CN1787504A - 差动传送线路的辐射噪音抑制电路 - Google Patents

差动传送线路的辐射噪音抑制电路 Download PDF

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Abstract

提供能将由传送线路产生的辐射噪音减低的辐射噪音抑制电路。该辐射噪音抑制电路，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，及施加差动信号的－侧信号的－侧信号配线，并连接连接差动驱动器和差动接收器之间；+侧信号接地配线及－侧信号接地配线，其连接于所述差动驱动器和所述差动接收器之间，并沿差动传送线路进行配线；和线圈部，其使所述+侧信号配线、所述－侧信号配线、所述+侧信号接地配线、所述－侧信号接地配线，任一个都在相同卷绕方向上卷绕；所述+侧信号配线和所述+侧信号接地配线之间的距离、与所述－侧信号配线和所述－侧信号接地配线之间的距离实质上相等。

Description

差动传送线路的辐射噪音抑制电路
技术领域：
本发明涉及一种高速信号传送方式之一的差动传送线路中的、辐射噪音抑制电路。
背景技术：
近年来，在由液晶电视或等离子体电视代表的平面面板显示器(flatpanel display)中，跟随着从VGA(Video Graphics Array)到XGA(eXtendedGraphics Array)演变的高画质，将图像信息传送的信号速度的高速化正在进行中。因而，作为高速数字·数据(digital data)传送的方法、则利用低振幅的差动传送方式。
该传送方式，是通过一对平衡电缆(cable)、或印刷基板上形成的2个配线模式，将相互逆相的信号进行传送的传送方式。作为其特征，具有低噪音、低电压振幅、高速数据传送等，作为高速传送的方法，在显示器领域中的引入正在进行中。
图6是表示一般的差动传送方式之一的LVDS(Low VoltageDifferential Signaling)方式的差动传送线路的一例的构成图。
在图6中，差动驱动器1和差动接收器2之间，通过差动阻抗为100Ω的+侧信号配线4a和-侧信号配线4b而进行连结；在差动接收器2的输入端附近上由100Ω的终端电阻3进行终端连结。在2根信号配线4a、4b上，因为同振幅逆位相的信号分别被施加，由各自的信号配线4a、4b产生的磁场则相互消去，辐射噪音几乎不产生。
但是，实际的差动传送中，由于在由差动驱动器输出的信号上存在偏离(skew)、即上升下降时间的差，将2根信号配线4a、4b作为往路、信号接地(signal ground)15作为返路的共模(common mode)电流产生，成为辐射噪音的要因。在此，图6所示的信号接地15，例如，是在印刷基板上形成的接地平面(GND Plane)等。
作为将起因于此共模电流的辐射噪音进行处置的方法，有如图7所示使用共模扼流圈10的方法。
共模扼流圈(common mode choke)10，因为采用其构成是将2根信号配线4a、4b在同一芯(core)上同一方向进行卷绕，虽然有关相互逆向流动的信号成分的电流、以使其磁场相互消去而使那些信号成分的电流通过，但因为有关同方向流动的共模噪音成分其磁场重合而增强，所以持有阻抗性，具有使共模电流不易流动的性质。
但是，在使用共模扼流圈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，信号配线4a、4b的特性阻抗成为不同的阻抗。如果这样，传送信号将信号配线4a、4b在共模扼流圈10上进行反射，在传送信号波形上产生扰乱。也提出了对在该共模扼流圈10的插入位置中的反射进行抑制，防止传送信号波形的扰乱的共模扼流圈(commonmode choke coil)(例如，参照专利文献1)。
图8(a)是表示专利文献1中公开的共模扼流圈的外观的立体图；(b)是表示该共模扼流圈的分解立体图。
该共模扼流圈，其线圈导体22a、22b，在由铁氧体(ferrite)形成的环状的圆环(toroidal)20上双股卷绕而安装；该圆环20，被由盖部16及盒体部21形成的外装盒体收容而构成。
盒体部21，其圆筒状的内周壁21a和外周壁21b在底壁21c连结；在其内部具有用于收容圆环20的环状收容部21d。盖部16，是圆板形，将盒体部21的收容部21d闭塞。因此，从盖部16的周缘部，沿盒体部21的外周壁21b的外侧面，等间隔地引出4根爪部16b。
在盒体部21的外周壁21b的外侧面、底壁21c的外面及盖部16的外面上，形成有由镀铬膜等构成的接地(ground)导体17。盒体部21的外周壁21b及底壁21c的接地导体17上，等间隔地在各4处形成有由具有绝缘性的树脂等构成的绝缘膜18。在绝缘膜18之上，分别安装着由磷青铜等的金属材料形成的端子板19。在这些4个的端子板19上，分别焊接线圈导体22a、22b的端部。
盖部16，通过使其爪部16b在盒体部21的底壁21c上卡合而固定于盒体部21。
如果将这样构成的共模扼流圈，将信号配线4a、4b分别与端子板19连接而作为图7的共模扼流圈10进行使用，则已接地的接地导体17，因为在由盖部16及盒体部21形成的外装盒体之间、和线圈导体22a、22b相对向，所以在这些之间，形成有将外装盒体作为电介体的静电电容。通过具有该静电电容和线圈导体22a、22b的感应器，在线圈导体22a、22b的各自和接地之间形成LC的分布常数电路。因为通过构成外装盒体的树脂的介电常数、接地导体17和线圈导体22a、22b的对向面积及距离，决定该静电电容，所以，通过将这些值适当地选择，能使线圈导体22a、22b的各自和接地之间的特性阻抗，与信号配线4a、4b的各自和接地之间的特性阻抗一致。由此，可以抑制共模扼流圈10中的信号的反射。
【专利文献1】特开2000-58343号公报
但是，在近年的高速传送中，即使利用现有那样的共模扼流圈10也不能获得充分的噪音减低效果。
作为其要因，已经清楚：并非仅是将2根信号配线4a、4b作为往路，将信号接地15作为返路的共模电流；而是在2根信号配线4a、4b和信号接地15上同方向地流动的次级共模电流为噪音要因。有关起因于该次级共模电流的噪音，在现有的共模扼流圈10上不能获得充分的减低效果。
利用图9，对次级共模电流进行说明。图9(a)是说明共模电流的图；图9(b)是说明次级共模电流的图。在此，作为示例，对形成差动传送线路的2根信号配线4a、4b形成于印刷基板上的情况进行说明。此外，对与图6相同构成部分使用相同符号。
图9(a)是表示在差动传送中的差模(differential mode)电流和共模电流的流动。在2根信号配线4a、4b间逆方向流动的是差模电流；在各信号配线4a、4b对于信号接地15是完全平衡(从信号接地15的距离相等、2根信号配线4a、4b的幅宽相同等)的情况下，不产生共模电流。
但是，在2根信号配线4a、4b间存在一些不平衡(幅宽相异、长度相异、等)的情况下，产生如图9(a)所示那样在2根信号配线4a、4b间同方向流动的共模电流。
图9(b)是表示起因于信号接地15的不连续的次级共模电流的产生的图。基准接地23，是给出信号接地15的基准电位的部件，在此，框体是将印刷基板的接地(信号接地15)的基准电位给出的部件。
如果考虑到图9(a)的差动传送中的2根信号配线4a、4b是同样的，则将2根信号配线4a、4b作为往路、将信号接地15作为返路的电流是共模电流。因此，如果在这些上存在着不平衡(信号接地15的幅宽不连续、等)，作为其次的模式(mode)，在如图9(b)所示的2根信号配线4a、4b和信号接地15上流动着同方向流动的次级共模电流。
发明内容：
本发明是解决所述现有的问题而进行的，其目的在于提供一种差动传送线路的辐射噪音抑制电路，其不使现有的初级共模电流的减低效果恶化，能减低次级共模电流。
所述问题通过以下的辐射噪音抑制电路而得到解决。
一种差动传送线路的辐射噪音抑制电路，具备：
差动传送线路，其具有施加差动信号的+侧信号的+侧信号配线和施加差动信号的-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；
+侧信号接地配线及-侧信号接地配线，其连接于所述差动驱动器和所述差动接收器之间，并沿所述差动传送线路进行配线；和
线圈部，其是通过使各所述+侧信号配线、所述-侧信号配线、所述+侧信号接地配线、及所述-侧信号接地配线，都以相同卷绕方向上卷绕而成；
所述+侧信号配线和所述+侧信号接地配线之间的距离，与所述-侧信号配线和所述-侧信号接地配线之间的距离，实质上是相等的。
根据本发明，能提供一种差动传送线路的辐射噪音抑制电路，其不使现有的初级共模电流的减低效果恶化，能减低次级共模电流。
附图说明
图1是本发明的实施方式1中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中的、圆形状的4线用扼流圈的构成图；(b)是本发明的实施方式1中的、棒形状的4线用扼流圈的构成图。
图3(a)是表示本发明的实施方式1中的、噪音抑制部分的一例的4线线圈部的立体图；(b)是表示本发明的实施方式1中的、噪音抑制部分的一例的4线线圈部的截面图。
图4是将TMDS用共模滤波器适用于LVDS的、比较例1的差动传送电路的构成图。
图5是将TMDS用共模滤波器适用于LVDS的、比较例2的差动传送电路的构成图。
图6是现有的、LVDS方式的差动传送电路构成图。
图7是现有的、使用了共模扼流圈的LVDS方式的差动传送电路的构成图。
图8(a)是表示专利文献1的共模扼流圈的外观的立体图；(b)是表示专利文献1的共模扼流圈的分解立体图。
图9(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，5a-+侧信号接地配线，5b--侧信号接地配线，6-4线用扼流圈，10-共模扼流圈，11-中心，12-层间连接通孔，30-导体层，31-绝缘体层，26-3线用扼流圈。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式利用图进行说明。
实施方式1
将本发明的实施方式1基于图1进行说明。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，对和图6相同的构成部分使用相同符号进行说明。
在图1中，从差动驱动器1到差动接收器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，电特性相同，形成有平衡传送线路，其差动阻抗为100Ω。此外，在差动接收器2的输入端附近，与差动阻抗匹配的100Ω的终端电阻3被连接于+侧信号配线4a及-侧信号配线4b之间。
5a、5b，每一个都是已配线化的信号接地；5a是+侧信号接地配线、5b是-侧信号接地配线；如图1所示，以夹持+侧信号配线4a及-侧信号配线4b的方式进行配置。这时，+侧信号配线4a和+侧信号接地配线5a之间的距离、与-侧信号配线4b和-侧信号接地配线5b之间的距离是相等的，比+侧信号配线4a及-侧信号配线4b之间的距离还长。
这些4线的各线间的距离，维持在差动驱动器1和差动接收器2之间的全体上。该各线间距离的维持，例如能通过利用扁平电缆(flat cable)等来实现。
再有，在差动驱动器1的输出端的附近，备有如图2(a)所示那样的、在相同线圈芯11上同方向地4线卷绕的4线用扼流圈6；连接着+侧信号配线4a、-侧信号配线4b、+侧信号接地配线5a、及-侧信号接地配线5b。
图2(a)表示4线用扼流圈6的构成。4线用扼流圈6，具有圆形状的线圈芯11，同方向地卷绕着+侧信号配线4a、-侧信号配线4b、+侧信号接地配线5a、以及-侧信号接地配线5b。
此外，4线用扼流圈6，是本发明的线圈部的一例。
根据这些构成，能将在+侧信号配线4a、-侧信号配线4b、+侧信号接地配线5a、及-侧信号接地配线5b上同方向流动的次级共模电流，通过4线用扼流圈6去除。
再有，图2(b)表示具有棒形状的线圈芯11的4线用扼流圈6的构成。这样，不拘泥于线圈芯的形状，只要同方向地4线卷绕的构成即可。例如，在图2(a)中，虽然将4线在圆形状的线圈芯11的两侧上各2线分开而进行卷绕，但也可以是仅在一侧上将4线进行卷绕的构成。
此外，本实施方式1的辐射噪音抑制电路中，虽然为了抑制噪音而利用4线用扼流圈6，但也可是没有线圈芯的构成。
图3(a)是表示本发明的线圈部的一例的4线线圈部的构成的立体图。将图1所示的4线用扼流圈6，即使由图3(a)所示的4线线圈部置换也可获得同样的噪音抑制效果。
图3(a)的4线线圈部，是通过多层基板的配线图案(pattern)而实现的部件。在多层基板的不同层上，将与+侧信号配线4a、-侧信号配线4b、+侧信号接地配线5a、-侧信号接地配线5b的各自对应的线圈形状图案，使这些上下重叠地配置。因此，使+侧信号配线4a、-侧信号配线4b、+侧信号接地配线5a、-侧信号接地配线5b、和与各自对应的线圈形状图案，连接在基板层间连接通孔12上。
再有，图3(b)是图3(a)的截面图。通过使多层基板导体层30和绝缘体层31交替地进行层叠而形成；通常，作为导体是利用铜；作为绝缘体是利用FR4等的电介体。根据本构成显示与图1所示的4线用扼流圈6同样的效果。
进而，在4线线圈部的构成中，通过利用作为绝缘体的磁性体，磁场的耦合增强，更好。
本实施方式1的辐射噪音抑制电路，如此将信号接地在2线进行配线化，而且通过在其信号接地配线5a、5b将信号配线4a、4b进行夹持的构成之上与4线用扼流圈6连接，没有信号配线4a、4b的耦合变弱、配线的平衡度恶化的情况，则可以使次级共模电流减低。
再有，通过以使+侧信号接地配线5a和+侧信号配线4a之间的距离，与-侧信号接地配线5b和-侧信号配线4b之间的距离相等，而且，使之构成为+侧信号配线4a及-侧信号配线4b之间的距离，比+侧信号接地配线5a和+侧信号配线4a之间的距离、及-侧信号接地配线5b和-侧信号配线4b之间的距离变短，将信号配线4a、4b相互之间的耦合增强，且能防止平衡度的恶化。
另外，在对本发明的辐射噪音抑制电路进行说明时，本发明者们，也对将TMDS用共模滤波器(common mode filter)利用于LVDS上的方法进行了探讨，该TMDS用共模滤波器(common mode filter)是在差动传送方式之一的TMDS用上将包括信号接地的3根线卷绕在线圈上的。
TMDS方式，原理上，因为是在1根信号配线和信号接地配线间，还有1根信号配线和信号接地配线间中交替地流动信号的模拟的差动传送方式，所以即使在2根信号线间配置信号接地配线也没有问题。
以下，将这些探讨内容、作为比较例进行说明。
(比较例1)
图4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，对和图6相同构成部分使用相同符号。
如图4所示，在差动驱动器1和差动接收器2间，在2根信号配线4a、4b间，配置了配线化的信号接地25。因而，在差动驱动器1的输出端的附近具备3线用扼流圈26，采用其构成为将2根信号配线4a、4b及信号接地配线25的3根线在同方向卷绕。在此，在3线用扼流圈26上，使用了在如图2(a)所示的扼流圈的线圈芯11上将3线进行卷绕而构成的扼流圈。
这样，在2根信号配线4a、4b间配置了信号接地配线25的情况下，发现了新的问题：如信号配线4a、4b相互之间的耦合减弱波形扰乱、或差动阻抗变化而引起反射和噪声增加。
(比较例2)
图5表示将信号接地配置在2根信号配线的外侧上时的差动传送电路的构成图。此外，对和图4相同构成部分使用相同符号。
在比较例1中，对于在2根信号配线4a、4b间配置的信号接地配线25；在比较例2中，采用的构成为在2根信号配线4a、4b的外侧配置信号接地配线25。
这样，在将信号接地配线25配置在2根信号配线4a、4b的外侧上的情况下，发现了新的问题：因为各信号配线4a、4b和信号接地配线25的各自的距离相异，所以配线的平衡度恶化而来自初级共模电流的辐射噪音也恶化。
对此，在本发明的辐射噪音抑制电路中，通过如图1所示使+侧信号接地配线5a及-侧信号接地配线5b，以夹持+侧信号配线4a及-侧信号配线4b而进行配置，因为也不产生在将如图5所示的1根信号接地配线25配置于2根信号配线4a、4b的任意一个的外侧而进行构成的情况下引起的配线的平衡度恶化，所以也没有由初级共模电流引来的辐射噪音恶化。
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于LVDS时，虽然减低由次级共模电流引来的噪音辐射，但新产生了由初级共模电流引来的噪音辐射恶化的问题。
对于这些比较例，本发明的辐射噪音抑制电路，不使来自初级共模电流的噪音辐射恶化，能使来自次级共模电流的噪音辐射减低。
如以上已说明的那样，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之一的差动传送线路上，能减低在现有的共模扼流圈上不能减低的、在信号线和接地线上同方向流动的次级共模电流，而且因为能防止现有的初级共模电流的减低效果的恶化，可实现抑制了辐射噪音的信号传送。
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之一的差动传送线路上，在实施不易产生辐射噪音的差动传送线路设计上是有用的。

Claims (7)

1、一种差动传送线路的辐射噪音抑制电路，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；
+侧信号接地配线及-侧信号接地配线，其连接于所述差动驱动器和所述差动接收器之间，并沿所述差动传送线路进行配线；和
线圈部，其通过使所述+侧信号配线、所述-侧信号配线、所述+侧信号接地配线、所述-侧信号接地配线的任一个都以相同卷绕方向卷绕而成；
所述+侧信号配线和所述+侧信号接地配线之间的距离，与所述-侧信号配线和所述-侧信号接地配线之间的距离实质上相等。
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
所述线圈部，是所述+侧信号配线、所述-侧信号配线、所述+侧信号接地配线、及所述-侧信号接地配线的各自，在其途中具有线圈形状，并且这些线圈形状的部分是在相同卷绕方向上重合的部分。
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
所述线圈形状的部分，是对于各所述+侧信号配线、所述-侧信号配线、所述+侧信号接地配线、所述-侧信号接地配线，在多层基板的不同层上形成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
所述线圈部是4线扼流圈；
在所述4线扼流圈的相同线圈芯上，使所述+侧信号配线、所述-侧信号配线、所述+侧信号接地配线、所述-侧信号接地配线，任一个都以相同方向卷绕。
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
所述+侧信号配线及所述-侧信号配线，是以夹持于所述+侧信号接地配线及所述-侧信号接地配线之间的方式配置的。
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
所述+侧信号配线和所述-侧信号配线之间的距离，比所述+侧信号接地配线与所述-侧信号接地配线(5b)之间的距离还短。
7、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
所述+侧信号配线、所述-侧信号配线、所述+侧信号接地配线、所述-侧信号接地配线、各线间的相互距离，在所述差动驱动器和所述差动接收器之间的全体范围保持。
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