专利名称：信号输入输出电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于进行通信的接口部分，特别是用于降低消耗功率的构成。
背景技术
近年，出于对环境的考量，电器产品要求以低功耗工作。作为搭载于这类电器产品 内部的各IC间的一般的信号输入输出电路，常用电容耦合型电路。在这种电容耦合型的通 信装置中，功率消耗大致分为在接口部产生和在数据处理部产生。其中，进行模拟方式工作 的接口部的功率消耗占整体的大部分，而由数字电路构成的数据处理部的功率消耗小。因 此，为了降低通信整体的消耗功率，需要削减接口部消耗的功率。例如，专利文献1记载了 使用比较器的信号输入输出电路。
图1记载了一般的现有技术。来自发信器1的信号由耦合电容2接收。而且，若 耦合电容2充电至H电平，就表示H电平被传送过来；若充电至L电平，就表示L电平被传 送过来。这种形式一般称为电容耦合型。此时，与耦合电容2串联连接的信号线被偏压至 某电压。通过用收信部3的比较器4将这个偏置电压与基准电压(Vref)做比较，来判别H 电平和L电平的哪一个作为输入信号被传送过来。比较结果将作为输出信号，被传送到数 据处理部5。
这时，由于比较器4实现检出器的功能，要追踪输入信号的变化，因此，始终偏压 到中间电压，产生恒定的电流消耗。
[特许文献]
[专利文献 1] JP 特开 2005-20268
但是，如专利文献1所述，以往，在数据接收的时候，为了判别数据，配备了实施大 小判定的比较器，这个比较器工作时，由于要追踪输入信号的变化，会有电流恒定流过。流 过这个比较器的恒定电流，有消耗大量功率的问题。发明内容
本发明正是鉴于这种以往的问题点而提出的，其目的在于提供一种消耗功率的消 耗少的信号输入输出电路。
本发明提供一种信号输入输出电路，其特征在于，在通信线上通过耦合电容收发 一方电平和另一方电平的信号，该信号输入输出电路，具有收信部，含有检知一方电平的 第1检出电路和检知另一方电平的第2检出电路；发信部，含有三值输出器，其用于在输出 所述一方电平、输出所述另一方电平还是作为从信号线电分离的高阻抗状态的三者之一输 出一个值；控制电路，其用于控制所述收信部和所述发信部。所述控制电路，在收信状态时， 根据所述第1检出电路和所述第2检出电路的检知结果，判断输入信号的电平；在发信状态 时，控制所述三值输出器的输出值。
或者，进一步提供一种信号输入输出电路，其特征在于所述控制电路，在收信状 态时，若检知到一方电平，就令所述第1检出电路为“关”状态，所述第2检出电路为“开”状态；若检知到另一方电平，就令所述第1检出电路为“开”状态，所述第2检出电路为“关” 状态。
本发明虽然追踪输入信号的变化，但在等待输入信号时的电流消耗为零(0)。因 此，可以大幅削减电容耦合型通信的消耗功率。
另夕卜，由于消耗功率的削减，在移动用途时，电池的工作时间可以大幅度地延长。 没有必要进行长时间工作时，可以实现电池容量的小型化，进而有实现商品本身小型轻量 化的优点。
[图1]为表示现有技术的构成图。
[图2]为表示本实施方式的信号输入输出电路构成的构成图。
[图3]为表示本实施方式的信号输入输出电路构成的构成图。
[图4]为表示本实施方式的信号振幅衰减的图。
图中
1发信器
2耦合电容
3收信部
4比较器
5数据处理部
6H电平检出器
7L电平检出器
8发信部
9三值输出器
10控制电路
31收信部
6IP型沟道晶体管
62 电阻
63N型沟道晶体管
7IP型沟道晶体管
72 电阻
73N型沟道晶体管具体实施方式
以下，关于本发明实施方式的信号输入输出电路，参照图进行说明。本实施方式的 信号输入输出电路的构成如图2所示。
关于与现有技术重叠的部分，省略说明。在收信部31的内部，有H电平检出器6 和L电平检出器7。H电平检出器6是可检出由L电平变化到H电平的检出器。同样地，L 电平检出器7是可检出由H电平变化到L电平的检出器。H电平检出器6和L电平检出器 7都是可检出由一方电平向另一方电平变化或者由另一方电平向一方电平变化的检出器。
发信部8，用于控制通信线的电位，内部有三值输出器9。三值输出器9可以输出 L电平、H电平、高阻抗三个值，输出哪个值由控制电路10控制。不使用发信部8或者在收 信状态下，通常输出高阻抗。另外，若想使通信线为L电平时，从三值输出器9输出L电平； 若想使通信线为H电平时，由三值输出器9输出H电平。收信状态下，控制电路10，使用收 信部31来检出输入信号的电平。
图3表示了 H电平检出器6、L电平检出器7的一例。H电平检出器6的构成是在 电源和接地之间，从上开始依次设置P型沟道晶体管61、电阻62、N型沟道晶体管63。P型 沟道晶体管61的栅电极上，施加了来自控制电路10的第1开关控制信号。根据需要，可以 控制H电平检出器6为“开”状态或“关”状态。从电阻62与N型沟道晶体管63的连接部 分，取出表示检出结果的第1检出信号，输出到控制电路10。另外，在N型沟道晶体管63的 栅电极上，施加了由信号线输入的输入信号。
H电平检出器6在“开”状态时，由控制电路10在P型沟道晶体管61的栅电极上 施加L电平。如果，在这种状态下，输入信号若是L电平，则N型沟道晶体管63的栅电极也 为L电平，N型沟道晶体管63为“截止”状态，H电平检出器6在电源和接地之间没有电流 流过，不工作。此时，由于电源和接地之间被切断，所以H电平检出器6中没有电流流过，消 耗功率为0。另外，此时第1检出信号为上拉状态，维持H电平。
此时，若输入信号变为H电平，则N型沟道晶体管63的栅电极为H电平，N型沟道 晶体管63为“导通”状态，电源和接地间有电流流过。这样，第1检出信号，以P型沟道晶 体管61的导通电阻值和电阻62的电阻值相加的值，与N型沟道晶体管63的导通电阻值之 比，对Vdd分压后输出电压。此时，由于电阻62相对于晶体管的导通电阻来说足够大，所以 检出信号几乎为接地电平。第1检出信号「H — L」变化，接收到此变化的控制电路10可以 检出通信线由L电平变化到H电平。
L电平检出器7的构成是在电压和接地之间，从上开始依次设置P型沟道晶体管 71、电阻72、N型沟道晶体管73。N型沟道晶体管73的栅电极上，施加了来自控制电路10 的第2开关控制信号。根据需要，可以控制H电平检出器7为“开”状态或“关”状态。另 外，从P型沟道晶体管71与电阻72的连接部分，取出表示检出结果的第2检出信号，输出 到控制电路10。
另外，P型沟道晶体管71的栅电极上，施加了由信号线输入的输入信号。L电平检 出器7在“开”状态时，由控制电路10，在N型沟道晶体管73的栅电极上施加了 H电平。如 果，在这种状态下，输入信号若是H电平，则P型沟道晶体管71的栅电极也为H电平，P型沟 道晶体管71为“截止”状态，L电平检出器7在电源和接地之间没有电流流过，不工作。此 时，由于电源和接地之间被切断，所以L电平检出器7中没有电流流过，消耗功率为0。另 外，此时第2检出信号为下拉状态，维持L电平。
这时，若输入信号变为L电平，则P型沟道晶体管71的栅电极为L电平，P型沟道 晶体管71为“导通”状态，电源和接地间有电流流过。这样，第2检出信号，以P型沟道晶 体管71的导通电阻值和电阻72的电阻值相加的值，与N型沟道晶体管73的导通电阻值之 比，对Vdd分压后输出电压。此时，由于电阻72相对于晶体管的导通电阻来说足够大，所以 检出信号几乎为VDD电平。第2检出信号「L — H」变化，接收到此变化的控制电路10可以 检出通信线由H电平变化到L电平。
如上所述，通过使用H电平检出器6和L电平检出器7的两者，检出通信线H — L、 L-H的变化成为可能。另外，在检出变化之前，在各自的检出器中电流不能流过，通过让各 自互补工作，可使在通信线上信号变化时间以外，消耗功率为0。
另外，接收到这个输入信号的变化后，通过立刻切换H电平检出器6和L电平检出 器7的开/关，可使各自检出器中流过的电流几乎为0，即使长时间地进行通信，所消耗的功 率接近0成为可能。
图4表示了来自发信器1的输出信号，在通过通信线由耦合电容2接收的时候其 信号振幅的衰减。由于这个衰减，例如，即使发信器1来的信号有5V左右的振幅，一旦通过 耦合电容2，也有可能衰减成2V左右的振幅。这样，2V左右振幅的电压，无论对于H电平检 出器6还是L电平检出器7，都是半高不高的电位，分别有造成误检出的可能性。
具体地说，例如，这个衰减的信号，L —H(0V —2V)变化时，对于H电平检出器6来 说，这个2V左右的电压，可作为L — H的信号变化而检出。但是，这种状态下切换到H电平 检出器6，让L电平检出器7工作时，L电平检出器7立刻会将这个2V误判定为L电平。
因此，控制电路10，当H电平检出器6检出H电平后，不立即令L电平检出器7成 为“开”状态，先从三值输出器9输出足够高的H电平(VDD电平)，补偿衰减的信号。通过 从三值输出器9输出足够高的H电平(VDD电平)，可以使通信线的电位由半高不高的2V上 升至VDD(5V)。通信线的电位上升到VDD后，控制电路10使三值输出器9的输出由H电平 变到高阻抗状态，使L电平检出器7变为“开”状态。此时，由于通信线维持着足够高的H电 平，L电平检出器7不会发生误判定。
另外，H —L变化时，由于信号衰减，所以不是5V —0V，而可能是5V—3V。这种 状态下，若切换到L电平检出器7，使H电平检出器6工作时，H电平检出器6立刻会将这 个3V误判定为H电平。因此，检出H — L后，和上述一样，控制电路10，不立即令H电平检 出器6成为“开”状态，先从三值输出器9输出足够低的L电平(接地电平)，补偿衰减的信 号。通过从三值输出器9输出足够低的L电平(接地电平)，可以使通信线的电位由半高 不高的3V下降至0V。通信线的电位下降到接地电平后，若使H电平检出器6为“开”状态， 则即使由于信号的衰减，是L —H(0V —2V)的信号变化，也可进行L —H的检出。如上所 述，即使是收信状态，通过利用发信部8和三值输出器9，即使由耦合电容2引起信号衰减， 也可以提高H — L、L — H的检出精度。
上述虽然列举了 5V振幅的电位衰减成2V振幅的电位时的一例，但是来自发信器1 的输出信号有足够大的振幅，即使衰减，如果也有足够大的振幅(5V左右)时，就没有必要 利用发信部8的三值输出器9。因此，根据发信器1输出的信号的振幅，在利用还是不利用 发信部8的三值输出器9之间进行切换可使效率变高。所述的信号输入输出电路，作为周边 电路，多被内置于微机中，控制回路10的内部具有对利用还是不利用发信部8的三值输出 器9进行设定的寄存器，如果此寄存器的设定能由微机的程序修改，使用起来会更加方便。
以上虽对实施所述发明的最佳方式进行了说明，但所述实施方式是为了使本发明 的理解更容易，而不是为了限制解释本发明。本发明在不脱离其宗旨的前提下可进行变化、 改良，本发明包含其等同物。
权利要求
1.一种信号输入输出电路，在通信线上通过耦合电容收发一方电平和另一方电平的信 号，所述信号输入输出电路，具有收信部，其含有检出一方电平的第ι检出电路和检出另一方电平的第2检出电路；发信部，其含有三值输出器，该三值输出器输出以下三种情况之一的值，即或输出所 述一方电平、或输出所述另一方电平、或成为从信号线电性分离的高阻抗状态；和控制电路，其用于控制所述收信部和所述发信部，所述控制电路，在收信状态下，根据所述第1检出电路和所述第2检出电路的检出结 果，判断所输入的信号的电平；在发信状态下，控制所述三值输出器的输出值。
2.如权利要求1所述的信号输入输出电路，其特征在于所述控制电路，在收信状态下，若检出一方电平，则令所述第1检出电路为“关”状态， 而所述第2检出电路为“开”状态；若检出另一方电平，则令所述第1检出电路为“开”状态， 而所述第2检出电路为“关”状态。
3.如权利要求2所述的信号输入输出电路，其特征在于所述控制电路，在收信状态下，若检出一方电平，则先从所述三值输出器输出一方电 平；若检出另一方电平，则先从所述三值输出器输出另一方电平。
4.如权利要求3所述的信号输入输出电路，其特征在于所述控制电路，具有寄存器，根据所述寄存器的值，对使用还是不使用所述三值输出器 进行切换。
5.如权利要求4所述的信号输入输出电路，其特征在于所述第1检出电路，在电源和接地之间，由电源侧开始依次连接了第IP型沟道晶体管、 第1电阻和第IN型沟道晶体管，所述第IN型沟道晶体管的栅电极上连接了所述通信线，所 述第IP型沟道晶体管的栅电极上连接了来自所述控制电路的、切换所述第1检出电路开关 状态的第1开关控制信号，从所述第1电阻与所述第IN型沟道晶体管的连接部分输出第1 检出信号；同时，所述第2检出电路，在电源和接地之间，由电源侧开始依次连接了第2P型沟道晶体管、 第2电阻和第2N型沟道晶体管，所述第2P型沟道晶体管的栅电极上连接了所述通信线，所 述第2N型沟道晶体管的栅电极上连接了来自所述控制电路的、切换所述第2检出电路开关 状态的第2开关控制信号，从所述第2P型沟道晶体管与所述第2电阻的连接部分输出第2 检出信号。
全文摘要
信号输入输出电路，具有收信部，含有检知一方电平的第1检出电路和检知另一方电平的第2检出电路；发信部，含有三值输出器，其输出以下三种情况之一的值，即或输出所述一方电平、或输出所述另一方电平、或成为从信号线电分离的高阻抗状态；控制电路，其用于控制所述收信部和所述发信部。所述控制电路，在收信状态时，根据所述第1检出电路和所述第2检出电路的检出结果，判断输入信号的电平；在发信状态时，控制所述三值输出器的输出值。现有技术中，在数据接收的时候，为了判别数据，配备了实施大小判定的比较器，这个比较器工作时，由于要追踪输入信号的变化，会有电流恒定地流过。流过这个比较器的恒定电流，有消耗大量功率的问题。
文档编号H03K17/16GK102035516SQ20101023004
公开日2011年4月27日 申请日期2010年7月14日 优先权日2009年9月29日
发明者山田进 申请人:三洋半导体株式会社, 三洋电机株式会社