JP2000113740A - 信号接続 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 種々の構成要素３、４および／または構成モ
ジュールを互いに接続している少なくとも２つの電気導
体１、２；Ｓ、Ｍから成る信号接続であって、強い磁気
的な擾乱の際にも、また構成要素または構成モジュール
の配置に無関係に、確実かつ経済的な信号伝達が保証さ
れる信号接続を提供する。 【解決手段】 少なくとも１つの追加的な電気導体５；
Ｚが少なくとも両側で両方の電気導体１、２；Ｓ、Ｍの
１つと、磁気的な擾乱場Ｂにより誘起される電圧Ｕｉｎ
ｄ１、Ｕｉｎｄ２が補償されるように接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、種々の構成要素お
よび／または構成モジュールを互いに接続している少な
くとも２つの電気導体から成る信号接続に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような信号接続は、たとえば少なく
とも２つの電気導体を介してＴＴＬ‐ＩＣをオプトカプ
ラーと接続するための役割をする。少なくとも２つの電
気導体のうちたとえば１つは接地線としての役割をし、
また他の電気導体は信号線としての役割をする。

【０００３】磁気的に強く乱されている環境、たとえば
磁気共鳴装置に隣接する環境または電力用トランジスタ
に隣接する環境では、電気導体のなかに、確実な信号伝
達を不可能にする機能擾乱を生ずるかもしれないような
高い電圧が誘起され得る。

【０００４】このような磁気的干渉を防ぐため、たとえ
ば、同軸ケーブルを信号伝達のために使用することは知
られている。同軸ケーブルとは、生ずる電気的な擾乱場
が、電気導体が閉ループを形成しない（ループ面積が零
に等しい）ことにより除かれるように、同心的に配置さ
れている電気導体をいう。電気導体からこうして磁気的
な擾乱場がピックアップされない。

【０００５】さらに、電気導体を対として撚ることは知
られている。しかし、この対策は同軸ケーブルほどには
有効に作用せず、従ってまたしばしば精密に定義された
導体布設と組み合わせて応用されなければならず、それ
によって相応の追加費用が生じ得る。

【０００６】さらに、電気導体のなかにそれ程追加費用
を必要としないフィルタを設けることは知られている。
しかし、しばしば、フィルタを設けることは可能でな
い。なぜならば、フィルタは伝達すべき信号の歪みを惹
起するからである。

【０００７】ドイツ特許第31 45 039 A1号明細書によ
り、基板の上に配置された、この基板の上に構成された
多くの信号線を含んでいる集積半導体回路は知られてい
る。第１の信号を伝達する第１の信号線と第２の信号を
伝達する第２の信号線との間の電気的な相互影響を減ず
るため、第３の信号線が基板の上に配置されている。第
３の信号線は第１の信号の位相と逆の位相を有する第３
の信号を伝達する。第３の信号線のなかに信号が逆位相
で入ることにより、第１の信号線と第２の信号線との間
の電気的な擾乱場が第２の信号線と第３の信号線との間
の逆向きの電気的な擾乱場により補償される。

【０００８】ドイツ特許第31 45 039 A1号明細書の図３
および図５に示されているレイアウトは、それぞれ半導
体平面の上の対をなすように撚られた導体の費用のかか
る実現である。第３の信号線を第１の信号線と撚ること
により第２の信号線の電気的な影響は減ぜられる。わず
かな範囲で撚りにより外部の磁気的な擾乱も補償され
る。

【０００９】ドイツ特許第31 45 039 A1号明細書の図２
および図４に示されている変形例では、確かに第１およ
び第２の信号線の電気的な場は補償される。しかし、第
１および第２の信号線のみを有する図１によるレイアウ
トにくらべて磁気的な擾乱は倍増される。

【００１０】ドイツ特許第31 45 039 A1号明細書に記載
されている補償対策は常に、第１の信号線も第２の信号
線も信号を導くことを仮定している。両信号線のみが信
号を導くときには、この補償対策は適していない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
に記載されている種類の信号接続であって、強い磁気的
な擾乱の際にも、また構成要素または構成モジュールの
配置に無関係に、確実かつ経済的な信号伝達が保証され
る信号接続を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この課題は、請求項１の
前文による信号接続において、本発明によれば、少なく
とも１つの追加的な電気導体が少なくとも両側で両方の
電気導体の１つと、磁気的な擾乱場により誘起される電
圧が補償されるように接続されていることにより解決さ
れる。

【００１３】請求項２の前文による信号接続において、
上記の課題は、本発明によれば、電気導体の間で放射さ
れる磁気的な擾乱場が、電気導体の１つと追加的な電気
導体との間ので放射される磁気的な擾乱場により補償さ
れ、その際に追加的な電気導体がその端により両方の電
気導体の１つと導電的に接続されていることにより解決
される。

【００１４】請求項１または請求項２による信号接続の
有利な実施態様は請求項３ないし６に記載されている。

【００１５】請求項１による信号接続は、種々の構成要
素および／または構成モジュールを互いに接続している
少なくとも２つの電気導体を含んでいる。本発明によれ
ば少なくとも１つの追加的な電気導体が、磁気的な擾乱
場により誘起される電圧が補償されるように配置されて
いる。

【００１６】追加的な電気導体は、この追加的な電気導
体または信号を導く電気導体に影響する磁気的な擾乱場
と同一の磁気的な擾乱場にさらされている。磁気的な擾
乱場により誘起される電圧はそれによりベクトル的に相
殺され、それによって誘起される電圧が補償される（い
わゆるファー‐フィールド補償）。

【００１７】すなわち請求項１に記載されている本発明
による解決策は、信号を導く少なくとも電気導体の擾乱
除去であり、磁気的な擾乱場からの遮蔽または電気的な
擾乱場の導出ではない。それによって本発明による解決
策は少なからざるコスト上の利点を与える。さらに請求
項１による信号接続はその電気導体の布設に関して制約
を受けない。

【００１８】請求項２による信号接続は、種々の構成要
素および／または構成モジュールを互いに接続している
少なくとも２つの電気導体を含んでいる。本発明によれ
ば、電気導体の間で放射される磁気的な擾乱場が電気導
体の１つと追加的な電気導体との間で放射される磁気的
な擾乱場により補償される。

【００１９】請求項２による本発明による補償は、請求
項１による本発明による解決策に追加的または代替的に
応用され得る。請求項２による信号接続により擾乱源か
ら惹起される磁気的な擾乱場が有効に補償される。この
ような擾乱源は、たとえば、隣接した板の上に配置され
た、その電気導体を介して共通に別の板の上に配置され
ているＴＴＬ‐ＩＣとオプトカプラーとの間の信号伝達
を擾乱するパワーエレクトロニクスの構成部品である。

【００２０】請求項１または請求項２による本発明によ
る原理は、ほぼすべての形式の信号接続において実現さ
れ得る。たとえばここに平帯導体、差し込み接続または
プリント回路板をあげることができる。

【００２１】本発明の枠内で“構成要素”とは電子的、
電気的および電気機械的な構成要素として理解されるべ
きである。同じく“構成モジュール”とは電子的、電気
的および電気機械的な構成モジュールとして理解される
べきである。

【００２２】

【発明の実施の態様】本発明の実施例が図面に概要を示
されている。

【００２３】図１には参照符号１および２を付して電気
導体が示されている。電気導体１は、その第１の端１１
で第１の構成要素３（たとえばＴＴＬ‐ＩＣ）に、また
その第２の端１２で第２の構成要素４（たとえばオプト
カプラー）に導かれている。同じく第２の電気導体２は
その第１の端２１で第１の構成要素３に、またその第２
の端２２で第２の構成要素４に導かれている。電気導体
１を介して電気的信号が第１の構成要素３から第２の構
成要素４へ伝達される。電気導体２により両構成要素３
および４の間の接地接続が形成される。

【００２４】本発明によれば、少なくとも追加的な電気
導体が、磁気的な擾乱場により誘起される電圧が補償さ
れるように配置されている。図１に示されている実施例
ではそのために追加的な電気導体５がその第１の端５１
で電気ケーブル２の第１の端２１に、またその第２の端
５２で電気ケーブル２の第２の端２２に接続されてい
る。

【００２５】追加的な電気導体５は、信号を導く電気導
体１に影響する磁気的な擾乱場と同一の磁気的な擾乱場
にさらされている。追加的な電気導体５の端５１および
５２が信号を導く電気導体２の端２１および２２に接続
されていることにより、磁気的な擾乱場Ｂにより誘起さ
れる電圧Ｕｉｎｄ１およびＵｉｎｄ２が補償される。請
求項１による本発明による原理は、接地および信号が交
換されているときにも機能する。しかし、静電容量作用
による干渉を考慮に入れると、追加的な電気導体５を接
地電位にある電気導体２と接続することが一般により有
利である。

【００２６】図２には再び参照符号１および２を付して
電気導体が示されている。電気導体１はその第１の端１
１で第１の構成要素３（たとえば中間回路コンデンサ）
に、またその第２の端１２で第２の構成要素４（たとえ
ば半導体ブリッジ）に導かれている。同じく第２の電気
導体２はその第１の端２１で第１の構成要素３に、また
その第２の端２２で第２の構成要素４に導かれている。
電気導体１を経て電流Ｉ１が第１の構成要素３から第２
の構成要素４へ流れる。電気導体２を通って電流Ｉ２が
第２の構成要素４から第１の構成要素３へ流れる。電流
Ｉ１およびＩ２は互いに逆向きのそれぞれ磁気的な擾乱
場Ｂ１またはＢ２を惹起する。

【００２７】本発明によれば、電気導体１と電気導体２
との間に放射される磁気的な擾乱場Ｂ２は磁気的な擾乱
場Ｂ１により補償される。図２に示されている実施例で
はそのために追加的な電気導体５がその第１の端５１で
電気ケーブル２の第１の端２１に、またその第２の端５
２で電気ケーブル２の第２の端２２に接続されている。
追加的な電気導体５のなかには、図示されている原理図
では、電流Ｉ５が第２の構成要素４から第１の構成要素
３へ流れ、その際に電流に対して下記の関係式が成り立
つ：Ｉ１＝Ｉ２＋Ｉ５。

【００２８】追加的な電気導体５により電気導体１と追
加的な電気導体５との間に、磁気的な擾乱場Ｂ２と逆向
きの磁気的な擾乱場Ｂ１が放射される。磁気的な擾乱場
Ｂ１およびＢ２はそれによりベクトル的に相殺され（ベ
クトル和が零に等しい）、それによって磁気的な擾乱場
Ｂ１およびＢ２が補償される。

【００２９】図３に示されている従来の技術による平帯
導体は信号を導く２つの電気導体Ｓ１およびＳ２ならび
に接地電位にある２つの電気導体Ｍ１およびＭ２を含ん
でいる。両電気導体Ｓ１およびＭ１またはＳ２およびＭ
２はそれぞれ信号接続ＳＣ１またはＳＣ２を形成する。
擾乱補償を達成するため、両信号接続ＳＣ１およびＳＣ
２は追加的な電気導体Ｚ１またはＺ２を追加される（図
４）。この本発明による追加の後に信号接続ＳＣ１は信
号を導く電気導体Ｓ１と接地電位にある両電気導体Ｍ１
およびＺ１とから成っている。同じく信号接続ＳＣ２は
信号を導く電気導体Ｓ２と接地電位にある両電気導体Ｍ
２およびＺ２と含んでいる。両信号接続ＳＣ１およびＳ
Ｃ２は図示されている実施例では互いに等間隔に配置さ
れている電気導体を有するそれぞれ一平面配置を形成す
る。

【００３０】別の追加的な電気導体により（たとえば絶
縁ディスプレースメント‐コネクタ技術での）差し込み
接続のなかでも簡単な仕方で、以下に図５および６によ
り説明されるように、擾乱補償が達成され得る。

【００３１】図５および６には参照符号１０および２０
ならびに３０および４０を付してそれぞれ１つの電気導
体が示されている。示されている実施例では電気導体１
０および４０は接地電位にあり、また電気導体２０およ
び３０は信号を伝達する。それぞれ２つの電気導体は図
５に示されているコネクタプラグの実施例では平面内に
配置されている。

【００３２】電気導体１０と３０との間に磁気的な擾乱
場Ｂにより誘起された電圧は電気導体２０と３０との間
に同一の磁気的な擾乱場Ｂにより誘起された電圧により
打ち消される。同じく電気導体１０と２０との間に磁気
的な擾乱場Ｂにより誘起された電圧は電気導体３０と４
０との間に同一の磁気的な擾乱場Ｂにより誘起された電
圧により打ち消される。

【００３３】本発明による解決策は、信号ごとに２つの
電気導体が一平面配置を形成する信号接続に制限されて
いない。本発明による解決策は、３つの電気導体が一平
面配置を形成するコネクタプラグ（たとえば９６極‐Ｄ
ＩＮ‐マルチコネクタ）においても実現可能である。

【００３４】本発明による原理はプリント回路板のなか
でも、一層詳細には種々の層の間（図７）でも層のなか
（図８）でも、実現され得る。

【００３５】図７に示されている実施例は、図７には示
されていない相応の孔を有する多重層であり、その際に
信号を導く電気導体Ｓは上側の層６１と下側の層６２と
の間に配置されている。接地電位にある電気導体Ｍは上
側の層６１の上に配置されている。同じく接地電位にあ
る追加的な電気導体Ｚは下側の層６２の上に配置されて
いる。電気導体Ｍと電気導体Ｚとの間の電気的に伝導性
の接続は多重層のなかの前記の孔を通して導かれる。磁
気的な擾乱場Ｂの補償に関しては前記の実施例で説明し
たことが当てはまる。

【００３６】図８に示されているプリント回路板は単一
層７である。単一層７の上に信号を導く電気導体Ｓと接
地電位にある電気導体Ｍとが配置されている。さらに追
加的な電気導体Ｚが配置されている。この場合にも追加
的な電気導体Ｚは接地電位にある。３つの電気導体Ｓ、
ＭおよびＺは平面内に、また互いに等間隔に、一層詳細
には信号を導く電気導体Ｓが接地電位にある両電気導体
ＭおよびＺの間に位置するように、配置されている。

【００３７】図８に示されている実施例では電気導体Ｓ
の導体帯幅は、両電気導体ＭおよびＺの導体帯幅と正確
に合致している。一般的には両電気導体ＭおよびＺは等
しい導体帯幅を有する。それによって電気導体Ｍおよび
Ｚはそれぞれ電気導体Ｓの導体帯幅の半分の導体帯幅を
有する。それにより追加的に磁気的な擾乱場Ｂを補償す
るため、単一層７の裏側に位置している電位面および／
または単一層７の裏側に延びている電気導体により惹起
される静電容量作用による結合も補償される。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１による本発明による信号接続の原理回
路図。

【図２】請求項２による本発明による信号接続の原理回
路図。

【図３】従来の技術による平帯導体の横断面図。

【図４】横断面図で示されている平帯導体における請求
項１による本発明による信号接続の第１の実施例。

【図５】請求項１による本発明による信号接続の第２の
実施例を有する断面図で示されているコネクタのピン配
置図。

【図６】図５によるコネクタ用の横断面図で示されてい
る平帯導体。

【図７】断面図で示されているプリント回路板における
請求項１による本発明による信号接続の第３の実施例。

【図８】断面図で示されている別のプリント回路板にお
ける請求項１による本発明による信号接続の第４の実施
例。

【符号の説明】

１ 電気導体 １１ 第１の端 １２ 第２の端 ２ 電気導体 ２１ 第１の端 ２２ 第２の端 ３ 第１の構成要素 ４ 第２の構成要素 ５ 追加的な電気導体 ５１ 第１の端 ５２ 第２の端 ６ 多重層 ６１ 第１の層 ６２ 第２の層 ７ 単一層 １０ 電気導体 ２０ 電気導体 ３０ 電気導体 ４０ 電気導体 Ｂ、Ｂ１、Ｂ２ 磁気的な擾乱場 Ｉ１、Ｉ２、Ｉ５ 電流 Ｍ、Ｍ１、Ｍ２ （接地電位にある）電気導体 Ｓ、Ｓ１、Ｓ２ （信号を導く）電気導体 ＳＣ１、ＳＣ２ 信号接続 Ｕｉｎｄ１ 誘起される電圧 Ｕｉｎｄ２ 誘起される電圧 Ｚ、Ｚ１、Ｚ２ 追加的な電気導体

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 種々の構成要素（３、４）および／また
   は構成モジュールを互いに接続している少なくとも２つ
   の電気導体（１、２；Ｓ、Ｍ）から成る信号接続におい
   て、 少なくとも１つの追加的な電気導体（５；Ｚ）が少なく
   とも両側で両方の電気導体（１、２；Ｓ、Ｍ）の１つ
   と、磁気的な擾乱場（Ｂ）により誘起される電圧（Ｕｉ
   ｎｄ１、Ｕｉｎｄ２）が補償されるように接続されてい
   ることを特徴とする信号接続。
2. 【請求項２】 種々の構成要素（３、４）および／また
   は構成モジュールを互いに接続している少なくとも２つ
   の電気導体（１、２）から成る信号接続において、 電気導体（１、２）の間で放射される磁気的な擾乱場
   （Ｂ２）が電気導体の１つ（１）と追加的な電気導体
   （５）との間で放射される磁気的な擾乱場（Ｂ１）によ
   り補償され、その際に追加的な電気導体（５）がその端
   により両方の電気導体（１、２）の１つと導電的に接続
   されていることを特徴とする信号接続。
3. 【請求項３】 電気導体（１、２、３；Ｓ、Ｍ、Ｚ）が
   等間隔で配置されていることを特徴とする請求項１また
   は２記載の信号接続。
4. 【請求項４】 電気導体（１、２、３；Ｓ、Ｍ、Ｚ）が
   １つの平面内に配置されていることを特徴とする請求項
   １または２記載の信号接続。
5. 【請求項５】 追加的な電気導体（５）がその端（５
   １、５２）で接地電位にある電気導体（２）の端（２
   １、２２）に導かれていることを特徴とする請求項１ま
   たは２記載の信号接続。
6. 【請求項６】 追加的な電気導体（５）がその端（５
   １、５２）で信号を導く電気導体（１）の端（１１、１
   ２）に導かれていることを特徴とする請求項１または２
   記載の信号接続。