JP4048404B2

JP4048404B2 - Level modulator

Info

Publication number: JP4048404B2
Application number: JP2000357164A
Authority: JP
Inventors: 弥生高向
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2000-11-24
Filing date: 2000-11-24
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2020-11-24
Also published as: JP2002164943A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＭＡＵの送信ブロックに用いて好適なレベルモジュレータの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８に従来のレベルモジュレータの回路を示す。この図において信号ｔｘｅは通信を制御する信号であり、通信時にハイレベル、非通信時にローレベルに設定する。アンプ９１の非反転入力にはＶＳＬの電圧が入力されるので、抵抗９２にはＶＳＬ／Ｒａの電流が流れる。なお、Ｒａは抵抗９２の抵抗値である。
【０００３】
回路構成上、トランジスタ９３のコレクタ電流Ｉａは、信号ｔｘｅ＝Ｌのときスイッチングされ、抵抗９２に流れる電流値と同じになる。従って、信号ｔｘｅはハイレベルのときはＩａ＝０、信号ｔｘｅがローレベルのときはＩａ＝ＶＳＬ／Ｒａになる。
【０００４】
また、アンプ９４の非反転入力にはＶＴＸの電圧が印加されるので、抵抗９５に流れる電流値はＶＴＸ／（２＊Ｒａ）になる。２＊Ｒａは抵抗９５の抵抗値である。回路構成上電流Ｉｂはこの抵抗９５に流れる電流値と同じ値になる。
【０００５】
通信時には、電流Ｉｔは通信されるデータに従って＋Ｉｏと−Ｉｏの２値を取り、非通信時には０になる。これらの関係により、アンプ９６の出力、すなわちレベルモジュレータの出力ＶＤＲＶは、
ＶＤＲＶ＝ＶＡ＋（−Ｉａ＋Ｉｂ−Ｉｔ）＊Ｒｆ
に制御される。なお、ＶＡはアンプ９６の非反転入力端子に印加される電圧、Ｒｆはアンプ９６の帰還抵抗の抵抗値である。
【０００６】
図９に、出力ＶＤＲＶと信号ｔｘｅ、電流Ｉａ、Ｉｔの関係をまとめた表を示す。すなわち出力ＶＤＲＶは、ＶＳＬ＝ＶＴＸ＝０のときはＶＡを中心にして２＊Ｉｏ＊Ｒｆの振幅で変化し、ＶＳＬ＝０のときはＶＡ＋ＶＴＸ＊Ｒｆ／（２＊Ｒａ）の振幅で変化する。また、ＶＳＬ＝Ｉｏ＊Ｒａのときは、出力ＶＤＲＶはＶＡ−Ｉｏ＊Ｒｆから２＊Ｉｏ＊Ｒｆまで片振れで変化する。これにより、ＶＴＸはレベルシフト信号として、ＶＳＬはローパワーシグナリングに用いることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなレベルモジュレータには、次のような課題があった。
【０００８】
図８に示したレベルモジュレータの回路は複雑であり、回路規模が大きくなる。そのため、ＩＣ化したときにチップの面積が大きくなり、開発費用および製品であるＩＣの単価が高くなってしまうという課題があった。
【０００９】
また、ローパワーシグナリングの機能は使用する予定がなく、余計な機能となっている。そのため、更に回路が複雑になってしまっていたという課題もあった。
【００１０】
従って本発明が解決しようとする課題は、回路構成が簡単でＩＣ化する際のコストダウンが可能なレベルモジュレータを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、電子部品を介してあるいは直接第１の信号が印可される第１の端子と、この第１の端子に印可された前記第１の信号が入力される第１の増幅器と、その入力と出力の間に帰還抵抗が接続され、抵抗を介して前記第１の増幅器の出力が入力される第２の増幅器と、前記第１の増幅器の出力が印加され、前記第２の増幅器の出力値を変更する電流を出し入れする第２の端子と、前記第２の増幅器の入力と前記抵抗の接続点に接続され、前記第１の増幅器の出力とは独立に設定でき、通信データによって２値を取る電流を注入する第３の端子と、を具備し、前記第２の増幅器の出力を出力とするようにしたものである。構成が簡単になる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、第１の端子と第２の端子との間に時定数回路を接続するようにしたものである。電源投入時の突入電流をコントロールすることができる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の発明において、２本の抵抗とコンデンサをこの順に接続した直列回路を用い、この直列回路の抵抗側の開放端を第２の端子に接続し、２本の抵抗の接続点を第１に端子に接続して、コンデンサ側の開放端を共通電位点に接続するようにしたものである。簡単な構成で時定数回路が実現できる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、第1及び第2の端子間に第1の抵抗を、第１端子と定電位に間にスイッチと第2の抵抗を直列に接続し、スイッチと第2の抵抗を介して増幅器に信号入力するようにしたものである。スイッチを切替えることによって出力信号のレベルを変えることができる。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１または請求項４記載の発明において、第１の抵抗とスイッチ素子と第２の抵抗をこの順で接続した直列回路を用い、この直列回路の第１の抵抗側の開放端を第２の端子に接続し、第１の抵抗とスイッチ素子の接続点を第１の端子に接続して、第２の抵抗側の開放端を定電位点に接続するようにしたものである。簡単な構成でレベルシフト回路を構成することができる。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項４または請求項５記載の発明において、第１の抵抗とスイッチ素子と第２の抵抗をこの順に接続した直列回路を複数個用い、これらの直列回路の第１の抵抗側の開放端を第２の端子に接続し、第１の抵抗とスイッチ素子の接続点を第１の端子に接続して、第２の抵抗側の開放端を定電位点に接続するようにして、これらのスイッチ素子の内少なくとも１つをオンにするようにしたものである。簡単な構成で複数のレベルを設定することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、図に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１は本発明に係るレベルモジュレータの一実施例を示す構成図である。図1において、１１はアンプであり、その反転入力は端子ＳＴ０ＰＮに接続される。端子ＳＴ０ＰＮには電圧信号が印加され、この電圧信号によってアンプ１１の出力電圧Ｖ１が決定される。ＳＴ０Ｐ０は電流を出し入れする端子であり、アンプ１１の出力に流入する電流がＩ１である。
【００１８】
１３はアンプであり、その反転入力と出力の間には抵抗値Ｒｆの帰還抵抗１４が接続され、反転入力とアンプ１１の出力との間は抵抗値Ｒ０の抵抗１２を介して接続される。また、反転入力には電流Ｉｔが注入される。電流Ｉｔは通信データによって＋Ｉｏと−Ｉｏの２値を取る。アンプ１３の出力がこのレベルモジュレータの出力ＶＤＲＶになる。なお、アンプ１１とアンプ１３の非反転入力は一定電圧ＶＡに接続される。
【００１９】
このような構成において、出力ＶＤＲＶの値は端子ＳＴ０Ｐ０に流入する電流値Ｉ１によって変更することができる。この関係を図２に示す。すなわち、出力ＶＤＲＶは、
VDRV＝VA+(I1−It)*Rf
になり、電流Ｉ１の値を変えることにより、出力ＶＤＲＶのレベルを自由に変更することができる。なお、信号ｔｘｅは通信時に１、非通信時に０になる信号であり、０のときはＩｔは０、１のときはＩｔは＋Ｉ０と−Ｉ０の２値を取る。
【００２０】
図１に示したレベルモジュレータは、ＳＴ０Ｐ０端子、ＳＴ０ＰＮ端子に種々の回路を接続することにより、いろいろな機能を持たせることができる。図３に、このレベルモジュレータをＭＡＵの送信ブロックに応用した例を示す。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００２１】
図３において、２はＭＡＵの送信ブロックであり、その内部はＭＤＳインターフェイス２１およびレベルモジュレータ１で構成される。レベルモジュレータ１は、例えば図１でその構成を示したものを使用する。ＭＤＳインターフェイス２１には通信するデータおよび制御信号であるＴＸＥ、ＴＸＳが入力され、レベルモジュレータ１に信号（例えば図１のＩｔ）を出力する。
【００２２】
３は出力回路であり、レベルモジュレータ２の出力ＶＤＲＶが入力され、その出力は外部接続端子に出力される。このような構成において、レベルモジュレータ１の端子ＳＴ０Ｐ０およびＳＴ０ＰＮに印加する信号を変化させることにより、出力ＶＤＲＶのレベルを変更することができる。
【００２３】
図４に、本発明に係るレベルレギュレータの他の実施例を示す。この実施例は、バスパワード機器でレベルモジュレータの出力がバスパワード回路の電流出力制御信号として用いられた場合の、電源が入ったときの機器への突入電流をコントロールするための実施例である。なお、図１および図３と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００２４】
図４において、４は時定数回路であり、抵抗Ｒ２、Ｒ１およびコンデンサＣ１の直列回路で構成されている。抵抗Ｒ２の一端はレベルモジュレータ１のＳＰ０Ｐ０端子に接続され、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ１の接続点は同レベルモジュレータ１のＳＴ０ＰＮ端子に接続される。また、コンデンサＣ１の他端は共通電位点に接続される。５は既知のバスパワード回路であり、レベルモジュレータ１の出力ＶＤＲＶが入力され、その出力はバス接続端子に出力される。
【００２５】
このような構成において、ｔｘｅを０にしてＩｔを０に設定してから電源を投入する。説明を簡単にするために抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の抵抗値が等しいとしてその値をＲ１とし、コンデンサＣ１の容量をＣ１とすると、下記（１）、（２）式が成立する。なお、ｓはラプラス演算子である。
V0＝(1+R1*C1*s／(1+R1*C1*s))*VA ・・・・・・・・・・・・・（１）
VDRV＝VA／(1+R1*C1*s) ・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
【００２６】
電源が投入されると、ＶＡはゼロから正の一定値まで変化する。上記（２）式からわかるように、レベルモジュレータ１の出力ＶＤＲＶはＶＡに対して時定数Ｒ１＊Ｃ１を持つので、この値を調整することによりＶＤＲＶが急激に変化することを防止することができる。そのため、バスパワード回路５の内部のＣＲＴＯＰ出力が定常値よりも低く遷移して、その出力Ｉｏｕｔの急激な変化を抑えることができる。つまり、電源投入時の突入電流に時定数を持たせることができる。なお、通信データであるＩｔの変化に対してはこの時定数は働かないので、通信を阻害することはない。
【００２７】
図５に本発明に係るレベルモジュレータの他の実施例を示す。この実施例は、バスパワード回路の出力Ｉｏｕｔを制御信号によって制御する場合の例である。なお、図４と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図５において、６はレベル制御回路であり抵抗Ｒ２、スイッチ素子ＳＷ１および抵抗Ｒ１が直列に接続されている。スイッチ素子ＳＷ１はＦＥＴ等が用いられる。
【００２８】
抵抗Ｒ２の一端はレベルモジュレータ１のＳＰ０Ｐ０端子に接続され、抵抗Ｒ２とスイッチ素子の接続点はレベルモジュレータ１のＳＴ０ＰＮ端子に接続される。抵抗Ｒ１の一端は一定電圧Ｖｂに接続される。また、スイッチ素子ＳＷ１は信号Ｓ１によってオンオフされる。
【００２９】
バスパワード回路５において、電圧ＶＡは抵抗Ｒ１１、Ｒ１２で分圧され、アンプ５１の反転入力に入力される。Ｒ１０はバスパワード回路５の出力であるＩｏｕｔの電流値を検出する抵抗であり、その検出電圧は抵抗Ｒ１４を介してアンプ５１の非反転入力に入力される。また、レベルモジュレータ１の出力ＶＤＲＶは抵抗Ｒ１３を介して同じくアンプ５１の非反転入力に入力される。
【００３０】
このような構成において、バスパワード回路５の出力Ｉｏｕｔは、下式（３）で求めることができる。なお、各抵抗は同名の抵抗値を有するものとする。

スイッチ素子ＳＷ１がオフのときのＶＤＲＶは、
VDRV＝VA−It*Rf ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４）
同様オンのときは、
VDRV＝VA−It*Rf+R2*Rf*(Vb―VA)／(R0*R1) ・・・・・・・（５）
になる。
【００３１】
これら（４）、（５）式から、スイッチ素子ＳＷ１のオン・オフの切り替えによるＶＤＲＶ、Ｉｏｕｔの変化分ΔVDRV、ΔIoutは、
ΔVDRV＝R2*Rf*(Vb―VA)／(R0*R1) ・・・・・・・・・・・（６）
ΔIout＝(R10+R14)*R2*Rf*(Vb―VA)／(R10*R13*R0*R1) ・・（７）
になる。従って、抵抗R１、R２の値を適当に選ぶことによって、出力電流Ｉｏｕｔを任意の値だけシフトすることができる。
【００３２】
図６に本発明に係るレベルモジュレータの他の実施例を示す。この実施例は図５の実施例例の発展形であり、複数のレベルシフトができるようにしたものである。なお、図５と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００３３】
図６において、７はレベル制御回路であり、抵抗Ｒ３〜Ｒ６およびスイッチ素子ＳＷ２〜ＳＷ４から構成されている。抵抗Ｒ３の一端はレベルモジュレータのＳＰ０Ｐ０端子に接続され、他端は同ＳＴ０ＰＮ端子に接続される。スイッチ子素子ＳＷ２〜ＳＷ４の一端は同じくレベルレギュレータ１のＳＴ０ＰＮ端子に接続され、他端はそれぞれ抵抗Ｒ４〜Ｒ６の一端に接続されている。抵抗Ｒ４〜Ｒ６の他端には一定電圧Ｖｂに接続される。
【００３４】
このような構成において、Ｒ４〜Ｒ６の抵抗値を異ならせ、スイッチ素子ＳＷ２〜ＳＷ４のいずれかをオンして他をオフすると、ＶＤＲＶひいてはＩｏｕｔの値を変化させることができる。すなわち、前記（６）、（７）式において、Ｒ２を抵抗Ｒ３の抵抗値であるＲ３とすると、オンしているスイッチ素子ＳＷ２〜ＳＷ４のオンオフを変えることは、抵抗値Ｒ１を変化させることに相当する。従って、ＶＤＲＶ、Ｉｏｕｔのシフト量ΔＶＤＲＶ，ΔＩｏｕｔを変化させることができる。
【００３５】
なお、スイッチ素子と抵抗は任意の数だけ増やしてもよい。また、複数のスイッチ素子を同時にオンさせるようにすると、少ない素子でより多くの異なったレベルシフト量を作ることができる。更に、ポテンショメータなどを使用して、連続的に変化できるようにしてもよい。
【００３６】
図７に、図１に示したレベルモジュレータをＩＣ化したときの等価回路の例を示す。この図において、８１はＳＴＯＰＮ端子、８２はＳＴ０Ｐ０端子、８３は出力端子ＶＤＲＶである。また、８４は電流Ｉｔの供給端子、８５は電圧ＶＡの供給端子である。更に、８６は抵抗Ｒｆに相当する抵抗、８７は抵抗Ｒ０に相当する抵抗である。このように、簡単な構成でＩＣ化することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、次の効果が期待できる。請求項１記載の発明によれば、電子部品を介してあるいは直接第１の信号が印可される第１の端子と、この第１の端子に印可された前記第１の信号が入力される第１の増幅器と、その入力と出力の間に帰還抵抗が接続され、抵抗を介して前記第１の増幅器の出力が入力される第２の増幅器と、前記第１の増幅器の出力が印加され、前記第２の増幅器の出力値を変更する電流を出し入れする第２の端子と、前記第２の増幅器の入力と前記抵抗の接続点に接続され、前記第１の増幅器の出力とは独立に設定でき、通信データによって２値を取る電流を注入する第３の端子と、を具備し、前記第２の増幅器の出力を出力とするようにした。従来回路に比べて構成が簡単になるのでＩＣ化したときにチップ面積を縮小でき、コストダウンが可能になるという効果がある。
【００３８】
図８に示した従来回路をＩＣ化すると、増幅器μＰＣ５０２４をベースにして１０ｍｍ×１４ｍｍのチップ面積が必要になり、開発費用が約５３０万円、量産時のＩＣの単価は約５００円になる。それに対して、本発明の回路構成を用いると、増幅器μＰＣ５０２２をベースにして７ｍｍ×７ｍｍのチップ面積で作ることができるので、開発費用が約４２０万円、量産時の単価が３４０円になり、大幅なコストダウンが見込まれる。
【００３９】
また、第１、第２の端子に外付け回路を付加することにより、種々の機能を有する回路が組めるという汎用性があるという効果もある。
【００４０】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明において、第１の端子と第２の端子との間に時定数回路を接続するようにした。電源投入時の突入電流をコントロールすることができるので、特に本レベルモジュレータの出力を増強したバスパワード回路において大きな効果がある。
【００４１】
請求項３記載の発明によれば、請求項１または請求項２記載の発明において、２本の抵抗とコンデンサをこの順に接続した直列回路を用い、この直列回路の抵抗側の開放端を第２の端子に接続し、２本の抵抗の接続点を第１に端子に接続して、コンデンサ側の開放端を共通電位点に接続するようにした。簡単な構成で時定数回路が実現できるという効果がある。
【００４２】
請求項４記載の発明によれば、請求項１記載の発明において、第1および第2の端子間に第１の抵抗を、第1端子と定電位間にスイッチと第２の抵抗を直列接続し、スイッチと第2の抵抗を介して増幅器に信号入力するようにした。スイッチを切替えることによって出力信号のレベルを変えることができるので、このレベルモジュレータの出力、あるいはその出力を電流に変換した出力を制御信号などに用いることができるという効果がある。
【００４３】
請求項５記載の発明によれば、請求項１または請求項４記載の発明において、第１の抵抗とスイッチ素子と第２の抵抗をこの順で接続した直列回路を用い、この直列回路の第１の抵抗側の開放端を第２の端子に接続し、第１の抵抗とスイッチ素子の接続点を第１の端子に接続して、第２の抵抗側の開放端を定電位点に接続するようにした。簡単な構成でレベルシフト回路を構成することができるという効果がある。
【００４４】
請求項６記載の発明によれば、請求項４または請求項５記載の発明において、第１の抵抗とスイッチ素子と第２の抵抗をこの順に接続した直列回路を複数個用い、これらの直列回路の第１の抵抗側の開放端を第２の端子に接続し、第１の抵抗とスイッチ素子の接続点を第１の端子に接続して、第２の抵抗側の開放端を定電位点に接続するようにして、これらのスイッチ素子の内少なくとも１つをオンにするようにした。簡単な構成で複数のレベルを設定することができるので、多様な信号として用いることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明に係るレベルモジュレータの出力信号のレベルを説明するための図である。
【図３】本発明のレベルモジュレータをＭＡＵ送信ブロックに用いた構成図である。
【図４】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図５】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図６】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図７】本発明のレベルモジュレータをＩＣ化したときの等価回路である。
【図８】従来のレベルモジュレータの構成図である。
【図９】従来のレベルモジュレータの出力信号を説明するための図である。
【符号の説明】
１レベルモジュレータ
１１，１３増幅器
１２，１４抵抗
２ＭＡＵの送信ブロック
２１ＭＤＳインターフェイス
４時定数回路
５バスパワード回路
６，７レベル制御回路
ＳＴ０ＰＮ、ＳＴ０Ｐ０端子
ＶＤＲＶ出力[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement of a level modulator suitable for use in a MAU transmission block.
[0002]
[Prior art]
FIG. 8 shows a circuit of a conventional level modulator. In this figure, a signal tex is a signal for controlling communication, and is set to a high level during communication and to a low level during non-communication. Since the VSL voltage is input to the non-inverting input of the amplifier 91, a current of VSL / Ra flows through the resistor 92. Note that Ra is the resistance value of the resistor 92.
[0003]
Due to the circuit configuration, the collector current Ia of the transistor 93 is switched when the signal txe = L, and becomes the same as the current value flowing through the resistor 92. Therefore, when the signal txe is at a high level, Ia = 0, and when the signal txe is at a low level, Ia = VSL / Ra.
[0004]
Further, since the voltage of VTX is applied to the non-inverting input of the amplifier 94, the value of the current flowing through the resistor 95 is VTX / (2 * Ra). 2 * Ra is the resistance value of the resistor 95. The current Ib has the same value as the current flowing through the resistor 95 in terms of circuit configuration.
[0005]
At the time of communication, the current It takes a binary value of + Io and -Io according to the data to be communicated and becomes 0 at the time of non-communication. Due to these relationships, the output of the amplifier 96, that is, the output VDRV of the level modulator is
VDRV = VA + (− Ia + Ib−It) * Rf
Controlled. VA is a voltage applied to the non-inverting input terminal of the amplifier 96, and Rf is a resistance value of the feedback resistor of the amplifier 96.
[0006]
FIG. 9 shows a table summarizing the relationship between the output VDRV, the signal txe, and the currents Ia and It. That is, the output VDRV changes with an amplitude of 2 * Io * Rf around VA when VSL = VTX = 0, and changes with an amplitude of VA + VTX * Rf / (2 * Ra) when VSL = 0. Further, when VSL = Io * Ra, the output VDRV changes from VA-Io * Rf to 2 * Io * Rf with one swing. Thus, VTX can be used as a level shift signal and VSL can be used for low power signaling.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, such a level modulator has the following problems.
[0008]
The circuit of the level modulator shown in FIG. 8 is complicated and the circuit scale becomes large. For this reason, there is a problem in that the area of the chip becomes large when an IC is formed, and the development cost and the unit price of the IC as a product are increased.
[0009]
Also, the low power signaling function is not planned to be used and is an extra function. Therefore, there was a problem that the circuit was further complicated.
[0010]
Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a level modulator that has a simple circuit configuration and can be reduced in cost when integrated into an IC.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve such a problem, the invention according to claim 1 of the present invention includes a first terminal to which a first signal is applied via an electronic component or directly, and an application to the first terminal. A first amplifier to which the first signal is input, and a second amplifier to which a feedback resistor is connected between the input and the output, and an output of the first amplifier is input through the resistor; The output of the first amplifier is applied, connected to a second terminal for taking in and out a current that changes the output value of the second amplifier, and to a connection point between the input of the second amplifier and the resistor; A third terminal for injecting a binary current according to communication data, which can be set independently from the output of the first amplifier, and the output of the second amplifier is used as an output. It is. Configuration is simplified.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, a time constant circuit is connected between the first terminal and the second terminal. Inrush current at power-on can be controlled.
[0013]
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein a series circuit in which two resistors and a capacitor are connected in this order is used, and the open end on the resistance side of the series circuit is connected to the second terminal. The connection point of the two resistors is first connected to the terminal, and the open end on the capacitor side is connected to the common potential point. A time constant circuit can be realized with a simple configuration.
[0014]
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the first resistor is connected between the first and second terminals, and the switch and the second resistor are connected in series between the first terminal and the constant potential. A signal is input to the amplifier via the switch and the second resistor. The level of the output signal can be changed by switching the switch.
[0015]
According to a fifth aspect of the present invention, in the first or fourth aspect of the invention, a series circuit in which the first resistor, the switch element, and the second resistor are connected in this order is used. The open end on the resistance side is connected to the second terminal, the connection point between the first resistor and the switch element is connected to the first terminal, and the open end on the second resistance side is connected to the constant potential point. It is a thing. The level shift circuit can be configured with a simple configuration.
[0016]
The invention according to claim 6 is the invention according to claim 4 or claim 5, wherein a plurality of series circuits in which the first resistor, the switch element, and the second resistor are connected in this order are used. The open end on the resistance side of 1 is connected to the second terminal, the connection point of the first resistor and the switch element is connected to the first terminal, and the open end on the second resistance side is connected to the constant potential point Thus, at least one of these switch elements is turned on. Multiple levels can be set with a simple configuration.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a level modulator according to the present invention. In FIG. 1, 11 is an amplifier whose inverting input is connected to the terminal ST0PN. A voltage signal is applied to the terminal ST0PN, and the output voltage V1 of the amplifier 11 is determined by this voltage signal. ST0P0 is a terminal for inputting and outputting current, and the current flowing into the output of the amplifier 11 is I1.
[0018]
Reference numeral 13 denotes an amplifier. A feedback resistor 14 having a resistance value Rf is connected between an inverting input and an output thereof, and an inverting input and an output of the amplifier 11 are connected via a resistor 12 having a resistance value R0. A current It is injected into the inverting input. The current It takes two values, + Io and -Io, depending on communication data. The output of the amplifier 13 becomes the output VDRV of this level modulator. The non-inverting inputs of the amplifier 11 and the amplifier 13 are connected to a constant voltage VA.
[0019]
In such a configuration, the value of the output VDRV can be changed by the current value I1 flowing into the terminal ST0P0. This relationship is shown in FIG. That is, the output VDRV is
VDRV = VA + (I1-It) * Rf
Thus, the level of the output VDRV can be freely changed by changing the value of the current I1. The signal txe is a signal that becomes 1 at the time of communication and becomes 0 at the time of non-communication.
[0020]
The level modulator shown in FIG. 1 can have various functions by connecting various circuits to the ST0P0 terminal and the ST0PN terminal. FIG. 3 shows an example in which this level modulator is applied to a MAU transmission block. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element as FIG. 1, and description is abbreviate | omitted.
[0021]
In FIG. 3, reference numeral 2 denotes a MAU transmission block, which is composed of an MDS interface 21 and a level modulator 1. As the level modulator 1, for example, the one whose configuration is shown in FIG. 1 is used. Data to be communicated and control signals TXE and TXS are input to the MDS interface 21, and a signal (for example, It of FIG. 1) is output to the level modulator 1.
[0022]
Reference numeral 3 denotes an output circuit, which receives the output VDRV of the level modulator 2 and outputs the output to an external connection terminal. In such a configuration, the level of the output VDRV can be changed by changing the signal applied to the terminals ST0P0 and ST0PN of the level modulator 1.
[0023]
FIG. 4 shows another embodiment of the level regulator according to the present invention. This embodiment is an embodiment for controlling the inrush current to the device when the power is turned on when the output of the level modulator is used as a current output control signal of the bus powered circuit in the bus powered device. The same elements as those in FIGS. 1 and 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0024]
In FIG. 4, 4 is a time constant circuit, which is composed of a series circuit of resistors R2 and R1 and a capacitor C1. One end of the resistor R2 is connected to the SP0P0 terminal of the level modulator 1, and the connection point between the resistor R2 and the resistor R1 is connected to the ST0PN terminal of the level modulator 1. The other end of the capacitor C1 is connected to a common potential point. Reference numeral 5 denotes a known bus-powered circuit, to which the output VDRV of the level modulator 1 is inputted, and its output is outputted to the bus connection terminal.
[0025]
In such a configuration, power is turned on after setting tex to 0 and It to 0. In order to simplify the explanation, assuming that the resistance values of the resistor R1 and the resistor R2 are equal and the value is R1, and the capacitance of the capacitor C1 is C1, the following equations (1) and (2) are established. Note that s is a Laplace operator.
V0 = (1 + R1 * C1 * s / (1 + R1 * C1 * s)) * VA (1)
VDRV = VA / (1 + R1 * C1 * s) (2)
[0026]
When the power is turned on, VA changes from zero to a constant positive value. As can be seen from the above equation (2), the output VDRV of the level modulator 1 has a time constant R1 * C1 with respect to VA. Therefore, by adjusting this value, it is possible to prevent VDRV from changing rapidly. . Therefore, the CRTOP output in the bus powered circuit 5 makes a transition lower than the steady value, and a sudden change in the output Iout can be suppressed. That is, a time constant can be given to the inrush current when the power is turned on. Note that this time constant does not work for a change in the communication data It, so communication is not hindered.
[0027]
FIG. 5 shows another embodiment of the level modulator according to the present invention. In this embodiment, the output Iout of the bus powered circuit is controlled by a control signal. Note that the same elements as those in FIG. In FIG. 5, 6 is a level control circuit, and a resistor R2, a switch element SW1, and a resistor R1 are connected in series. The switch element SW1 is an FET or the like.
[0028]
One end of the resistor R2 is connected to the SP0P0 terminal of the level modulator 1, and the connection point between the resistor R2 and the switch element is connected to the ST0PN terminal of the level modulator 1. One end of the resistor R1 is connected to the constant voltage Vb. The switch element SW1 is turned on / off by the signal S1.
[0029]
In the bus powered circuit 5, the voltage VA is divided by the resistors R 11 and R 12 and input to the inverting input of the amplifier 51. R10 is a resistor that detects the current value of Iout, which is the output of the bus-powered circuit 5, and the detected voltage is input to the non-inverting input of the amplifier 51 via the resistor R14. The output VDRV of the level modulator 1 is also input to the non-inverting input of the amplifier 51 via the resistor R13.
[0030]
In such a configuration, the output Iout of the bus powered circuit 5 can be obtained by the following equation (3). Each resistor has a resistance value of the same name.

VDRV when the switch element SW1 is OFF is
VDRV = VA-It * Rf (4)
Similarly, when it is on,
VDRV = VA-It * Rf + R2 * Rf * (Vb-VA) / (R0 * R1) (5)
become.
[0031]
From these equations (4) and (5), changes ΔVDRV and ΔIout of VDRV and Iout due to switching of the switch element SW1 on and off are:
ΔVDRV = R2 * Rf * (Vb-VA) / (R0 * R1) (6)
ΔIout = (R10 + R14) * R2 * Rf * (Vb-VA) / (R10 * R13 * R0 * R1) (7)
become. Therefore, the output current Iout can be shifted by an arbitrary value by appropriately selecting the values of the resistors R1 and R2.
[0032]
FIG. 6 shows another embodiment of the level modulator according to the present invention. This embodiment is a development of the embodiment shown in FIG. 5 and is capable of a plurality of level shifts. The same elements as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0033]
In FIG. 6, reference numeral 7 denotes a level control circuit, which includes resistors R3 to R6 and switch elements SW2 to SW4. One end of the resistor R3 is connected to the SP0P0 terminal of the level modulator, and the other end is connected to the ST0PN terminal. Similarly, one end of each of the switch elements SW2 to SW4 is connected to the ST0PN terminal of the level regulator 1, and the other end is connected to one end of each of the resistors R4 to R6. The other ends of the resistors R4 to R6 are connected to a constant voltage Vb.
[0034]
In such a configuration, when the resistance values of R4 to R6 are made different and one of the switch elements SW2 to SW4 is turned on and the other is turned off, the value of VDRV and thus Iout can be changed. That is, in the above equations (6) and (7), when R2 is R3 which is the resistance value of the resistor R3, changing the on / off of the switch elements SW2 to SW4 which are turned on changes the resistance value R1. Equivalent to. Therefore, the shift amounts ΔVDRV and ΔIout of VDRV and Iout can be changed.
[0035]
Note that the switch element and the resistance may be increased by an arbitrary number. If a plurality of switch elements are simultaneously turned on, more different level shift amounts can be made with a smaller number of elements. Further, it may be changed continuously using a potentiometer or the like.
[0036]
FIG. 7 shows an example of an equivalent circuit when the level modulator shown in FIG. In this figure, 81 is a STOPN terminal, 82 is a ST0P0 terminal, and 83 is an output terminal VDRV. Reference numeral 84 denotes a current It supply terminal, and reference numeral 85 denotes a voltage VA supply terminal. Further, 86 is a resistor corresponding to the resistor Rf, and 87 is a resistor corresponding to the resistor R0. Thus, an IC can be realized with a simple configuration.
[0037]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the following effects can be expected according to the present invention. According to the first aspect of the present invention, the first terminal to which the first signal is applied via the electronic component or directly, and the first signal to which the first signal is applied are input. A first amplifier, a feedback resistor connected between the input and output thereof, a second amplifier to which the output of the first amplifier is input via the resistor, and an output of the first amplifier are applied; A second terminal for inputting / outputting a current for changing an output value of the second amplifier, a connection point between the input of the second amplifier and the resistor, and independent setting of the output of the first amplifier And a third terminal for injecting a current that takes a binary value according to communication data , and the output of the second amplifier is used as an output. Since the configuration is simpler than that of the conventional circuit, there is an effect that the chip area can be reduced and the cost can be reduced when an IC is formed.
[0038]
When the conventional circuit shown in FIG. 8 is made into an IC, a chip area of 10 mm × 14 mm is required based on the amplifier μPC5024, the development cost is about 5.3 million yen, and the unit price of the IC in mass production is about 500 yen. On the other hand, if the circuit configuration of the present invention is used, it can be made with a chip area of 7 mm × 7 mm based on the amplifier μPC5022, so that the development cost is about 4.2 million yen and the unit price at mass production is 340 yen. Significant cost reduction is expected.
[0039]
Further, by adding an external circuit to the first and second terminals, there is an effect that there is versatility that a circuit having various functions can be assembled.
[0040]
According to the invention described in claim 2, in the invention described in claim 1, the time constant circuit is connected between the first terminal and the second terminal. Since the inrush current when the power is turned on can be controlled, there is a great effect particularly in the bus powered circuit in which the output of the level modulator is enhanced.
[0041]
According to the third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, a series circuit in which two resistors and a capacitor are connected in this order is used, and the open end on the resistance side of the series circuit is connected to the second end. The connection point of the two resistors is first connected to the terminal, and the open end on the capacitor side is connected to the common potential point. There is an effect that a time constant circuit can be realized with a simple configuration.
[0042]
According to the invention of claim 4, in the invention of claim 1, the first resistor is connected in series between the first and second terminals, and the switch and the second resistor are connected in series between the first terminal and the constant potential. Then, a signal is input to the amplifier through the switch and the second resistor. Since the level of the output signal can be changed by switching the switch, there is an effect that the output of the level modulator or an output obtained by converting the output into a current can be used as a control signal.
[0043]
According to the invention of claim 5, in the invention of claim 1 or claim 4, a series circuit in which the first resistor, the switch element, and the second resistor are connected in this order is used. The open end on the resistance side of 1 is connected to the second terminal, the connection point of the first resistor and the switch element is connected to the first terminal, and the open end on the second resistance side is connected to the constant potential point I tried to do it. There is an effect that the level shift circuit can be configured with a simple configuration.
[0044]
According to the invention described in claim 6, in the invention described in claim 4 or claim 5, a plurality of series circuits in which the first resistor, the switch element, and the second resistor are connected in this order are used, and these series circuits are used. The open end on the first resistor side is connected to the second terminal, the connection point between the first resistor and the switch element is connected to the first terminal, and the open end on the second resistor side is connected to the constant potential point. And at least one of these switch elements is turned on. Since a plurality of levels can be set with a simple configuration, there is an effect that it can be used as various signals.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining the level of an output signal of a level modulator according to the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram in which the level modulator of the present invention is used in a MAU transmission block.
FIG. 4 is a block diagram showing another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram showing another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an equivalent circuit when the level modulator of the present invention is integrated into an IC.
FIG. 8 is a configuration diagram of a conventional level modulator.
FIG. 9 is a diagram for explaining an output signal of a conventional level modulator.
[Explanation of symbols]
1

level modulator

11, 13

amplifier

12, 14 resistor 2 MAU transmission block 21 MDS interface 4 time constant circuit 5 bus powered circuit 6, 7 level control circuit ST0PN, ST0P0 terminal VDRV output

Claims

電子部品を介してあるいは直接第１の信号が印可される第１の端子と、
この第１の端子に印可された前記第１の信号が入力される第１の増幅器と、
その入力と出力の間に帰還抵抗が接続され、抵抗を介して前記第１の増幅器の出力が入力される第２の増幅器と、
前記第１の増幅器の出力が印加され、前記第２の増幅器の出力値を変更する電流を出し入れする第２の端子と、
前記第２の増幅器の入力と前記抵抗の接続点に接続され、前記第１の増幅器の出力とは独立に設定でき、通信データによって２値を取る電流を注入する第３の端子と、
を具備し、前記第２の増幅器の出力を出力とするようにしたことを特徴とするレベルモジュレータ。A first terminal to which a first signal is applied via an electronic component or directly;
A first amplifier to which the first signal applied to the first terminal is input;
A feedback amplifier connected between the input and the output, and a second amplifier to which the output of the first amplifier is input via the resistor;
A second terminal to which the output of the first amplifier is applied, and to and from the current that changes the output value of the second amplifier ;
A third terminal that is connected to a connection point between the input of the second amplifier and the resistor, can be set independently of the output of the first amplifier, and injects a binary current according to communication data ;
A level modulator comprising: the output of the second amplifier as an output.

前記第１の端子と第２の端子との間に時定数回路を接続したことを特徴とする請求項１記載のレベルモジュレータ。 2. The level modulator according to claim 1, wherein a time constant circuit is connected between the first terminal and the second terminal.

第１の抵抗と第２の抵抗とコンデンサをこの順に直列接続し、前記第１の抵抗の前記第２の抵抗が接続されていない一端を前記第２の端子に接続し、前記第１の抵抗と前記第２の抵抗の接続点を前記第１の端子に接続し、前記コンデンサの前記第２の抵抗が接続されていない一端を共通電位点に接続したことを特徴とする請求項１または請求項２記載のレベルモジュレータ。 A first resistor, a second resistor, and a capacitor are connected in series in this order, one end of the first resistor not connected to the second resistor is connected to the second terminal, and the first resistor is connected. The connection point of the second resistor is connected to the first terminal, and one end of the capacitor not connected to the second resistor is connected to a common potential point. Item 3. The level modulator according to Item 2.

レベルシフト回路としてのスイッチング抵抗回路を前記第１および第２の端子に接続し、このレベルシフト回路によって出力された信号を前記第１の端子に入力するようにしたことを特徴とする請求項１記載のレベルモジュレータ。 2. A switching resistor circuit as a level shift circuit is connected to the first and second terminals, and a signal output by the level shift circuit is input to the first terminal. The described level modulator.

第１の抵抗とスイッチ素子と第２の抵抗をこの順に直列接続し、この第１の抵抗の前記スイッチ素子が接続されていない一端を前記第２の端子に接続し、前記第１の抵抗と前記スイッチ素子の接続点を前記第１の端子に接続し、前記第２の抵抗の前記スイッチ素子が接続されていない一端を定電位点に接続して、前記スイッチ素子をオンオフすることによりそのレベルシフトを可能にしたことを特徴とする請求項１または請求項４記載のレベルモジュレータ。 A first resistor, a switch element, and a second resistor are connected in series in this order, one end of the first resistor, to which the switch element is not connected, is connected to the second terminal, and the first resistor, The level of the switch element is connected to the first terminal, one end of the second resistor to which the switch element is not connected is connected to a constant potential point, and the switch element is turned on and off to achieve the level. 5. The level modulator according to claim 1, wherein shift is enabled.

第１の抵抗とスイッチ素子と第２の抵抗からなる直列回路を複数個有し、これら各直列回路の各々の前記第１の抵抗の前記スイッチ素子が接続されていない一端を前記第２の端子に接続し、前記直列回路の各々の前記第１の抵抗と前記スイッチ素子との接続点を前記第１の端子に接続し、前記直列回路の各々の前記第２の抵抗の前記スイッチが接続されていない一端を定電位点に接続すると共に、前記直列回路内の前記スイッチ素子の少なくとも１つをオンにすることにより数段階にレベルシフトするようにしたことを特徴とする請求項４または請求項５記載のレベルモジュレータ。 A plurality of series circuits each including a first resistor, a switch element, and a second resistor are provided, and one end of each of the series resistors to which the switch element is not connected is connected to the second terminal. Connected to the first terminal of each of the series circuits and the switch element, and connected to the switch of the second resistor of each of the series circuits. The level shift is performed in several stages by connecting at least one not-connected end to a constant potential point and turning on at least one of the switch elements in the series circuit. 5. The level modulator according to 5.