JPS6035858B2 - 双方向伝送方式 - Google Patents

双方向伝送方式

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JPS6035858B2
JPS6035858B2 JP53138870A JP13887078A JPS6035858B2 JP S6035858 B2 JPS6035858 B2 JP S6035858B2 JP 53138870 A JP53138870 A JP 53138870A JP 13887078 A JP13887078 A JP 13887078A JP S6035858 B2 JPS6035858 B2 JP S6035858B2
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JP
Japan
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signal
slave
transmission
master
circuit
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JP53138870A
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文彦 竹添
富雄 加藤
博 西永
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6035858B2 publication Critical patent/JPS6035858B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/14Two-way operation using the same type of signal, i.e. duplex
    • H04L5/16Half-duplex systems; Simplex/duplex switching; Transmission of break signals non-automatically inverting the direction of transmission

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
  • Bidirectional Digital Transmission (AREA)
  • Dc Digital Transmission (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、単一の伝送路を用いて双方向に信号を伝送す
るための方式に関するものである。
データ伝送における通信方式を、情報の流れの方向によ
り分類すると、単向通信、半二重通信、全二重通信の3
つに分けられる。このうち単一伝送路を用いた全二重通
信は、同時に両方向の情報伝送が可能であるため能率的
かつ経済的である。一般に、有線によるディジタル伝送
においては高品質伝送という技術的条件が必要であるの
は勿論のこと、省資源、低コスト、装置に小形化等の経
済的条件もきわめて重要である。通常、隔離された2つ
の地点間で双方向に信号の伝送を行いたい場合には、各
方向別にそれぞれ伝送線路を設ければよいが、省資源、
低コストを実現するためには、伝送線路の節約が必要と
なる。
このため、2地点間で同一方向の伝送線路が複数設けら
れている場合は、それらをまとめて単一線路とし、多重
伝送を行い、さらにどちらの方向についても信号伝送を
行ないたい場合は各方向別の伝送線路もまとめて単一路
線とし、これを双方向伝送線路として用いればよい。こ
の場合、同一方向の複数線路をまとめて単一線路のする
だけならば、伝送すべき信号の並列および直列変換と伝
送速度の向上を考慮すればよく、技術的に特に困難な点
はない。しかし、単一線路を双方向伝送線路にするとき
には、線路上での信号の衝突防止を考慮しなければなら
ず、問題点も多い。双方向伝送のために従来より用いら
れている方法としては、第1図に示す周波数分割方式あ
るいは第2図に示す時分割方式がある。
周波数分割方式による双方向伝送回路では、第1図aに
示すように、信号送信回路6,8の後段および信号受信
回路5,7の前段にそれぞれ帯域通過フィル夕1〜4を
接続し、第1図bに示すように信号A→A′と信号B→
Bとで異なる周波数帯城FB,,FB2を用いることに
より、衝突を避けている。
しかし、周波数分割方式では、送信端と受信端が同一場
所に設置されるため、信号レベル差および周波数配置を
適正にしておかなければ伝送品質の低下につながる。
そのために、帯城通過フィル夕1〜4の設計を慎重に行
う必要がある。また、定められた周波数帯域内に収まる
信号でなければならず、ベース・バンド形式の信号は伝
送できないため、適当な変調方式を用いる必要がある。
したがって回路構成が複雑となる。次に、時分割方式に
よる双方向伝送回路では、第2図aに示すように、伝送
線路L‘こ接続された信号送受信回路12,13の入出
力側に送受信制御回路11,14を設け、第2図bに示
すように、時間tを分割して信号A→A′と信号B→B
′に異つた時刻のある時間幅TW,,TW2を割当てる
ことにより、衝突を防止している。
しかし、時分割方式では同一時には片方向への信号伝送
しか行うことができないため、効率が悪く、またいずれ
の伝送方向についても、それぞれの場合の送信側が主導
権を有しているため、同期のとり方が面倒であり、高速
伝送に通さない。このように、周波数分割および時分割
のいずれの方式においても、回路が複雑となるため、性
能に対するコスト比が大きくなり、伝送線路を減少した
利点が損失されてしまうことが多い。また、特公昭53
−21963号で提案されている双方向通信方式では、
第3図に示すように、親局側からNRZ信号をRZ複流
信号に変換して線路Lに送出し、子局ではこれを受信し
てNRZ信号を再生するとともに、受信したRZ複流信
号からクロック信号を抽出、移送して、子局側からのN
RZ信号をこれに同期させてRZ信号に変換し親局側に
送出するような2線式時分割双方向伝送方式が提案され
ている。
すなわち、第3図では、親局の信号発生器20が一定ビ
ット量でNRZのディジタル信号を発生す ,ると、送
受信回路21Gまクロック回路22からのクロツク信号
によりこれをRZパルスに変調して伝送線路Lもこ送出
する。
一方、子局より送られてきたPZパルスは送受信回路2
1、送信抑制回路23を経て識別回路24に入力される
。夕 子局の送受信回路25は、親局から送られてきた
RZパルスを送信抑制回路27を経て識別回路29に入
力させると同時に、パルス整形回路30により整形して
ク。
ッ回路28に与える。クロック回路28はパルス整形回
路30の出力0をもとにクロック信号を発生し、これを
信号発生器26に与えて信号発生器26より送出される
NRZディジタル信号を制御する。
しかしてこの方法では、子局からの信号送出が親局から
送られたRZ信号により作成されるクロタック信号に規
制されるため双方向の信号が伝送線路上で衝突すること
はない。
しかし、親局、子局間の通信をビット単位に交互に行う
ので、同一時に双方向への信号伝送を行うことはできな
い。
o 本発明の目的は、従来におけるこれらの欠点を解消
するため、時分割方式によるものであるが、同時双方向
伝送が可能であり、伝送品質が高く、低コストで簡単な
回路構成の単一伝送路による双方向伝送方式を提供する
ことにある。
以下本発明を実施例図面に従って説明すると、第4図は
概略ブロック図、第5図は第4図の詳細ブロック図、第
6図は第5図における送受信信号のタイム・チャートで
ある。
尚、この実施例の説明では親局をマスタ側、子タ局をス
レーブ側として説明しているが実質的にかわりはなく、
又データ回路34,35に接続されているマスタ側送受
信回路31と、データ回路36,37に接続されている
スレーブ側送受信回路32とは単一伝送線路33で結合
されており、マZスタ側からスレーブ側に向う(A方向
)信号伝送を「送信モードトスレーブ側からマスタ側に
向う(B方向)の信号伝送を「受信モード」とする。
この「送信モード」と「受信モード」とをマスZタ側と
スレーブ側で識別可能にするためには、本発明において
はマスタ側からスレーブ側に伝送される情報およびスレ
ーブ側からマスタ側に伝送される情報のデータフオーマ
ツトを、例えば27ビットというように決めておき、マ
スタ側およびスレ2ーブ側にそれぞれカウンタを設けて
、このカウンタのカウント値により27ビットのデータ
伝送が終了したことを検知して「送信モード」と「受信
モード」とを切換えていく方法が1例として考えられる
2先ず、「送信モー
ド」では、データ回路35からの信号(これは第6図a
で示されるマスタ側送信信号Cとする)がスイッチング
回路46、回路網40、パルス変成器38を介して伝送
線路33に送出され、スレーブ側送受信回路32に至る
。スレーブ側送受信回路32ではパルス変成器39、回
路網41、受信信号増幅回路43、波形整形回路45を
経て第6図cで示されるスレープ側受信信号Dとなり、
データ回路36に与えられる。次に「受信モード」では
、データ回路35からの信号(マスタ側送信信号C)を
受信モード時の同期信号として用い、これをスレーブ側
送受信回路32に送出する。
尚前述のスレーブ側受信信号Dは、スレーブ側からマス
ター側への送信用同期信号となるもので、すなわちこの
同期信号によるスレーブ側制御出力信号Eとスレーブ側
送信信号F(第6図d参照)とが論理横回路49の入力
となり、その出力(スレーブ側スイッチ制御信号Gがス
イッチング回路47に与えられる。スイッチング回路4
7の出力信号は、回路網41、パルス変成器39により
伝送線路33を経てマスタ側送受信回路31に至る。一
方マスタ側送受信回路31においては、パルス変成器3
8、回路網40、受信信号増幅回路42および波形整形
回路44を通ったマス夕側受信信号日(第6図b参照)
がデータ回路34に与えられる。
なお、第6図a〜dにおいて、TM,,TM2が送信モ
ード、RM,,RM2が受信モードである。
次に第5図、第7図a〜d、第8図a〜h、第9図a,
b、および第10図を用いて本発明の動作を詳細に説明
する。第7図a〜d、第8図a〜hは、いずれも第6図
a〜dの一部分を詳細に示すタイム・チャートで、第7
図は送信モード、第8図は受信モードを示す。なお、各
信号を表わす記号は第6図に対応している。また、第9
図a,b‘ま第5図におけるマスタ側送受信回路および
スレーブ側送受信回路の原理説明のための一部詳細を示
す結線図であり、第10図はパルス変成器38,52に
発生するはねかえり電圧の説明図である。
かくして、送信モード時には第7図aの送信データTD
によりパルス中変調を受けた第7図bのマスタ側送信信
号Cがデータ回路35からスイッチング回路46,56
に加えられてスイッチング回路46,56はスイッチオ
ン、スイッチオフを繰り返している。
このとき、マスタ側送信信号Cは1タイム・スロット丁
としてパルス幅taとtbとによってデータの「0↓「
1」を区別している。なお、スイッチング回路46,5
6は信号Cが「0」のときには「スイッチオン」となる
。また、送信モード‘こおいてはスレーブ側送受信回路
32のスイッチング回路47,61は「スイッチオフ」
として回路網41に対して影響を与えないようにしてお
く。スイッチング回路47,61はスレーブ側スイッチ
制御信号Gが「0」になることにより「スイッチオフ」
となる。スイッチ0ング回路46,56が信号Cに対応
して「スイッチオフ」、「スイッチオン」を繰り返すと
、パルス変成器38,52は電源51からの電流により
駆動される。このとき、スレーブ側のスイッチング回路
47,61はスイッチオフであるので、パルス変成器3
9,58には負荷抵抗として整合回路57と受信信号増
中回路43,59が接続された状態となり、整合回路5
7、パルス変成器39,58、増中回路43,59を介
して負荷電流が流れるが(増中回路43,59内の大き
な抵抗値の内部抵抗を介して負荷電流は大地に流れる)
、この負荷抵抗は非常に大きなインピーダンスであるの
でこの負荷電流はわずかである。スイッチング回路46
,56を信号Cに対応して「スイッチオン」、「スイッ
チオフ」とした場合にマスタ側パルス変成器38,52
に流れる励磁電流および負荷電流の波形を第10図に示
す。第10図においてaは信号Cの波形であり、信号C
が「0」となってスイッチング回路46,56が「スイ
ッチオン」となるとbに示す励磁電流iLとcに示す負
荷電流iRが流れ、dに示すような合計電流iL十iR
が流れる。パルス変成器38,52の1次側に換算した
負荷抵抗値をR、ィンダクタンスをL、電源51の内部
抵抗をr、電圧をV、スイッチング回路46,56が「
スイッチオン」となっている時間をtとすると、励磁電
流iLと負荷電流iRはそれぞれ次式にて表わされる。
. V R ……{1)IL=反
古・tt. V ….・岬 IR=耳汀 この負荷電流により第7図cに示すように、スレーブ側
において遅延された受信信号を得ることができる。
スレーブ側のデータ回路36は、パルス幅変調された受
信信号Dを復調することにより、第7図aに示す送信デ
ータTDを忠実に再生することができる。この送信モー
日こおいて、マス夕側のパルス変成器38,52のイン
ピーダンスが非常に高くなっているので、スイッチング
回路46,56が「スイッチオン」から「スイッチオフ
」となった瞬間に蓄積されていたェネルギがはねかえり
電圧となって1次側に譲起され、ダイオードcrを流れ
た電荷はコンデンサcxに充電されて、次に駆動状態に
なるまでダイオードcrのカソード側を高電位状態に保
つ。
このコンデンサcxに充電された電荷は次にスイッチン
グ回路46,56が「スイッチオン」となった時に放電
される。スレーブ側のスイッチング回路47,61が「
スイッチオフ」であるときには、前述の通りマス夕側で
はパルス変成器38,52の負荷抵抗は非常に大きなイ
ンピーダンスであるので、負荷電流はわずかしか2次側
にしか伝わらずにパルス変成器38,52に大きなエネ
ルギーが蓄積される。
この蓄積されたエネルギーはスイッチング回路46,5
6が「スイッチオフ」となるとはねかえり電圧となって
1次側に誘起される。このはねかえり電圧は第10図e
の示される波形となる。しかし、マスタ側においては、
前述のように送信信号Cのビット数をカウントしていて
現在は「送信モード」であることを認識しているので、
この時のマスタ側受信信号日を無視するか、あるいは受
信信号増中回路42,54か波形整形回路44,55を
ロックしておくことにより、この時のはねかえり電圧に
よる信号をマスタ側受信信号日とはみなさないようにす
る。次に「受信モード」においては、第8図aに示すマ
スタ側送信信号Cを受信モード時の送出同期信号として
スレーブ側に送信し、スレーブ側送受信回路32におい
ては、パルス変成器39,58、回路絹41、受信信号
増中回路43,59、波形整形回路45,60をへて第
8図eに示すスレーブ側受信信号Dが得られる。
なお、スレーブ側受信信号Dは、スイッチング回路47
,61が「スイッチオフ」であるとき、すなわちスイッ
チ制御信号Gが「1」である時にはマスタ側送信信号C
が遅延されたものとして示されるが、スイッチング回路
47,61が「スイッチオン」である期間は受信信号増
中回路43,59の入力が接地電位となるため「0」と
なっている。第8図eに示すスレーブ側受信信号Dは制
御回路48で、第8図fのように立下りがちだけ遅延さ
れた幅(t2−t,)のスレーブ側制御信号Eとなって
、論理贋回路49に与えられ、スレーブ側送信信号F(
第8図g)と前記信号Eとの論理積がとられ、スイッチ
制御信号G(第8図h)となって、パルス変成器39,
58より伝送線路33,53に送出される。このときス
レーブ側においても情報されるデ−夕のビット数をカウ
ントすることにより「送信モード」と「受信モード」を
識別しているので第8図eに示される受信信号Dは無視
する。なお、スイッチ制御回路Gがスイッチング回路4
7,61に与えられた場合でも、データ回路36が同期
信号(スレーブ側受信信号D)を連続して受信し、かつ
スレーブ側送信信号Fに応じてマスタ側においてはねか
えり電圧が生じるようにするために受信信号Dの立下り
時点においてスイッチ制御信号Gが「1↓すなわちスイ
ッチング回路47,61が「スイッチオフ」となってお
り、かつスレーブ側送信信号Fが「0」のときに、第8
図aの送信信号Cの立上り時点においてスイッチ制御信
号Gが「0トすなわちスイッチング回路47,61が「
スイッチオン」となっているように、スレーブ側制御出
力信号Eのt,およびt2を1タイムスロットTおよび
パルス幅tcとの関連において適当な値にあらかじめ設
定する。マスタ側においては、受信モード時には送信信
号Cを送出同期信号としてスレーブ側に送信し、かつマ
スタ側受信信号日としてこの同期信号を検出、観測する
が、このマスタ側受信信号則まスレーブ側送信信号Fに
応じて次のように変化する。
まず、信号Cの各立下り時点、すなわちスイッチング回
路46,56が「スイッチオン」となった時点において
はスレーブ側受信信号Dはまだ「1」であり、このため
にスイッチング制御信号Gも「1」であるのでスイッチ
ング回路47,61は「スイッチオフ」である。そのた
めにマスタ側のパルス変成器38,52の2次側インピ
ーダンスは非常に高くなっているので、1次側の負荷電
流は2次側にはわずかしか伝達されず、パルス変成器3
8,52には大きなエネルギーが蓄積される。また、こ
のわずかに伝達される負荷電流により、スレーブ側には
第8図eに示すようにスレーブ側受信信号Dが得られる
。このような状態において、スレーブ側送信信号Fが「
1」であると、スイッチ制御信号Gは「1」のままであ
るので、信号Cの立上り時点、すなわちスイッチング回
路46,56が「スイッチオフ」となった時点において
パルス変成器38,52の1次側には第8図bにおいて
記号イで示されているような大きなはねかえり電圧が発
生し、このはねかえり電圧により、ダイオードCrを介
してコンデンサCxが第8図cに示すように充電される
この充電電圧は信号Cが再び立下り、スイッチング回路
46,56が「スイッチオン」となって放電が行なわれ
るまで、コンデンサCxの充放電特性に応じてわずかに
放電して電圧が減少するだけで高電位状態に保たれる。
これに対して、スレーブ側送信信号Fが「0」であると
、信号Eが「0」となることによりスイッチ制御信号G
は「0」となり、スイッチング回路46,56が「スイ
ッチオン」となる。これによりマスタ側のパルス変成器
38,52の2次側インピーダンスは4・さくなり、1
次側の負荷電流は大部分が2次側に伝達されるので、パ
ルス変成器38,52に蓄積されるエネルギーは小さく
なる。そのため、信号Cの立上り時点、すなわちスイッ
チング回路46,56が「スイッチオフ」となった時点
においてパルス変成器38,52の1次側には第8図b
において記号口で示されているような小さなはねかえり
電圧しか発生せず、これにより、コンデンサCxの充電
も第8図cに示すようにわずかである。したがって第8
図cに示すようなコンデンサcxの充電電圧を増中回路
42,54と波形整形回路44,55を介して第8図c
に示すようなレベルLにて2値化することにより、受信
信号日として第8図dに示すような信号を得ることがで
きる。
データ回路34においては、マスタ側受信信号日の1タ
イム・スロット7の期間内において、時間丁までの期間
のうちの所定の時間の受信信号日を検出し、受信信号日
が「1」である場合にはスレーブ側から送られてくるデ
ータが「1」であるとみなし、受信信号日が「0」であ
る場合にはスレーブ側から送られてくるデータが「0」
であるとみなすことによりスレーブ側からのデータを受
信する。このように、マスタ側のパルス変成器38,5
2に発生するはねかえり電圧はパルス変成器38,52
の2次側、つまり伝送線により結合されたスレーブ側パ
ルス変成器39,58の状態によって影響を受けること
になり、この関係は次表のようになる。
この関係を用いて、本発明はスレーブ側スイッチング回
路の状態をマスタ側のパルス変成器のはねかえり電圧の
大小に変換させ、コンデンサC×の両端電圧によって論
理判定するものであります。
このように本発明では、受信モード時における1タイム
・スロット7の期間中にマスタ側からスレーブ側に同期
信号を送信し、かつスレーブ側からマスタ側に信号伝送
を完了することができるので、マス夕側では信号伝送の
場合にも受信の場合にも、同期の主導権を持つことがで
き、しかも単なる従属同期方式より簡単な回路構成が可
能となる。
また受信モ−ドもこおける1タイム・スロット丁の期間
内に信号の双方向伝送が可能であるため、第3図の時分
割双方向伝送方式に比べ、送信時における複流信号(ク
ック信号)の移相手段は不要となり、信号形式に複流を
用いる必要はない。なお、送信モードと受信モードの時
間的組合せは、例えばデータフオーマットのビット数に
よりどのようにもできるので、電送制御方式の単純なも
のから複雑なものまで、幅広く適用することができる。
以上説明したように、本発明によれば、パルス変成器を
用い、その誘導負荷をスイッチングする際に生ずるはね
かえり電圧を制御するという簡単な原理を用いているの
で、きわめて簡単な回路で双方向伝送方式を実現するこ
とができ、しかも1タイム・スロット期間中に、一方か
ら同期信号、他方から送信信号を伝送することができる
この同期信号は、受信側から送信側に常に伝送されてい
るので、高速度の応答が可能であり、また送受信のため
の同期信号はいずれか一方のみが持てばよく、他方はそ
の同期に従属すればよい。なお、本発明を、多数の入出
力信号線を備えたプロセス制御用信号入出力装置に適用
すれば、信号線路は節約され、周辺回路も低コストで実
現できる。また変成器による絶縁方式であるため、2地
点間の電位基準点が異なっている場所での信号伝送に適
しており、かつ両方のパルス変成器とも接地つき中間タ
ップにより平衡をとるような必要はない。さらに、電源
電圧は両地点で別個に定められるので、周辺の論理素子
はTTLとC−MOSのように電源電圧の異なるものを
用いることができ、しかも電源装置の最適化設計が可能
である。
【図面の簡単な説明】
第1図a,b、第2図a,bはそれぞれ従来の双方向伝
送方式を示す説明用ブロック図と波形線図、第3図は先
に公知になった2線式時分割双方向伝送方式のブロック
図、第4図は本発明の実施例を示す双方向伝送方式の概
略ブロック図、第5図は第4図の詳細ブロック図、第6
図a〜dは第6図a〜fにおける送受信信号のタイム・
チャート、第7図、第8図はそれぞれ第6図a〜dの一
部分を詳細に示すタイム・チャート、第9図a,bは第
5図における両送受信回路の原理説明のための一部詳細
を示す結線図、第10図はパルス変成器のはねかえり電
圧の説明図である。 31:マスタ側送受信回路、32:スレーブ側送受信回
路、33,53:伝送線路、34〜357:データ回路
、38,39,52,58:パルス変成器、40,41
:回路網、42,43,54,59:受信信号増幅回路
、44,45,55,60:波形整形回路、46,47
,55,61:スイッチング回路、48:制御回路、4
9:0論理積回路、61:電源、57:整合回路、C:
マスタ側送信信号、D:スレーブ側受信信号、E:スレ
ーブ側制御出力信号、F:スレーブ側送信信号、G:ス
レーブ側スイッチ制御信号、H:マスタ側受信信号。 第1図 第2図 精3図 精4図 第5図 第6図 第7図 累8図 第9図 発′o図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 マスタ(親局)側送受信回路とスレーブ(子局)側
    送受信回路とに夫々含まれるパルス変成器を介して結合
    された単一伝送線路により双方向に伝送するもので、マ
    スタ側には送信信号または同期信号をマスタ側スイツチ
    ング手段よりマスタ側パルス変成器をへてスレーブ側に
    送出する手段と、スレーブ側からの信号によりマスタ側
    パルス変成器が非駆動状態にされたとき該パルス変成器
    の1次側に誘起された電圧を監視して受信信号をうる手
    段とを備え、またスレーブ側にはマスタ側よりの同期信
    号にもとづきスレーブ送信信号のタイミングを制御して
    その制御出力を用いてスレーブ側スイツチング手段を制
    御し前記マスタ側パルス変成器を非駆動にする手段と、
    マスタ側からの送信信号にもとづきその信号の一部でス
    レーブ側スイツチ制御信号を作成してスレーブ側スイツ
    チ手段を制御し、前記マスタ側からの送信信号を忠実に
    受信信号として復調する手段とを備えたことを特徴とす
    る双方向伝送方式。 2 スレーブ側からの前記制御出力を用いて、マスタ側
    パルス変成器が非駆動状態にされたとき蓄積されたいた
    エネルギが誘導負荷のスイツチングにより生ずるはねか
    えり電圧となつてマスタ側パルス変成器の1次側に誘起
    され、これがダイオードを流れて該ダイオードのカソー
    ド側に接続されるコンデンサを充電して次の駆動状態ま
    で前記ダイオードのカソード側を高電位状態に保つよう
    な接続手段を含むことを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の双方向伝送方式。 3 マスタ側よりの同期信号にもとづきスレーブ送信信
    号のタイミングを制御するために前記スレーブ側送受信
    回路で前記同期信号がスレーブ側制御信号Dとしスレー
    ブ側送信信号Fとともに論理積回路に与えられその制御
    出力Gを用いてスレーブ側スイツチング回路を開として
    前記マスタ側パルス変成器を非駆動にするようにしたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項或は第2項記載の
    双方向伝送方式。
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