JP2011064575A - Cable connection detecting circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、オーディオ信号やビデオ信号等を出力する第1の機器とその出力された信号が入力される第2の機器とをケーブルで接続する際の、当該ケーブルの接続/非接続を検出する回路に関する。 The present invention detects connection / disconnection of a cable when a first device that outputs an audio signal, a video signal, or the like is connected to a second device to which the output signal is input by a cable. Regarding the circuit.
従来から、第1の機器と第2の機器の間のケーブルの接続/非接続を検出する手法として、例えば、第1の機器に接続されれたケーブルの先端のプラグ端子を、第2の機器のコネクタに挿入すると、そのプラグ端子がそのコネクタのスイッチを押し上げることで、ケーブルの接続を検出する手法や、特許文献1に記載の手法がある。
Conventionally, as a technique for detecting connection / disconnection of a cable between a first device and a second device, for example, a plug terminal at the tip of a cable connected to the first device is used as a second device. When the connector is inserted into the connector, there is a method of detecting the connection of the cable by the plug terminal pushing up the switch of the connector, or a method described in
図4は、特許文献1に記載の手法を示す図である。ドライバ回路(IC)22に直流カット用のキャパシタC1およびマッチング抵抗Raを接続した第1の機器20の出力端子21と、入力端子31と接地GND間にマッチング抵抗Rbを接続した第2の機器30の当該入力端子31との間を、ケーブル40で接続した装置である。50はケーブル接続検出回路であり、マッチング抵抗RaとキャパシタC1との共通接続点と接地GNDとの間に、抵抗R11と電源V11を接続するとともに、マッチング抵抗Raの両端の電圧を比較する比較器51を設けて構成されている。マッチング抵抗Ra,Rbの抵抗値やケーブル40の特性インピーダンスは、50Ωや75Ωに設定されている。
FIG. 4 is a diagram illustrating the technique described in
ケーブル40が接続されているときは、マッチング抵抗Raの一方の端子の電圧Vaと他方の端子の電圧Vbは、抵抗R11,Ra,Rbの抵抗値をR11,Ra,Rbとし、電源V11の電圧をV11とすると、
となる。すなわち、
となる。一方、ケーブル40が接続されていないときは、電圧Va,Vbは、
となる。
When the
It becomes. That is,
It becomes. On the other hand, when the
It becomes.
以上から、比較器51でマッチング抵抗Raの両端の電圧Va,Vbを比較することにより、ケーブル40の接続/非接続を検出することができ、その比較器51から検出信号を出力することができる。
From the above, the
ところが、図4に示す回路では、ケーブル接続検出回路50としては、マッチング抵抗Raから比較器51への2本の回路配線が必要となって配線数が増大し、また部品点数も多くなり、ケーブル接続検出回路を構成する基板面積が大きくなり、トータルコストの増大を招く。
However, in the circuit shown in FIG. 4, the cable
本発明の目的は、検出用の配線数が1本で済み、基板面積が小さくでき、コスト安なケーブル接続検出回路を提供することである。 An object of the present invention is to provide a cable connection detection circuit that requires only one detection wiring, reduces the board area, and is inexpensive.
上記目的を達成するために、請求項1にかかる発明は、ドライバ回路、該ドライバ回路の出力側に接続された直流カット用のキャパシタ、および該キャパシタと出力端子との間に接続された第1のマッチング抵抗を備えた第1の機器の前記出力端子と、入力端子と接地間に接続された第2のマッチング抵抗を備えた第2の機器の前記入力端子との間に接続されるケーブルの接続/非接続を検出するケーブル接続検出回路であって、前記第1の機器の前記キャパシタと前記第1のマッチング抵抗との第1の共通接続点の電圧を検出する電圧検出回路と、該電圧検出回路で検出される電圧が予め設定した閾値電圧を超えるとき前記ケーブルが非接続であり、前記閾値電圧未満のとき前記ケーブルが接続されていることを示す信号を出力する比較器と、を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
請求項2にかかる発明は、請求項1に記載のケーブル接続検出回路において、前記電圧検出回路は、電源端子に一端が接続される第1の抵抗の他端と前記第1の共通接続点に一端が接続される第2の抵抗の他端を第2の共通接続点に接続してなり、且つ該第1および第2の抵抗の抵抗値は前記第1および第2のマッチング抵抗の値が無視できる程度に大きく、且つ前記第1の抵抗に対して第2の抵抗の値が大きく、前記比較器の前記閾値電圧は、前記ケーブルの接続時の前記ドライバ回路の最大出力時の前記第2の共通接続点の電圧値よりも高く、且つ前記ケーブルの非接続時の前記第2の共通接続点の直流電圧よりも低い値に設定されていることを特徴とする。
The invention according to
請求項3にかかる発明は、請求項1又は2に記載のケーブル接続検出回路において、前記比較器で検出された信号を積分する積分回路と、該積分回路の積分電圧が所定値になったとき、ケーブルが非接続を示す別の信号を出力する別の比較器と、を有することを特徴とする。
The invention according to
本発明によれば、検出用の配線が1本で済み、基板面積が小さくでき、コスト安なケーブル接続検出回路を実現できる。 According to the present invention, a single detection wiring is sufficient, the board area can be reduced, and a low-cost cable connection detection circuit can be realized.
図1に、本発明の1つの実施例のケーブル接続検出回路を備えた装置を示す。20は第1の機器(例えばオーディオ再生装置の音声出力部)であり、ドライバ回路(IC)22に直流カット用のキャパシタC1、マッチング抵抗Raが接続されている。30は第2の機器(例えば、映像モニタ装置の音声入力部)であり、入力端子31と接地GND間にマッチング抵抗Rbが接続されている。40は第1の機器20の出力端子21と第2の機器30の入力端子31との間を接続するケーブルである。マッチング抵抗Ra,Rbの抵抗値やケーブル40の特性インピーダンスは、50Ωや75Ωに設定される。
FIG. 1 shows an apparatus including a cable connection detection circuit according to one embodiment of the present invention.
10は本実施例のケーブル接続検出回路であり、第1の機器20のキャパシタC1とマッチング抵抗Raとの共通接続点Aに接続された1本の配線11、その配線11と電源端子Vccとの間に直列接続された抵抗R1,R2からなる電圧検出回路12、その電圧検出回路12で検出した電圧を閾値電圧Vthと比較する第1の比較器13、その第1の比較器13で得られた信号を積分する積分回路14、および積分回路14の出力信号を基準値と比較して、ケーブルの接続/非接続の検出信号を出力する第2の比較器15を備える。抵抗R1,R2の抵抗値はマッチング抵抗Ra,Rbが無視できる程度に十分大きな値で、且つR1<R2の関係で設定されている。
さて、ケーブル40の非接続時は、キャパシタC1とマッチング抵抗Raとの共通接続点Aの電圧VAと、抵抗R1,R2の共通接続点Bの電圧VBは、電圧検出回路12に電源端子Vccの電圧Vccがバイアスされているので、ドライバ回路22からの入力電圧Vinに応じて、その電圧Vccを振幅中心電圧として変化する。すなわち、共通接続点Bの振幅中心電圧VB0は、
となる。また、共通接続点Bの電圧振幅VBは、共通接続点Aの電圧振幅をVAとすると、
となる。
When the
It becomes. Further, the voltage amplitude V B of the common connection point B, when the voltage amplitude of the common connection point A and V A,
It becomes.
一方、ケーブル40の接続時は、共通接続点Aの電圧VAはGNDを振幅中心電圧として変化する。よって、共通接続点Bの振幅中心電圧VB0は、
となり、共通接続Bの電圧振幅VBは、
となる。
On the other hand, when connecting the
The voltage amplitude V B of the common connection B is
It becomes.
ここで、式(8)で示される電圧振幅VBがGNDよりも下がらないように、つまり、ケーブル接続検出回路10がGNDよりも高い電圧で動作するように、そのケーブル接続検出回路10を構成すれば、そのケーブル接続検出回路10を単一電源で構成できる。
Here, the cable
例えば、いま、電源端子Vccの電圧VccがVcc=+5V、電圧検出回路12の抵抗R1,R2の値が、R1=10kΩ、R2=50kΩ、マッチング抵抗Ra,Rbが、Ra=Rb=75Ωであり、ドライバ回路22からの入力電圧Vinが、2.5Vを振幅中心電圧として5Vppの振幅をもつ1MHzのサイン波であるとする。この場合の入力電圧Vinは最大値である。
For example, the voltage Vcc of the power supply terminal Vcc is Vcc = + 5V, the resistances R1 and R2 of the
このとき、ケーブル40の非接続時は、図2Aに示すように、共通接続点Aの電圧VAは電圧Vinに同期して、電圧Vcc=+5Vを中心に、振幅が5Vppで変化する。また、共通接続点Bの電圧VBも電圧Vinに同期して、電圧Vcc=+5Vを中心に変化するが、その振幅は、式(6)により、
となる。
At this time, a
It becomes.
一方、ケーブル40の接続時は、図2Bに示すように、共通接続点Aの電圧VAは電圧Vinに同期して、0Vを中心に、振幅が5Vppで変化する。また、共通接続点Bの電圧VBも電圧Vinに同期して、式(7)で得られる電圧VB0
を振幅中心電圧として、式(8)で得られる
の振幅で変化し、そのピーク値は、4.17+0.83/2=4.58Vとなる。
On the other hand, when connecting the
Can be obtained from equation (8)
The peak value is 4.17 + 0.83 / 2 = 4.58V.
以上で説明した入力電圧Vinの振幅は電源電圧Vccまで振れており、最大振幅である。従って、第1比較器13に設定する閾値電圧Vthは、ケーブル40の非接続時の電圧VBの振幅中心電圧よりも低く、且つケーブル接続時の電圧VBのピーク値よりも高い値に設定すれば、第1比較器13から、ケーブル非接続には検出信号(信号Vinが交流の場合は間欠信号)が得られ、ケーブル接続時には検出信号が得られなくなるので、ケーブル40の接続/非接続を検出することができる。上記の例では、閾値電圧Vthは、例えば、4.58V<Vth<5.0Vにすればよい。
The amplitude of the input voltage Vin described above swings to the power supply voltage Vcc and is the maximum amplitude. Therefore, the threshold voltage Vth set in the
図3にケーブル接続検出回路10の1つの具体回路を示す。第1比較器13は、PNPトランジスタQ1、NPNトランジスタQ2、差動回路を構成するPNPトランジスタQ3,Q4、抵抗R3、電圧源V1,V2、および電流源I1からなる。トランジスタQ1は、電圧源V1の電圧V1にトランジスタQ1のベース・エミッタ間電圧Vbe1を加算した電圧(=V1+Vbe1)よりも電圧検出回路12の電圧VBが高くなったとき、オンする。つまり、ここでは、前記した閾値電圧Vthは「Vth=V1+Vbe1」で与えられる。トランジスタQ2は、トランジスタQ1がオンするとオンして、トランジスタQ3のベース電圧を低下させ、差動回路を反転させる。このトランジスタQ2は飽和領域で動作させるので、製造ばらつきの影響を受けやすいところから、このトランジスタQ2がオンしたとき、トランジスタQ3,Q4の差動回路を反転させて、電流源I1の安定した定電流I1をトランジスタQ3から取り出している。
FIG. 3 shows one specific circuit of the cable
積分回路14は、カレントミラー接続のNPNトランジスタQ5,Q6、カレントミラー接続のPNPトランジスタQ7,Q8、抵抗R4、キャパシタC2からなる。第1比較器13のトランジスタQ3がオンしたとき流れる定電流I1は、トランジスタQ5のコレクタ電流からトランジスタQ6のコレクタ電流にミラーされ、さらにトランジスタQ7のコレクタ電流からQ8のコレクタ電流にミラーされて、抵抗R4とキャパシタC2に流れ、キャパシタC2に充電される。ケーブル非接続時に検出される電圧は、信号Vinが交流の場合は前記したように間欠的であり、トランジスタQ8に流れる電流は矩形のパルス電流となり、このパルス電流がキャパシタC2に充電され、接続点Sに積分電圧VSが生成される。
The integrating
第2比較器15は、差動回路を構成するNPNトランジスタQ9,Q10、能動負荷を構成するカレントミラー接続のPNPトランジスタQ11,Q12、電圧源V5、電流源I2からなる。接続点Sの積分電圧VSが電圧源V5の電圧V5よりも高くなると、トランジスタQ9がオンして電流源I2の定電流I2をトランジスタQ11のコレクタ電流からトランジスタQ12のコレクタ電流にミラーさせ、出力端子16に出力する。
The
以上により、ケーブル接続時は、トランジスタQ1がオンしないので、第1比較器13、積分回路14、第2比較器15は動作せず、出力端子16はハイインピーダンスとなる。一方、ケーブル非接続時には、トランジスタQ1が少なくとも間欠的にオンし、第1比較器13、積分回路14、第2比較器15が動作し、出力端子16に定電流I2が流れ出し、ケーブルが接続されていない状態を示すことができる。なお、キャパシタC2の電荷は、トランジスタQ8がオフしている期間はトランジスタQ9のベース電流として消費されるので、トランジスタQ8を流れる電流のデューティが最低の場合であっても、積分電圧VsがトランジスタQ9をオンさせ続けるように、トランジスタQ8を流れる電流の値、抵抗R4とキャパシタC2の値を設定する。
As described above, since the transistor Q1 is not turned on when the cable is connected, the
なお、図3に示したケーブル接続検出回路10において、ケーブルの接続/非接続を示す信号は、少なくとも電圧検出回路12の共通接続点Bの電圧VBのレベルよって示される(非接続時は少なくとも間欠的に検出電圧が得られる。)ので、それ以降の比較器等の回路構成は、その検出した電圧VBに基づき、ケーブルの接続/非接続を示す信号を生成するものであればよい。また、図3のケーブル接続検出回路10では、すべてバイポーラトランジスタを用いたが、FETトランジスタを用いることも、当然ながら可能である。
In the cable
10:本発明のケーブル接続検出回路
20:第1の機器
30:第2の機器
40:ケーブル
50:従来のケーブル接続検出回路
10: Cable connection detection circuit of the present invention 20: First device 30: Second device 40: Cable 50: Conventional cable connection detection circuit
Claims (3)
前記第1の機器の前記キャパシタと前記第1のマッチング抵抗との第1の共通接続点の電圧を検出する電圧検出回路と、該電圧検出回路で検出される電圧が予め設定した閾値電圧を超えるとき前記ケーブルが非接続であり、前記閾値電圧未満のとき前記ケーブルが接続されていることを示す信号を出力する比較器と、を有することを特徴とするケーブル接続検出回路。 The output terminal of the first device comprising a driver circuit, a DC cut capacitor connected to the output side of the driver circuit, and a first matching resistor connected between the capacitor and the output terminal; A cable connection detection circuit for detecting connection / disconnection of a cable connected between the input terminal of the second device having a second matching resistor connected between the input terminal and the ground,
A voltage detection circuit for detecting a voltage at a first common connection point between the capacitor and the first matching resistor of the first device, and a voltage detected by the voltage detection circuit exceeds a preset threshold voltage And a comparator that outputs a signal indicating that the cable is connected when the cable is disconnected and is less than the threshold voltage.
前記電圧検出回路は、電源端子に一端が接続される第1の抵抗の他端と前記第1の共通接続点に一端が接続される第2の抵抗の他端を第2の共通接続点に接続してなり、且つ該第1および第2の抵抗の抵抗値は前記第1および第2のマッチング抵抗の値が無視できる程度に大きく、且つ前記第1の抵抗に対して第2の抵抗の値が大きく、
前記比較器の前記閾値電圧は、前記ケーブルの接続時の前記ドライバ回路の最大出力時の前記第2の共通接続点の電圧値よりも高く、且つ前記ケーブルの非接続時の前記第2の共通接続点の直流電圧よりも低い値に設定されていることを特徴とするケーブル接続検出回路。 In the cable connection detection circuit according to claim 1,
In the voltage detection circuit, the other end of the first resistor whose one end is connected to the power supply terminal and the other end of the second resistor whose one end is connected to the first common connection point are used as the second common connection point. And the resistance values of the first and second resistors are so large that the values of the first and second matching resistors are negligible, and the second resistor has a resistance value higher than that of the first resistor. Value is large,
The threshold voltage of the comparator is higher than a voltage value of the second common connection point at the maximum output of the driver circuit when the cable is connected, and the second common voltage when the cable is not connected. A cable connection detection circuit characterized by being set to a value lower than the DC voltage at the connection point.
前記比較器で検出された信号を積分する積分回路と、該積分回路の積分電圧が所定値になったとき、ケーブルが非接続を示す別の信号を出力する別の比較器と、を有することを特徴とするケーブル接続検出回路。
In the cable connection detection circuit according to claim 1 or 2,
An integration circuit that integrates the signal detected by the comparator; and another comparator that outputs another signal indicating that the cable is disconnected when the integration voltage of the integration circuit reaches a predetermined value. A cable connection detection circuit.
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