JP3686785B2

JP3686785B2 - Signal cable

Info

Publication number: JP3686785B2
Application number: JP16747899A
Authority: JP
Inventors: 直哉秋山; 直行波多野
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1999-06-14
Filing date: 1999-06-14
Publication date: 2005-08-24
Anticipated expiration: 2019-06-14
Also published as: JP2000357421A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号ケーブルに関し、特に、ＵＳＢ規格に対応して、コンピュータ本体と周辺機器若しくは周辺機器同士を接続可能な信号ケーブルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、パーソナルコンピュータ（以下、パソコンと記載する）及びその周辺機器が相互に接続されてなるシステムを構築するには、キーボード装置、マウス、プリンタ等の周辺機器を、パソコンに設けられた各周辺機器用の専用ポートにそれぞれ接続するのが一般的であった。
【０００３】
これに対して最近では、パソコン本体と周辺機器、若しくは周辺機器同士を共通に接続可能な端子を有するものが提供されている。
上記の端子を有するパソコン本体及び周辺機器からなるシステムは、パソコン本体にキーボード装置を信号ケーブルを介して接続し、さらにこのキーボード装置に備えられた周辺機器共通接続用端子に、マウス、プリンタ等の周辺機器を別の信号ケーブルを介して接続するように構成されている。
このような接続を行うために、キーボード装置には、周辺機器のプラグを差し込むためのソケットが設置されている。この種の接続をなすプラグ、ソケット、信号ケーブル等の形態はＵＳＢ規格として規格化されており、近年、ＵＳＢ対応の周辺機器として注目を集めている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、パソコンの使用時において、キーボード装置、マウス等の入力機器は常に使用者によって操作される状況にあり、使用状態において静電気が発生することがある。そして、これらの機器に帯電した静電気は時として放電を生じ、パソコン本体と入力機器との間でやりとりされる各種電気信号に対して静電気ノイズとして悪影響を及ぼす場合がある。
また、パソコン本体の電源から、信号ケーブルを介してキーボード装置にバーストノイズが伝搬されることがあり、このバーストノイズも各種電気信号に対して悪影響を及ぼし、入力装置を誤動作させる場合がある。
【０００５】
例えば、上記のＵＳＢ対応システムにおいては、パソコン本体の各専用ポートに周辺機器が各々接続される従来のシステムの場合と異なり、キーボードの下流側に信号ケーブルを介してマウスが接続されると、この信号ケーブルには、マウスからのデータ信号のみならず、パソコン本体がマウスの存在を認識するためのアドレス信号が随時行き来することになる。
従来のシステムの場合、バーストノイズや静電気ノイズが信号ケーブルに入り、データ信号が異常を来したとしても、リセット後に再度データ信号のやりとりを行えば正常な動作がなされ、特に問題とならない。
しかし、ＵＳＢ対応システムの場合、これらのノイズが入った際にマウスのアドレス信号をリセットしてしまうと、キーボードの下流にマウスが接続されているにもかかわらず、パソコン本体がマウスを認識できなくなり、マウスによる操作が不能になる恐れがあった。
このような事情から、ＵＳＢ対応のパソコン及びその周辺機器においては、バーストノイズや静電気ノイズに対する耐性が強いことが要求され、その対策が急務となっていた。
【０００６】
また、これらのノイズ対策を行うにあたっては、各種周辺機器の製造コストの高騰を避けるという観点から、多大なコストをかけることなく、できるだけ簡便な方法でノイズ対策が実施できる手段の提供が望まれていた。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、簡便な方法で、特にバーストノイズによる誤動作、動作不良等の不具合を防止し得るＵＳＢ対応の信号ケーブルを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の信号ケーブルは、機器同士を接続してこれらの機器の間でやりとりさせる電気信号を伝達するものであり、電源線と接地線と１対の信号線とが、遮蔽用のシールド線に被覆されてなり、前記一対の信号線が、２ｃｍ／１回以下のピッチで互いにより合わされたことを特徴とする。
また、前記一対の信号線が、０．３ｃｍ／１回〜２ｃｍ／１回のピッチで互いにより合わされていることが好ましい。
【０００９】
かかる信号ケーブルにおいては、一対の信号線のうちの一方が基準線とされ、もう一方の信号線がデータ線とされていて、これら基準線とデータ線の間の電位差の変化により各種電気信号を伝送するいわゆる差動通信方式が採用される。
従って、この信号ケーブルによれば、一対の信号線を２ｃｍ／１回以下のピッチでより合わせることによりこれら一対の信号線（基準線及びデータ線）の密着性が高くなり、いずれか一方の信号線にバーストノイズが侵入したとしても、このバーストノイズが電磁誘導の作用により他方の信号線に直ちに伝搬するため、一対の信号線間における電位差は相対的に変化せず、各種電気信号に異常を来すことがない。
【００１０】
また本発明の信号ケーブルは、先に記載の信号ケーブルであって、前記電源線と前記接地線と前記１対の信号線とが、軟磁性体からなる環状コアに少なくとも１回以上巻回されていることを特徴とする。
【００１１】
かかる信号ケーブルにおいては、電源線、接地線及び１対の信号線が、環状コアに少なくとも１回以上巻回されることによりインダクタが構成され、これら電源線、接地線及び１対の信号線のインピーダンスがそれぞれ高くなる。
このように、この信号ケーブルにおいては、機器間を接続する電源線等のインピーダンスが高くなるので、バーストノイズがこの信号ケーブルに流れにくくなり、各種電気信号に異常を来す可能性がより低減される。
なお、シールド線は環状コアに巻回されないので、シールド線のインピーダンスが低いまま維持され、このシールド線を介して一方の機器に帯電した静電気を他方の機器に素早く流すことが可能になり、機器が静電気により帯電されるのを防いで静電気ノイズの発生を低減し、これによりバーストノイズの悪影響も低減することが可能となる。
【００１２】
更に本発明の信号ケーブルは、先に記載の信号ケーブルであって、前記シールド線が、前記電源線と前記接地線と前記１対の信号線を覆う網組金属線とされていることを特徴とする。
【００１３】
かかる信号ケーブルにおいては、シールド線が網組金属線とされているので、シールド線を流れる電荷がこの信号ケーブルの長手方向に沿って直線的に流れることになり、渦電流損失が抑えられてインピーダンスが低減されるので、一方の機器に帯電した静電気を、この信号ケーブルを介して他方の機器に素早く流すことが可能になり、機器が静電気により帯電されるのを防いで静電気ノイズの発生を低減し、これによりバーストノイズの悪影響も低減することが可能となる。
また、シールド線が網組金属線とされているので、信号ケーブルの外部で発生したノイズがこの網組金属線により遮蔽されて、信号線に流れる電気信号に悪影響を及ぼすことがない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１〜図４を参照して説明する。
本発明の信号ケーブルは、例えば、ＵＳＢ規格に対応するパソコン本体とキーボード装置とを接続するものであって、その一端にＵＳＢプラグが設けられると共に他端がキーボード装置に接続され、ＵＳＢプラグがパソコン本体のＵＳＢソケットに挿入されることにより、パソコン本体とキーボード装置を接続するものである。
【００１５】
図１には、上記の信号ケーブルを介してパソコン本体（図示せず）に接続されたキーボード装置を示す。
このキーボード装置２１は、多数のキートップ２８、２８、…を有するキーボード本体２６と、キーボード本体２６を制御する制御回路を搭載した制御回路基板２４とがケース内に収容されて構成されている。ケースは上下に２分割された上ケース２７と下ケース２２とからなり、キーボード本体２６は上面のキートップ２８が操作可能なように上ケース２７から露出した状態で収容されている。また、キーボード本体２６下方の後側には２個のＵＳＢコネクタであるＵＳＢソケット２５、２５が接続された制御回路基板２４が収容されている。
【００１６】
制御回路基板２４は一般のプリント配線板からなり、略中央部に本発明の信号ケーブル１が取り付けられ、両端部には配線３０を介して接続されたＵＳＢソケット２５、２５がそれぞれ設けられている。
図１及び図２に示すように、本発明の信号ケーブル１は、１対の信号線４ａ、４ｂと、電源線５と、接地線６と、遮蔽用のシールド線７とから構成されるものであり、その一端にはＵＳＢプラグ３が設けられている。
これらの信号線４ａ、４ｂ、電源線５、接地線６、シールド線７は、半田付けにより制御回路基板２４の下面に接続されるが、そのうち基板２４とシールド線７との接続部にはさらに導線３２が接続され、後述するシールドプレート２３のパソコン本体側接続片３４と導線３２先端の接続部３３とが接続されるようになっている。
【００１７】
図３には、信号ケーブル１の内部構造を示す。図３に示すように、この信号ケーブル１においては、一対の信号線４ａ、４ｂが互いにより合わされてより対とされていて、電源線５と接地線６と共にアルミニウムテープ１３に被覆されている。更にアルミテープ１３の外周には、網組金属線７ａとされたシールド線７が配置され、更にこのシールド線７（網組金属線７ａ）には熱可塑性樹脂等からなるシース１４が被覆されている。
【００１８】
また、図２に示すように、ＵＳＢプラグ３は、断面視略ロ字状のシールド端子８と、このシールド端子８内に設けられた信号端子９、１０、電源端子１１及び接地端子１２を具備してなり、シールド端子８にシールド線７（網組金属線７ａ）が接続され、信号端子９、１０に信号線４ａ、４ｂが各々接続され、電源端子１１に電源線が５が接続され、接地端子１２に接地線６が接続されている。
そしてこのＵＳＢプラグ３が、図示しないパソコン本体のＵＳＢソケットに挿入されて、シールド端子８、信号端子９、１０、電源端子１１及び接地端子１２が、パソコン本体側のシールド端子、信号端子、電源端子及び接地端子に各々接続される。
【００１９】
一対の信号線４ａ、４ｂ、電源線５及び接地線６は、例えば無酸素銅若しくはクロム銅、銀入り銅等といった銅合金や、アルミニウム若しくはアルミニウム合金等からなる導体に、絶縁材からなる絶縁被覆が施されたものである。
また、シールド線７も同様に、無酸素銅若しくはクロム銅、銀入り銅等といった銅合金や、アルミニウム若しくはアルミニウム合金等からなるものである。
【００２０】
信号線４ａ、４ｂは、いずれか一方が基準線とされ、他方がデータ線とされていて、これら基準線とデータ線の間の電位差の変化に基づいて各種電気信号が伝送される。
また、電源線５は、一方の機器（パソコン本体）から他方の機器（キーボード装置２１）に電源を供給するためのものである。
また、シールド線７は、一方の機器（キーボード装置２１）側に帯電した静電気を他方の機器（パソコン本体）に逃がすものである。
【００２１】
この信号ケーブル１においては、一対の信号線４ａ、４ｂ（基準線及びデータ線）間の電位差の変化に基づいて各種電気信号が伝送されるいわゆる差動通信方式が採用される。
従って、一対の信号線４ａ、４ｂを互いにより合わせることにより、これら一対の信号線４ａ、４ｂ（基準線及びデータ線）の密着性が高くなるので、いずれか一方の信号線にバーストノイズが侵入しても、このバーストノイズが電磁誘導の作用により他方の信号線に直ちに伝搬するため、一対の信号線４ａ、４ｂ間における電位差は変化せず、各種電気信号に異常を来すことがない。
【００２２】
この一対の信号線４ａ、４ｂは、２ｃｍ／１回以下のピッチで互いにより合わされていることが好ましく、０．３ｃｍ／１回〜２ｃｍ／１回のピッチで互いにより合わされていることがより好ましい。
ピッチが２ｃｍ／１回を越えると、信号線４ａ、４ｂ同士の密着性が低下して、この信号線４ａ、４ｂによってやり取りされる各種電気信号が、バーストノイズにより異常が発生するおそれがある場合があるので好ましくない。
また、より合わせのピッチが０．３ｃｍ／１回未満では、信号線４ａ、４ｂが互いに堅くより合い、信号ケーブル１自体の柔軟性が小さくなるので好ましくない。
【００２３】
また、図３に示すように、信号ケーブル１と制御回路基板２４との接続部分においては、電源線５と接地線６と信号線４ａ、４ｂとが、軟磁性体からなる環状コア１５に１巻分だけ巻回されている。
なお、シールド線７はこの環状コア１５には巻回されない。
環状コア１５は、例えばＭｎＺｎフェライト、ＮｉＭｎフェライト等の各種フェライトや、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｓｉ合金等の軟磁性合金からなるものである。
このように、電源線５と接地線６と信号線４ａ、４ｂとが、環状コア１５に巻回されることによりインダクタが構成される。
【００２４】
また、制御回路基板２４の下面側にはＬＳＩ、コンデンサ等、種々の電子部品が搭載されており、上面側にはこれら電子部品の端子間を接続して制御回路を構成する銅層からなる配線、ランド等が形成されている。ＵＳＢソケット２５は、プラグに接触する接点が軟質ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）樹脂で覆われており、樹脂の外面には金属製のフレームグラウンド部（図示略、コネクタ側の接地端子）が固定されている。
【００２５】
キーボード本体２６は、複数のキートップ２８が取り付けられたハウジング３５と、スイッチ回路が印刷された２枚のメンブレンシートとスペーサとからなるメンブレンスイッチ３６をハウジング３５との間で挟み込む金属板３７とから構成されている。また、金属板３７は、キーボード本体２６を上ケース２７、下ケース２２間に固定するための２箇所の接続部３８とを有しており、この接続部３８の貫通孔は、後述する上ケース２７の貫通部３９、下ケース２２の締結部４０と対応する位置に配置されている。さらに、金属板３７の後縁部側のほぼ中央部には、後述するシールドプレート２３のパソコン本体側接続片３４と接続するための貫通孔を有する接続部４１が設けられている。
【００２６】
下ケース２２には、上ケース２７を固定するために前縁部側に設けられた複数の固定部４２と、ＵＳＢソケット２５の固定位置を規定するために後縁部側に設けられたソケット溝４３と、ソケット溝４３近傍の後縁部側に設けられてＵＳＢソケット２５の固定位置を規定するストッパ４４と、ストッパ４４およびソケット溝４３近傍に突出し、後述する上ケース２７からの貫通部３９に当接し、上ケース２７と下ケース２２を固定するための締結部４０とが設けられている。ストッパ４４は、ＵＳＢソケット２５にマウス等の接続プラグを差し込む際にその力を受けるとともに下ケース２２後縁部の構造強度を維持するリブとして作用する。
【００２７】
上ケース２７は、下ケース２２の固定部４２に嵌合する複数のフック部４５と、ＵＳＢソケット２５の接続部４６の貫通孔とキーボード本体２６の接続部３８の貫通孔とを貫通し、下ケース２２の締結部４０に当接してネジ４７により締結される貫通部３９とを有している。
【００２８】
シールドプレート２３は、制御回路基板２４上の各種電子部品を覆うように折り曲げ加工された１枚のステンレスの板体からなるものである。そして、制御回路基板２４にほぼ一致した形状および寸法に設計されることにより制御回路基板２４の全体を覆うようになっている。シールドプレート２３の両端に突出する部分は、下ケース２２のソケット溝４３と同一形状の溝状に湾曲して成形されたソケット側接続片４７となっており、このソケット側接続片４７内にＵＳＢソケット２５が挿入され、組立状態においてはソケット側接続片４７がＵＳＢソケット２５と下ケース２２のソケット溝４３との間に挟み込まれた状態となり、ソケット側接続片４７がＵＳＢソケット２５外面のフレームグラウンド部に圧接される。このようにして、シールドプレート２３とＵＳＢソケット２５とが電気的に接続される。
【００２９】
また、シールドプレート２３のほぼ中央部には、ネジ孔４８を有する矩形状のパソコン本体側接続片３４が形成されている。したがって、組立状態においてはシールドプレート２３のパソコン本体側接続片３４、導線３２の接続部３３、金属板３７の接続部４１の各貫通孔が一致するように重ね合わされ、これらがネジ止めされることにより、シールドプレート２３が導線３２を介して信号ケーブル１のシールド線７に接続される。
このようにして、シールドプレート２３が、信号ケーブル１のシールド線７を介してパソコン本体のシールド端子に接続される。
【００３０】
上記構成のキーボード装置２１を組み立てる際には、図１に示すように、制御回路基板２４に接続されたＵＳＢソケット２５を、その接続部４６を下ケース２２の締結部４０に当接した状態で、下ケース２２のソケット溝４３、ストッパ４４および締結部４０で規制される位置に嵌め込む。その際、制御回路基板２４の下側にシールドプレート２３を配置し、下ケース２２のソケット溝４３内にシールドプレート２３のソケット側接続片４７を挿入した状態でさらにソケット側接続片４７が形成する溝内にＵＳＢソケット２５を嵌め込む。その上側に、ＵＳＢソケット２５の接続部４６に金属板３７の接続部３８を当接した状態で、キーボード本体２６を載置する。そして、上述したように、シールドプレート２３のパソコン本体側接続片３４、導線３２の接続部３３、金属板３７の接続部４１を重ね合わせ、これらをネジ止めする。その上側から、上ケース７のフック部４５を下ケース２２の固定部４２に嵌め合わせるとともに、上ケース２７の貫通部３９を金属板３７の接続部３８、ＵＳＢコネクタ２５の接続部４６を通して下ケース２２の締結部４０に当接し、下ケース２２の下側からネジ４７により締結し、上ケース２７と下ケース２２とを固定する。
【００３１】
上述の信号ケーブル１においては、一対の信号線４ａ、４ｂを２ｃｍ／１回以下のピッチでより合わせることによりこれら一対の信号線４ａ、４ｂの密着性が高くなるので、いずれか一方の信号線にバーストノイズが侵入しても、このバーストノイズが電磁誘導の作用により他方の信号線に直ちに伝搬するため、一対の信号線４ａ、４ｂ間における電位差は相対的に変化せず、各種電気信号に異常を来すことがない。
【００３２】
また、シールド線７が網組金属線７ａとされているので、シールド線７を流れる電荷がこの信号ケーブル１の長手方向に沿って直線的に流れることになり、渦電流損失が起きることがなくシールド線７のインピーダンスが低減されるので、キーボード装置２１に帯電した静電気を、この信号ケーブル１を介してパソコン本体に素早く流すことが可能になり、キーボード装置２１が静電気により帯電されるのを防いで静電気ノイズの発生を低減し、更にバーストノイズの悪影響も低減することができる。
また、シールド線７が網組金属線７ａとされているので、信号ケーブル１の外部で何らかのノイズが発生したとしても、この網組金属線７ａによりノイズの侵入が遮蔽されて、信号線４ａ、４ｂに流れる電気信号に悪影響が及ぶことがない。
【００３３】
また、電源線５と接地線６と１対の信号線４ａ、４ｂが、環状コア１５に巻回されてインダクタが構成されるので、これら電源線５と接地線６と１対の信号線４ａ、４ｂのインピーダンスがそれぞれ高くなり、バーストノイズがこの信号ケーブル１に流れにくくなって、バーストノイズによって各種電気信号に異常を来す危険性をより低減できる。
なお、シールド線７は環状コア１５に巻回されないため、シールド線７のインピーダンスが低いまま維持され、このシールド線７を介してキーボード装置２１に帯電した静電気をパソコン本体に素早く流すことが可能になり、キーボード装置２１が静電気によって帯電されるのを防いで静電気ノイズの発生を低減し、更にバーストノイズの悪影響も低減することができる。
【００３４】
また、上述のキーボード装置２１においては、シールドプレート２３により制御回路基板２４が下方から覆われているため、装置下面側の例えば机上等から輻射される静電気ノイズがシールドプレート２３によって遮蔽される。さらに、シールドプレート２３のコネクタ側接続片４７がＵＳＢソケット２５のフレームグラウンド部に、パソコン本体側接続片３４が信号ケーブル１のシールド線７にそれぞれ接続されているので、シールドプレート３が静電気を逃がす経路としても機能し、ＵＳＢコネクタ５から進入した静電気をシールドプレート３及び信号ケーブル１を経てパソコン本体のシールド端子へと逃がすことができる。このように、シールドプレート３が静電気遮蔽と静電気導通経路の２つの役目を果たすことにより、静電気ノイズが制御回路基板４上の信号に悪影響を与え、動作不良等が生じる確率を充分に低減することができる。
また、信号ケーブル１のシールド線７が網組金属線７ａとして構成されると共に環状コア１５に巻回されていないため、シールド線７のインピーダンスが低く抑えられているので、キーボード装置２１に帯電した静電気をパソコン本体に素早く逃がすことができる。
【００３５】
【実施例】
図１〜図４に示す本発明の信号ケーブル及びキーボード装置を用いて、国際標準規格で定められた方法に準じてファーストバーストトランジェント試験を実施した。
信号ケーブルにパソコン本体を接続し、パソコン本体及びキーボードを起動状態とした上で、パソコン本体の電源コンセントから種々の大きさの電圧のバーストノイズを印加し、キーボード装置が誤動作するか否かを試験した。キーボードが誤動作したときのバーストノイズの電圧を表１に示す。
なお、信号ケーブルの信号線をよりあわせる際のピッチを、１．０ｃｍ／１回〜６ｃｍ／１回とした。
【００３６】
表１に示すように、情報処理機器としての規格値１ｋＶに対して、信号線のピッチが２ｃｍ／１回を越えた信号ケーブルでは、１ｋＶ以下のノイズでも誤動作させてしまうのに対し、信号線のピッチが２ｃｍ／１回以下である本発明の信号ケーブルでは、１．２ｋＶのノイズ試験でも誤動作させない能力があり、バーストノイズに対する耐性が向上しているのが確認された。
このように、本発明の信号ケーブルによれば、一対の信号線を２ｃｍ／１回以下のピッチでよりあわせると共に電源線と接地線と信号線を環状コアに巻回し、かつシールド線を網組金属線とすることにより、バーストノイズに起因する周辺機器の誤動作、動作不良等の不具合を防止することができる。
【００３７】
【表１】

【００３８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の信号ケーブルは、一対の信号線が、２ｃｍ／１回以下のピッチで互いにより合わされているので、これら一対の信号線の密着性が高くなるので、いずれか一方の信号線にバーストノイズが侵入しても、このバーストノイズが電磁誘導の作用により他方の信号線に直ちに伝搬するため、一対の信号線間における電位差は相対的に変化せず、各種電気信号に異常を来す危険性を低く抑えることができる。
【００３９】
また本発明の信号ケーブルは、電源線と接地線と１対の信号線とが、軟磁性体からなる環状コアに少なくとも１回以上巻回されてインダクタが構成されるので、これら電源線、接地線及び１対の信号線のインピーダンスがそれぞれ高くなり、バーストノイズがこの信号ケーブルに流れにくくなって、バーストノイズにより各種電気信号に異常を来す危険性を低く抑えることができる。
また、シールド線は環状コアに巻回されないので、シールド線のインピーダンスが低いまま維持され、このシールド線を介して一方の機器で発生した静電気を他方の機器に素早く流すことが可能になり、機器が静電気により帯電されるのを防いで静電気ノイズの発生を低減することができ、更にバーストノイズによって各種電気信号に異常を来す危険性を低く抑えることができる。
【００４０】
更に本発明の信号ケーブルにおいては、シールド線が前記電源線と前記接地線と前記１対の信号線を覆う網組金属線とされているので、シールド線を流れる電荷がこの信号ケーブルの長手方向に沿って直線的に流れることになり、渦電流損失が起きることなくインピーダンスが低減されるので、一方の機器で発生した静電気を、この信号ケーブルを介して他方の機器に素早く流すことが可能になり、機器が静電気により帯電されるのを防いで静電気ノイズの発生を低減することができ、、更にバーストノイズによって各種電気信号に異常を来す危険性をより低く抑えることができる。
また、シールド線が網組金属線とされているので、信号ケーブルの外部で発生したノイズがこの網組金属線により遮蔽されて、信号線に流れる電気信号に悪影響を及ぼすことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】キーボード装置の構成を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態である信号ケーブルを示す正面図である。
【図３】図２に示す信号ケーブルの内部構造を示す斜視図である。
【図４】図２に示す信号ケーブルとキーボード装置との接続部分を示す拡大斜視図である。
【符号の説明】
１信号ケーブル
３ＵＳＢプラグ
４ａ、４ｂ信号線
５電源線
６接地線
７シールド線
７ａ網組金属線
１５環状コア
２１キーボード装置
２３シールドプレート（導体板）
２４制御回路基板
２５ＵＳＢコネクタ（周辺機器共通接続用コネクタ）
２６キーボード本体
２８キートップ
３４パソコン本体側接続片
４７コネクタ側接続片[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a signal cable, and more particularly to a signal cable that can connect a computer body and peripheral devices or peripheral devices in accordance with the USB standard.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to construct a system in which a personal computer (hereinafter referred to as a personal computer) and its peripheral devices are connected to each other, peripheral devices such as a keyboard device, a mouse, and a printer are connected to each peripheral device provided on the personal computer. It was common to connect to each dedicated port.
[0003]
On the other hand, recently, a personal computer body and peripheral devices, or devices having terminals that can connect peripheral devices in common have been provided.
A system consisting of a personal computer main body and peripheral devices having the above terminals has a keyboard device connected to the personal computer main body via a signal cable, and a peripheral device common connection terminal provided in the keyboard device is connected to a mouse, printer, etc. The peripheral device is configured to be connected via another signal cable.
In order to make such a connection, the keyboard device is provided with a socket for inserting a plug of a peripheral device. Forms of plugs, sockets, signal cables, and the like that make this kind of connection have been standardized as USB standards, and in recent years, they have attracted attention as peripheral devices compatible with USB.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when a personal computer is used, input devices such as a keyboard device and a mouse are always operated by a user, and static electricity may be generated in the usage state. The static electricity charged in these devices sometimes causes discharge, which may adversely affect various electric signals exchanged between the personal computer body and the input device as static noise.
In addition, burst noise may be propagated from the power supply of the personal computer body to the keyboard device via the signal cable. This burst noise may adversely affect various electric signals and cause the input device to malfunction.
[0005]
For example, in the above USB-compatible system, unlike a conventional system in which peripheral devices are connected to the dedicated ports of the personal computer body, when a mouse is connected to the downstream side of the keyboard via a signal cable, Not only the data signal from the mouse but also the address signal for the personal computer body to recognize the presence of the mouse will come and go from time to time on the signal cable.
In the case of a conventional system, even if burst noise or electrostatic noise enters the signal cable and the data signal becomes abnormal, if the data signal is exchanged again after resetting, normal operation is performed and there is no particular problem.
However, in the case of a USB compatible system, if the mouse address signal is reset when these noises are input, the computer itself will not be able to recognize the mouse even though the mouse is connected downstream of the keyboard. There was a risk that operation with the mouse would be disabled.
Under such circumstances, USB-compatible personal computers and peripheral devices are required to have high resistance to burst noise and electrostatic noise, and countermeasures have been urgently required.
[0006]
In addition, in taking measures against noise, it is desired to provide a means for taking measures against noise in the simplest possible manner without incurring a great deal of cost from the viewpoint of avoiding an increase in manufacturing costs of various peripheral devices. It was.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a USB compatible signal cable that can prevent malfunctions such as malfunction and malfunction due to burst noise in a simple manner.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.
The signal cable of the present invention transmits electrical signals to be connected between devices and exchanged between these devices. A power line, a ground line, and a pair of signal lines serve as shielding shield lines. The pair of signal lines are covered with each other at a pitch of 2 cm / 1 times or less.
Moreover, it is preferable that the pair of signal lines are more closely aligned with each other at a pitch of 0.3 cm / 1 to 2 cm / 1.
[0009]
In such a signal cable, one of a pair of signal lines is a reference line, and the other signal line is a data line. Various electric signals are transmitted by a change in potential difference between the reference line and the data line. A so-called differential communication system for transmission is adopted.
Therefore, according to this signal cable, the closeness of the pair of signal lines (reference line and data line) is increased by aligning the pair of signal lines at a pitch of 2 cm / 1 times or less, and either signal Even if burst noise enters the line, the burst noise immediately propagates to the other signal line due to the action of electromagnetic induction, so the potential difference between the pair of signal lines does not change relatively, and abnormalities occur in various electrical signals. Never come.
[0010]
The signal cable of the present invention is the signal cable described above, wherein the power line, the ground line, and the pair of signal lines are wound at least once on an annular core made of a soft magnetic material. It is characterized by.
[0011]
In such a signal cable, an inductor is formed by winding a power line, a ground line, and a pair of signal lines at least once around the annular core, and the power line, the ground line, and the pair of signal lines are connected to each other. Impedance increases.
Thus, in this signal cable, since the impedance of the power line connecting the devices becomes high, burst noise becomes difficult to flow through this signal cable, and the possibility of causing abnormalities in various electric signals is further reduced. The
In addition, since the shield wire is not wound around the annular core, the impedance of the shield wire is kept low, and it becomes possible to quickly flow static electricity charged to one device to the other device via this shield wire. Can be prevented from being charged by static electricity to reduce the generation of static noise, thereby reducing the adverse effects of burst noise.
[0012]
Furthermore, the signal cable of the present invention is the signal cable described above, wherein the shield wire is a braided metal wire that covers the power line, the ground line, and the pair of signal lines. And
[0013]
In such a signal cable, since the shield wire is a mesh metal wire, the electric charge flowing through the shield wire flows linearly along the longitudinal direction of the signal cable, and the eddy current loss is suppressed and the impedance is reduced. Therefore, static electricity charged to one device can be quickly passed to the other device via this signal cable, preventing the device from being charged by static electricity and reducing the generation of static noise. As a result, the adverse effects of burst noise can be reduced.
Further, since the shield wire is a mesh metal wire, the noise generated outside the signal cable is shielded by the mesh metal wire, and the electric signal flowing through the signal wire is not adversely affected.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
The signal cable of the present invention connects, for example, a personal computer main body corresponding to the USB standard and a keyboard device. A USB plug is provided at one end of the signal cable and the other end is connected to the keyboard device. The personal computer main body and the keyboard device are connected by being inserted into the USB socket of the main body.
[0015]
FIG. 1 shows a keyboard device connected to a personal computer body (not shown) via the signal cable.
The keyboard device 21 is configured such that a keyboard body 26 having a large number of key tops 28, 28,... And a control circuit board 24 on which a control circuit for controlling the keyboard body 26 is mounted are accommodated in a case. The case is composed of an upper case 27 and a lower case 22 that are divided into upper and lower parts, and the keyboard body 26 is accommodated in an exposed state from the upper case 27 so that the top key top 28 can be operated. In addition, a control circuit board 24 to which

USB sockets

25 and 25 that are two USB connectors are connected is accommodated on the rear side below the keyboard body 26.
[0016]
The control circuit board 24 is made of a general printed wiring board, and the signal cable 1 of the present invention is attached to a substantially central portion, and

USB sockets

25 and 25 connected via wiring 30 are provided at both ends. .
As shown in FIGS. 1 and 2, the signal cable 1 of the present invention is composed of a pair of

signal lines

4a and 4b, a power line 5, a ground line 6, and a shielded shield line 7. A USB plug 3 is provided at one end thereof.
These

signal lines

4a and 4b, the power supply line 5, the ground line 6 and the shield line 7 are connected to the lower surface of the control circuit board 24 by soldering. A conducting wire 32 is connected, and a PC main body side connecting piece 34 of a shield plate 23 described later and a connecting portion 33 at the leading end of the conducting wire 32 are connected.
[0017]
FIG. 3 shows the internal structure of the signal cable 1. As shown in FIG. 3, in the signal cable 1, a pair of

signal lines

4 a and 4 b are combined to form a pair, and are covered with an aluminum tape 13 together with the power supply line 5 and the ground line 6. Further, a shield wire 7 which is a meshed metal wire 7a is disposed on the outer periphery of the aluminum tape 13, and a sheath 14 made of a thermoplastic resin or the like is further coated on the shield wire 7 (the meshed metal wire 7a). Yes.
[0018]
As shown in FIG. 2, the USB plug 3 includes a shield terminal 8 having a substantially rectangular shape in cross section, and

signal terminals

9 and 10, a power supply terminal 11, and a ground terminal 12 provided in the shield terminal 8. The shield terminal 7 is connected to the shield terminal 7 (mesh metal wire 7a), the

signal terminals

9 and 10 are connected to the

signal lines

4a and 4b, the power supply terminal 11 is connected to the power supply line 5, A ground wire 6 is connected to the ground terminal 12.
The USB plug 3 is inserted into a USB socket of a personal computer main body (not shown), and the shield terminal 8, the

signal terminals

9, 10, the power terminal 11 and the ground terminal 12 are connected to the shield terminal, signal terminal, power terminal on the personal computer main body side. And a ground terminal.
[0019]
The pair of

signal lines

4a and 4b, the power supply line 5 and the ground line 6 are made of, for example, a copper alloy such as oxygen-free copper, chromium copper, or silver-containing copper, or a conductor made of aluminum or aluminum alloy, and an insulating coating made of an insulating material. Is given.
Similarly, the shield wire 7 is made of a copper alloy such as oxygen-free copper, chromium copper, or silver-containing copper, or aluminum or an aluminum alloy.
[0020]
One of the

signal lines

4a and 4b is a reference line and the other is a data line, and various electric signals are transmitted based on a change in potential difference between the reference line and the data line.
The power line 5 is used to supply power from one device (personal computer body) to the other device (keyboard device 21).
Further, the shield wire 7 is for releasing static electricity charged on one device (keyboard device 21) side to the other device (PC main body).
[0021]
The signal cable 1 employs a so-called differential communication system in which various electric signals are transmitted based on a change in potential difference between the pair of

signal lines

4a and 4b (reference line and data line).
Accordingly, by bringing the pair of

signal lines

4a and 4b closer together, the adhesion between the pair of

signal lines

4a and 4b (reference line and data line) is increased, so that burst noise enters one of the signal lines. However, since this burst noise is immediately propagated to the other signal line by the action of electromagnetic induction, the potential difference between the pair of

signal lines

4a and 4b does not change, and various electric signals are not abnormal.
[0022]
The pair of

signal lines

4a and 4b are preferably fitted together at a pitch of 2 cm / 1 times or less, and more preferably fitted together at a pitch of 0.3 cm / 1 time to 2 cm / 1 time. .
When the pitch exceeds 2 cm / 1 time, the adhesion between the

signal lines

4a and 4b is reduced, and various electric signals exchanged by the

signal lines

4a and 4b may be abnormal due to burst noise. This is not preferable.
Further, if the pitch of the alignment is less than 0.3 cm / 1 time, the

signal lines

4a and 4b are tightly connected to each other, and the flexibility of the signal cable 1 itself is not preferable.
[0023]
As shown in FIG. 3, at the connection portion between the signal cable 1 and the control circuit board 24, the power line 5, the ground line 6, and the

signal lines

4a and 4b are connected to the annular core 15 made of a soft magnetic material. It is wound only by the volume.
The shield wire 7 is not wound around the annular core 15.
The annular core 15 is made of, for example, various ferrites such as MnZn ferrite and NiMn ferrite, and soft magnetic alloys such as Fe—Ni alloy and Fe—Si alloy.
In this manner, the power supply line 5, the ground line 6, and the

signal lines

4a and 4b are wound around the annular core 15 to form an inductor.
[0024]
Various electronic components such as LSIs and capacitors are mounted on the lower surface side of the control circuit board 24, and wiring made of a copper layer constituting the control circuit by connecting terminals of these electronic components on the upper surface side. Lands and the like are formed. The USB socket 25 has a contact point that contacts the plug covered with a soft PVC (polyvinyl chloride) resin, and a metal frame ground part (not shown, connector side ground terminal) is fixed to the outer surface of the resin. Yes.
[0025]
The keyboard body 26 includes a housing 35 to which a plurality of key tops 28 are attached, and a metal plate 37 that sandwiches a membrane switch 36 including two membrane sheets on which a switch circuit is printed and a spacer between the housing 35. It is configured. Further, the metal plate 37 has two connection portions 38 for fixing the keyboard body 26 between the upper case 27 and the lower case 22, and a through hole of the connection portion 38 has an upper case which will be described later. 27 is disposed at a position corresponding to the through portion 39 of the lower case 22 and the fastening portion 40 of the lower case 22. Further, a connection portion 41 having a through hole for connecting to a personal computer main body side connection piece 34 of the shield plate 23 described later is provided at a substantially central portion on the rear edge side of the metal plate 37.
[0026]
The lower case 22 has a plurality of fixing portions 42 provided on the front edge side for fixing the upper case 27, and a socket groove provided on the rear edge side for defining the fixing position of the USB socket 25. 43, a stopper 44 provided on the rear edge side in the vicinity of the socket groove 43 and defining the fixing position of the USB socket 25, and protrudes in the vicinity of the stopper 44 and the socket groove 43 to a through portion 39 from the upper case 27 described later. A fastening portion 40 is provided for abutting and fixing the upper case 27 and the lower case 22. The stopper 44 acts as a rib that receives the force when a connection plug such as a mouse is inserted into the USB socket 25 and maintains the structural strength of the rear edge of the lower case 22.
[0027]
The upper case 27 penetrates through the plurality of hook portions 45 fitted to the fixing portion 42 of the lower case 22, the through hole of the connection portion 46 of the USB socket 25, and the through hole of the connection portion 38 of the keyboard body 26. It has a through portion 39 that is in contact with the fastening portion 40 of the case 22 and fastened by a screw 47.
[0028]
The shield plate 23 is made of a single stainless steel plate that is bent so as to cover various electronic components on the control circuit board 24. The entire control circuit board 24 is covered by being designed to have a shape and size substantially matching the control circuit board 24. The portions projecting at both ends of the shield plate 23 are socket-side connection pieces 47 formed by bending into the same groove shape as the socket grooves 43 of the lower case 22. In the assembled state, the socket-side connection piece 47 is sandwiched between the USB socket 25 and the socket groove 43 of the lower case 22, and the socket-side connection piece 47 is in a frame ground on the outer surface of the USB socket 25. Pressed to the part. In this way, the shield plate 23 and the USB socket 25 are electrically connected.
[0029]
In addition, a rectangular personal computer main body side connection piece 34 having a screw hole 48 is formed at a substantially central portion of the shield plate 23. Therefore, in the assembled state, the through holes of the PC main body side connecting piece 34 of the shield plate 23, the connecting portion 33 of the conducting wire 32, and the connecting portion 41 of the metal plate 37 are overlapped so as to be coincident with each other and screwed. Thus, the shield plate 23 is connected to the shield wire 7 of the signal cable 1 through the conducting wire 32.
In this way, the shield plate 23 is connected to the shield terminal of the personal computer body via the shield wire 7 of the signal cable 1.
[0030]
When assembling the keyboard device 21 having the above-described configuration, as shown in FIG. 1, the USB socket 25 connected to the control circuit board 24 is in a state where the connection portion 46 is in contact with the fastening portion 40 of the lower case 22. The lower case 22 is fitted into a position regulated by the socket groove 43, the stopper 44 and the fastening portion 40. At that time, the shield plate 23 is disposed below the control circuit board 24, and the socket side connection piece 47 is further formed in a state where the socket side connection piece 47 of the shield plate 23 is inserted into the socket groove 43 of the lower case 22. Fit the USB socket 25 into the groove. On the upper side, the keyboard main body 26 is placed in a state where the connection portion 38 of the metal plate 37 is in contact with the connection portion 46 of the USB socket 25. And as above-mentioned, the personal computer main body side connection piece 34 of the shield plate 23, the connection part 33 of the conducting wire 32, and the connection part 41 of the metal plate 37 are piled up, and these are screwed. From the upper side, the hook portion 45 of the upper case 7 is fitted to the fixing portion 42 of the lower case 22, and the through portion 39 of the upper case 27 is passed through the connection portion 38 of the metal plate 37 and the connection portion 46 of the USB connector 25. The upper case 27 and the lower case 22 are fixed by contacting with the fastening portion 40 of the lower case 22 and fastening with the screw 47 from the lower side of the lower case 22.
[0031]
In the above-described signal cable 1, since the pair of

signal lines

4a and 4b are more closely aligned with each other at a pitch of 2 cm / 1 times or less, the adhesiveness between the pair of

signal lines

4a and 4b is increased. Even if burst noise enters the signal line, the burst noise is immediately propagated to the other signal line due to the action of electromagnetic induction, so that the potential difference between the pair of

signal lines

4a and 4b does not change relatively, and various electric signals are transmitted. There will be no abnormalities.
[0032]
Further, since the shield wire 7 is a braided metal wire 7a, the electric charge flowing through the shield wire 7 flows linearly along the longitudinal direction of the signal cable 1, and eddy current loss does not occur. Since the impedance of the shield wire 7 is reduced, static electricity charged in the keyboard device 21 can be quickly flowed to the personal computer main body via the signal cable 1, and the keyboard device 21 is prevented from being charged by static electricity. Thus, the generation of electrostatic noise can be reduced, and the adverse effects of burst noise can also be reduced.
In addition, since the shield wire 7 is the mesh metal wire 7a, even if some noise is generated outside the signal cable 1, the mesh metal wire 7a shields the intrusion of noise, and the signal wire 4a, The electric signal flowing through 4b is not adversely affected.
[0033]
Further, since the power supply line 5, the ground line 6, and the pair of

signal lines

4a and 4b are wound around the annular core 15, an inductor is formed. Therefore, the power line 5 and the ground line 6 and the pair of signal lines 4a. 4b, the impedance of 4b increases, and the burst noise is less likely to flow through the signal cable 1, thereby reducing the risk of abnormalities in various electrical signals due to the burst noise.
Since the shield wire 7 is not wound around the annular core 15, the impedance of the shield wire 7 is kept low, and the static electricity charged in the keyboard device 21 can be quickly passed through the personal computer body via the shield wire 7. Thus, it is possible to prevent the keyboard device 21 from being charged by static electricity, reduce the occurrence of static noise, and further reduce the adverse effects of burst noise.
[0034]
Further, in the keyboard device 21 described above, since the control circuit board 24 is covered from below by the shield plate 23, the static noise radiated from, for example, the desk on the lower surface side of the device is shielded by the shield plate 23. Further, since the connector-side connection piece 47 of the shield plate 23 is connected to the frame ground portion of the USB socket 25 and the PC main body-side connection piece 34 is connected to the shield wire 7 of the signal cable 1, the shield plate 3 releases static electricity. It also functions as a path, and the static electricity that has entered from the USB connector 5 can escape to the shield terminal of the personal computer main body through the shield plate 3 and the signal cable 1. As described above, the shield plate 3 serves the two roles of electrostatic shielding and electrostatic conduction path, thereby sufficiently reducing the probability that the electrostatic noise adversely affects the signal on the control circuit board 4 and causes malfunction or the like. Can do.
Further, since the shield wire 7 of the signal cable 1 is configured as the mesh metal wire 7a and is not wound around the annular core 15, the impedance of the shield wire 7 is kept low, so that the keyboard device 21 is charged. Static electricity can be quickly released to the PC.
[0035]
【Example】
Using the signal cable and keyboard device of the present invention shown in FIGS. 1 to 4, a first burst transient test was performed in accordance with a method defined by international standards.
Test whether the keyboard device malfunctions by connecting the PC main unit to the signal cable, putting the PC main unit and keyboard in the activated state, and applying burst noise of various voltages from the power outlet of the PC main unit. did. Table 1 shows the burst noise voltage when the keyboard malfunctions.
In addition, the pitch at the time of aligning the signal wire | line of a signal cable was 1.0 cm / 1 time-6 cm / 1 time.
[0036]
As shown in Table 1, a signal cable with a signal line pitch exceeding 2 cm / 1 times with respect to a standard value of 1 kV as an information processing device may malfunction even with noise of 1 kV or less. It was confirmed that the signal cable of the present invention having a pitch of 2 cm / 1 times or less has the ability not to malfunction even in a noise test of 1.2 kV, and the resistance to burst noise is improved.
As described above, according to the signal cable of the present invention, the pair of signal lines are twisted together at a pitch of 2 cm / 1 times or less, the power line, the ground line, and the signal line are wound around the annular core, and the shield line is connected to the network. By using a metal wire, it is possible to prevent malfunctions such as malfunction and malfunction of peripheral devices due to burst noise.
[0037]
[Table 1]

[0038]
【The invention's effect】
As described above in detail, in the signal cable of the present invention, since the pair of signal lines are combined with each other at a pitch of 2 cm / 1 times or less, the adhesion of the pair of signal lines is increased. Even if burst noise enters one of the signal lines, this burst noise immediately propagates to the other signal line due to the action of electromagnetic induction, so the potential difference between the pair of signal lines does not change relatively. The risk of abnormalities in electrical signals can be kept low.
[0039]
In the signal cable of the present invention, the power line, the ground line, and the pair of signal lines are wound at least once around the annular core made of a soft magnetic material to form an inductor. The impedance of each of the wires and the pair of signal wires becomes high, and it becomes difficult for the burst noise to flow through the signal cable, and the risk of causing abnormalities in various electric signals due to the burst noise can be kept low.
In addition, since the shield wire is not wound around the annular core, the impedance of the shield wire is kept low, and static electricity generated in one device can be quickly passed to the other device via this shield wire. Can be prevented from being charged by static electricity and the generation of static noise can be reduced, and the risk of abnormalities in various electrical signals due to burst noise can be kept low.
[0040]
Furthermore, in the signal cable of the present invention, since the shield wire is a braided metal wire that covers the power supply line, the ground wire, and the pair of signal wires, the electric charge flowing through the shield wire is in the longitudinal direction of the signal cable. Since the impedance is reduced without eddy current loss, static electricity generated in one device can be quickly passed to the other device via this signal cable. Therefore, it is possible to reduce the occurrence of static noise by preventing the device from being charged by static electricity, and to further reduce the risk of abnormalities in various electric signals due to burst noise.
In addition, since the shield wire is a mesh metal wire, noise generated outside the signal cable is shielded by the mesh metal wire, and the electric signal flowing through the signal wire is not adversely affected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a configuration of a keyboard device.
FIG. 2 is a front view showing a signal cable according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view showing an internal structure of the signal cable shown in FIG. 2. FIG.
4 is an enlarged perspective view showing a connection portion between the signal cable and the keyboard device shown in FIG. 2. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Signal cable 3

USB plug

4a, 4b Signal line 5 Power line 6 Ground line 7 Shield line 7a Netting metal line 15 Annular core 21 Keyboard device 23 Shield plate (conductor plate)
24 Control circuit board 25 USB connector (connector for peripheral device common connection)
26 Keyboard body 28 Keytop 34 PC body side connection piece 47 Connector side connection piece

Claims

It is a signal cable for transmitting electrical signals that connect devices and exchange these devices,
A power supply line, a ground line, and a pair of signal lines are covered with a shielding wire for shielding, and the pair of signal lines are joined together at a pitch of 2 cm / 1 times or less. Signal cable.

The cable according to claim 1, wherein the power supply line, the ground line, and the pair of signal lines are wound at least once around an annular core made of a soft magnetic material.

3. The signal cable according to claim 1, wherein the shield line is a mesh metal wire that covers the power line, the ground line, and the pair of signal lines.