特許 7084232 信号伝達装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-06

(45)【発行日】2022-06-14

(54)【発明の名称】信号伝達装置

(51)【国際特許分類】

   H04L 25/03 20060101AFI20220607BHJP

   H04L 25/02 20060101ALI20220607BHJP

   H03K 5/1252 20060101ALI20220607BHJP

   H03K 19/0175 20060101ALI20220607BHJP

   H03K 17/691 20060101ALI20220607BHJP

   H03K 17/16 20060101ALI20220607BHJP

   H04L 25/493 20060101ALN20220607BHJP

【ＦＩ】

H04L25/03 Z

H04L25/02 J

H03K5/1252

H03K19/0175 280

H03K17/691

H03K17/16 D

H04L25/02 303A

H04L25/493

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018126610

(22)【出願日】2018-07-03

(65)【公開番号】P2020010086

(43)【公開日】2020-01-16

【審査請求日】2021-06-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001933

【氏名又は名称】特許業務法人 佐野特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】有村 昌彦

【審査官】川口 貴裕

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１３４６８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０４６７２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０１１１０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５４－１２１０１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／００５５１７２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｌ ２５／０３

Ｈ０４Ｌ ２５／０２

Ｈ０３Ｋ ５／１２５２

Ｈ０３Ｋ １９／０１７５

Ｈ０３Ｋ １７／６９１

Ｈ０３Ｋ １７／１６

Ｈ０４Ｌ ２５／４９３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１入力信号に応じて第１受信信号を生成する第１受信信号生成部と、
前記第１入力信号と並列に入力される第２入力信号に応じて第２受信信号を生成する第２受信信号生成部と、
前記第２入力信号に応じて第１マスク信号を生成する第１マスク信号生成部と、
前記第１入力信号に応じて第２マスク信号を生成する第２マスク信号生成部と、
前記第１受信信号と前記第１マスク信号とを論理演算して第１出力信号を生成する第１論理ゲートと、
前記第２受信信号と前記第２マスク信号とを論理演算して第２出力信号を生成する第２論理ゲートと、
前記第１マスク信号を用いて前記第１入力信号を放電する第１放電トランジスタと、
前記第２マスク信号を用いて前記第２入力信号を放電する第２放電トランジスタと、
を有することを特徴とするノイズキャンセル回路。

【請求項2】

前記第１受信信号生成部は、前記第１入力信号が閾値を超えたときに第１パルス幅を持つ前記第１受信信号を生成し、
前記第２受信信号生成部は、前記第２入力信号が閾値を超えたときに前記第１パルス幅を持つ前記第２受信信号を生成し、
前記第１マスク信号生成部は、前記第２入力信号が閾値を超えたときに前記第１パルス幅よりも大きい第２パルス幅を持つ前記第１マスク信号を生成し、
前記第２マスク信号生成部は、前記第１入力信号が閾値を超えたときに前記第２パルス幅を持つ前記第２マスク信号を生成する、
ことを特徴とする請求項１に記載のノイズキャンセル回路。

【請求項3】

前記第１受信信号生成部及び前記第２受信信号生成部は、それぞれ、
自身の入力信号が閾値を超えたタイミングから第１遅延時間が経過した時点で自身の出力信号を定常時の論理レベルからパルス生成時の論理レベルに切り替える一方、前記入力信号が前記閾値を超えたタイミングから前記第１遅延時間よりも長い第２遅延時間が経過した時点で前記出力信号をパルス生成時の論理レベルから定常時の論理レベルに切り替えることにより、前記第１パルス幅を前記第１遅延時間と前記第２遅延時間との差分値に設定する第１遅延段を含み、
前記第１マスク信号生成部及び前記第２マスク信号生成部は、それぞれ、
自身の入力信号が閾値を超えたタイミングで遅滞なく自身の出力信号をマスク解除時の論理レベルからマスク時の論理レベルに切り替える一方、前記入力信号が前記閾値を超えたタイミングから前記第２遅延時間が経過した後さらに第３遅延時間が経過した時点で前記出力信号をマスク時の論理レベルからマスク解除時の論理レベルに切り替えることにより、前記第２パルス幅を前記第２遅延時間と前記第３遅延時間との加算値に設定する第２遅延段を含む、
ことを特徴とすることを特徴とする請求項２に記載のノイズキャンセル回路。

【請求項4】

前記第２パルス幅は、前記第１入力信号及び前記第２入力信号のパルス持続期間よりも長く、前記第３遅延時間は、前記パルス持続期間よりも短いことを特徴とする請求項３に記載のノイズキャンセル回路。

【請求項5】

前記第１放電トランジスタ及び前記第２放電トランジスタは、それぞれ、前記第１受信信号生成部及び前記第２受信信号生成部に含まれる前記第１遅延段の入力端と接地端との間に接続されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のノイズキャンセル回路。

【請求項6】

入力信号に応じて第１送信パルス信号及び第２送信パルス信号を生成するパルス生成回路と、
入出力間を絶縁しつつ前記第１送信パルス信号及び前記第２送信パルス信号をそれぞれ第１受信パルス信号及び第２受信パルス信号として後段に伝達する絶縁回路と、
前記第１受信パルス信号及び前記第２受信パルス信号がそれぞれ前記第１入力信号及び前記第２入力信号として入力され、前記第１出力信号及び前記第２出力信号をそれぞれノイズキャンセル済みの前記第１受信パルス信号及び前記第２受信パルス信号として出力する請求項１～請求項５のいずれか一項に記載のノイズキャンセル回路と、
ノイズキャンセル済みの前記第１受信パルス信号及び前記第２受信パルス信号に応じた受信パルス信号を生成するパルス受信回路と、
前記受信パルス信号に応じた出力信号を生成する出力駆動回路と、
を有することを特徴とする信号伝達装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書中に開示されている発明は、信号伝達装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、入出力間を電気的に絶縁しつつパルス信号を伝達する信号伝達装置は、様々なアプリケーション（電源装置やモータ駆動装置など）に用いられている。

【0003】

なお、上記に関連する従来技術の一例としては、特許文献１～特許文献４を挙げることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１４－００７５０２号公報

【文献】特開２０１８－０１４５４９号公報

【文献】特開２０１４－００３５１５号公報

【文献】特開２０１０－０１０７６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来の信号伝達装置では、二次側のパルス受信回路に並列入力される受信パルス信号にそれぞれ重畳する瞬時過渡同相ノイズ（いわゆるＣＭＴＩ［common mode transient immunity］ノイズ）のキャンセル処理について、更なる改善の余地があった。

【0006】

本明細書中に開示されている発明は、本願の発明者により見出された上記課題に鑑み、ノイズキャンセル処理を高速化して信号遅延を低減することのできる信号伝達装置、及びこれに用いられるノイズキャンセル回路を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本明細書中に開示されているノイズキャンセル回路は、第１入力信号に応じて第１受信信号を生成する第１受信信号生成部と、前記第１入力信号と並列に入力される第２入力信号に応じて第２受信信号を生成する第２受信信号生成部と、前記第２入力信号に応じて第１マスク信号を生成する第１マスク信号生成部と、前記第１入力信号に応じて第２マスク信号を生成する第２マスク信号生成部と、前記第１受信信号と前記第１マスク信号とを論理演算して第１出力信号を生成する第１論理ゲートと、前記第２受信信号と前記第２マスク信号とを論理演算して第２出力信号を生成する第２論理ゲートと、前記第１マスク信号を用いて前記第１入力信号を放電する第１放電トランジスタと、前記第２マスク信号を用いて前記第２入力信号を放電する第２放電トランジスタと、を有する構成（第１の構成）とされている。

【0008】

なお、上記第１の構成から成るノイズキャンセル回路において、前記第１受信信号生成部は、前記第１入力信号が閾値を超えたときに第１パルス幅を持つ前記第１受信信号を生成し、前記第２受信信号生成部は、前記第２入力信号が閾値を超えたときに前記第１パルス幅を持つ前記第２受信信号を生成し、前記第１マスク信号生成部は、前記第２入力信号が閾値を超えたときに前記第１パルス幅よりも大きい第２パルス幅を持つ前記第１マスク信号を生成し、前記第２マスク信号生成部は、前記第１入力信号が閾値を超えたときに前記第２パルス幅を持つ前記第２マスク信号を生成する構成（第２の構成）にするとよい。

【0009】

また、上記した第２の構成から成るノイズキャンセル回路において、前記第１受信信号生成部及び前記第２受信信号生成部は、それぞれ、自身の入力信号が閾値を超えたタイミングから第１遅延時間が経過した時点で自身の出力信号を定常時の論理レベルからパルス生成時の論理レベルに切り替える一方、前記入力信号が前記閾値を超えたタイミングから前記第１遅延時間よりも長い第２遅延時間が経過した時点で前記出力信号をパルス生成時の論理レベルから定常時の論理レベルに切り替えることにより、前記第１パルス幅を前記第１遅延時間と前記第２遅延時間との差分値に設定する第１遅延段を含み、前記第１マスク信号生成部及び前記第２マスク信号生成部は、それぞれ、自身の入力信号が閾値を超えたタイミングで遅滞なく自身の出力信号をマスク解除時の論理レベルからマスク時の論理レベルに切り替える一方、前記入力信号が前記閾値を超えたタイミングから前記第２遅延時間が経過した後さらに第３遅延時間が経過した時点で前記出力信号をマスク時の論理レベルからマスク解除時の論理レベルに切り替えることにより、前記第２パルス幅を前記第２遅延時間と前記第３遅延時間との加算値に設定する第２遅延段を含む構成（第３の構成）にするとよい。

【0010】

また、上記第３の構成から成るノイズキャンセル回路において、前記第２パルス幅は、前記第１入力信号及び前記第２入力信号のパルス持続期間よりも長く、前記第３遅延時間は、前記パルス持続期間よりも短い構成（第４の構成）にするとよい。

【0011】

また、上記第３または第４の構成から成るノイズキャンセル回路において、前記第１放電トランジスタ及び前記第２放電トランジスタは、それぞれ、前記第１受信信号生成部及び前記第２受信信号生成部に含まれる前記第１遅延段の入力端と接地端との間に接続されている構成（第５の構成）にするとよい。

【0012】

また、本明細書中に開示されている信号伝達装置は、入力信号に応じて第１送信パルス信号及び第２送信パルス信号を生成するパルス生成回路と、入出力間を絶縁しつつ前記第１送信パルス信号及び前記第２送信パルス信号をそれぞれ第１受信パルス信号及び第２受信パルス信号として後段に伝達する絶縁回路と、上記第１～第５いずれかの構成から成り前記第１受信パルス信号及び前記第２受信パルス信号がそれぞれ前記第１入力信号及び前記第２入力信号として入力され、前記第１出力信号及び前記第２出力信号をそれぞれノイズキャンセル済みの前記第１受信パルス信号及び前記第２受信パルス信号として出力するノイズキャンセル回路と、ノイズキャンセル済みの前記第１受信パルス信号及び前記第２受信パルス信号に応じた受信パルス信号を生成するパルス受信回路と、前記受信パルス信号に応じた出力信号を生成する出力駆動回路を有する構成（第６の構成）にするとよい。

【発明の効果】

【0013】

本明細書中に開示されている信号伝達装置であれば、ノイズキャンセル処理を高速化して信号遅延を低減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】信号伝達装置の一構成例を示す図

【図2】ノイズキャンセル回路の一構成例を示す図

【図3】ノイズキャンセル回路の基本動作を示すタイミングチャート

【図4】マスク時間の設定例（放電トランジスタなし）を示すタイミングチャート

【図5】ノイズ印加時の動作例（放電トランジスタなし）を示すタイミングチャート

【図6】マスク時間の設定例（放電トランジスタあり）を示すタイミングチャート

【図7】ノイズ印加時の動作例（放電トランジスタあり）を示すタイミングチャート

【図8】通常動作時の入力最小パルス幅を示すタイミングチャート

【発明を実施するための形態】

【0015】

＜信号伝達装置＞
図１は、信号伝達装置の一構成例を示す図である。本構成例の信号伝達装置１００は、パルス生成回路１１０と、絶縁回路１２０と、パルス受信回路１３０と、出力駆動回路１４０と、を含む。

【0016】

パルス生成回路１１０は、入力信号Ｓｉに応じた送信パルス信号Ｓ１１及びＳ１２を生成する。より具体的に述べると、パルス生成回路１１０は、入力信号Ｓｉがハイレベルである旨を通知するときには、送信パルス信号Ｓ１１のパルス駆動（単発または複数発の送信パルス出力）を行い、入力信号Ｓｉがローレベルである旨を通知するときには、送信パルス信号Ｓ１２のパルス駆動を行う。すなわち、パルス生成回路１１０は、入力信号Ｓｉの論理レベルに応じて、送信パルス信号Ｓ１１及びＳ１２の一方をパルス駆動する。

【0017】

絶縁回路１２０は、トランスなどの絶縁素子１２１及び１２２を用いて入出力間を絶縁しつつ、送信パルス信号Ｓ１１及びＳ１２をそれぞれ受信パルス信号Ｓ２１及びＳ２２としてパルス受信回路１３０に伝達する。

【0018】

パルス受信回路１３０は、受信パルス信号Ｓ２１及びＳ２２に応じた受信パルス信号Ｓ３０を生成する。より具体的に述べると、パルス受信回路１３０は、受信パルス信号Ｓ２１のパルス駆動を受けて受信パルス信号Ｓ３０をハイレベルに立ち上げる一方、受信パルス信号Ｓ２２のパルス駆動を受けて受信パルス信号Ｓ３０をローレベルに立ち下げる。すなわち、パルス受信回路１３０は、入力信号Ｓｉの論理レベルに応じて受信パルス信号Ｓ３０の論理レベルを切り替える。

【0019】

出力駆動回路１４０は、パルス受信回路１３０から入力される受信パルス信号Ｓ３０に応じて出力信号Ｓｏを生成する。より具体的に述べると、出力駆動回路１４０は、受信パルス信号Ｓ３０がハイレベルであるときに出力信号Ｓｏをハイレベルとし、受信パルス信号Ｓ３０がローレベルであるとき出力信号Ｓｏをローレベルとする。

【0020】

＜ノイズキャンセル回路＞
図２は、絶縁回路１２０とパルス受信回路１３０との間に設けられるノイズキャンセル回路の一構成例を示す図である。

【0021】

本構成例のノイズキャンセル回路１５０は、絶縁素子１２１及び１２２から並列入力される受信パルス信号Ｓ２１及びＳ２２をそれぞれ入力信号ＩＮＨ及びＩＮＬとしており、それぞれに重畳する瞬時過渡同相ノイズ（いわゆるＣＭＴＩノイズであり、以下では単に同相ノイズと略称する）をキャンセルしたクロック信号ＣＬＫＨ及びＣＬＫＬを生成し、これらをノイズキャンセル済みの受信パルス信号としてパルス受信回路１３０（例えばＲＳフリップフロップ１３１）に出力する。

【0022】

なお、ノイズキャンセル回路１５０は、その構成要素として、受信信号生成部１５１及び１５２と、マスク信号生成部１５３及び１５４と、ＮＯＲゲート１５５及び１５６と、放電トランジスタ１５７及び１５８（本図ではいずれもＮＭＯＳＦＥＴ）と、を含む。

【0023】

受信信号生成部１５１は、入力信号ＩＮＨに応じて受信信号ＲＣＶＨを生成する回路ブロックであり、抵抗Ｒ１と遅延段ＤＬＹ１を含む。

【0024】

抵抗Ｒ１の第１端は、入力信号ＩＮＨの印加端（＝絶縁素子１２１の二次側出力端）に接続されている。抵抗Ｒ１の第２端は、遅延段ＤＬＹ１の入力端に接続されている。

【0025】

遅延段ＤＬＹ１は、例えば、入力信号ＩＮＨがハイレベルに立ち上がったときには、入力信号ＩＮＨの立上りタイミングから所定の遅延時間Ｔ１１が経過した時点で受信信号ＲＣＶＨをハイレベル（＝定常時の論理レベル）からローレベル（＝パルス生成時の論理レベル）に立ち下げ、入力信号ＩＮＨの立上りタイミングから所定の遅延時間Ｔ１２（＞Ｔ１１）が経過した時点で受信信号ＲＣＶＨをローレベルからハイレベルに立ち上げる。

【0026】

すなわち、受信信号生成部１５１は、入力信号ＩＮＨがハイレベルに立ち上がったときに、所定のパルス幅Ｗ１（＝Ｔ１２－Ｔ１１）を持つ受信信号ＲＣＶＨを生成する。

【0027】

受信信号生成部１５２は、入力信号ＩＮＬに応じて受信信号ＲＣＶＬを生成する回路ブロックであり、抵抗Ｒ２と遅延段ＤＬＹ２を含む。

【0028】

抵抗Ｒ２の第１端は、入力信号ＩＮＬの印加端（＝絶縁素子１２２の二次側出力端）に接続されている。抵抗Ｒ２の第２端は、遅延段ＤＬＹ２の入力端に接続されている。

【0029】

遅延段ＤＬＹ２は、例えば、入力信号ＩＮＬがハイレベルに立ち上がったときには、入力信号ＩＮＬの立上りタイミングから所定の遅延時間Ｔ１１が経過した時点で受信信号ＲＣＶＬをハイレベル（＝定常時の論理レベル）からローレベル（＝パルス生成時の論理レベル）に立ち下げ、入力信号ＩＮＬの立上りタイミングから所定の遅延時間Ｔ１２（＞Ｔ１１）が経過した時点で受信信号ＲＣＶＬをローレベルからハイレベルに立ち上げる。

【0030】

すなわち、受信信号生成部１５２は、入力信号ＩＮＬがハイレベルに立ち上がったときに、所定のパルス幅Ｗ１（＝Ｔ１２－Ｔ１１）を持つ受信信号ＲＣＶＬを生成する。

【0031】

上記した受信信号生成部１５１及び１５２での波形整形処理により、入力信号ＩＮＨ及びＩＮＬのパルス幅が非常に狭くても、パルス受信回路１３０でのパルス受信処理（＝ＲＳフリップフロップ１３１のセット／リセット）を確実に行うことが可能となる。

【0032】

マスク信号生成部１５３は、入力信号ＩＮＬに応じてマスク信号ＭＳＫＨを生成する回路ブロックであり、抵抗Ｒ３と遅延段ＤＬＹ３を含む。

【0033】

抵抗Ｒ３の第１端は、入力信号ＩＮＬの印加端（＝絶縁素子１２２の二次側出力端）に接続されている。抵抗Ｒ３の第２端は、遅延段ＤＬＹ３の入力端に接続されている。

【0034】

遅延段ＤＬＹ３は、例えば、入力信号ＩＮＬがハイレベルに立ち上がったときには、入力信号ＩＮＬの立上りタイミングで遅滞なくマスク信号ＭＳＫＨをローレベル（＝定常時の論理レベル）からハイレベル（＝パルス生成時の論理レベル）に立ち上げ、入力信号ＩＮＬの立上りタイミングから所定の遅延時間Ｔ１２が経過した後さらに所定の遅延時間Ｔ１３が経過した時点でマスク信号ＭＳＫＨをハイレベルからローレベルに立ち下げる。

【0035】

すなわち、マスク信号生成部１５３は、入力信号ＩＮＬがハイレベルに立ち上がったときに、パルス幅Ｗ１よりも大きいパルス幅Ｗ２（＝Ｔ１２＋Ｔ１３）を持つマスク信号ＭＳＫＨを生成する。

【0036】

マスク信号生成部１５４は、入力信号ＩＮＨに応じてマスク信号ＭＳＫＬを生成する回路ブロックであり、抵抗Ｒ４と遅延段ＤＬＹ４を含む。

【0037】

抵抗Ｒ４の第１端は、入力信号ＩＮＨの印加端（＝絶縁素子１２１の二次側出力端）に接続されている。抵抗Ｒ４の第２端は、遅延段ＤＬＹ４の入力端に接続されている。

【0038】

遅延段ＤＬＹ４は、例えば、入力信号ＩＮＨがハイレベルに立ち上がったときには、入力信号ＩＮＨの立上りタイミングで遅滞なくマスク信号ＭＳＫＬをローレベル（＝定常時の論理レベル）からハイレベル（＝パルス生成時の論理レベル）に立ち上げ、入力信号ＩＮＨの立上りタイミングから所定の遅延時間Ｔ１２が経過した後さらに所定の遅延時間Ｔ１３が経過した時点でマスク信号ＭＳＫＬをハイレベルからローレベルに立ち下げる。

【0039】

すなわち、マスク信号生成部１５４は、入力信号ＩＮＨがハイレベルに立ち上がったときに、パルス幅Ｗ１よりも大きいパルス幅Ｗ２（＝Ｔ１２＋Ｔ１３）を持つマスク信号ＭＳＫＬを生成する。

【0040】

ＮＯＲゲート１５５は、受信信号ＲＣＶＨとマスク信号ＭＳＫＨとの否定論理和演算を行うことによりクロック信号ＣＬＫＨを生成する。従って、マスク信号ＭＳＫＨがローレベルであるときには、受信信号ＲＣＶＨの論理反転信号がクロック信号ＣＬＫＨとして出力される。一方、マスク信号ＭＳＫＨがハイレベルであるときには、受信信号ＲＣＶＨの論理レベルに依ることなくクロック信号ＣＬＫＨがローレベルに固定される。なお、このようにして生成されるクロック信号ＣＬＫＨは、ＲＳフリップフロップ１３１のセット信号として用いられる。

【0041】

ＮＯＲゲート１５６は、受信信号ＲＣＶＬとマスク信号ＭＳＫＬとの否定論理和演算を行うことによりクロック信号ＣＬＫＬを生成する。従って、マスク信号ＭＳＫＬがローレベルであるときには、受信信号ＲＣＶＬの論理反転信号がクロック信号ＣＬＫＬとして出力される。一方、マスク信号ＭＳＫＬがハイレベルであるときには、受信信号ＲＣＶＬの論理レベルに依ることなくクロック信号ＣＬＫＬがローレベルに固定される。なお、このようにして生成されるクロック信号ＣＬＫＬは、ＲＳフリップフロップ１３１のリセット信号として用いられる。

【0042】

放電トランジスタ１５７のドレインは、遅延段ＤＬＹ１の入力端に接続されている。放電トランジスタ１５７のソース及びバックゲートは、接地端に接続されている。放電トランジスタ１５７のゲートには、マスク信号ＭＳＫＨが入力されている。このように接続された放電トランジスタ１５７は、マスク信号ＭＳＫＨがローレベルであるときにオフし、マスク信号ＭＳＫＨがハイレベルであるときにオンする。従って、マスク信号ＭＳＫＨがハイレベルであるときには、放電トランジスタ１５７を介して入力信号ＩＮＨ（特に遅延段ＤＬＹ１の入力端に印加される電圧）が放電される。すなわち、放電トランジスタ１５７は、入力信号ＩＮＬを受信しているときに、入力信号ＩＮＨの受信を無効にする。

【0043】

放電トランジスタ１５８のドレインは、遅延段ＤＬＹ２の入力端に接続されている。放電トランジスタ１５８のソース及びバックゲートは、接地端に接続されている。放電トランジスタ１５８のゲートには、マスク信号ＭＳＫＬが入力されている。このように接続された放電トランジスタ１５８は、マスク信号ＭＳＫＬがローレベルであるときにオフし、マスク信号ＭＳＫＬがハイレベルであるときにオンする。従って、マスク信号ＭＳＫＬがハイレベルであるときには、放電トランジスタ１５８を介して入力信号ＩＮＬ（特に遅延段ＤＬＹ２の入力端に印加される電圧）が放電される。すなわち、放電トランジスタ１５８は、入力信号ＩＮＨを受信しているときに、入力信号ＩＮＬの受信を無効にする。

【0044】

図３は、ノイズキャンセル回路１５０の基本動作を示すタイミングチャートであり、上から順に、入力信号ＩＮＨ及びＩＮＬ（＝受信パルス信号Ｓ２１及びＳ２２）、受信信号ＲＣＶＨ及びＲＣＶＬ、マスク信号ＭＳＫＨ及びＭＳＫＬ、並びに、クロック信号ＣＬＫＨ及びＣＬＫＬ（＝ノイズキャンセル済みの受信パルス信号）が描写されている。

【0045】

時刻ｔ３１において、入力信号ＩＮＨに正規パルス（＝絶縁素子１２１から入力される正当なパルス）が立ち上がると、パルス幅Ｗ１を持つ受信信号ＲＣＶＨ（時刻ｔ３２～ｔ３３）と、パルス幅Ｗ２を持つマスク信号ＭＳＫＬ（時刻ｔ３１～ｔ３４）がそれぞれ生成される。一方、時刻ｔ３１では、入力信号ＩＮＬにパルスが立ち上がっていないので、受信信号ＲＣＶＬとマスク信号ＭＳＫＨは、それぞれ、定常時の論理レベルに維持されたままとなる。

【0046】

先にも述べたように、マスク信号ＭＳＫＨがローレベルであるときには、受信信号ＲＣＶＨの論理反転信号がクロック信号ＣＬＫＨとして出力される。また、マスク信号ＭＳＫＬがハイレベルであるときには、受信信号ＲＣＶＬの論理レベルに依ることなく、クロック信号ＣＬＫＬがローレベルに固定される。なお、クロック信号ＣＬＫＬは、元々ローレベルに維持されているべきなので、何ら不整合は生じない。

【0047】

また、時刻ｔ３５において、入力信号ＩＮＬに正規パルス（＝絶縁素子１２２から入力される正当なパルス）が立ち上がると、パルス幅Ｗ１を持つ受信信号ＲＣＶＬ（時刻ｔ３６～ｔ３７）と、パルス幅Ｗ２を持つマスク信号ＭＳＫＨ（時刻ｔ３５～ｔ３８）がそれぞれ生成される。一方、時刻ｔ３５では、入力信号ＩＮＨにパルスが立ち上がっていないので、受信信号ＲＣＶＨとマスク信号ＭＳＫＬは、それぞれ、定常時の論理レベルに維持されたままとなる。

【0048】

先にも述べたように、マスク信号ＭＳＫＬがローレベルであるときには、受信信号ＲＣＶＬの論理反転信号がクロック信号ＣＬＫＬとして出力される。また、マスク信号ＭＳＫＨがハイレベルであるときには、受信信号ＲＣＶＨの論理レベルに依ることなく、クロック信号ＣＬＫＨがローレベルに固定される。なお、クロック信号ＣＬＫＨは、元々ローレベルに維持されているべきなので、何ら不整合は生じない。

【0049】

続いて、入力信号ＩＮＨ及びＩＮＬの双方に同相ノイズが重畳した場合を考える。例えば、時刻ｔ３９において、入力信号ＩＮＨ及びＩＮＬの双方にノイズパルスが立ち上がった場合には、パルス幅Ｗ１を持つ受信信号ＲＣＶＨ及びＲＣＶＬ（時刻ｔ４０～ｔ４１）と、パルス幅Ｗ２を持つマスク信号ＭＳＫＨ及びＭＳＫＬ（時刻ｔ３９～ｔ４２）がそれぞれ生成される。

【0050】

ここで、マスク信号ＭＳＫＨがハイレベルであるときには、受信信号ＲＣＶＨの論理レベルに依ることなく、クロック信号ＣＬＫＨがローレベルに固定される。同様に、マスク信号ＭＳＫＬがハイレベルであるときには、受信信号ＲＣＶＬの論理レベルに依ることなく、クロック信号ＣＬＫＬがローレベルに固定される。従って、入力信号ＩＮＨ及びＩＮＬの双方に重畳した同相ノイズを適切にキャンセルすることが可能となる。

【0051】

なお、同相ノイズを確実にキャンセルするには、ノイズ重畳に起因する受信信号ＲＣＶＨ及びＲＣＶＬのパルス幅Ｗ１よりも、マスク信号ＭＳＫＨ及びＭＳＫＬのパルス幅Ｗ２の方が広く、かつ、パルス幅Ｗ２がパルス幅Ｗ１に対して完全にオーバーラップしていることが望ましい。

【0052】

すなわち、本図で示したように、マスク信号ＭＳＫＨ及びＭＳＫＬがハイレベル（＝マスク時の論理レベル）に立ち上がってから、受信信号ＲＣＶＨ及びＲＣＶＬがローレベル（＝パルス生成時の論理レベル）に立ち下がり、かつ、受信信号ＲＣＶＨ及びＲＣＶＬがハイレベル（＝定常時の論理レベル）に立ち上がってから、マスク信号ＭＳＫＨ及びＭＳＫＬがローレベル（＝マスク解除時の論理レベル）に立ち下がるように、受信信号ＲＣＶＨ及びＲＣＶＬ、並びに、マスク信号ＭＳＫＨ及びＭＳＫＬを生成することが望ましい。

【0053】

なお、送信側のパルス生成回路１１０には、送信パルス信号Ｓ１１及びＳ１２の一方をパルス駆動してから、少なくともマスクキャンセル回路１５０のマスク時間（＝マスク信号ＭＳＫＨ及びＭＳＫＬのパルス幅Ｗ２）が経過するまでの間、送信パルス信号Ｓ１１及びＳ１２の他方のパルス駆動を待機しなければならないという制約がある。

【0054】

すなわち、マスク信号ＭＳＫＨ及びＭＳＫＬそれぞれのパルス幅Ｗ２を狭めることができれば、その分だけノイズキャンセル処理を高速化し、延いては、信号伝達装置１００の信号遅延を低減することが可能となる。以下では、これを実現するために導入された放電トランジスタ１５７及び１５８の技術的意義について、これらが導入されていないときの挙動と、これらが導入されているときの挙動を対比しながら詳述する。

【0055】

図４は、放電トランジスタ１５７及び１５８が導入されていない場合におけるマスク時間（＝パルス幅Ｗ２）の設定例を示すタイミングチャートであり、上から順に、入力信号ＩＮＨ及びＩＮＬ（＝受信パルス信号Ｓ２１及びＳ２２）、受信信号ＲＣＶＨ、マスク信号ＭＳＫＨ、受信信号ＲＣＶＬ、マスク信号ＭＳＫＬ、クロック信号ＣＬＫＨ及びＣＬＫＬ、並びに、受信パルス信号Ｓ３０（延いては出力信号Ｓｏ）が描写されている。

【0056】

本図で示すように、入力信号ＩＮＨのパルス駆動時において、受信信号ＲＣＶＨは、入力信号ＩＮＨが受信閾値Ｖｔｈを超えたタイミングから遅延時間Ｔ１１が経過した時点でハイレベルからローレベルに立ち下がる一方、入力信号ＩＮＨが受信閾値Ｖｔｈを超えたタイミングから遅延時間Ｔ１２（＞Ｔ１１）が経過した時点でローレベルからハイレベルに立ち上がる（時刻ｔ５２～ｔ５４を参照）。その結果、受信信号ＲＣＶＨのパルス幅Ｗ１は、遅延時間Ｔ１１及びＴ１２の差分値（＝Ｔ１２－Ｔ１１）に設定される。

【0057】

また、マスク信号ＭＳＫＬは、入力信号ＩＮＨが受信閾値Ｖｔｈを超えたタイミングで遅滞なくローレベルからハイレベルに立ち上がる一方、入力信号ＩＮＨが受信閾値Ｖｔｈを超えたタイミングから遅延時間Ｔ１２が経過した後さらに遅延時間Ｔ１３’が経過した時点でハイレベルからローレベルに立ち下がる（時刻ｔ５２～ｔ５６’を参照）。その結果、マスク信号ＭＳＫＬのパルス幅Ｗ２’は、遅延時間Ｔ１２及びＴ１３’の加算値（＝Ｔ１２＋Ｔ１３’）に設定される。

【0058】

同様に、入力信号ＩＮＬのパルス駆動時において、受信信号ＲＣＶＬは、入力信号ＩＮＬが受信閾値Ｖｔｈを超えたタイミングから遅延時間Ｔ１１が経過した時点でハイレベルからローレベルに立ち下がる一方、入力信号ＩＮＬが受信閾値Ｖｔｈを超えたタイミングから遅延時間Ｔ１２（＞Ｔ１１）が経過した時点でローレベルからハイレベルに立ち上がる（時刻ｔ５８～ｔ６０を参照）。その結果、受信信号ＲＣＶＬのパルス幅Ｗ１は、遅延時間Ｔ１１及びＴ１２の差分値（＝Ｔ１２－Ｔ１１）に設定される。

【0059】

また、マスク信号ＭＳＫＨは、入力信号ＩＮＬが受信閾値Ｖｔｈを超えたタイミングで遅滞なくローレベルからハイレベルに立ち上がる一方、入力信号ＩＮＬが受信閾値Ｖｔｈを超えたタイミングから遅延時間Ｔ１２が経過した後さらに遅延時間Ｔ１３’が経過した時点でハイレベルからローレベルに立ち下がる（時刻ｔ５８～ｔ６２’を参照）。その結果、マスク信号ＭＳＫＨのパルス幅Ｗ２’は、遅延時間Ｔ１２及びＴ１３’の加算値（Ｔ１２＋Ｔ１３’）に設定される。

【0060】

なお、放電トランジスタ１５７及び１５８が未導入である場合、遅延時間Ｔ１３’は、入力信号ＩＮＨ及びＩＮＬのパルス持続期間Ｔｗよりも長くなければならない。なお、上記のパルス持続期間Ｔｗとは、入力信号ＩＮＨ及びＩＮＬにハイレベルの正規パルスが立ち上げられてから再びローレベル（＝定常時の論理レベル）に収束するまでの期間を言う（時刻ｔ５１～ｔ５５、及び、時刻ｔ５７～ｔ７１を参照）。

【0061】

以下では、放電トランジスタ１５７及び１５８の未導入時において、Ｔ１３’＞Ｔｗとしなければならない理由について、図５を参照しながら詳細に説明する。

【0062】

図５は、放電トランジスタ１５７及び１５８が導入されていない場合における同相ノイズ印加時の動作例を示すタイミングチャートであり、図６と同じく、上から順に、入力信号ＩＮＨ及びＩＮＬ（＝受信パルス信号Ｓ２１及びＳ２２）、受信信号ＲＣＶＨ、マスク信号ＭＳＫＨ、受信信号ＲＣＶＬ、マスク信号ＭＳＫＬ、クロック信号ＣＬＫＨ及びＣＬＫＬ、並びに、受信パルス信号Ｓ３０（延いては出力信号Ｓｏ）が描写されている。

【0063】

先出の図３で示したように、入力信号ＩＮＨ及びＩＮＬの双方に対して同時に同相ノイズが重畳したときには、ノイズキャンセル回路１５０の働きにより、それぞれに重畳した同相ノイズを適切にキャンセルすることができる。

【0064】

しかしながら、入力信号ＩＮＨ及びＩＮＬのパルス駆動中（＝正規パルスの受信中）には、入力信号ＩＮＨ及びＩＮＬが負電位（＝定常時のローレベルよりも低電位）に振れる期間（時刻ｔ５３～ｔ５６、及び、時刻５９～ｔ６２を参照）があり、この期間中に同相ノイズが重畳すると、入力信号ＩＮＨ及びＩＮＬの一方のみが受信閾値Ｖｔｈを超える場合があり得る。

【0065】

本図では、入力信号ＩＮＨが負電位に振れている期間中（＝時刻ｔ５ｘ）に同相ノイズが重畳したことに伴い、入力信号ＩＮＬだけが受信閾値Ｖｔｈを超えてしまい、受信信号ＲＣＶＬだけにノイズ起因のパルスが生じている。一方、入力信号ＩＮＨは、受信閾値Ｖｔｈを超えていないので、マスク信号ＭＳＫＬを改めてハイレベルに立ち上げるトリガは掛からない。

【0066】

そのため、受信信号ＲＣＶＬに生じたノイズ起因のパルスをキャンセルするためには、入力信号ＩＮＨの正規パルスにより既にハイレベルとなっているマスク信号ＭＳＫＬを、遅延時間Ｔ１２の経過後もそのまま遅延時間Ｔ１３’に亘ってハイレベルに維持しておく必要がある。

【0067】

特に、Ｔ１３’＞Ｔｗに設定しておけば、パルス持続期間Ｔｗの満了直前に同相ノイズが重畳するようなワーストケースであっても、受信信号ＲＣＶＬに生じるノイズ起因のパルスを適切にキャンセルすることができる。従って、クロック信号ＣＬＫＬに不要なパルスが生じることはなく、受信パルス信号Ｓ３０（延いては出力信号Ｓｏ）の駆動に支障を来すこともない。

【0068】

ただし、放電トランジスタ１５７及び１５８の導入されていないときには、マスク信号ＭＳＫＨ及びＭＳＫＬのパルス幅Ｗ２’（＝Ｔ１２＋Ｔ１３’）が大きくなるので、ノイズキャンセル処理の高速化について、更なる改善の余地がある。

【0069】

図６は、放電トランジスタ１５７及び１５８が導入されている場合におけるマスク時間（＝パルス幅Ｗ２）の設定例を示すタイミングチャートであり、図４及び図５と同じく、上から順に、入力信号ＩＮＨ及びＩＮＬ（＝受信パルス信号Ｓ２１及びＳ２２）、受信信号ＲＣＶＨ、マスク信号ＭＳＫＨ、受信信号ＲＣＶＬ、マスク信号ＭＳＫＬ、クロック信号ＣＬＫＨ及びＣＬＫＬ、並びに、受信パルス信号Ｓ３０（延いては出力信号Ｓｏ）が描写されている。

【0070】

本図で示すように、放電トランジスタ１５７及び１５８が導入されている場合には、マスク信号ＭＳＫＨ及びＭＳＫＬのパルス幅Ｗ２（＝Ｔ１２＋Ｔ１３）が入力信号ＩＮＨ及びＩＮＬのパルス持続期間Ｔｗよりも長ければ足り、遅延時間Ｔ１３については、これを入力信号ＩＮＨ及びＩＮＬのパルス持続期間Ｔｗよりも短く設定することができる。

【0071】

すなわち、放電トランジスタ１５７及び１５８を導入することにより、マスク信号ＭＳＫＨ及びＭＳＫＬのパルス幅Ｗ２を、未導入時のパルス幅Ｗ２’よりも短縮することが可能となる（Ｔｗ＜Ｗ２＜Ｗ２’）。

【0072】

以下では、放電トランジスタ１５７及び１５８の導入により、Ｔ１３＜Ｔｗに設定することのできる理由について、図７を参照しながら詳細に説明する。

【0073】

図７は、放電トランジスタ１５７及び１５８が導入されている場合における同相ノイズ印加時の動作例を示すタイミングチャートであり、図４～図６と同じく、上から順に、入力信号ＩＮＨ及びＩＮＬ（＝受信パルス信号Ｓ２１及びＳ２２）、受信信号ＲＣＶＨ、マスク信号ＭＳＫＨ、受信信号ＲＣＶＬ、マスク信号ＭＳＫＬ、クロック信号ＣＬＫＨ及びＣＬＫＬ、並びに、受信パルス信号Ｓ３０（延いては出力信号Ｓｏ）が描写されている。

【0074】

本図では、先の図５と同じく、入力信号ＩＮＨのパルス駆動に伴い、入力信号ＩＮＨが負電位に振れている期間中（＝時刻ｔ５ｘ）に同相ノイズが重畳している。

【0075】

ここで、マスク信号ＭＳＫＬのパルス幅Ｗ２（＝Ｔ１２＋Ｔ１３）を入力信号ＩＮＨ及びＩＮＬのパルス持続期間Ｔｗよりも長く設定しておけば、パルス持続期間Ｔｗの満了直前に同相ノイズが重畳するようなワーストケースであっても、そのノイズ重畳時点において、マスク信号ＭＳＫＬをハイレベルに維持しておくことができる。

【0076】

マスク信号ＭＳＫＬがハイレベルであるときには、先に述べたように、放電トランジスタ１５８を介して入力信号ＩＮＬが放電される。その結果、入力信号ＩＮＬに重畳した同相ノイズが速やかに放電されて受信閾値Ｖｔｈを超えなくなるので、受信信号ＲＣＶＬにノイズ起因のパルスが生じなくなる。従って、受信信号ＲＣＶＬをマスク信号ＭＳＫＬでマスクする必要がなくなるので、遅延時間Ｔ１３を短縮してマスク信号ＭＳＫＬのパルス幅Ｗ２を必要最小限に狭めることが可能となる（Ｔ１３＜Ｔｗ＜Ｗ２）。

【0077】

図８は、通常動作時の入力最小パルス幅を示すタイミングチャートであり、上から順番に、入力信号Ｓｉ、入力信号ＩＮＨ及びＩＮＬ（＝受信パルス信号Ｓ２１及びＳ２２）、受信信号ＲＣＶＨ、マスク信号ＭＳＫＨ、受信信号ＲＣＶＬ、マスク信号ＭＳＫＬ、クロック信号ＣＬＫＨ及びＣＬＫＬ、並びに、受信パルス信号Ｓ３０（延いては、出力信号Ｓｏ）が描写されている。

【0078】

先にも述べた通り、送信側のパルス生成回路１１０には、送信パルス信号Ｓ１１及びＳ１２の一方をパルス駆動してから、少なくともマスクキャンセル回路１５０のマスク時間（＝マスク信号ＭＳＫＨ及びＭＳＫＬのパルス幅Ｗ２）が経過するまでの間、送信パルス信号Ｓ１１及びＳ１２の他方のパルス駆動を待機しなければならないという制約がある。すなわち、パルス生成回路１１０の送信待機時間Ｔｗａｉｔ（＝入力信号Ｓｉのパルスエッジ検出からパルス駆動までの信号遅延）は、マスク信号ＭＳＫＨ及びＭＳＫＬのパルス幅Ｗ２を狭めるほど短くなる。

【0079】

そこで、放電トランジスタ１５７及び１５８を導入すれば、マスク信号ＭＳＫＨ及びＭＳＫＬのパルス幅Ｗ２を狭めてノイズキャンセル処理を高速化することができるので、信号伝達装置１００の信号遅延を低減することが可能となる。また、送信待機時間Ｔｗａｉｔの短縮により、スイッチ出力部１０の駆動周波数ｆｓｗを高めることも可能となる。

【0080】

＜その他の変形例＞
なお、本明細書中に開示されている信号伝達装置は、入出力間を電気的に絶縁しながら信号伝達を行う必要のあるアプリケーション全般（例えば、高電圧を取り扱う絶縁ゲートドライバ、モータドライバ、アイソレータ、若しくは、その他ＩＣなど）に広く適用することが可能である。

【0081】

また、本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。例えば、バイポーラトランジスタとＭＯＳ電界効果トランジスタとの相互置換や、各種信号の論理レベル反転は任意である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。

【産業上の利用可能性】

【0082】

本明細書中に開示されている発明は、例えば、入出力間を電気的に絶縁しながら信号伝達を行う必要のあるアプリケーション全般に利用することが可能である。

【符号の説明】

【0083】

１００ 信号伝達装置
１１０ パルス生成回路
１２０ 絶縁回路
１２１、１２２ 絶縁素子
１３０ パルス受信回路
１３１ ＲＳフリップフロップ
１４０ 出力駆動回路
１５０ ノイズキャンセル回路
１５１、１５２ 受信信号生成部
１５３、１５４ マスク信号生成部
１５５、１５６ ＮＯＲゲート
１５７、１５８ 放電トランジスタ（ＮＭＯＳＦＥＴ）
ＤＬＹ１、ＤＬＹ２、ＤＬＹ３、ＤＬＹ４ 遅延段
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４ 抵抗

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】