JP2004165941A - Emi対策回路及びそれに用いるemi対策方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発振部1からのクロックはN倍器3に入力され、N倍器3で1〜N倍にN倍(N:自然数)される。N倍器3から出力されたクロックは移相器4に入力され、移相器4で0〜360゜に移相される。移相器4から出力されたクロックは濾波器5に入力され、濾波器5で必要な周波数帯域のみが通過させられる。濾波器5から出力されたクロックは利得制御部6に入力され、利得制御部6で必要な振幅に調整される。利得制御部6から出力されたクロックは、発振部1とクロック伝達対象2とを接続するクロック配線100と平行に配線されたEMI対策配線101に接続に入力され、EMI対策配線101を介して終端部9に伝送される。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明はEMI対策回路及びそれに用いるEMI対策方法に関し、特に電子機器内部のクロックの伝送が原因となる妨害波の低減のための構成に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、EMI(Electro Magnetic Interference:電磁妨害雑音)対策回路においては、一般的に、クロックそのものの高調波成分を濾波する手段やリターン接地(GND)を有効に確保する方法、クロックを拡散して放射エネルギを分散する方法等が用いられている。あるいは、EMI対策としては、電磁シールドによって妨害波放射を抑える方法が用いられている。
【0003】
しかしながら、近年、電子機器内部で用いられるクロック周波数の上昇とともに、クロックの波形劣化を抑ええつつ、機器外部への妨害波の放射量を抑えることが要請されている。
【0004】
この要請に応えるために、例えば、マスタクロック信号を論理素子PLD(Programable Logic Device)に含まれるバッファとインバータとによって、デバイスに供給するクロック信号と、180゜位相差を有する反転クロック信号とに分配し、クロック信号配線と反転クロック信号配線とを平行かつ同長に配線することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開平9−269846号公報(第3,4頁、図1)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のEMI対策回路では、上記の特許文献1に開示された手法を用いる場合、図5に示すように、発振器31からクロック伝達対象32へ伝送クロック(クロック配線300)を伝送する回路において、図6に示すように、発振器31からクロック伝達対象32への伝送クロック(クロック配線300)を反転器33で反転されて終端器34に伝達される反転クロック(EMI対策配線301)そのものを用いているため、高調波成分に対する効果を調整することができない。
【0007】
また、従来のEMI対策回路では、クロックの伝送線路(クロック配線300)の伝達特性の変化による位相変動の影響を調整することができないこと、妨害波の低減効果が必要な帯域に絞って対策することができないこと、効果量を調整することができないこと等のために、場合によってはクロックそのものの波形劣化を招く可能性がある。
【0008】
さらは、従来のEMI対策回路では、クロックの伝送路がプリント基板のパターン上に構成されている場合、効果の調整をプリント基板の作り直しによって行う必要が生じ、リードタイム及び開発費用の増大を招くという問題もある。
【0009】
そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、妨害波の低減効果も高く、クロック配線を伝送しているクロックへの影響を軽減することができるとともに、クロック配線及びEMI対策配線の伝送路状況に応じて妨害波の低減効果を調整することができるEMI対策回路及びそれに用いるEMI対策方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明によるEMI対策回路は、クロック信号を出力するクロック出力回路と前記クロック信号を用いるクロック伝達対象との間の伝達経路に配設されたクロック配線に対して電磁妨害雑音対策を施すEMI対策回路であって、
前記クロック配線に対して平行に配設されたEMI対策配線と、前記EMI対策配線に伝送する前記クロック信号と逆位相関係を持つ信号を発生する信号発生手段とを備えている。
【0011】
本発明によるEMI対策方法は、クロック信号を出力するクロック出力回路と前記クロック信号を用いるクロック伝達対象との間の伝達経路に配設されたクロック配線に対して電磁妨害雑音対策を施すEMI対策方法であって、前記クロック配線に対して平行に配設されたEMI対策配線に伝送しかつ前記クロック信号と逆位相関係を持つ信号を発生させている。
【0012】
すなわち、本発明のEMI対策回路は、発振器(クロック出力回路)からクロック伝達対象間における伝達経路の配線に平行して配線された配線に対し、伝送する信号を発生する信号発生部を設けたことを特徴としている。
【0013】
より具体的に説明すると、本発明のEMI対策回路では、発振器とクロック伝達対象とを配線で接続してクロックの伝送を行う構成において、クロック伝達用の配線に対して平行する配線を設け、この配線にクロックから発生する妨害波をキャンセルする位相及び振幅を持つ信号を伝送することで、クロックから放射されるノイズを制限している。
【0014】
上記のように、本発明のEMI対策回路では、クロック配線から放射される妨害波によって放射される高調波に対し、N倍器と移相器と濾波器と利得制御部とからなる信号発生部で逆の位相関係を持つ信号を生成し、EMI対策配線に伝送しているため、妨害波の低減効果も高く、クロック配線を伝送しているクロックへの影響も軽減可能となる。
【0015】
また、本発明のEMI対策回路では、N倍器と移相器と濾波器と利得制御部とを制御することによって、クロック配線及びEMI対策配線の伝送路状況に応じて、妨害波の低減効果を調整することが可能となる。
【0016】
したがって、本発明のEMI対策回路では、クロック配線から発生する妨害波に対し、その妨害波の周波数、位相、発生帯域、発生量に対応しかつ最適なEMI対策を適用することが可能となる。
【0017】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施例によるEMI(Electro Magnetic Interference:電磁妨害雑音)対策回路の構成を示すブロック図である。図1において、本発明の一実施例によるEMI対策回路はN倍器3と、位相器4と、濾波器5と、利得制御部6と、制御部7と、メモリ8とから構成され、発振器1とクロック伝達対象2及び終端器9との間に配設されている。
【0018】
発振部1からのクロックはN倍器3に入力され、N倍器3で1〜N倍にN倍(N:自然数)される。N倍器3から出力されたクロックは移相器4に入力され、移相器4で0〜360゜に移相される。移相器4から出力されたクロックは濾波器5に入力され、濾波器5で必要な周波数帯域のみが通過させられる。
【0019】
濾波器5から出力されたクロックは利得制御部6に入力され、利得制御部6で必要な振幅に調整される。利得制御部6から出力されたクロックは、発振部1とクロック伝達対象2とを接続するクロック配線100と平行に配線されたEMI対策配線101に接続に入力され、EMI対策配線101を介して終端部9に伝送される。
【0020】
また、制御部7にはメモリ8が接続されており、メモリ8に格納されたプログラム(コンピュータ上で動作可能なプログラム)を実行することで、N倍器3へのN倍率設定、移相器4への移相角度設定、濾波器5への帯域制限周波数設定、利得制御部6への出力振幅設定等の設定を行うととも、メモリ8に各設定情報を記憶させる。尚、クロック配線100とEMI対策配線101との配置及び効果に関しては、ビオ・サバールの法則に基づいており、その詳細な構成についての説明は省略する。
【0021】
図2は図1の制御部7による制御動作を示すフローチャートである。これら図1及び図2を参照して本発明の一実施例によるEMI対策回路の動作について説明する。尚、図2に示す処理は制御部7がメモリ8のプログラムを実行することで実現される。
【0022】
まず、制御部7は発振部1からクロック伝達対象2までにクロック配線100から放射される妨害波の周波数成分に応じて、N倍器3のN倍率を設定する(図2ステップS1)。これはクロック配線100から放射される妨害波がクロック周波数×Nに分布することに基づいている。
【0023】
次に、制御部7はクロック配線100から放射される妨害波の対策対象とする妨害波の周波数においてEMI対策配線101に伝送する信号の位相が妨害波位相+180゜となるように、移相器4の位相量を調整する(図2ステップS2)。
【0024】
制御部7は対策の対象となる周波数成分に応じて、EMI対策配線101に伝送する信号の周波数帯域を制限するように濾波器5を調整する(図2ステップS3)。これは、EMI対策配線101に伝送する信号のうち、クロック配線100から放射される妨害波の位相と打ち消し合う位相関係を保てない帯域を除去し、対策領域外の妨害波の増大を回避するものである。
【0025】
制御部7はクロック配線100から放射される妨害波の振幅とEMI対策配線101に伝送する信号の振幅とを合わせ、打ち消し合う位相関係を保つように利得制御部6を調整する(図2ステップS4)。
【0026】
結果として、本実施例では、クロック配線100から放射される妨害波とEMI対策配線101に伝送する信号とが打ち消し合い、クロック配線100から放射される妨害波が低減される。
【0027】
また、制御部7は各制御対象(N倍器3、位相器4、濾波器5、利得制御部6)への設定を行う、また、制御部7は設定情報をメモリ8に保存し、起動時に予め設定された情報を読出し、各制御対象に設定を行う。
【0028】
このように、本実施例では、クロック配線100から放射される妨害波から放射される高調波に対し、N倍器3と移相器4と濾波器5と利得制御部6とによって逆の位相関係を持つ信号を生成してEMI対策配線101に伝送しているため、妨害波の低減効果も高く、クロック配線100を伝送しているクロックへの影響も軽減することができる。
【0029】
さらに、本実施例ではN倍器3と移相器4と濾波器5と利得制御部6とをそれぞれ制御することによって、クロック配線100及びEMI対策配線101の伝送路状況に応じて妨害波の低減効果を調整することができる。
【0030】
図3は本発明の他の実施例によるEMI対策回路の構成を示すブロック図である。図3において、本発明の他の実施例は複数のEMI対策信号生成部1j(j=1,…,i,…,n)を設けた以外は図1に示す本発明の一実施例と同様の構成となっている。
【0031】
すなわち、本発明の他の実施例は複数のEMI対策信号生成部1jを設けることで、クロック配線100から放射される妨害波によって放射される高調波の周波数及び位相関係が複数存在する状況に対応させている。
【0032】
EMI対策信号生成部1jはそれぞれN倍器3と、移相器4と、濾波器5と、利得制御部6とから構成され、それぞれで複数の妨害波に対処する逆の位相関係を持つ信号を生成し、その合成信号をEMI対策配線101に伝送している。
【0033】
これによって、本実施例では、クロック配線100において、伝送路の状況によって複雑な位相関係になった場合にも対応することができる。また、制御部7に外部インタフェース機能を持たせることも有効であり、EMI対策信号生成部1j各々に対して外部から設定することが可能となる。
【0034】
図4は本発明の別の実施例によるEMI対策回路の構成を示すブロック図である。図4において、本発明の別の実施例は発振部1と、N倍器3と、移相器4と、濾波器5と、利得制御部6と、制御部7と、メモリ8とを集積回路21に集積化している。
【0035】
これによって、本実施例では1つの発振器として構成することが可能となり、スペース的にまたは妨害波の放射抑制に有効となる。
【0036】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、クロック信号を出力するクロック出力回路とクロック信号を用いるクロック伝達対象との間の伝達経路に配設されたクロック配線に対して電磁妨害雑音対策を施すEMI対策回路において、クロック配線に対して平行に配設されたEMI対策配線に伝送しかつクロック信号と逆位相関係を持つ信号を発生させることによって,妨害波の低減効果も高く、クロック配線を伝送しているクロックへの影響を軽減することができるとともに、クロック配線及びEMI対策配線の伝送路状況に応じて妨害波の低減効果を調整することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるEMI対策回路の構成を示すブロック図である。
【図2】図1の制御部による制御動作を示すフローチャートである。
【図3】本発明の他の実施例によるEMI対策回路の構成を示すブロック図である。
【図4】本発明の別の実施例によるEMI対策回路の構成を示すブロック図である。
【図5】従来の伝送クロックが伝送される回路の構成を示すブロック図である。
【図6】従来のEMI対策回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 発振器
2 クロック伝達対象
3 N倍器
4 位相器
5 濾波器
6 利得制御部
7 制御部
8 メモリ
9 終端器
11,1i,1n EMI対策信号生成部
21 集積回路
Claims (11)
- クロック信号を出力するクロック出力回路と前記クロック信号を用いるクロック伝達対象との間の伝達経路に配設されたクロック配線に対して電磁妨害雑音対策を施すEMI対策回路であって、
前記クロック配線に対して平行に配設されたEMI対策配線と、前記EMI対策配線に伝送する前記クロック信号と逆位相関係を持つ信号を発生する信号発生手段とを有することを特徴とするEMI対策回路。 - 前記クロック信号と逆位相関係を持つ信号は、前記クロック信号から発生する妨害波をキャンセルする位相及び振幅を持つ信号であることを特徴とする請求項1記載のEMI対策回路。
- 前記信号発生手段は、前記クロック信号をN倍(Nは自然数)するN倍器と、前記N倍器から出力されるクロック信号を移相する移相器と、前記移相器から出力されるクロック信号のうちの必要な周波数帯域のみを通過する濾波器と、前記濾波器から出力されるクロック信号を必要な振幅に調整する利得制御手段とを含むことを特徴とする請求項1または請求項2記載のEMI対策回路。
- 前記N倍器へのN倍率設定と前記移相器への移相角度設定と前記濾波器への帯域制限周波数設定と前記利得制御手段への出力振幅設定とを少なくとも行う制御手段を含むことを特徴とする請求項3記載のEMI対策回路。
- 前記クロック配線から放射される妨害波によって放射される高調波の周波数及び位相関係が複数存在する際にそれに対応して前記信号発生手段を複数配設したことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか記載のEMI対策回路。
- 少なくとも前記クロック出力回路と前記N倍器と前記移相器と前記濾波器と前記利得制御手段と前記制御手段とを同一集積回路上に集積化したことを特徴とする請求項4または請求項5記載のEMI対策回路。
- クロック信号を出力するクロック出力回路と前記クロック信号を用いるクロック伝達対象との間の伝達経路に配設されたクロック配線に対して電磁妨害雑音対策を施すEMI対策方法であって、前記クロック配線に対して平行に配設されたEMI対策配線に伝送しかつ前記クロック信号と逆位相関係を持つ信号を発生させることを特徴とするEMI対策方法。
- 前記クロック信号と逆位相関係を持つ信号は、前記クロック信号から発生する妨害波をキャンセルする位相及び振幅を持つ信号であることを特徴とする請求項7記載のEMI対策方法。
- 前記クロック信号をN倍(N:自然数)するN倍器へのN倍率設定を行うステップと、前記N倍器から出力されるクロック信号を移相する移相器への移相角度設定を行うステップと、前記移相器から出力されるクロック信号のうちの必要な周波数帯域のみを通過する濾波器への帯域制限周波数設定を行うステップと、前記濾波器から出力されるクロック信号を必要な振幅に調整する利得制御手段への出力振幅設定を行うステップとを含むことを特徴とする請求項7または請求項8記載のEMI対策方法。
- 前記クロック配線から放射される妨害波によって放射される高調波の周波数及び位相関係が複数存在する際にそれに対応して前記N倍器と前記移相器と前記濾波器と前記利得制御手段とからなる信号発生手段を複数配設したことを特徴とする請求項7から請求項9のいずれか記載のEMI対策方法。
- 少なくとも前記クロック出力回路と前記N倍器と前記移相器と前記濾波器と前記利得制御手段と前記制御手段とを同一集積回路上に集積化したことを特徴とする請求項10記載のEMI対策方法。
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