CN1787501A - 差动传送线路的辐射噪音抑制电路 - Google Patents
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Abstract
提供一种差动传送线路的辐射噪音抑制电路，其中具备：差动传送线路，其具有差动信号的+侧信号配线及－侧信号配线，并连接差动驱动器和差动接收器之间；信号接地配线，其一端连接在上述差动驱动器，并沿着差动传送线路被配置在其外侧；线圈部，其通过使上述+侧信号配线、上述－侧信号配线、和上述信号接地配线，都以相同的缠绕方向缠绕而成；第1阻抗元件及第2阻抗元件，其与线圈部相比，更靠在差动接收器侧串联地连接在+侧信号配线及－侧信号配线之间，并具有相同的阻抗值；第3阻抗元件，其一端连接在将第1阻抗元件及第2阻抗元件的连接点上，另一端连接在上述信号接地配线的另一端上。
Description
技术领域
本发明涉及一种高速信号传送方式的1个差动传送线路中的辐射噪音抑制电路。
背景技术
近年来，以液晶电视或等离子体电视为代表的平板显示器中，随着从VGA(Video Graphics Array)向XGA(eXtended Graphics Array)的高画质，传送图像信息的信号速度也逐渐变为高速化。因此，作为高速数字数据传送的方法，低振幅的差动传送方式被大家所利用。
该传送方式是将由相互相反相位而振幅相等的+侧信号和-侧信号构成的差动信号，在发送的差动驱动器和接收的差动接收器之间，通过1对平衡电缆或形成在印刷电路板上的2根配线来传送的方式。作为特征有低噪音、低电压振幅、和高速数据传送等，作为高速传送的方法在显示器领域中逐渐导入。
图7是表示一般的差动传送方式的一个LVDS(Low VoltageDifferential Signaling)方式的差动传送线路的一例的构成图。
在图7中，差动驱动器和差动接收器2之间通过差动阻抗匹配为100Ω的+侧信号配线4a和-侧信号配线4b来连接，差动接收器2的输入端附近中由100Ω的终端电阻3来被终端的。由于在2个信号配线4a、4b中以相同的振幅分别施加相反相位的信号，因此，成为由各个信号配线4a、4b所产生的磁场相互抵消的状态，几乎不产生辐射噪音。
但是，在实际的差动传送中，通过在从差动驱动器1输出的信号中存在偏差、即上升和下降的时间差，产生将2个信号配线4a、4b作为往路、将信号接地15作为归路的共模电流，而成为辐射噪音的主要原因。
作为对策由该共模电流所引起的辐射噪音的办法，如图8所示，使用了共模扼流圈10。
共模扼流圈10持有以下性质：由于将2个信号配线4a、4b向同一个方向缠绕在同一个芯中，因此对于相互流过相反方向的信号成分的电流，通过磁场相互抵消的那些信号成分的电流，但是对于流过同一个方向的共模噪音成分，磁场增强，因此容易流过持有阻抗匹配的、共模电流。
但是，在利用共模扼流圈10的情况下，如果在信号配线4a、4b的途中插入，则在其插入位置上的信号配线4a、4b的特性阻抗不同。由此，沿着信号配线4a、4b的信号在共模扼流圈10中反射，对传送信号波形产生混乱。也提出了抑制该共模扼流圈10的插入位置中的反射而防止传送信号波形的混乱的共模扼流圈(例如，参照专利文献1)的方案。
图9(a)是表示在专利文献1中公开的共模扼流圈的外观的立体图，图9(b)是其共模扼流圈的分解立体图。
该共模扼流圈由以下构成：线圈导体22a、22b被双线卷装在由铁氧体(ferrite)构成的锥形状的环形芯20中，该环形芯20被收容在由盖部16及外壳部21构成的外装外壳上。
外壳部21具有锥形状的收容部21d，其用于在底壁21c中连接圆筒形状的内周壁21a和外周壁21b而在内部收容环形芯20。盖部16封闭圆板形的外壳部21的收容部21d。并且，从盖部16的周边缘部开始沿着外壳部21的外周壁21b的外侧面，以等间隔来引出4个爪16b。
外壳部21的外周壁21b的外侧面、底壁21c的外面及盖部16的外面，形成有由镀铬模等构成的接地导体17。外壳部21的外周壁21b及底部21c的接地导体17上以等间隔来4处形成有由具有绝缘性的树脂等构成的绝缘模18。在绝缘模18上分别安装着由磷青铜等金属材料构成的端子板19。这些4个端子板19上分别软钎焊线圈导体22a、22b的端部。
盖部16通过将其卡爪16固定在外壳部21的底部21c上，而被固定在外壳部21上。
如果将信号配线4a、4b分别连接在端子板19而作为图8的共膜扼流圈来使用如上述构成的共模扼流圈，则被接地了的接地导体17将由盖部16及外壳部12构成的外装外壳作为中介物，与线圈导体22a、22b相对向，因此，在这之间形成将外装外壳作为电介质的静电电容(分布电容)。通过该静电电容和线圈导体22a、22b所具备的电感线圈，在各个线圈导体22a、22b和接地之间形成LC的分布常数电路。根据构成外装外壳的树脂的电容率、接地导体17和线圈导体22a、22b的相对向面积及距离而决定该静电电容，因此通过适当地选择这些值，能够将各个线圈导体22a、22b和接地之间的特性阻抗与各个信号配线4a、4b和接地之间的特性一致。由此，能够拟制共模扼流圈10中的信号的反射。
专利文献：特开2000-58343号公报
但是在近年的高速传送中，如以往那样，即使利用共模扼流圈10，也一直得不到充分的噪音减低效果。
作为其主要原因，不仅是将2个信号配线4a、4b作为往路，将信号接地15作为归路的共模电流，而且向相同方向流过2个信号配线4a、4b和信号接地15上面的次级共模电流成为造成噪音的主要原因。关于由这次级共模电流引起的噪音，在以往的共模扼流圈10中得不到充分的减低效果。
利用图10对次级共模电流进行说明。图10(a)是说明共模电流的图，图10(b)是说明次级共模电流的图。在这里，作为例对形成差动传送线路的2根信号配线4a、4b被形成在印刷电路板上的情况进行说明。此外，对与图7相同的构成部分使用相同的符号。
图10(a)是表示差动传送中的差模电流和共模电流的流向的图。向相反方向流过2根信号配线4a、4b间电流为差模电流，在各信号配线4a、4b对于信号接地15完全平衡(离信号配线的距离相等，2根信号配线4a、4b的宽度相同等)的情况下，不产生共模电流。
但是，在2个信号配线4a、4b之间存在一些不平衡(宽度的不同，长度的不同等)的情况下，如图10(a)所示，产生向相同方向流过2根信号配线4a、4b之间的共模电流。
图10(b)是表示由信号接地15的不连续所引起的次级共模电流的产生的图。基准接地23给予信号接地15的基准电位，在这里，框体给予印刷电路板的接地(信号接地15)的基准电位。
如果与图10(a)的差动传送中的2根信号配线4a、4b同样地考虑，则将2根信号配线4a、4b作为往路，将信号接地15作为归路的电流为共模电流。并且，如果其中存在不平衡(信号接地15的宽度不连续等)，则作为下一个模式，如图10(b)所示的向相同方向流过2根信号配线4a、4b和信号接地15的次级共模电流流动。
发明内容
本发明是为了解决上述的以往的问题而做成的，其目的在于提供一种不恶化以往的初级共模电流的减低效果而可减低次级共模电流的差动传送线路的辐射噪音抑制电路。
根据以下的辐射噪音抑制电路解决上述问题。
一种差动传送线路的辐射噪音抑制电路，其中具备：差动传送线路，其具有施加差动信号的+侧信号的+侧信号配线及施加上述差动信号的-侧信号的-侧信号配线，并连接差动驱动器和差动接收器；信号接地(GND)配线，其一端连接在上述差动驱动器，并沿着上述差动传送线路而配置在上述差动传送线路的外侧；线圈部，其通过使上述+侧信号配线、上述-侧信号配线、和上述信号接地配线，都以相同的缠绕方向缠绕而成；第1阻抗元件及第2阻抗元件，其比上述线圈部靠近差动接收器一侧，串联连接在上述+侧信号配线及上述-侧信号配线之间，并实际上具有相同的阻抗值；第3阻抗元件，其比上述线圈部靠近差动接收器侧，使一端连接在上述第1阻抗元件及上述第2阻抗元件的连接点上，另一端连接在上述信号接地配线的另一端上。
通过本发明，可提供一种不恶化以往的初级共模电流的减低效果而可减低次级共模电流的、差动传送线路的辐射噪音抑制电路。
附图说明
图1是本发明的实施方式的差动传送线路的辐射噪音抑制电路的构成图。
图2(a)是本发明的实施方式1的圆形状的3线用扼流圈的构成图，(b)是本发明的实施方式1的棒形状的3线用扼流圈的构成图。
图3(a)是表示本发明的实施方式1的噪音抑制部分的一例的3线用线圈部的构成的立体图，(b)是本发明的实施方式1的噪音抑制部分的一例的3线用线圈部的截面图。
图4是本发明的实施方式2的差动传送线路的辐射噪音抑制电路的构成图。
图5是将TMDS用共模过滤器适用在LVDS的、比较例1的差动传送电路的构成图。
图6是将TMDS用共模过滤器适用在LVDS的、比较例2的差动传送电路的构成图。
图7是以往的LVDS方式的差动传送线路的构成图。
图8是使用以往的共模扼流圈的LVDS方式的差动产送路径的构成图。
图9(a)是表示专利文献1的共模扼流圈的外观的立体图，(b)是专利文献1的共模扼流圈的分解立体图。
图10(a)是共模电流的说明图，(b)是次级共模电流的说明图。图中：1-差动驱动器，2-差动接收器，3-终端电阻，4a-+侧信号配线，4b--侧信号配线，5-信号接地配线，6-3线用扼流圈，7a-差动阻抗匹配用电阻，7b-差动阻抗匹配用电阻，8-电容器零件，9-相同相位阻抗匹配用电阻，10-共模扼流圈，11-芯，12-层间连接通孔，15-信号接地，20-导体层，21-绝缘体层。
具体实施方式
下面，根据附图说明本发明的实施方式。
(第1实施方式)
根据图1说明本发明的实施方式。图1表示本实施方式1的差动传送线路的辐射噪音抑制电路的构成图。此外，对于与图7相同的构成部分使用相同的符号。
在图1中，从差动驱动器1向差动接收器2，通过+侧信号配线4a及-侧信号配线4b传送信号。+侧信号配线4a和-侧信号配线4b，电特性相等地形成平衡传送线路，其差动阻抗(+侧信号配线4a和-侧信号配线4b间的阻抗)变为100Ω。另外在差动接收器2的输入端附近，匹配在差动阻抗的100Ω的终端电阻3被连接在+侧信号配线4a及-侧信号配线4b上。
5为被配线化了的信号接地，被配线在+侧信号配线4a及-侧信号配线4b的外侧。由+侧信号配线4a、-侧信号配线4b、及信号接地配线5决定的相同相位阻抗(当+侧信号配线4a和-侧信号配线4b被连接时，形成信号配线4a及4b的2根导体和信号接地配线5之间的阻抗)为100Ω。
另外，在差动驱动器输出端的附近备有如图2(a)所示的、将3线向相同的方向缠绕在同一个芯11上的3线用扼流圈6，并连接着+侧信号配线4a、-侧信号配线4b及信号接地配线5。
另外，在3线用扼流圈6的输出端附近中，在+侧信号配线4a和-侧信号配线4b之间，串联地连接着分别具有差动阻抗100Ω的1/2的50Ω的电阻值的差动阻抗匹配用电阻7a、7b。
另外，信号接地配线5，通过在3线用扼流圈6的输出端附近，由成为分流电容器的0.01μF的电容器8，连接在差动阻抗匹配用电阻7a和7b的连接点上，构成中心抽头(tap)终端。
图2(a)表示3线用扼流圈6的构成。3线用扼流圈6具有圆形状的芯11，并向相同的方向缠绕+侧信号配线4a、-侧信号配线4b、及信号接地配线5。
此外，3线用扼流圈6为本发明的线圈部的一例。另外，差动阻抗匹配用电阻7a及7b为本发明的第1阻抗元件及第2阻抗元件的一例。另外，电容器部件8为本发明的第3阻抗元件的一例。
通过这样的构成，可根据3线用扼流圈6去除向相同的方向流过+侧信号配线4a、-侧信号配线4b、及信号接地配线5的次级共模电流，得到噪音抑制效果。
另外，图2(b)表示具有棒形状的芯11的3线用扼流圈6的构成。由此，与芯的形状无关，只要向相同的方向缠绕3线的构成就可以。例如，在图2(a)中，将3线向圆形状的芯11的2个侧分开缠绕，但是，只在一方侧缠绕3线的构成也可以。
此外，在本实施方式1的辐射噪音抑制电路中，为了噪音的抑制而使用了3线用扼流圈6，但是无芯的构成也可以。
图3(a)是表示本发明的线圈部的其他一例的3线线圈部的构成的立体图。将图1中所不的3线用扼流圈6置换为如3(a)中所不的3线线圈部的构成也得到相同的抑制效果。
图3(a)的3线用线圈部，通过多层基板的配线图案来实现。在多层基板的不同层上，将与每个+侧信号配线4a、-侧信号配线4b、和信号接地配线5对应的线圈形状图案配置为使那些上下重叠。并且，将-侧信号配线4b、及信号接地配线5和分别对应的线圈形状图案，由基板层间连接通孔12来连接。
另外，图3(b)是图3(a)的截面图。多层基板通过将导电层30和绝缘体层31交替地层叠而制成，通常作为导体利用铜，作为绝缘体利用FR4等电介质。根据本发明，显示与图1中所示的3线用扼流圈6相同的效果。
进而，在3线用扼流圈的构成中，通过利用磁性体作为绝缘体，使磁场的结合变强，更优选。
(第2实施方式)
根据图4说明本发明的实施方式2。图4表示本发明的实施2的差动传送线路的辐射噪音抑制电路的构成图。此外，对与图1相同的部分构成部分使用相同的符号。
本实施方式2的辐射噪音抑制电路作为第3阻抗元件，相对于在实施方式1中只利用了电容元件(电容器部件8)而言，串联连接电容元件和电阻元件这点上与实施方式1不同。
在图4中，从差动驱动器1向差动接收器2，通过+侧信号配线4a及-侧信号配线4b传送信号。+侧信号配线4a和-侧信号配线4b，电特性相等地形成平衡传送线路，其差动阻抗(+侧信号配线4a和-侧信号配线4b间的阻抗)变为100Ω。另外在差动接收器2的输入端附近，匹配在差动阻抗的100Ω的终端电阻3连接在+侧信号配线4a及-侧信号配线4b上。
5为配线化了的信号接地，配线化在+侧信号配线4a及-侧信号配线4b的外侧。由+侧信号配线4a、-侧信号配线4b、及信号接地配线5决定的相同相位阻抗(当+侧信号配线4a和-侧信号配线4b连接时，形成信号配线4a及4b的2根导体和信号接地配线5之间的阻抗)为100Ω。
另外，在差动驱动器输出端的附近具备将3线向相同的方向缠绕在同一个芯11中的3线用扼流圈6，并连接着+侧信号配线4a、-侧信号配线4b及信号接地配线5。而且，3线用扼流圈6与实施方式1同样，采用了如图2(a)或(b)所示的构成。
另外，在3线用扼流圈6的输出端附近中，在+侧信号配线4a和-侧信号配线4b之间，串联地连接着分别具有差动阻抗100Ω的1/2的50Ω的电阻值的差动阻抗匹配用电阻7a、7b。
另外，信号接地配线5，在3线用扼流圈6的输出端附近，通过成为分流电容器的0.01μF的电容器部件28、和值为50Ω的相同相位阻抗匹配用电阻9，连接在差动阻抗匹配用电阻7a和7b的连接点上。
通过这样的构成，如果考虑到在高频领域中电容器部件28大致看似为低阻抗，则7a+9或7b+9的合成电阻值与相同相位的阻抗100Ω一致，对于共模电流成分可进行匹配，能够进一步提高噪音抑制效果。
此外，3线用扼流圈6为本发明的线圈部的一例。另外，差动阻抗匹配用电阻7a及7b为本发明的第1阻抗元件及第2阻抗元件的一例。另外，将电容器部件28和相同的相位的阻抗匹配用电阻9串联连接的构成为本发明的第3阻抗元件的一例。
通过这样的构成，可根据3线用扼流圈6去除向相同的方向流过+侧信号配线4a、-侧信号配线4b、及信号接地配线5的次级共模电流。
此外，在本实施方式2中，虽然为了噪音抑制而利用了3线用扼流圈6，但是，也可以作成无芯11的构成，还可以如实施方式1那样，以如图3所示的构成的3线线圈部来代替3线用扼流圈6。
如上所述，使各实施方式的辐射噪音抑制电路，通过将信号接地配线化而与2根信号配线加在一起并将3线缠绕在扼流圈上，可对于向相同的方向流过2根信号配线和信号接地上的次级共模电流持有阻抗性。
另外，根据通过扼流圈之后将信号接地配线和2根信号线间的电中点连接，无需引出信号接地配线，能够防止由配线的平衡度恶化所引起的初级共模电流的辐射噪音的恶化。
另外，通过将第1阻抗元件及第2阻抗元件，分别作为其值等于差动传送线路的差动阻抗值的1/2的电阻元件，以匹配在差动阻抗的形状的构成来能够取出电中点。
另外，通过将信号接地配线设在差动传送线路的外侧，能够防止：差动传送线路彼此间的结合比较弱而波形错乱；或通过变化差动阻抗而产生反射；或进一步根据这些而增加噪音。
并且，实施方式2的辐射噪音抑制电路，通过将第3阻抗元件作成使电阻元件和电容元件串联连接的构成，将其电阻元件和电容元件的阻抗值变成从差动传送线路的相同相位的阻抗值减去第1阻抗元件值的值，就变成对共模进行阻抗匹配的构成，可防止初级共模电流的反射，可抑制辐射噪音。
此外，当发明本发明的辐射噪音抑制电路之际，本发明者们也对于在LVDS中利用将在差动传送方式之1个的TMDS(Transition MinimizedDifferential Signaling)用中包含信号接地的3根线缠绕在线圈上的TMDS用共模过滤器的方法研究过。
TMSD方式由于在原理上是在1个信号配线和信号接地配线间、另外1个信号配线和信号接地配线间交替流过信号的模拟式的差动传送方式，因此在2个信号配线间配置信号接地配线也不成问题。
下面，将这些研究内容作为比较例来进行说明。
(比较例1)
图5表示在信号配线间配置信号接地时的差动传送电路的构成图。此外，对与图7相同的构成部分使用相同的符号。
如图5所示，在差动驱动器1和差动接收器2之间配置了配线化在2根信号配线4a、4b间的信号接地25。并且，在差动驱动器1的输出端的附近具备3线用扼流圈26，成为将2根信号配线4a、4b及信号接地配线25的3根线向相同的方向缠绕的构成。在这里，在3线用扼流圈26使用了与在如图2(a)所示的本发明中使用了的3线用扼流圈6相同构成的扼流圈。
由此，在2根信号配线4a、4b间配置信号接地配线25的情况下，会发现以下的新的问题：信号配线4a、4b彼此间的结合比较弱而波形错乱；因差动阻抗变化而产生反射并增加噪音。
(比较例2)
图6表示在将信号接地配置在2个信号配线的外侧的情况下的差动传送电路的构成图。此外，对与图5相同的构成部分使用相同的符号。
在比较例1中，作成使信号接地配线25配置在2根信号配线4a、4b间的构成，在比较例2中，作成使信号接地配线25配置在2根信号配线4a、4b的外侧的构成。
由此，将信号接地配线25配置在2根信号配线4a、4b的外侧的情况下，由于各信号配线4a、4b和信号接地配线25的每个的距离不同，因此会发现由配线的平衡度的恶化而产生的初级共模电流的辐射噪音的恶化等新的问题。
与此相对，在本发明的辐射噪音抑制电路中，如图1及图4所示，由于信号接地配线5在3线用扼流圈6的输出端附近被终端，因此，在将如图6所示的信号接地配线25配置在2根信号配线4a、4b的外侧的构成的情况下产生的配线的平衡度的恶化也会消失，因此，由初级共模电流所引起的辐射噪音也不会恶化。
如比较例1及比较例2所示，在将TMDS用共模滤波器直接适用在LVDS中的情况下，虽然由次级共模电流所引起的噪音辐射会减低，但是会产生由初级共模电流所引起的辐射噪音的恶化等新的问题。
相对于上述的比较例，本发明的辐射噪音抑制电路不会恶化由初级共模电流所引起的噪音的辐射，能够减低由次级共模电流所引起的噪音反射。
如上所述，根据本发明的差动传送线路的辐射噪音抑制电路，在高速信号传送方式的1个差动传送线路中，由于能够减低在以往的共模扼流圈中无法减低的、向相同的方向流过的信号线和接地线的次级共模电流，并且能够防止以往的初级共模电流的减低效果的恶化，因此实现抑制辐射噪音的信号传送变为可能。
本发明的差动传送线路的辐射抑制电路，在高速信号传送方式的1个差动传送方式中进行不容易产生辐射噪音的差动传送线路设计的方面可用。
Claims (6)
1、一种差动传送线路的辐射噪音抑制电路，其中具备：
差动传送线路，其具有施加差动信号的+侧信号的+侧信号配线及施加上述差动信号的-侧信号的-侧信号配线，并连接差动驱动器和差动接收器之间；
信号接地配线，其一端连接在上述差动驱动器，并沿着上述差动传送线路而配置在上述差动传送线路的外侧；
线圈部，其通过使上述+侧信号配线、上述-侧信号配线、和上述信号接地配线，都以相同的缠绕方向缠绕而成；
第1阻抗元件及第2阻抗元件，其比上述线圈部靠近差动接收器一侧，串联连接在上述+侧信号配线及上述-侧信号配线之间，并实际上具有相同的阻抗值；
第3阻抗元件，其比上述线圈部靠近差动接收器一侧，使一端连接在上述第1阻抗元件及上述第2阻抗元件的连接点上，另一端连接在上述信号接地配线的另一端上。
2、根据权利要求1所述的差动传送线路的辐射噪音抑制电路，其中：
上述线圈部是各个上述+侧信号配线、上述-侧信号配线和上述信号接地配线在其途中具有线圈形状、并且这些线圈形状的部分已被重叠在相同的缠绕方向上的部分。
3、根据权利要求2所述的差动传送线路的辐射噪音抑制电路，其中：
上述线圈形状的部分是对每个上述+侧信号配线、上述-侧信号配线、和上述信号接地配线，形成在多层基板的不同的层上的线圈形状的配线图案。
4、根据权利要求1所述的差动传送线路的辐射噪音抑制电路，其中：
上述线圈部是3线扼流圈；
在上述3线扼流圈的相同的芯上，上述+侧信号配线、上述-侧信号配线、和上述信号接地配线，都以相同的方向缠绕着。
5、根据权利要求1所述的差动传送线路的辐射噪音抑制电路，其中：
上述第1阻抗元件是具有上述差动传送线路的差动阻抗值的1/2的阻抗值的电阻元件。
6、根据权利要求1所述的差动传送线路的辐射噪音抑制电路，其中：
上述第3阻抗元件是电阻元件和电容元件串联连接的构成；
上述电阻元件和上述电容元件的合计阻抗值是从上述差动传送线路的相同相位阻抗值减去上述第1阻抗元件的阻抗值的值。
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