CN1787503A - 共模辐射抑制电路以及电子机器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通过在信号地线的变化点确保地电平的连续性，而能够抑制2次共模辐射的差动传输线路的共模辐射抑制电路。具有：由一对信号布线(15)所构成的传输差动信号的差动传输线路；沿着差动传输线路设置且其中间有变化点(11)的信号地线(16、17)；变压器(21)；以及基准地(18)，变压器(21)的初级侧，在信号地线(16、17)的变化点(11)前后的一方中，连接在一对信号布线(15)的电气中点与信号地线(16)之间；变压器(21)的次级侧，在变化点(11)前后的另一方中，连接在一对信号布线(15)的电气中点与信号地线(17)之间；基准地(18)与成为变压器(21)的初级侧的中性面的点，以及成为变压器(21)的次级侧的中性面的点相连接。

Description

共模辐射抑制电路以及电子机器

技术领域

本发明涉及一种差动传输线路的共模辐射抑制电路以及电子机器。例如，涉及一种在通过印刷基板上的布线图案或电缆等高速传输信号的差动传输线路中，与防止不需要的辐射噪声的产生的EMC(Electro MagneticCompatibility)对策相对应的差动传输线路的共模辐射抑制电路。

背景技术

以往，高速信号传输中，在电源电压中使用逻辑振幅的单端信号，但对于伴随着近年来的高速数据传输的要求的驱动频率的高频化以及脉冲宽度的增大，从不需要的辐射噪声的抑制与对外来噪声的耐性的观点出发，使用低电压差动信号传输(Low Voltage Differential Signaling：LVDS)技术的情况越来越多。例如，在通信机器与PDP、面向液晶面板的数字接口等中使用。

一般来说，LVDS中，为了让流动差动信号的两根传输线路间只流动反相的差动模式电流，而设有差动驱动器IC。

图5为说明以往的LVDS接口的构成之一例的图。

差动传输线路在印刷基板50内由一对信号布线55构成，电缆52内由一对信号布线55构成，印刷基板部分与电缆部分经连接器51相连接。另外，信号地线(SG)在印刷基板50内由接地面(ground plane)56构成，在电缆52内由接地布线57构成，印刷基板部分与电缆部分经连接器51相连接。

差动驱动器IC53与差动接收器IC54之间，通过奇模式阻抗为50Ω的+侧以及-侧的两根信号布线55相连接，信号布线55，在差动接收器IC54的输入端，在100Ω的终端电阻62处终结。形成有信号布线55的+侧与-侧的电气特性相等的平衡传输线路，LVDS中，通过该两根传输线路来进行1个信号的传输。

差动驱动器IC53，驱动约3.5mA的电流，根据来自输入端的输入信号，生成让信号布线55的+侧与-侧之间产生电位差的差动信号。差动接收器IC54，接收设置在信号布线55的+侧与-侧之间的接收端中所设置的100Ω的终端电阻62的两端所产生的约350mV的差动信号，变换成CMOS水平(level)，将其从输出端输出。

LVDS中，因在信号布线55的+侧与-侧流动大小相同而方向相反的信号电流，所以因各个流动电流所产生的磁场互相抵消，另外，由于该信号电平非常小，因此能够抑制不需要的辐射噪声以及串扰噪声的产生。另外，即使对于外来噪声，如果在信号布线55的+侧与-侧接受影响方相对相同，则不会影响信号的逻辑，因此噪声耐性也非常优秀。

但是，并不仅限于LVDS，在瞬态的时间中，很难让两根差动传输线路的电流准确处于反相状态，另外，让信号的上升(tr)与下降(tf)的特性完全一致在原理上也很困难，因此在瞬态的时间中，两根差动传输线路间会流动几乎同相的共模电流。另外，由于印刷布线板、电缆等差动传输线路，与终端电路等差动阻抗的不匹配，以及差动传输线路的歪斜(skew)等，也会产生共模电流。

图5中，差动模式电流成分，由终端电阻62进行调整并终结，共模电流成分，经印刷基板50所具有的寄生电容等返回。因此，差动信号传输线路中所产生的共模电流成分，成为从LVDS传输系统所发射出的不需要的噪声的主要原因。

为了解决上述问题，公知的例如用一种噪声抑制元件以及使用它的差动传输线路(参照例如专利文献1)。

图6为说明专利文献1中所记载的使用噪声抑制元件的LVDS接口的构成的图。这里，对与图5相同的构成要素，使用相同的符号。

图6中所示的构成中，通过由共模扼流线圈59所构成的噪声抑制元件，能够抑制两根差动传输线路中所流动的共模电流，抑制传输噪声以及不需要的辐射噪声。

但是，上述专利文献1的使用噪声抑制元件的方法中，存在无法抑制作为以前没有考虑过的新的不需要的辐射噪声产生现象的2次共模辐射这一问题。

图6中，电缆52的接地布线(SG)57，与印刷基板50上的接地面(SG)56，经连接器51相连接，但在连接器51的前后，信号地线的面积发生变化，因此信号地线中流动的电流量变化。2次共模辐射是指，以这样的信号地线的变化所引起产生的共模电压为起源，将信号地线自身作为发射源的辐射噪声。

抑制该信号地线的变化所引起的2次共模辐射上的课题在于，差动传输线路中，在以前所未考虑过的信号地线的变化点中，如何实现确保中性面电位的连续性。

专利文献1：特开2003-258586号公报

发明内容

本发明为了解决上述以往的课题，目的在于提供一种能够抑制二次共模辐射的差动传输线路的共模辐射抑制电路以及电子机器。

为了解决上述问题，第1本发明为一种共模辐射抑制电路，具备：差动传输线路，其由一对信号布线所构成，传输差动信号；所述差动传输线路的信号地线，其沿着所述差动传输线路设置，中间有变化点；变压器；以及基准地，所述变压器的初级侧，在所述信号地线的变化点前后的一方中，连接在所述一对信号布线的电气中点与所述信号地线之间，所述变压器的次级侧，在所述信号地线的变化点前后的另一方中，连接在所述一对信号布线的电气中点与所述信号地线之间，所述基准地，与成为所述变压器的初级侧的中性面的点，以及成为所述变压器的次级侧的中性面的点相连接。

第2本发明，在第1本发明的共模辐射抑制电路中，具备第1电阻元件以及第2电阻元件，其在所述信号地线的变化点前后的各个侧中，分别连接在所述一对信号布线之间，具有与所述一对信号布线的差动阻抗实质上相同的电阻值，所述信号地线的变化点前后的各侧中的所述一对信号布线的电气中点，为将所述第1电阻元件以及第2电阻元件各自的电阻值分成两份的点。

第3本发明，在第1本发明的共模辐射抑制电路中，具备第1电阻元件以及第2电阻元件，其在所述信号地线的变化点前后的各个侧中，分别连接在所述一对信号布线之间，所述第1电阻元件，为分别具有所述一对信号布线的差动阻抗的实质上1/2电阻值的、串联连接的两个电阻元件，所述第2电阻元件，为分别具有所述一对信号布线的差动阻抗的实质上1/2电阻值的、串联连接的另两个电阻元件，所述信号地线的变化点前后的一方侧中的所述一对信号布线的电气中点，为所述两个电阻元件之间的接点，所述信号地线的变化点前后的另一方侧中的所述一对信号布线的电气中点，为所述另两个电阻元件之间的接点。

第4本发明，在第1本发明的共模辐射抑制电路中，所述变压器的所述初级侧的所述差动传输线路，与所述信号地线的沿着所述初级侧的所述差动传输线路的部分，一起形成在印刷基板内；所述变压器的所述次级侧的所述差动传输线路，与所述信号地线的沿着所述次级侧的所述差动传输线路的部分，一起形成在电缆内；所述信号地线的变化点，为所述印刷基板与所述电缆之间的接点。

第5本发明，在第4本发明的共模辐射抑制电路中，所述变压器的所述初级侧的成为中性面的点，为所述印刷基板的接地面所连接的所述接地面侧的端点，所述变压器的所述次级侧的成为中性面的点，为所述电缆的信号地线布线所连接的所述变压器的所述次级侧的中点。

第6本发明，在第1本发明的共模辐射抑制电路中，所述基准地为框体接地。

第7本发明，在第1到第6本发明的共模辐射抑制电路中，所述信号地线的变化点，为信号传输方向附近的信号地线的电导率变化的点。

第8本发明是一种具有第1～第6中任一个本发明的共模辐射抑制电路的电子机器。

第9本发明是具备如第7本发明的共模辐射抑制电路的电子机器。

通过本发明，能够提供一种能够抑制2次共模辐射的差动传输线路的共模辐射抑制电路，以及电子机器。

附图说明

图1为本发明的实施方式1的差动传输线路的共模辐射抑制电路的结构图。

图2为说明共模电位的中性面电位图。

图3为本发明的实施方式2的差动传输线路的共模辐射抑制电路的结构图。

图4为本发明的实施方式3的地面波数字广播对应PDP电视的框图。

图5为说明以往的LVDS接口的结构图。

图6为以往的为了解决共模而使用噪声抑制元件的LVDS接口的结构图。

图中：10-印刷基板，11-连接器，12-电缆，13-差动驱动器IC，14-差动接收器IC，15-信号布线，16-接地面(SG)，17-接地布线(SG)，18-FG，20-共模电流，21、31-变压器，22-终端电阻，23-第1电阻元件，24-第2电阻元件，25、26-电阻元件，32-地面波数字电视电路，33-前端部(RF电路)，34-后端部，35-天线，36-图像处理电路，37-图像变换处理电路，38-差动驱动器，39-差动接收器，40-面板信号处理电路，41-面板驱动电路，42-显示面板，59-共模扼流线圈。

具体实施方式

下面对照附图，对本发明的实施方式进行说明。

(实施方式1)

对照图1以及图2，对本发明的实施方式1的差动传输线路的共模辐射抑制电路进行说明。

图1为本实施方式1的差动传输线路的共模辐射抑制电路的结构图，图2为说明共模电位的中性面电位图。差动传输线路的+侧与-侧的每根传输线路上产生磁场，中性面为这两个磁场的边界面。例如，在+侧与-侧的传输线路为平行线的情况下，中性面位于两根线的中间，在为微带线路的情况下，中性面处于靠近地的位置。

图1中，本实施方式1的差动传输线路的共模辐射抑制电路，具有连接在差动驱动器IC13与差动接收器IC14之间的+侧与-侧的一对信号布线15所构成的差动传输线路、设置在作为该差动传输线路的信号地线的印刷基板10中的接地面(SG)16、通过电缆12所形成的接地布线(SG)17、变压器21、以及作为基准地的FG(框体接地，frame ground)18。

信号地线，由设置在印刷基板10中的接地面(SG)16，与通过电缆12所形成的接地布线(SG)17构成，经连接器11相连接。

由于在连接器11的前后信号地线的面积发生变化，因此信号地线中流动的电流量变化。也即，连接器11的前后，信号传输方向附近的信号地线的电导率发生变化，变得不连续。另外，连接器11为本发明的信号地线的变化点之一例。

另外，信号地线的变化点是指，信号的传输方向附近的信号地线的电导率发生变化的点，电导率变化的情况，认为有在信号的传输方向上垂直的信号地线的剖面积变化的情况、在信号的传输方向上信号地线的材质不同的情况、以及在信号的传输方向信号地线的周边温度变化的情况等。

一对信号布线15，由设置在印刷基板10上的部分与通过电缆12所形成的部分构成，经连接器11相连接。连接器11如上所述，变为信号地线的中性面电位的变化点，该变化点的前后，也即设置在印刷基板10中的部分与通过电缆12所形成的部分的各个信号布线15的+侧与-侧之间，如图1所示，分别连接有第1电阻元件23以及第2电阻元件24。

第1电阻元件23，由一对信号布线15的差动阻抗100Ω的1/2的电阻值50Ω的电阻元件25，两个串联而成。所以，第1电阻元件23，具有与一对信号布线15的差动阻抗100Ω相同的电阻值100Ω，另外，在两个串联的电阻元件25之间的接点中，将该100Ω的电阻值分为2份。通过像这样进行构成，让两个串联连接的电阻元件25之间的接点，为一对信号布线15的电气中点。

同样，第2电阻元件24，由一对信号布线15的差动阻抗100Ω的1/2的电阻值50Ω的电阻元件26，两个串联而成。所以，第2电阻元件24，具有与一对信号布线15的差动阻抗100Ω相同的电阻值100Ω，另外，在两个串联的电阻元件26之间的接点中，将该100Ω的电阻值分为2份。通过像这样进行构成，让两个串联连接的电阻元件26之间的接点，为一对信号布线15的电气中点。

另外，差动阻抗定义为测定一对传输线路间的阻抗所得到的值。

变压器21的初级侧，与形成第1电阻元件23的两个串联连接的电阻元件25之间的接点，以及作为SG的接地面16相连接。另外，在变压器21的次级侧，与形成第2电阻元件24的两个串联连接的电阻元件26之间的接点，以及作为SG的第布线17相连接。

另外，形成在印刷基板10上的信号布线15，为设置在本发明的信号地线的变化点前的差动传输线路之一例，形成电缆12的信号布线15，为设置在本发明的信号地线变化点后的差动传输线路之一例。

另外，成为变压器21的初级侧的中性面的一次地点，以及成为次级侧中性面的二次地点，与赋予SG的基准的FG(框体接地)18相连接。这里，中性面是指，在传输线路的信号布线与地之间电磁场平衡的面。另外，FG18为成为本发明的信号地线的基准的基准地之一例。

差动驱动器IC13与差动接收器IC14之间，例如各个奇模式阻抗通过50Ω的+侧以及-侧的一对信号布线15相连接，该一对信号布线15，在差动接收器IC14的输入端，例如在与差动阻抗相等的100Ω的终端电阻22处终结。一对信号布线15的+侧与-侧的电气特性形成相等的平衡传输线路，通过由该一对信号布线15所构成的传输线路来进行1个信号的传输。

差动驱动器IC13，驱动约3.5mA的电流，根据来自输入端的输入信号，生成让一对信号布线15的+侧与-侧之间产生电位差的差动信号。差动接收器IC14，接收与信号布线15的+侧与-侧之间的接收端相结合的100Ω的终端电阻22的两端所产生的约350mV的差动信号，变换成CMOS水平，将其从输出端输出。

具有接地面16的印刷基板10中，形成有微带线路作为SG，具有接地布线17的电缆12中，形成有平行线路作为SG，因此各自的中性面不同。所以，在没有第1电阻元件23、第2电阻元件24以及变压器21的以往的电路的情况下，如图2的“印刷基板部的中性面电位”以及“以往的电缆部的中性面电位”所示，在SG的变化点中中性面变为不连续点，产生共模电位。

微带线路中的中性面电位接近接地面16，平行线路中的中性面电位，成为信号布线15的+侧与-侧的中点与接地布线之间的中点。印刷基板10的接地面16，将与初级侧相连接的变压器21的一次接地点，作为变压器21的接地面16侧端点，与FG18相连接。另外，电缆12的接地布线17，将与次级侧相连接的变压器21的二次地点，作为变压器21的次级侧中点，与FG18相连接。

这里，如图1所示，由于变压器21的次级侧中点与FG18相连接，因此能够让作为信号地线的变化点的连接器11的前后中的中性面统一，抑制共模电位的产生，抑制二次共模辐射。

具体地说，例如，让变压器21的初级侧与次级侧的线圈数相同，印刷基板10上的中性面电位为0V，电缆12的中性面电位为0.1V，FG18为0V的情况下，在图1的构成中，电缆12的信号布线15的中点的中性面电位变为0V，变成与印刷基板10上的信号布线15的中点的中性面电位相同的电位。

另外，图1中所示的本实施方式1的差动传输线路的共模辐射抑制电路中，以奇模式阻抗50Ω、差动阻抗100Ω的线路为例进行了说明，但阻抗并不仅限于此。

另外，本实施方式1的差动传输线路的共模辐射抑制电路中，为了在信号地线的变化点前后，取得一对信号布线15的+侧与-侧的电气中点，而使用第1电阻元件23与第2电阻元件24，第1电阻元件23与第2电阻元件24分别由50Ω的两个电阻串联而成，但如果通过其他方法取出电气中点，也能够起到同样的效果。

另外，本实施方式1的差动传输线路的共模辐射抑制电路中，将第1电阻元件23与第2电阻元件24的各个电阻元件分成两份的点，将电阻值相等的电阻元件串联起来使用其接点，但如果是能够让分成两份的电阻元件的电阻值相等的点，则不管是哪一种构成都能够起到同样的效果。

另外，本实施方式1的差动传输线路的共模辐射抑制电路中，以LVDS为例进行了说明，但其他的差动传输方式也能够起到同样的效果。

(实施方式2)

对照图3对本发明的实施方式2的差动传输线路的共模辐射抑制电路进行说明。

图3为本实施方式2的差动传输线路的共模辐射抑制电路的结构图。另外，给与图1相同的构成要素标注相同的符号。

实施方式2的差分传输线路的共模辐射抑制电路，与实施方式1的共模辐射抑制电路相比，与印刷基板10的接地面16相连接的变压器31的初级侧的一次接地点的位置不同。实施方式1中，如图1所示，作为一次接地点的FG18与接地面16侧的端点相连接，与此相对，本实施方式2中，与变压器31的初级侧的两端点之间的中间的点相连接。

由于接地面16的形状、配置不同，其中性面也不同，因此通过进行位置调整，让变压器31的一次接地点为变压器31的初级侧中间的点，让信号地线的变化点前后的中性面相同，通过这样，能够抑制共模电位的产生，抑制2次共模辐射。

另外，图3中所示的本实施方式2的差动传输线路的共模辐射抑制电路中，让变压器31的次级侧的二次接地点所连接的位置，为变压器31的次级侧中点，但也可以是中点以外的次级侧的中间的点。与变压器31的初级侧以及次级侧相连接的一次接地点以及二次接地点相连接的位置，如果是能够让信号地线的变化点前后的中性面相同的位置就可以。

(实施方式3)

本发明的实施方式3的地面波数字广播对应PDP电视的方框图如图4所示。本实施方式3的PDP电视，相当于具有本发明的共模辐射抑制电路的电子机器之一例。

本实施方式3的PDP电视，具有由前端部(RF电路)33与后端部34所构成的地面波数字电视电路32。另外，具有对地面波数字电视电路32所解码的视频以及字幕数据进行处理的图像处理电路36，以及将图像处理电路36所处理的视频以及字幕数据变换成显示用数据的图像变换处理电路37。另外，还具有将显示用数据变换成用来在显示面板42中进行显示的灰度数据的面板信号处理电路40，以及将对应于该灰度数据的电压提供给显示面板42，在显示面板42中显示图像的面板驱动电路41。

另外，具有用来将图像变换处理电路37所生成的显示用数据，传输给面板信号处理电路40的差动驱动器38以及差动接收器39。差动驱动器38的显示用数据发送部分中，设有实施方式1或2中所示的本发明的共模辐射抑制电路。

接下来，对照图4对本实施方式3的PDP电视的动作进行说明。

前端部33的调谐器，经天线35接收数字广播波。前端部33将调谐器所接收到的广播数据在OFDM解调部中进行解调，以传输包发送给后端部34。

后端部34的包滤波器，将从前端部33所接收到的传输包的各个数据组合起来，通过解码部进行解码。通过解码部所解码的声音数据，输出给扬声器，将视频以及字幕数据传输给图像处理电路36。

在通过图像处理电路36进行了校准等处理之后，该数据被图像变换处理电路37变换成显示用数据。图像变换处理37所变换的数据，由差动驱动器38差动传输给差动接收器39。

差动接收器39所接收到的显示用数据，在面板信号处理电路40中被变换成灰度数据，由面板驱动电路41显示在显示面板42中。

本实施方式3的PDP电视中，在差动驱动器38与差动接收器39之间高速传输显示用数据，但由于设置了本发明的共模辐射抑制电路，因此抑制了向外部发送的不需要的辐射噪声。

另外，本实施方式3中，以PDP电视为例进行了说明，但其他电子机器中，在通过差动传输来传输高速数据的部分中，通过使用本发明的共模辐射抑制电路，也能够抑制不需要的辐射噪声。

例如，在具有差动传输路线的液晶电视、投影仪、DVD播放器、PC等电子机器中，通过具有本发明的构成的差动传输线路的共模辐射抑制电路，也能够实现一种不需要的辐射噪声较少的电子机器。

在抑制因信号地线的变化所引起的2次共模辐射上的课题，能够通过在差动传输线路中的以往从未考虑过的信号地线的变化点，确保中性面电位的连续性来实现。本发明的差动传输线路的共模辐射抑制电路中，该中性面电位的连续性的确保，通过变压器的初级侧与次级侧的中性面电位的调整来实现。

如上所述，通过使用本发明的构成的差动传输线路的共模辐射抑制电路，能够在信号地线的变化点实现中性面电位的连续性的确保，抑制2次共模辐射。

本发明的差动传输线路的共模辐射抑制电路，通过在差动传输线路的信号地线的变化点，通过变压器来确保中性面电位的连续性，能够抑制二次共模辐射，因此作为与防止印刷基板以及电缆的不需要辐射噪声的产生的EMC对策相对应的差动传输线路的共模辐射抑制电路，非常有用。另外，在具有差动传输线路的电子机器中也很有用。

Claims (9)

1.一种共模辐射抑制电路，具备：

差动传输线路，其由一对信号布线所构成，传输差动信号；

所述差动传输线路的信号地线，其沿着所述差动传输线路设置，中间有变化点；

变压器；以及

基准地，

所述变压器的初级侧，在所述信号地线的变化点前后的一方中，连接在所述一对信号布线的电气中点与所述信号地线之间，

所述变压器的次级侧，在所述信号地线的变化点前后的另一方中，连接在所述一对信号布线的电气中点与所述信号地线之间，

所述基准地，与成为所述变压器的初级侧的中性面的点，以及成为所述变压器的次级侧的中性面的点相连接。

2.如权利要求1所述的共模辐射抑制电路，其特征在于：

具备第1电阻元件以及第2电阻元件，其在所述信号地线的变化点前后的各个侧中，分别连接在所述一对信号布线之间，具有与所述一对信号布线的差动阻抗实质上相同的电阻值，

所述信号地线的变化点前后的各侧中的所述一对信号布线的电气中点，为将所述第1电阻元件以及第2电阻元件各自的电阻值分成两份的点。

3.如权利要求1所述的共模辐射抑制电路，其特征在于：

具备第1电阻元件以及第2电阻元件，其在所述信号地线的变化点前后的各个侧中，分别连接在所述一对信号布线之间，

所述第1电阻元件，为分别具有所述一对信号布线的差动阻抗的实质上1/2电阻值的、串联连接的两个电阻元件，

所述第2电阻元件，为分别具有所述一对信号布线的差动阻抗的实质上1/2电阻值的、串联连接的另两个电阻元件，

所述信号地线的变化点前后的一方侧中的所述一对信号布线的电气中点，为所述两个电阻元件之间的接点，

所述信号地线的变化点前后的另一方侧中的所述一对信号布线的电气中点，为所述另两个电阻元件之间的接点。

4.如权利要求1所述的共模辐射抑制电路，其特征在于：

所述变压器的所述初级侧的所述差动传输线路，与所述信号地线的沿着所述初级侧的所述差动传输线路的部分，一起形成在印刷基板内，

所述变压器的所述次级侧的所述差动传输线路，与所述信号地线的沿着所述次级侧的所述差动传输线路的部分，一起形成在电缆内，

所述信号地线的变化点，为所述印刷基板与所述电缆之间的接点。

5.如权利要求4所述的共模辐射抑制电路，其特征在于：

所述变压器的所述初级侧的成为中性面的点，为所述印刷基板的接地面所连接的所述接地面侧的端点，

所述变压器的所述次级侧的成为中性面的点，为所述电缆的信号地线布线所连接的所述变压器的所述次级侧的中点。

6.如权利要求1所述的共模辐射抑制电路，其特征在于：

所述基准地为框体接地。

7.如权利要求1到6任一项所述的共模辐射抑制电路，其特征在于：

所述信号地线的变化点，为信号传输方向附近的信号地线的电导率变化的点。

8.一种电子机器，其特征在于：

具备如权利要求1～6中任一项所述的共模辐射抑制电路。

9.一种电子机器，其特征在于：

具备如权利要求7所述的共模辐射抑制电路。