JP2001313504A - 信号伝送線路接続用コネクタ、信号伝送線路、及び基板 - Google Patents
信号伝送線路接続用コネクタ、信号伝送線路、及び基板Info
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Abstract
異なる特性インピーダンスの伝送線路接続用コネクタが
ネットワーク伝送線路網上に存在する場合でも、ネット
ワーク伝送線路網全体の伝送特性の劣化を防ぐことがで
きる信号伝送線路接続用コネクタ、信号伝送線路、及び
基板を提供する。 【解決手段】 フレキシブルケーブル100上には、伝
送線路パターン108が複数設けられている。伝送線路
パターン108上には、RJ45コネクタ102の接続
ピン110を接続するためのランド112や伝送線路接
続用コネクタ106の接続ピン114を接続するための
ランド116が形成されており、これに接続ピン11
0、114が半田付けなどにより各々接続されている。
伝送線路接続用コネクタ106の接続ピン114付近の
伝送線路パターン108の幅は、接続ピン114に向か
うに従って漸次的に変化している。
Description
コネクタ、信号伝送線路、及び基板に係り、特に、イー
サネットなどの伝送線路網に用いられる信号伝送線路接
続用コネクタ、信号伝送線路、及び基板に関する。
では、確実な動作を保証するため、それぞれのネットワ
ークアダプター毎に、伝送回路も含めて規定されている
規格ANSI・IEEE Standard 802.3 1993に準拠することが
求められている。
タ)において例えばType III形式のミニPCIタイプの
ネットワークカードによりイーサネット機能を実現する
場合、ノートブックPC内部にはイーサネットに対応し
た伝送線路が存在する。
どの拡張ユニット側でのRJ45ポートのポートリプリケー
ション機能を実現したり、ノートブックPC内部におい
て機構的に効率的な伝送線路の配置を実現したりするた
めには、ネットワーク伝送線路網上に、本来避けるべき
RJ45コネクタ以外の伝送線路接続用コネクタ、すなわち
上記の規格外のコネクタを使用せざるを得ない。
タを使用した場合、インピーダンスの不整合により接続
部分においてリターンロスが生じる。このため、定在波
が発生し、信号が減衰してしまうため正しくデータ通信
を行うことができず、通信エラーを引き起こしてしま
う。
サネットの規格で要求される特性値を満たすような伝送
線路接続用コネクタを用いればよいが、システムの開発
ごとに、その設計要件に合致した仕様の伝送線路接続用
コネクタを新規に開発するのは工数やコストの面から困
難である。
基板材料の誘電率を変化させるとともにパターンの幅を
変化させることによりインピーダンスの不整合を防ぐ技
術が開示されているが、基板材料の誘電率を変化させな
けらばならないため、製造コストがかかる、という問題
がある。
で、伝送線路に要求される特性インピーダンスと異なる
特性インピーダンスの伝送線路接続用コネクタがネット
ワーク伝送線路網上に存在する場合でも、ネットワーク
伝送線路網全体の伝送特性の劣化を防ぐことができる信
号伝送線路接続用コネクタ、信号伝送線路、及び基板を
提供することが目的である。
に本発明に係る伝送線路接続用コネクタは、信号を伝送
するために所定幅で形成された信号伝送線路と、該信号
伝送線路で伝送されるべき信号を入出力するために前記
所定幅と異なる特定幅で形成された端子部とを、前記端
子部付近において前記信号伝送線路の所定幅から前記端
子部の特定幅まで前記端子部に向かうに従って漸次的に
幅が変化される調整領域を設けて接続したことを特徴と
する。
ブル上に所定幅で複数形成され、例えばコンピュータの
ネットワーク通信用に用いられる。この信号伝送線路の
端部又は途中には信号を入出力するための端子部が形成
される。この端子部は、例えば前記フレキシブルケーブ
ルやプリント基板などの基体上に形成され、信号伝送線
路と異なる特定幅を有している。このため、信号伝送線
路と端子部とでインピーダンスが異なる。
伝送線路の所定幅から端子部の特定幅まで、端子部に向
かうに従って漸次的に幅が変化される調整領域を設けて
接続する。このように、端子部付近の信号伝送線路の幅
が徐々に変化しているため、信号伝送線路と端子部との
インピーダンスが異なっていても、端子部付近でインピ
ーダンスが急激に変化することがない。従って、端子部
付近でのリターンロスを低減することができるので信号
の減衰を防ぐことができ、正常な通信を行うことが可能
となる。
線路の幅が漸次的に変化する区間の長さは例えば以下の
ようにして定めることができる。すなわち、信号伝送線
路及び端子部を含む信号伝送線路系の等価回路のインピ
ーダンスを求め、これに相当する調整領域の面積を求め
る。この面積は、信号伝送線路に用いる材料のインダク
タンス特性や容量特性から、必要とするインピーダンス
に応じて求めることができる。調整領域の面積が求まれ
ば、これと信号伝送線路領域の所定幅及び端子部の特定
幅とから調整領域の長さは容易に求めることができる。
施の形態を説明する。図1には、本発明を実現するのに
適した典型的なパーソナル・コンピュータ(PC)から
成るコンピュータシステム10のハードウェア構成がサ
ブシステム毎に模式的に示されている。
(PC Open Architecture Developer's Group)仕様に準
拠し、オペレーティングシステム(OS)として米マイ
クロソフト社の”Windows98又はNT”を搭載
したノートブック型のPC12(図2参照)である。以
下、コンピュータシステム10の各部について説明す
る。
るCPU14は、OSの制御下で、各種プログラムを実
行する。CPU14は、例えば米インテル社製のCPU
チップ”Pentium”、”MMXテクノロジPen
tium”、”Pentium Pro”や、AMD社
等の他社製のCPUでも良いし、IBM社製の”Pow
erPC”でも良い。CPU14は、頻繁にアクセスす
るごく限られたコードやデータを一時格納することで、
メインメモリ16への総アクセス時間を短縮するための
高速動作メモリであるL2(レベル2)−キャッシュを
含んで構成されている。L2−キャッシュは、一般にS
RAM(スタティックRAM)チップで構成されてい
る。
たプロセッサ直結バスとしてのFS(FrontSide)バス
18、高速のI/O装置用バスとしてのPCI(Periph
eralComponent Interconnect)バス20、及び低速のI
/O装置用バスとしてのISA(Industry Standard Ar
chitecture)バス22という3階層のバスを介して、後
述の各ハードウェア構成要素と相互接続されている。
モリ/PCI制御チップと呼ばれるCPUブリッジ(ホ
スト−PCIブリッジ)24によって連絡されている。
本実施形態のCPUブリッジ24は、メインメモリ16
へのアクセス動作を制御するためのメモリコントローラ
機能や、FSB18とPCIバス20の間のデータ転送
速度の差を吸収するためのデータバッファ等を含んだ構
成となっており、例えばインテル社製の440BX等を
用いることができる。
ログラムの読み込み領域として、或いは実行プログラム
の処理データを書き込む作業領域として利用される書き
込み可能メモリである。メインメモリ16は、例えば複
数個のDRAM(ダイナミックRAM)チップで構成さ
れている。
辺機器類をハードウェア操作するための各種デバイスド
ライバ、特定業務に向けられたアプリケーションプログ
ラムや、フラッシュROM72に格納されたBIOS等
のファームウェアが含まれる。
送が可能なタイプのバスであり、カードバスコントロー
ラ30のような比較的高速で駆動するPCIデバイス類
がこれに接続される。なお、PCIアーキテクチャは、
米インテル社の提唱に端を発したものであり、いわゆる
PnP(Plug and Play:プラグ・アンド
・プレイ)機能を実現している。
する機能を実現するためのサブシステムであり、CPU
14からの描画命令を実際に処理し、処理した描画情報
をビデオメモリ(VRAM)に一旦書き込むと共に、V
RAMから描画情報を読み出して液晶ディスプレイ(L
CD)28(図2参照)に描画データとして出力するビ
デオコントローラを含む。また、ビデオコントローラ
は、付設されたデジタル−アナログ変換器(DAC)に
よってデジタルのビデオ信号をアナログのビデオ信号へ
変換することができる。アナログのビデオ信号は、信号
線を介してCRTポート(図示省略)へ出力される。
トローラ30、オーディオサブシステム32、ドッキン
グステーションインタフェース(Dock I/F)3
4及びミニPCIスロット36が各々接続されている。
カードバスコントローラ30は、PCIバス20のバス
シグナルをPCIカードバススロット38のインタフェ
ースコネクタ(カードバス)に直結させるための専用コ
ントローラである。カードバススロット38には、例え
ばPC12本体の壁面に配設され、PCMCIA(Pers
onal Computer Memory Association)/JEIDA(Ja
pan ElectronicIndustry Development Association)が
策定した仕様に準拠したPCカード40が装填される。
キングステーション96(図3も参照)を接続するため
のハードウェアであり、PC12の図示しないコネクタ
が図3に示すドッキングステーション96のコネクタ9
8に接続されると、ドッキングステーション96のPC
I−PCIブリッジがDock I/F34に接続され
る。
ばコンピュータシステム10をネットワーク(例えばイ
ーサネットなどのLAN)に接続するためのネットワー
クアダプタ(イーサネットアダプタ)42が接続され
る。イーサネットアダプタ42は、後述するフレキシブ
ルケーブル100を介して図3に示すようにPC12の
背面部に設けられたRJ45コネクタ102と接続され
る。
−ISAブリッジ44によって相互に接続されている。
PCI−ISAブリッジ44は、PCIバス20とIS
Aバス22とのブリッジ機能、DMAコントローラ機
能、プログラマブル割り込みコントローラ(PIC)機
能、及びプログラマブル・インターバル・タイマ(PI
T)機能、IDE(Integrated Drive Electronics)イ
ンタフェース機能、USB(Universal Serial Bus)機
能、SMB(System Management Bus)インタフェース
機能を備えていると共に、リアルタイムクロック(RT
C)を内蔵しており、例えばインテル社製のPIIX4
というチップを用いることができる。
器(例えばFDD)とメインメモリ16との間のデータ
転送をCPU14の介在なしに実行するための機能であ
る。またPIC機能は、周辺機器からの割り込み要求
(IRQ)に応答して所定のプログラム(割り込みハン
ドラ)を実行させる機能である。また、PIT機能はタ
イマ信号を所定周期で発生させる機能であり、その発生
周期はプログラマブルである。
実現されるIDEインタフェースには、IDEハードデ
ィスクドライブ(HDD)40が接続される他、IDE
CD−ROMドライブ48がATAPI(AT Attachm
ent Packet Interface)接続される。
SBポートが設けられており、このUSBポートは、例
えばPC12本体の壁面等に設けられたUSBコネクタ
50と接続されている。USBは、電源投入のまま新し
い周辺機器(USBデバイス)を抜き差しする機能(ホ
ット・プラギング機能)や、新たに接続された周辺機器
を自動認識しシステムコンフィギュレーションを再設定
する機能(プラグアンドプレイ)機能)をサポートして
いる。
Mバスを介してEEPROM94が接続されている。E
EPROM94はユーザによって登録されたパスワード
やスーパーバイザーパスワード、製品シリアル番号等の
情報を保持するためのメモリであり、不揮発性で記憶内
容を電気的に書き替え可能とされている。
ットダウンリセットロジック52を介して電源回路54
に接続されている。PCI−ISAブリッジ44を構成
するコアチップの内部には、コンピュータシステム10
の電源状態を管理する電源管理部を備えている。電源回
路54はPCI−ISAブリッジ44の電源管理部から
の指示に応じてコンピュータシステム10への電力供給
を制御する。
ータ転送速度が低いバスであり、Super I/Oコ
ントローラ70、EEPROM等から成るフラッシュR
OM72、CMOS74に加え、キーボード/マウスコ
ントローラのような比較的低速で動作する周辺機器類
(何れも図示省略)を接続するのに用いられる。
I/Oポート78が接続されている。Super I/
Oコントローラ70は、フロッピーディスクドライブ
(FDD)の駆動、パラレルポートを介したパラレルデ
ータの入出力(PIO)、シリアル・ポートを介したシ
リアル・データの入出力(SIO)を制御する。
プログラムを保持するためのメモリであり、不揮発性で
記憶内容を電気的に書き替え可能とされている。CMO
S74は揮発性の半導体メモリがバックアップ電源に接
続されて構成されており、不揮発性でかつ高速の記憶手
段として機能する。
るためには、図1に示した以外にも多くの電気回路が必
要である。但し、これらは当業者には周知であり、ま
た、本発明の要旨を構成するものではないので、本明細
書中では説明を省略する。また、図面の錯綜を回避する
ため、図中の各ハードウェアブロック間の接続も一部し
か図示していないことを付記しておく。
れたフレキシブルケーブル100上に形成された伝送線
路パターンについて説明する。
ようにフレキシブルケーブル100に接続されている。
フレキシブルケーブル100上には、イーサネット用の
パターン(信号伝送線路)が形成され、図3に示すよう
にPC12の背面部に設けられたRJ45コネクタ10
2に接続される。
ーブル100には、ドッキングステーション96を接続
する為に、イーサネットパターンをPC12のメイン基
板104に接続するための伝送線路接続用コネクタ(Bo
ard to Boardコネクタ)106が設けられている。この
伝送線路接続用コネクタ106とメイン基板104とを
接続することにより、メイン基板104を介してドッキ
ングステーション96とネットワークアダプタ42とを
接続することができる。
おけるフレキシブルケーブル100の拡大図を図5に示
す。図5に示すように、フレキシブルケーブル100上
には、伝送線路パターン108が複数設けられている。
コネクタ102の接続ピン110を接続するためのラン
ド(端子部)112や伝送線路接続用コネクタ106の
接続ピン114を接続するためのランド116が形成さ
れている。ランド112にはRJ45コネクタ102の
接続ピン110が、ランド116には伝送線路接続用コ
ネクタ106の接続ピン114が半田付けなどにより各
々接続されている。
計目標値として、例えば伝送線路網の線路パターンの差
動インピーダンスが100Ωであることが求められてい
る。このため、フレキシブルケーブル100上に形成さ
れたイーサネット用の伝送線路パターン108は、差動
インピーダンスが100Ωとなるように設計されてい
る。
レキシブルケーブル100上の伝送線路パターン108
とメイン基板104上のパターンとを接続する為のコネ
クタである伝送線路接続用コネクタ106の特性インピ
ーダンスは、例えば約65Ωとなっている。
路パターン108のインピーダンスと伝送線路接続用コ
ネクタ106のインピーダンスとの差に起因するコネク
タ境界部、すなわち伝送線路接続用コネクタ106付近
でのリターンロス等の影響を最低限のものとするため、
図5、図6に示すように、伝送線路接続用コネクタ10
6の接続ピン114付近の伝送線路パターン108の幅
を、接続ピン114に向かうに従って漸次的に変化させ
ている。
を抑えることができるため、接続部分でのリターンロス
を抑えることができ、インピーダンス不整合の影響を最
小限に抑えることができる。
110付近の伝送線路パターン108の幅についても同
様に、接続ピン110に向かうに従って漸次的に変化さ
せている。
させる区間の長さの計算方法について説明する。
るフレキシブルケーブル100と特性インピーダンスが
65Ωである伝送線路接続用コネクタ106との2つの
系を1つの同じ系として計算するため、図7に示すよう
なフレキシブルケーブル100及び伝送線路接続用コネ
クタ106を考慮した等価回路(ConnectorL
umped Constant Model)を作成す
る。そして、この等価回路のインピーダンスZの近似式
を次式の如く定義する。
ンスZに基づいて、フレキシブルケーブル100の伝送
線路パターン108の形成材料から定まるR(抵抗
値),L(インダクタンス値),C(容量値)の各値か
ら、目標とする特性インピーダンスに必要なパターンの
面積Sを算出することができる。
線路パターン108の幅W、ランド116の直径Kから
幅Wを漸次的に変化させる区間の長さL及びこの区間の
傾きが必然的に求まる。なお、伝送線路パターン108
の幅W、ランド116の直径KはPC12の仕様により
定まるものである。
00Ωとし、伝送線路パターン108の幅Wを0.3m
m、ランド116の直径Kを1.5mmとした場合、上
記のようにして求めた長さLは6.5mmとなった。ま
た、この場合の伝送線路系における減衰量を測定した結
果を図8に示す。図8に示すように、従来のように、コ
ネクタ付近の伝送線路パターンを漸次的に変化させない
場合では、周波数が高くなるに従って減衰量が大きくな
っているが、本願発明のように、コネクタ付近の伝送線
路パターンを漸次的に変化させた場合、コネクタ付近で
のインピーダンスが急激に変化せず、リターンロスを防
ぐことができるため、周波数が高くなっても減衰量がさ
ほど大きくならない。図8に示すように、例えば周波数
が98.9MHzでの減衰量は約2.2dBであり、目
標値±10%以内となり十分な性能といえる。このよう
に、周波数が10MHz〜100MHzまでの範囲内に
おいて従来の場合と比較して大幅に減衰量が低減されて
いるのを確認することができた。
00上に伝送線路接続用コネクタ106が形成されてい
る場合について説明したが、これに限らず、通常のプリ
ント基板上に伝送線路接続用コネクタが形成される場合
にも本発明を適用可能である。
線路と端子部とを、信号伝送線路の所定幅から端子部の
特定幅まで、端子部に向かうに従って漸次的に幅が変化
される調整領域を設けて接続しているので、信号伝送線
路と端子部とのインピーダンスが異なっていても、端子
部付近でインピーダンスが急激に変化することがなく、
端子部付近でのリターンロスを低減することができるの
で信号の減衰を防ぐことができ、正常な通信を行うこと
ができる、という優れた効果を有する。
略構成を示すブロック図である。
る。
ョンの外観を示す斜視図である。
ブルを示す概略図である。
図である。
ある。
Claims (6)
- 【請求項1】 信号を伝送するために所定幅で形成され
た信号伝送線路と、該信号伝送線路で伝送されるべき信
号を入出力するために前記所定幅と異なる特定幅で形成
された端子部とを、前記端子部付近において前記信号伝
送線路の所定幅から前記端子部の特定幅まで前記端子部
に向かうに従って漸次的に幅が変化される調整領域を設
けて接続したことを特徴とする信号伝送線路接続用コネ
クタ。 - 【請求項2】 少なくとも前記端子部を基体上に形成し
たことを特徴とする請求項1記載の信号伝送線路接続用
コネクタ。 - 【請求項3】 前記信号伝送線路及び前記端子部で定ま
る等価回路のインピーダンスに相当する前記調整領域の
面積を求め、該面積に基づいて前記調整領域の長さを求
めることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の信
号伝送線路接続用コネクタ。 - 【請求項4】 前記信号伝送線路は、コンピュータのネ
ットワーク通信用であることを特徴とする請求項1乃至
請求項3の何れか1項に記載の信号伝送線路接続用コネ
クタ。 - 【請求項5】 信号を伝送するために所定幅で形成され
た信号伝送線路と、該信号伝送線路で伝送されるべき信
号を入出力するために前記所定幅と異なる特定幅で形成
された端子部とを、前記端子部付近において前記信号伝
送線路の所定幅から前記端子部の特定幅まで前記端子部
に向かうに従って漸次的に幅が変化される調整領域を設
けて接続したことを特徴とする信号伝送線路。 - 【請求項6】 前記請求項5に記載の信号伝送線路を含
む基板。
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