特許 7263563 復号化回路およびチップ

(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】2023-04-14

(45)【発行日】2023-04-24

(54)【発明の名称】復号化回路およびチップ

(51)【国際特許分類】

   H04L 25/03 20060101AFI20230417BHJP

【ＦＩ】

H04L25/03 C

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021576436

(86)(22)【出願日】2021-04-19

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-08-31

(86)【国際出願番号】 CN2021088126

(87)【国際公開番号】W WO2021209067

(87)【国際公開日】2021-10-21

【審査請求日】2021-12-21

(31)【優先権主張番号】202011226719.9

(32)【優先日】2020-11-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】521557609

【氏名又は名称】シャンハイ シンロン セミコンダクター テクノロジー カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(74)【代理人】

【識別番号】100165157

【弁理士】

【氏名又は名称】芝 哲央

(74)【代理人】

【識別番号】100205659

【弁理士】

【氏名又は名称】齋藤 拓也

(74)【代理人】

【識別番号】100126000

【弁理士】

【氏名又は名称】岩池 満

(74)【代理人】

【識別番号】100185269

【弁理士】

【氏名又は名称】小菅 一弘

(72)【発明者】

【氏名】リー ルイピン

(72)【発明者】

【氏名】チー ウェイ

(72)【発明者】

【氏名】リュウ ビン

(72)【発明者】

【氏名】ワン ジャンフー

【審査官】阿部 弘

(56)【参考文献】

【文献】中国実用新案第２１０３２７６１６（ＣＮ，Ｕ）

【文献】実開昭６２－０４０５８４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００９９３７３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－１９５２１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０４２８３５６９（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２００６－２１７１７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０４５７２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１０９１９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５９－１９８０５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】町田 芳広 YOSHIHIRO MACHIDA，ソフトＲＺ方式を用いた業務用空調ネットワーク高速化の検討 Study of Commercial Air-Conditioning network speedup utilized software RZ method，情報処理学会 研究報告 モバイルコンピューティングとパーベイシブシステム（ＭＢＬ） ２０１９－ＭＢＬ－０９２ ［ｏｎｌｉｎｅ］ ，日本，情報処理学会，2019年08月22日，pp. 1-7

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｌ ２５／０３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ホームバスシステム（ＨＢＳ）プロトコルの復号規則に従って、ＨＢＳプロトコルを使用して伝送される信号を復号するための復号化回路であって、ＨＢＳプロトコルの復号規則は、信号「０１」を「００」として復号し、信号「１１」を「１１」として復号することを含み、前記復号化回路は、順に接続された、充電／放電ユニット、コンデンサ、および変換ユニットを備え、
前記充電／放電ユニットは、第１レベルの受信に応答して前記コンデンサを充電し、第２レベルの受信に応答して前記コンデンサを放電するように、構成され、前記コンデンサに任意の量の電荷を移動させるのに必要な合計時間と、前記コンデンサから同じ量の電荷を移動させるのに必要な合計時間との比は、所定の値であり、
前記変換ユニットは、前記コンデンサ上の電圧が所定の電圧を超えた場合に第３レベルを出力し、そうでない場合には第４レベルを出力するように、構成され、前記所定の電圧は、第１レベルのノイズスパイクに起因する前記コンデンサ上の電圧と大きさが等しく、
第１レベルは低く、第２レベルは高く、第３レベルは低く、第４レベルは高く、
前記コンデンサは、伝送された信号におけるノイズの悪影響を排除し、異なるクロックレートで伝送された信号に対して自己適応するように構成され、
前記充電／放電ユニットは、定電流である第１電流で前記コンデンサを充電し、定電流である第２電流で前記コンデンサを放電するように、構成され、
第２電流の大きさに対する第１電流の大きさの比は、０．９５－１．０５の範囲であり、
基準電流を生成するための第１カレントミラーを備える第１基準ユニットをさらに備え、前記充電／放電ユニットは、第２カレントミラー、第３カレントミラーおよび第４カレントミラーをさらに備え、
第１カレントミラーは、基準電流を受け取るための入力を有し、第１カレントミラーは、第２カレントミラーの入力に結合された第１出力を有し、第２カレントミラーは、第３カレントミラーの入力に結合された出力を有し、第３カレントミラーは、前記コンデンサに結合された出力を有し、第１カレントミラーは、第４カレントミラーの入力に結合された第２出力を有し、第４カレントミラーは、第３カレントミラーの出力に結合された出力を有し、
第３カレントミラーは、基準電流の１．９－２．１倍である大きさの電流を出力するように構成され、第４カレントミラーは、基準電流の０．９５－１．０５倍である大きさであって第３カレントミラーからの電流と同じ方向に流れる電流を、出力するように構成される、復号化回路。

【請求項2】

請求項１に記載の復号化回路であって、前記所定の値は、０．９５－１．０５の範囲から選択される、復号化回路。

【請求項3】

請求項１に記載の復号化回路であって、前記充電／放電ユニットは、第１レベルの受信に応答して第３カレントミラーを動作させて、その後第４カレントミラーからの電流に収束して第１電流を形成する電流を出力させるように、および、第４カレントミラーからの電流のみで第２電流を形成するように第２レベルの受信に応答して第３カレントミラーの動作を停止させるように、構成される、復号化回路。

【請求項4】

請求項１に記載の復号化回路であって、前記変換ユニットは、電圧比較モジュールを備え、前記電圧比較モジュールは、前記コンデンサ上の電圧を受け取るための第１入力を有し、前記電圧比較モジュールは、所定の電圧を受け取るための第２入力を有し、前記電圧比較モジュールは、第１入力で受け取った電圧が第２入力で受け取った電圧よりも高い場合に、所定の信号を出力するように構成される、復号化回路。

【請求項5】

請求項４に記載の復号化回路であって、前記変換ユニットは、前記電圧比較モジュールの出力に結合されたイネーブル端子を有する出力モジュールをさらに備え、前記出力モジュールは、所定の信号が前記電圧比較モジュールから前記イネーブル端子で受信された場合に第３レベルを出力し、そうでなければ第４レベルを出力するように、構成される、復号化回路。

【請求項6】

請求項５に記載の復号化回路であって、前記電圧比較モジュールおよび／または前記出力モジュールにバイアス電流を供給するための第２基準ユニットをさらに備える、復号化回路。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか１項に記載の復号化回路を備えるチップ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、集積回路（ＩＣ）チップの分野に関し、特に、復号化回路およびチップに関する。

【背景技術】

【0002】

空調、セキュリティ、スマートホームなどの分野では、ＨＢＳ（Ｈｏｍｅ Ｂｕｓ Ｓｙｓｔｅｍ）プロトコルが、ホスト機器とスレーブ機器との間の通信に使用されている。このプロトコルは、通信および電力供給の両方をツイストペアでサポートする点で有利である。つまり、ツイストペアは、通信に、および接続された機器に電力を供給するのに、使用することができる。機器を接続するのに使用する場合、ツイストペアは、極性要件を有さず、すなわち、無極性接続が可能となり、現場の設置者に大きな利便性を提供する。しかしながら、従来技術における通信に現行のＨＢＳプロトコルを使用することは、以下の３つの欠点を有する。

【0003】

第１に、ＨＢＳプロトコルは、高レベル信号および低レベル信号「１」および「０」をそれぞれ「１１」および「０１」として符号化し、「０１」および「１１」をそれぞれ「００」および「１１」として復号化して、元の波形を導出する。典型的に、復号化動作は、マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）上で実行されるソフトウェアによって行われる。これは、ＭＣＵの有益リソースを使い尽くし、その構成により厳しい要件を課す。

【0004】

第２に、例えば、セントラルエアコンの分野では、内部ユニットは、インラインコントローラから、通常約５０ｍ、場合によっては２００ｍ以上離れて配置される。実際の設備の様々なニーズに対処するために、そのようなエアコンの設計では、製造業者は、５００ｍの伝送距離を通常考慮に入れている。これは、この目的に使用される通信インターフェースチップに厳しい要求を課す。それに接続されるツイストペアは、通信線としてだけでなく、電力線としても機能するからである。それ故に、信号通信および電力伝送距離が長くなると、ツイストペアで伝送される信号の干渉が激しくなったり、ツイストペア自体の寄生容量が著しくなったりして、伝送信号を歪ませる可能性がある。この場合、ＭＣＵを使用して干渉信号を識別する必要があり、この動作の試みが失敗すると、ビットエラーレート（ＢＥＲ）の増加、または通信の失敗につながり得る。そのため、伝送距離には制限がある。

【0005】

第３に、異なる技術の信号は、通常、異なるクロックレートで伝送される。従って、これらの信号を復号するために、ＭＣＵは、様々なクロックレートに自己適応する設計を採用しなければならない。これは、ＭＣＵの計算負荷をさらに増大させる。

【0006】

要約すると、現行のＨＢＳプロトコルの信号復号化方式は、ＭＣＵの計算負荷が重い、エラー訂正と伝送距離とのトレードオフ、異なるクロックレートで伝送される信号への適応性が不十分である、という問題を抱えている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の目的は、現行のＨＢＳプロトコルの信号復号化方式の上述した問題点、すなわち、重いＭＣＵの計算負荷、エラー訂正と伝送距離とのトレードオフ、および異なるクロックレートで伝送される信号への不十分な適応性、を解決するような復号化回路およびチップを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この目的のために、提供される復号化回路は、ＨＢＳプロトコルの復号規則に従って、ＨＢＳプロトコルを使用して伝送される信号を復号するのに使用される。ＨＢＳプロトコルの復号規則は、信号「０１」を「００」として復号し、信号「１１」を「１１」として復号することを含む。復号化回路は、順に接続された、充電／放電ユニット、コンデンサ、および変換ユニットを含む。

【0009】

充電／放電ユニットは、第１レベルの受信に応答してコンデンサを充電し、第２レベルの受信に応答してコンデンサを放電するように構成されている。コンデンサに任意の量の電荷を移動させるのに必要な合計時間と、コンデンサから同じ量の電荷を移動させるのに必要な合計時間との比は、所定の値である。

【0010】

変換ユニットは、コンデンサ上の電圧が所定の電圧を超えた場合に第３レベルを出力し、そうでない場合には第４レベルを出力するように構成される。所定の電圧は、第１レベルのノイズスパイクに起因するコンデンサ上の電圧と大きさが等しい。

【0011】

第１レベルと第３レベルは共に低く、第２レベルと第４レベルは共に高い。

【0012】

コンデンサは、伝送された信号におけるノイズの悪影響を排除し、異なるクロックレートで伝送された信号に対して自己適応するように構成される。

【0013】

任意で、所定の値は、０．９５－１．０５の範囲から選択されてよい。

【0014】

任意で、充電／放電ユニットは、定電流である第１電流でコンデンサを充電し、同じく定電流である第２電流でコンデンサを放電するように構成されてよい。

【0015】

任意で、第２電流の大きさに対する第１電流の大きさの比は、０．９５－１．０５の範囲であってよい。

【0016】

任意で、復号化回路は、基準電流を生成するための第１カレントミラーを含む第１基準ユニットをさらに含んでよく、充電／放電ユニットは、第２カレントミラー、第３カレントミラーおよび第４カレントミラーを含み、第１カレントミラーは、基準電流を受け取るための入力を有し、第１カレントミラーは、第２カレントミラーの入力に結合された第１出力を有し、第２カレントミラーは、第３カレントミラーの入力に結合された出力を有し、第３カレントミラーは、コンデンサに結合された出力を有し、第１カレントミラーは、第４カレントミラーの入力に結合された第２出力を有し、第４カレントミラーは、第３カレントミラーの出力に結合された出力を有する。

【0017】

さらに、第３カレントミラーは、基準電流の１．９－２．１倍である大きさの電流を出力するように構成されてよく、第４カレントミラーは、基準電流の０．９５－１．０５倍である大きさであって第３カレントミラーからの電流と同じ方向に流れる電流を、出力するように構成されている。

【0018】

任意で、充電／放電ユニットは、第１レベルの受信に応答して第３カレントミラーを動作させて、その後第４カレントミラーからの電流に収束して第１電流を形成する電流を出力させるように、および、第４カレントミラーからの電流のみで第２電流を形成するように第２レベルの受信に応答して第３カレントミラーの動作を停止させるように、構成されてよい。

【0019】

任意で、変換ユニットは、電圧比較モジュールを含んでよく、電圧比較モジュールは、コンデンサ上の電圧を受け取るための第１入力を有し、電圧比較モジュールは、所定の電圧を受け取るための第２入力を有し、電圧比較モジュールは、第１入力で受け取った電圧が第２入力で受け取った電圧よりも高い場合に、所定の信号を出力するように構成される。

【0020】

任意で、変換ユニットは、電圧比較モジュールの出力に結合されたイネーブル端子を有する出力モジュールをさらに含んでよく、出力モジュールは、所定の信号が電圧比較モジュールからイネーブル端子で受信された場合に第３レベルを出力し、そうでなければ第４レベルを出力するように、構成される。

【0021】

任意で、復号化回路は、電圧比較モジュールおよび／または出力モジュールにバイアス電流を供給するための第２基準ユニットをさらに含んでよい。

【0022】

上記の目的は、上記で定義された復号化回路を含むチップによっても達成される。

【0023】

先行技術と比較して、提供される復号化回路およびチップでは、充電／放電ユニット、コンデンサ、および変換ユニットが順に接続されている。充電／放電ユニットは、コンデンサを充電および放電することができ、任意の量の電荷をコンデンサに移動させるのに必要な合計時間と、同じ量の電荷をコンデンサから移動させるのに必要な合計時間との比は、予め決められている。変換ユニットは、コンデンサの電圧が所定の電圧を超えた場合に第３レベルを出力し、そうでなければ第４レベルを出力するように、構成される。この設計は、コンデンサの充電および放電サイクルを制御するためにＨＢＳプロトコルの符号化特性を利用することによる信号復号化を可能にし、このようにしてＭＣＵの計算負荷を軽減する。また、コンデンサの電荷量が急激に変化しないという挙動を利用することによって、伝送信号におけるノイズの悪影響を排除し、ＨＢＳプロトコルを利用する場合に拡張された有効伝送距離を可能にする。さらに、コンデンサの充電時間と放電時間との比を所定の値に設定することで、異なるクロックレートで伝送される信号に自己適応性を付与する。このようにして、重いＭＣＵの計算負荷、エラー訂正と伝送距離とのトレードオフ、および異なるクロックレートで伝送される信号への不十分な適応性を含む従来技術の問題点を解決する。

【0024】

当業者であれば、以下の図面は、本発明の範囲をいかなる意味でも制限するのではなく、本発明のより良い理解を可能にするためにのみ提示されていることを理解するであろう。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の実施形態１による復号化回路の構造概略である。

【図2】本発明の実施形態１による復号化回路で使用される信号の概略波形図である。

【図3】本発明の実施形態２による復号化回路の概略図である。

【図4】本発明の実施形態２による復号化回路からの干渉がない伝送信号に応答する出力波形を概略的に示す。

【図5a】ソフトウェアベースの復号化方式からの干渉を伴う伝送信号に応答する出力波形を概略的に示す。

【図5b】本発明の実施形態２による復号化回路からの干渉を伴う伝送信号に応答する出力波形を概略的に示す。

【図5c】図５ｂの部分Ａを部分的に拡大した概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

これらの図において、
１００－充電／放電ユニット、２００－コンデンサ、３００－変換ユニット、４００－第１基準ユニット、５００－第２基準ユニット、６００－電圧供給ユニット、
１１０－第２カレントミラー、１２０－第３カレントミラー、１３０－第４カレントミラー、１４０－トランジスター、３１０－電圧比較モジュール、３２０－出力モジュール、３１１－電圧比較モジュールの第１入力、３１２－電圧比較モジュールの第２入力、３２１－出力モジュールのイネーブル端子、４１０－第１カレントミラー。

【0027】

本発明の目的、利点、および特徴は、添付の図面と併せてなされる、そのいくつかの特定の実施形態に関する以下のより詳細な説明から、より明らかになるであろう。図は、開示された実施形態をより便利で明確な方法で説明するのに役立つことを唯一の目的として、必ずしも正確な縮尺で描かれていない非常に簡略化された形で提供されていることに、留意されたい。また、図に示されている構造は、通常、実際の構造の一部である。特に、図は、異なる強調を有する傾向があるため、異なる縮尺で描かれていることが多い。

【0028】

本明細書では、単数形の“ａ”，“ａｎ”および“ｔｈｅ”は、文脈が明確にその他を指示しない限り、複数の指示対象を含む。「または」という用語は、文脈が明確にその他を指示しない限り、「および／または」を含む意味で用いられる。「いくつかの」という用語は、「少なくとも１つ」の意味で使用され、「少なくとも２つ」という語句は、「２つ以上」の意味で使用される。さらに、本明細書における「第１」、「第２」および「第３」という用語の使用は、例示のみを意図し、相対的な重要性の意味または示唆として、あるいは参照される項目の数値の暗示として解釈されるべきではない。従って、「第１」、「第２」または「第３」で項目を定義することは、その項目の１つまたは少なくとも２つの存在を明示的または暗示的に示すことになる。「一端」および「他端」、または「近位端」および「遠位端」という用語は、一般に、端点のみではなく、対向する端点を含む対向する端部部分を指すのに使用される。さらに、「設置」、「接続」および「結合」という用語は、広い意味で解釈されるべきである。例えば、接続は、永久的な接続、着脱可能な接続、または一体型の接続であってよい。また、機械的な接続や電気的な接続であってよい。さらに、直接的な接続、１つ以上の要素を介在させた間接的な接続、２つの構成要素間の内部通信や相互作用であってもよい。さらに、ある要素が別の要素上に配置されていると言及される場合、それは、典型的に、２つの要素が、介在要素の存在により直接的または間接的に互いに接続、結合、嵌合、または噛合されることのみを意味する。そのような言及は、２つの要素間の相対的な空間的関係の意味または暗示として解釈されるべきではない。つまり、文脈が明確に特定しない限り、参照される要素は、他の要素の内側に、外側に、上に、下に、横に、またはその他の空間的な関係で、配置されてよい。当業者は、特定の状況に従って、本明細書における上述の用語の特定の意味を理解することができる。

【0029】

本発明のコアコンセプトは、現行のＨＢＳプロトコルの信号復号化方式の上述した問題点、すなわち、重いＭＣＵの計算負荷、エラー訂正と伝送距離とのトレードオフ、および異なるクロックレートで伝送される信号への不十分な適応性、を解決する復号化回路およびチップを提供することである。

【0030】

以下の説明では、添付の図面を参照する。

【0031】

実施形態１
ここで、図１および図２を参照すると、図１は、本発明の実施形態１による復号化回路の構造概略であり、図２は、本発明の実施形態１による復号化回路で使用される信号の概略波形図である。

【0032】

図１に示すように、本実施形態で提供される復号化回路は、順に接続された、充電／放電ユニット１００、コンデンサ２００、および変換ユニット３００を含む。

【0033】

充電／放電ユニット１００は、第１レベルの受信に応答してコンデンサ２００を充電するように、および第２レベルの受信に応答してコンデンサ２００を放電するように、構成される。任意の量の電荷をコンデンサ２００に移動させるのに必要な合計時間と、同じ量の電荷をコンデンサ２００から移動させるのに必要な合計時間との比は、予め決められている。

【0034】

変換ユニットは、コンデンサ２００上の電圧が所定の電圧を超えた場合に第３レベルを出力し、それ以外の場合に第４レベルを出力するように、構成される。

【0035】

第１レベルは、高レベルおよび低レベルのうちの一方であり、第２レベルは、高レベルおよび低レベルのうちの他方である。第３レベルは、高レベルおよび低レベルのうちの一方であり、第４レベルは、高レベルおよび低レベルのうちの他方である。

【0036】

「任意の電荷量」という語句は、通常の動作で発生し得る移動電荷量を指すことが意図されていることが理解されるであろう。コンデンサ２００の容量を超える移動電荷量や、通常の動作中に発生しない移動電荷量は、総充電時間と総放電時間との比が所定の値であるという制約を必ずしも受けない。通常の動作で発生し得る移動電荷量に対する総充電時間と総放電時間との所定の比と、通常の動作で発生しない移動電荷量に対する総充電時間と総放電時間との非所定の比とを有する回路方式は、本出願の範囲内であると考えられる。充電プロセスの総充電時間は、充電電流が存在しないプロセス中のブランク期間を除外して、プロセス中の全ての連続充電期間の持続時間を合計することによって計算される。放電プロセスの総放電時間は、同様に計算される。完全な充電および放電プロセスは、ゼロなどのコンデンサ２００上の同じ量の電荷で開始し、終了する。例示的な充電および放電プロセスを以下の表１に示す。

【0037】

表１：コンデンサの例示的な充電および放電プロセス

【表1】

従って、表１の例示的なプロセスの総充電時間はＴ２＋Ｔ６として、その総放電時間はＴ３＋Ｔ５＋Ｔ７＋Ｔ８として、計算される。

【0038】

この配置は、以下の利点を提供する。
第１に、復号化タスクをＭＣＵから専用復号化回路に移すことで、ＭＣＵの計算負荷を軽減し、関連するソフトウェアプログラムの必要性をなくす。

【0039】

第２に、コンデンサ２００上の電荷量が急激に変化しないというコンデンサ２００の挙動を利用することによって、伝送信号におけるノイズの悪影響を排除する。伝送信号に１つ以上のノイズスパイクが存在する場合であっても、それに応答して復号化回路から出力される信号の波形は、影響を受けない（そのパルス幅は多少歪むことはあるが、そのような歪みは後続のアナログ・デジタル変換モジュールによって無視される）。さらに、伝送信号におけるノイズの悪影響の排除は、ＨＢＳプロトコルを使用する場合、拡張された有効伝送距離を可能にする。

【0040】

第３に、充電時間と放電時間との所定の比により、コンデンサ２００は、異なるクロックレートで伝送される信号に自己適応する。例えば、パルス幅がΔＴの伝送信号については、信号の低レベルを、コンデンサ２００の充電を開始するためのトリガとし得る。所定の値が１である場合、コンデンサ２００上の電圧が所定の電圧よりも高い合計時間が、充電時間の２倍になるように構成されてよく、復号化回路が一対の連続するビットを常に単一ビットに変換できるようにする（当然、他のロジックと連携して）。つまり、異なる周波数（従って異なるパルス幅）を有する別の信号が入力されると、復号化回路は、入力信号の２倍のパルス幅を持つ信号を応答的に出力する。これにより、異なる周波数を有する入力信号について、その出力パルス幅を修正することが可能となる。すなわち、異なるクロックレートで伝送される信号に対して自己適応的であることが可能となる。

【0041】

なお、所定の値は、実際の動作条件によって変化し得ることを理解されたい。例えば、所定の値が１／２である場合、コンデンサ２００上の電圧が所定の電圧よりも高い合計時間が、充電時間の３倍になるように構成されてよく、復号化回路が連続する３ビットのセットを常に単一ビットに復号できるようにする（当然、他のロジックと連携して）。別の例として、特殊なパスワードプロトコルは、それぞれ８ビットからなるデータフレームを利用し、最初のビットが、それが低レベルの場合、後続の７ビットが第１暗号化アルゴリズムを使用して暗号化された情報を表すことを示すように、設計される。さらに、第１ビットが高レベルの場合、それは、後続の７ビットが第２暗号化アルゴリズムを使用して暗号化された情報を表すことを示すように、設計される。この例では、他の回路と協力して、所定の値が１／７に設定されて動作する復号化回路で最初に処理することによって、入力データストリームの復号化を簡略化することができる。

【0042】

好ましくは、所定の値は、０．９５－１．０５の範囲から選択される。より好ましくは、所定の値は１である。理解を容易にするために、ここで図２を参照すると、図２は、第１レベルおよび第３レベルの両方が低い、本実施形態の例における信号の概略波形図である。図２の例では、復号化回路への入力信号は、異なる時間で入力される異なるパルス幅を有する３つの低レベルのパルスと実質的に考えることができる。これらの低レベルパルスのそれぞれは、特定のパルスのパルス幅の２倍の底辺長さを有する二等辺三角形の形状の対応する変化プロファイルに従うコンデンサ２００上の電圧の変化を引き起こす。図２の３つの低レベルパルスは、コンデンサ２００のそれぞれ対応する電圧変化プロファイルが互いに分離して独立するのに十分に時間的に間隔を置かれる。任意の隣り合う２つの低レベルパルスが互いに近接している場合、対応する２つの二等辺三角形の間に重なりがあり、それは、先の低レベルパルスによって充電されたコンデンサの不完全な放電により、後の二等辺三角形を高くし、その底辺を長くし得る。

【0043】

充放電時間を正確に制御する方法は数多くある。例えば、定電圧源が、コンデンサ２００の充放電に使用されてよく、他の回路の詳細および様々な回路要素のパラメータが、意図した結果からの逆推論によって決定されてよい。しかしながら、好ましい実施では、充電／放電ユニットは、定電流である第１電流でコンデンサ２００を充電する。さらに、同じく定電流である第２電流でコンデンサ２００を放電する。この配置は、第１電流と第２電流の大きさを単に調整することによって、意図した結果を満足に達成することができ、従って回路の簡略化された論理設計を可能にする。さらに、第１電流の大きさと第２電流の大きさとの比は、０．９５－１．０５の範囲から選択されてよい。

【0044】

一実施形態では、復号化回路は、第１基準ユニット４００をさらに含む。第１基準ユニット４００は、以下の実施形態２で詳細に説明するように、充電／放電ユニット１００が充放電電流を構成するための基礎となる基準電流を生成するように構成された第１カレントミラーを含む。

【0045】

好ましくは、変換ユニット３００は、電圧比較モジュール３１０を含む。電圧比較モジュール３１０は、コンデンサ２００の電圧を受け取るための第１入力３１１を有する。電圧比較モジュール３１０は、所定の電圧を受け取るための第２入力３１２も有する。電圧比較モジュール３１０は、第１入力３１１で受け取った電圧が、第２入力３１２で受け取った電圧よりも高い場合に、所定の信号を出力するように構成される。所定の信号は、高レベル、低レベル、立ち上がりエッジ、および立ち下がりエッジ、のうちの１つであることを、理解されたい。この配置により、復号化回路の機能の一部として、コンデンサ２００上の電荷に関する情報を、後続の回路によって容易に読み取りおよび転送することができる情報に変換することができる。好ましくは、所定の電圧は、０よりわずかに高い値であってよく、それは、第１レベルにおける可能な限り広いノイズスパイクから生じるコンデンサ２００の電圧値と、回路にわたる実際のライン電圧降下との両方から決定されてよい。

【0046】

さらに、電圧モジュール３１０の第１入力３１１および電圧モジュール３１０の第２入力３１２の少なくとも一方は、高インピーダンス入力である。この配置により、復号化回路の応答精度を向上させることができる。

【0047】

一実施形態では、変換ユニット３００は、出力モジュール３２０をさらに含む。出力モジュール３２０は、電圧比較モジュール３１０の出力に結合されたイネーブル端子３２１を有する。出力モジュール３２０は、イネーブル端子３２１で電圧比較モジュール３１０から所定の信号を受信すると、第３レベルを出力するように構成される。そうでなければ、変換ユニット３００は、出力モジュール３２０から第４レベルを出力するように構成される。この配置により、電圧比較モジュール３１０が外部回路から切り離されるため、外部回路が電圧比較モジュール３１０に影響を与えることを、従って復号化回路の精度に影響を与えることを、防止することができる。

【0048】

好ましくは、復号化回路は、第２基準ユニット５００をさらに含む。第２基準ユニット５００は、電圧比較モジュール３１０および／または出力モジュール３２０にバイアス電流を供給するように構成される。この配置により、電圧比較モジュール３１０および／または出力モジュール３２０の安定性と、復号化回路の正確性とが、さらに向上する。第１基準ユニット４００および第２基準ユニット５００は、別々のユニットであってもよく、単一のユニットとして統合されてもよいことを、理解されたい。前者の選択は、回路構成要素の配置においてより高い柔軟性を可能にし、後者の選択は、構成要素の数を減らすことを可能にする。本出願の範囲から逸脱することなく、実際の動作条件に従ってそれらの間で選択が行われてよい。

【0049】

次に、図２の破線より左側の部分を参照すると、例示的な実施では、復号化回路は、第１レベル（図２の「入力信号」）で動作し、ΔＴのパルス幅を最初に受信し、それは、最大量の電荷がコンデンサに移動されるまで、コンデンサ２００を充電する（移動される電荷量は、コンデンサ上の電圧に比例する、すなわち、図２の「電圧比較モジュールの第１入力（電圧）」）。その後、入力信号は第２レベルに移行し、ΔＴ（図２の「電圧比較モジュールの第１入力（電圧）」）に等しい期間、コンデンサ２００の放電を開始する。この２＊ΔＴの期間内に、コンデンサ２００上の電圧（すなわち、図２の「電圧比較モジュールの第１入力（電圧）」）は、所定の電圧（すなわち、図２の「電圧比較モジュールの第２入力（電圧）」）よりも高い状態を実質的に維持していると考えることができるので、上述した出力モジュール３２０の動作原理によれば、出力モジュール３２０は、継続的に第３レベルを出力する。残りの期間では、コンデンサ２００上の電圧（すなわち、図２の「電圧比較モジュールの第１入力（電圧）」）が、所定の電圧（すなわち、図２の「電圧比較モジュールの第２入力（電圧）」）を超えていないので、出力モジュール３２０は、継続的に第４レベルを出力する。第１レベルと第３レベルが共に低く、第２レベルと第４レベルが共に高いと仮定すると、入力されたΔＴ幅のパルスが「０１」を示す信号（このパルスは２＊ΔＴの全期間にわたって持続し、ΔＴの期間にそれぞれ対応する２ビットを搬送する）であれば、２＊ΔＴ幅のパルスが、「０」を示す信号として出力される。入力されたΔＴ幅のパルスが「１１」を示す信号であれば、２＊ΔＴ幅のパルスが、「１」を示す信号として出力される。図２に示される波形は、例にすぎず、第１レベル、第２レベル、第３レベル、および第４レベルによって変わるが、設計原理は同じままであることを、理解されたい。

【0050】

本実施形態では、チップも提供され、それは、上記で定義した復号化回路を含み、従って上述した同じ利点を有する。このチップは、ＩＣ製造で使用されるトランジスタまたは金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）プロセスを使用して製造することができる。当業者は、当技術分野における一般的な一般知識に基づいて、チップの他の構成要素をどのように構成および形成するかを理解および認識することができ、その詳細な説明は不要と考えられ、省略される。

【0051】

実施形態２
次に、図３から図５ｃを参照する。図３は、本発明の実施形態２による復号化回路の概略図である。図４は、本発明の実施形態２による復号化回路からの干渉がない伝送信号に応答する出力波形を概略的に示す。図５ａは、ソフトウェアベースの復号化方式からの干渉を伴う伝送信号に応答する出力波形を概略的に示す。図５ｂは、本発明の実施形態２による復号化回路からの干渉を伴う伝送信号に応答する出力波形を概略的に示す。図５ｃは、図５ｂの部分Ａを部分的に拡大した概略図である。

【0052】

図示するように、本実施形態で提供される復号化回路は、充電／放電ユニット１００、コンデンサ２００、変換ユニット３００、第１基準ユニット４００および第２基準ユニット５００を含む。第２基準ユニット５００は、第１基準ユニット４００と一体化されている。

【0053】

第１基準ユニット４００は、第１カレントミラー４１０を含み、基準電流Ｉ１を生成するように構成される。充電／放電ユニット１００は、第２カレントミラー１１０、第３カレントミラー１２０、および第４カレントミラー１３０を含む。

【0054】

第１カレントミラー４１０は、基準電流Ｉ１を受け取るための入力を有する。第１カレントミラー４１０は、第２カレントミラー１１０の入力に結合された第１出力（図３に示すように、トランジスタＱ８のコレクタによって提供される）をさらに有する。第２カレントミラー１１０は、第３カレントミラー１２０の入力に結合された出力を有する。第３カレントミラー１２０は、コンデンサ２００に結合された出力を有する。第１カレントミラー４１０は、第４カレントミラー１３０の入力に結合された第２出力（図３に示すように、トランジスタＱ３のコレクタによって提供される）をさらに有する。第４カレントミラー１３０は、第３カレントミラー１２０の出力に結合された出力を有する。つまり、第３カレントミラー１２０、第４カレントミラー１３０、およびコンデンサ２００は、同じノードに結合される。

【0055】

第３カレントミラー１２０からの出力電流Ｉ３の大きさは、基準電流Ｉ１の１．９－２．１倍である。第４カレントミラー１３０からの出力電流Ｉ２の大きさは、基準電流Ｉ１の０．９５－１．０５倍であり、この出力電流Ｉ２は、第３カレントミラーからの出力電流Ｉ３と同じ方向に流れる。より好ましくは、第３カレントミラー１２０からの出力電流Ｉ３の大きさは、基準電流Ｉ１の２倍であり、第４カレントミラー１３０からの出力電流Ｉ２の大きさは、基準電流Ｉ１の大きさと等しい。さらに、第４カレントミラー１３０からの出力電流Ｉ２は、第３カレントミラー１２０からの出力電流Ｉ３と同じ方向に流れる。これは、第１カレントミラー４１０、第２カレントミラー１１０、第３カレントミラー１２０、および第４カレントミラー１３０における構成要素のパラメータを適切に構成することによって達成することができる。これを行う方法は、当技術分野で周知であり、その詳細な説明は不要と考えられ、省略される。第１カレントミラー４１０、第２カレントミラー１１０、第３カレントミラー１２０、および第４カレントミラー１３０は、設計通りの充放電電流を生成するために含まれ、当業者は、当技術分野における技術常識な知識および本明細書に開示された設計概念に基づいて、同じ大きさの充放電電流を生成し、同じ有益な効果を達成する、他の特定の回路を考案することができることを、理解されたい。従って、そのような回路も、本願の範囲内に包含されることが意図される。上記の配置の目的は、充電時間と放電時間との比を０．９５－１．０５の範囲で達成することであり、Ｉ３の大きさをＩ１の１．９－２．１倍に設定し、Ｉ２の大きさをＩ１の０．９５－１．０５倍に設定することは、目的を達成するための一例に過ぎないことを、理解されたい。あるいは、例えば、第３カレントミラー１２０からの出力電流Ｉ３の大きさを基準電流Ｉ１の３．９－４．１倍とし、第４カレントミラー１３０からの出力電流Ｉ２の大きさを基準電流Ｉ１の１．９５－２．０５倍とし、第４カレントミラー１３０からの出力電流Ｉ２を第３カレントミラーからの出力電流Ｉ３と同じ方向に流すことによっても、同様の効果を達成することができる。従って、関連構成要素を適切に構成することによってＩ３およびＩ２の大きさを適切に設定することを通じて、コンデンサ２００の充電時間と放電時間との比０．９５－１．０５を達成する任意のおよび全てのアプローチが、本出願の範囲内であることが意図される。

【0056】

さらに、第２カレントミラー１１０、第３カレントミラー１２０、および第４カレントミラー１３０の入力は、図３に示され、以下に詳述されるように、トランジスタを介してコレクタに結合される。

【0057】

第２カレントミラー１１０の入力を提供するトランジスタＱ９のベースは、ＮＰＮトランジスタＱ１０のエミッタに結合され、トランジスタＱ９のコレクタは、トランジスタＱ１０のベースに結合される。さらに、トランジスタＱ１０のコレクタは、電源ＶＣＣに結合される。

【0058】

第３カレントミラー１２０の入力を提供するトランジスタＱ１２のベースは、ＰＮＰトランジスタＱ１３のエミッタに結合され、トランジスタＱ１２のコレクタは、トランジスタＱ１３のベースに結合される。さらに、トランジスタＱ１３のコレクタは接地される。

【0059】

第４カレントミラー１３０の入力を提供するトランジスタＱ４のベースは、ＮＰＮトランジスタＱ５のエミッタに結合され、トランジスタＱ４のコレクタは、トランジスタＱ５のベースに結合される。さらに、トランジスタＱ５のコレクタは、電源ＶＣＣに結合される。

【0060】

この配置により、カレントミラーの精度が向上し、復号化回路の正しさが向上する。

【0061】

具体的には、この配置では、第３カレントミラー１２０が動作している場合、第３カレントミラー１２０からの出力電流Ｉ３は、第４カレントミラーからの出力電流Ｉ２に収束して、充電電流Ｉ１を形成する。Ｉ３の方向を正と定義すると、見られるように、充電電流は正となる。第３カレントミラー１２０が動作していない場合、第４カレントミラー１３０からの出力電流Ｉ２単独で、放電電流－Ｉ１を提供する。Ｉ３の方向を正と定義すると、見られるように、放電電流は負となる。従って、充放電電流は同じ大きさであるが、逆方向に流れる。さらに、カレントミラーの作用下で、充電電流と放電電流の両方が一定である。このようにして、コンデンサ２００に任意の量の電荷を移動させるのに必要な合計時間と、コンデンサ２００から同じ量の電荷を移動させるのに必要な合計時間とのの比は、１である。

【0062】

さらに、充電／放電ユニット１００は、低レベルの受信に応答して第３カレントミラー１２０を動作させ、高レベルの受信に応答して第３カレントミラー１２０の動作を停止させるように、構成される。この配置により、本実施形態で提供される復号化回路の機能の一部として、コンデンサ２００が入力信号に適応して充電および放電されることができる。これは、図３に示すように、トランジスタ１４０のコレクタを第２カレントミラー１１０の入力に結合し、トランジスタ１４０のベースを本実施形態で提供される復号化回路の入力として取ることによって達成されることが、理解されるであろう。他の実施形態では、第３カレントミラー１２０の動作は、例えば、トランジスタ１４０のエミッタを第３カレントミラー１２０の入力に結合することによって、または、スイッチング機能を有する別の回路モジュールを利用することによって、その他の方法で制御され得る。これらの代替は全て、本出願の範囲に包含されると考えられる。

【0063】

以上の説明から分かるように、本実施形態で提供される復号化回路は、実施形態１で提供される復号化回路と同様の有益な効果を提供する。この点に関するさらなる詳細については、実施形態１の説明を参照することができる。

【0064】

図３を参照すると、変換ユニット３００は、電圧比較モジュール３１０を含む。電圧比較モジュール３１０は、第１入力３１１を有し、第１入力３１１は、コンデンサ２００に結合され、コンデンサ２００上の電圧を受け取る。電圧比較モジュール３１０は、所定の電圧を受け取るための第２入力３１２も有する。所定の電圧は、外部の電圧供給ユニット６００によって提供されてよく、０よりもわずかに高い値に設定されてよい。この電圧比較モジュール３１０における詳細については、図３を参照することができる。図３に示す構成では、電圧比較モジュール３１０は、第１入力３１１で受け取った電圧が第２入力３１２で受け取った電圧よりも高い場合には、高レベルを出力するようになっている。それ以外の場合には、低レベルを出力する。変換ユニット３００は、電圧比較モジュール３１０の出力に結合されたイネーブル端子３２１を有する出力モジュール３２０も含む。出力モジュール３２０が図３に示すように構成されている場合、出力モジュール３２０は、イネーブル端子３２１で電圧比較モジュール３１０から高レベルを受け取る場合には、変換ユニット３００の出力モジュール３２０が低レベルを出力するように、動作する。それ以外の場合には、変換ユニット３００の出力モジュール３２０は、高レベルを出力する。さらに、第１カレントミラー４１０は、電圧比較モジュール３１０にバイアス電流を供給するための第３出力（図３に示すようにトランジスタＱ１９のコレクタによって供給される）も有する。第１カレントミラー４１０は、出力モジュール３２０にバイアス電流を供給するための第４出力（図３に示すようにトランジスタＱ２４のコレクタによって供給される）をさらに有する。この点に関する詳細については、図３を参照されたい。

【0065】

図４は、上述したような配置を有する図３の復号化回路における信号の波形を示す。図４の破線で囲んだ部分を参照すると、ΔＴのパルス幅を有するパルスが、「０１」を示す信号として復号化回路に入力される場合（このパルスは２＊ΔＴの合計期間続き、ΔＴの期間にそれぞれ対応する２ビットを搬送する）、２＊ΔＴ幅のパルスが「０」を示す信号として出力される。ΔＴのパルス幅を有するパルスが、「１１」を示す信号として入力される場合（このパルスは２＊ΔＴの合計期間続き、ΔＴの期間にそれぞれ対応する２ビットを搬送する）、２＊ΔＴ幅のパルスが「１」を示す信号として出力される。この点に関する詳細については、実施形態１の説明を参照することができる。図４のΔＴおよび図２のΔＴは、それぞれ「ある期間」への一般的な言及であり、２つの期間は必ずしも等しくないことが理解されるであろう。

【0066】

先行技術では、図５ａを参照すると、信号の伝達中に発生するノイズスパイクが入力信号に存在する場合、スパイクは、復号信号に残る。これにより、後続の回路の動作に悪影響を与えたり、深刻な場合には、後続の回路が論理的に無限ループに陥いったりすることさえあり、それ以上正常な動作ができなくなり得る。対照的に、本実施形態の復号化回路は、同じ状況でもあまり影響を受けない。図５ｂおよび図５ｃを参照すると、時刻ｔ１から始まりｔ４で終わる低レベルの信号が復号化回路に入力され、その中にｔ２から始まりｔ３で終わるノイズスパイクがあり、さらにｔ４－ｔ１＝ΔＴ１、ｔ３－ｔ２＝ΔＴ２と仮定すると、コンデンサ２００はｔ１からｔ２までの期間に充電され、（ｔ２－ｔ１）の期間内に放電される電荷量を蓄積する。この期間では、コンデンサ２００上の電圧が所定の電圧よりも高いため、復号化回路は「０」を示す信号を出力する。ｔ２からｔ３までの期間では、コンデンサ２００は放電され、コンデンサ２００上の電荷が（ｔ２－ｔ１）－（ｔ３－ｔ２）の期間内に放電可能な量まで減少する。この期間では、コンデンサ２００上の電圧が所定の電圧よりも高いままなので、復号化回路は「０」を出力し続ける。ｔ３からｔ４までの期間では、コンデンサ２００は充電され、コンデンサ２００上の電荷が（ｔ２－ｔ１）－（ｔ３－ｔ２）＋（ｔ４－ｔ３）の期間内に放電可能な量まで増加する。この期間では、コンデンサ２００上の電圧は所定の電圧よりも高いままなので、復号化回路は「０」を出力し続ける。ｔ２からｔ３まで、ｔ４から（ｔ４＋ΔＴ３）までの期間では、コンデンサ２００は完全に放電されてゼロになり、ΔＴ３＝（ｔ２－ｔ１）－（ｔ３－ｔ２）＋（ｔ４－ｔ３）である。この期間では、コンデンサ２００上の電圧は所定の電圧よりも高いままなので、復号化回路は「０」を出力し続ける。その後、新たな復号化サイクルが開始され、復号化回路は「１」を出力し始める。このようにして、復号化回路が「０」を出力する実際の合計時間は、ｔ４－ｔ１＋ΔＴ３=２＊（ｔ４－ｔ１）-２*（ｔ３-ｔ２）=２*（ΔＴ１－ΔＴ２）であり、予想された２＊ΔＴ１よりも２＊ΔＴ２短くなる。典型的に、ノイズスパイクは非常に狭く、従って差２＊ΔＴ２は、後続のアナログ－デジタル変換回路/チップによって無視されるほど小さい。それ故に、復号化回路からの出力信号波形は、ノイズスパイクの影響を受けず、そのパルス幅は変化するが、後続の回路に影響を与えない。従って、エラー訂正が達成される。

【0067】

本実施形態では説明されていない復号化回路の構成要素やモジュールの他の詳細については、図３を参照することができる。

【0068】

要約すると、実施形態１および２で提供される復号化回路およびチップでは、充電／放電ユニット、コンデンサ、および変換ユニットが順に接続されている。充電／放電ユニット１００は、第１レベルの受信に応答してコンデンサ２００を充電するように、および第２レベルの受信に応答してコンデンサ２００を放電するように、構成される。任意の量の電荷をコンデンサ２００に移動させるのに必要な合計時間と、同じ量の電荷をコンデンサ２００から移動させるのに必要な合計時間との比は、予め決められている。変換ユニットは、コンデンサ２００上の電圧が所定の電圧を超えた場合に第３レベルを出力し、それ以外の場合に第４レベルを出力するように、構成される。第１レベルは、高レベルおよび低レベルのうちの一方であり、第２レベルは、高レベルおよび低レベルのうちの他方である。第３レベルは、高レベルおよび低レベルのうちの一方であり、第４レベルは、高レベルおよび低レベルのうちの他方である。この設計は、コンデンサの充電および放電サイクルを制御するためにＨＢＳプロトコルの符号化特性を利用することによる信号復号化を可能にし、このようにしてＭＣＵの計算負荷を軽減する。また、コンデンサの電荷量が急激に変化しないという挙動を利用することによって、伝送信号におけるノイズの悪影響を排除し、ＨＢＳプロトコルを利用する場合に拡張された有効伝送距離を可能にする。さらに、コンデンサの充電時間と放電時間との比を所定の値に設定することで、異なるクロックレートで伝送される信号に自己適応性を付与する。このようにして、重いＭＣＵの計算負荷、エラー訂正と伝送距離とのトレードオフ、および異なるクロックレートで伝送される信号への不十分な適応性を含む従来技術の問題点を解決する。

【0069】

上記に示した説明は、本発明のいくつかの好ましい実施形態の説明にすぎず、いかなる意味においてもその範囲を限定することを意図していない。上記の教示に基づいて当業者によってなされる任意のおよび全ての変更および修正は、添付の「特許請求の範囲」で定義される範囲内にある。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5a】

【図5b】

【図5c】