JPH0345943B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はバスドライバに係り、特に電子機器間
の信号伝送に使用される絶縁型双方向性バスドラ
イバに関する。

電子計算機およびその周辺機器の相互間などに
おいては、デイジタル信号による並列式データの
転送が必要であり、バスライン方式が通常採用さ
れる。バスライン方式によるデータ伝送において
は、一般に各機器の基準電位が異なるため、伝送
信号のレベルが変動し、ノイズマージンの不足か
らデータの誤伝送や機器の誤動作を生じ好ましく
ない。

このため、従来はフオトカプラを使用して電気
的に各機器間を絶縁した絶縁型バスドライバを使
用することが一般に行なわれている。

第１図はこのような絶縁型バスドライバを示す
回路図であつて、入力端子T₁はTTL回路の内部
で出力側トランジスタのコレクタがオープンにな
つているオープンコレクタバツフアOC１の入力
側に接続されており、その出力側は直流電圧＋Ｖ
１が抵抗Ｒ１を介して印加されているフオトカプ
ラPCの発光ダイオードに接続されている。この
フオトカプラPCの受光側であるフオトトランジ
スタのコレクタには直流電圧＋Ｖ２が印加されて
おり、このフオトトランジスタの出力端子となる
エミツタには負荷用抵抗Ｒ２と波形整形用のシユ
ミツトインバータSIが接続されている。このシユ
ミツトインバータの出力はオープンコレクタバツ
フアOC２に入力されており、OC２の出力側は直
流電圧＋Ｖ２がプルアツプ抵抗Ｒ３を介して印加
された出力端子T₀となつている。

このような回路においては、入力端子T₁にハ
イＨレベル（論理“１”）の入力信号が入力され
るとオープンコレクタバツフアOC１の出力側も
Ｈレベルであるため直流電圧＋Ｖ１によつてフオ
トカプラPC中の発光ダイオードには電流が流れ
ないため発光ダイオードは発光せず、その結果フ
オトカプラPC中のフオトトランジスタのベース
エミツタ間には光電流が流れないからコレクタエ
ミツタ間にも電流が流れずシユミツトインバータ
SIの出力はＨとなる。したがつてオープンコレク
タバツフアOC２は遮断状態となるから出力端子
T₀には直流電圧＋Ｖ２がかかり、出力Ｈが現わ
れる。入力端子T₁に低Ｌレベルの信号が入力さ
れたときは、上述の動作は全く逆となり、発光ダ
イオードが発光することにより出力端子T₀には
出力Ｌが現われ、データの伝送が電気的に絶縁さ
れた状態で行われたことになる。

上記バスドライバ回路において入力側および出
力側でオープンコレクタコレクタバツフアを用い
ているのは複数出力に対してワイヤドOR接続を
可能にするためであり、フオトトランジスタ出力
をシユミツトインバータに入力しているのは立上
りの急峻な波形を得るためである。

このようなバスドライバ回路において入出力の
真値に対してＬレベルを、偽値に対してＨレベル
を対応させる逆論理伝送が行われることが多く、
複数出力をワイヤドOR接続した場合、一つの真
値出力が他の偽値出力を無効にすることから能動
真値受動偽値伝送系として一般的である。

以上のようなバスドライバ回路においてはデー
タの伝送方向は一方向のみであるが、周辺機器か
ら電子計算機へのデータ伝送も行う双方向伝送が
必要となる場合が多い。このため、第１図に示し
たバスドライバを順方向用および逆方向用として
１組ずつの計２組設け、これらの方向指定信号で
選択することが行われる。

第２図はこのような絶縁型双方向性バスドライ
バの例を示す回路図であつて、２つのバスドライ
バはそれぞれ入出力端子Ｉ／Ｏ１およびＩ／Ｏ２
を有するスイツチSW１およびSW２の間に互い
に逆方向並列接続されている。ここで、バスドラ
イバはフオトカプラPC１およびPC２で代表させ
ているが、それぞれ第１図に示す構成を有してい
るものとする。第２図の回路においてはさらにも
う一組のフオトカプラPC３が設けられており、
入力側では方向指定入力端子DIからスイツチSW
１およびオープンコレクタバツフアOCを介して
フオトカプラPC３の発光ダイオードに接続され
ている。またフオトカプラPC３のフオトダイオ
ードのエミツタ端子はスイツチ２に接続されてい
る。このような構成の回路では、方向指定入力信
号を方向指定入力端子DIに入力することにより、
スイツチSW１およびSW２の状態を切換え、使
用するバスドライバを選択できるので、絶縁型双
方向性バスドライバが実現できる。

ところが、このようなバスドライバにおいて
は、デイジタル信号の送受信に際し予め方向指定
が必要であることから制御および伝送が複雑化す
るという問題がある。特に最近のように周辺機器
自身がマイクロコンピユータを有してインテリジ
エント化が進んでいる状態ではバスを通じて伝送
される信号は複雑化しており、方向指定が必要な
バスドライバは使用上不利である。

そこで、本発明は上記問題点を解決し、方向指
定が不要である絶縁型双方向バスドライバを提供
することを目的とする。

上記目的達成のため、本発明においては２つの
入出力端子を備え、一方の入出力端子へのデータ
入力信号を入力の一つとする論理積回路の出力で
発光が制御される発光素子及びこの発光素子から
の光で他方の入出力端子における出力を制御する
受光素子とから成る光伝送系を２組有し、前記論
理積回路は、他方側から一方側への転送を担当す
るフオトカプラの受光素子出力と、この受光素子
出力によつて出力状態を反転させ一方側入出力端
子へのデータ入力信号が無くなる（Ｈレベルにな
る）ことでリセツトされる双安定回路の出力とを
他の２つの入力とし、一方の入出力端子に転送信
号が入力された時は転送を行う光伝送系の発光素
子の発光状態によつて他方の光伝送系の発光素子
の発光状態を転送禁止状態にするようにしてお
り、方向指定を要することなく双方向の絶縁状態
でのデータ転送を可能にするものである。

以下本発明の一実施例を第３図および第４図の
回路図を参照しながら説明すると、入出力端子
Ｉ／Ｏ１には直流電圧＋Ｖ１がプルアツプ抵抗
R₁₁を介して印加されており、またシユミツトイ
ンバータSI１の入力点およびオープンコレクタバ
ツフアOC１の出力点となつている。このシユミ
ツトインバータSI１の出力は双安定回路であるフ
リツプフロツプFF１のリセツト端子に入力さ
れると共にナンド（NAND）ゲートＧ１の３つ
の入力端子のうちの１つに入力されている。この
NANDゲート出力点にはフオトカプラPC１の発
光ダイオードのカソードが接続され、そのアノー
ドには負荷抵抗R₁₂を介して直流電圧＋Ｖ１が印
加されている。またもう一つのフオトカプラPC
２のフオトトランジスタのコレクタには直流電圧
＋Ｖ１が印加されており、エミツタには負荷抵抗
R₁₃およびシユミツトインバータSI２の入力側が
接続されている。このシユミツトインバータSI２
の電子計算機はNANDゲートＧ１の入力の一つ、
フリツプフロツプFF１のセツト入力、および
オープンコレクタバツフアOC１にそれぞれ入力
されている。なお、フリツプフロツプFF１の出
力はNANDゲートＧ１に入力されている。

以上の構成はバスドライバの一方側であり、他
方側のバスドライバは直流電圧＋Ｖ２で駆動され
る他は一方側と全く同じ構成を有しており、入出
力端子Ｉ／Ｏ１は入出力端子Ｉ／Ｏ２に、抵抗
R₁₁、R₁₂、R₁₃はそれぞれR₂₁、R₂₂、R₂₃に、シ
ユミツトインバータSI１およびSI２はそれぞれSI
３およびSI４に、オープンコレクタバツフアOC
１はCO２に、フリツプフロツプFF１はFF２に、
NANDゲートＧ１はＧ２にそれぞれ対応してい
る。フオトカプラPC１およびPC２について一方
側と他方側でそれぞれの発光ダイオードとフオト
トランジスタを入れ換えた関係になつており、
PC１の発光ダイオードはPC２の発光ダイオード
に、PO１のフオトトランジスタはPC２のフオト
トランジスタにそれぞれ対応している。

また第４図は第３図に示したバスドライバ回路
の入出力部だけを取出したもので、オープンコレ
クタバツフアOCの出力とシユミツトインバータ
SIの入力とが共通接続され、この接続点は直流電
圧＋ＶによりＨレベルにプルアツプされており、
この接続点に外部機器の入出力が接続される。

次に以上のようなバスドライバの動作を説明す
る。

まず、第３図においてＩ／Ｏ１およびＩ／Ｏ２
のいずれもがＨレベルすなわち論理値“１”とな
つており、このバスドライバが待機状態となつて
いるものとする。このとき、シユミツトインバー
タSI１およびSI３の出力はいずれもＬレベルすな
わち論理値“０”であるから、フリツプフロツプ
FF１およびFF２はリセツト入力によりリセツ
トされており、これらの出力は“１”であつ
て、NANDゲートＧ１およびＧ２の出力は“１”
となる。この結果、フオトカプラPC１およびPC
２の発光ダイオードはいずれも発光せず、シユミ
ツトインバータSI４およびSI２の入力は“０”で
あるからこれらの出力は“１”であり、これがフ
リツプフロツプFF１およびFF２のセツト入力
並びにオープンコレクタOC１およびOC２に入力
されており、OC１およびOC２はいずれもOFFと
なつている。

いま、Ｉ／Ｏ１側からＩ／Ｏ２側に信号を伝送
するものとする。

入出力端子Ｉ／Ｏ１に論理値“０”の信号が入
力されると、シユミツトインバータSI１の出力は
“１”に変わり、NANDゲートＧ１の入力がすべ
て“１”になるためＧ１の出力は“０”に変わ
る。このため、フオトカプラPC１の発光ダイオ
ードには電流が流れて発光する。この発光により
フオトカプラのフオトトランジスタはONとなつ
てその出力は“１”となるからシユミツトインバ
ータSI４の出力は“０”になり、オープンコレク
タバツフアOC２の出力トランジスタはONとな
るのでオープンコレクタバツフアOC２の出力は
“０”となり入出力端子Ｉ／Ｏ２にはＩ／Ｏ１と
同じ信号が現われてデータの転送が行われたこと
になる。このとき、シユミツトインバータSI４の
出力が“０”に変化することからNANDゲート
Ｇ２の出力は“１”のままであり、フオトカプラ
PC２のフオトトランジスタが発光することはな
い。また、シユミツトインバータSI４の出力が
“０”になることによりフリツプフロツプFF２は
セツトされその出力は反転する。一方、フリツプ
フロツプFF１のセツト入力は変化しないからFF
１はリセツト状態のまま保持される。

次に、入出力端子Ｉ／Ｏ１での入力信号が
“１”に戻るとNANDゲートＧ１へのシユミツト
インバータSI１からの出力再び“０”とならるた
めフオトカプラPC１の発光ダイオードの発光は
停止され、シユミツトインバータＳ１４の出力は
再び“１”となるが、フリツプフロツプFF２は
セツト状態にあるからNANDゲートＧ２の出力
は“１”のままで不変である。シユミツトインバ
ータSI４の出力が“１”になつたことにより、入
出力端子Ｉ／Ｏ２における出力は容量性負荷等の
影響により多少の時間遅れをもつて再び“１”に
戻る。この結果、シユミツトインバータSI３の出
力は“０”となり、フリツプフロツプFF２をリ
セツトするからこのバスドライバは初期状態に戻
る。

以上の動作は、入出力端子Ｉ／Ｏ２より信号が
入力された場合にも動作する部分が異なるだけで
全く同様のものとなり、入出力端子Ｉ／Ｏ１には
Ｉ／Ｏ２に入力された信号と同じ信号が現われ
る。

以上の実施例において、フリツプフロツプはセ
ツト入力、リセツト入力、出力のいずれも否定論
理で作動するようにし、論理積回路もNAND回
路を用いて能動真値が入出力端子に入力されたと
きにフオトカプラの発光ダイオードが発光するよ
うにしていたが、各シユミツトインバータを２段
にすると共にフリツプフロツプのセツト、リセツ
トが正論理であるときに正論理出力が発生するよ
うにして論理積回路にAND回路を用いて能動真
値が入出力端子に入力されたときにフオトカプラ
の発光ダイオードが発光するように構成すること
もできる。

また、実施例においては、いわゆるRSフリツ
プフロツプにより転送信号が入力された端子と反
対側の入出力端子における信号状態をホールド
し、転送信号が入力された側の回路が待機状態に
戻る過渡期における反対方向の転送に関与するフ
オトカプラの発光素子の発光を禁止していたが、
発光を禁止している。すなわち、シユミツトイン
バータＳ１４の出力が“０”から“１”に変化す
ると、オープンコレクタバツフアOC２の出力は
容量性負荷等の影響により、わずかに遅れて
“０”から“１”になる場合がある。このため、
シユミツトインバータSI３の出力もシユミツトイ
ンバータSI４の出力変化にわずかに遅れて“１”
から“０”となり、シユミツトインバータSI３及
びシユミツトインバータSI４の出力が共に“１”
となる場合が瞬間的に生ずる。従つて、フリツプ
フロツプFF２によつてNANDゲートＧ２に
“０”を供給しておかないと、シユミツトインバ
ータＳ１３及びシユミツトインバータＳ１４の出
力が供給されるNANDゲートＧ２の出力はわず
かの時間“０”となり、フオトカプラPC２の発
光ダイオードが点灯して誤動作する不具合が生じ
得る。フリツプフロツプFF１の役割も同様であ
る。このような機能を有するいかなる双定定回路
をも使用することができる。

さらに、実施例においてはフオトカプラを使用
しているが、これに限るものではなく、発光素子
と受光素子が結合された光伝送系であれば十分で
あり、例えば発光素子と受光素子との間で光ケー
ブルによつて光伝送を行う形式のものも使用でき
る。

以上のような本発明にかかる双方向性バスドラ
イバにあつては転送すべき能動真値データが２つ
の入出力端子の一方側に入力されたときは転送方
向に対応した光伝送系がデータを転送するような
発光状態にすると共に、この光伝送系のフオトト
ランジスタ出力によつて他方側フリツプフロツプ
の出力を反転させることにより論理ゲートの誤動
作を防止し、また、逆方向転送に対応した第２の
光伝送系をデータ非転送状態にすることにより一
方向のデータ転送を可能にし、他方の入出力端子
に転送すべき能動真値データが入力されたときは
逆方向転送が可能になるので、方向指定信号を用
いることなく双方向のデータ転送が一方側と他方
側が完全に絶縁された状態で行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の絶縁型バスドライバを示す回路
図、第２図は方向指定を必要とする従来の絶縁型
双方向性バスドライバを示す回路図、第３図は本
発明にかかる絶縁型双方向性バスドライバの一実
施例を示す回路図、第４図はその入出力部のみを
示した回路図である。 Ｉ／Ｏ１，Ｉ／Ｏ２……入出力端子、SI１，SI
２，SI３，SI４……シユミツトインバータ、OC
１，OC２……オープンコレクタバツフア、FF
１，FF２……フリツプフロツプ、PC１，PC２
……フオトカプラ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 異なる基準電圧を有する機器間で双方向のデ
   ータ転送を絶縁状態で行う絶縁型双方向性バスド
   ライバにおいて、 第１の入力端子へのデータ入力信号を入力の一
   つとする第１の論理積回路の出力で発光が制御さ
   れる第１の発光素子及びこの発光素子と光結合さ
   れかつこの発光素子からの光で作動し第２の入出
   力端子に接続される機器の入力回路を駆動する第
   １の駆動回路の出力を制御する第１の受光素子と
   から成る第１の光伝送系と、 前記第２の入出力端子へのデータ入力信号を入
   力の一つとする第２の論理積回路の出力で発光が
   制御される第２の発光素子及びこの発光素子と光
   結合されかつこの発光素子からの光で作動し前記
   第１の入出力端子に接続される機器の入力回路を
   駆動する第２の駆動回路の出力を制御する第２の
   受光素子とから成る第２の光伝送系とを有し、 前記第１の論理積回路は、前記第２の光伝送系
   の第２の受光素子出力と、この出力によつて出力
   状態を反転し前記第１の入出力端子へのデータ入
   力信号が無くなることでリセツトされてRSフリ
   ツププロツプとして機能する第１の双奏安定回路
   の出力とを他の２つの入力とし、 前記第２の論理積回路は、前記第１の光伝送系
   の第１の受光素子出力と、この出力によつて出力
   状態を反転し前記第２の入出力端子へのデータ入
   力信号が無くなることでリセツトされてRSフリ
   ツププロツプとして機能する第２の双安定回路の
   出力とを他の２つの入力とし、 前記第１及び第２の入出力端子の一方に転送す
   べきデータ信号が入力されたときは転送を行う光
   伝送系中の発光素子の発光状態によつて他方の光
   伝送系中の発光素子の発光状態を転送禁止状態に
   するようにしたことを特徴とする絶縁型双方向性
   バスドライバ。 ２ 前記第１及び第２の駆動回路はオープンコレ
   クタトランジスタ回路であることを特徴とする請
   求項１記載の絶縁型双方向性バスドライバ。