終端回路、車載制御装置、車載通信システム
【課題】対ノイズ効果を犠牲にすることなく、伝送速度の高速化や良好な信号波形の確保が可能な終端回路、及びその終端回路を備える車載制御装置、車載通信システムの提供。
【解決手段】終端回路２５は、コモンモードチョークコイル２７を形成する一対のコイルＬ１，Ｌ２を備え、各コイルＬｉ（ｉ＝１，２）は、一端が抵抗素子Ｒｉを介して信号線ＬＮｉに接続され、他端がコンデンサＣｉを介して接地されている。コモンモードチョークコイル２７は、両コイルＬ１，Ｌ２にコモン電流が流れた場合、コイルＬ１，Ｌ２が互いに弱め合う方向の磁界を発生して、コイルＬ１，Ｌ２の両端間が低インピーダンスとなり、両コイルＬ１，Ｌ２にデファレンシャル電流が流れた場合、コイルＬ１，Ｌ２が互いに強め合う方向の磁界を発生し、コイルＬ１，Ｌ２の両端間が高インピーダンスとなるように接続されている。
【解決手段】終端回路２５は、コモンモードチョークコイル２７を形成する一対のコイルＬ１，Ｌ２を備え、各コイルＬｉ（ｉ＝１，２）は、一端が抵抗素子Ｒｉを介して信号線ＬＮｉに接続され、他端がコンデンサＣｉを介して接地されている。コモンモードチョークコイル２７は、両コイルＬ１，Ｌ２にコモン電流が流れた場合、コイルＬ１，Ｌ２が互いに弱め合う方向の磁界を発生して、コイルＬ１，Ｌ２の両端間が低インピーダンスとなり、両コイルＬ１，Ｌ２にデファレンシャル電流が流れた場合、コイルＬ１，Ｌ２が互いに強め合う方向の磁界を発生し、コイルＬ１，Ｌ２の両端間が高インピーダンスとなるように接続されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、差動信号を伝送する一対の信号線からなる伝送路にて使用される終端回路，車載制御装置、及び、これら終端回路や車載制御装置を用いて構成される車載通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数の端末装置をバス状又はスター状に配線された伝送路に接続してなる通信システムでは、伝送路端での信号の反射を防止するため、図１５（ａ）に示すように、その伝送路ＬＮの端部に終端回路１００が接続されている。
【０００３】
その終端回路１００の一種として、伝送路ＬＮを介して端末装置１１０から放射されるノイズ（エミッションノイズ）の低減や、伝送路ＬＮを介して端末装置１１０に侵入するノイズ（イミュニティノイズ）に対する耐量の向上させる機能を有するものが知られている。
【０００４】
具体的には、単線の伝送路に対してはＲＣ終端回路（例えば、非特許文献１参照）、差動信号を伝送する二線式の伝送路に対しては、ＲＣ終端を変形したスプリット終端回路（例えば、非特許文献２参照）等が用いられている。
【０００５】
なお、ＲＣ終端回路１０１は、図１６（ａ）に示すように、抵抗素子Ｒと容量素子（コンデンサ）Ｃとを直列接続した回路からなり、また、スプリット終端回路１０３は、図１６（ｂ）に示すように、二線式の伝送路を構成する各信号線の間に直列接続された一対の抵抗素子Ｒと、その一対の抵抗素子Ｒ同士の接続点（中性点）に一端が接続され、他端が接地された容量素子Ｃとからなる。
【０００６】
なお、以下では、これらＲＣ終端回路１０１及びスプリット終端回路１０３を、従来回路というものとする。
そして、特に、差動信号を伝送する二線式の伝送路に従来回路１０１，１０３を適用した場合、従来回路１０１，１０３を構成する容量素子Ｃが伝送路上の交流成分をグランドにバイパスすることにより、コモンモードノイズが除去され、ひいてはイミュニティノイズ耐量が向上する。また、伝送路を流れる差動信号の波形が非対称であれば、容量素子Ｃの充放電動作によって、その波形が対称な形状に整形されるため、エミッションノイズも減少する。
【０００７】
しかし、通常、終端回路１００（１０１，１０３）は、上述したように伝送路端に設けられるため、その伝送路端（即ち、終端回路の接続箇所）から離れた所に位置する端末装置１１０ほど、終端回路１００による上述したような対ノイズ効果が得られにくくなる。
【０００８】
これに対して、終端回路１００による対ノイズ効果を通信システム全体で享受できるように、図１５（ｂ）に示すように、通信システムを構成する全端末装置１１０に終端回路１００を設ける手法（マルチターミネーションコンセプト）が提案されている（例えば、非特許文献３参照）。
【非特許文献１】原著 Mark I.Montrose 発行者 松塚晃佑 三末株式会社出版事業部 「プリント配線板のＥＭＣ設計」2006/01/20（初版）２４０ページ
【非特許文献２】トランジスタ技術編集部編 発行者 ＣＱ出版「トランジスタ技術」 １９９７年７月号、２８６ページ、
【非特許文献３】Ｃｉａ（CanInAutomotive）http://www.can-cia.org/ 「ＣＡＮｐｈｙ仕様書」３４〜３５ページ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、伝送路の終端に従来回路１０１，１０３を用いた場合、上述した対ノイズ効果を向上させるためには、高周波成分が容量素子Ｃを介してグランドにパイパスされ易くなるように、抵抗素子Ｒの抵抗値を下げることが望ましい。
【００１０】
一方、伝送路での伝送速度の高速化のためには、伝送路を流れる差動信号の信号波形の立ち上がりエッジや立ち下がりエッジの減衰，鈍化の原因を除去すること、即ち、終端回路を構成する抵抗素子Ｒの抵抗値を上げることにより、デファレンシャルモードとなる伝送信号（差動信号）の高周波成分が容量素子Ｃを介してグランドにパイバスされにくくすることが望ましい。
【００１１】
つまり、従来回路１０１，１０３を構成する抵抗素子Ｒの抵抗値は、対ノイズ効果の向上のためには下げる必要があり、伝送信号の振幅の確保および伝送速度の高速化のためには上げる必要があった。
【００１２】
また、従来回路１０１，１０３を構成する抵抗素子Ｒは、信号を送受信する送受信回路（トランシーバ）の出力インピーダンスと共に分圧回路を構成し、トランシーバの出力電圧を分圧してしまうため、その抵抗値を下げるほど、伝送路上に出力される差動信号の振幅が低下する。
【００１３】
この差動信号の振幅低下は、受信側で差動信号を２値化する際の精度を低下させてしまうだけでなく、伝送路の配線長や搭載製品内での配線の引き回しにも大きな制限を与えてしまうという問題がある。
【００１４】
そもそも、終端回路を構成する抵抗素子の抵抗値が変化すると、終端回路の本来の機能（ツイストペア線の特性インピーダンスと抵抗値が一致することで、信号が反射することを抑制する）が低下するため、対ノイズ効果を向上させるためとはいえ、抵抗値を無闇に変更することはできなかった。
【００１５】
また、マルチターミネーションを採用した場合、各端末装置１１０に設けられる終端回路の抵抗素子は全て並列接続の関係となり、端末装置１１０の接続数が増えるほど、その合成抵抗値は低下するため、上述した抵抗素子の抵抗値を下げた場合と同様の問題（差動信号の振幅の低下）が発生する。
【００１６】
つまり、従来回路１０１，１０３を用いてマルチターミネーションを実現するには、差動信号の振幅確保のために、端末装置１０１の接続数が多いほど、抵抗素子Ｒの抵抗値を上げなければならず、その結果、従来回路１０１，１０３による対ノイズ効果が低下してしまうという問題がある。
【００１７】
このように、伝送信号の振幅の確保および伝送速度の高速化と、対ノイズ効果の向上とはトレードオフの関係にあり、両立させることが困難であるという問題があった。
本発明は、上記問題点を解決するために、対ノイズ効果を犠牲にすることなく、伝送速度の高速化や良好な信号波形の確保が可能な終端回路、及びその終端回路を備える車載制御装置、車載通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、差動信号を伝送する一対の信号線からなる伝送路にて使用される終端回路であって、直列接続された抵抗素子及び誘導素子からなり、抵抗素子側の端部が信号線に接続されると共に、誘導素子側の端部に予め設定された基準電位が印加される直列回路が、伝送路を構成する信号線毎に設けられている。つまり、終端回路は一対の直列回路を備えている。
【００１９】
そして、この一対の直列回路を構成する各誘導素子は、伝送路を伝搬する信号がデファレンシャルモードである場合に、互いに強め合う方向の次回を発生させ、且つ、伝送路を伝搬する信号がコモンモードである場合に、互いに弱め合う方向の磁界を発生させるように配置されている。
【００２０】
つまり、前者の場合、誘導素子には、互いに強め合うよう合成された磁界に比例する大きなインピーダンスが発生し、一方、後者の場合、誘導素子には、互いに弱め合うよう合成された磁界に比例する小さなインピーダンスが発生する（磁界が完全に相殺されている場合にはインピーダンスが発生しない）。
【００２１】
このように、本発明の終端回路では、デファレンシャルモードとなる差動信号に対しては高インピーダンスとなり、等価的には終端回路が接続されていないものとみなすことができ、エミッションノイズやイミュニティノイズの主要因であるコモンモードノイズに対しては低インピーダンスとなり、等価的には誘導素子の両端が短絡しているものとみなすことができる。
【００２２】
従って、本発明の終端回路によれば、対ノイズ効果を犠牲にする（即ち、抵抗素子の抵抗値を上げる）ことなく、伝送信号（差動信号）の高速化や良好な信号波形の確保を実現でき、また、マルチターミネーションを採用することができる。
【００２３】
更に、伝送信号（差動信号）の波形を良好に保つことが可能であることから、伝送路の配線長や配線の引き回しの制限を緩和することができ、ネットワークの設計自由度を大幅に向上させることができる。
【００２４】
なお、本発明の終端回路においては、請求項２に記載のように、一対の直列回路を構成する一対の誘導素子として、コモンモードチョークコイルを用いてもよい。
なお、コモンモードチョークコイルは、閉磁路状のコアと、そのコアに巻回された一対のコイルとからなり、両コイルが発生させる磁界は、コアに沿ったものとなる。そして、コモンモードチョークコイルは、図１４（ａ）に示すように、互いに強め合う方向の磁界が発生するよう、両コイルに電流を流した場合は高インピーダンスとなる。一方、図１４（ｂ）に示すように、互いに弱め合う方向の磁界が発生するよう、両コイルに電流を流した場合は低インピーダンスとなり、特に、その電流が同じ大きさである場合には、等価的に短絡しているものとみなすことができる。
【００２５】
このようなコモンモードチョークコイルを用いた場合、コモンモードノイズが容量素子を介して効率良く除去されるため、伝送路を流れる差動信号の信号波形を精度良く均等化することができ、この差動信号の信号波形が不均等であることに基づくエミッションノイズをより効果的に抑制することができる。
【００２６】
なお、誘導素子に印加する基準電位は、請求項３に記載のように、基準電位発生回路が発生させるように構成しても良く、この場合、基準電位発生回路は、基準電位として、差動信号の中心電位に相当する電位を発生させることが望ましい。
【００２７】
次に請求項４に記載の発明は、差動信号を伝送する一対の信号線にて使用される終端回路であって、直列接続された抵抗素子及び誘導素子からなり、抵抗素子側の端部が信号線に接続されると共に、誘導素子側の端部に予め設定された基準電位が印加される直列回路が、伝送路を構成する信号線毎に設けられている。つまり、終端回路は一対の直列回路を備えている。これと共に、基準電位として、差動信号の中心電位に相当する電位を発生させる基準電位発生回路を備えている。
【００２８】
このように構成された本発明の終端回路では、請求項１に記載の終端回路とは異なり、伝送路を伝搬する信号がデファレンシャルモードである場合とコモンモードである場合とでインピーダンスが大きく変化することはないが、誘導素子が存在しない従来の終端回路と比較して、終端回路を構成する抵抗素子によって生じる伝送信号（差動信号）の振幅の減少を緩和することができる。
【００２９】
ところで、請求項３及び４に記載の終端回路において、基準電位発生回路は、具体的には、請求項５に記載のように、一端が直列回路の誘導素子側の端部に接続され、他端が接地された容量素子により構成されていてもよく、請求項６に記載のように、電源電圧を分圧することで基準電位を発生させる分圧回路により構成されていてもよい。
【００３０】
つまり、前者の場合、容量素子は、特別な構成を付加しなくても、差動信号の中心電圧（平均電圧）で充電されるため、極めて簡易な構成にて基準電位を発生させることができる。
【００３１】
また、後者の場合、伝送路の状態によらず、基準電位を常に一定に保持できるだけでなく、分圧回路を構成する抵抗素子の抵抗値を適宜設定することにより、終端回路の対ノイズ効果の特性を簡単に調整することができる。
【００３２】
なお、基準電位発生回路は、直列回路毎に個別に設けられていてもよいが、請求項７に記載のように、一対の直列回路に対して共通に設けられていてもよい。
この場合、装置構成を簡略化できるだけでなく、両直列回路間で基準電位のばらつきがなくなるため、対ノイズ効果の精度を向上させることができる。
【００３３】
次に、請求項８に記載の発明は、差動信号を伝送する一対の信号線からなる伝送路に接続して使用され、該伝送路を介した通信を行う車載制御装置であって、上述した請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の終端回路を備えている。
【００３４】
このように構成された本発明の車載制御装置によれば、車載通信システムに組み込まれた時に、ノイズ受信により誤動作することや、伝送路に接続される他装置を誤動作させてしまうことを抑止できる。
【００３５】
また、本発明の車載制御装置において、終端回路は、請求項９に記載のように、差動信号を送受信する送受信回路と伝送路が接続される入出力端子とが、コモンモードノイズを抑止するためのノイズ抑止部品を介して接続されている場合には、ノイズ抑止部品より送受信回路側、及びノイズ抑止部品より入出力端子側のうち、少なくとも一方に接続されていることが望ましい。
【００３６】
なお、ノイズ抑止部品としては、例えば、コモンモードチョークコイル等が考えられる。
そして、終端回路が、送受信回路側に接続されている場合には、送受信回路にて発生するコモンモードノイズに対して、高い抑制効果を得ることができる。
【００３７】
また、終端回路が入出力端子側に接続されている場合は、車載制御装置の外部から入出力端子を介して侵入するイミュニティノイズに対して、高い抑制効果を得ることができる。
【００３８】
更に、その双方に接続した場合には、いずれに対しても高い抑制効果を得ることができる。しかも、終端回路は、上述したようにデファレンシャルモードに対して高インピーダンスとなるため、終端回路を二つ接続しても、伝送信号（差動信号）の振幅を低下させることなく、これらのノイズ抑圧効果を得ることができる。
【００３９】
但し、これらの場合、その対ノイズ効果を最大限に引き出すためには、終端回路を、送受信回路や入出力端子に可能な限り接近させて配置することが望ましい。
次に、請求項１０に記載の発明は、車載通信システムであって、差動信号を伝送する一対の信号線からなる伝送路と、伝送路を介して通信を行う複数の車載制御装置と、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の終端回路とを備えている。
【００４０】
このように構成された本発明の車載通信システムによれば、上述した終端回路を備えていることにより、対ノイズ効果を犠牲にすることなく、伝送速度の高速化や良好な信号波形の確保がされるため、システム設計の自由度が高く、様々な状況に柔軟に対応することができる。
【００４１】
なお、本発明の車載通信システムにおいて、終端回路は、請求項１１に記載のように、車載制御装置に内蔵されていてもよいし、請求項１２に記載のように、伝送路に接続されていてもよい。
【００４２】
また、伝送路に接続されている場合は、請求項１３に記載のように、車載制御装置との接続端に設けられていることが望ましい。
このように終端回路を車載制御装置に内蔵させたり、車載端末との接続端に設けることによって、各車載制御装置から放射されるノイズ（エミッションノイズ）、及び各車載制御装置に侵入する外来ノイズ（イミュニティノイズ）を、効率よく抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明が適用された車載通信システム１の全体構成図である。
＜全体構成＞
車載通信システム１は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）を構成する伝送路３と、この伝送路３に接続される複数の車載制御装置１０とかなる。
【００４４】
このうち伝送路３は、両端に終端回路５が接続された幹線３ａと、幹線３ａの途中で分岐する支線３ｂとによってバス状に形成され、支線３ｂの先端に車載制御装置１０が接続されている。なお、伝送路３は、一対の信号線を撚り合わせたツイストペア線からなる。
【００４５】
また、終端回路５として、伝送路３を構成する一対の信号線間に直列接続され、且つ同じ抵抗値を有する一対の抵抗素子と、これら一対の抵抗素子同士の接続点（中性点）に一端が接続され、他端が接地されたコンデンサとからなる、いわゆるスプリット終端回路が用いられている。
【００４６】
＜車載制御装置の構成＞
図２は、車載制御装置１０の構成を示すブロック図である。
車載制御装置１０は、外部電源（バッテリ）Ｂから給電を受け、電圧変換等を施して装置各部に電源供給する電源回路１１と、外部機器Ｋ１，Ｋ２との間で各種信号を入出力するための入出力回路１３と、伝送路３を介して差動信号を送受信するトランシーバ（送受信回路）１５と、入出力回路１３を介して各種センサやスイッチ等（外部機器Ｋ１）から検出信号や状態信号を入力したり、各種駆動回路や負荷回路等（外部機器Ｋ２）に対して駆動信号を出力したりすると共に、トランシーバ１５を介して、伝送路３に接続された他の車載制御装置１０との通信を行うことにより、様々な車両制御を実行するマイクロコンピュータ１７とを備えている。
【００４７】
なお、マイクロコンピュータ１７は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを中心に構成され、更に、トランシーバ１５を制御する通信コントローラ１９を備えた周知のものである。
ここで、図３は、トランシーバ１５周辺の詳細構成を示すブロック図である。
【００４８】
図３に示すように、車載制御装置１０において、伝送路の支線３ｂの端部が接続される入出力端子２１とトランシーバ１５とが一対の信号線ＬＮ１，ＬＮ２により接続されている。また、この一対の信号線ＬＮ１，ＬＮ２には、コモンモードチョークコイルからなるノイズ抑止部品２３が挿入されており、更に、トランシーバ１５とノイズ抑止部品２３との間には終端回路２５が接続されている。
【００４９】
なお、トランシーバ１５は、通信コントローラ１９から送信許可信号ＥＮを受けると、通信コントローラ１９から供給される２値化された送信データＳを、差動信号に変換して信号線ＬＮ１，ＬＮ２（ひいては伝送路３）に送出する送信回路１５ａと、信号線ＬＮ１，ＬＮ２（ひいては伝送路３）を介して受信した差動信号を、その大小比較を行うことにより２値化された受信データＲに変換して通信コントローラ１９に供給する受信回路１５ｂとからなる。
【００５０】
＜終端回路の構成＞
ここで図４は、終端回路２５の構成を示す回路図である。
終端回路２５は、閉磁路状のコアと、そのコアに巻回された一対の誘導素子（コイル）Ｌ１，Ｌ２とで構成されたコモンモードチョークコイル２７を備えている（図１４参照）。
【００５１】
そして、各コイルＬｉ（ｉ＝１，２）は、一端が抵抗素子Ｒｉを介して信号線ＬＮｉに接続され、他端が容量素子（コンデンサ）Ｃｉを介して接地（グランドに接続）されている。
【００５２】
但し、両コイルＬ１，Ｌ２のいずれにも、グランドから信号線ＬＮｉ（又は、信号線ＬＮｉからグランド）に向けて電流（以下、コモン電流という）が流れた場合（図５（ａ）参照）、コイルＬ１，Ｌ２は、互いに弱め合う（相殺する）方向の磁界を発生し、また、両コイルＬ１，Ｌ２のうち、一方では信号線ＬＮｉからグランドに向け、他方ではグランドから信号線ＬＮｉに向けて電流（以下、ディファレンシャル電流という）が流れた場合（図５（ｂ）参照）、コイルＬ１，Ｌ２は、互いに強め合う方向の磁界を発生するように、コモンモードチョークコイル２７と抵抗素子Ｒ１，Ｒ２及びコンデンサＣ１，Ｃ２とが接続されている。
【００５３】
なお、トランシーバ１５が、信号線ＬＮ１，ＬＮ２に出力する差動信号の信号レベルは、予め設定されたアイドル電位（差動信号の中心電位）を中心にして、互いに対称な信号レベルを有するように変動する。また、トランシーバ１５は、差動信号の未送信時に、信号線ＬＮ１，ＬＮ２の信号レベルをアイドル電位に保持するように構成されている。
【００５４】
このため、コンデンサＣ１，Ｃ２は、アイドル電位に充電され、このアイドル電位を基準（即ち、本発明における基準電位に相当）として、信号線ＬＮ１，ＬＮ２の電位がアイドル電位より高ければ、コンデンサＣ１，Ｃ２に電荷を充電する向きに電流が流れ、逆に信号線ＬＮ１，ＬＮ２の電位がアイドル電位より低ければ、コンデンサＣ１，Ｃ２から電荷を放電する向きに電流が流れる。
【００５５】
このように構成された終端回路２５では、コモン電流が流れた場合、コモンモードチョークコイル２７が低インピーダンス（等価的には従来のＲＣ終端回路と同様の構成）となり、一方、ディファレンシャル電流が流れた場合、コモンモードチョークコイル２７が高インピーダンス（等価的には終端回路２５が接続されていない状態）となる。
【００５６】
なお、コモン電流（即ち、コモンモードノイズ）は、トランシーバ１５が発生させるものと、伝送路３に重畳されたイミュニティノイズが伝搬してくるものとがあり、そのどちらに対しても、終端回路２５は同様に動作する。
【００５７】
＜効果＞
以上説明したように、車載通信システム１においては、車載制御装置１０に内蔵される終端回路２５は、トランシーバ１５が送受信する差動信号（ディファレンシャルモード）に対して、等価的に接続されていない（有効に動作しない）状態となるため、作動信号の信号波形を鈍らせたり、信号レベルを低下させたりすることがなく、また、エミッションノイズやイミュニティノイズの主要因となるコモンモードノイズに対して、等価的に従来のＲＣ終端回路と同様な動作をする状態となるため、コモンモードノイズを除去することができる。
【００５８】
従って、車載通信システム１によれば、終端回路２５での対ノイズ効果を犠牲にする（即ち、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２の抵抗値を上げる）ことなく、差動信号の高速化や良好な信号波形の確保を実現することができ、また、全ての車載制御装置１０に終端回路２５を搭載するマルチターミネーションを採用することも可能となる。
【００５９】
更に、差動信号について、良好な信号波形が確保されることから、伝送路３の配線長や配線の引き回しの制限を緩和することができ、ネットワークの設計自由度を大幅に向上させることができる。
【００６０】
ここで、図１７は、コモンモードチョークコイル２７（但し、本実施形態ではＴＤＫ株式会社製のＺＪＹＳ９０Ｖ−１０１−２ＰＴＬを使用）の特性を示すグラフである。
図示されているように、差動信号の周波数（速度）を１０ＭＨｚとすると、デファレンシャル電流が流れた場合は数ｋΩ程度、コモン電流が流れた場合は数Ω程度となる。また、伝送路３のインピーダンスが、伝送路３に接続された終端回路５によって１００Ωに調整されているものとすると、伝送路３のインピーダンスと、デファレンシャル電流が流れた時の終端回路２５のインピーダンスとは、１桁以上異なっている。
【００６１】
従って、伝送路３に終端回路２５を接続したとしても、伝送路３のインピーダンスを大きく低下させてしまうことはない。
具体的に、コモンモードチョークコイル２７のインピーダンスが５０００Ω、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２がいずれも７５０Ωであるとすると、終端回路２５を接続した時の伝送路３のインピーダンスは、約９８．３Ωであり、約１．７％減少するに過ぎず、この低減割合は部品の誤差程度である。
【００６２】
また、図１８は、伝送路３上での差動信号の信号レベルを測定した結果を表すグラフである。
但し、伝送路３に終端回路を設けない場合、終端回路としてＲＣ終端回路を用いた場合、本実施形態の終端回路２５を用いた場合を示す。また、終端回路２５は、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２が７５０Ω、コンデンサＣ１，Ｃ２が４７００ｐＦとし、ＲＣ終端回路でも同じ大きさの抵抗素子とコンデンサを使用した。
【００６３】
図示されているように、本実施形態の終端回路２５を設けた場合、終端回路を設けない場合と同程度の信号レベルを確保できることがわかる。
図１９は、エミッションノイズ（輻射ノイズ）を測定した結果を示すグラフであり、（ａ）は、終端回路２５を設けない場合、（ｂ）は終端回路２５を設けた場合である。
【００６４】
但し、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２の抵抗値、コンデンサＣ１，Ｃ２の容量は、信号レベルを測定した時と同じである。また、図中、ＰＫレベルとは、ノイズのピークレベルのことであり、また、ＡＶレベルとは、ノイズの平均レベルのことである。
【００６５】
図示されているように、車載通信システム１では、エミッションノイズを、８ＭＨｚ以下の周波数領域で、最大２０ｄＢμＶ／ｍ低減することができ、また、１ＧＨｚまでの全周波数領域に渡って、ＡＶレベルが狭帯域基準値を下回っており、ＣＩＳＰＲ２５規格のＣＬＡＳＳ４を満たしていることがわかる。
【００６６】
＜他の実施形態＞
上記実施形態では、終端回路２５は、抵抗素子Ｒｉ及びコイルＬｉからなる直列回路に印加する基準電圧を、二つのコンデンサＣ１，Ｃ２によって、その直列回路毎に発生させているが、図６に示す終端回路２５ａのように、一つのコンデンサＣによって両直列回路に共通の基準電圧を発生させるように構成してもよい。
【００６７】
また、図７に示すように、終端回路２５におけるコンデンサＣ１，Ｃ２の代わりに、電源電圧を分圧する一対の抵抗素子からなる分圧回路ＤＶ１，ＤＶ２を用いて基準電圧を発生させるように構成された終端回路２５ｂを用いてもよい。
【００６８】
更に、図８に示すように、終端回路２５ａにおけるコンデンサＣの代わりに、電源電圧を分圧する一対の抵抗素子からなる一つの分圧回路ＤＶを設け、この分圧回路ＤＶにより両直列回路に共通の基準電圧を発生させるように構成された終端回路２５ｃを用いてもよい。
【００６９】
また、上記実施形態において、終端回路２５を構成する二つのコイルＬ１，Ｌ２は、コモンモードチョークコイル２７を形成しているが、図９に示すように、これを個別のコイルＬ１，Ｌ２で構成した終端回路２５ｄを用いてもよい。
【００７０】
この場合、コモン電流に対してコイルＬ１，Ｌ２のインピーダンスが低下しないため、コモンモードノイズの除去効果が低下するが、個々のコイルは、コモンモードチョークコイルより小さいため、装置構成を小型化することができる。
【００７１】
上記実施形態では、終端回路２５を、ノイズ抑止部品２３よりトランシーバ１５側に接続したが、図１０に示すように、ノイズ抑止部品２３より入出力端子２１側に接続したり、図１１に示すように、ノイズ抑止部品２３よりトランシーバ１５側、及びノイズ抑止部品２３より入出力端子２１側の両方に接続したりしてもよい。
【００７２】
上記実施形態では、終端回路２５を車載制御装置１０に内蔵しているが、図１２に示すように、伝送路３側（特に支線３ｂの車載制御装置１０との接続端近傍）に設けてもよい。
【００７３】
上記実施形態では、伝送路３の幹線３ａの両端に接続する終端回路５として、スプリット終端回路を用いたが、この終端回路５の代わりに、車載制御装置１０に設けた終端回路２５と同じものを用いてもよい。
【００７４】
更に、上記実施形態では、伝送路３の幹線３ａの両端に、終端回路５のみを接続したが、図１３に示すように、終端回路２５を内蔵した車載制御装置１０を接続した車載通信システム１ａを構成してもよい。また、終端回路２５は、バス状の伝送路３の他、スター状の伝送路に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】車載通信システムの全体構成図。
【図２】車載制御装置の概略構成を示すブロック図。
【図３】車載制御装置のトランシーバ周辺の詳細な構成を示すブロック図を含んだ回路図。
【図４】終端回路の詳細な構成を示す回路図。
【図５】終端回路の動作を示す説明図。
【図６】終端回路の他の構成例を示す回路図。
【図７】終端回路の他の構成例を示す回路図。
【図８】終端回路の他の構成例を示す回路図。
【図９】終端回路の他の構成例を示す回路図。
【図１０】終端回路の他の接続例を示す説明図。
【図１１】終端回路の他の接続例を示す説明図。
【図１２】終端回路の他の接続例を示す説明図。
【図１３】車載通信システムの他の構成例を示す説明図。
【図１４】コモンモードチョークコイルの構成と動作を示す説明図。
【図１５】従来の車載通信システムの全体構成図。
【図１６】従来の終端回路の構成を示す回路図。
【図１７】コモンモードチョークコイルの特性を示すグラフ。
【図１８】終端回路が伝送路上の差動信号の振幅に与える影響を示すグラフ。
【図１９】終端回路のエミッションノイズ低減効果を示すグラフ。
【符号の説明】
【００７６】
１，１ａ…車載通信システム ３…伝送路 ３ａ…幹線 ３ｂ…支線 ５，２５，２５ａ〜２５ｄ…終端回路 １０…車載制御装置 １１…電源回路 １３…入出力回路 １５…トランシーバ １７…マイクロコンピュータ １９…通信コントローラ ２１…入出力端子 ２３…ノイズ抑止部品 ２７，…コモンモードチョークコイル Ｃ，Ｃ１，Ｃ２…容量素子（コンデンサ ＤＶ，ＤＶ１，ＤＶ２…分圧回路 Ｋ１，Ｋ２…外部機器 Ｌ１，Ｌ２…誘導素子（コイル） Ｒ，Ｒ１，Ｒ２…抵抗素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、差動信号を伝送する一対の信号線からなる伝送路にて使用される終端回路，車載制御装置、及び、これら終端回路や車載制御装置を用いて構成される車載通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数の端末装置をバス状又はスター状に配線された伝送路に接続してなる通信システムでは、伝送路端での信号の反射を防止するため、図１５（ａ）に示すように、その伝送路ＬＮの端部に終端回路１００が接続されている。
【０００３】
その終端回路１００の一種として、伝送路ＬＮを介して端末装置１１０から放射されるノイズ（エミッションノイズ）の低減や、伝送路ＬＮを介して端末装置１１０に侵入するノイズ（イミュニティノイズ）に対する耐量の向上させる機能を有するものが知られている。
【０００４】
具体的には、単線の伝送路に対してはＲＣ終端回路（例えば、非特許文献１参照）、差動信号を伝送する二線式の伝送路に対しては、ＲＣ終端を変形したスプリット終端回路（例えば、非特許文献２参照）等が用いられている。
【０００５】
なお、ＲＣ終端回路１０１は、図１６（ａ）に示すように、抵抗素子Ｒと容量素子（コンデンサ）Ｃとを直列接続した回路からなり、また、スプリット終端回路１０３は、図１６（ｂ）に示すように、二線式の伝送路を構成する各信号線の間に直列接続された一対の抵抗素子Ｒと、その一対の抵抗素子Ｒ同士の接続点（中性点）に一端が接続され、他端が接地された容量素子Ｃとからなる。
【０００６】
なお、以下では、これらＲＣ終端回路１０１及びスプリット終端回路１０３を、従来回路というものとする。
そして、特に、差動信号を伝送する二線式の伝送路に従来回路１０１，１０３を適用した場合、従来回路１０１，１０３を構成する容量素子Ｃが伝送路上の交流成分をグランドにバイパスすることにより、コモンモードノイズが除去され、ひいてはイミュニティノイズ耐量が向上する。また、伝送路を流れる差動信号の波形が非対称であれば、容量素子Ｃの充放電動作によって、その波形が対称な形状に整形されるため、エミッションノイズも減少する。
【０００７】
しかし、通常、終端回路１００（１０１，１０３）は、上述したように伝送路端に設けられるため、その伝送路端（即ち、終端回路の接続箇所）から離れた所に位置する端末装置１１０ほど、終端回路１００による上述したような対ノイズ効果が得られにくくなる。
【０００８】
これに対して、終端回路１００による対ノイズ効果を通信システム全体で享受できるように、図１５（ｂ）に示すように、通信システムを構成する全端末装置１１０に終端回路１００を設ける手法（マルチターミネーションコンセプト）が提案されている（例えば、非特許文献３参照）。
【非特許文献１】原著 Mark I.Montrose 発行者 松塚晃佑 三末株式会社出版事業部 「プリント配線板のＥＭＣ設計」2006/01/20（初版）２４０ページ
【非特許文献２】トランジスタ技術編集部編 発行者 ＣＱ出版「トランジスタ技術」 １９９７年７月号、２８６ページ、
【非特許文献３】Ｃｉａ（CanInAutomotive）http://www.can-cia.org/ 「ＣＡＮｐｈｙ仕様書」３４〜３５ページ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、伝送路の終端に従来回路１０１，１０３を用いた場合、上述した対ノイズ効果を向上させるためには、高周波成分が容量素子Ｃを介してグランドにパイパスされ易くなるように、抵抗素子Ｒの抵抗値を下げることが望ましい。
【００１０】
一方、伝送路での伝送速度の高速化のためには、伝送路を流れる差動信号の信号波形の立ち上がりエッジや立ち下がりエッジの減衰，鈍化の原因を除去すること、即ち、終端回路を構成する抵抗素子Ｒの抵抗値を上げることにより、デファレンシャルモードとなる伝送信号（差動信号）の高周波成分が容量素子Ｃを介してグランドにパイバスされにくくすることが望ましい。
【００１１】
つまり、従来回路１０１，１０３を構成する抵抗素子Ｒの抵抗値は、対ノイズ効果の向上のためには下げる必要があり、伝送信号の振幅の確保および伝送速度の高速化のためには上げる必要があった。
【００１２】
また、従来回路１０１，１０３を構成する抵抗素子Ｒは、信号を送受信する送受信回路（トランシーバ）の出力インピーダンスと共に分圧回路を構成し、トランシーバの出力電圧を分圧してしまうため、その抵抗値を下げるほど、伝送路上に出力される差動信号の振幅が低下する。
【００１３】
この差動信号の振幅低下は、受信側で差動信号を２値化する際の精度を低下させてしまうだけでなく、伝送路の配線長や搭載製品内での配線の引き回しにも大きな制限を与えてしまうという問題がある。
【００１４】
そもそも、終端回路を構成する抵抗素子の抵抗値が変化すると、終端回路の本来の機能（ツイストペア線の特性インピーダンスと抵抗値が一致することで、信号が反射することを抑制する）が低下するため、対ノイズ効果を向上させるためとはいえ、抵抗値を無闇に変更することはできなかった。
【００１５】
また、マルチターミネーションを採用した場合、各端末装置１１０に設けられる終端回路の抵抗素子は全て並列接続の関係となり、端末装置１１０の接続数が増えるほど、その合成抵抗値は低下するため、上述した抵抗素子の抵抗値を下げた場合と同様の問題（差動信号の振幅の低下）が発生する。
【００１６】
つまり、従来回路１０１，１０３を用いてマルチターミネーションを実現するには、差動信号の振幅確保のために、端末装置１０１の接続数が多いほど、抵抗素子Ｒの抵抗値を上げなければならず、その結果、従来回路１０１，１０３による対ノイズ効果が低下してしまうという問題がある。
【００１７】
このように、伝送信号の振幅の確保および伝送速度の高速化と、対ノイズ効果の向上とはトレードオフの関係にあり、両立させることが困難であるという問題があった。
本発明は、上記問題点を解決するために、対ノイズ効果を犠牲にすることなく、伝送速度の高速化や良好な信号波形の確保が可能な終端回路、及びその終端回路を備える車載制御装置、車載通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、差動信号を伝送する一対の信号線からなる伝送路にて使用される終端回路であって、直列接続された抵抗素子及び誘導素子からなり、抵抗素子側の端部が信号線に接続されると共に、誘導素子側の端部に予め設定された基準電位が印加される直列回路が、伝送路を構成する信号線毎に設けられている。つまり、終端回路は一対の直列回路を備えている。
【００１９】
そして、この一対の直列回路を構成する各誘導素子は、伝送路を伝搬する信号がデファレンシャルモードである場合に、互いに強め合う方向の次回を発生させ、且つ、伝送路を伝搬する信号がコモンモードである場合に、互いに弱め合う方向の磁界を発生させるように配置されている。
【００２０】
つまり、前者の場合、誘導素子には、互いに強め合うよう合成された磁界に比例する大きなインピーダンスが発生し、一方、後者の場合、誘導素子には、互いに弱め合うよう合成された磁界に比例する小さなインピーダンスが発生する（磁界が完全に相殺されている場合にはインピーダンスが発生しない）。
【００２１】
このように、本発明の終端回路では、デファレンシャルモードとなる差動信号に対しては高インピーダンスとなり、等価的には終端回路が接続されていないものとみなすことができ、エミッションノイズやイミュニティノイズの主要因であるコモンモードノイズに対しては低インピーダンスとなり、等価的には誘導素子の両端が短絡しているものとみなすことができる。
【００２２】
従って、本発明の終端回路によれば、対ノイズ効果を犠牲にする（即ち、抵抗素子の抵抗値を上げる）ことなく、伝送信号（差動信号）の高速化や良好な信号波形の確保を実現でき、また、マルチターミネーションを採用することができる。
【００２３】
更に、伝送信号（差動信号）の波形を良好に保つことが可能であることから、伝送路の配線長や配線の引き回しの制限を緩和することができ、ネットワークの設計自由度を大幅に向上させることができる。
【００２４】
なお、本発明の終端回路においては、請求項２に記載のように、一対の直列回路を構成する一対の誘導素子として、コモンモードチョークコイルを用いてもよい。
なお、コモンモードチョークコイルは、閉磁路状のコアと、そのコアに巻回された一対のコイルとからなり、両コイルが発生させる磁界は、コアに沿ったものとなる。そして、コモンモードチョークコイルは、図１４（ａ）に示すように、互いに強め合う方向の磁界が発生するよう、両コイルに電流を流した場合は高インピーダンスとなる。一方、図１４（ｂ）に示すように、互いに弱め合う方向の磁界が発生するよう、両コイルに電流を流した場合は低インピーダンスとなり、特に、その電流が同じ大きさである場合には、等価的に短絡しているものとみなすことができる。
【００２５】
このようなコモンモードチョークコイルを用いた場合、コモンモードノイズが容量素子を介して効率良く除去されるため、伝送路を流れる差動信号の信号波形を精度良く均等化することができ、この差動信号の信号波形が不均等であることに基づくエミッションノイズをより効果的に抑制することができる。
【００２６】
なお、誘導素子に印加する基準電位は、請求項３に記載のように、基準電位発生回路が発生させるように構成しても良く、この場合、基準電位発生回路は、基準電位として、差動信号の中心電位に相当する電位を発生させることが望ましい。
【００２７】
次に請求項４に記載の発明は、差動信号を伝送する一対の信号線にて使用される終端回路であって、直列接続された抵抗素子及び誘導素子からなり、抵抗素子側の端部が信号線に接続されると共に、誘導素子側の端部に予め設定された基準電位が印加される直列回路が、伝送路を構成する信号線毎に設けられている。つまり、終端回路は一対の直列回路を備えている。これと共に、基準電位として、差動信号の中心電位に相当する電位を発生させる基準電位発生回路を備えている。
【００２８】
このように構成された本発明の終端回路では、請求項１に記載の終端回路とは異なり、伝送路を伝搬する信号がデファレンシャルモードである場合とコモンモードである場合とでインピーダンスが大きく変化することはないが、誘導素子が存在しない従来の終端回路と比較して、終端回路を構成する抵抗素子によって生じる伝送信号（差動信号）の振幅の減少を緩和することができる。
【００２９】
ところで、請求項３及び４に記載の終端回路において、基準電位発生回路は、具体的には、請求項５に記載のように、一端が直列回路の誘導素子側の端部に接続され、他端が接地された容量素子により構成されていてもよく、請求項６に記載のように、電源電圧を分圧することで基準電位を発生させる分圧回路により構成されていてもよい。
【００３０】
つまり、前者の場合、容量素子は、特別な構成を付加しなくても、差動信号の中心電圧（平均電圧）で充電されるため、極めて簡易な構成にて基準電位を発生させることができる。
【００３１】
また、後者の場合、伝送路の状態によらず、基準電位を常に一定に保持できるだけでなく、分圧回路を構成する抵抗素子の抵抗値を適宜設定することにより、終端回路の対ノイズ効果の特性を簡単に調整することができる。
【００３２】
なお、基準電位発生回路は、直列回路毎に個別に設けられていてもよいが、請求項７に記載のように、一対の直列回路に対して共通に設けられていてもよい。
この場合、装置構成を簡略化できるだけでなく、両直列回路間で基準電位のばらつきがなくなるため、対ノイズ効果の精度を向上させることができる。
【００３３】
次に、請求項８に記載の発明は、差動信号を伝送する一対の信号線からなる伝送路に接続して使用され、該伝送路を介した通信を行う車載制御装置であって、上述した請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の終端回路を備えている。
【００３４】
このように構成された本発明の車載制御装置によれば、車載通信システムに組み込まれた時に、ノイズ受信により誤動作することや、伝送路に接続される他装置を誤動作させてしまうことを抑止できる。
【００３５】
また、本発明の車載制御装置において、終端回路は、請求項９に記載のように、差動信号を送受信する送受信回路と伝送路が接続される入出力端子とが、コモンモードノイズを抑止するためのノイズ抑止部品を介して接続されている場合には、ノイズ抑止部品より送受信回路側、及びノイズ抑止部品より入出力端子側のうち、少なくとも一方に接続されていることが望ましい。
【００３６】
なお、ノイズ抑止部品としては、例えば、コモンモードチョークコイル等が考えられる。
そして、終端回路が、送受信回路側に接続されている場合には、送受信回路にて発生するコモンモードノイズに対して、高い抑制効果を得ることができる。
【００３７】
また、終端回路が入出力端子側に接続されている場合は、車載制御装置の外部から入出力端子を介して侵入するイミュニティノイズに対して、高い抑制効果を得ることができる。
【００３８】
更に、その双方に接続した場合には、いずれに対しても高い抑制効果を得ることができる。しかも、終端回路は、上述したようにデファレンシャルモードに対して高インピーダンスとなるため、終端回路を二つ接続しても、伝送信号（差動信号）の振幅を低下させることなく、これらのノイズ抑圧効果を得ることができる。
【００３９】
但し、これらの場合、その対ノイズ効果を最大限に引き出すためには、終端回路を、送受信回路や入出力端子に可能な限り接近させて配置することが望ましい。
次に、請求項１０に記載の発明は、車載通信システムであって、差動信号を伝送する一対の信号線からなる伝送路と、伝送路を介して通信を行う複数の車載制御装置と、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の終端回路とを備えている。
【００４０】
このように構成された本発明の車載通信システムによれば、上述した終端回路を備えていることにより、対ノイズ効果を犠牲にすることなく、伝送速度の高速化や良好な信号波形の確保がされるため、システム設計の自由度が高く、様々な状況に柔軟に対応することができる。
【００４１】
なお、本発明の車載通信システムにおいて、終端回路は、請求項１１に記載のように、車載制御装置に内蔵されていてもよいし、請求項１２に記載のように、伝送路に接続されていてもよい。
【００４２】
また、伝送路に接続されている場合は、請求項１３に記載のように、車載制御装置との接続端に設けられていることが望ましい。
このように終端回路を車載制御装置に内蔵させたり、車載端末との接続端に設けることによって、各車載制御装置から放射されるノイズ（エミッションノイズ）、及び各車載制御装置に侵入する外来ノイズ（イミュニティノイズ）を、効率よく抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明が適用された車載通信システム１の全体構成図である。
＜全体構成＞
車載通信システム１は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）を構成する伝送路３と、この伝送路３に接続される複数の車載制御装置１０とかなる。
【００４４】
このうち伝送路３は、両端に終端回路５が接続された幹線３ａと、幹線３ａの途中で分岐する支線３ｂとによってバス状に形成され、支線３ｂの先端に車載制御装置１０が接続されている。なお、伝送路３は、一対の信号線を撚り合わせたツイストペア線からなる。
【００４５】
また、終端回路５として、伝送路３を構成する一対の信号線間に直列接続され、且つ同じ抵抗値を有する一対の抵抗素子と、これら一対の抵抗素子同士の接続点（中性点）に一端が接続され、他端が接地されたコンデンサとからなる、いわゆるスプリット終端回路が用いられている。
【００４６】
＜車載制御装置の構成＞
図２は、車載制御装置１０の構成を示すブロック図である。
車載制御装置１０は、外部電源（バッテリ）Ｂから給電を受け、電圧変換等を施して装置各部に電源供給する電源回路１１と、外部機器Ｋ１，Ｋ２との間で各種信号を入出力するための入出力回路１３と、伝送路３を介して差動信号を送受信するトランシーバ（送受信回路）１５と、入出力回路１３を介して各種センサやスイッチ等（外部機器Ｋ１）から検出信号や状態信号を入力したり、各種駆動回路や負荷回路等（外部機器Ｋ２）に対して駆動信号を出力したりすると共に、トランシーバ１５を介して、伝送路３に接続された他の車載制御装置１０との通信を行うことにより、様々な車両制御を実行するマイクロコンピュータ１７とを備えている。
【００４７】
なお、マイクロコンピュータ１７は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを中心に構成され、更に、トランシーバ１５を制御する通信コントローラ１９を備えた周知のものである。
ここで、図３は、トランシーバ１５周辺の詳細構成を示すブロック図である。
【００４８】
図３に示すように、車載制御装置１０において、伝送路の支線３ｂの端部が接続される入出力端子２１とトランシーバ１５とが一対の信号線ＬＮ１，ＬＮ２により接続されている。また、この一対の信号線ＬＮ１，ＬＮ２には、コモンモードチョークコイルからなるノイズ抑止部品２３が挿入されており、更に、トランシーバ１５とノイズ抑止部品２３との間には終端回路２５が接続されている。
【００４９】
なお、トランシーバ１５は、通信コントローラ１９から送信許可信号ＥＮを受けると、通信コントローラ１９から供給される２値化された送信データＳを、差動信号に変換して信号線ＬＮ１，ＬＮ２（ひいては伝送路３）に送出する送信回路１５ａと、信号線ＬＮ１，ＬＮ２（ひいては伝送路３）を介して受信した差動信号を、その大小比較を行うことにより２値化された受信データＲに変換して通信コントローラ１９に供給する受信回路１５ｂとからなる。
【００５０】
＜終端回路の構成＞
ここで図４は、終端回路２５の構成を示す回路図である。
終端回路２５は、閉磁路状のコアと、そのコアに巻回された一対の誘導素子（コイル）Ｌ１，Ｌ２とで構成されたコモンモードチョークコイル２７を備えている（図１４参照）。
【００５１】
そして、各コイルＬｉ（ｉ＝１，２）は、一端が抵抗素子Ｒｉを介して信号線ＬＮｉに接続され、他端が容量素子（コンデンサ）Ｃｉを介して接地（グランドに接続）されている。
【００５２】
但し、両コイルＬ１，Ｌ２のいずれにも、グランドから信号線ＬＮｉ（又は、信号線ＬＮｉからグランド）に向けて電流（以下、コモン電流という）が流れた場合（図５（ａ）参照）、コイルＬ１，Ｌ２は、互いに弱め合う（相殺する）方向の磁界を発生し、また、両コイルＬ１，Ｌ２のうち、一方では信号線ＬＮｉからグランドに向け、他方ではグランドから信号線ＬＮｉに向けて電流（以下、ディファレンシャル電流という）が流れた場合（図５（ｂ）参照）、コイルＬ１，Ｌ２は、互いに強め合う方向の磁界を発生するように、コモンモードチョークコイル２７と抵抗素子Ｒ１，Ｒ２及びコンデンサＣ１，Ｃ２とが接続されている。
【００５３】
なお、トランシーバ１５が、信号線ＬＮ１，ＬＮ２に出力する差動信号の信号レベルは、予め設定されたアイドル電位（差動信号の中心電位）を中心にして、互いに対称な信号レベルを有するように変動する。また、トランシーバ１５は、差動信号の未送信時に、信号線ＬＮ１，ＬＮ２の信号レベルをアイドル電位に保持するように構成されている。
【００５４】
このため、コンデンサＣ１，Ｃ２は、アイドル電位に充電され、このアイドル電位を基準（即ち、本発明における基準電位に相当）として、信号線ＬＮ１，ＬＮ２の電位がアイドル電位より高ければ、コンデンサＣ１，Ｃ２に電荷を充電する向きに電流が流れ、逆に信号線ＬＮ１，ＬＮ２の電位がアイドル電位より低ければ、コンデンサＣ１，Ｃ２から電荷を放電する向きに電流が流れる。
【００５５】
このように構成された終端回路２５では、コモン電流が流れた場合、コモンモードチョークコイル２７が低インピーダンス（等価的には従来のＲＣ終端回路と同様の構成）となり、一方、ディファレンシャル電流が流れた場合、コモンモードチョークコイル２７が高インピーダンス（等価的には終端回路２５が接続されていない状態）となる。
【００５６】
なお、コモン電流（即ち、コモンモードノイズ）は、トランシーバ１５が発生させるものと、伝送路３に重畳されたイミュニティノイズが伝搬してくるものとがあり、そのどちらに対しても、終端回路２５は同様に動作する。
【００５７】
＜効果＞
以上説明したように、車載通信システム１においては、車載制御装置１０に内蔵される終端回路２５は、トランシーバ１５が送受信する差動信号（ディファレンシャルモード）に対して、等価的に接続されていない（有効に動作しない）状態となるため、作動信号の信号波形を鈍らせたり、信号レベルを低下させたりすることがなく、また、エミッションノイズやイミュニティノイズの主要因となるコモンモードノイズに対して、等価的に従来のＲＣ終端回路と同様な動作をする状態となるため、コモンモードノイズを除去することができる。
【００５８】
従って、車載通信システム１によれば、終端回路２５での対ノイズ効果を犠牲にする（即ち、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２の抵抗値を上げる）ことなく、差動信号の高速化や良好な信号波形の確保を実現することができ、また、全ての車載制御装置１０に終端回路２５を搭載するマルチターミネーションを採用することも可能となる。
【００５９】
更に、差動信号について、良好な信号波形が確保されることから、伝送路３の配線長や配線の引き回しの制限を緩和することができ、ネットワークの設計自由度を大幅に向上させることができる。
【００６０】
ここで、図１７は、コモンモードチョークコイル２７（但し、本実施形態ではＴＤＫ株式会社製のＺＪＹＳ９０Ｖ−１０１−２ＰＴＬを使用）の特性を示すグラフである。
図示されているように、差動信号の周波数（速度）を１０ＭＨｚとすると、デファレンシャル電流が流れた場合は数ｋΩ程度、コモン電流が流れた場合は数Ω程度となる。また、伝送路３のインピーダンスが、伝送路３に接続された終端回路５によって１００Ωに調整されているものとすると、伝送路３のインピーダンスと、デファレンシャル電流が流れた時の終端回路２５のインピーダンスとは、１桁以上異なっている。
【００６１】
従って、伝送路３に終端回路２５を接続したとしても、伝送路３のインピーダンスを大きく低下させてしまうことはない。
具体的に、コモンモードチョークコイル２７のインピーダンスが５０００Ω、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２がいずれも７５０Ωであるとすると、終端回路２５を接続した時の伝送路３のインピーダンスは、約９８．３Ωであり、約１．７％減少するに過ぎず、この低減割合は部品の誤差程度である。
【００６２】
また、図１８は、伝送路３上での差動信号の信号レベルを測定した結果を表すグラフである。
但し、伝送路３に終端回路を設けない場合、終端回路としてＲＣ終端回路を用いた場合、本実施形態の終端回路２５を用いた場合を示す。また、終端回路２５は、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２が７５０Ω、コンデンサＣ１，Ｃ２が４７００ｐＦとし、ＲＣ終端回路でも同じ大きさの抵抗素子とコンデンサを使用した。
【００６３】
図示されているように、本実施形態の終端回路２５を設けた場合、終端回路を設けない場合と同程度の信号レベルを確保できることがわかる。
図１９は、エミッションノイズ（輻射ノイズ）を測定した結果を示すグラフであり、（ａ）は、終端回路２５を設けない場合、（ｂ）は終端回路２５を設けた場合である。
【００６４】
但し、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２の抵抗値、コンデンサＣ１，Ｃ２の容量は、信号レベルを測定した時と同じである。また、図中、ＰＫレベルとは、ノイズのピークレベルのことであり、また、ＡＶレベルとは、ノイズの平均レベルのことである。
【００６５】
図示されているように、車載通信システム１では、エミッションノイズを、８ＭＨｚ以下の周波数領域で、最大２０ｄＢμＶ／ｍ低減することができ、また、１ＧＨｚまでの全周波数領域に渡って、ＡＶレベルが狭帯域基準値を下回っており、ＣＩＳＰＲ２５規格のＣＬＡＳＳ４を満たしていることがわかる。
【００６６】
＜他の実施形態＞
上記実施形態では、終端回路２５は、抵抗素子Ｒｉ及びコイルＬｉからなる直列回路に印加する基準電圧を、二つのコンデンサＣ１，Ｃ２によって、その直列回路毎に発生させているが、図６に示す終端回路２５ａのように、一つのコンデンサＣによって両直列回路に共通の基準電圧を発生させるように構成してもよい。
【００６７】
また、図７に示すように、終端回路２５におけるコンデンサＣ１，Ｃ２の代わりに、電源電圧を分圧する一対の抵抗素子からなる分圧回路ＤＶ１，ＤＶ２を用いて基準電圧を発生させるように構成された終端回路２５ｂを用いてもよい。
【００６８】
更に、図８に示すように、終端回路２５ａにおけるコンデンサＣの代わりに、電源電圧を分圧する一対の抵抗素子からなる一つの分圧回路ＤＶを設け、この分圧回路ＤＶにより両直列回路に共通の基準電圧を発生させるように構成された終端回路２５ｃを用いてもよい。
【００６９】
また、上記実施形態において、終端回路２５を構成する二つのコイルＬ１，Ｌ２は、コモンモードチョークコイル２７を形成しているが、図９に示すように、これを個別のコイルＬ１，Ｌ２で構成した終端回路２５ｄを用いてもよい。
【００７０】
この場合、コモン電流に対してコイルＬ１，Ｌ２のインピーダンスが低下しないため、コモンモードノイズの除去効果が低下するが、個々のコイルは、コモンモードチョークコイルより小さいため、装置構成を小型化することができる。
【００７１】
上記実施形態では、終端回路２５を、ノイズ抑止部品２３よりトランシーバ１５側に接続したが、図１０に示すように、ノイズ抑止部品２３より入出力端子２１側に接続したり、図１１に示すように、ノイズ抑止部品２３よりトランシーバ１５側、及びノイズ抑止部品２３より入出力端子２１側の両方に接続したりしてもよい。
【００７２】
上記実施形態では、終端回路２５を車載制御装置１０に内蔵しているが、図１２に示すように、伝送路３側（特に支線３ｂの車載制御装置１０との接続端近傍）に設けてもよい。
【００７３】
上記実施形態では、伝送路３の幹線３ａの両端に接続する終端回路５として、スプリット終端回路を用いたが、この終端回路５の代わりに、車載制御装置１０に設けた終端回路２５と同じものを用いてもよい。
【００７４】
更に、上記実施形態では、伝送路３の幹線３ａの両端に、終端回路５のみを接続したが、図１３に示すように、終端回路２５を内蔵した車載制御装置１０を接続した車載通信システム１ａを構成してもよい。また、終端回路２５は、バス状の伝送路３の他、スター状の伝送路に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】車載通信システムの全体構成図。
【図２】車載制御装置の概略構成を示すブロック図。
【図３】車載制御装置のトランシーバ周辺の詳細な構成を示すブロック図を含んだ回路図。
【図４】終端回路の詳細な構成を示す回路図。
【図５】終端回路の動作を示す説明図。
【図６】終端回路の他の構成例を示す回路図。
【図７】終端回路の他の構成例を示す回路図。
【図８】終端回路の他の構成例を示す回路図。
【図９】終端回路の他の構成例を示す回路図。
【図１０】終端回路の他の接続例を示す説明図。
【図１１】終端回路の他の接続例を示す説明図。
【図１２】終端回路の他の接続例を示す説明図。
【図１３】車載通信システムの他の構成例を示す説明図。
【図１４】コモンモードチョークコイルの構成と動作を示す説明図。
【図１５】従来の車載通信システムの全体構成図。
【図１６】従来の終端回路の構成を示す回路図。
【図１７】コモンモードチョークコイルの特性を示すグラフ。
【図１８】終端回路が伝送路上の差動信号の振幅に与える影響を示すグラフ。
【図１９】終端回路のエミッションノイズ低減効果を示すグラフ。
【符号の説明】
【００７６】
１，１ａ…車載通信システム ３…伝送路 ３ａ…幹線 ３ｂ…支線 ５，２５，２５ａ〜２５ｄ…終端回路 １０…車載制御装置 １１…電源回路 １３…入出力回路 １５…トランシーバ １７…マイクロコンピュータ １９…通信コントローラ ２１…入出力端子 ２３…ノイズ抑止部品 ２７，…コモンモードチョークコイル Ｃ，Ｃ１，Ｃ２…容量素子（コンデンサ ＤＶ，ＤＶ１，ＤＶ２…分圧回路 Ｋ１，Ｋ２…外部機器 Ｌ１，Ｌ２…誘導素子（コイル） Ｒ，Ｒ１，Ｒ２…抵抗素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
差動信号を伝送する一対の信号線からなる伝送路にて使用される終端回路であって、
前記伝送路を構成する信号線毎に設けられ、直列接続された抵抗素子及び誘導素子からなり、前記抵抗素子側の端部が前記信号線に接続され、前記誘導素子側の端部に予め設定された基準電位が印加される一対の直列回路を備え、
前記一対の直列回路を構成する各誘導素子は、前記伝送路を伝搬する信号がデファレンシャルモードである場合に、互いに強めあう方法の時間を発生させ、前記伝送路を伝搬する信号がコモンモードである場合に、互いに弱め合う方向の次回を発生させるように配置されていることを特徴とする終端回路。
【請求項２】
前記一対の直列回路を構成する一対の誘導素子として、コモンモードチョークコイルを用いることを特徴とする請求項１に記載の終端回路。
【請求項３】
前記基準電位として、前記差動信号の中心電位に相当する電位を発生させる基準電位発生回路を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の終端回路。
【請求項４】
差動信号を伝送する一対の信号線からなる伝送路にて使用される終端回路であって、
前記伝送路を構成する信号線毎に設けられ、直列接続された抵抗素子及び誘導素子からなり、前記抵抗素子側の端部が前記信号線に接続され、前記誘導素子側の端部に予め設定された基準電位が印加される一対の直列回路と、
前記基準電位として、前記差動信号の中心電位に相当する電位を発生させる基準電位発生回路と、
を備えることを特徴とする終端回路。
【請求項５】
前記基準電位発生回路は、一端が前記直列回路の誘導素子側の端部に接続され、他端が接地された容量素子からなることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の終端回路。
【請求項６】
前記基準電位発生回路は、電源電圧を分圧することで前記基準電位を発生させる分圧回路からなることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の終端回路。
【請求項７】
前記基準電位発生回路は、前記一対の直列回路に対して共通に設けられていることを特徴とする請求項３ないし請求項６のいずれかに記載の終端回路。
【請求項８】
差動信号を伝送する一対の信号線からなる伝送路に接続して使用され、該伝送路を介した通信を行う車載制御装置において、
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の終端回路を備えることを特徴とする車載制御装置。
【請求項９】
前記差動信号を送受信する送受信回路と前記伝送路が接続される入出力端子とは、コモンモードノイズを抑止するためのノイズ抑止部品を介して接続され、
前記終端回路は、前記ノイズ抑止部品より前記送受信回路側、及び前記ノイズ抑止部品より入出力端子側のうち、少なくとも一方に設けられていることを特徴とする請求項８に記載の車載制御装置。
【請求項１０】
差動信号を伝送する一対の信号線からなる伝送路と、
前記伝送路を介して通信を行う複数の車載制御装置と、
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の終端回路と、
を備えることを特徴とする車載通信システム。
【請求項１１】
前記終端回路は、前記車載制御装置に内蔵されていることを特徴とする請求項１０に記載の車載通信システム。
【請求項１２】
前記終端回路は、前記伝送路に接続されていることを特徴とする請求項１０に記載の車載通信システム。
【請求項１３】
前記終端回路は、前記車載制御装置との接続端に設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の車載通信システム。
【請求項１】
差動信号を伝送する一対の信号線からなる伝送路にて使用される終端回路であって、
前記伝送路を構成する信号線毎に設けられ、直列接続された抵抗素子及び誘導素子からなり、前記抵抗素子側の端部が前記信号線に接続され、前記誘導素子側の端部に予め設定された基準電位が印加される一対の直列回路を備え、
前記一対の直列回路を構成する各誘導素子は、前記伝送路を伝搬する信号がデファレンシャルモードである場合に、互いに強めあう方法の時間を発生させ、前記伝送路を伝搬する信号がコモンモードである場合に、互いに弱め合う方向の次回を発生させるように配置されていることを特徴とする終端回路。
【請求項２】
前記一対の直列回路を構成する一対の誘導素子として、コモンモードチョークコイルを用いることを特徴とする請求項１に記載の終端回路。
【請求項３】
前記基準電位として、前記差動信号の中心電位に相当する電位を発生させる基準電位発生回路を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の終端回路。
【請求項４】
差動信号を伝送する一対の信号線からなる伝送路にて使用される終端回路であって、
前記伝送路を構成する信号線毎に設けられ、直列接続された抵抗素子及び誘導素子からなり、前記抵抗素子側の端部が前記信号線に接続され、前記誘導素子側の端部に予め設定された基準電位が印加される一対の直列回路と、
前記基準電位として、前記差動信号の中心電位に相当する電位を発生させる基準電位発生回路と、
を備えることを特徴とする終端回路。
【請求項５】
前記基準電位発生回路は、一端が前記直列回路の誘導素子側の端部に接続され、他端が接地された容量素子からなることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の終端回路。
【請求項６】
前記基準電位発生回路は、電源電圧を分圧することで前記基準電位を発生させる分圧回路からなることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の終端回路。
【請求項７】
前記基準電位発生回路は、前記一対の直列回路に対して共通に設けられていることを特徴とする請求項３ないし請求項６のいずれかに記載の終端回路。
【請求項８】
差動信号を伝送する一対の信号線からなる伝送路に接続して使用され、該伝送路を介した通信を行う車載制御装置において、
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の終端回路を備えることを特徴とする車載制御装置。
【請求項９】
前記差動信号を送受信する送受信回路と前記伝送路が接続される入出力端子とは、コモンモードノイズを抑止するためのノイズ抑止部品を介して接続され、
前記終端回路は、前記ノイズ抑止部品より前記送受信回路側、及び前記ノイズ抑止部品より入出力端子側のうち、少なくとも一方に設けられていることを特徴とする請求項８に記載の車載制御装置。
【請求項１０】
差動信号を伝送する一対の信号線からなる伝送路と、
前記伝送路を介して通信を行う複数の車載制御装置と、
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の終端回路と、
を備えることを特徴とする車載通信システム。
【請求項１１】
前記終端回路は、前記車載制御装置に内蔵されていることを特徴とする請求項１０に記載の車載通信システム。
【請求項１２】
前記終端回路は、前記伝送路に接続されていることを特徴とする請求項１０に記載の車載通信システム。
【請求項１３】
前記終端回路は、前記車載制御装置との接続端に設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の車載通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００８−２１９０９８（Ｐ２００８−２１９０９８Ａ）
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−４９５５６（Ｐ２００７−４９５５６）
【出願日】平成１９年２月２８日（２００７．２．２８）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２８日（２００７．２．２８）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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