專利名稱：信號輸入輸出電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于進(jìn)行通信的接口部分，特別是用于降低消耗功率的構(gòu)成。
背景技術(shù)
近年，出于對環(huán)境的考量，電器產(chǎn)品要求以低功耗工作。作為搭載于這類電器產(chǎn)品 內(nèi)部的各IC間的一般的信號輸入輸出電路，常用電容耦合型電路。在這種電容耦合型的通 信裝置中，功率消耗大致分為在接口部產(chǎn)生和在數(shù)據(jù)處理部產(chǎn)生。其中，進(jìn)行模擬方式工作 的接口部的功率消耗占整體的大部分，而由數(shù)字電路構(gòu)成的數(shù)據(jù)處理部的功率消耗小。因 此，為了降低通信整體的消耗功率，需要削減接口部消耗的功率。例如，專利文獻(xiàn)1記載了 使用比較器的信號輸入輸出電路。
圖1記載了一般的現(xiàn)有技術(shù)。來自發(fā)信器1的信號由耦合電容2接收。而且，若 耦合電容2充電至H電平，就表示H電平被傳送過來；若充電至L電平，就表示L電平被傳 送過來。這種形式一般稱為電容耦合型。此時，與耦合電容2串聯(lián)連接的信號線被偏壓至 某電壓。通過用收信部3的比較器4將這個偏置電壓與基準(zhǔn)電壓(Vref)做比較，來判別H 電平和L電平的哪一個作為輸入信號被傳送過來。比較結(jié)果將作為輸出信號，被傳送到數(shù) 據(jù)處理部5。
這時，由于比較器4實(shí)現(xiàn)檢出器的功能，要追蹤輸入信號的變化，因此，始終偏壓 到中間電壓，產(chǎn)生恒定的電流消耗。
[特許文獻(xiàn)]
[專利文獻(xiàn) 1] JP 特開 2005-20268
但是，如專利文獻(xiàn)1所述，以往，在數(shù)據(jù)接收的時候，為了判別數(shù)據(jù)，配備了實(shí)施大 小判定的比較器，這個比較器工作時，由于要追蹤輸入信號的變化，會有電流恒定流過。流 過這個比較器的恒定電流，有消耗大量功率的問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是鑒于這種以往的問題點(diǎn)而提出的，其目的在于提供一種消耗功率的消 耗少的信號輸入輸出電路。
本發(fā)明提供一種信號輸入輸出電路，其特征在于，在通信線上通過耦合電容收發(fā) 一方電平和另一方電平的信號，該信號輸入輸出電路，具有收信部，含有檢知一方電平的 第1檢出電路和檢知另一方電平的第2檢出電路；發(fā)信部，含有三值輸出器，其用于在輸出 所述一方電平、輸出所述另一方電平還是作為從信號線電分離的高阻抗?fàn)顟B(tài)的三者之一輸 出一個值；控制電路，其用于控制所述收信部和所述發(fā)信部。所述控制電路，在收信狀態(tài)時， 根據(jù)所述第1檢出電路和所述第2檢出電路的檢知結(jié)果，判斷輸入信號的電平；在發(fā)信狀態(tài) 時，控制所述三值輸出器的輸出值。
或者，進(jìn)一步提供一種信號輸入輸出電路，其特征在于所述控制電路，在收信狀 態(tài)時，若檢知到一方電平，就令所述第1檢出電路為“關(guān)”狀態(tài)，所述第2檢出電路為“開”狀態(tài)；若檢知到另一方電平，就令所述第1檢出電路為“開”狀態(tài)，所述第2檢出電路為“關(guān)” 狀態(tài)。
本發(fā)明雖然追蹤輸入信號的變化，但在等待輸入信號時的電流消耗為零(0)。因 此，可以大幅削減電容耦合型通信的消耗功率。
另夕卜，由于消耗功率的削減，在移動用途時，電池的工作時間可以大幅度地延長。 沒有必要進(jìn)行長時間工作時，可以實(shí)現(xiàn)電池容量的小型化，進(jìn)而有實(shí)現(xiàn)商品本身小型輕量 化的優(yōu)點(diǎn)。


[圖1]為表示現(xiàn)有技術(shù)的構(gòu)成圖。
[圖2]為表示本實(shí)施方式的信號輸入輸出電路構(gòu)成的構(gòu)成圖。
[圖3]為表示本實(shí)施方式的信號輸入輸出電路構(gòu)成的構(gòu)成圖。
[圖4]為表示本實(shí)施方式的信號振幅衰減的圖。
圖中
1發(fā)信器
2耦合電容
3收信部
4比較器
5數(shù)據(jù)處理部
6H電平檢出器
7L電平檢出器
8發(fā)信部
9三值輸出器
10控制電路
31收信部
6IP型溝道晶體管
62 電阻
63N型溝道晶體管
7IP型溝道晶體管
72 電阻
73N型溝道晶體管具體實(shí)施方式
以下，關(guān)于本發(fā)明實(shí)施方式的信號輸入輸出電路，參照圖進(jìn)行說明。本實(shí)施方式的 信號輸入輸出電路的構(gòu)成如圖2所示。
關(guān)于與現(xiàn)有技術(shù)重疊的部分，省略說明。在收信部31的內(nèi)部，有H電平檢出器6 和L電平檢出器7。H電平檢出器6是可檢出由L電平變化到H電平的檢出器。同樣地，L 電平檢出器7是可檢出由H電平變化到L電平的檢出器。H電平檢出器6和L電平檢出器 7都是可檢出由一方電平向另一方電平變化或者由另一方電平向一方電平變化的檢出器。
發(fā)信部8，用于控制通信線的電位，內(nèi)部有三值輸出器9。三值輸出器9可以輸出 L電平、H電平、高阻抗三個值，輸出哪個值由控制電路10控制。不使用發(fā)信部8或者在收 信狀態(tài)下，通常輸出高阻抗。另外，若想使通信線為L電平時，從三值輸出器9輸出L電平； 若想使通信線為H電平時，由三值輸出器9輸出H電平。收信狀態(tài)下，控制電路10，使用收 信部31來檢出輸入信號的電平。
圖3表示了 H電平檢出器6、L電平檢出器7的一例。H電平檢出器6的構(gòu)成是在 電源和接地之間，從上開始依次設(shè)置P型溝道晶體管61、電阻62、N型溝道晶體管63。P型 溝道晶體管61的柵電極上，施加了來自控制電路10的第1開關(guān)控制信號。根據(jù)需要，可以 控制H電平檢出器6為“開”狀態(tài)或“關(guān)”狀態(tài)。從電阻62與N型溝道晶體管63的連接部 分，取出表示檢出結(jié)果的第1檢出信號，輸出到控制電路10。另外，在N型溝道晶體管63的 柵電極上，施加了由信號線輸入的輸入信號。
H電平檢出器6在“開”狀態(tài)時，由控制電路10在P型溝道晶體管61的柵電極上 施加L電平。如果，在這種狀態(tài)下，輸入信號若是L電平，則N型溝道晶體管63的柵電極也 為L電平，N型溝道晶體管63為“截止”狀態(tài)，H電平檢出器6在電源和接地之間沒有電流 流過，不工作。此時，由于電源和接地之間被切斷，所以H電平檢出器6中沒有電流流過，消 耗功率為0。另外，此時第1檢出信號為上拉狀態(tài)，維持H電平。
此時，若輸入信號變?yōu)镠電平，則N型溝道晶體管63的柵電極為H電平，N型溝道 晶體管63為“導(dǎo)通”狀態(tài)，電源和接地間有電流流過。這樣，第1檢出信號，以P型溝道晶 體管61的導(dǎo)通電阻值和電阻62的電阻值相加的值，與N型溝道晶體管63的導(dǎo)通電阻值之 比，對Vdd分壓后輸出電壓。此時，由于電阻62相對于晶體管的導(dǎo)通電阻來說足夠大，所以 檢出信號幾乎為接地電平。第1檢出信號「H — L」變化，接收到此變化的控制電路10可以 檢出通信線由L電平變化到H電平。
L電平檢出器7的構(gòu)成是在電壓和接地之間，從上開始依次設(shè)置P型溝道晶體管 71、電阻72、N型溝道晶體管73。N型溝道晶體管73的柵電極上，施加了來自控制電路10 的第2開關(guān)控制信號。根據(jù)需要，可以控制H電平檢出器7為“開”狀態(tài)或“關(guān)”狀態(tài)。另 外，從P型溝道晶體管71與電阻72的連接部分，取出表示檢出結(jié)果的第2檢出信號，輸出 到控制電路10。
另外，P型溝道晶體管71的柵電極上，施加了由信號線輸入的輸入信號。L電平檢 出器7在“開”狀態(tài)時，由控制電路10，在N型溝道晶體管73的柵電極上施加了 H電平。如 果，在這種狀態(tài)下，輸入信號若是H電平，則P型溝道晶體管71的柵電極也為H電平，P型溝 道晶體管71為“截止”狀態(tài)，L電平檢出器7在電源和接地之間沒有電流流過，不工作。此 時，由于電源和接地之間被切斷，所以L電平檢出器7中沒有電流流過，消耗功率為0。另 外，此時第2檢出信號為下拉狀態(tài)，維持L電平。
這時，若輸入信號變?yōu)長電平，則P型溝道晶體管71的柵電極為L電平，P型溝道 晶體管71為“導(dǎo)通”狀態(tài)，電源和接地間有電流流過。這樣，第2檢出信號，以P型溝道晶 體管71的導(dǎo)通電阻值和電阻72的電阻值相加的值，與N型溝道晶體管73的導(dǎo)通電阻值之 比，對Vdd分壓后輸出電壓。此時，由于電阻72相對于晶體管的導(dǎo)通電阻來說足夠大，所以 檢出信號幾乎為VDD電平。第2檢出信號「L — H」變化，接收到此變化的控制電路10可以 檢出通信線由H電平變化到L電平。
如上所述，通過使用H電平檢出器6和L電平檢出器7的兩者，檢出通信線H — L、 L-H的變化成為可能。另外，在檢出變化之前，在各自的檢出器中電流不能流過，通過讓各 自互補(bǔ)工作，可使在通信線上信號變化時間以外，消耗功率為0。
另外，接收到這個輸入信號的變化后，通過立刻切換H電平檢出器6和L電平檢出 器7的開/關(guān)，可使各自檢出器中流過的電流幾乎為0，即使長時間地進(jìn)行通信，所消耗的功 率接近0成為可能。
圖4表示了來自發(fā)信器1的輸出信號，在通過通信線由耦合電容2接收的時候其 信號振幅的衰減。由于這個衰減，例如，即使發(fā)信器1來的信號有5V左右的振幅，一旦通過 耦合電容2，也有可能衰減成2V左右的振幅。這樣，2V左右振幅的電壓，無論對于H電平檢 出器6還是L電平檢出器7，都是半高不高的電位，分別有造成誤檢出的可能性。
具體地說，例如，這個衰減的信號，L —H(0V —2V)變化時，對于H電平檢出器6來 說，這個2V左右的電壓，可作為L — H的信號變化而檢出。但是，這種狀態(tài)下切換到H電平 檢出器6，讓L電平檢出器7工作時，L電平檢出器7立刻會將這個2V誤判定為L電平。
因此，控制電路10，當(dāng)H電平檢出器6檢出H電平后，不立即令L電平檢出器7成 為“開”狀態(tài)，先從三值輸出器9輸出足夠高的H電平(VDD電平)，補(bǔ)償衰減的信號。通過 從三值輸出器9輸出足夠高的H電平(VDD電平)，可以使通信線的電位由半高不高的2V上 升至VDD(5V)。通信線的電位上升到VDD后，控制電路10使三值輸出器9的輸出由H電平 變到高阻抗?fàn)顟B(tài)，使L電平檢出器7變?yōu)椤伴_”狀態(tài)。此時，由于通信線維持著足夠高的H電 平，L電平檢出器7不會發(fā)生誤判定。
另外，H —L變化時，由于信號衰減，所以不是5V —0V，而可能是5V—3V。這種 狀態(tài)下，若切換到L電平檢出器7，使H電平檢出器6工作時，H電平檢出器6立刻會將這 個3V誤判定為H電平。因此，檢出H — L后，和上述一樣，控制電路10，不立即令H電平檢 出器6成為“開”狀態(tài)，先從三值輸出器9輸出足夠低的L電平(接地電平)，補(bǔ)償衰減的信 號。通過從三值輸出器9輸出足夠低的L電平(接地電平)，可以使通信線的電位由半高 不高的3V下降至0V。通信線的電位下降到接地電平后，若使H電平檢出器6為“開”狀態(tài)， 則即使由于信號的衰減，是L —H(0V —2V)的信號變化，也可進(jìn)行L —H的檢出。如上所 述，即使是收信狀態(tài)，通過利用發(fā)信部8和三值輸出器9，即使由耦合電容2引起信號衰減， 也可以提高H — L、L — H的檢出精度。
上述雖然列舉了 5V振幅的電位衰減成2V振幅的電位時的一例，但是來自發(fā)信器1 的輸出信號有足夠大的振幅，即使衰減，如果也有足夠大的振幅(5V左右)時，就沒有必要 利用發(fā)信部8的三值輸出器9。因此，根據(jù)發(fā)信器1輸出的信號的振幅，在利用還是不利用 發(fā)信部8的三值輸出器9之間進(jìn)行切換可使效率變高。所述的信號輸入輸出電路，作為周邊 電路，多被內(nèi)置于微機(jī)中，控制回路10的內(nèi)部具有對利用還是不利用發(fā)信部8的三值輸出 器9進(jìn)行設(shè)定的寄存器，如果此寄存器的設(shè)定能由微機(jī)的程序修改，使用起來會更加方便。
以上雖對實(shí)施所述發(fā)明的最佳方式進(jìn)行了說明，但所述實(shí)施方式是為了使本發(fā)明 的理解更容易，而不是為了限制解釋本發(fā)明。本發(fā)明在不脫離其宗旨的前提下可進(jìn)行變化、 改良，本發(fā)明包含其等同物。
權(quán)利要求
1.一種信號輸入輸出電路，在通信線上通過耦合電容收發(fā)一方電平和另一方電平的信 號，所述信號輸入輸出電路，具有收信部，其含有檢出一方電平的第ι檢出電路和檢出另一方電平的第2檢出電路；發(fā)信部，其含有三值輸出器，該三值輸出器輸出以下三種情況之一的值，即或輸出所 述一方電平、或輸出所述另一方電平、或成為從信號線電性分離的高阻抗?fàn)顟B(tài)；和控制電路，其用于控制所述收信部和所述發(fā)信部，所述控制電路，在收信狀態(tài)下，根據(jù)所述第1檢出電路和所述第2檢出電路的檢出結(jié) 果，判斷所輸入的信號的電平；在發(fā)信狀態(tài)下，控制所述三值輸出器的輸出值。
2.如權(quán)利要求1所述的信號輸入輸出電路，其特征在于所述控制電路，在收信狀態(tài)下，若檢出一方電平，則令所述第1檢出電路為“關(guān)”狀態(tài)， 而所述第2檢出電路為“開”狀態(tài)；若檢出另一方電平，則令所述第1檢出電路為“開”狀態(tài)， 而所述第2檢出電路為“關(guān)”狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求2所述的信號輸入輸出電路，其特征在于所述控制電路，在收信狀態(tài)下，若檢出一方電平，則先從所述三值輸出器輸出一方電 平；若檢出另一方電平，則先從所述三值輸出器輸出另一方電平。
4.如權(quán)利要求3所述的信號輸入輸出電路，其特征在于所述控制電路，具有寄存器，根據(jù)所述寄存器的值，對使用還是不使用所述三值輸出器 進(jìn)行切換。
5.如權(quán)利要求4所述的信號輸入輸出電路，其特征在于所述第1檢出電路，在電源和接地之間，由電源側(cè)開始依次連接了第IP型溝道晶體管、 第1電阻和第IN型溝道晶體管，所述第IN型溝道晶體管的柵電極上連接了所述通信線，所 述第IP型溝道晶體管的柵電極上連接了來自所述控制電路的、切換所述第1檢出電路開關(guān) 狀態(tài)的第1開關(guān)控制信號，從所述第1電阻與所述第IN型溝道晶體管的連接部分輸出第1 檢出信號；同時，所述第2檢出電路，在電源和接地之間，由電源側(cè)開始依次連接了第2P型溝道晶體管、 第2電阻和第2N型溝道晶體管，所述第2P型溝道晶體管的柵電極上連接了所述通信線，所 述第2N型溝道晶體管的柵電極上連接了來自所述控制電路的、切換所述第2檢出電路開關(guān) 狀態(tài)的第2開關(guān)控制信號，從所述第2P型溝道晶體管與所述第2電阻的連接部分輸出第2 檢出信號。
全文摘要
信號輸入輸出電路，具有收信部，含有檢知一方電平的第1檢出電路和檢知另一方電平的第2檢出電路；發(fā)信部，含有三值輸出器，其輸出以下三種情況之一的值，即或輸出所述一方電平、或輸出所述另一方電平、或成為從信號線電分離的高阻抗?fàn)顟B(tài)；控制電路，其用于控制所述收信部和所述發(fā)信部。所述控制電路，在收信狀態(tài)時，根據(jù)所述第1檢出電路和所述第2檢出電路的檢出結(jié)果，判斷輸入信號的電平；在發(fā)信狀態(tài)時，控制所述三值輸出器的輸出值?，F(xiàn)有技術(shù)中，在數(shù)據(jù)接收的時候，為了判別數(shù)據(jù)，配備了實(shí)施大小判定的比較器，這個比較器工作時，由于要追蹤輸入信號的變化，會有電流恒定地流過。流過這個比較器的恒定電流，有消耗大量功率的問題。
文檔編號H03K17/16GK102035516SQ20101023004
公開日2011年4月27日 申請日期2010年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者山田進(jìn) 申請人:三洋半導(dǎo)體株式會社, 三洋電機(jī)株式會社