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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1) Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft eine gedruckte Schaltungsplatte mit einer Abschlussstruktur
zum Herstellen einer Impedanzanpassung an eine Verdrahtungsleitung
zum Übertragen
eines elektrischen Signals auf der gedruckten Schaltungsplatte und,
im Besonderen, eine gedruckte Schaltungsplatte mit einer Abschlussstruktur,
die zur Verwendung beim Herstellen einer Impedanzanpassung an eine
Verdrahtungsleitung auf einer gedruckten Schaltungsplatte geeignet
ist, auf der eine Halbleitereinheit (die selbst eine Halbleitervorrichtung
wie beispielsweise eine LSI und ein Mehrchipmodul enthält) mit
einer internen Verdrahtungsleitung vorhanden ist, die einen Widerstand
hat, der höher
als jener einer Verdrahtungsleitung auf der gedruckten Schaltungsplatte
ist.
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2) Beschreibung der verwandten Technik
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Im
Allgemeinen enthält
eine elektronische Vorrichtung, wie beispielsweise ein Computersystem,
eine gedruckte Schaltungsplatte, auf die eine Halbleitervorrichtung
wie etwa eine LSI oder ein Mehrchipmodul montiert ist, (das nachfolgend manchmal
einfach als MCM bezeichnet sein kann), das eine Vielzahl von Halbleitervorrichtungen
enthält. Auf
einer gedruckten Schaltungsplatte des genannten Typs sind Halbleitervorrichtungen
und/oder MCMs durch Verdrahtungsleitungsmuster (die nachfolgend
einfach als Verdrahtungsleitungen bezeichnet sind) miteinander verbunden,
die als Signalübertragungsleitungen
zum Übertragen
von elektrischen Signalen (digitalen Signalen) dienen. Um ferner
die Qualität
der Signale zu gewährleisten,
die über
die Verdrahtungsleitungen übertragen
werden, wird jede der Verdrahtungsleitungen so abgeschlossen, dass eine
Impedanzanpassung hergestellt werden kann.
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Im
Folgenden sind unter Bezugnahme auf 7 bis 10 gewöhnliche
Abschlusssysteme beschrieben.
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7 und 8 zeigen
Systeme, bei denen der Abschluss auf der Empfangsseite bewirkt wird. Zuerst
wird das in 7 gezeigte System beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 7 sind ein Sendepuffer (Antriebselement) 100 und
ein Empfangspuffer 200 durch eine Verdrahtungsleitung (Signalübertragungsleitung, Übertragungsleitung) 110 miteinander verbunden.
Die Eingangsseite des Empfangspuffers 200 (ein Anschluss
der Verdrahtungsleitung 110 angrenzend an den Empfangspuffer 200)
ist durch einen Widerstand 120 geerdet, der einen Widerstandswert
Rg hat, und durch einen anderen Widerstand 121, der einen
Widerstandswert Rv hat, mit einer Energiezufuhr mit einer Spannung
V verbunden.
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Wenn
in diesem Fall die charakteristische Impedanz der Übertragungsleitung
der Verdrahtungsleitung 110 durch Zo dargestellt wird und
die Ausgangsimpedanz des Sendepuffers (Antriebselement) 100 durch
Zout dargestellt wird, ist die Anpassungsbedingung gegeben durch Zo = Rv//Rgund ist die Signalamplitude A
gegeben durch A = [(Rv//Rg)/(Rv//Rg + Zout)]·V,wobei Rv//Rg = Rv·Rg/(Rv
+ Rg)ist.
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Indessen
ist in dem in 8 gezeigten System der Widerstand 121 in
dem System von 7 weggelassen worden, und die
Eingangsseite des Empfangspuffers 200 (der Anschluss der
Verdrahtungsleitung 110 angrenzend an den Empfangspuffer 200)
ist durch einen Widerstand 130 geerdet, der einen Widerstandswert
R hat.
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In
diesem Fall ist die Anpassungsbedingung gegeben durch Zo
= Rund ist die Signalamplitude A gegeben durch A
= [R/(R + Zout)]·V.
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Durch
Verbinden des Widerstandes 120 und 121 oder des
Widerstandes 130, der einer der oben angegebenen Anpassungsbedingungen
genügt,
mit der Empfangsseite, um einen Abschluss der Empfangsseite zu bewirken,
kann die Impedanzanpassung durch eines der in 7 und 8 gezeigten Systeme
hergestellt werden, und da die Signalreflexion auf der Empfangsseite
unterdrückt
werden kann, leidet die Signalwellenform nicht unter einer Verzerrung
und wird deren Qualität
gewährleistet.
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Während das
in 7 gezeigte System hinsichtlich der Symmetrie der
Signalamplitude zu bevorzugen ist, sei erwähnt, da es zwei Widerstandsteile
erfordert, dass das in 8 gezeigte System, das nur einen
Widerstandsteil erfordert, manchmal als einfache Form verwendet
wird.
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Indessen
zeigt 9 ein System, bei dem der Abschluss auf der Sendeseite
bewirkt wird. Unter Bezugnahme auf 9 ist in
dem gezeigten System ein Widerstand 140 mit einem Widerstandswert
Rd zwischen einem Sendepuffer (Antriebselement) 100 und
einer Verdrahtungsleitung 110 seriell eingefügt.
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Die
Anpassungsbedingung in diesem Fall ist gegeben durch Zo
= Zout + Rd,und die Signalamplitude A ist gegeben durch A = V.
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Durch
das serielle Einfügen
des Widerstandes 140 auf der Sendeseite, der die oben angegebene
Anpassungsbedingung erfüllt,
kann eine Impedanzanpassung auch durch das in 9 gezeigte System
hergestellt werden. Selbst wenn in diesem Fall ein Signal auf der
Empfangsseite reflektiert wird und auf die Sendeseite gelangt, kann
die Signalreflexion auf der Sendeseite unterdrückt werden, und folglich leidet
die Signalwellenform nicht unter einer Verzerrung und wird ihre
Qualität
gewährleistet.
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Ferner
zeigt 10 ein gewöhnliches Abschlusssystem in
dem Fall, wenn eine bidirektionale Übertragung erfolgt. Unter Bezugnahme
auf 10 wird das in 7 gezeigte
Abschlusssystem auf den Abschluss an den gegenüberliegenden Enden einer Verdrahtungsleitung
(Signalübertragungsleitung) 110 angewendet,
durch die eine bidirektionale Übertragung
zwischen einem Empfangspuffer 101, der auf der Seite eines
Sendepuffers 100 vorgesehen ist, und einem Sendepuffer 201,
der auf der Seite eines Empfangspuffers 200 vorgesehen
ist, ausgeführt wird.
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Im
Besonderen ist die Ausgangsseite des Sendepuffers 100 (die
Eingangsseite des Empfangspuffers 101) durch einen Widerstand 150,
der einen Widerstandswert Rg1 hat, geerdet und durch einen anderen
Widerstand 151, der einen Widerstandswert Rv1 hat, mit
einer Energiezufuhr mit einer Spannung V verbunden. Indessen ist
die Eingangsseite des Empfangspuffers 200 (die Ausgangsseite
des Sendepuffers 201) durch einen Widerstand 160,
der einen Widerstandswert Rg2 hat, geerdet und durch einen anderen
Widerstand 161, der einen Widerstandswert Rv2 hat, mit
einer Energiezufuhr mit der Spannung V verbunden.
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In
diesem Fall ist die Anpassungsbedingung gegeben durch Zo
= Rv1//Rg1 = Rv2//Rg2und ist die Signalamplitude A gegeben
durch A = [(Rv1//Rg1//Rv2//Rg2)/(Rv1//Rg1//Rv2//Rg2
+ Zout)]·V,wobei Rv1//Rg1//Rv2//Rg2 = Rv1·Rg1·Rv2·Rg2/(Rv1·Rg1·Rv2 + Rg1·Rv2·Rg2 + Rv2·Rg2·Rv1 + Rg2·Rv1·Rg1)ist.
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Durch
Verbinden der Widerstände 150, 151 und 160, 161,
die die oben angegebene Anpassungsbedingung erfüllen, mit den gegenüberliegenden
Seiten der Verdrahtungsleitung 110, um einen Abschluss
zu bewirken, kann auch dort, wo eine bidirektionale Übertragung
erfolgt, eine Impedanzanpassung hergestellt werden; und da die Signalreflexion von
einer Seite der Verdrahtungsleitung 110 unterdrückt werden
kann, leidet die Signalwellenform nicht unter der Verzerrung und
wird ihre Qualität
gewährleistet.
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Jedoch
müssen
in den in 7, 8 und 10 gezeigten
Abschlusssystemen die Widerstände 120 und 121, 130, 150, 151, 160 und 161 montiert
werden, und falls eine erhöhte
Anzahl von solchen Verdrahtungsleitungen (Signalübertragungsleitungen) 110 auf
einer gedruckten Schaltungsplatte vorgesehen ist, nimmt folglich
dann auch die Anzahl der Abschlusswiderstände zu. Dadurch steigt der
Bedarf an physischem Raum zum Montieren einer großen Anzahl
von Abschlusswiderständen,
wodurch die Montageeffektivität
reduziert wird und auch die Kosten erhöht werden.
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Da
ferner die Signalamplitude auf der Empfangsseite durch den Abschlusswiderstand
abfällt,
ist es erforderlich, um eine ausreichende Signalamplitude zu gewährleisten,
die Antriebskapazität
des Sendepuffers 100 anzuheben und die Ausgangsimpedanz
Zout der Sendeseite zu verringern. Falls die Antriebskapazität des Sendepuffers 100 jedoch
angehoben wird, nimmt dann, da die Größe des Sendepuffers 100 zunimmt
und der durch den Sendepuffer 100 in der LSI belegte Bereich
zunimmt, die Anzahl der Signale ab, die aus der einzelnen LSI extrahiert werden
kann. Das gerade beschriebene Problem fällt besonders bei solch einer
bidirektionalen Übertragung
noch mehr auf, bei der die gegenüberliegenden Enden
der Verdrahtungsleitung 110 so abgeschlossen werden müssen, wie
es aus 10 ersichtlich ist.
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Da
ferner in Abschlusssystemen der Empfangsseite die Verdrahtungsleitung 110 durch
einen Abschlusswiderstand mit Erde oder einer Energiezufuhr verbunden
ist, fließt
immer ein Strom von der Sendeseite, auch wenn keine Veränderung
eines Signals zu verzeichnen ist. Demzufolge nimmt die Energiestreuung
der Sendeseite so sehr zu. Wenn die Energiestreuung zunimmt, nimmt
ferner auch das Rauschen durch eine Energiezufuhr zu, das einen Faktor
einer Fehlfunktion darstellt.
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Obwohl
andererseits in dem Abschlusssystem der Sendeseite, das in 9 gezeigt
ist, solch eine Situation, dass die Signalamplitude auf der Empfangsseite
abnimmt oder die Energiestreuung auf der Sendeseite zunimmt, wie
in den 7, 8 und 10 gezeigten
Abschlusssystemen, nicht vorkommt, ist es dennoch erforderlich,
den Widerstand 140 zu montieren. Falls die Anzahl von solchen
Verdrahtungsleitungen (Signalübertragungsleitungen) 100 auf
der gedruckten Schaltungsplatte zunimmt, nimmt deshalb dann auch
die Anzahl der Abschlusswiderstände
zu, wodurch es zu einer Vergrößerung des
physischen Raums auf Grund des Montierens einer großen Anzahl
von Abschlusswiderständen
und zu einem Abfall der Montageeffektivität und weiterhin zu einer Erhöhung der
Kosten kommt.
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Ferner
ist ein Abschlussverfahren in der japanischen offengelegten Patentanmeldung
Nr. Heisei 7-73212 offenbart, bei dem ein Abschlusswiderstand nicht
als diskreter Teil montiert wird, sondern eine Verdrahtungsleitung
selbst einen bestimmten Widerstandswert hat, so dass die Anpassung
der Schaltungsanordnung hergestellt wird. Gemäß dem Verfahren wird eine Impedanz,
die zum Herstellen der Anpassung der Schaltungsanordnung erforderlich
ist, gleichförmig
auf eine Verdrahtungsleitung zwischen einem Element der Signalausgangsseite und
einem Element der Signaleingangsseite verteilt. Folglich kann die
Verdrahtungsleitung selbst mit einer Funktion als Abschlusswiderstand
versehen sein und wird die Notwendigkeit eines diskreten Teils zum Herstellen
der Anpassung der Schaltungsanordnung eliminiert.
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Wenn
jedoch eine Impedanz, die zum Herstellen der Anpassung der Schaltungsanordnung
erforderlich ist, gleichförmig
auf eine Verdrahtungsleitung verteilt wird, kann die Verdrahtungsleitung
als Abschlusswiderstand fungieren, falls die Länge der Verdrahtungsleitung
kurz genug ist; wenn aber die Verdrahtungsleitungslänge zunimmt,
wird jener Teil des Widerstandes der Verdrahtungsleitung, der als Abschlusswiderstand
dient, so auf die gesamte Verdrahtungsleitung verteilt, dass der
Abschlusswiderstand insgesamt verlorengeht, wodurch die Herstellung
der Anpassung der Schaltungsanordnung scheitert und es folglich
zu einem Abfall der Qualität
der Signalwellenform kommt. Beispiele für eine Wellenform (Resultat
einer Simulation), deren Qualität
als Resultat einer gleichförmigen
Verteilung einer Impedanz auf eine Verdrahtungsleitung abfällt, sind
in 3 und 4 durch gestrichelte Kurven
angegeben. Die Wellenformen werden nachfolgend zusammen mit Wellenformen
eingehend beschrieben, die durch eine Vorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erhalten werden. Dennoch hat das Abschlussverfahren,
bei dem ein Abschlusswiderstand auf eine Verdrahtungsleitung verteilt
wird, die zu lösende
Aufgabe, dass die Länge
einer Verdrahtungsleitung nicht genug vergrößert werden kann, da durch
eine Vergrößerung der Länge der
Verdrahtungsleitung die Qualität
der Signalwellenform im Vergleich zu einem alternativen Verfahren,
bei dem ein Abschlusswiderstand auf konzentrierte Weise an einem
Ende der Verdrahtungsleitung vorgesehen wird, verschlechtert wird.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Vorsehen einer gedruckten
Schaltungsplatte, die eine Abschlussstruktur enthält, bei
der die Impedanzanpassung mit Sicherheit auch bei einer langen Verdrahtungsleitung
hergestellt werden kann, ohne einen diskreten Teil als Abschlusswiderstand
zu verwenden. Die Erfindung ist in den beiliegenden unabhängigen Ansprüchen beschrieben,
auf die jetzt Bezug genommen werden sollte. Ferner sind bevorzugte
Merkmale in den zu ihnen hinzugefügten Unteransprüchen enthalten.
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Um
das oben beschriebene Ziel zu erreichen, ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung eine gedruckte Schaltungsplatte vorgesehen, die eine Halbleitereinheit
umfasst, und eine Abschlussstruktur zum Herstellen einer Impedanzanpassung
an eine Verdrahtungsleitung der gedruckten Schaltungsplatte, die
ein elektrisches Signal von der Halbleitereinheit auf der gedruckten
Schaltungsplatte überträgt, welche
Abschlussstruktur eine interne Verdrahtungsleitung enthält, die
mit einem Signalausgangsanschluss in der Halbleitereinheit verbunden ist
und mit einem Widerstandswert gebildet ist, der eine Impedanzanpassungsbedingung
der Verdrahtungsleitung der gedruckten Schaltungsplatte erfüllt, die
mit dem Signalausgangsanschluss verbunden ist.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine gedruckte Schaltungsplatte
vorgesehen, die eine Vielzahl von Halbleitereinheiten umfasst, und
eine Abschlussstruktur zum Herstellen der Impedanzanpassung an eine
Verdrahtungsleitung der gedruckten Schaltungsplatte, die ein elektrisches
Signal zwischen einem Paar der Halbleitereinheiten auf der gedruckten
Schaltungsplatte bidirektional überträgt, welche
Abschlussstruktur interne Verdrahtungsleitungen enthält, die
mit Signaleingangs-/-ausgangsanschlüssen der Halbleitereinheiten
verbunden sind und mit Widerstandswerten gebildet sind, die eine
Impedanzanpassungsbedingung der Verdrahtungsleitung der gedruckten
Schaltungsplatte erfüllen,
die mit den Signaleingangs-/-ausgangsanschlüssen verbunden ist.
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Die
Halbleitereinheit oder jede der Halbleitereinheiten kann eine Halbleitervorrichtung
sein, die eine LSI enthält,
oder ein Mehrchipmodul, bei dem eine Vielzahl von Halbleitervorrichtungen
auf eine Schaltungsplatte montiert ist.
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In
jeder der gedruckten Schaltungsplatten mit der oben beschriebenen
Konstruktion fungiert die interne Verdrahtungsleitung jeder Halbleitereinheit als
Abschlusswiderstand zum Herstellen der Impedanzanpassung an die
Verdrahtungsleitung der gedruckten Schaltungsplatte. Insbesondere
durch Bilden einer internen Verdrahtungsleitung mit einem Widerstandswert,
der eine Impedanzanpassungsbedingung in der Halbleitereinheit erfüllt, wird
die interne Verdrahtungsleitung als Abschlusswiderstand angeordnet.
Daher kann eine Impedanzanpassung an die Verdrahtungsleitung der
gedruckten Schaltungsplatte hergestellt werden, ohne einen diskreten
Teil als Abschlusswiderstand zu verwenden, auch wenn die Verdrahtungsleitung
der gedruckten Schaltungsplatte, die mit dem Signalausgangsanschluss
oder dem Signaleingangs-/-ausgangsanschluss verbunden ist, lang
ist.
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Wenn
jede Halbleitereinheit eine Halbleitervorrichtung mit einer LSI
oder ein Mehrchipmodul ist, kann dann, da eine interne Verdrahtungsleitung
der Halbleitervorrichtung oder des Mehrchipmoduls gewöhnlich dünner als
eine Verdrahtungsleitung einer gedruckten Schaltungsplatte ist und
einen höheren Widerstand
hat, die interne Verdrahtungsleitung lediglich durch Einstellen
der Länge
der internen Verdrahtungsleitung, die den Widerstandswert hat, der die
Impedanzanpassungsbedingung erfüllt,
ohne Weiteres gebildet werden, ohne einen speziellen Verdrahtungsleitungsprozess
auszuführen.
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Da
auf diese Weise bei jeder der oben beschriebenen gedruckten Schaltungsplatten
die interne Verdrahtungsleitung jeder Halbleitereinheit eine Funktion
als Abschlusswiderstand hat und als Abschlusswiderstand angeordnet
ist, kann dann, auch wenn die Verdrahtungsleitung der gedruckten
Schaltungsplatte lang ist, die Impedanzanpassung an die Verdrahtungsleitung
der gedruckten Schaltungsplatte hergestellt werden, ohne einen diskreten
Teil als Abschlusswiderstand zu verwenden und ohne einen Abfall
der Signalamplitude auf der Empfangsseite oder eine Erhöhung der
Energiestreuung auf der Sendeseite herbeizuführen.
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Während die
Qualität
der Signalwellenform gewährleistet
wird, kann daher die Notwendigkeit eines spezifischen Abschlusswiderstandes
eliminiert werden, der gewöhnlich
als diskreter Teil gebildet wird. Demzufolge kann der Raum auf der
gedruckten Schaltungsplatte effektiv genutzt werden und kann die
Montageeffektivität
verbessert werden. Ferner können
die Ausgaben für
solche Widerstände
und für eine
Montageoperation für
solche Widerstände
eliminiert werden, und demzufolge können die Kosten reduziert werden.
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Da
weiterhin die Signalamplitude keinen Abfall auf der Empfangsseite
aufweist, ist es nicht erforderlich, die Antriebskapazität eines
Sendepuffers anzuheben, und jeglicher Nachteil kann eliminiert werden,
der durch eine Vergrößerung der
Maße des Sendepuffers
verursacht wird.
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Des
Weiteren wird die Notwendigkeit des Erhöhens der Energiestreuung auf
der Sendeseite eliminiert und kann das Rauschen durch eine Energiezufuhr,
das zu einem Faktor einer Fehlfunktion wird, unterdrückt werden.
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Besonders
bei einer Verdrahtungsleitung, über
die eine bidirektionale Übertragung
erfolgt, können,
da gewöhnlich
eine große
Anzahl von Abschlusswiderständen
erforderlich ist, die oben beschriebenen Effekte noch signifikanter
erreicht werden, indem eine der Abschlussstrukturen der vorliegenden
Erfindung angewendet wird, die oben beschrieben sind.
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Die
obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in
Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen hervor, in denen gleiche
Teile oder Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Ansicht, die eine Abschlussstruktur für eine Verdrahtungsleitung
einer gedruckten Schaltungsplatte gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine gedruckte Schaltungsplatte
schematisch zeigt, auf die die Abschlussstruktur gemäß der ersten
Ausführungsform
angewendet wird;
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3 ist
eine graphische Darstellung, die ein Beispiel für eine Signalwellenform (Resultat
einer Simulation), die durch die Abschlussstruktur gemäß der ersten
Ausführungsform
erhalten wird, im Vergleich zu einer anderen Wellenform zeigt, die
erhalten wird, wenn kein Abschlusswiderstand vorgesehen ist, und
zu einer weiteren Wellenform, die erhalten wird, wenn ein Abschlusswiderstand
auf eine Verdrahtungsleitung gleichförmig verteilt wird;
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4 ist
eine graphische Darstellung, die ein anderes Beispiel für eine Signalwellenform
(Resultat einer Simulation), die durch die Abschlussstruktur gemäß der ersten
Ausführungsform
erhalten wird, im Vergleich zu einer anderen Wellenform zeigt, die
erhalten wird, wenn kein Abschlusswiderstand vorgesehen ist, und
zu einer weiteren Wellenform, die erhalten wird, wenn ein Abschlusswiderstand
auf eine Verdrahtungsleitung gleichförmig verteilt wird;
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5 ist
eine schematische Ansicht, die eine Abschlussstruktur für eine Verdrahtungsleitung
der gedruckten Schaltungsplatte gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine gedruckte Schaltungsplatte
schematisch zeigt, auf die die Abschlussstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform
angewendet wird;
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7 ist
eine schematische Ansicht, die ein gewöhnliches Abschlusssystem einer
Empfangsseite zeigt;
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8 ist
eine ähnliche
Ansicht, die jedoch ein gewöhnliches
anderes Abschlusssystem einer Empfangsseite zeigt;
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9 ist
eine schematische Ansicht, die ein gewöhnliches Abschlusssystem einer
Sendeseite zeigt; und
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10 ist
eine schematische Ansicht, die ein gewöhnliches Abschlussverfahren
zeigt, das verwendet wird, wenn eine bidirektionale Übertragung
erfolgt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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A. Erste Ausführungsform
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Unter
Bezugnahme zuerst auf 2 sind zwei MCMs 2A und 2B als
Halbleitereinheiten auf eine gedruckte Schaltungsplatte 1 montiert,
auf die eine Abschlussstruktur gemäß einer ersten bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung angewendet wird. Das MCM 2A enthält zwei
LSIs (Halbleitervorrichtungen) 3A und 3B auf einer MCM-Schaltungsplatte 2a. Ähnlich enthält das MCM 2B zwei
LSIs (Halbleitervorrichtungen) 4A und 4B auf einer
MCM-Schaltungsplatte 2b. Interne Verdrahtungsleitungen
(siehe Bezugszeichen 11 und 15) der MCMs 2A und 2B sind
gewöhnlich
dünner
als Verdrahtungsleitungen (siehe Bezugszeichen 13) auf der
gedruckten Schaltungsplatte 1, und die Widerstände der
internen Verdrahtungsleitungen sind ungefähr 10-mal höher als jene der Verdrahtungsleitungen
auf der gedruckten Schaltungsplatte 1.
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Die
Abschlussstruktur gemäß der ersten Ausführungsform
ist vorgesehen, um eine Impedanzanpassung an die Verdrahtungsleitung 13 der
gedruckten Schaltungsplatte zur Verbindung eines Ausgangsstiftes
(Signalausgangsanschluss) 12 des MCM 2A und eines
Eingangsstiftes (Signaleingangsanschluss) 14 des MCM 2B auf
der gedruckten Schaltungsplatte 1 herzustellen.
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In
der Abschlussstruktur gemäß der ersten Ausführungsform
ist die interne Verdrahtungsleitung 11, die einen Sendepuffer
(Antriebselement) 10 der LSI 3A und den Ausgangsstift 12 in
dem MCM 2A verbindet, mit einer Länge gebildet, die einem Widerstandswert
Rline entspricht, der eine Impedanzanpassungsbedingung der Verdrahtungsleitung 13 der gedruckten
Schaltungsplatte erfüllt,
und führt
somit eine Funktion als Abschlusswiderstand der Sendeseite aus.
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Wenn
die charakteristische Impedanz der Verdrahtungsleitung 13 der
gedruckten Schaltungsplatte hierbei durch Zo dargestellt wird und
die Ausgangsimpedanz des Sendepuffers 10 durch Zout dargestellt
wird, ist die Anpassungsbedingung gegeben durch Zo
= Zout + Rline.
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Es
sei erwähnt,
dass dann, wenn die Energiezufuhrspannung durch V dargestellt wird,
die Signalamplitude A gegeben ist durch A = V.
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Ferner
ist in dem MCM 2B auf der Empfangsseite der Eingangsstift 14,
der mit der Verdrahtungsleitung 13 der gedruckten Schaltungsplatte
verbunden ist, mit einem Empfangspuffer 20 der LSI 3B durch
die interne Verdrahtungsleitung 15 verbunden. Die interne
Verdrahtungsleitung 15 ist dünner als die Verdrahtungsleitung 13 der
gedruckten Schaltungsplatte und hat einen gewissen Widerstandswert.
Jedoch hat der Widerstand (interne Verdrahtungsleitung 15),
der auf der Empfangsseite vorhanden ist, wenig Einfluss auf die
Signalqualität.
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In
der Abschlussstruktur gemäß der ersten Ausführungsform
mit der oben beschriebenen Konstruktion weist dann, wenn ein elektrisches
Signal (digitales Signal) von dem Sendepuffer 10 der LSI 3A des
MCM 2A zu dem Empfangspuffer 20 der LSI 3B des
MCM 2B durch die interne Verdrahtungsleitung 11,
den Ausgangsstift 12, die Verdrahtungsleitung 13 der
gedruckten Schaltungsplatte, den Eingangsstift 14 und die
interne Verdrahtungsleitung 15 übertragen wird, die interne
Verdrahtungsleitung 11 des MCM 2A eine Funktion
als Abschlusswiderstand zum Herstellen der Impedanzanpassung an
die Verdrahtungsleitung 13 der gedruckten Schaltungsplatte
auf.
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Mit
anderen Worten: indem die interne Verdrahtungsleitung 11 in
dem MCM 2A so gebildet wird, dass sie eine Länge entsprechend
dem Widerstandswert Rline hat, der die Impedanzanpassungsbedingung
(Zo = Zout + Rline) erfüllt,
die oben angegeben ist, wird die interne Verdrahtungsleitung 11 auf
konzentrierte Weise als Abschlusswiderstand angeordnet.
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Zum
Beispiel wird angenommen, dass die Ausgangsimpedanz Zout des Sendepuffers 10 der LSI 3A 30 Ω beträgt, der
Widerstandswert der internen Verdrahtungsleitung 11 des
MCM 2A pro Einheitsverdrahtungsleitungslänge 10 Ω/cm beträgt und die
charakteristische Impedanz Zo der Verdrahtungsleitung 13 der
gedruckten Schaltungsplatte 50 Ω beträgt. Da in
diesem Fall die Bedingung zur vollständigen Anpassung Zo = Zout
+ Rline lautet, ist 50 Ω = 30 Ω + 10 Ω/cm × 2 cm.
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Folglich
kann durch Einstellen der internen Verdrahtungsleitung 11 zwischen
dem Sendepuffer 10 und dem Ausgangsstift 12 derart,
dass sie eine Länge
von 2 cm hat, eine Abschlussstruktur gebildet werden, die die vollständige Impedanzanpassung herstellt.
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3 und 4 zeigen
verschiedene Beispiele einer Signalwellenform (Simulationsresultat), die
unter Verwendung der Abschlussstruktur gemäß der ersten Ausführungsform
erhalten wird, im Vergleich zu Signalwellenformen, die erhalten
werden, wenn kein Abschlusswiderstand enthalten ist und wenn ein
Abschlusswiderstand gleichförmig
auf eine Verdrahtungsleitung verteilt ist. Es sei erwähnt, dass bei
der tatsächlich
ausgeführten
Simulation für
die Verdrahtungsleitung 13 der gedruckten Schaltungsplatte
ein Modell verwendet wurde, dessen charakteristische Impedanz 50 Ω betrug
und das allgemein verwendet wird. Indessen wurde bei der Simulation der
Signalwellenform, bei der ein Abschlusswiderstand gleichförmig auf
eine Verdrahtungsleitung verteilt war, ein Modell verwendet, dessen
charakteristische Impedanz von 50 Ω als Gleichstromwiderstand auf
eine Verdrahtungsleitung verteilt war.
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In 3 sind
Simulationsresultate gezeigt, bei denen die Verdrahtungsleitung 13 der
gedruckten Schaltungsplatte 100 cm lang war und die Ausgangsimpedanz
des Sendepuffers 10 30 Ω betrug.
Eine Kurve in Form einer durchgehenden Linie kennzeichnet die Signalwellenform,
als keine Abschlussstruktur enthalten war [die MCM-Verdrahtungsleitung
(interne Verdrahtungsleitung) hatte einen Widerstand von im Wesentlichen
Null], und eine Kurve in Form einer gestrichelten Linie kennzeichnet
die Signalwellenform, als der Abschlusswider stand gleichförmig auf
eine Verdrahtungsleitung verteilt war. Indessen kennzeichnet eine
Kurve in Form einer Strichpunktlinie die Signalwellenform, als die
Abschlussstruktur gemäß der ersten
Ausführungsform
eingesetzt wurde (als die interne Verdrahtungsleitung 11 von
10 Ω/cm
mit der Länge
von 2 cm gebildet war).
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Demgegenüber zeigt 4 Simulationsresultate,
bei denen die Verdrahtungsleitung 13 der gedruckten Schaltungsplatte
100 cm lang war und die Ausgangsimpedanz des Sendepuffers 10 10 Ω betrug.
In 4 kennzeichnet eine Kurve in Form einer durchgehenden
Linie die Signalwellenform, als keine Abschlussstruktur enthalten
war [die MCM-Verdrahtungsleitung (interne Verdrahtungsleitung) hatte
einen Widerstand von im Wesentlichen Null], und eine Kurve in Form
einer gestrichelten Linie kennzeichnet die Signalwellenform, als
der Abschlusswiderstand gleichförmig
auf eine Verdrahtungsleitung verteilt war. Indessen kennzeichnet
eine Kurve in Form einer Strichpunktlinie die Signalwellenform,
als die Abschlussstruktur gemäß der ersten
Ausführungsform eingesetzt
wurde (als die interne Verdrahtungsleitung 11 von 10 Ω/cm mit
der Länge
von 4 cm gebildet war).
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Die
Qualität
der Übertragungswellenform wird
höher,
wenn die Größenveränderung
bei Veränderung
von der Stufe 0 auf die Stufe 1 abnimmt. Wie aus den in 3 und 4 gezeigten
Simulationsresultaten ersichtlich ist, ist dann, wenn keine Abschlussstruktur
enthalten ist (Kurven mit durchgehenden Linien), die Größenveränderung
sehr groß und
die Qualität
der Signalwellenform sehr niedrig. Wenn indessen der Abschlusswiderstand
gleichförmig
auf die Verdrahtungsleitung verteilt ist (Kurven mit gestrichelten
Linien), steigt die Wellenform nach der Veränderung von der Stufe 0 auf
die Stufe 1 allmählich
an, und deshalb hat die Wellenform keine hohe Qualität. Im Gegensatz
dazu ist, wenn die Abschlussstruktur gemäß der vorliegenden Ausführungsform
angewendet wird (Kurven mit Strichpunktlinien), die Wellenform nach
Veränderung
von der Stufe 0 auf die Stufe 1 stabil und hat eine hohe Qualität.
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Auf
diese Weise kann mit der Abschlussstruktur gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, da die interne Verdrahtungsleitung 11 des
MCM 2A eine Funktion als Abschlusswiderstand hat und auf
konzentrierte Weise als Abschlusswiderstand angeordnet ist, selbst
wenn die Verdrahtungsleitung 13 der gedruckten Schaltungsplatte
lang ist, der Impedanz der Verdrahtungsleitung 13 der gedruckten
Schaltungsplatte mit Sicherheit entsprochen werden, ohne einen diskreten
Teil als Abschlusswiderstand zu verwenden und ohne einen Abfall
der Signalamplitude auf der Sendeseite oder eine Vergrößerung der
Energiestreuung auf der Sendeseite zu verursachen.
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Daher
kann ein Abschlusswiderstand, der in Form eines diskreten Teiles
gebildet ist, eliminiert werden, während die Qualität der Signalwellenform gewährleistet
wird, und der Raum auf der gedruckten Schaltungsplatte 1 kann
effektiv genutzt werden, und die Montageeffektivität kann signifikant
verbessert werden. Außerdem
werden die Kosten, die für
solche Widerstände
und für
deren Montageoperationen benötigt
werden, eliminiert, und demzufolge können die Kosten verringert
werden.
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Da
ferner die Signalamplitude keinen Abfall auf der Empfangsseite aufweist,
ist ein Anheben der Antriebskapazität des Sendepuffers 10 nicht
erforderlich, und jeder Nach teil, der durch eine Vergrößerung der
Maße des
Sendepuffers 10 verursacht werden könnte, kann eliminiert werden.
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Weiterhin
wird die Notwendigkeit zum Erhöhen
der Energiestreuung auf der Sendeseite eliminiert, und das Rauschen
durch eine Energiezufuhr, das eine Ursache für eine Fehlfunktion darstellt,
kann unterdrückt
werden.
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Da
ferner die interne Verdrahtungsleitung 11 mit solch einer
Konstruktion, wie sie oben beschrieben ist, durch einen gewöhnlichen
Verdrahtungsprozess für
die MCM-Schaltungsplatte 2a gebildet wird, kann die interne
Verdrahtungsleitung 11 mit einem Widerstandswert Rline,
der einer Impedanzanpassungsbedingung gerecht wird, ohne weiteres
lediglich durch Einstellen der Länge
der internen Verdrahtungsleitung 11 gebildet werden, ohne
irgendeinen speziellen Verdrahtungsprozess zu erfordern.
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B. Zweite Ausführungsform
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5 zeigt
eine Abschlussstruktur für
eine Verdrahtungsleitung der gedruckten Schaltungsplatte gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, und 6 zeigt schematisch
in perspektivischer Ansicht eine gedruckte Schaltungsplatte, auf
die die Abschlussstruktur der zweiten Ausführungsform angewendet wird. Es
sei erwähnt,
dass in 5 und 6 die gleichen Elemente
wie in 1 und 2 mit den gleichen Bezugszeichen
versehen sind und eine überlappende
Beschreibung von ihnen hierin weggelassen wird, um Redundanz zu
vermeiden.
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Unter
Bezugnahme zuerst auf 6 sind auch zwei MCMs 2A und 2B als
Halbleitereinheiten auf eine gedruckte Schaltungsplatte 1 montiert,
auf die die Abschlussstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform ähnlich wie
in der ersten Aus führungsform angewendet
wird. In der zweiten Ausführungsform enthalten
LSIs 3A und 3B, die in den MCMs 2A und 2B vorgesehen
sind, anstelle des Sendepuffers 10 und des Empfangspuffers 20,
die zuvor beschrieben wurden, jedoch bidirektionale Puffer (Sende-
und Empfangselemente) 10' und 20', und ein Eingangs-/Ausgangsstift
(Signaleingangs-/-ausgangsanschluss) 17 des MCM 2A und
ein Eingangs-/Ausgangsstift (Signaleingangs-/-ausgangsanschluss) 18 des
MCM 2B sind durch eine Verdrahtungsleitung 13 der
gedruckten Schaltungsplatte miteinander verbunden, so dass ein elektrisches
Signal (digitales Signal) zwischen den LSIs 3A und 3B bidirektional übertragen
werden kann.
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Die
Abschlussstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform
ist vorgesehen, um die Impedanzanpassung an die Verdrahtungsleitung 13 der
gedruckten Schaltungsplatte herzustellen, die den Eingangs-/Ausgangsstift 16 des
MCM 2A und den Eingangs-/Ausgangsstift 18 des
MCM 2B auf der gedruckten Schaltungsplatte 1 miteinander
verbindet, wie zuvor beschrieben. Unter Bezugnahme nun auf 5 und 6 ist
in der Abschlussstruktur gemäß der zweiten
Ausführungsform
eine interne Verdrahtungsleitung 16, die den bidirektionalen
Puffer 10' der LSI 3A und
den Eingangs-/Ausgangsstift 17 in dem MCM 2A miteinander
verbindet, mit einer Länge
gebildet, die einem Widerstandswert Rline1 entspricht, der einer
Impedanzanpassungsbedingung der Verdrahtungsleitung 13 der
gedruckten Schaltungsplatte genügt
und eine Funktion als Abschlusswiderstand aufweist. Ähnlich ist
eine interne Verdrahtungsleitung 19, die den bidirektionalen
Puffer 20' der
LSI 3B und den Eingangs-/Ausgangsstift 18 in dem
MCM 2B miteinander verbindet, mit einer Länge gebildet,
die einem Widerstandswert Rline2 entspricht, der die Impedanzanpassungsbedingung
der Verdrahtungsleitung 13 der gedruckten Schaltungsplatte
erfüllt
und eine Funktion als Abschlusswiderstand aufweist.
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Wenn
hier die charakteristische Impedanz der Verdrahtungsleitung 13 der
gedruckten Schaltungsplatte durch Zo dargestellt wird und die Ausgangsimpedanzen
der bidirektionalen Puffer 10' und 20' durch Zout1 bzw. Zout2 dargestellt
werden, ist die Anpassungsbedingung gegeben durch Zo
= Zout1 + Rline1 = Zout2 + Rline2.
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Es
sei erwähnt,
dass dann, wenn die Energiezufuhrspannung durch V dargestellt wird,
die Signalamplitude A gegeben ist durch A = V.
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Wenn
in der Abschlussstruktur gemäß der zweiten
Ausführungsform
mit der oben beschriebenen Konstruktion ein elektrisches Signal
(digitales Signal) bidirektional zwischen dem bidirektionalen Puffer 10' der LSI 3A des
MCM 2A und dem bidirektionalen Puffer 20' der LSI 3B des
MCM 2B durch die interne Verdrahtungsleitung 16,
den Eingangs-/Ausgangsstift 17, die Verdrahtungsleitung 13 der
gedruckten Schaltungsplatte, den Eingangs-/Ausgangsstift 18 und
die interne Verdrahtungsleitung 19 übertragen wird, fungieren die
interne Verdrahtungsleitung 16 des MCM 2A und
die interne Verdrahtungsleitung 19 des MCM 2B als
Abschlusswiderstände
zum Herstellen einer Impedanzanpassung an die Verdrahtungsleitung 13 der
gedruckten Schaltungsplatte.
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Insbesondere
sind durch das Bilden der internen Verdrahtungsleitungen 16 und 19 in
den MCMs 2A und 2B mit Längen entsprechend den jeweiligen
Widerstandswerten Rline1 und Rline2, die der Impedanzanpassungsbedingung
(Zo = Zout1 + Rline1 = Zout2 + Rline2) genügen, die oben angegeben ist, die
internen Verdrahtungsleitungen 16 und 19 auf konzentrierte
Weise individuell als Abschlusswiderstände angeordnet.
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Zum
Beispiel wird angenommen, dass die Ausgangsimpedanzen Zout1 und
Zout2 der bidirektionalen Puffer 10' und 20' 30 Ω betragen und die Widerstandswerte
der internen Verdrahtungsleitungen 16 und 19 in
den MCMs 2A und 2B pro Einheitsverdrahtungsleitungslänge 10 Ω/cm betragen,
während sich
die charakteristische Impedanz Zo der Verdrahtungsleitung 13 der
gedruckten Schaltungsplatte auf 50 Ω beläuft.
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In
diesem Fall ist die Bedingung zur vollständigen Anpassung da Zo = Zout1
+ Rline1 = Zout2 + Rline2 ist, gegeben durch 50 Ω = 30 Ω + 10 Ω/cm × 2 cm.
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Folglich
können
Abschlussstrukturen, durch die die vollständige Impedanzanpassung hergestellt wird,
durch Einstellen der internen Verdrahtungsleitungen 16 und 19 zwischen
den bidirektionalen Puffern 10' und 20' und den Eingangs-/Ausgangsstiften 17 und 18 gebildet
werden, so dass sie 2 cm lang sein können. Es sei erwähnt, dass
der Widerstand, der auf der Empfangsseite vorhanden ist, wenig Einfluss
auf die Signalqualität
hat.
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Auf
diese Weise können
auch mit der Abschlussstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ähnliche
Effekte wie jene der ersten Ausführungsform
erreicht werden. Während
insbesondere eine Abschlussstruktur zum bidirektionalen Übertragen
normalerweise eine große Anzahl
von Abschlusswiderständen
erfordert, kann dann, wenn die Abschlussstruktur der vorliegenden Erfindung
wie in der zweiten Ausführungsform
auf die bidirektionale Übertragung
angewendet wird, die Notwendigkeit solch einer großen Anzahl von
Abschlusswiderständen
eliminiert werden, und die Effekte, die durch die erste Ausführungsform
erreicht werden, werden noch signifikanter erreicht.
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C. Anderes
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Es
sei erwähnt,
dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen
spezifischen Ausführungsformen
begrenzt ist und in verschiedenen Formen ausgeführt werden kann, ohne vom Grundgedanken
oder Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Während zum
Beispiel jede der Halbleitereinheiten in den oben beschriebenen
Ausführungsformen
ein MCM ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt,
und die Halbleitereinheit bei der vorliegenden Erfindung kann eine
Halbleitervorrichtung wie etwa eine LSI sein. Zum Beispiel können durch
Einstellen einer internen Verdrahtungsleitung auf einem LSI-Chip
zur Verbindung eines Puffers in der LSI und eines Anschlusses der
LSI, so dass sie als Abschlusswiderstand fungieren kann, ähnliche Effekte
wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen erreicht werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die speziell beschriebene Ausführungsform
begrenzt, und Veränderungen
und Abwandlungen können
vorgenommen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.