DE112020006584B4

DE112020006584B4 - Platine und elektronisches Gerät

Info

Publication number: DE112020006584B4
Application number: DE112020006584.7T
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Yamanaka; Yusuke Yamakaji; Yudai YONEOKA; Kenji Wada
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-03-25
Filing date: 2020-03-25
Publication date: 2024-01-04
Anticipated expiration: 2040-03-26
Also published as: JP6843312B1; CN115299184B; CN115299184A; WO2021192073A1; DE112020006584T5; JPWO2021192073A1

Abstract

Platine (21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29), mit welcher eine Signalleitungsgruppe, die eine Erdungsleitung (SW) umfasst, verbunden ist und auf welcher eine Kommunikationsschaltung (50) montiert ist, wobei die Kommunikationsschaltung (50) eine Schaltung ist, welche ein durch die Signalleitungsgruppe empfangenes Signal oder ein durch die Signalleitungsgruppe zu übertragendes Signal verarbeitet, wobei die Platine (21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29) umfasst:
eine erste Erdungsstruktur (60), mit welcher die Erdungsleitung (SW) der Signalleitungsgruppe verbindbar ist;
eine zweite Erdungsstruktur (70), welche über ein Induktivitätselement (90) mit der ersten Erdungsstruktur (60) elektrisch verbunden ist und durch einen ersten Erdungsleiter (30) geerdet ist; und
eine dritte Erdungsstruktur (80), welche über ein Kapazitätselement (100) mit der zweiten Erdungsstruktur (70) elektrisch verbunden ist, wobei die dritte Erdungsstruktur (80) von der ersten Erdungsstruktur (60) elektrisch isoliert ist und eine Erdungsstruktur ist, mit welcher ein Erdungsanschluss der Kommunikationsschaltung (50) verbunden ist;
wobei ein zweiter Erdungsleiter (31) mit der ersten Erdungsstruktur (60) elektrisch verbunden ist und der erste Erdungsleiter (30) von dem zweiten Erdungsleiter (31) verschieden ist.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Platine und ein elektronisches Gerät.
Stand der Technik
Ein bekanntes elektronisches Gerät kommuniziert mit externen Geräten. Ein solches elektronisches Gerät umfasst eine Platine, auf welcher eine Kommunikationsschaltung montiert ist, und einen Verbinder, an welchen ein Kommunikationskabel angeschlossen ist.
Wenn ein solches elektronisches Gerät elektromagnetischem Rauschen ausgesetzt ist, welches beispielsweise aus statischer Elektrizität, Donner, umliegenden elektronischen Geräten oder einem anderen elektronischen Gerät, welches über ein Stromkabel mit einer gemeinsamen Energieversorgung verbunden ist, resultiert, kann das elektromagnetische Rauschen in das elektronische Gerät durch den mit dem Kommunikationskabel verbundenen Verbinder eindringen und kann das Innere des elektronischen Gerätes durch die Leitungsstruktur auf der Platine erreichen.
Um zu verhindern, dass solches elektromagnetisches Rauschen die Kommunikationsschaltung erreicht und die Leistungsfähigkeit des elektronischen Geräts verschlechtert, wird eine bekannte Platine verwendet, um eine Erdungsstruktur, welche mit dem Gehäuse des elektronischen Gerätes verbunden ist, von einer Erdungsstruktur für die Kommunikationsschaltung zu separieren.
Beispielsweise beschreibt Patentliteratur 1 eine Platine, welche einen Schlitz aufweist, welcher eine Erdungsstruktur für das Gehäuse eines zu erdenden elektronischen Gerätes von einer Erdungsstruktur für eine Kommunikationsschaltung separiert.
Zitierungsliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer JP 2010 - 050 298 A. Zum Stand der Technik gehören ferner die Druckschriften DE 11 2018 002 903 T5 und US 2011 / 0 243 254 A1 .
Kurzbeschreibung der Erfindung
Technisches Problem
Bei der in Patentliteratur 1 beschriebenen Platine erlaubt die Impedanz einer Erdungsleitung, welche mit dem die Platine enthaltenden Gerätegehäuse verbunden ist, jedoch nicht, dass hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen, welches durch die Schirmung des Kommunikationskabels kommt, zu der Erde abgeführt wird. Daher kann das hochfrequente elektromagnetische Rauschen die Kommunikationsschaltung erreichen und eine Fehlfunktion der Kommunikationsschaltung verursachen.
Obwohl die in Patentliteratur 1 beschriebene Platine das Eindringen von elektromagnetischem Rauschen durch Eliminieren der verbundenen Erdungsleitung reduzieren kann, ist die Platine oder das metallische Gerätegehäuse typischerweise mit einer Erdungsleitung verbunden, um eine stabile Kommunikation mit anderen Geräten zu erreichen.
Die Erdungsleitung kann eine Restinduktivität oder einen Restwiderstand haben, und kann daher eine hohe Impedanz gegenüber elektromagnetischem Rauschen haben, welches von außerhalb der Platine kommt. Das elektromagnetische Rauschen, welches von dem Kommunikationskabel durch die Erdungsleitung kommt, kann die Kommunikationsschaltung, welche ein Halbleitergerät umfasst, erreichen und eine Fehlfunktion der Kommunikationsschaltung verursachen.
Als Reaktion auf das obige Problem ist ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, eine Platine bereitzustellen, welche gegenüber elektromagnetischem Rauschen weniger empfindlich ist.
Lösung des Problems
Um das obige Ziel zu erreichen, ist eine Platine gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung eine Platine, mit welcher eine Signalleitungsgruppe, die eine Erdungsleitung umfasst, verbunden ist und auf welcher eine Kommunikationsschaltung montiert ist. Die Kommunikationsschaltung ist eine Schaltung, welche ein durch die Signalleitungsgruppe empfangenes Signal oder ein durch die Signalleitungsgruppe zu übertragendes Signal verarbeitet. Die Platine umfasst eine erste Erdungsstruktur, mit welcher die Erdungsleitung der Signalleitungsgruppe verbindbar ist, eine zweite Erdungsstruktur, welche über ein Induktivitätselement mit der ersten Erdungsstruktur elektrisch verbunden ist und durch einen ersten Erdungsleiter geerdet ist, und eine dritte Erdungsstruktur, welche über ein Kapazitätselement mit der zweiten Erdungsstruktur elektrisch verbunden ist. Die dritte Erdungsstruktur ist von der ersten Erdungsstruktur elektrisch isoliert und ist eine Erdungsstruktur, mit welcher ein Erdungsanschluss der Kommunikationsschaltung verbunden ist. Ein zweiter Erdungsleiter ist mit der ersten Erdungsstruktur elektrisch verbunden. Der erste Erdungsleiter ist von dem zweiten Erdungsleiter verschieden.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Die Platine und ein elektronisches Gerät gemäß dem obigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung reduzieren die Wahrscheinlichkeit, dass hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen durch einen mit einem Kommunikationskabel verbundenen Verbinder kommt, zu der Kommunikationsschaltung propagiert und entlang des Propagationsweges zurückläuft, und sind daher für hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen weniger empfindlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine perspektivische Ansicht eines elektronischen Gerätes gemäß Ausführungsform 1;
2 ist eine Draufsicht auf das in 1 gezeigte elektronische Gerät;
3 ist ein Schaltungsdiagramm des in 1 gezeigten elektronischen Gerätes;
4 ist ein Diagramm eines elektronischen Gerätes gemäß einer Abwandlung des in 1 gezeigten elektronischen Gerätes;
5 ist ein Schaltungsdiagramm eines elektronischen Gerätes eines Vergleichsbeispiels 1;
6 ist ein Schaltungsdiagramm eines elektronischen Gerätes eines Vergleichsbeispiels 2;
7 ist ein Schaltungsdiagramm eines elektronischen Gerätes gemäß Ausführungsform 1;
8 ist ein Graph, welcher die Ergebnisse von Elektromagnetisches-Feld-Simulationen für das in 1 gezeigte elektronische Gerät und das elektronische Gerät des Vergleichsbeispiels 1 zeigt;
9 ist eine Draufsicht auf ein elektronisches Gerät gemäß Ausführungsform 2;
10 ist ein Schaltungsdiagramm des in 9 gezeigten elektronischen Gerätes;
11 ist eine Draufsicht auf ein elektronisches Gerät gemäß Ausführungsform 3;
12 ist ein Schaltungsdiagramm des in 11 gezeigten elektronischen Gerätes;
13 ist eine perspektivische Ansicht des in 11 gezeigten elektronischen Gerätes;
14 ist eine Draufsicht auf ein elektronisches Gerät gemäß Ausführungsform 4;
15 ist ein Schaltungsdiagramm des in 14 gezeigten elektronischen Gerätes;
16 ist eine Draufsicht auf ein elektronisches Gerät gemäß Ausführungsform 5;
17 ist eine perspektivische Ansicht eines elektronischen Gerätes gemäß Ausführungsform 6;
18 ist eine Draufsicht auf das in 17 gezeigte elektronische Gerät; und
19 ist eine Querschnittsansicht des in 17 gezeigten elektronischen Gerätes.

Beschreibung von Ausführungsformen
Ausführungsform 1
Ein elektronisches Gerät 1 gemäß Ausführungsform 1, welches eine Platine 21 umfasst, wird nun mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben.
In der perspektivischen Ansicht in 1 umfasst das elektronische Gerät 1 ein metallisches Gehäuse 10, welches beispielsweise ein Schaltungselement und eine Leitung umgibt, eine Platine 21, welche beispielsweise mit einem Pin, einem Element und einer integrierten Schaltung ausgestattet ist und eine gedruckte Kupferfilmstruktur umfasst, und eine Erdungsleitung 30, welche mit dem Gehäuse 10 elektrisch verbunden ist. In diesem Beispiel bezeichnet die Struktur eine Struktur einer Schaltungselektrode, welche einen auf die Platine gedruckten leitfähigen Film umfasst, und bezeichnet nicht die Form des Films.
Die Platine 21 ist auf dem Gehäuse 10 platziert. Die Platine 21 ist beispielsweise eine einseitige dielektrische Platte mit einer Kupferfilmstruktur auf einer Seite.
Die Erdungsleitung 30 ist beispielsweise eine Kupferleitung zum Erden. Die Kupferleitung ist mit einem erdverlegten Erdungsstab verbunden. In dem unten beschriebenen Beispiel ist die Erdungsleitung 30 geerdet.
Das Erdungspotenzial ist nicht auf ein absolutes Potenzial begrenzt. Das Erdungspotenzial umfasst beispielsweise einen breiten Bereich von Potenzialen eines Leiters, welcher nicht mit dem Erdungsstab verbunden ist und als ein Rückweg eines Gleichtaktstroms und als ein Referenzpotenzial mehrerer verbundener elektronischer Geräte dient.
Die Erdungsleitung 30 ist ein Beispiel für einen ersten Erdungsleiter in den Ansprüchen.
In der Draufsicht in 2 umfasst das elektronische Gerät 1 einen Verbinder 40 für ein Kommunikationskabel zum Verbinden mit einem externen Gerät und eine Kommunikationsschaltung 50, welche mit dem Verbinder 40 verbunden ist.
Der Verbinder 40 ist eine Aufnahme zum Aufnehmen eines Steckers oder einer Buchse eines Kommunikationskabels. Wie durch gestrichelte Linien angegeben ist, umfasst das Kommunikationskabel Signalleitungen, wie beispielsweise ein Paar von Symmetrische-Kommunikation-Leitungen DS1 und DS2 und eine Schirmungsleitung SW.
Wie durch durchgezogene Linien angegeben ist, umfasst der Verbinder 40 einen Verbinderkörper B1 und Leiteranschlüsse T1, T2 und T3, welche von dem Verbinderkörper B1 umgeben sind und mit Anschlüssen des Kommunikationskabels durch physische Kontakte mit den Anschlüssen elektrisch verbindbar sind.
Wenn das Kommunikationskabel mit dem Verbinder 40 verbunden ist, sind die Schirmungsleitung SW und die Symmetrische-Kommunikation-Leitungen DS1 und DS2 des Kommunikationskabels mit den Anschlüssen T1, T2 und T3 des Verbinders 40 elektrisch verbunden.
Die Schirmungsleitung SW ist ein Beispiel einer Erdungsleitung in den Ansprüchen. Eine Gruppe aus den Symmetrische-Kommunikation-Leitungen DS1 und DS2 und der Schirmungsleitung SW ist ein Beispiel einer Signalleitungsgruppe in den Ansprüchen.
Die Schirmungsleitung SW kann eine Leitung sein, welche die Platine 21 beispielsweise mit einem metallischen Schirmungsbehälter, einem Schirmungsmantel oder einem Schirmungsgehäuse verbindet, welches mit einem den Verbinder 40 umgebenden Leiter elektrisch verbunden ist.
Anstelle des Paares von Symmetrische-Kommunikation-Leitungen DS1 und DS2 können die Signalleitungen eine einzige Asymmetrische-Kommunikation-Leitung umfassen, welches die Schirmungsleitung SW als einen Stromrückweg verwendet.
Die Symmetrische-Kommunikation-Leitungen DS1 und DS2 oder die Asymmetrische-Kommunikation-Leitung können einen üblichen Rauschfilter umfassen. Der Rauschfilter kann innerhalb des Verbinders 40 oder zwischen dem Verbinder 40 und der Kommunikationsschaltung 50 auf der Platine 21 angeordnet sein. Der Rauschfilter umfasst typischerweise Komponenten, welche Rauschen reduzieren, beispielsweise eine Kombination von mindestens zwei Elementen aus einem Widerstand, einem Leitung-zu-Leitung-Kondensator, einem Kondensator zu Erde, einem Transformator, einer Normalmodusdrossel und einer Gleichtaktdrossel.
Die Kupferfilmstruktur auf der Platine 21 umfasst drei Knoten P1, P2 und P3. Der Knoten P1 ist ein Verbindungspunkt auf einer ersten Erdungsstruktur 60. Der Knoten P1 ist ein Punkt auf der ersten Erdungsstruktur 60, welche durch ein Lötmittel mit dem aus dem Verbinder 40 vorstehenden Pin an dem Anschluss T1 verbunden ist.
In einem anderen Beispiel können die Schirmungsleitung SW und die erste Erdungsstruktur 60 ohne den Pin an dem Anschluss T1 direkt verbunden sein. In einem anderen Beispiel können Komponenten, wie beispielsweise der metallische Schirmungsbehälter, der Schirmungsmantel oder das Schirmungsgehäuse, welche oben beschrieben sind, zwischen der Schirmungsleitung SW und der ersten Erdungsstruktur 60 angeordnet sein, und die Schirmungsleitung SW, der Schirmungsbehälter und die erste Erdungsstruktur 60 können in dieser Reihenfolge verbunden sein.
Die Knoten P2 und P3 sind Verbindungspunkte an einer Signalleitungsstruktur, welche sich von der Kommunikationsschaltung 50 erstreckt. Die Knoten P2 und P3 sind Punkte auf der Signalleitungsstruktur, welche sich von der Kommunikationsschaltung 50 erstreckt und mit Lötmittel mit den Pins an den von dem Verbinder 40 vorstehenden Anschlüssen T2 und T3 verbunden sind.
In dem unten beschriebenen Beispiel wird der Verbinder 40 nicht im Detail beschrieben. Elektrische Verbindungen der Anschlüsse T1, T2 und T3 über die Pins können als Leitungen bezeichnet sein.
Die Kommunikationsschaltung 50 umfasst ein Schaltungselement, welches beispielsweise eine integrierte Kommunikationsschaltung (IC), einen Hochfrequenztransistor, eine Gleichtaktdrossel und einen Quarzoszillator umfasst. Die Kommunikationsschaltung 50 verarbeitet Signale, welche durch die Symmetrische-Kommunikation-Leitungen DS1 und DS2 und die Schirmungsleitung SW empfangen werden.
Die Erdungsleitung 30 ist mit dem Gehäuse 10 elektrisch verbunden, und eine zweite Erdungsstruktur 70 ist mit dem Gehäuse 10 elektrisch verbunden. Daher sind das Gehäuse 10, die Erdungsleitung 30 und die zweite Erdungsstruktur 70 geerdet.
Eine dritte Erdungsstruktur 80 ist eine Kupferfilmstruktur auf der Platine 21, welche der Kommunikationsschaltung 50 ein Referenzpotenzial bereitstellt. Die dritte Erdungsstruktur 80 ist mit dem Erdungsanschluss der Kommunikationsschaltung 50 elektrisch verbunden.
Die erste Erdungsstruktur 60, die zweite Erdungsstruktur 70 und die dritte Erdungsstruktur 80 sind auf der Oberfläche der Platine 21 angeordnet. Zur Vereinfachung des Verständnisses sind die erste Erdungsstruktur 60, die zweite Erdungsstruktur 70 und die dritte Erdungsstruktur 80 in den Zeichnungen unterschiedlich schraffiert.
Das elektronische Gerät 1 umfasst ferner ein Induktivitätselement 90 und ein Kapazitätselement 100.
Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, sind die erste Erdungsstruktur 60 und die zweite Erdungsstruktur 70 über das Induktivitätselement 90 miteinander verbunden. Die zweite Erdungsstruktur 70 und die dritte Erdungsstruktur 80 sind über das Kapazitätselement 100 miteinander verbunden.
Im Gegensatz dazu sind die erste Erdungsstruktur 60 und die dritte Erdungsstruktur 80 weder durch einen Leiter, ein Kapazitätselement oder ein Induktivitätselement noch durch ein Verbindungselement miteinander verbunden.
Der nichtverbundene Zustand weder über einen Leiter, ein Kapazitätselement oder ein Induktivitätselement wird hierin nachfolgend als elektrisch isoliert bezeichnet.
Ein Endabschluss, wie beispielsweise ein Bob-Smith-Endabschluss, kann zwischen der Symmetrische-Kommunikation-Leitung DS1 und der ersten Erdungsstruktur 60 und zwischen der Symmetrische-Kommunikation-Leitung DS2 und der ersten Erdungsstruktur 60 bereitgestellt sein. Ein Endabschluss, wie beispielsweise ein Bob-Smith-Endabschluss, kann auch zwischen der Symmetrische-Kommunikation-Leitung DS1 und der dritten Erdungsstruktur 80 und zwischen der Symmetrische-Kommunikation-Leitung DS2 und der dritten Erdungsstruktur 80 bereitgestellt sein. Um eine Kommunikation unter Verwendung symmetrischer Signale durchzuführen, können die Symmetrische-Kommunikation-Leitungen DS1 und DS2 an den Enden für die gleiche Erdungsstruktur, wie beispielsweise der ersten Erdungsstruktur 60 oder der dritten Erdungsstruktur 80, endabgeschlossen sein. Ein Bob-Smith-Endabschluss kann leicht verursachen, dass im Gleichtakt auftretendes Rauschen durch die Symmetrische-Kommunikation-Leitungen DS1 und DS2 verläuft. Rauschen erreicht auch die Kommunikationsschaltung 50 durch die dritte Erdungsstruktur 80 leicht. Daher können die Symmetrische-Kommunikation-Leitungen DS1 und DS2 mit der ersten Erdungsstruktur 60 verbunden sein, statt mit der dritten Erdungsstruktur 80.
Eine Induktivität L des Induktivitätselements 90 und eine Kapazität C des Kapazitätselements 100 werden nun mit Bezug zu dem Schaltungsdiagram des elektronischen Gerätes 1 in 3 beschrieben.
In 3 beeinflusst elektromagnetisches Rauschen von einer Rauschquelle NS die Schirmungsleitung SW des Kommunikationskabels.
Insbesondere hat die Induktivität L des Induktivitätselements 90 eine hohe Impedanz für elektromagnetisches Rauschen HN in einem Hochfrequenzband oder beispielsweise in einem Band, welches höher oder gleich 1 MHz ist, welches durch den Verbinder 40 kommen kann.
Das Induktivitätselement 90 kann sowohl eine Widerstandskomponente als auch eine Induktivitätskomponente umfassen und kann ein Element, wie beispielsweise eine Ferritperle, sein, welches unterschiedliche Eigenschaften bei unterschiedlichen Frequenzen haben kann. In dem unten beschriebenen Beispiel wird für das Induktivitätselement 90 eine Ferritperle verwendet.
Beispielsweise verursacht eine schaltende Schaltung oder ein Donner ein elektromagnetisches Rauschen, welches eine Komponente mit großer Amplitude und geringer Frequenz und eine Komponente mit kleiner Amplitude und hoher Frequenz hat.
Solches niederfrequentes elektromagnetisches Rauschen ist gegenüber einer Restinduktivitätskomponente der Erdungsleitung 30 weniger empfindlich und kehrt leicht zu der Rauschquelle NS zurück. Die hierin referenzierte Restinduktivität kann typischerweise als parasitäre Induktivität, Streuinduktivität oder Selbstinduktivität bezeichnet sein.
Im Gegensatz dazu ist ein hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen, welches beispielsweise aus einer elektrostatischen Entladung oder einem Bürstenmotor resultiert, gegenüber einer Restinduktivitätskomponente empfindlich. Das Kapazitätselement 100 hat eine geringe Impedanz für hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen. Daher dringt hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen in die Platine 21 ein.
Die Ferritperle, welche als das Induktivitätselement 90 verwendet wird, hat lediglich für ein bestimmtes Hochfrequenzband eine hohe Impedanz, wodurch die Wahrscheinlichkeit reduziert wird, dass hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen HN in die Platine 21 eindringt. Insbesondere kann die Ferritperle, bei welcher es weniger wahrscheinlich ist, dass elektromagnetisches Rauschen mit einer Frequenz nahe der Frequenz der zur Kommunikation verwendeten Signale übertragen wird, eine Fehlfunktion der Kommunikationsschaltung 50 effektiver verhindern.
Die Restinduktivität des Induktivitätselements 90, das Kapazitätselement 100 und die Erdungsleitung 30 dienen als eine LCL T-Typ-Filterschaltung. Die T-Typ-Filterschaltung bewirkt eine Reihenresonanz bei einer Resonanzfrequenz, welche durch die Schaltungskonstante des Induktivitätselements 90 und die Schaltungskonstante des Kapazitätselements 100 definiert ist.
Das elektromagnetische Rauschen mit einer Frequenzkomponente nahe der Resonanzfrequenz propagiert von der Rauschquelle NS durch das Induktivitätselement 90 und das Kapazitätselement 100 zu der Kommunikationsschaltung 50. Wenn die Frequenz von zur Kommunikation verwendeten Signalen nahe der Resonanzfrequenz ist, kann das propagierte elektromagnetische Rauschen daher den Betrieb der Kommunikationsschaltung 50 stärker beeinflussen.
Die Kapazität C des Kapazitätselements 100 und die Induktivität L des Induktivitätselements 90 können daher so eingestellt werden, dass sie die Resonanzfrequenz der T-Typ-Filterschaltung so definieren, dass sie von der Frequenz von zur Kommunikation verwendeten Signalen verschieden ist.
Wenn in der Kommunikationsschaltung 50 zur Kommunikation verwendete Signale eine große Frequenzbandbreite haben, kann eine Ferritperle mit einer hohen Widerstandskomponente als das Induktivitätselement 90 verwendet werden, und ein Widerstand ist mit dem Induktivitätselement 90 in Reihe angeordnet. Dies reduziert die Resonanzamplitude der LCL T-Typ-Filterschaltung und reduziert elektromagnetisches Rauschen, welches zu der Kommunikationsschaltung 50 propagiert.
In einigen Ausführungsformen werden die Kapazität C des Kapazitätselements 100 und die Induktivität L des Induktivitätselements 90 so eingestellt, dass sie die Resonanzfrequenz so definieren, dass sie zusätzlich zu der Basisfrequenz oder der Frequenz der zur Kommunikation verwendeten Signale von einer n-ten harmonischen Frequenz verschieden ist.
In dem oben beschriebenen Beispiel wird eine Ferritperle als das Induktivitätselement 90 verwendet.
In dem in 1 bis 3 gezeigten elektronischen Gerät 1 ist das Induktivitätselement 90 auf der Platine 21 angeordnet, kann jedoch innerhalb des Verbinders 40 angeordnet sein.
Insbesondere hat die Kapazität C des Kapazitätselements 100 eine hohe Impedanz für elektromagnetisches Rauschen LN eines niederfrequenten Bandes oder beispielsweise in einem Band kleiner oder gleich einigen 100 kHz, welches durch den Verbinder 40 kommen kann.
Zwei oder mehr Kapazitätselemente 100 können zwischen der zweiten Erdungsstruktur 70 und der dritten Erdungsstruktur 80 angeordnet sein.
Die Spezifikationen des Induktivitätselements 90 und des Kapazitätselements 100 und die Anordnung auf der Platine 21 werden beispielsweise durch Simulationen mit einem elektronischen Computer bestimmt.
Das Verhalten des elektronischen Gerätes 1 mit der obigen Struktur, wenn es elektromagnetischem Rauschen ausgesetzt ist, wird mit Bezug zu 5 und 6 beschrieben, welche die Schaltungsdiagramme von elektronischen Geräten 2 und 3 eines Vergleichsbeispiels 1 und 2 mit Strukturen zeigen, welche von der Struktur des elektronischen Geräts 1 verschieden sind, und mit Bezug zu 7, welche ein weiteres Schaltungsdiagramm des elektronischen Gerätes 1 gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
Vergleichsbeispiel 1
Im Gegensatz zu dem elektronischen Gerät 1 umfasst ein elektronisches Gerät 2 des Vergleichsbeispiels 1, welches eine Platine 22 umfasst, weder die erste Erdungsstruktur 60 noch das Induktivitätselement 90. In dem elektronischen Gerät 2 ist die Schirmungsleitung SW des Verbinders 40 direkt mit der zweiten Erdungsstruktur 70 verbunden.
5 zeigt mit fetten Pfeilen Rauschpropagationswege von elektromagnetischem Rauschen HN und von niederfrequentem elektromagnetischem Rauschen LN in dem elektronischen Gerät 2.
Das Kapazitätselement 100 hat eine hohe Impedanz, und die Erdungsleitung 30 hat eine geringe Impedanz für das niederfrequente elektromagnetische Rauschen LN, welches durch den Verbinder 40 kommt.
Daher wird das niederfrequente elektromagnetische Rauschen LN von der zweiten Erdungsstruktur 70 durch die Erdungsleitung 30 zu der Erde abgeführt.
Daher propagiert das niederfrequente elektromagnetische Rauschen LN nicht zu der Kommunikationsschaltung 50.
Das Kapazitätselement 100 hat eine geringe Impedanz für das hochfrequente elektromagnetische Rauschen HN, welches durch den Verbinder 40 kommt, jedoch hat die Erdungsleitung 30 aufgrund der Restinduktivitätskomponente eine hohe Impedanz.
Daher wird das hochfrequente elektromagnetische Rauschen HN nicht durch die Erdungsleitung 30 zu der Erde abgeführt, sondern propagiert von der zweiten Erdungsstruktur 70 durch das Kapazitätselement 100 zu der dritten Erdungsstruktur 80 und dringt in die Kommunikationsschaltung 50 ein.
Vergleichsbeispiel 2
Im Gegensatz zu dem elektronischen Gerät 1 ist in einem elektronischen Gerät 3 des Vergleichsbeispiels 2, welches eine Platine 23 umfasst, die erste Erdungsstruktur 60 nicht von der dritten Erdungsstruktur 80 elektrisch isoliert. Die erste Erdungsstruktur 60 und die dritte Erdungsstruktur 80 sind miteinander durch ein Verbindungselement 130 verbunden.
6 zeigt mit fetten Pfeilen Rauschpropagationswege von elektromagnetischem Rauschen HN und von niederfrequentem elektromagnetischen Rauschen LN in dem elektronischen Gerät 3.
In 6 ist das Verbindungselement 130, welches eine Kapazitätskomponente umfasst, als ein Kapazitätselement 130 angegeben, welches zwischen der ersten Erdungsstruktur 60 und der dritten Erdungsstruktur 80 verbunden ist.
Das Induktivitätselement 90 hat eine geringe Impedanz, und das Kapazitätselement 100 und das Verbindungselement 130 haben eine hohe Impedanz für das niederfrequente elektromagnetische Rauschen LN, welches durch den Verbinder 40 kommt.
Das niederfrequente elektromagnetische Rauschen LN wird daher durch die erste Erdungsstruktur 60, das Induktivitätselement 90, die zweite Erdungsstruktur 70 und die Erdungsleitung 30 zu der Erde abgeführt.
Im Gegensatz dazu hat das Induktivitätselement 90 eine hohe Impedanz und das Verbindungselement 130 hat eine geringe Impedanz für das hochfrequente elektromagnetische Rauschen HN, welches durch den Verbinder 40 kommt. Hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen HN kann daher nicht durch das Induktivitätselement 90 zu der Erde abgeführt werden, sondern propagiert von der ersten Erdungsstruktur 60 durch das Verbindungselement 130 zu der dritten Erdungsstruktur 80 und dringt in die Kommunikationsschaltung 50 ein.
Wie oben beschrieben ist, dringt bei den elektronischen Geräten 2 und 3 der Vergleichsbeispiele 1 und 2 hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen HN in die Kommunikationsschaltung 50 ein und kann daher die Leistungsfähigkeit der Kommunikationsschaltung 50 verschlechtern.
Wie in 7 durch fette Pfeile angegeben ist, propagieren im Gegensatz dazu bei dem elektronischen Gerät 1 gemäß Ausführungsform 1 weder das niederfrequente elektromagnetische Rauschen LN noch das hochfrequente elektromagnetische Rauschen HN zu der Kommunikationsschaltung 50. Rauschpropagationswege von hochfrequentem elektromagnetischen Rauschen HN und niederfrequentem elektromagnetischen Rauschen LN in dem elektronischen Gerät 1 werden nun beschrieben.
Das Induktivitätselement 90 hat eine geringe Impedanz für das niederfrequente elektromagnetische Rauschen LN, welches durch den Verbinder 40 kommt.
Daher wird das niederfrequente elektromagnetische Rauschen LN wie in dem Vergleichsbeispiel 2 durch die erste Erdungsstruktur 60, das Induktivitätselement 90, die zweite Erdungsstruktur 70 und die Erdungsleitung 30 zu der Erde abgeführt.
Das Induktivitätselement 90 hat eine hohe Impedanz für hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen HN, welches durch den Verbinder 40 kommt. Im Gegensatz zu Vergleichsbeispiel 1 kann daher hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen HN nicht durch das Induktivitätselement 90 zu der Erde abgeführt werden. Im Gegensatz zu dem Vergleichsbeispiel 2 sind zudem die erste Erdungsstruktur 60 und die dritte Erdungsstruktur 80 nicht miteinander verbunden, und daher propagiert hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen HN nicht zu der dritten Erdungsstruktur 80.
Hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen HN wird daher durch das Induktivitätselement 90 reflektiert, ohne zu der Kommunikationsschaltung 50 zu propagieren.
Wenn die Schirmungsleitung SW ausreichend lang ist, wird durch das Induktivitätselement 90 reflektiertes hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen HN durch eine Dämpfung der Schirmungsleitung SW gedämpft.
Wenn die Erdungsleitung 30 lang ist, hat die Erdungsleitung 30 eine hohe Restinduktivität für hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen HN. Auch in einem solchen Fall propagiert in dem elektronischen Gerät 1 jedoch hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen HN nicht zu der Erdungsleitung 30 und dringt daher nicht in die Kommunikationsschaltung 50 ein.
8 zeigt die Ergebnisse von Elektromagnetisches-Feld-Simulationen, welche durchgeführt wurden, um die Platine 21 des elektronischen Gerätes 1 mit der Platine 22 des elektronischen Gerätes 2 zu vergleichen. Die Simulationsergebnisse zeigen die Ausgabemenge von Rauschen, welches zu der Symmetrische-Kommunikation-Leitung der Kommunikationsschaltung 50 propagiert, als einen S-Parameter, welcher bezogen wird, wenn hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen HN über die erste Erdungsstruktur 60 und das Erdungspotenzial angelegt wird.
Die Platine 21, welche mit einer durchgezogenen Linie angegeben ist, reduziert Rauschen in fast allen Frequenzbereichen effektiver als die Platine 22, welche mit einer gestrichelten Linie angegeben ist. Insbesondere in einem Bereich um 100 MHz reduziert die Platine 21 Rauschen um ca. 10 dB gegenüber dem in der Platine 22 propagierenden Rauschen.
In dem oben beschriebenen elektronischen Gerät 1 sind das Gehäuse 10 und die zweite Erdungsstruktur 70 miteinander über die Erdungsleitung 30 verbunden, sie können jedoch auf andere Weisen verbunden sein.
In der perspektivischen Ansicht in 4 ist beispielsweise die zweite Erdungsstruktur 70 auf einer Platine 29 mit einem metallischen Vorsprung 11, welcher ein vorstehender Abschnitt des Gehäuses 10 ist, elektrisch verbunden.
Beispielsweise können die zweite Erdungsstruktur 70 und das Gehäuse 10 miteinander auf die unten beschriebene Weise verbunden sein.
In der zweiten Erdungsstruktur 70 auf der Platine 29 ist ein Gewindeloch gebildet. Der Vorsprung 11 ist an dem Gehäuse 10 unmittelbar unter dem Gewindeloch gebildet, und an einem oberen Ende des Vorsprungs 11 ist ein Gewindeloch gebildet. Die zweite Erdungsstruktur 70 wird einem Lötausgleich unterzogen, um ein Metall an der Rückseite der Platine 29 freizulegen. Der freigelegte Metallabschnitt und der Vorsprung 11 werden miteinander in Kontakt gebracht. Eine Schraube wird von oberhalb der zweiten Erdungsstruktur 70 in das Gewindeloch des Vorsprungs 11 eingesetzt, um in dem Gewindeloch verschraubt und befestigt zu werden.
Die zweite Erdungsstruktur 70 wird daher gegen den Vorsprung 11 gepresst und fixiert. Der Kontaktwiderstand zwischen der zweiten Erdungsstruktur 70, dem Gehäuse 10 und der Erdungsleitung 30 wird daher reduziert.
Die Erdungsleitung 30 kann ein Stück eines Flachmetalls, eine Stromschiene oder eine Kombination dieser Komponenten sein. Anstelle der gezeigten gurtförmigen Komponente kann die Erdungsleitung 30 mit anderen Worten jeder Leiter sein, welcher die zweite Erdungsstruktur 70 mit dem Gehäuse 10 elektrisch verbindet und ermöglicht, dass das Potenzial eines durch die Restinduktivität nicht beeinflussten Gleichstroms gleich dem Erdungspotenzial ist.
Die Erdungsleitung 30 hat eine Restwiderstandskomponente für Gleichstrom. Daher tritt zwischen dem Erdungspotenzial und der zweiten Erdungsstruktur 70 oder dem Erdungspotenzial und dem Gehäuse 10 eine Potenzialdifferenz entsprechend des Stroms auf, welcher durch die Erdungsleitung 30 fließt. Die
Restwiderstandskomponente der Erdungsleitung 30 ist ausreichend klein. Die Potenziale der Erdungsleitung 30 und des durch die Erdungsleitung 30 elektrisch verbundenen Leiters werden daher nachfolgend als dem Erdungspotenzial gleich angenommen.
Ausführungsform 2
Ein elektronisches Gerät 4 gemäß Ausführungsform 2 mit einer Platine 24 hat die gleiche Struktur wie das elektronische Gerät 1 gemäß Ausführungsform 1. Die Abstände zwischen der ersten Erdungsstruktur 60 und der dritten Erdungsstruktur 80 und zwischen der zweiten Erdungsstruktur 70 und der dritten Erdungsstruktur 80 haben die unten beschriebenen Zusammenhänge.
In der Draufsicht in 9 ist der kürzeste Abstand DA zwischen der ersten Erdungsstruktur 60 und der dritten Erdungsstruktur 80 auf der Platine 24 größer als der kürzeste Abstand DB zwischen der zweiten Erdungsstruktur 70 und der dritten Erdungsstruktur 80 auf der Platine 24.
Jegliche parasitäre Kapazitätskomponente, welche sich zwischen der ersten Erdungsstruktur 60 und der dritten Erdungsstruktur 80 auflädt, hat einen kleineren Wert als das Kapazitätselement 100.
In dem in 10 gezeigten Schaltungsdiagram hat das Kapazitätselement 100 eine Kapazität C und eine parasitäre Kapazitätskomponente 140, welche sich zwischen der ersten Erdungsstruktur 60 und der dritten Erdungsstruktur 80 auflädt, hat eine Kapazität C0.
Ein Abschnitt der ersten Erdungsstruktur 60 und ein Abschnitt der dritten Erdungsstruktur 80, welche einander zugewandt sind, haben eine Querschnittsfläche S1 (m²), und ein Abschnitt der zweiten Erdungsstruktur 70 und ein Abschnitt der dritten Erdungsstruktur 80, welche einander zugewandt sind, haben eine Querschnittsfläche S2 (m²).
Wie oben beschrieben ist, ist der Abstand DA größer als der Abstand DB.
Wie in der Formel unten gezeigt ist, erfüllen daher eine Kapazität C1 (F) zwischen der ersten Erdungsstruktur 60 und der dritten Erdungsstruktur 80 und eine Kapazität C2 (F) zwischen der zweiten Erdungsstruktur 70 und der dritten Erdungsstruktur 80: C2 > > C1.
$C 1 = ε_{0} ε_{r} \frac{S 1}{D A}, C 2 = C + ε_{0} ε_{r} \frac{S 2}{D B}$
wobei ε₀ (F/m) eine dielektrische Konstante im Vakuum ist, und ε_r (F/m) eine relative dielektrische Konstante der Platine 21 ist.
Die Kapazität C0 der parasitären Kapazitätskomponente 140 ist typischerweise größer als C1. Wenn der Abstand DA ausreichend größer als der Abstand DB ist, kann der Wert C0 jedoch ausreichend verkleinert werden.
Die Kapazität C0 der parasitären Kapazitätskomponente 140 ist daher vernachlässigbar klein für hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen HN.
Wie mit einem fetten Pfeil angegeben ist, propagiert hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen HN, welches durch den Verbinder 40 kommt, daher nicht durch die parasitäre Kapazitätskomponente 140 zu der dritten Erdungsstruktur 80. Das Induktivitätselement 90 hat eine hohe Impedanz für hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen HN. Daher propagiert hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen HN nicht durch das Induktivitätselement 90 zu der Kommunikationsschaltung 50.
Das elektronische Gerät 4 kann daher das Eindringen von hochfrequentem elektromagnetischem Rauschen HN effektiver reduzieren als das elektronische Gerät 1.
Ausführungsform 3
In den elektronischen Geräten 1 und 2 ist jeweils nur die zweite Erdungsstruktur 70 geerdet, jedoch kann auch die erste Erdungsstruktur 60 über die zweite Erdungsstruktur 70 geerdet sein.
Wie in 11 gezeigt ist, hat ein elektronisches Gerät 5 gemäß Ausführungsform 3 mit einer Platine 25 die gleiche Struktur wie das elektronische Gerät 1 gemäß Ausführungsform 1 und umfasst zusätzlich zu der Erdungsleitung 30 eine Erdungsleitung 31, welche mit der ersten Erdungsstruktur 60 verbunden ist.
Die Erdungsleitung 30 ist über einen Erdungsleitungsverbinder 71 mit der zweiten Erdungsstruktur 70 elektrisch verbunden, und die Erdungsleitung 31 ist über einen Erdungsleitungsverbinder 61 mit der ersten Erdungsstruktur 60 elektrisch verbunden.
Die Erdungsleitungsverbinder 61 und 71 sind Leiterknoten auf Kupferfilmstrukturen und sind beispielsweise metallische Ringe.
12 zeigt mit fetten Pfeilen Rauschpropagationswege elektromagnetischen Rauschens HN und niederfrequenten elektromagnetischen Rauschens LN in dem elektronischen Gerät 5.
Das Induktivitätselement 90 hat eine geringere Impedanz und das Kapazitätselement 100 hat eine hohe Impedanz für das niederfrequente elektromagnetische Rauschen LN, welches durch den Verbinder 40 kommt.
Daher wird das niederfrequente elektromagnetische Rauschen LN durch die erste Erdungsstruktur 60, das Induktivitätselement 90, die zweite Erdungsstruktur 70 und die Erdungsleitung 30 zu der Erde abgeführt.
Im Gegensatz dazu wird hochfrequentem elektromagnetischem Rauschen HN, welches durch den Verbinder 40 in die erste Erdungsstruktur 60 eindringt, nicht ermöglicht, das Induktivitätselement 90 zu passieren.
Ähnlich der Erdungsleitung 30 hat die Erdungsleitung 31 eine
Restinduktivitätskomponente. Bei einer kurzen Erdungsleitung 31 ist die Impedanz der Restinduktivitätskomponente jedoch relativ klein für hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen HN.
Hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen HN, welches durch den Verbinder 40 kommt, wird daher durch die Erdungsleitung 31 zu der Erde abgeführt, ohne zu der Schirmungsleitung SW zurückzukehren.
Das elektronische Gerät 5 lässt daher nicht zu, dass hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen HN zu der Kommunikationsschaltung 50 propagiert, und reduziert zudem eine Propagation einer reflektierten Welle hochfrequenten elektromagnetischen Rauschens HN zu anderen Geräten, welche mit dem Kommunikationskabel verbunden sind.
Das elektronische Gerät 5 kann daher eine Fehlerfunktion anderer Geräte reduzieren, welche mit dem elektronischen Gerät 5 über das Kommunikationskabel verbunden sind.
Anstatt eine gurtförmige Komponente zu sein, kann die Erdungsleitung 31 eine plattenähnliche Komponente sein, wie beispielsweise ein Stück eines Flachmetalls oder eine Stromschiene.
Die Erdungsleitung 31 ist ein Beispiel eines zweiten Erdungsleiters in den Ansprüchen.
Das elektronische Gerät 5 umfasst zwei Leitungen, nämlich die Erdungsleitungen 30 und 31. Jedoch kann auch die Erdungsleitung 30 alleine dazu verwendet werden, die erste Erdungsstruktur 60 und die zweite Erdungsstruktur 70 zu erden. Die erste Erdungsstruktur 60 und die zweite Erdungsstruktur 70 können mit dem Gehäuse 10 elektrisch verbunden sein.
Wie in 13 gezeigt ist, können insbesondere metallische Vorsprünge 11 und 12 an dem Gehäuse 10 angeordnet sein. Die erste Erdungsstruktur 60 kann durch eine Schraube 110 mit dem Vorsprung 12 verbunden sein, und die zweite Erdungsstruktur 70 kann durch eine Schraube 110 mit dem Vorsprung 11 verbunden sein.
Daher sind die erste Erdungsstruktur 60 und die zweite Erdungsstruktur 70 durch das Gehäuse 10 geerdet.
Ausführungsform 4
Obwohl die Erdungsleitung 31 des elektronischen Gerätes 5 die erste Erdungsstruktur 60 direkt erdet, kann die erste Erdungsstruktur 60 auf andere Weisen geerdet sein.
Wie in 14 gezeigt ist, umfasst ein elektronisches Gerät 6 gemäß Ausführungsform 4 eine Erdungsleitung 32, welche von der Erdungsleitung 30 verschieden ist, auf einer Platine 26. Das elektronische Gerät 6 umfasst zusätzlich zu der ersten Erdungsstruktur 60, der zweiten Erdungsstruktur 70 und der dritten Erdungsstruktur 80 eine vierte Erdungsstruktur 150, welche mit der Erdungsleitung 32 elektrisch verbunden ist.
Ein Varistorelement 160 ist zwischen der ersten Erdungsstruktur 60 und der vierten Erdungsstruktur 150 verbunden. Das Varistorelement 160 reduziert den Widerstand, wenn höhere Spannungen anliegen.
Das elektronische Gerät 6 ermöglicht, dass hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen hoher Spannung HHN effektiv zu der Erde abgeführt wird.
Mit Bezug zu 15 werden die Wirkungen beschrieben, welche durch das elektronische Gerät 6 bewirkt werden.
Wenn hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen hoher Spannung HHN durch den Verbinder 40 kommt, liegt an dem Varistorelement 160, welches mit der ersten Erdungsstruktur 60 verbunden ist, eine angelegte hohe Spannung an und hat daher eine geringe Impedanz. Daher wird das hochfrequente elektromagnetische Rauschen hoher Spannung HHN, welches durch den Verbinder 40 kommt, von der Erdungsleitung 32 durch das Varistorelement 160 und die vierte Erdungsstruktur 150 zu der Erde abgeführt.
Daher kann das elektronische Gerät 6 die Wahrscheinlichkeit eines dielektrischen Durchschlags von beispielsweise dem Induktivitätselement 90, dem Kapazitätselement 100 oder der Kommunikationsschaltung 50 reduzieren, wenn ein hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen hoher Spannung HHN durch den Verbinder 40 kommt.
Die Erdungsleitung 32 ist ein Beispiel eines zweiten Erdungsleiters in den Ansprüchen.
Ausführungsform 5
Das Induktivitätselement 90, welches zwischen der ersten Erdungsstruktur 60 und der zweiten Erdungsstruktur 70 verbunden ist, kann als einzelne Komponente von einer Spule verschieden sein.
Wie in 16 gezeigt ist, umfasst ein elektronisches Gerät 7 gemäß Ausführungsform 5 mit einer Platine 27 eine Kupferfilmstruktur 91 anstelle des Induktivitätselements 90.
Die Kupferfilmstruktur 91 ist in einem dünnen rechteckigen Muster zwischen der ersten Erdungsstruktur 60 und der zweiten Erdungsstruktur 70 gedruckt. Diese Kupferfilmstruktur 91 ist ein Leiter mit einer Induktivitätskomponente für hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen HN. Die konkrete Position und Größe, wie beispielsweise die Breite, Länge und Dicke der Kupferfilmstruktur 91, werden mit einem üblichen Verfahren designt, wie beispielsweise einer Streifenleitung oder einer Mikrostreifenleitung, welche beispielsweise auf der Struktur der Platine 27 oder dem Material oder der Dicke eines dielektrischen Materials der Platine 27 basieren.
Bei dem elektronischen Gerät 7 kann das Induktivitätselement 90 des elektronischen Gerätes 1 als die Kupferfilmstruktur 91 gebildet sein, wenn die erste Erdungsstruktur 60 und die zweite Erdungsstruktur 70 gedruckt sind. Dies eliminiert die Verwendung der Spule als einzelne Komponente. Das elektronische Gerät 7 umfasst daher weniger Komponenten als das elektronische Gerät 1.
Das elektronische Gerät 7 kann daher die Flexibilität beim Entwerfen der Platine 27 verbessern, ist platzsparend und leicht.
Die Kupferfilmstruktur 91 kann eine Form haben, die von einem dünnen Rechteck verschieden ist. Die Kupferfilmstruktur 91 kann als eine Spule Schichten der Platine 27 umfassen. Dies kann die Induktivität der Kupferfilmstruktur 91 erhöhen.
Ausführungsform 6
Im Gegensatz zu dem elektronischen Gerät 1 mit der einseitigen Platine 21 umfasst ein elektronisches Gerät 8 gemäß Ausführungsform 6 eine Platine 28 mit einem Mehrschichtsubstrat 170, welches eine Kupferfilmstruktur enthält.
Wie in 17 gezeigt ist, umfasst das Mehrschichtsubstrat 170 beispielsweise zwei dielektrische Schichten 171 und 172, welche Schichten aus dielektrischen Materialien sind, eine Innenschicht 173 zwischen den zwei dielektrischen Schichten 171 und 172 und eine Oberflächenschicht 174, die ganz außen angeordnet ist, auf welcher die Kommunikationsschaltung 50, die erste Erdungsstruktur 60, die zweite Erdungsstruktur 70 und die dritte Erdungsstruktur 80 montiert sind.
Die dielektrische Schicht 171 ist ein Beispiel einer ersten dielektrischen Schicht in den Ansprüchen, die dielektrische Schicht 172 ist ein Beispiel einer zweiten dielektrischen Schicht in den Ansprüchen, und die Oberflächenschicht 174 ist ein Beispiel einer äußersten Schicht in den Ansprüchen.
Wie in 18 gezeigt ist, sind die erste Erdungsstruktur 60, die zweite Erdungsstruktur 70 und die dritte Erdungsstruktur 80 auf der äußersten Schicht des Mehrschichtsubstrats 170 angeordnet.
Wie mit einer gestrichelten Linie angegeben ist, ist eine fünfte Erdungsstruktur 81 als eine Kupferfilmstruktur der Kommunikationsschaltung 50 mit der äußersten Schicht dazwischen zugewandt.
Wie in 19 gezeigt, welche eine Querschnittsansicht des elektronischen Gerätes 8 entlang einer Linie A-A ist, ist die fünfte Erdungsstruktur 81 in der Innenschicht 173 zwischen den dielektrischen Schichten 171 und 172 angeordnet. Die dritte Erdungsstruktur 80 auf der Oberflächenschicht 174 und die fünfte Erdungsstruktur 81 auf der Innenschicht 173 sind durch eine Durchkontaktierung 180 elektrisch verbunden.
Die Durchkontaktierung 180 ist ein Beispiel eines Verbindungsleiters in den Ansprüchen.
In den obigen Ausführungsformen wurde hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen HN, welches durch den Verbinder 40 kommt, beschrieben. Jedoch kann hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen HN nicht durch den Verbinder 40 kommen.
Aufgrund von elektromagnetischer räumlicher Kopplung kann hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen HN beispielsweise entlang eines Weges kommen, welcher von dem Verbinder 40 verschieden ist.
Wenn hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen HN das Potenzial der Vorderseite oder der Rückseite der dielektrischen Schicht 171 ändert, ändert sich auch das Potenzial der anderen Seite. Die Potenziale, die sich bei gleicher Phase ändern, heben einander aufgrund einer Gleichtaktkopplung auf. Daher bleiben die Spannungen zwischen der Kommunikationsschaltung 50 und der dritten Erdungsstruktur 80 und zwischen der Kommunikationsschaltung 50 und der fünften Erdungsstruktur 81 unverändert.
Der Grund wird unten beschrieben.
Wenn hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen HN in die Kommunikationsschaltung 50 eindringt und die Spannung der
Kommunikationsschaltung 50 um ΔV ändert, ändert sich zunächst auch die
Spannung der fünften Erdungsstruktur 81, welche der Kommunikationsschaltung 50 zugewandt ist, um ΔV. Die Spannung der dritten Erdungsstruktur 80, welche mit der fünften Erdungsstruktur 81 durch die Durchkontaktierung 180 elektrisch verbunden ist, ändert sich auch um ΔV.
Daher bleibt die Spannung der Kommunikationsschaltung 50 und die Spannung der dritten Erdungsstruktur 80 gleich.
Wenn hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen HN in die dritte Erdungsstruktur 80 eindringt und die Spannung der dritten Erdungsstruktur 80 um ΔV ändert, ändert sich auch die Spannung der fünften Erdungsstruktur 81, welche mit der dritten Erdungsstruktur 80 durch die Durchkontaktierung 180 elektrisch verbunden ist, um ΔV. Daher ändert sich die Spannung der Kommunikationsschaltung 50, welche der fünften Erdungsstruktur 81 zugewandt ist, auch um ΔV.
Daher bleiben die Spannung der Kommunikationsschaltung 50 und die Spannung der dritten Erdungsstruktur 80 gleich.
Wenn hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen HN sowohl in die Kommunikationsschaltung 50 als auch in die dritte Erdungsstruktur 80 eindringt, bleiben die Spannung der Kommunikationsschaltung 50 und die Spannung der dritten Erdungsstruktur 80 ebenfalls gleich.
Wenn hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen HN durch einen Weg kommt, welcher von dem Verbinder 40 verschieden ist, unterscheidet sich die Spannung der Kommunikationsschaltung 50 nicht von der Spannung der dritten Erdungsstruktur 80, welche als das Referenzpotenzial der Kommunikationsschaltung 50 dient.
Daher ist es weniger wahrscheinlich, dass bei dem elektronischen Gerät 8 Fehlfunktionen der Kommunikationsschaltung 50 in den obigen Fällen auftreten.
Das Vorangegangene beschreibt einige beispielhafte Ausführungsformen zu Erläuterungszwecken. Obwohl die vorangegangene Diskussion bestimmte Ausführungsformen präsentiert hat, versteht der Fachmann, dass Änderungen in Form und Detail vorgenommen werden können, ohne von der größeren Idee und dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Dementsprechend sind die Beschreibung und die Zeichnungen eher als erläuternd denn als restriktiv zu verstehen. Diese detaillierte Beschreibung ist daher nicht als begrenzend aufzufassen, und der Umfang der Erfindung ist allein durch die beigefügten Ansprüche, zusammen mit dem vollem Umfang von Äquivalenten, welche solchen Ansprüchen zugeschrieben sind, definiert.
Bezugszeichenliste

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8: elektronisches Gerät
10: Gehäuse
11, 12: Vorsprung
20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29: Platine
30, 31, 32: Erdungsleitung
40: Verbinder
50: Kommunikationsschaltung
60: erste Erdungsstruktur
61: Erdungsleitungsverbinder
70: zweite Erdungsstruktur
71: Erdungsleitungsverbinder
80: dritte Erdungsstruktur
81: fünfte Erdungsstruktur
90: Induktivitätselement
91: Kupferfilmstruktur
100: Kapazitätselement
110: Schraube
130: Verbindungselement
140: parasitäre Kapazitätskomponente
150: vierte Erdungsstruktur
151: Erdungsleitungsverbinder
160: Varistorelement
170: Mehrschichtsubstrat
171, 172: dielektrische Schicht
173: Innenschicht
174: Oberflächenschicht
180: Durchkontaktierung
B1: Verbinderkörper
C, C0: Kapazität
DA: Abstand zwischen erster Erdungsstruktur und dritter Erdungsstruktur
DB: Abstand zwischen zweiter Erdungsstruktur und dritter Erdungsstruktur
DS1, DS2: Symmetrische-Kommunikation-Leitung
NS: Rauschquelle
HN: hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen
L: Induktivität
LN: niederfrequentes elektromagnetisches Rauschen
HHN: hochfrequentes elektromagnetisches Rauschen hoher Spannung
P1, P2, P3: Knoten
SW: Schirmungsleitung
T1, T2, T3: Anschluss

Claims

Platine (21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29), mit welcher eine Signalleitungsgruppe, die eine Erdungsleitung (SW) umfasst, verbunden ist und auf welcher eine Kommunikationsschaltung (50) montiert ist, wobei die Kommunikationsschaltung (50) eine Schaltung ist, welche ein durch die Signalleitungsgruppe empfangenes Signal oder ein durch die Signalleitungsgruppe zu übertragendes Signal verarbeitet, wobei die Platine (21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29) umfasst: eine erste Erdungsstruktur (60), mit welcher die Erdungsleitung (SW) der Signalleitungsgruppe verbindbar ist; eine zweite Erdungsstruktur (70), welche über ein Induktivitätselement (90) mit der ersten Erdungsstruktur (60) elektrisch verbunden ist und durch einen ersten Erdungsleiter (30) geerdet ist; und eine dritte Erdungsstruktur (80), welche über ein Kapazitätselement (100) mit der zweiten Erdungsstruktur (70) elektrisch verbunden ist, wobei die dritte Erdungsstruktur (80) von der ersten Erdungsstruktur (60) elektrisch isoliert ist und eine Erdungsstruktur ist, mit welcher ein Erdungsanschluss der Kommunikationsschaltung (50) verbunden ist; wobei ein zweiter Erdungsleiter (31) mit der ersten Erdungsstruktur (60) elektrisch verbunden ist und der erste Erdungsleiter (30) von dem zweiten Erdungsleiter (31) verschieden ist.
Platine (21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29) gemäß Anspruch 1, wobei ein kürzester Abstand (DA) zwischen der ersten Erdungsstruktur (60) und der dritten Erdungsstruktur (80) größer als ein kürzester Abstand (DB) zwischen der zweiten Erdungsstruktur (70) und der dritten Erdungsstruktur (80) ist.
Platine (21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29) gemäß Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: eine vierte Erdungsstruktur (150), welche über ein Varistorelement (160) mit der ersten Erdungsstruktur (60) elektrisch verbunden ist, wobei der zweite Erdungsleiter (31) mit der vierten Erdungsstruktur (150) elektrisch verbunden ist.
Platine (21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Induktivitätselement (90) eine Kupferfilmstruktur (91) umfasst.
Platine (21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend: eine erste dielektrische Schicht (171), welche ein erstes dielektrisches Material umfasst; eine zweite dielektrische Schicht (172), welche ein zweites dielektrisches Material umfasst; eine Innenschicht (173), welche zwischen der ersten dielektrischen Schicht (171) und der zweiten dielektrischen Schicht (172) liegt und eine fünfte Erdungsstruktur (81) umfasst; und eine äußerste Schicht (174), welche in Kontakt mit der ersten dielektrischen Schicht (171) liegt, wobei die äußerste Schicht (174) von der ersten dielektrischen Schicht (171) gegenüber der Innenschicht (173) liegt, wobei die erste Erdungsstruktur (60), die zweite Erdungsstruktur (70) und die dritte Erdungsstruktur (80) auf der äußersten Schicht (174) liegen, die dritte Erdungsstruktur (80) und die fünfte Erdungsstruktur (81) miteinander durch einen Verbindungsleiter (180), der sich durch die erste dielektrische Schicht (171) erstreckt, elektrisch verbunden sind, und die Kommunikationsschaltung (50) auf der äußersten Schicht (174) liegt und der fünften Erdungsstruktur (81) mit der äußersten Schicht (174) dazwischen zugewandt ist.
Platine (21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Induktivitätselement (90), das Kapazitätselement (100) und der erste Erdungsleiter (30) eine T-Typ-Filterschaltung bilden, deren Resonanzfrequenz von einer Frequenz des empfangenen Signals oder einer Frequenz des zu übertragenden Signals verschieden ist.
Elektronisches Gerät (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8), umfassend: die Platine (21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6; einen Verbinder (40), mit welchem die Signalleitungsgruppe verbindbar ist; und eine Verdrahtung, welche die Signalleitungsgruppe mit der Kommunikationsschaltung (50) durch den Verbinder (40) verbindet, wobei die Verdrahtung die Erdungsleitung (SW) mit der ersten Erdungsstruktur (60) verbindet.