JP4623190B2 - Differential communication device - Google Patents
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Description
本発明は、一対の通信線を介してノード間における給電および通信を行う2線式の差動通信装置に関するものである。 The present invention relates to a two-wire differential communication device that performs power feeding and communication between nodes via a pair of communication lines.
従来より、一対の通信線を介し同期したデータ信号を伝送する2線式の差動通信の技術が知られている。このような技術は、例えば、自動車内の通信装置の一部として実用化されている。また、近年、自動車において、車両制御の高精度化や高機能化に伴い、様々な車両情報を取得するために、多数のセンサ装置が用いられている。そして、車両の衝突時等にエアバッグやシートベルトプリテンショナ等の乗員保護装置を起動する乗員保護装置起動システムにおいては、マスタノードとしての電子制御装置(ECU)と、スレーブノードとしての各種センサ(加速度センサ、乗員センサ等)やエアバッグ用スクイブ(点火装置)とが、それぞれ一対の通信線によって接続されて差動通信を行っている。また、特開2003−46655号公報(特許文献1)には、マスタノードとスレーブノードが相互通信すると共に、マスタノードからスレーブノードへ電力を供給する2線式の差動通信装置が開示されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a two-wire differential communication technique for transmitting synchronized data signals via a pair of communication lines is known. Such a technique is put into practical use as a part of a communication device in an automobile, for example. In recent years, many sensor devices are used in automobiles to acquire various types of vehicle information as vehicle control becomes more accurate and has higher functions. In an occupant protection device activation system that activates an occupant protection device such as an airbag or a seat belt pretensioner at the time of a vehicle collision or the like, an electronic control unit (ECU) as a master node and various sensors ( An acceleration sensor, an occupant sensor, etc.) and an air bag squib (ignition device) are connected to each other by a pair of communication lines to perform differential communication. Japanese Patent Laying-Open No. 2003-46655 (Patent Document 1) discloses a two-wire differential communication device that communicates between a master node and a slave node and supplies power from the master node to the slave node. Yes.
ここで、上述した2線式の差動通信装置は、ツイストペアケーブルなどの平衡ケーブルを用いているため、シングルエンドである不平衡型の通信と比較して、電磁干渉が少なくグランドレベルに左右されないため耐ノイズ性にも優れている。しかし、コモンモードノイズをさらに抑止または除去するするためには、特許文献1にあるように、コンデンサやコモンモードチョークコイルなどを回路内に配置して対策することが考えられる。その他、特開2007−267363号公報(特許文献2)には、スレーブノード全体のインピーダンスを所定値に調整する回路基板装置が開示されている。
しかし、このような対策を施しても、回路内の各ノードの位置や、各ノードに対するコンデンサなどの位置に影響され、外部ノイズの抑制または除去が十分でない場合がある。これにより、回路内に配置されたセンサ素子から出力される値が変動し、受信側において出力値を誤認してしまうおそれがある。従って、スレーブノードの電源回路やセンサ素子の近傍にさらにコンデンサなどの追加が必要となっていた。 However, even if such measures are taken, there are cases where the suppression or removal of external noise is not sufficient due to the influence of the position of each node in the circuit and the position of a capacitor or the like with respect to each node. As a result, the value output from the sensor element arranged in the circuit fluctuates, and the output value may be mistaken on the receiving side. Therefore, it is necessary to add a capacitor or the like in the vicinity of the power supply circuit or sensor element of the slave node.
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、一対の通信線に印加した外部ノイズに対して優れた耐ノイズ性を示すと共に、マスタノードからスレーブノードへの給電およびデータ通信が可能な2線式の差動通信装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and exhibits excellent noise resistance against external noise applied to a pair of communication lines, and enables power supply and data communication from a master node to a slave node. An object of the present invention is to provide a wire-type differential communication device.
上記の課題を解決するため、請求項1に記載の発明の構成上の特徴は、
マスタICと、
一対の通信線により前記マスタICと差動通信するスレーブICであって、前記一対の通信線を介して前記マスタICから給電される電力を蓄電可能な電源回路を有するスレーブICと、
前記電源回路と接続された電源ラインおよびグランドラインを介して前記スレーブICから給電され、前記スレーブICからの給電電圧に応じた出力電圧を前記スレーブICへ出力し、前記スレーブICと別体に形成されたセンサ素子と、
を備える差動通信装置において、
前記スレーブICの出力端子と前記センサ素子の入力端子との区間を第一の線路間とし、
前記電源回路の出力端子と前記スレーブICの出力端子との区間を第二の線路間とし、
前記第一の線路間に挿入される容量素子の端子と前記スレーブICの出力端子との区間を第三の線路間とし、
前記第一から第三の線路間の少なくとも一つの線路間において、前記電源ラインおよび前記グランドラインのインピーダンスを等しく設定することである。
In order to solve the above problems, the structural features of the invention described in claim 1 are:
A master IC;
A slave IC that differentially communicates with the master IC via a pair of communication lines, the slave IC having a power supply circuit capable of storing power supplied from the master IC via the pair of communication lines;
Power is supplied from the slave IC via a power supply line and a ground line connected to the power supply circuit, and an output voltage corresponding to the supply voltage from the slave IC is output to the slave IC, and formed separately from the slave IC. A sensor element,
In a differential communication device comprising:
The section between the output terminal of the slave IC and the input terminal of the sensor element is between the first lines,
The section between the output terminal of the power supply circuit and the output terminal of the slave IC is between the second lines,
The section between the terminal of the capacitive element inserted between the first lines and the output terminal of the slave IC is between the third lines,
The impedance of the power supply line and the ground line is set to be equal between at least one line between the first to third lines.
請求項2に記載の発明の構成上の特徴は、
マスタICと、
一対の通信線により前記マスタICと差動通信するスレーブICと、
を備える差動通信装置において、
前記スレーブICは、
前記一対の通信線を介して前記マスタICと差動通信する入出力回路と、
前記入出力回路を介して前記マスタICから給電される電力を蓄電可能な電源回路と、
前記電源回路と接続された電源ラインおよびグランドラインを介して前記電源回路から給電され、前記電源回路からの給電電圧に応じた出力電圧を前記入出力回路へ出力するセンサ素子と、
を備え、
前記電源回路の出力端子と前記センサ素子の入力端子の区間を第四の線路間とし、
前記第四の線路間に挿入される容量素子の端子と前記電源回路の出力端子との区間を第五の線路間とし、
前記第四から第五の線路間の少なくとも一方の線路間において、前記電源ラインおよび前記グランドラインのインピーダンスを等しく設定することである。
The structural features of the invention according to
A master IC;
A slave IC that performs differential communication with the master IC through a pair of communication lines;
In a differential communication device comprising:
The slave IC is
An input / output circuit that performs differential communication with the master IC via the pair of communication lines;
A power supply circuit capable of storing electric power fed from the master IC via the input / output circuit;
A sensor element that is fed from the power supply circuit via a power supply line and a ground line connected to the power supply circuit, and outputs an output voltage corresponding to the power supply voltage from the power supply circuit to the input / output circuit;
With
The section between the output terminal of the power supply circuit and the input terminal of the sensor element is between the fourth line,
The section between the terminal of the capacitive element inserted between the fourth line and the output terminal of the power supply circuit is between the fifth line,
The impedance of the power supply line and the ground line is set to be equal between at least one of the fourth to fifth lines.
請求項3に記載の発明の構成上の特徴は、請求項1または2において、
前記線路間における前記電源ラインおよび前記グランドラインの線長さを等しく設定することにより、前記線路間における前記インピーダンスを等しく設定することである。
The structural feature of the invention described in
The impedance between the lines is set equal by setting the line lengths of the power supply line and the ground line between the lines equal.
請求項1に係る発明によると、差動通信装置は、一対の通信線を介してマスタICと差動通信するスレーブICとセンサ素子とは別体に形成される構成となっている。この差動通信装置において、上記の特徴的な構成を有することで、外部ノイズが一対の通信線に印加された場合において、外部ノイズの影響によってセンサ素子が出力する値が変動することを抑制できる。この効果を奏する理由について、以下に説明する。 According to the first aspect of the present invention, the differential communication device is configured such that the slave IC and the sensor element that perform differential communication with the master IC via a pair of communication lines are formed separately. In this differential communication device, by having the above-described characteristic configuration, when external noise is applied to a pair of communication lines, it is possible to suppress fluctuations in the value output by the sensor element due to the influence of external noise. . The reason for this effect will be described below.
2線式の差動通信が不平衡型の通信と比較して耐ノイズ性に優れているのは、ツイストペアケーブルなどの平衡ケーブルに印加する外部ノイズが同相の電圧ノイズであれば、それぞれの通信線における電圧値に影響はあるものの、その差分に影響はないものと考えられるからである。つまり、2線式の差動通信は、それぞれの通信線における電位差によってデータ通信を行うため、外部ノイズの影響を受けにくく、耐ノイズ性に優れる通信手段となっている。 Two-wire differential communication is superior in noise resistance compared to unbalanced communication if external noise applied to a balanced cable such as a twisted pair cable is in-phase voltage noise. This is because the voltage value on the line is affected, but the difference is considered not to be affected. That is, the two-wire differential communication is a communication means that is not easily affected by external noise and excellent in noise resistance because data communication is performed by a potential difference in each communication line.
しかし、実際には2線式の差動通信においても、回路内で外部ノイズからの影響を受け、例えば、スレーブノードとしてスレーブICに接続されたセンサ素子の出力値が変動してしまうことがあった。そのため、スレーブICの出力端子とセンサ素子の入力端子の間にコンデンサなどを配置することで、センサ素子の出力値への影響を低減していた。 However, actually, even in 2-wire differential communication, the output value of a sensor element connected to a slave IC as a slave node may fluctuate due to the influence of external noise in the circuit. It was. Therefore, by arranging a capacitor or the like between the output terminal of the slave IC and the input terminal of the sensor element, the influence on the output value of the sensor element has been reduced.
このような課題に対し、回路内で各素子を接続するそれぞれの区間において、電源ラインおよびグランドラインのインピーダンスの違いが一因であることを解明した。つまり、電源ラインおよびグランドラインのインピーダンスが異なることにより、スレーブICに同相で入力した外部ノイズに起因する電源ラインの位相とグランドラインの位相とにずれが生じる。この位相のずれは、センサ素子への給電または通信状態に影響し、センサ素子の出力値を変動させる原因となることが分かった。そこで、本願発明では、第一から第三の線路間の少なくとも一つの線路間において、電源ラインおよびグランドラインのインピーダンスを等しく設定することで、外部ノイズに起因する電源ラインの位相とグランドラインの位相のずれを抑制することができる。よって、コモンモードノイズに対し、コンデンサなどをさらに配置することなく、センサ素子の出力値が同相の外部ノイズの影響を受けることを抑制することができる。 To solve this problem, we have clarified that the difference in impedance between the power supply line and the ground line is one factor in each section where each element is connected in the circuit. That is, when the impedances of the power supply line and the ground line are different, there is a difference between the phase of the power supply line and the phase of the ground line due to external noise input to the slave IC in the same phase. It has been found that this phase shift affects the power supply or communication state to the sensor element and causes the output value of the sensor element to fluctuate. Therefore, in the present invention, by setting the impedance of the power supply line and the ground line to be equal between at least one line between the first to third lines, the phase of the power supply line and the phase of the ground line caused by external noise are set. Can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress the output value of the sensor element from being affected by the external noise in the same phase without further disposing a capacitor or the like with respect to the common mode noise.
最も好ましい態様は、第一から第三の線路間全ての電源ラインおよびグランドラインのインピーダンスを等しく設定することである。これにより、より確実に、電源ラインの位相とグランドラインの位相がずれることを抑制できる。ただし、第一から第三の線路間のうち、第二の線路間はスレーブIC内に設けられているため、第二の線路間における位相のずれの影響は、第一、第三の線路間における位相のずれの影響に比べて、それほど大きくないと考えられる。このような場合には、第一の線路間および第三の線路間の電源ラインとグランドラインのインピーダンスを等しく設定することで、十分な効果を得ることができる。さらには、効果の程度は劣るものの、第一の線路間のみ、または、第二の線路間のみにおける電源ラインとグランドラインのインピーダンスを等しく設定することでもある程度の効果を発揮することができる。また、スレーブIC外、すなわち第一、第三の線路間において、他の対策により電源ラインの位相とグランドラインの位相のずれの発生を抑制できる場合には、第二の線路間のみにおける電源ラインとグランドラインのインピーダンスを等しく設定することで、上記効果を奏することができる。 The most preferable mode is to set the impedances of all power supply lines and ground lines between the first to third lines equal. Thereby, it can suppress more reliably that the phase of a power supply line and the phase of a ground line shift. However, among the first to third lines, the second line is provided in the slave IC, so the influence of the phase shift between the second lines is between the first and third lines. It is thought that it is not so large compared with the influence of the phase shift in. In such a case, a sufficient effect can be obtained by setting the impedances of the power supply line and the ground line between the first lines and between the third lines to be equal. Further, although the degree of the effect is inferior, a certain degree of effect can be exhibited by setting the impedances of the power supply line and the ground line only between the first lines or only between the second lines. In addition, when other countermeasures can suppress the occurrence of a phase difference between the phase of the power supply line and the ground line outside the slave IC, that is, between the first and third lines, the power supply line only between the second lines By setting the impedance of the ground line equal to that of the ground line, the above effect can be obtained.
請求項2に係る発明によると、差動通信装置は、スレーブICとセンサ素子とは別体である構成の他、スレーブIC内にセンサ素子が含まれる構成を含むものとなっている。この構成においても、上記請求項1の構成について説明した同様の課題を有する。そして、当該差動通信装置は、上述した課題に対し、第四から第五の線路間の少なくとも一方の線路間において、電源ラインおよびグランドラインのインピーダンスを等しく設定することで、外部ノイズに起因する電源ラインの位相とグランドラインの位相のずれを抑制することができる。つまり、同一のIC内における素子間についても適用することで、コンデンサなどをさらに配置することなく、センサ素子の出力値が同相の外部ノイズの影響を受けることを抑制することができる。 According to the second aspect of the invention, the differential communication device includes a configuration in which the slave IC and the sensor element are separate from each other and a configuration in which the sensor element is included in the slave IC. This configuration also has the same problem as described for the configuration of the first aspect. And the said differential communication apparatus originates in external noise by setting the impedance of a power supply line and a ground line equally between at least one line between the 4th to the 5th line with respect to the subject mentioned above. A shift between the phase of the power supply line and the phase of the ground line can be suppressed. In other words, by applying to the elements in the same IC, it is possible to suppress the output value of the sensor element from being affected by the external noise in the same phase without further arranging a capacitor or the like.
最も好ましい態様は、第四および第五の線路間の電源ラインおよびグランドラインのインピーダンスを等しく設定することである。これにより、確実に、電源ラインの位相とグランドラインの位相がずれることを抑制できる。ただし、第四および第五の線路間のうち、容量素子などとの位置関係から外部ノイズの影響が小さい場合には、どちらか一方のみの線路間において、電源ラインおよびグランドラインのインピーダンスを等しく設定することで、上記効果を十分に奏することができる。 The most preferable aspect is to set the impedances of the power supply line and the ground line between the fourth and fifth lines to be equal. Thereby, it can suppress reliably that the phase of a power supply line and the phase of a ground line shift | deviate. However, if the influence of external noise is small due to the positional relationship with the capacitive element, etc., between the fourth and fifth lines, the impedance of the power line and ground line are set equal between only one of the lines. By doing so, the above-described effects can be sufficiently achieved.
請求項3に係る発明によると、各線路間におけるインピーダンスを簡易に等しく設定することが可能となる。線路間のインピーダンスは、通信線の材質や長さ、断面積などに依存する。一般に、同一のIC内や同一の基板上では各素子を接続する線路は、同一材質とし、且つ、ほぼ同一の断面積とする。そこで、本願発明のように、電源ラインおよびグランドラインの線長さを等しく設定することで、インピーダンスを等しく設定できる。
According to the invention which concerns on
以下、本発明の車両用衝突検知装置を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a vehicle collision detection device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
<第一実施形態>
第一実施形態の差動通信装置を用いた制御装置1の全体構成について、図1を参照して説明する。図1は、差動通信装置を用いた制御装置1のブロック図である。
<First embodiment>
The overall configuration of the control device 1 using the differential communication device of the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram of a control device 1 using a differential communication device.
制御装置1は、図1,2に示すように、一対の通信線2,3と、バッテリ4と、マイコン5と、マスタノード10と、スレーブノード20,30とを主体として構成される。一対の通信線2,3は、マスタノード10と、マスタノード10が給電可能な範囲で多数のスレーブノード20,30とを差動通信可能に接続している。また、バッテリ4は、マイコン5およびマスタノード10に電源電力を給電している。マイコン5は、制御回路12と通信し、乗員保護装置などの起動を制御する電子制御装置(ECU)である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the control device 1 is mainly composed of a pair of
マスタノード10(本発明の「マスタIC」に相当する)は、入出力回路11と、制御回路12を有している。制御回路12は、入出力回路11と一対の通信線2,3とを介して、各スレーブノード20,30と差動通信可能に接続されている。更に、制御回路12は、入出力回路11を介して、一対の通信線2,3の間に電源電力を供給している。また、マスタノード10は、一対の通信線2,3に電位差を付加して印加可能となっている。マスタノード10は高い電圧を小さい出力インピーダンスで出力する。つまり、マスタノード10は、一対の通信線2,3により、スレーブノード20,30と差動通信している。具体的には、マスタノード10は、スレーブノード20,30に電源電力を供給し、スレーブノード20,30へ制御信号を出力し、且つ、スレーブノード20,30から出力信号を入力する。
The master node 10 (corresponding to the “master IC” of the present invention) includes an input /
スレーブノード20,30はそれぞれ、一対の通信線2,3の電位差を検出することにより、マスタノード10の送信データを検出するとともに、一対の通信線2,3の電位または電流値を変化させることにより、マスタノード10に信号を送信する。よって、高電位側の通信線2と低電位側の通信線3との間のパルス電圧または電流により、マスタノード10とスレーブノード20,30は通信する。その他には、マスタノード10が通信線2への給電を規制することにより、通信線2の電位を所定タイミングにて電位を低下させ、高電位と低電位との間のパルス電圧を形成し、特定のスレーブノードに対して命令を送信する。
Each of the
スレーブノード20は、スレーブIC21と加速度センサ22とを有している。スレーブIC21は、一対の通信線2,3を介して入力した電圧に基づいて、加速度センサ22に電源を供給し、且つ、加速度センサ22からの出力信号をマスタノード10へ出力する。加速度センサ22は、スレーブIC21と同一基板上に配置され、車両の加減速による速度変化を検出する。スレーブノード20の詳細な構成は後述する。
The
スレーブノード30は、スレーブIC31とアクチュエータ32とを有している。スレーブIC31は、入出力回路33と、アクチュエータ制御回路34とを有する。マイコン構成のアクチュエータ制御回路34は、アクチュエータ32を駆動制御する制御信号を通信線2,3と入出力回路33を介してマスタノード10から受信している。
The
次に、スレーブノード20の詳細な構成について図2および図3を参照して説明する。図2は、図1におけるマスタノード10とスレーブノード20の詳細な構成を示すブロック図である。図3は、スレーブノード20の端子20a,20bにおける電圧波形を示すグラフである。
Next, a detailed configuration of the
スレーブノード20は、上述したように、同一基板上に配置されたスレーブIC21と加速度センサ22とを有している。スレーブIC21は、入出力回路23と、センサ制御回路24と、電源回路25と、A/D変換回路26とを有する。
As described above, the
入出力回路23は、一対の通信線2,3から得た電源電力をセンサ制御回路24および電源回路25に給電している。詳しくは、入出力回路23は、図示しない蓄電用コンデンサとダイオードにより蓄電回路を構成している。この蓄電用コンデンサは、ダイオードを通じて通信線2の電位が給電するための高電位である場合に充電される。そして、蓄電用コンデンサは、センサ制御回路24や電源回路25に所定の直流電源電圧を印加している。蓄電用コンデンサの正極端は、スレーブノード20の高電位側の電源線である通信線2に接続され、負極端はスレーブノード20の低電位側の電源線である通信線3に接続されている。
The input /
ここで、マスタノード10とスレーブノード20は一対の通信線2,3を介して差動通信を行う。例えば、スレーブノード20の端子20a,20bにおける電圧波形は、図3に示すように、給電フェーズにおける電圧波形と、通信フェーズにおける電圧波形とを有している。給電フェーズは、車体グランドを基準として、一対の通信線2,3を介してマスタノード10がスレーブノード20に直流電圧を供給するフェーズである。通信フェーズは、給電フェーズで供給される直流電圧の範囲内の所定電圧で、一対の通信線2,3の電圧を互いに逆位相となるようにパルス状に変化させることにより、マスタノード10とスレーブノード20との間で通信するフェーズである。この図3に示す電圧波形は、スレーブノード20の端子20a,20bにおける電圧波形であるが、実質的に入出力回路23の入力端子の電圧波形に相当する。
Here, the
スレーブノード20の電源回路25は、給電フェーズにおいて、一対の通信線2,3を介して供給される直流電圧から、加速度センサ22に供給する直流電圧を作り出し蓄電する。そして、電源回路25は、加速度センサ22に対して駆動用の電源電圧を出力する。
In the power supply phase, the
そして、電源回路25は、加速度センサ22と、電源ライン27およびグランドライン28により接続されている。電源ライン27は、正極側であるスレーブIC21の出力端子21aと加速度センサ22の入力端子22aとを接続する基板上配線と、電源回路25の正極側の出力端子25aと正極側のスレーブIC21の出力端子21aとを接続するIC内配線とから構成される。グランドライン28は、負極側であるスレーブIC21の出力端子21bと加速度センサ22の入力端子22bとを接続する基板上配線と、電源回路25の負極側の出力端子25bと負極側のスレーブIC21の出力端子21bとを接続するIC内配線とから構成される。さらに、加速度センサ22と電源回路25との間のノイズを除去または低減するための容量素子として、コンデンサ29が加速度センサ22と並列に接続されている。コンデンサ29の正極端子29aおよび負極端子29bは、それぞれ電源ライン27およびグランドライン28に接続されている。
The
ここで、加速度センサ22は、検出した速度変化に応じて、給電された電圧を変化させて出力信号をA/D変換回路26に送信する。例えば、加速度センサ22の電源回路25から給電電圧が5[V]であって、検出した加速度が0[G]の場合には、中間電圧である2.5[V]の電圧をスレーブIC21のA/D変換回路26に出力する。また、検出した加速度が正の加速度の場合には、その加速度に応じた電圧、例えば、3.5[V]の電圧をスレーブIC21のA/D変換回路26に出力する。このように、加速度センサ22の出力電圧は、加速度センサ22が電源回路25からの給電電圧に応じた出力電圧となる。
Here, the
センサ制御回路24は、マスタノード10の指令に応じて、A/D変換回路26によってA/D変換された加速度センサ22の出力信号を受信する。センサ制御回路24は、電源回路25が加速度センサ22に出力する給電電圧と加速度センサ22の出力信号とに基づいて、加速度センサ22により検出された加速度を演算する。例えば、電源回路25が加速度センサ22に出力する給電電圧が5[V]であって、加速度センサ22からの出力電圧が2.5[V]の場合には、センサ制御回路24は、加速度0[G]を判断する。そして、センサ制御回路24は、演算した加速度情報を、入出力回路23を通じて通信線2,3に送信している。
The
このような差動通信において、従来、一対の通信線2,3に同相の外部ノイズ40が印加された場合に、スレーブIC21の電源回路25が影響を受けると、加速度センサ22に安定した直流電圧を供給できない場合がある。この時、センサ制御回路24が電源回路25に対して加速度センサ22に供給するよう制御した電圧値と、加速度センサ22が実際に給電された電圧値に差異が生じる。加速度センサ22は、検出した速度変化に応じて供給された電圧を変化させる仕様であれば、同相の外部ノイズによって出力信号が変動することになる。そうすると、センサ制御回路24は、加速度センサ22が検出した速度変化とは異なる速度変化として認識することになる。
In such differential communication, conventionally, when the
これに対して、コンデンサなどの容量素子を用いて外部ノイズをフィルタリングすることが考えられるが、十分に外部ノイズを除去または軽減することができない場合があった。さらには、コンデンサは、低コスト化およびスペースの小型化を阻む原因となるため、コンデンサを用いないことが望まれていた。そして、電源回路25と加速度センサ22を接続する2つの通信線、つまり電源ライン27およびグランドライン28のインピーダンスが異なることにより、同相であった外部ノイズの位相がずれることが一因であることが解明された。
On the other hand, it is conceivable to filter external noise using a capacitive element such as a capacitor, but there are cases where external noise cannot be sufficiently removed or reduced. Furthermore, since the capacitor is a cause of hindering cost reduction and space miniaturization, it has been desired not to use the capacitor. One of the causes is that the phase of the external noise that is in phase is shifted due to the difference in impedance between the two communication lines connecting the
ここで、スレーブIC21の出力端子21a,21bとそれぞれ接続された加速度センサ22の入力端子22a,22bの区間を第一の線路間S1とする。同様に、電源回路25の出力端子25a,25bとそれぞれ接続されたスレーブIC21の出力端子21a,21bの区間を第二の線路間S2とする。さらに、スレーブIC21の出力端子21a,21bとそれぞれ接続されたコンデンサ29の正極端子29aおよび負極端子29bの区間を第三の線路間S3とする。
Here, a section between the
本実施形態では、第一の線路間S1、第二の線路間S2、および第三の線路間S3のそれぞれにおける電源ライン27およびグランドライン28の線長さを等しく設定してある。これにより、上記線路間S1〜S3における電源ライン27およびグランドライン28のインピーダンスが等しくなる。従って、一対の通信線2,3に同相の外部ノイズ40が印加されても、電源回路25と加速度センサ22の間において、電源ライン27の位相とグランドライン28の位相がずれることを抑制でき、加速度センサ22への給電を安定化させることができる。その結果、センサ制御回路24が電源回路25に対して加速度センサ22に供給するよう制御した電圧値と、加速度センサ22が実際に給電された電圧値とに、差が生じないようにできる。つまり、センサ制御回路24が演算して得られる加速度は、加速度センサ22が検出した加速度に一致させることができる。
In the present embodiment, the line lengths of the power supply line 27 and the ground line 28 in each of the first inter-line S1, the second inter-line S2, and the third inter-line S3 are set equal. Thereby, the impedances of the power line 27 and the ground line 28 in the line-to-line S1 to S3 become equal. Therefore, even if
また、本実施形態では、線路間S1〜S3のいずれにおいて線長さを等しく設定したが、少なくとも一つの線路間について、線長さを等しくするだけでも効果を奏する。しかし、外部ノイズ40の位相がずれることを防止する観点からは、全ての線路間について線長さを等しくすることが好ましい。
Further, in this embodiment, the line length is set equal in any of the line intervals S1 to S3, but it is effective even if the line length is made equal for at least one line. However, from the viewpoint of preventing the phase of the
<第二実施形態>
第二実施形態の構成について、図4を参照して説明する。図4は、第二実施形態のマスタノード10とスレーブノード120を示すブロック図である。
<Second embodiment>
The configuration of the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a block diagram showing the
ここで、第二実施形態の構成は、主に、第一実施形態の加速度センサ22がスレーブIC21と別体であったのに対し、加速度センサ22がスレーブIC121と一体的に形成されている点が相違する。なお、一対の通信線2,3と、マスタノード10は、第一実施形態とそれぞれ同一であるため、詳細な説明を省略する。以下、相違点のみについて説明する。
Here, the configuration of the second embodiment is mainly that the
ここで、電源回路25の出力端子25a,25bとそれぞれ接続された加速度センサ22の入力端子22a,22bの区間を第四の線路間S4とする。同様に、電源回路25の出力端子25a,25bとそれぞれ接続されたコンデンサ29お正極端子29aおよび負極端子29bの区間を第五の線路間S5とする。
Here, a section between the
本実施形態では、第四の線路間S4、および第五の線路間S5のそれぞれにおける電源ライン27およびグランドライン28の線長さを等しく設定してある。これにより、上記線路間S4,S5における電源ライン27およびグランドライン28のインピーダンスが等しくなる。従って、一対の通信線2,3に同相の外部ノイズ40が印加されても、電源回路25と加速度センサ22の間において、電源ライン27の位相とグランドライン28の位相がずれることを抑制でき、加速度センサ22への給電を安定化させることができる。その結果、センサ制御回路24が電源回路25に対して加速度センサ22に供給するよう制御した電圧値と、加速度センサ22が実際に給電された電圧値とに、差が生じないようにできる。つまり、センサ制御回路24が演算して得られる加速度は、加速度センサ22が検出した加速度に一致させることができる。
In this embodiment, the line lengths of the power supply line 27 and the ground line 28 in the fourth line-to-line S4 and the fifth line-to-line S5 are set to be equal. Thereby, the impedances of the power supply line 27 and the ground line 28 in the line-to-line S4, S5 become equal. Therefore, even if
また、本実施形態では、線路間S4,S5のいずれにおいて線長さを等しく設定したが、少なくとも一つの線路間について、線長さを等しくするだけでも効果を奏する。しかし、外部ノイズ40の位相がずれることを防止する観点からは、両方の線路間について線長さを等しくすることが好ましい。
Further, in this embodiment, the line length is set equal in any of the line spacings S4 and S5, but it is effective even if the line length is equalized in at least one line. However, from the viewpoint of preventing the phase of the
<第一、第二実施形態の変形態様>
上述した第一、第二の実施形態において、センサ素子を加速度センサ22とした。この他に、接触型センサや距離センサなどのセンサ素子としてもよい。この場合でも、差動通信において外部ノイズ40による影響を防止することができる。
<Modification of the first and second embodiments>
In the first and second embodiments described above, the sensor element is the
また、電源ライン27およびグランドライン28のインピーダンスを等しく設定するために、それぞれの線長さを等しくした。この他に、通信線の形状や材質を変更することにより、両通信線のインピーダンスを等しく設定しても良い。このような構成では、例えば、回路の設計上、通信線を迂回させて、等しい長さにできない場合においてもインピーダンスを等しくでき、同様の効果を得られる。 Further, in order to set the impedances of the power supply line 27 and the ground line 28 to be equal, the lengths of the respective lines are made equal. In addition, the impedance of both communication lines may be set equal by changing the shape and material of the communication lines. In such a configuration, for example, even when the communication line is bypassed and cannot be made equal in design due to circuit design, the impedance can be made equal and the same effect can be obtained.
さらに、マスタノード10とスレーブノード20,120とによる2線式の差動通信について説明した。しかし、多線式の差動通信であれば、同相の外部ノイズが種々のサーキットパターンにより位相がずれてセンサ素子の検出値などに影響する場合が考えられる。よって、本実施形態の他に、多線式の差動通信においても、スレーブノードのスレーブIC内で、線長さを等しくするなど、電源ラインおよびグランドラインのインピーダンスを等しく設定することで、同様の効果を得られる。
Further, the two-wire differential communication between the
1、101:制御装置
2:通信線(VHライン)、 3:通信線(VLライン)、 4:バッテリ
5:マイコン(ECU)
10:マスタノード、 11:マスタIC(入出力回路を含む)、 12:制御回路
20、120:スレーブノード、 20a、20b:端子
21、121:スレーブIC、 21a、21b:出力端子
22:加速度センサ(センサ素子)、 22a、22b:入力端子
23:入出力回路、 24:センサ制御回路、
25:電源回路、 25a、25b:出力端子
26:A/D変換回路、 27:電源ライン、 28:グランドライン
29:容量素子(コンデンサ)、 29a、29b:端子
30:スレーブノード、 31:スレーブIC、 32:アクチュエータ
33:入出力回路、 34:アクチュエータ制御回路
40:外部ノイズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 101: Control apparatus 2: Communication line (VH line) 3: Communication line (VL line) 4: Battery 5: Microcomputer (ECU)
10: Master node, 11: Master IC (including input / output circuit), 12:
25: Power supply circuit, 25a, 25b: Output terminal 26: A / D conversion circuit, 27: Power supply line, 28: Ground line 29: Capacitance element (capacitor), 29a, 29b: Terminal 30: Slave node, 31: Slave IC 32: Actuator 33: Input / output circuit 34: Actuator control circuit 40: External noise
Claims (3)
一対の通信線により前記マスタICと差動通信するスレーブICであって、前記一対の通信線を介して前記マスタICから給電される電力を蓄電可能な電源回路を有するスレーブICと、
前記電源回路と接続された電源ラインおよびグランドラインを介して前記スレーブICから給電され、前記スレーブICからの給電電圧に応じた出力電圧を前記スレーブICへ出力し、前記スレーブICと別体に形成されたセンサ素子と、
を備える差動通信装置において、
前記スレーブICの出力端子と前記センサ素子の入力端子との区間を第一の線路間とし、
前記電源回路の出力端子と前記スレーブICの出力端子との区間を第二の線路間とし、
前記第一の線路間に挿入される容量素子の端子と前記スレーブICの出力端子との区間を第三の線路間とし、
前記第一から第三の線路間の少なくとも一つの線路間において、前記電源ラインおよび前記グランドラインのインピーダンスを等しく設定することを特徴とする差動通信装置。 A master IC;
A slave IC that differentially communicates with the master IC via a pair of communication lines, the slave IC having a power supply circuit capable of storing power supplied from the master IC via the pair of communication lines;
Power is supplied from the slave IC via a power supply line and a ground line connected to the power supply circuit, and an output voltage corresponding to the supply voltage from the slave IC is output to the slave IC, and formed separately from the slave IC. A sensor element,
In a differential communication device comprising:
The section between the output terminal of the slave IC and the input terminal of the sensor element is between the first lines,
The section between the output terminal of the power supply circuit and the output terminal of the slave IC is between the second lines,
The section between the terminal of the capacitive element inserted between the first lines and the output terminal of the slave IC is between the third lines,
The differential communication device characterized in that impedances of the power supply line and the ground line are set equal between at least one line between the first to third lines.
一対の通信線により前記マスタICと差動通信するスレーブICと、
を備える差動通信装置において、
前記スレーブICは、
前記一対の通信線を介して前記マスタICと差動通信する入出力回路と、
前記入出力回路を介して前記マスタICから給電される電力を蓄電可能な電源回路と、
前記電源回路と接続された電源ラインおよびグランドラインを介して前記電源回路から給電され、前記電源回路からの給電電圧に応じた出力電圧を前記入出力回路へ出力するセンサ素子と、
を備え、
前記電源回路の出力端子と前記センサ素子の入力端子の区間を第四の線路間とし、
前記第四の線路間に挿入される容量素子の端子と前記電源回路の出力端子との区間を第五の線路間とし、
前記第四から第五の線路間の少なくとも一方の線路間において、前記電源ラインおよび前記グランドラインのインピーダンスを等しく設定することを特徴とする差動通信装置。 A master IC,
A slave IC that performs differential communication with the master IC through a pair of communication lines;
In a differential communication device comprising:
The slave IC is
An input / output circuit that performs differential communication with the master IC via the pair of communication lines;
A power supply circuit capable of storing electric power fed from the master IC via the input / output circuit;
A sensor element that is fed from the power supply circuit via a power supply line and a ground line connected to the power supply circuit, and outputs an output voltage corresponding to the power supply voltage from the power supply circuit to the input / output circuit;
With
The section between the output terminal of the power supply circuit and the input terminal of the sensor element is between the fourth line,
The section between the terminal of the capacitive element inserted between the fourth line and the output terminal of the power supply circuit is between the fifth line,
The differential communication device characterized in that impedances of the power supply line and the ground line are set to be equal between at least one of the fourth to fifth lines.
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