CN1770971A - 减少电磁干扰的方法及使用该方法的电路连接装置 - Google Patents

Abstract

一种减少通过线束传输的信号发出的谐波产生的电磁干扰的装置方法。该方法包括将导线至少一次缠绕在线束上，并将该导线的至少一端接地。因此，该电磁干扰减少方法通过使用低成本和简单的地线可以无副效果地减少电磁干扰。

Description

减少电磁干扰的方法及使用该方法的电路连接装置

本申请要求2004年10月4日向韩国知识产权局申请的申请号2004-78741的韩国专利申请的优先权，其公开内容整体上在这里并入参考。

技术领域

本发明总体概念涉及向电子装置的信号传输，更特定地，涉及一种减小从发射信号的线束中发出的电磁波的影响的方法。

背景技术

沿传输路线流动的高频信号放射式地发出电磁场。电磁场的强度与信号的功率成正比。

在电子装置中，在连接在两个连接器之间的线束中使用若干个信号线以将电路部件电连接。通过线束传输的信号的谐波成分被发射出，而引起电磁干扰(EMI)。随着传输信号的频率的提高及线束的长度的增加，EMI变得更加严重。

图1是常规打印机系统的电路系统的示意图。参考图1，该电路系统包括供电部件102、激光扫描部件104、CCD(电荷耦合装置)部件106、ADF(自动文件供纸器)部件108，及操作部件110。

供电部件102的主控制器102a通过线束122、124、126，及128分别连接到激光扫描部件104、CCD部件106、ADF部件108，及操作部件110。

通过线束122、124、126，及128传输几MHz和几十MHz的信号。在传输信号期间，线束122、124、126，及128是谐波发射的主要来源。从线束122、124、126，及128发出的谐波成分对周围的电子装置有不利的影响，并可能导致打印机的故障。因此需要一种减少通过线束122、124、126，及128发出的谐波成分的方法。

常规的减少来自线束的谐波发射的方法包括使用铁氧体磁心，用使LVDS(低压差分信号)，及屏蔽整个线束。

铁氧体，其为用于吸收来自电线或电缆的电磁发射的磁性材料，是圆柱形的，块状或芯状(core-shaped)。信号线插入或缠绕在铁氧体磁心上。图2一种常规的使用铁氧体磁心202的连接器的透视图。

然而，当使用铁氧体磁心时，有一些缺点，因为装置的生产成本会增加如铁氧体磁心的价格那么多，以及根据线束要缠绕在铁氧体磁心上的圈数而增加的线束的长度。虽然根据铁氧体磁心的尺寸和材料，铁氧体磁心可以滤除不同的谐波域，如果线束的长度改变，在其他频率区域仍可能出现问题。

LVDS，其中信号被转变为低压差分信号并传输，已经被广泛使用以防止在打印机、膝上电脑，及液晶显示器(LCD)中的电磁干扰。

图3是一种应用LVDS的常规电路的框图。为了使用LVDS传输信号，发射部分要包括LVDS发射器302而接收部分要包括LVDS接收器304。

虽然使用LVDS传输信号可有效地减少电磁波，实现LVDS要较大的费用，并且由于LVDS是用在主信号线中，而难以处理在其他信号线感应和发出的谐波频率。

通过使用接地的金属导电面包覆整个线束也可以减小EMI噪音。然而，由于在金属导电面之间或在金属导电面和信号线之间的寄生电容而可能发生信号失真，并且增大了生产成本。

发明内容

本发明的总体概念为提供一种能够有效地减少由线束产生的电磁干扰的电磁干扰减少方法。

本发明的总体概念也提供使用该电磁干扰减少方法的电路连接装置。

本发明总体概念的其他方面在下面的描述中将被部分地阐明，及由描述中部分地变得显而易见，或通过实践本发明的总体概念而学会。

通过提供一种减少通过线束传输的信号发出的谐波产生的电磁干扰的方法，实现本发明总体概念的前述及/或其他方面，该方法包括将导线至少一次缠绕在线束上，并将该导线的至少一端接地。

在将导线缠绕在线束期间，根据方程式L≤1/(20*F_Max)＝λ_min*1/20，在导线的圈之间保持间隔，其中，F_Max和λ_min分别是谐波的最高频率和最短波长，而L是在导线的圈之间的间隔。

通过提供电路连接装置以在分离的电子线路中传输信号，实现本发明总体概念的前述及/或其他方面，该电路连接装置包括若干个信号线，及至少一次缠绕在该若干个信号线上的地线，其中该地线至少一端接地。

附图说明

参考附图，从下面对本发明实施例的描述中，本发明总体概念的这些及/或其他方面和优点将变得更明显及更易理解，在附图中：

图1是常规打印机系统的电路系统的示意图；

图2一种使用铁氧体磁心的常规的连接器的透视图；

图3是一种应用LVDS的常规电路的框图；

图4是示出根据本发明总体概念的实施例的电路连接装置的图示；

图5是示出根据本发明总体概念另一实施例的电路连接装置的图示；

图6是示出返回通路的概念的示意图；

图7A和7B是分别示出低频信号和高频信号的返回通路的示意图；

图8A和8B是示出由返回通路的面积引起的效果的示意图；

图9是示出根据本发明总体概念的实施例的电磁干扰减少方法的效果的波形图。

具体实施方式

现具体参考本发明总体概念的实施例，其示例在附图中显示，其中通篇中，相似的附图标记指代相似的元件。以下为了解释本发明总体概念参考图示描述这些实施例。

图4是示出根据本发明总体概念的实施例的电路连接装置的图示。参考图4，该电路连接装置包括连接两个电路板402和404以传输信号的线束406，及至少一次缠绕在线束406上并接地的地线408。如图4所示，该地线408通过安装电路板402和404的金属架接地。

地线408至少一次缠绕在线束406上。在地线408的圈之间的间隔L满足方程式L≤1/(20*F_Max)＝λ_min*1/20，其中，F_Max是从线束406发出的谐波的最高频率，特定地，该频率引起EMI问题，而λ_min是对应该最高频率的波长。即，λ_min是从线束406发出的谐波的最小波长。地线408可以是导线，但也可以使用包线。

当将地线408缠绕在线束406上，地线408可以被附接或栓紧在线束406上从而保持间隔L为常数以便不因外力而改变。

图5是示出根据本发明总体概念另一实施例的电路连接装置的图示。参考图5，该电路连接装置包括连接到电路板(未示出)的线束506，即连接到电路板的接地端(未示出)并缠绕在线束506上的地线506a。地线506a是包含在线束506中的多个信号线其中之一，其连接到电路板的接地端。对数字信号可以使用数字地端，而对模拟信号使用模拟地端。

在图4中示出的地线408和在图5中示出的地线506a分别缠绕在线束406和506上，而形成短返回通路。

如众所周知，在信号的传输期间是否有短返回通路可影响EMI发射。

图6是示出返回通路的概念的示意图。

为了运行所有电路，应完成闭合回路。通过该闭合回路，来自信号源的信号在负载上使用然后返回信号源。信号返回信号源的通路为返回通路。

图7A和7B是分别示出低频信号和高频信号的返回通路的示意图。参考图7A和7B，低频信号倾向于沿具有最低阻抗的路线返回，而高频信号倾向于沿具有最低感抗的路线返回。

参考图7A，当低频信号从负载返回到信号源时，其返回与信号的传输路线无关而沿具有最低阻抗的路线，即图7A中虚线所示的弧形路线。另一方面，参考图7B，当高频信号从负载返回到信号源时，其返回沿具有最低感抗的路线，即图7B中虚线所示的邻近信号传输线形成的路线。在图4和5所示的本发明总体概念的实施例中，由于缠绕线束406或506的地线408或506a形成短返回通路。

同时，通过信号传输线的发射能量与在信号传输线和返回通路之间的回路的面积成正比。

发射能量E满足方程式：

E∝f²*A*I

这里，“f”表示通过信号传输线传输的信号的频率，“A”表示在信号传输线和返回通路之间的面积，而“I”表示信号的放大倍数。

图8A和8B是示出由返回通路的面积引起的效果的示意图。图8A和8B示出在以两层形成的印刷电路板的上层和下层之间的返回通路的面积。由于图8A中的返回通路的面积小于在图8B中的返回通路的面积(Aa＞Ab)，图8A中的电路的发射能量小于图8B中的电路的发射能量。如图4和图5所示，由于地线408或506a分别缠绕在线束406或506上，返回通路形成了较小的面积Aa。

因而，根据本发明总体概念的实施例，地线408或506a起到信号传输线的保护地线的作用，因而形成短及狭窄的返回通路，由此减小EMI发射。

如图4和图5所示，地线408和506a分别构成环形天线。环形天线的一个特征是当传输的信号的波长小于λ的1/20时不会发生发射。λ的1/20是由接地连接的距离决定的临界波长。

因此，在缠绕在线束406或506上的地线408或506a的圈之间的间隔L，即在接地连接之间的间隔，设定为小于λmin的1/20以获得包覆效果，λmin的1/20对应会引起电磁干扰的频率。

图9是示出根据本发明总体概念的实施例的电磁干扰减少方法的效果的波形图。在图9中，上面的波形802是由如图1中所示那些的不具有地线的常规ADF线束产生的谐波，而下面的波形804是如图4所示当地线408缠绕在线束406上时，该ADF线束产生谐波频率。

如图9所示，基频为8MHz，导致电磁干扰的频率是40MHz和48MHz。

作为应用地线408的结果，在40MHz频率，谐波减少接近4dB，从57.06到53.77dBμV。在48MHz频率，谐波也减少接近7dB，从55.74到48.91dBμV。

如上所述，根据本发明总体概念的实施例，一种电磁减少方法以低成本和简单安装有效地减少了EMI。

另外，根据本发明总体概念的实施例，可以在开发过程中或产品制造过程中或甚至在产品发货后的任何时间使用该电磁减少方法。而且，它没有如线束依赖于缠绕在铁氧体磁心上的圈数而使长度延伸的副效果，也不会在原来引发干扰的频率之外的频率上产生问题，其可由于使用铁氧体磁心时延伸线束长度而产生。同样，也不会发生在使用屏蔽的情况下的由于在屏蔽罩和线束之间的寄生电容所引起的信号失真。

如上所述，一种电磁干扰减少方法通过使用低成本和简单的地线可以无副效果地减少电磁干扰。

虽然已经示出及描述了本发明总体概念的几个实施例，本领域技术人员应理解到可以不偏离如本发明总体概念的原理或精神对这些实施例做出多种变化。本发明总体概念的范围由所附权利要求及其等价物限定。

Claims (21)

1.一种减少通过线束传输的信号发出的谐波产生的电磁干扰的方法，该方法包括：

将导线至少一次缠绕在线束上；及

并将该导线的至少一端接地。

2.如权利要求1所述的方法，其中该将导线至少一次缠绕在线束上包括：

根据方程式L≤1/(20*F_Max)＝λ_min*1/20，在导线的圈之间保持间隔，

其中，F_Max和λ_min分别是谐波的最高频率和最短波长，而L是在导线的圈之间的间隔。

3.如权利要求1所述的方法，其中将该导线的至少一端接地包括：

将导线连接到一安装有由线束连接的多个电子线路的其中之一的金属架上。

4.如权利要求1所述的方法，该导线是线束的多个信号线其中之一，而将导线至少一端接地包括：

将导线连接到由线束连接的电子线路的数字地端。

5.如权利要求1所述的方法，还包括：

将导线附接到线束上以保持导线相对线束的位置不变。

6.一种连接多个电子组件以在其间传输信号的方法，该方法包括：

用线束连接电子组件以通过线束传输信号；及

将信号线一次或多次缠绕在线束上以减少由信号发出的谐波产生的电磁干扰。

7.如权利要求6所述的方法，其中将信号线缠绕在线束上包括：

根据谐波的频率和波长决定在信号线的圈之间的间隔。

8.如权利要求6所述的方法，还包括：

将信号线接地。

9.如权利要求8所述的方法，其中将信号线接地包括：

将信号线连接到一金属架，由线束连接的多个电子组件的其中之一安装在该金属架上以接地。

10.如权利要求8所述的方法，其中将信号线接地包括：

将信号线电连接到由线束连接的电子线路的数字地端以使信号线接地。

11.如权利要求6所述的方法，其中将信号线缠绕在线束上包括：

将信号线附接到线束上以固定信号线相对线束的位置。

12.一种在分离的电子线路中传输信号的电路连接装置，该电路连接装置包括：

若干个信号线；及

至少一次缠绕在该若干个信号线上的地线，其中该地线至少一端接地。

13.如权利要求12所述的方法，其中根据方程式：

L≤1/(20*F_Max)＝λ_min*1/20，

在缠绕该多个信号线的地线的圈之间提供间隔，

其中，L是在地线的圈之间的间隔，而FMax和λmin分别是从该多个信号线发出的谐波的最高频率和最短波长。

14.如权利要求12所述的电路连接装置，其中该分离的电子线路中的至少一个安装在一金属架上，而该地线连接到该金属架上。

15.如权利要求12所述的电路连接装置，其中该地线包括该多个信号线其中之一，并连接到分离的电子线路的数字地端。

16.如权利要求12所述的电路连接装置，其中地线包括导线和包线之一。

17.如权利要求12所述的电路连接装置，其中该地线被附接到该多个信号线上以保持地线相对该多个信号线的位置不变。

18.如权利要求12所述的电路连接装置，其中地线缠绕在该多个信号线上从而在分离的电子线路之间传输的信号的返回通路的面积最小化。

19.一种在分离的电子线路中传输信号的电路连接装置，该电路连接装置包括：

在分离的电子线路中传输信号的线束；及

至少一次缠绕在该线束上以减少信号的电磁干扰的信号线。

20.如权利要求19所述的电路连接装置，其中该分离的电子线路中的至少一个安装在一金属架上，而该信号线连接到该金属架上以使信号线接地。

21.如权利要求19所述的电路连接装置，其中信号线电连接到分离的电子线路的数字地端以使信号线接地。

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