため、信号Ｃ１はグランドレベルの波形となる。また、インダクタ２２は、ローパスフィルタであり、信号Ｃ１に含まれる必要のない高周波成分を取り除く役割を持つ。信号Ｃ１がオペアンプ３１のプラス側に入力され、ノイズの影響を受けないレベルに設定された基準電圧Ｖrefがオペアンプ３１のマイナス側に入力されると、オペアンプ３１が出力する信号Ｄ１はグランドレベルの波形となる。信号Ｄ１がグランドレベルであるため、コンデンサ３３の充電電圧である信号Ｅ１はグランドレベル、バッファ４１から出力される信号Ｆ１はＬｏｗレベルとなる。
【００４１】
次に、図４を参照して異常時の動作を説明する。ここでは、故障事例として信号Ｂ２が出力されない場合を採り上げる。このとき、信号Ａ２，Ｂ２は抵抗器２１ａ，２１ｂを介してワイヤードされるため、信号Ｃ２は正弦波のような波形となる。また、インダクタ２２は、ローパスフィルタであり、信号Ｃ２に含まれる必要のない高周波成分を取り除く役割を持つ。信号Ｃ２がオペアンプ３１のプラス側に入力され、ノイズに影響を受けない電圧Ｖrefがオペアンプ３１のマイナス側に入力されると、オペアンプ３１から出力された信号Ｄ２は半波整流されたような波形となる。信号Ｄ２は、ダイオード３２のアノード３２１からカソード３２２へ流れ、コンデンサ３３にチャージされる。信号Ｅは徐々に電圧が上がってある閾値Ｖthに達すると、バッファ４１はＨｉｇｈレベルの信号Ｆを出力する。判定部４２は、バッファ４１のＨｉｇｈレベルの信号Ｆを検知することにより、伝送故障と判断する。また、コンデンサ３３にチャージされた電荷はそのままでは抜けないため、ディスチャージ用のトランジスタ４３を備える。判定部４２は、ディスチャージを指示してトランジスタ４３のゲート４３ｇを開き、これによりコンデンサ３３の電荷をディスチャージする機能を有する。
【００４２】
本実施形態によれば、信号Ａ，Ｂの対称性の崩れを利用することにより、伝送線路９３ａ，９３ｂの途中で故障を検出しているので、故障箇所が送信端か受信端かを容易に判断できる。また、被疑デバイスを特定できることにより、送信端及び受信端の双方のデバイスを交換する必要がなくなる。
【００４３】
次に、本発明について総括する。本発明は、カップリングされた高速平衡伝送を使用している装置において、伝送線路の途中で故障を検出する回路である。本発明は、容量結合（ＡＣカップリング）された高速差動信号伝送を使用している装置において、出力バッファと入力バッファとＡＣカップリングコンデンサとからなる差動信号の伝送線路の途中に、差動信号故障検出装置を具備することにより、差動信号の電圧振幅の対称性を利用して平衡が崩れた場合にそれを検出することを特徴とする。本発明の差動信号故障検出装置は、差動信号の電圧振幅の対称性を利用してその平衡が崩れた場合、それを判定部が検出及び判定する手段を有する。この差動信号故障検出装置によって伝送エラーが検出された場合には、送信端側の伝送線路で故障があったと判定できる。
【００４４】
換言すると、本発明の目的は、送信端と受信端の間に故障検出回路を備えて、故障箇所が送信端であるか受信端であるかを判断する回路を提供することである。すなわち、本発明は、出力バッファと入力バッファとカップリングコンデンサからなる差動伝送線路と、差動伝送線路間を接続する高抵抗値の抵抗と、抵抗の中点に接続され、中点を接地するインダクタと、差動信号の電圧振幅の対称性の崩れを検出するオペアンプと、オペアンプの出力を積分するダイオード及び積分用コンデンサと、積分された電位を判定する判定部と、判定後に放電するＦＥＴとから構成される。本発明では、終端抵抗の中点をインダクタを介し接地し、正負の信号を合成した信号がグランドレベルになることを期待して、中点の電圧振幅を増幅・整流して異常を発見する。
【００４５】
以上、上記実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細については、当業者が理解し得るさまざまな変更を加えることができる。また、本発明には、上記実施形態の構成の一部又は全部を相互に適宜組み合わせたものも含まれる。
【００４６】
上記の実施形態の一部又は全部は以下の付記のようにも記載され得るが、本発明は以下の構成に限定されるものではない。
【００４７】
［付記１］互いに逆位相となる二つの信号がそれぞれ伝送される第一及び第二の伝送線路について、故障を検出する差動信号故障検出装置であって、
前記第一及び第二の伝送線路を流れる前記信号の対称性を示す波形を生成する波形生成手段と、
この波形生成手段で生成された前記波形の異常を検出する異常検出手段と、
この異常検出手段で検出された異常に基づいて前記第一及び第二の伝送線路における故障を判定する故障判定手段と、
を備えたことを特徴とする差動信号故障検出装置。
【００４８】
［付記２］付記１記載の差動信号故障検出装置であって、
前記波形生成手段は、前記対称性を示す波形として、前記第一及び第二の伝送線路を流れる前記信号の重畳波形を生成し、
前記異常検出手段は、前記波形生成手段で生成された前記重畳波形の積分値を得ることにより、当該重畳波形の異常を検出し、
前記故障判定手段は、前記異常検出手段で得られた前記積分値が閾値を越えた場合に、前記第一及び第二の伝送線路において故障が発生したと判定する、
ことを特徴とする差動信号故障検出装置。
【００４９】
［付記３］付記２記載の差動信号故障検出装置であって、
前記波形生成手段は、
前記第一の伝送線路に流れる信号を取り出す第一の抵抗器と、
前記第二の伝送線路に流れる信号を取り出す第二の抵抗器と、
前記第一の抵抗器から取り出された信号と前記第二の抵抗器から取り出された信号との重畳波形を生成するインダクタと、
を有する、
ことを特徴とする差動信号故障検出装置。
【００５０】
［付記４］付記２又は３記載の差動信号故障検出装置であって、
前記異常検出手段は、
前記波形生成手段で生成された前記重畳波形に相当する電圧と基準電圧との差に相当する差電圧を出力するオペアンプと、
このオペアンプから出力された差電圧のみを出力するダイオードと、
このダイオードによって充電され前記積分値に相当する電圧を保持するコンデンサと、
を有する、
ことを特徴とする差動信号故障検出装置。
【００５１】
［付記５］付記２乃至４のいずれか一つに記載の差動信号故障検出装置であって、
前記故障判定手段は、
前記異常検出手段で得られた前記積分値と閾値との大小関係を出力するバッファと、
前記積分値が前記閾値を越えたことを前記バッファが出力した場合に、故障を示す判定信号を出力するとともに、前記コンデンサを放電するための放電信号を出力する判定部と、
この判定部から出力された放電信号に基づいて前記コンデンサを放電するトランジスタと、
を有する、
ことを特徴とする差動信号故障検出装置。
【００５２】
［付記６］互いに逆位相となる二つの信号がそれぞれ伝送される第一及び第二の伝送線路について、故障を検出する差動信号故障検出方法であって、
前記第一及び第二の伝送線路を流れる前記信号の対称性を示す波形を生成し、
生成された前記波形の異常を検出し、
検出された前記異常に基づいて前記第一及び第二の伝送線路における故障を判定する、
ことを特徴とする差動信号故障検出方法。
【００５３】
［付記７］付記６記載の差動信号故障検出方法であって、
前記対称性を示す波形として、前記第一及び第二の伝送線路を流れる前記信号の重畳波形を生成し、
前記重畳波形の異常を検出する際に、生成された前記重畳波形の積分値を得ることにより、当該重畳波形の異常を検出し、
前記第一及び第二の伝送線路における故障を判定する際に、前記異常検出手段で得られた前記積分値が閾値を越えた場合に、当該第一及び第二の伝送線路において故障が発生したと判定する、
ことを特徴とする差動信号故障検出方法。
【００５４】
［付記８］付記７記載の差動信号故障検出方法であって、
前記重畳波形を生成する際に、
前記第一の伝送線路に流れる信号を第一の抵抗器を介して取り出すとともに、前記第二の伝送線路に流れる信号を第二の抵抗器を介して取り出し、
前記第一の抵抗器から取り出された信号と前記第二の抵抗器から取り出された信号との重畳波形をインダクタを介して生成する、
ことを特徴とする差動信号故障検出方法。
【００５５】
［付記９］付記７又は８記載の差動信号故障検出方法であって、
前記重畳波形の異常を検出する際に、
生成された前記重畳波形に相当する電圧と基準電圧との差に相当する差電圧をオペアンプを介して出力し、
このオペアンプから出力された差電圧のみをダイオードを介して出力し、
このダイオードによってコンデンサを充電し、前記積分値に相当する電圧を当該コンデンサを介して保持する、
ことを特徴とする差動信号故障検出方法。
【００５６】
［付記１０］付記７乃至９のいずれか一つに記載の差動信号故障検出方法であって、
前記第一及び第二の伝送線路における故障を判定する際に、
得られた前記積分値と閾値との大小関係をバッファを介して出力し、
前記積分値が前記閾値を越えたことを前記バッファが出力した場合に、故障を示す判定信号を判定部を介して出力するとともに、前記コンデンサを放電するための放電信号を当該判定部を介して出力し、
この判定部から出力された放電信号に基づいて前記コンデンサをトランジスタを介して放電する、
ことを特徴とする差動信号故障検出方法。
【００５７】
［付記１１］
互いに逆位相となる二つの信号がそれぞれ伝送される第一及び第二の伝送線路と、
前記第一及び第二の伝送線路の送信端に設けられ、前記二つの信号を送信する送信バッファと、
前記第一及び第二の伝送線路の受信端に設けられ、前記二つの信号を受信する受信バッファと、
前記第一及び第二の伝送線路の受信側及び送信側に設けられ、前記二つの信号に含まれる直流成分を遮断するＡＣカップリングコンデンサと、
前記受信バッファの出力側に設けられ、前記送信バッファから当該受信バッファまでのどこかで故障が発生したことを検出する故障検出回路と、
前記第一及び第二の伝送線路の途中に設けられた付記１乃至５のいずれか一つに記載の差動信号故障検出装置と、
を備えたことを特徴とする高速差動信号伝送装置。
【００５８】
［付記１２］互いに逆位相となる二つの信号がそれぞれ伝送される第一及び第二の伝送線路について、故障を検出する差動信号故障検出装置であって、
前記二つの信号の電圧振幅の対称性が崩れた場合、前記第一及び第二の伝送線路で故障があったと判定する、
ことを特徴とする差動信号故障検出装置。
【００５９】
［付記１３］互いに逆位相となる二つの信号がそれぞれ伝送される第一及び第二の伝送線路について、故障を検出する差動信号故障検出方法であって、
前記二つの信号の電圧振幅の対称性が崩れた場合、前記第一及び第二の伝送線路に故障があったと判定する、
ことを特徴とする差動信号故障検出方法。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
互いに逆位相となる二つの信号を二本の線路を介して伝送する高速差動信号伝送などに利用可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１０ 差動信号故障検出装置
２０ 波形生成手段
２１ａ 第一の抵抗器
２１ｂ 第二の抵抗器
２２ インダクタ
３０ 異常検出手段
３１ オペアンプ
３２ ダイオード
３３ コンデンサ
４０ 故障判定手段
４１ バッファ
４２ 判定部
４３ トランジスタ
９０ 高速差動信号伝送装置
９１ 送信バッファ
９２ 受信バッファ
９３ａ 第一の伝送線路
９３ｂ 第二の伝送線路
９４ａ，９４ｂ，９５ａ，９５ｂ ＡＣカップリングコンデンサ
９６ 故障検出回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに逆位相となる二つの信号がそれぞれ伝送される第一及び第二の伝送線路について、故障を検出する差動信号故障検出装置であって、
前記第一及び第二の伝送線路を流れる前記信号の対称性を示す波形を生成する波形生成手段と、
この波形生成手段で生成された前記波形の異常を検出する異常検出手段と、
この異常検出手段で検出された異常に基づいて前記第一及び第二の伝送線路における故障を判定する故障判定手段と、
を備えたことを特徴とする差動信号故障検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の差動信号故障検出装置であって、
前記波形生成手段は、前記対称性を示す波形として、前記第一及び第二の伝送線路を流れる前記信号の重畳波形を生成し、
前記異常検出手段は、前記波形生成手段で生成された前記重畳波形の積分値を得ることにより、当該重畳波形の異常を検出し、
前記故障判定手段は、前記異常検出手段で得られた前記積分値が閾値を越えた場合に、前記第一及び第二の伝送線路において故障が発生したと判定する、
ことを特徴とする差動信号故障検出装置。
【請求項３】
請求項２記載の差動信号故障検出装置であって、
前記波形生成手段は、
前記第一の伝送線路に流れる信号を取り出す第一の抵抗器と、
前記第二の伝送線路に流れる信号を取り出す第二の抵抗器と、
前記第一の抵抗器から取り出された信号と前記第二の抵抗器から取り出された信号との重畳波形を生成するインダクタと、
を有する、
ことを特徴とする差動信号故障検出装置。
【請求項４】
請求項２又は３記載の差動信号故障検出装置であって、
前記異常検出手段は、
前記波形生成手段で生成された前記重畳波形に相当する電圧と基準電圧との差に相当する差電圧を出力するオペアンプと、
このオペアンプから出力された差電圧のみを出力するダイオードと、
このダイオードによって充電され前記積分値に相当する電圧を保持するコンデンサと、
を有する、
ことを特徴とする差動信号故障検出装置。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれか一つに記載の差動信号故障検出装置であって、
前記故障判定手段は、
前記異常検出手段で得られた前記積分値と閾値との大小関係を出力するバッファと、
前記積分値が前記閾値を越えたことを前記バッファが出力した場合に、故障を示す判定信号を出力するとともに、前記コンデンサを放電するための放電信号を出力する判定部と、
この判定部から出力された放電信号に基づいて前記コンデンサを放電するトランジスタと、
を有する、
ことを特徴とする差動信号故障検出装置。
【請求項６】
互いに逆位相となる二つの信号がそれぞれ伝送される第一及び第二の伝送線路について、故障を検出する差動信号故障検出方法であって、
前記第一及び第二の伝送線路を流れる前記信号の対称性を示す波形を生成し、
生成された前記波形の異常を検出し、
検出された前記異常に基づいて前記第一及び第二の伝送線路における故障を判定する、
ことを特徴とする差動信号故障検出方法。
【請求項７】
請求項６記載の差動信号故障検出方法であって、
前記対称性を示す波形として、前記第一及び第二の伝送線路を流れる前記信号の重畳波形を生成し、
前記重畳波形の異常を検出する際に、生成された前記重畳波形の積分値を得ることにより、当該重畳波形の異常を検出し、
前記第一及び第二の伝送線路における故障を判定する際に、前記異常検出手段で得られた前記積分値が閾値を越えた場合に、当該第一及び第二の伝送線路において故障が発生したと判定する、
ことを特徴とする差動信号故障検出方法。
【請求項８】
請求項７記載の差動信号故障検出方法であって、
前記重畳波形を生成する際に、
前記第一の伝送線路に流れる信号を第一の抵抗器を介して取り出すとともに、前記第二の伝送線路に流れる信号を第二の抵抗器を介して取り出し、
前記第一の抵抗器から取り出された信号と前記第二の抵抗器から取り出された信号との重畳波形をインダクタを介して生成する、
ことを特徴とする差動信号故障検出方法。
【請求項９】
請求項７又は８記載の差動信号故障検出方法であって、
前記重畳波形の異常を検出する際に、
生成された前記重畳波形に相当する電圧と基準電圧との差に相当する差電圧をオペアンプを介して出力し、
このオペアンプから出力された差電圧のみをダイオードを介して出力し、
このダイオードによってコンデンサを充電し、前記積分値に相当する電圧を当該コンデンサを介して保持する、
ことを特徴とする差動信号故障検出方法。
【請求項１０】
請求項７乃至９のいずれか一つに記載の差動信号故障検出方法であって、
前記第一及び第二の伝送線路における故障を判定する際に、
得られた前記積分値と閾値との大小関係をバッファを介して出力し、
前記積分値が前記閾値を越えたことを前記バッファが出力した場合に、故障を示す判定信号を判定部を介して出力するとともに、前記コンデンサを放電するための放電信号を当該判定部を介して出力し、
この判定部から出力された放電信号に基づいて前記コンデンサをトランジスタを介して放電する、
ことを特徴とする差動信号故障検出方法。
【請求項１】
互いに逆位相となる二つの信号がそれぞれ伝送される第一及び第二の伝送線路について、故障を検出する差動信号故障検出装置であって、
前記第一及び第二の伝送線路を流れる前記信号の対称性を示す波形を生成する波形生成手段と、
この波形生成手段で生成された前記波形の異常を検出する異常検出手段と、
この異常検出手段で検出された異常に基づいて前記第一及び第二の伝送線路における故障を判定する故障判定手段と、
を備えたことを特徴とする差動信号故障検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の差動信号故障検出装置であって、
前記波形生成手段は、前記対称性を示す波形として、前記第一及び第二の伝送線路を流れる前記信号の重畳波形を生成し、
前記異常検出手段は、前記波形生成手段で生成された前記重畳波形の積分値を得ることにより、当該重畳波形の異常を検出し、
前記故障判定手段は、前記異常検出手段で得られた前記積分値が閾値を越えた場合に、前記第一及び第二の伝送線路において故障が発生したと判定する、
ことを特徴とする差動信号故障検出装置。
【請求項３】
請求項２記載の差動信号故障検出装置であって、
前記波形生成手段は、
前記第一の伝送線路に流れる信号を取り出す第一の抵抗器と、
前記第二の伝送線路に流れる信号を取り出す第二の抵抗器と、
前記第一の抵抗器から取り出された信号と前記第二の抵抗器から取り出された信号との重畳波形を生成するインダクタと、
を有する、
ことを特徴とする差動信号故障検出装置。
【請求項４】
請求項２又は３記載の差動信号故障検出装置であって、
前記異常検出手段は、
前記波形生成手段で生成された前記重畳波形に相当する電圧と基準電圧との差に相当する差電圧を出力するオペアンプと、
このオペアンプから出力された差電圧のみを出力するダイオードと、
このダイオードによって充電され前記積分値に相当する電圧を保持するコンデンサと、
を有する、
ことを特徴とする差動信号故障検出装置。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれか一つに記載の差動信号故障検出装置であって、
前記故障判定手段は、
前記異常検出手段で得られた前記積分値と閾値との大小関係を出力するバッファと、
前記積分値が前記閾値を越えたことを前記バッファが出力した場合に、故障を示す判定信号を出力するとともに、前記コンデンサを放電するための放電信号を出力する判定部と、
この判定部から出力された放電信号に基づいて前記コンデンサを放電するトランジスタと、
を有する、
ことを特徴とする差動信号故障検出装置。
【請求項６】
互いに逆位相となる二つの信号がそれぞれ伝送される第一及び第二の伝送線路について、故障を検出する差動信号故障検出方法であって、
前記第一及び第二の伝送線路を流れる前記信号の対称性を示す波形を生成し、
生成された前記波形の異常を検出し、
検出された前記異常に基づいて前記第一及び第二の伝送線路における故障を判定する、
ことを特徴とする差動信号故障検出方法。
【請求項７】
請求項６記載の差動信号故障検出方法であって、
前記対称性を示す波形として、前記第一及び第二の伝送線路を流れる前記信号の重畳波形を生成し、
前記重畳波形の異常を検出する際に、生成された前記重畳波形の積分値を得ることにより、当該重畳波形の異常を検出し、
前記第一及び第二の伝送線路における故障を判定する際に、前記異常検出手段で得られた前記積分値が閾値を越えた場合に、当該第一及び第二の伝送線路において故障が発生したと判定する、
ことを特徴とする差動信号故障検出方法。
【請求項８】
請求項７記載の差動信号故障検出方法であって、
前記重畳波形を生成する際に、
前記第一の伝送線路に流れる信号を第一の抵抗器を介して取り出すとともに、前記第二の伝送線路に流れる信号を第二の抵抗器を介して取り出し、
前記第一の抵抗器から取り出された信号と前記第二の抵抗器から取り出された信号との重畳波形をインダクタを介して生成する、
ことを特徴とする差動信号故障検出方法。
【請求項９】
請求項７又は８記載の差動信号故障検出方法であって、
前記重畳波形の異常を検出する際に、
生成された前記重畳波形に相当する電圧と基準電圧との差に相当する差電圧をオペアンプを介して出力し、
このオペアンプから出力された差電圧のみをダイオードを介して出力し、
このダイオードによってコンデンサを充電し、前記積分値に相当する電圧を当該コンデンサを介して保持する、
ことを特徴とする差動信号故障検出方法。
【請求項１０】
請求項７乃至９のいずれか一つに記載の差動信号故障検出方法であって、
前記第一及び第二の伝送線路における故障を判定する際に、
得られた前記積分値と閾値との大小関係をバッファを介して出力し、
前記積分値が前記閾値を越えたことを前記バッファが出力した場合に、故障を示す判定信号を判定部を介して出力するとともに、前記コンデンサを放電するための放電信号を当該判定部を介して出力し、
この判定部から出力された放電信号に基づいて前記コンデンサをトランジスタを介して放電する、
ことを特徴とする差動信号故障検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２２２４１６（Ｐ２０１２−２２２４１６Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８３２６０（Ｐ２０１１−８３２６０）
【出願日】平成２３年４月５日（２０１１．４．５）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月５日（２０１１．４．５）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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