JPS5820047A - 信号伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発１ｊｉＦ！信号伝送侠置に関し、特に簡単な構成
で長距離伝送が可能な信号伝送装置を提供しようとする
ものである。

共通の信号路に複数の端末機を接続し、ヒれら複数の端
末−間で信号の授受を行表う信号伝送装置が種λ提案さ
れている・その中の一つの方式として第１図に示すよう
な信号伝送装置が考えられている。図中１は終端部を示
す。終端部ｌかも信号伝送線路２及び３が導出される。

この二本の信号伝送線２及び３社終端部１においてその
一方の線路２に抵抗器４を通じて電源５から例えば正極
性の電圧を印加する。また他方の線路３Ｋｔｔ抵抗器６
と７ＩＣよって構成される分圧回路８によ如信号伝送線
路２の電位とコモン９の電位の中間にある一定の電圧を
印加する。

信号伝送線路２と３には複数の送受信用インタフェース
ｌｌａ、ｌｌｂ、ｌｉｅが接続される。

各インタフェース１１亀、ｌｌｂ、ｌｌａには信号を発
信する丸めの送信子！１２ａ、１２ｂ、１２ｅと、受信
手段１３ｇ、１３ｂ、１３ｅが設けられる。送信手段１
２１．１２ｂ、１２ａはスイッチ素子によって構成され
信号線路２とコモン９０間に接続される。この送信手段
１２ｍ、１２ｂ、１２ｅは常時はオフに保持されている
が、送信１すべき信号によジオンに制御される。また送
信手段１２ｍ、１２ｂ、１２ｅの何れか一つがオンに制
御されると信号伝送線路２はコモン９に接続されコモン
９の電位に変化する。

受信手段１３　＆　＋　１３　ｂ　ｗ　１３　ａは差動
増幅器によって構成することができる。差動増幅器の一
方の入力端子を信号伝送線路３に接続し、他方の入力端
子を信号伝送線路２に接続する。

このように構成することによシ送信手段１２ｍ、１２ｂ
、１２０の何れか−クがオンに制御されると信号伝送線
路２はコそン電位に落ちるため受信手段１３ｍ、１３ｂ
、１３ａは信号線路３の電位を基準として、その電位変
化を知ることができ、直列符号化され良信号を受信する
ことができる。

このように信号伝送線路２の電位変動を信号伝送線路３
の電位を基準として検出し信号の授受を行なうものであ
るから、ζ＼では信号伝送ｆｉ２を以下ドライブ線路、
信号伝送線路３をリファレンス線路と称することとする
。

こめ信号伝送方式は構成が簡単なことから安価に作るヒ
とができる。また仮に全ての送信手段１２ａ、１２ｂ、
１２ｃがオンとなっても各送信手段１２ｍ、１２ｂ、１
２ｅＫ流れる電流は＃ｙｌＣなる送信手段の数が多い程
絞られる方向に制限される。よって送信手段１２ｍ、１
２ｂ、１２ｓ＋が破損するような事故が起きる仁とはな
く故障が少々〈信頼性の高い装置を得ることができる。

ところで上述の信号伝送値装置において各インタフェー
ス手段１１ａ、ｌｌｂ、ｌｌａが近い距離に存在し、終
端部１との間の距離も短かい状態で使用する場合には充
分実用に耐える高速伝送特性を得る仁とができる。

然し乍らドライブ線路２及びリファレンス線路３が長く
なるに伴、なってドライブ線路２とリファレンス線路３
０間の線間静電容量による影響とコモンインピーダンス
による影響によシ、高速伝送が達せられなくなる欠点が
ある。

つまり例えばドライバ１２ｍがオン、オフし九とすると
ドライブ線路２の電位は第２図人に示すように電源５か
ら与えられる電位Ｅ１から１コモン電位ＥａＫ落ち、再
び電位ＥｔＫ復帰する変化をする。

ζ〜でドライブ線路２とリファレンス線路３は線間静電
容量１４によって結合されて込る九めドライブ線路２の
電位変動がこの線間静電容量１４を通じてり７アレンス
線路３に伝わる。よってリファレンス線路３には第２図
Ｂに示すような微分波形が表われる。この微分波形はド
ライブ線路２の電位変化と同相で変化する。受信手段ｉ
ａａ、ｔａｂ、１３ｏｔｔこのリファレンス線路３の電
位を基準にドライブ線路２の電位変化を検出するため、
上述のようにリファレンス線路３の電位がドライブ線路
２の電位と同相で変化すると、リファレンス線路３の電
位がドライブ線路２の電位と同相で変化している間はド
ライブ線路２の電位変化を検出することができない。こ
のため第２図Ｃに示すように受信手段１３ｍ、１３ｂ、
１３ｃの受信信号は送信信号（第２図人）の波形よシτ
だ叶遅れることとなる。この遅れをζ−では同相遅れと
呼ぶこととする。

ドライブ線路２とリファレンス線路３０間の静電容量１
４によって発生する同相遅れを解消する一つの方法とし
て第３図に示すように各受信手段１３ａ、１８ｂ、１３
ｅのリファレンス側入力端子とコモン９との間に線間静
電容量１４の容量値よシ充分大きい容量値を持つコンデ
ンサ１５ａ。

１５ｂ、１５ａを接続することが考えられる。こ゛のよ
うにコンデンサ１５　’　ｓ　１５　ｂ　＋　Ｉ　Ｉｓ
　ｃを設けた場合は送信手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃが
それぞれオン、オフするとき線間静電容量１４ヘコンデ
ンサ１５ａ、１５ｂ、１５ｃから充放電電流が供給され
リファレンス線路３の電位変動は抑えられる。よって受
信信号の遅れは解消できる。然し乍ら送信手段１２ａ、
１２ｂ、１２ｃがオンになったときドライブ線路２から
流入する電流りはコモン９を通って終端部１の電源５に
帰路されもコモン９側には一般に第４゛図に示すように
コモンインピーダンス１６ｍ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ
が介在する。送信手段１２ｍ、１２ｂ、１２ｃを通って
流れる電流りがこのコモンインピーダンス１６ｍ、１６
ｂ、１６ｅ、１６ｄに流れると、各インタフェース手段
１１　ｍ　、　１　ｌ　ｂ　、’１１　ａの各コモン９
の電位は第５図人に示すドライブ線路２の電位波形に対
して同図Ｂに示すように変化する。

このコモン９の電位変化は先に説明した受信手段１３ａ
、１３ｂ、１３ｃにおける同相遅れを助長する方向に作
用する。このコモンインピーダンスｌｅｍ、１６ｂ、１
６ｅ、１６ｄＫよる遅れはコンデンサ１５＆、１５ｂ、
１５ｅによって解消することはできない。

ドライブ線路２及びリファレンス線路３を延長するに対
して障害とな息第３の要因は反射であム第１図及び第３
図、第４図にはドライブ線路２及びリファレンス線路３
の一端は開放した例を示している。このように一端が開
−芋され良信号伝送路によれば第６図人に示すように反
射波６１を発生し、この反射波６１によシ送受信データ
に１１４ｈを発生させる。

反射波６１０発生を除去する方法としてはドライブ線路
２とリファレンス線路３０両端に終端部１を接続するこ
とが考えられる。然し乍ら線路２と３の両端に終端部１
を設けた場合はインタフェースｌｌａ、ｌｌｂ、ｌｌａ
を増設する都度、つまシ線路２及び３を延長する都度、
一方の終端部１はその設置位置を徐、々に移動させなく
てはならない不都合、が発生する。線路２と３の一端が
開放されておシ、その開放端側を自由に延長してインタ
フェースを増設できる構造紘実装する上で非常に有利で
ある。

反射波６１を抑圧する他の方法としては、例えば！７図
に示すように送信手段１２ａ（又は１２ｂ、１２（＋）
に対し電流制限抵抗器７１を接続し、この電流制限抵抗
器７１によって駆動電流の変化速度を遅くシ、仁の電流
制限動作により第６図Ｂに示すように反射波６１０発生
を抑制することも考えられる。嬉６図Ｃは電流制限抵抗
器７１の抵抗値を大きく採つ九場合の線間電圧波形を示
す。

このように電流制限抵抗器７１を接続する仁とにより反
射波６１の発生を抑制することができる。

然し乍らこのようにした場合は駆動電流の変化速度が遅
くな）信号に遅れを与える欠点と、更に駆動インピーダ
ンスの増加によシ駆動電流が整定した状態における線路
２及び３間の電圧−）１１）信号のレベルが小さくなっ
てしまう欠点が生じる。

この発明の目的は、これらの欠点を一掃し、簡単な構造
で然も長距離伝送が可能な信号伝送装置を提供するにあ
る。

つまシこ−では送信手段を流れる電流によって電流トラ
ンスを介して逆電流を発生させ、この逆電流をり７アレ
ンス線路側に注入することによシ、リファレンス線路の
電位変動を阻止し、これＫより線路２と３間の静電容量
による障害を除去する。

これと共にコモン側においては逆電流によシコモンイン
ピーダンスを流れる電流を相殺して結果的にコモンイン
ピーダンスに電流が流れないようＫし、インピーダンス
による障害を除去する。更に電流トランスの一方又は他
方の巻線と直列に過渡電流制限手段を接続し、これによ
シ反射波の発生を抑制するようにしたものである。

以下にその実施例を第８図を用いて詳細に説明する。

嬉８図において第１図及び第３図と対応する部分には同
一符号を付してその重複説明は省略するが、この発明に
おいては終端部Ｉにおいてリファレンス線路３とコモン
９の間に線間静電容量１４の静電容量より充分大きい容
量値を持つコンデンサ１７を接続すると共に１各インタ
フ工−ス手段１１ａ、１１ｂ、１１ａＫは電流トランス
１８＆、１８ｂ、１８ｃと、コンデンサ１９ｍ、１９ｂ
、１９Ｃを設けるものである。

電流トラｙｘ１８ｍ、１８ｂ、１８ｅの各第１巻線１．
は送信手段１２ｍ、１２．ｂ、１２ｃと直列接続する。

図の例ではドライブ線２と各送信手段１２ｍ、１２ｂ、
１２ｃの間に挿入した場合を示すが、第１巻線ｔｌをコ
モン９側に接続してもよい。

電流トラｙｘ１８ｍ、１８ｂ、１８ｅの第２巻線Ａｍは
各受信手段１３ａ、１３ｂ、１３ｅのり７アレンス線路
側入力端子とコモン９０間にコンデンサ１９ｍ、１９ｂ
、１９ｃと直列接続して接続する。図の例ではコンデン
サ１９ｍ、１９ｂ、１９ｃをコモン９側に接続したが、
受信手段１３ｍ。

１３ｂ、１３ｅの入力端子側に接続す・ることもできる
。

電流トランス１８ｍ、１８ｂ、１ｇｏの＄１巻線ｔ１と
第２巻線Ａｍの極性は送信手段１２ｍ、１２ｂ、１２Ｃ
がオンとなったときドライブ線路２から流入する電流１
１に対し、第２巻線Ａｍに発生する電流ｉｍが逆向にリ
ファレンス線路３に向って流れる極性に選定する。

この発明では更に電流トランスｔｅａ、ｔａｂ、１８ａ
Ｏ第１及び第２巻＠Ａｓ、ｔｍの何れか一方と直列に過
渡電流制限手段８１を接続する。この第８図の例で線電
流トランス１８ａ、１８ｂ＊１８６の各第１巻線Ａｔ１
ｌＫ過渡電流制限手段８１を接続し九場合を示す。過“
渡電流制限手段８１は主に過渡電流に対してインピーダ
ンスを持つインダクタ８２によって構成することができ
る。抵抗＠８３はインダクタ８２から発生する逆起電力
を吸収する抵抗器である。

このように電流トランス１８ｍ、１８ｂ、１８゜によっ
てドライブ線路側とリファレンス線路側に互いに逆向き
゛の電流１＊、ｉｍが流れるように構成したことによシ
送信手段１２ｍ、１２ｂ、１２ｅがオンになるときは線
間静電７容量１４に対して電流トランス１８ａ、１８ｂ
、１８ｃの第２巻ｌａｖｍに発生した逆電流が充電電流
として供給される。

つｔｂこの状態では線間静電容量１４を介して例えば電
流トランス１８＆の第１壱＠ｔ→信手段１２ｍ−コンデ
ンサ１９８−第２壱１１ｔｓ−１間静電容量１４から成
る閉ループが形成される。この閉ループとドライブ線路
２−終端部１−リファレンス線路３を含むループを電流
１ｓ＝１糞が環流するものと考えることができる。線間
静電容量１４と送信手段１２＆を含む閉ループの直流抵
抗社小さいためその時定□数は小さい。そしてコンデン
サ１９ｍの容量値を逆電流ｉ■の変化を充分吸収できる
容量値に選定すればリファレンス線路３の電位は一定値
に保持される。第９図Ａに電流りの波形を、同図ＢＫ逆
逆電流シル波形を、同図Ｃにドライ７１Ｍ回路２とリフ
ァレンス線路３０線間電圧波形を示す。同図Ｃに示すよ
うに線間電圧は電１流りの立下シと同時に立下シ、線間
静電容量１４によって起きる同相遅れ線発生しない。然
も電流１１−１ｍに選定することによシプモン９側に電
流が流出することがない。よってコモンインピーダンス
による遅れも発生しない。

−に送信手段１２ｍ、１２ｂ、１２ｏがそれぞれオンに
なるとき電流制限手段８１の各インダクタ８２によって
電流りの変化速度が制限される。

これＫよ）第６図で説明した反射波６１０発生が抑制さ
れる。電流りが整定するとインダクタ８２の直流抵抗に
よシ送信手段１２ｍ、１２ｂ、１：２ｃの各コモン側端
子は＃ｉ　ｘコモン９の電位に落され、る。この結果ド
ライブ線路２の電位もｔｔ　’ｒコモン９の電位となる
。よってドライブ線路２の電位は第２図で説明したよう
に定常電位Ｅ１と；モ４位Ｅａの間を変化し、電流制限
手段８１を挿入したことｋよる信号の減少は回避できる
。

一方、送信手段１２ａ、１２ｂ、１２ｅがオフになると
き線電流１１社第９図人に示すように鵠手段１２ｍ、１
２ｂ、１２ｅがオフになるｏと同時にゼｐとなる。この
ため例えば電流トランス１８ａの第１壱＠ｔｓと第２巻
線ｌ黛に蓄えられたエネルキ唸第２巻線ｔｍからリファ
レンス線路３−コンデンサ１７と抵抗器７の並列回路−
コモｙ９−コンデンサ１９ａＫよって構成される閉ルー
プを流れる。ζ−でコンデンサ１７の静電容量値も逆電
流ｌ愈の変化を充分吸収できる容量値に選定することＫ
よシリファレンス線路３の電位を一定値に保持すること
ができる。よってドライブ線路２とリファレンス線路３
の線間電圧は嬉９図ＣＫ示すように送信手段１２ａ、１
２ｂ、１２ｅがオフになると同時に元の電位差に戻るよ
うに立上る。従って受信手段ｉ　３　ａ　＊　１３　ｂ
　＊　１３　ｃは同相遅れの影曽を受けることなく送信
手段のオフを検出することができる。

尚、このときコモンインピーダンスを逆電流１ｍが流れ
るが、この逆電流ｉｍによって発生するコモン９の電位
変動は既に線間の信号電圧が整定した後にゆるやかにイ
ンタフェース手段１１ａ、ｌｌｂ、１１Ｃのコモン電位
を変動させるのに過ぎず線間電圧を変えることがない。

よって線間電圧の復帰は第９図Ｃに示すように逆電流１
１の復帰時間より充分短かい時間となる。線間電圧が高
速度で復帰する仁とから受信手段１３ｍ’、１３ｂ、１
３ｃは送信手段１２ｍ、１２ｂ、１２ｅのオフを直ちに
検出でき、然もドライブ線路２とリファレンス線路３の
線間電圧を短時間に元の電位差に戻すことができるため
信号線路を短時間に空の状態にすることができる。よっ
て高速伝送を達することができる。

以上説明したようにこの発明によれば、一端が開放され
た簡単な構造の信号伝送装置であシながらコモンインピ
ーダンスの影響を除去すると共に反射波の発生を抑制し
て長距離伝送を可能とし、安価で信頼性の高い信号伝送
装置を提供することができる。

尚、過渡電流制限手段８１は第１０図に示すように電流
トランス１８ｍ、１８ｂ、１８ｅの各第２巻＠Ａｍ側に
直列接続することもできる。また過渡電流制限手段８１
は第１１図に示すように抵抗器だけで構成することもで
きる。この第１１図の構成によって奄過渡電流だ叶が制
限を受け、電流１ｍが整定した状態では過渡電流制限手
段８１の存在による不都合は全１く発生しない。

【図面の簡単な説明】

第１図轄簡単な構造によって構成することができる信号
伝送装置の一例を説明するための接続図、第２図はその
動作を説明するための波形図、第３図は第１図で説明し
た信号伝送装置の第１の欠点を解消する１つの方法を説
明するための接続図、第４図は第１図で説明した信号伝
送装置の第２の欠点を説明するための接続図、第５図は
第４図の動作を説明する丸めの波形図、第６図は第１図
で説明した信号伝送装置の第３の欠点を説明す′るため
の波形図、１ｇ７図はその第３の欠点を解消する一つの
方法を説明するための接続図、第８図はこの発明の一実
施例を示す接続図、第９図はその動作を説明するための
波形図、第１０図及び第１１図祉この発明の他の実施例
を示す接続図である。 ｌ：終端部、２ニド２イブ線路、３：！７７アレンス線
路、４ニドライブ線路に電位を与える抵抗４１．８：分
圧回路、９　：　：＝ｒモｙ、ｌｌａ、ｌｌｂ、ｌｉｅ
：インタフェース手段、１２ｍ、１２ｂ＋　１２　ａ　
：送信手段、１３ｍ、１３ｂ、１３ｃ：受信手段、１８
ｍ、１８ｂ、１８ｅ：電流トランス、１７，１９轟、１
９ｂ、１９ａ：：ｙｙデンサ、８１：過渡電流制限手段
。 特許出願人　　株式会社北辰電機製作所代理人　単針　
卓 オ９図 ｙｒ１０父 第１１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）はソ一定の電位を有するリファレンス線路及びそ
   のり７アレンス線路に対する電位変動を信号として伝送
   するためのドライブ線路によって構成された信号伝送路
   と、送信すべき信号にょシ上記ドツイプ線路の電位を変
   化させる送信手段及びドライブ線路と上記リファレンス
   線路の間の電位変化を検出して上記ドライブ線路に送出
   された信号を受信する受信手段によって構成される複数
   のインタフェース手段とから成り、上記複数の各インタ
   フェース手段には上記送信手段と直列接続される第１巻
   線及び受信手段とリファレンス線路の接続点とコそン間
   に接続される第２巻線を持つ電流トランスと、上記電流
   トランスの第１ｍ＊又紘第２巻線側に直列接続した過渡
   電流制限子段とを具備して成る信号伝送装置。