JP2009129979A - Printed board - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はレーザを高速駆動する半導体集積回路を搭載するプリント基板に関するものである。 The present invention relates to a printed circuit board on which a semiconductor integrated circuit that drives a laser at high speed is mounted.
近年の半導体集積回路(以下、ICと称す)は、プロセス技術の微細化等が進み、動作スピードは年々高速化し続けている。動作スピードがより高速化されたICを使用することにより、様々な装置の小型化や高機能化等が図られている。 2. Description of the Related Art Recent semiconductor integrated circuits (hereinafter referred to as ICs) have been made finer in process technology and the operation speed has been increasing year by year. By using ICs with higher operating speeds, various devices have been reduced in size and functionality.
一方、ICの動作スピードが高速化される中で、ICに接続される電源端子、GND端子及び信号端子部の高周波ノイズレベルは増大している。ICの信号端子、電源端子及びGND端子に伝播した高周波の電位変動は、ICを搭載するプリント基板、ケーブル、及び金属筐体に伝播し、最終的に機器からの輻射ノイズレベルを増大させている。機器からの輻射ノイズを抑制するためには、IC内部での対策、プリント基板での対策、機器でのケーブル這いまわし方法や板金構成を工夫する対策等が施されている。 On the other hand, as the operation speed of the IC is increased, the high frequency noise levels of the power supply terminal, the GND terminal, and the signal terminal portion connected to the IC are increasing. High-frequency potential fluctuation propagated to the signal terminal, power supply terminal, and GND terminal of the IC propagates to the printed circuit board, cable, and metal casing on which the IC is mounted, and finally increases the radiation noise level from the device. . In order to suppress radiation noise from the equipment, countermeasures in the IC, countermeasures in the printed circuit board, cable winding method in the equipment, and measures to devise the sheet metal configuration are taken.
ケーブル這いまわし方法や板金構成に対策を施すためには、多大な検討時間や機器の大幅なコストアップを招く場合が多いため、一般的には、IC内部での対策やプリント基板での対策を施す方が良い。 In order to take measures against cable winding methods and sheet metal configurations, it often takes a great deal of time and cost to increase the cost of the equipment. It is better to apply.
以上のような背景から、上述のようなICから発生する高周波ノイズを抑制することを主な目的として、以下に例示するように、ICの内部配線を分離する技術が、これまでに提案されている。 From the above background, with the main purpose of suppressing high-frequency noise generated from the IC as described above, a technique for separating the internal wiring of the IC has been proposed so far as exemplified below. Yes.
特許文献1は、少なくとも1つの特定回路の電源と基準電位の配線の少なくとも一方が、その特定回路と同一チップ上に形成された他の回路の電源及び/又は基準電位の配線と電気的に分離かつ絶縁されているIC内部の配線構成を開示している。従って、たとえその特定回路には大電流が流れてノイズパルスが発生しても、そのノイズパルスが他の回路には伝達されず、このノイズによる回路の誤動作を招くことがないようにしている。 In Patent Document 1, at least one of the power supply and reference potential wiring of at least one specific circuit is electrically separated from the power supply and / or reference potential wiring of another circuit formed on the same chip as the specific circuit. In addition, a wiring configuration inside the insulated IC is disclosed. Therefore, even if a large current flows through the specific circuit and a noise pulse is generated, the noise pulse is not transmitted to other circuits, so that a malfunction of the circuit due to the noise is not caused.
特許文献2は、半導体チップの電源層とグランド層とを信号配線層と分離し、さらにこの電源層とグランド層の夫々に入力専用バッファ、出力専用バッファ、及び内部論理回路をそれぞれ分離して設けたIC内部の配線構成を開示している。これにより、出力バッファの同時動作時のスイッチングノイズによる影響を避けるための配線上の対策を容易にしている。
In
特許文献3は、所定の基板上に作り込まれた素子間を複数の配線層夫々に作り込まれた配線を用いて接続して形成された回路が組み込まれた重層構造のICを開示している。特に、そのICは、複数の配線層夫々に作り込まれた、ノイズ発生源の回路部分とノイズを低減する回路部分とを分離する形状のレイアウトパターンを有する複数の配線と、これら複数の配線を互いに接続するコンタクトとを備えている。さらに、そのICは互いに接続されたこれら複数の配線を、定電位部位に接続する定電位配線とを備えている。これにより、IC内のある回路部分の信号がそのIC内の他の回路部分へとノイズとして誘導されてしまうことを低減するようにしている。 Patent Document 3 discloses an IC having a multi-layer structure in which circuits formed by connecting elements formed on a predetermined substrate using wirings formed in a plurality of wiring layers are incorporated. Yes. In particular, the IC includes a plurality of wirings each having a layout pattern formed in each of a plurality of wiring layers and having a shape that separates a circuit portion of a noise generation source from a circuit portion that reduces noise, and the plurality of wirings. And contacts that are connected to each other. Further, the IC includes a plurality of wirings connected to each other and a constant potential wiring for connecting to a constant potential portion. As a result, the signal of a certain circuit portion in the IC is reduced from being induced as noise to other circuit portions in the IC.
特許文献4は、第1の電源及びGND配線と第2の電源及びGND配線とを有するICに関するものである。特許文献4によれば、第1の電源及びGND配線と第2の電源及びGND配線は分離され、第1の電源及びGND配線は同時動作する出力バッファ回路に接続され、第2の電源及びGND配線はその出力バッファ回路以外の入出力バッファ回路に接続される。このように、特許文献4では同時動作する出力バッファ回路と入力バッファ回路の電源グランド配線を分離して、出力バッファ回路の同時動作数を大幅に増加させるという効果を達成している。
特許文献5は、複数の出力端子を有する半導体メモリに関するものである。特許文献5によれば、これら出力端子に連なる出力トランジスタに接続された電源線並びに接地線の配線を隣接する配線と分離したことが特徴となっている。これにより、周辺回路からの影響を低減し、かつ隣接する他の出力回路からの影響を低減することができ、特に並行して配列された電源線(或いは接地線)の一部を接続することにより配線幅を細くすることが出来、面積の増加を抑える効果を達成している。 Patent Document 5 relates to a semiconductor memory having a plurality of output terminals. According to Patent Document 5, the power supply line and the ground line connected to the output transistors connected to the output terminals are separated from the adjacent lines. As a result, the influence from the peripheral circuits can be reduced and the influence from other adjacent output circuits can be reduced, and in particular, a part of the power supply lines (or ground lines) arranged in parallel can be connected. As a result, the wiring width can be reduced, and the effect of suppressing an increase in area is achieved.
さて、ICの動作スピードの高速化が進むに従い、動作時に発生するグランド(接地)GNDあるいは電源電圧の変動によるノイズ量が外部出力端子部において大きくなっている。ICの使用動作電圧は益々低下する傾向にあり、ノイズマージンも減少している。これに伴い、ノイズによる誤動作も大きな問題となってきている。この問題を解決するため、特許文献6ではIC内部において、外部出力端子或いは外部入出力端子用の周辺電源ライン及びGNDラインと、内部回路に電源電圧を供給する内部回路用電源ライン及びGNDラインとをIC内部のパターン上で分割している。これにより、前者で発生したノイズが後者に接続されている内部回路に影響を及ぼさない効果を達成している。 Now, as the operation speed of the IC increases, the amount of noise caused by fluctuations in ground (ground) GND or power supply voltage generated during operation increases at the external output terminal section. The use operating voltage of IC tends to decrease more and more, and the noise margin also decreases. Along with this, malfunction due to noise has become a major problem. In order to solve this problem, in Patent Document 6, in the IC, peripheral power supply lines and GND lines for external output terminals or external input / output terminals, internal circuit power supply lines and GND lines for supplying power supply voltages to the internal circuits, Is divided on the pattern inside the IC. This achieves the effect that the noise generated in the former does not affect the internal circuit connected to the latter.
特許文献7は周期パルス信号の発生/出力する回路とその周期パルス信号により動作する回路とを内部回路として有するICに関するものである。そのICは、入力端子をプルアップ或いはプルダウンする負荷手段と出力端子を駆動する駆動手段とを含む出力回路及び前記内部回路が、別々の電源及び接地配線ならびに電源及び接地端子を夫々備えることを特徴としている。そして、周期パルス信号を扱う割合が大きい回路を内部回路として1まとめにし、入力端子をプルアップ或いはプルダウンする負荷手段と出力端子を駆動する駆動手段とを含む出力回路の電源系と別に構成している。これにより、内部回路で発生した高調波ノイズは、出力端子だけでなくプルアップ或いはプルダウンされた入力端子からもIC外部へ放射されなくなる。従って、特許文献7によれば、ノイズを内部回路の電源系からのみの放射に制限でき、ICから電磁放射される周期スペクトル高調波を低減できる効果を達成している。 Patent Document 7 relates to an IC having, as internal circuits, a circuit that generates / outputs a periodic pulse signal and a circuit that operates according to the periodic pulse signal. The IC includes an output circuit including a load unit that pulls up or pulls down an input terminal and a drive unit that drives an output terminal, and the internal circuit includes a separate power source and ground wiring, and a power source and a ground terminal, respectively. It is said. Then, a circuit having a large ratio of handling periodic pulse signals is integrated as an internal circuit, and is configured separately from the power supply system of the output circuit including the load means for pulling up or pulling down the input terminal and the driving means for driving the output terminal. Yes. Thereby, harmonic noise generated in the internal circuit is not radiated to the outside of the IC not only from the output terminal but also from the input terminal pulled up or pulled down. Therefore, according to Patent Document 7, noise can be limited to radiation only from the power supply system of the internal circuit, and an effect of reducing periodic spectrum harmonics electromagnetically radiated from the IC is achieved.
また、IC内部で互いに分離された各電源配線とGND配線は、半導体チップ内の配線部に寄生するインダクタンス成分と半導体チップからリードフレームに接続するボンディングワイヤの寄生インダクタンス成分とにより高周波分離されている状態となる。従って、プリント基板でのパターン配線に関わらず、誤動作やノイズ伝播等が発生しないように図れることになる。 Further, the power supply wiring and the GND wiring separated from each other inside the IC are separated by high frequency by an inductance component parasitic on the wiring portion in the semiconductor chip and a parasitic inductance component of the bonding wire connected from the semiconductor chip to the lead frame. It becomes a state. Therefore, regardless of the pattern wiring on the printed circuit board, it is possible to prevent malfunction or noise propagation.
このように、IC内部での様々なノイズ干渉を防止するために、IC内部で各機能ブロック毎の電源、GND配線を他の機能ブロック用の電源GND配線から分離する技術が開示されている。 As described above, in order to prevent various noise interferences in the IC, a technique for separating the power supply and GND wiring for each functional block from the power supply GND wiring for other functional blocks in the IC is disclosed.
一方、複数のICを搭載するプリント基板上でも、各IC間の電源配線又はGND配線を分離する、またはインダクタンス素子等を用いて高周波成分を分離することにより、輻射ノイズや誤動作等といったノイズに関する課題を解決する提案がなされている。 On the other hand, even on a printed circuit board on which a plurality of ICs are mounted, problems related to noise, such as radiation noise and malfunction, by separating power wirings or GND wirings between the ICs or separating high frequency components using an inductance element or the like. A proposal has been made to solve this problem.
特許文献8〜14はICの外部電源端子又はGND端子の配線をプリント基板上に搭載される他のICの外部電源端子又はGND端子の配線と物理的にパターン分離したプリント基板やインダクタンス素子を用いて分離したプリント基板を開示している。
また、特許文献15は、ASIC等のように複数の電源端子とGND端子を備えるICを搭載する多層回路基板を開示している。特許文献15によれば、バイパスコンデンサの数を少なく抑えながら、回路基板から放射されるEMIノイズの低減を図ることができる回路基板を提供するものとして、次の構成を開示している。即ち、第1の層に、主電源プレーンと、主電源プレーンとの間に電気的な接続を絶つクリアランスを介して島状に設けられるサブ電源プレーンとを設ける。そして、主電源プレーンとサブ電源プレーンとの間は、第1の層とは異なる層に形成され、バイパスコンデンサが接続される第1の電源供給パターンにより接続される。さらに、少なくともICの一部の電源端子への電源供給をサブ電源プレーンとの間にバイパスコンデンサを設けずに接続される第2の電源供給パターンを介して行うようにしている。
さて、前述のように、ICは、プロセス技術の微細化等が進み、動作スピードは年々高速化し続けている。従って、ICの内部回路で発生したノイズが他のブロック回路に伝播しないようにするためには、特許文献1〜7で提案されたようなIC内部で各電源配線間と各GND配線間を分離する構成だけでは不十分になってきている。言い換えると、ICの内部対策とプリント板のパターン配線方法との両側面から対策を施す必要性が高まっている。 Now, as described above, ICs have been made finer in process technology and the operation speed has been increasing year by year. Therefore, in order to prevent noise generated in the internal circuit of the IC from propagating to other block circuits, the power supply wiring and the GND wiring are separated in the IC as proposed in Patent Documents 1-7. The configuration to do is becoming insufficient. In other words, there is an increasing need to take countermeasures from both sides of the internal countermeasures of the IC and the pattern wiring method of the printed board.
一方、特許文献8〜14には、複数のICが搭載されるプリント基板上において、各IC間の電源パターン又はGNDパターンを分離して配線することやインダクタンス素子等を用いて分離する構成が開示されている。これらの構成によれば、プリント基板上に別々に搭載されている各ICの電源端子やGND端子に発生する高周波の電位変動が他のICの電源端子やGND端子へ伝播することは抑制可能である。しかしながら、1個のパッケージ内に複数の機能ブロックを備えたICでは、各機能ブロック毎に電源端子とGND端子を夫々備えるため、同一ICの電源端子またはGND端子は、プリント基板上では同じ配線で接続されてしまう。そのため、IC内で高速動作する回路部から発生した高周波の電位変動がプリント基板上のパターンを介してICの電源端子又はGND端子に伝播し、IC内で低速動作する回路部に接続されている信号線にも高周波の電位変動が伝播してしまう。
On the other hand,
その結果、プリント基板上の電源配線パターン、GND配線パターン及び信号線パターンに伝播した高周波の電位変動は、高周波ノイズとして、プリント基板に接続されるケーブル及び金属筐体に伝播する。ケーブルは、伝播したノイズを放射するアンテナと化する。金属筐体は、その形によりノイズ輻射のアンテナと化する場合がある。例えば、平面板金が非常に峡い距離で平行に配置されていたり、複数の筐体間の接続部に細長い接隙等が構成されている場合には、アンテナと化する。 As a result, the high-frequency potential fluctuation propagated to the power supply wiring pattern, the GND wiring pattern, and the signal line pattern on the printed board propagates to the cable and the metal casing connected to the printed board as high-frequency noise. The cable becomes an antenna that radiates the propagated noise. Depending on the shape of the metal casing, it may become a noise radiation antenna. For example, when flat sheet metal is arranged in parallel at a very short distance, or when a narrow gap or the like is formed at a connection portion between a plurality of housings, it becomes an antenna.
プリント基板及びケーブル全体をBOX型の金属筐体で囲う機器等の場合には、ケーブルにノイズが伝播していた場合においても、最終的にBOX型の金属筐体でノイズが遮蔽されるため、機器からの輻射ノイズレベルは抑制されやすい。また、機器を囲うBOX型の金属筐体は、多数の接続点で各板金が接触する構成とされることにより、機器からの輻射ノイズレベルがより抑制されやすい。BOX型の金属筐体で囲まれる機器とは、例えば、オシロスコープ等のような測定器やパーソナルコンピュータである。 In the case of a device that surrounds the entire printed circuit board and cable with a BOX type metal casing, even if noise propagates to the cable, the noise is finally shielded by the BOX type metal casing. The radiation noise level from the device is easily suppressed. Moreover, the BOX type metal casing surrounding the device is configured such that each metal plate contacts at a large number of connection points, so that the radiation noise level from the device is more easily suppressed. The equipment surrounded by the BOX type metal casing is, for example, a measuring instrument such as an oscilloscope or a personal computer.
しかしながら、機器全体を金属筐体で囲うことが困難な機器の場合には、ケーブル等に伝播したノイズが抑制されず、最終的に機器からの輻射ノイズレベルが増大するという問題を生じさせてしまう。 However, in the case of a device in which it is difficult to enclose the entire device with a metal casing, the noise propagated to the cable or the like is not suppressed, resulting in a problem that the radiation noise level from the device eventually increases. .
例えば、画像形成装置は、プリント基板やケーブルといった電装パーツ以外に電子写真プロセスを構成するためのパーツが多く装備され、カートリッジや定着器といったユーザ交換パーツが多く、記録媒体の供給部である給紙カセットも構成される。従って、機器全体を筐体で囲むことはユーザビリティを低下させるという課題があった。また、プリント基板及びケーブル等を部分的に金属筐体で囲む場合には、複雑なパーツが多く構成され、装置のサイズアップやコストアップを招くという課題があった。 For example, an image forming apparatus is equipped with many parts for configuring an electrophotographic process in addition to electrical parts such as a printed circuit board and a cable, and has many user replacement parts such as a cartridge and a fixing device. A cassette is also constructed. Therefore, surrounding the entire device with a housing has a problem of reducing usability. In addition, when a printed circuit board, a cable, and the like are partially surrounded by a metal casing, there are problems that many complicated parts are formed, resulting in an increase in size and cost of the apparatus.
特許文献16は、1個のICに備えられる複数の電源端子を、主電源プレーンと島状に設けられ且つバイパスコンデンサを設けないサブ電源プレーンとに分け、一部の端子への電源供給を各電源プレーンから分けて供給する構成を開示している。その構成によれば、バイパスコンデンサの数を抑制するとともに、ICの高速スイッチング動作等に起因するコモンモードノイズの主電源プレーンへの漏洩を抑制することができる。さらに、特許文献15によれば、接地電位に接続されたGNDのプレーン層が形成されており、ASICの内部ロジック用GND端子が安定したGND電位に接続されている構成となっている。このために、内部ロジック用GNDからのノイズ漏洩については大きな問題とはならなかった。しかしながら、IC動作がさらに高速化し、その高調波ノイズがGNDプレーンのインピーダンスを無視できないノイズ周波数に及ぶと、共通インピーダンスとして形成されているGNDプレーン層に流れる電流がノイズ源となってしまう。そのノイズ周波数は、例えば、500MHz〜5GHz程度である。これにより、ICのGND電位が高周波帯域で安定せず、回路基板から輻射されるEMIノイズレベルを増加させてしまうという問題が生じる。GNDプレーンのインダクタンス成分を小さくするためには、導電層(一般的には、35μm厚の銅箔)の厚みを数倍に増す等の対策が考えられるが、コストアップを招くという別の問題が生じてしまう。
一方、単層の片面プリント基板と2層の両面プリント基板では、GNDパターンのインダクタンス成分が比較的大きいため、より低い周波数帯域(例えば、100MHz〜200MHz帯域)においても、GNDパターンの配線インピーダンスが影響しやすい。このため、ICのGND電位がより低い周波数帯域で電位が安定せず、GNDパターンに流れる高周波電流がノイズの問題を発生しやすい。 On the other hand, since the inductance component of the GND pattern is relatively large in the single-layer single-sided printed board and the double-layered double-sided printed board, the wiring impedance of the GND pattern affects even in a lower frequency band (for example, 100 MHz to 200 MHz band). It's easy to do. For this reason, the potential is not stable in a frequency band where the GND potential of the IC is lower, and the high-frequency current flowing through the GND pattern tends to cause a noise problem.
つまり、単層の片面プリント基板や2層の両面プリント基板では、安定した電位の電源電圧と基準GND電位とをプリント基板全体に供給可能な電源プレーンやGNDプレーンを構成することは非常に困難である。このため、GNDパターンを可能な限り4層基板に近いベタGND構成で接続することがノイズ対策とされている場合が多い。 In other words, with a single-layer single-sided printed board or a two-layer double-sided printed board, it is very difficult to construct a power plane or a GND plane that can supply a stable power supply voltage and a reference GND potential to the entire printed board. is there. For this reason, connecting the GND pattern with a solid GND configuration as close to the four-layer substrate as possible is often a noise countermeasure.
しかしながら、高周波で動作するICが単層の片面プリント基板に搭載されている場合には、ベタGND構成に近い配線パターンにしようとした場合でも、GNDパターンのインダクタンスが及ぼす影響は一段と大きい。また、プリント基板のGNDを機器のアース板金に直接接続できない場合には、GNDパターンのインダクタンスが及ぼす影響はさらに大きくなる。このような高周波で動作するICを単層の片面プリント基板に搭載する例として、画像形成装置に搭載されるレーザドライバIC及びレーザドライバICを搭載するレーザ基板がある。 However, when an IC that operates at a high frequency is mounted on a single-layer single-sided printed board, the effect of the inductance of the GND pattern is even greater even when trying to create a wiring pattern close to a solid GND configuration. In addition, when the GND of the printed circuit board cannot be directly connected to the ground plate of the device, the influence of the GND pattern inductance is further increased. As an example of mounting such an IC that operates at a high frequency on a single-layer single-sided printed board, there are a laser driver IC mounted on an image forming apparatus and a laser board on which the laser driver IC is mounted.
この画像形成装置に搭載されるレーザを駆動する制御回路は、ICチップ化が進んでいるため、一層の片面プリント基板を用いて低コストな構成を実現している場合も多い。従って、レーザ基板におけるGNDパターンのインダクタンスが及ぼす影響が大きくなっている。 Since a control circuit for driving a laser mounted in this image forming apparatus has been made into an IC chip, a low-cost configuration is often realized by using a single-side printed circuit board. Therefore, the influence of the inductance of the GND pattern on the laser substrate is large.
また、画像形成装置の搭載されるレーザ素子は、光学系のレンズ等を構成したレーザスキャナユニットとともに構成される必要があり、レーザ素子を駆動するレーザドライバIC及びレーザ基板は、一般的にレーザスキャナユニットに構成されている。レーザスキャナユニットは画像形成装置内で独立したユニットとして構成せざるを得ない場合が多く、搭載されるレーザ基板を画像形成装置本体のアース板金に接続するためには課題が生じる。例えば、メカニカルな構成が複雑となり、組立性やサービス交換の作業性を低下させたり、コストアップを招く場合が多い。従って、画像形成装置のレーザ基板はアース板金に接続されていない場合が多く、GNDパターンのインダクタンスがノイズに及ぼす影響が大きくなっている。 In addition, the laser element mounted on the image forming apparatus needs to be configured with a laser scanner unit including an optical lens and the like, and a laser driver IC and a laser substrate for driving the laser element are generally laser scanners. Configured to unit. In many cases, the laser scanner unit must be configured as an independent unit in the image forming apparatus, and there is a problem in connecting the laser substrate to be mounted to the ground metal plate of the image forming apparatus main body. For example, the mechanical configuration becomes complicated, often resulting in a decrease in assemblability and service replacement workability or an increase in cost. Therefore, the laser substrate of the image forming apparatus is often not connected to the ground metal plate, and the influence of the GND pattern inductance on the noise is large.
レーザ基板は上述のように構成されている一方で、画像形成装置のプリントスピードの高速化に伴い、感光ドラム上をレーザで走査するスキャン速度は高速化している。スキャン速度の高速化に伴い、レーザ駆動の周波数が高くなっている。さらに、近年、プリント解像度の高階調化を図るために、より高周波でレーザが駆動されるようになってきている。また、レーザを駆動する方式には、シングルエンド駆動方式と差動駆動方式が存在する。シングルエンド方式に比較して差動駆動方式では、
その結果、輻射ノイズに含まれる高調波成分の周波数帯域がより高くなってきている。輻射ノイズ成分の周波数が高くなると、プリント板のパターン配線によるインピーダンス値は増加し、プリント板のGND電位はより不安定化してしまう。従って、4層プリント基板のような平面状の電源配線やGND配線を構成できない単層の片面プリント基板では、比較的安定したフレームGNDまでのインピーダンスが大きくなりICのGND端子電位に与える影響が益々大きくなっている。
While the laser substrate is configured as described above, with the increase in the printing speed of the image forming apparatus, the scanning speed at which the photosensitive drum is scanned with the laser is increased. As the scanning speed increases, the frequency of laser driving increases. Furthermore, in recent years, lasers have been driven at higher frequencies in order to increase the gradation of print resolution. Further, there are a single-end driving method and a differential driving method for driving the laser. Compared to the single-ended method, the differential drive method
As a result, the frequency band of the harmonic component contained in the radiation noise has become higher. When the frequency of the radiation noise component increases, the impedance value due to the pattern wiring of the printed board increases, and the GND potential of the printed board becomes more unstable. Therefore, in a single-layer single-side printed circuit board that cannot constitute a planar power supply wiring or GND wiring, such as a four-layer printed circuit board, the impedance to a relatively stable frame GND increases, and the influence on the GND terminal potential of the IC increases. It is getting bigger.
同一のレーザドライバICに備えられるレーザ駆動部及びプリドライバ回路部用の電源端子とGND端子とI/O部用の電源端子とGND端子とは、プリント基板全体の大きさを考慮すると、ほぼ同じロケーションに配置される。このため、多数の電源端子とGND端子を備えるレーザドライバICの各電源端子間、各GND端子間の配線インピーダンスが安定したGND電位部(例えば、フレームGND)までのインピーダンスよりも小さく、従来よりも高周波帯域で干渉しやすくなってしまう。つまり、プリント基板上のパターン配線を介して、レーザ駆動部及びプリドライバ回路部の電源端子やGND端子に発生した高周波の電位変動がI/O部の電源端子及びGND端子に、より伝播しやすくなってしまう。その結果、I/O部の信号入出力端子に伝播する輻射ノイズレベルが増大してしまうという問題が生じてしまう。 In consideration of the size of the entire printed circuit board, the power supply terminal for the laser drive unit and the pre-driver circuit unit, the GND terminal, the power supply terminal for the I / O unit, and the GND terminal provided in the same laser driver IC are almost the same. Placed in the location. For this reason, between each power supply terminal of a laser driver IC provided with many power supply terminals and a GND terminal, the wiring impedance between each GND terminal is smaller than the impedance to the stable GND electric potential part (for example, flame | frame GND), compared with the past. Interference is likely to occur in the high frequency band. That is, high-frequency potential fluctuations generated at the power supply terminal and the GND terminal of the laser drive unit and the pre-driver circuit unit are more easily propagated to the power supply terminal and the GND terminal of the I / O unit through the pattern wiring on the printed circuit board. turn into. As a result, there arises a problem that the radiation noise level propagating to the signal input / output terminal of the I / O unit increases.
また、インピーダンスの低いベタGNDを構成するために、単層の片面プリント基板から、2層の両面プリント基板や4層のプリント基板に変更した場合には、プリント基板の大幅なコストアップを招いてしまうという別の問題が生じてしまう。 In addition, if a single-sided single-sided printed board is changed to a two-layer double-sided printed board or a four-layered printed board in order to form a solid GND with low impedance, the cost of the printed board is greatly increased. Another problem arises.
これを防止するためには、プリント基板上に多数のフィルタを追加したり、フェライトコアやシールド板金等を用いることが必要になる。しかしながら、そのような対策には、膨大な設計時間とコストアップを招いてしまうという問題がある。 In order to prevent this, it is necessary to add a large number of filters on the printed circuit board or to use a ferrite core, a shield metal plate, or the like. However, such countermeasures have a problem of enormous design time and cost increase.
本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、単層、2層、4層等の多くの種類のプリント基板に適応可能であり、安価かつ簡単な構成でノイズ源からの輻射を抑制可能なプリント基板を提供することを目的としている。本発明は特に、内部で分離された多数の対となる電源端子とGND端子とを備えるレーザドライバICを搭載するプリント基板に適用されることが好ましい。 The present invention has been made in view of the above-described conventional example, and can be applied to many types of printed circuit boards such as single layer, two layers, and four layers, and can suppress radiation from a noise source with an inexpensive and simple configuration. It aims at providing a simple printed circuit board. In particular, the present invention is preferably applied to a printed board on which a laser driver IC including a plurality of pairs of power supply terminals and GND terminals separated inside is mounted.
ここでいう内部で分離された多数の対となる電源端子とGND端子を備えるレーザドライバICとは、IC内部の各機能ブロックの種類ごとに別々の外部接続電源端子・GND端子を備えたICである。 The laser driver IC having a large number of internally separated power supply terminals and GND terminals here is an IC having a separate external connection power supply terminal / GND terminal for each type of functional block in the IC. is there.
上記目的を達成するために、本発明のアノード・コモン型レーザを搭載するプリント基板は以下の構成からなる。 In order to achieve the above object, a printed circuit board on which the anode-common type laser of the present invention is mounted has the following configuration.
レーザ素子と、前記レーザ素子のアノード端子に接続されるレーザ素子用電源と、レーザ素子を駆動する第1の回路と、前記第1の回路に接続される第1種のGND端子と、第1の回路を前段で駆動する第2の回路と、前記第2の回路に接続される第2種の電源端子と第2種のGND端子との第2種のペア端子と、前記第1及び第2の回路と異なるその他の第3の回路と、前記第3の回路に接続される第3種の電源端子と第3種のGND端子との第3種のペア端子とを備え、前記第1種のGND端子と前記第2種のペア端子と前記第3種のペア端子とが内部的に分離されたレーザドライバICを搭載するプリント基板であって、前記レーザ素子用電源及び前記第2種の電源端子からの配線が前記第3種の電源端子及び前記プリント基板の電源パターンへと導かれる経路に、前記第1の回路の動作及び前記第2の回路の動作によって発生した高周波の電位変動を抑制する第1の抑制手段と、前記第1種のGND端子及び前記第2種のGND端子からの配線が前記第3種のGND端子及び前記プリント基板のGNDパターンへと導かれる経路に、前記第1の回路及び前記第2の回路の動作によって発生した高周波の電位変動を抑制する第2の抑制手段とが設けられることを特徴とする。 A laser element; a laser element power supply connected to the anode terminal of the laser element; a first circuit for driving the laser element; a first type GND terminal connected to the first circuit; A second circuit for driving the circuit in the previous stage, a second type pair terminal of a second type power supply terminal and a second type GND terminal connected to the second circuit, and the first and second types The third circuit different from the second circuit, a third type power supply terminal connected to the third circuit, and a third type pair terminal of a third type GND terminal, A printed circuit board on which a laser driver IC in which a type GND terminal, the second type pair terminal, and a third type pair terminal are internally separated is mounted, the power source for the laser element and the second type The wiring from the power supply terminal is the power supply for the third type power supply terminal and the printed circuit board. A first suppression means for suppressing high-frequency potential fluctuations generated by the operation of the first circuit and the operation of the second circuit, the first type GND terminal, and the first terminal on the path led to the turn High-frequency potential fluctuations generated by the operations of the first circuit and the second circuit in the path where the wiring from the two types of GND terminals is led to the third type GND terminal and the GND pattern of the printed circuit board. And a second suppression means for suppressing the above-described problem.
ここで、前記第2種の電源端子と前記第3種の電源端子と前記第2種のGND端子と前記第3種のGND端子は、前記レーザドライバICの端子からそれぞれ内側に引き出されてパターン配線されるとともに、前記第1の抑制手段を介して前記第2種の電源端子と前記第3種の電源端子とがパターン接続される電源配線経路と、前記第2の抑制手段を介して前記第2種のGND端子と前記第3種のGND端子とがパターン接続されるGND配線経路とを備えることが望ましい。 Here, the second type power supply terminal, the third type power supply terminal, the second type GND terminal, and the third type GND terminal are drawn inward from the terminals of the laser driver IC, respectively. And a power supply wiring path in which the second type power supply terminal and the third type power supply terminal are pattern-connected via the first suppression means, and the second suppression means via the second suppression means. It is desirable to provide a GND wiring path in which the second type GND terminal and the third type GND terminal are pattern-connected.
さらに、前記レーザドライバICの周囲を時計回りに進んでいく順序において、前記第2種のGND端子、前記第2種の電源端子、前記第3種の電源端子、前記第3種のGND端子の順にピン端子がアサインされ、前記電源配線経路と前記GND配線経路は、ジャンパ部品なしで前記レーザドライバICの端子にそれぞれ接続されることが望ましい。 Further, in the order of proceeding clockwise around the laser driver IC, the second type GND terminal, the second type power supply terminal, the third type power supply terminal, and the third type GND terminal It is preferable that pin terminals are assigned in order, and the power supply wiring path and the GND wiring path are respectively connected to terminals of the laser driver IC without a jumper component.
さらに、前記レーザドライバICの端子とGNDパターンとに配線接続される抵抗器と容量素子は、前記GND配線経路にジャンパ部品なしでパターン接続されることが望ましい。 Furthermore, it is preferable that the resistor and the capacitive element that are wired to the terminal of the laser driver IC and the GND pattern are pattern-connected to the GND wiring path without a jumper component.
また、本発明のアノード・コモン型レーザを搭載するプリント基板は以下の構成でも良い。 The printed circuit board on which the anode common type laser of the present invention is mounted may have the following configuration.
レーザ素子と、前記レーザ素子のアノード端子に接続されるレーザ素子用電源と、レーザ素子を駆動する第1の回路と、前記第1の回路に接続される第1種のGND端子と、第1の回路を前段で駆動する第2の回路と、前記第2の回路に接続される第2種の電源端子と第2種のGND端子との第2種のペア端子と、前記第1及び第2の回路と異なるその他の第3の回路と、前記第3の回路に接続される第3種の電源端子と第3種のGND端子との第3種のペア端子とを備え、前記第1種のGND端子と前記第2種のペア端子と前記第3種のペア端子とが内部的に分離されたレーザドライバICを搭載するプリント基板であって、前記第2種の電源端子からの配線が前記第3種の電源端子及び前記プリント基板の電源パターンへと導かれる経路に、前記第2の回路の動作によって発生した高周波の電位変動を抑制する第1の抑制手段と、前記第2種のGND端子からの配線が前記第3種のGND端子及び前記プリント基板のGNDパターンへと導かれる経路に、前記第2の回路の動作によって発生した高周波の電位変動を抑制する第2の抑制手段と、前記レーザ素子用電源からの配線が前記第2種の電源端子乃至前記プリント基板の電源パターンへと導かれる経路に、前記第1の回路の動作によって発生した高周波の電位変動を抑制するための第3の抑制手段と、前記第1種のGND端子からの配線が前記第2種のGND端子乃至前記プリント基板のGNDパターンへと導かれる経路に、前記第1の回路の動作によって発生した高周波の電位変動を抑制するための第4の抑制手段とが設けられることを特徴とする。 A laser element; a laser element power supply connected to the anode terminal of the laser element; a first circuit for driving the laser element; a first type GND terminal connected to the first circuit; A second circuit for driving the circuit in the previous stage, a second type pair terminal of a second type power supply terminal and a second type GND terminal connected to the second circuit, and the first and second types The third circuit different from the second circuit, a third type power supply terminal connected to the third circuit, and a third type pair terminal of a third type GND terminal, A printed circuit board on which a laser driver IC in which a type GND terminal, the second type pair terminal, and a third type pair terminal are internally separated is mounted, and is a wiring from the second type power supply terminal Is routed to the third type power supply terminal and the power supply pattern of the printed circuit board First suppression means for suppressing high-frequency potential fluctuations generated by the operation of the second circuit, and wiring from the second type GND terminal are the third type GND terminal and the GND pattern of the printed circuit board. And a second suppression means for suppressing high-frequency potential fluctuations generated by the operation of the second circuit and a wiring from the laser element power source to the second type power supply terminal to the print. In the path led to the power supply pattern of the substrate, there are provided third suppression means for suppressing high-frequency potential fluctuations generated by the operation of the first circuit, and wiring from the first type GND terminal. Fourth suppression means for suppressing high-frequency potential fluctuations generated by the operation of the first circuit in a path led to two types of GND terminals or a GND pattern of the printed circuit board. Characterized in that it is kicked.
ここで、前記第2種の電源端子と前記第3種の電源端子と前記第2種のGND端子と前記第3種のGND端子は、前記レーザドライバICの端子からレーザドライバICの内側にそれぞれ引き出されてパターン配線されるとともに、前記第1の抑制手段を介して前記第2種の電源端子と前記第3種の電源端子とがパターン接続される電源配線経路と、前記第2の抑制手段を介して前記第2種のGND端子と前記第3種のGND端子とがパターン接続されるGND配線経路とを備えることが望ましい。 Here, the second type power supply terminal, the third type power supply terminal, the second type GND terminal, and the third type GND terminal are respectively provided from the terminal of the laser driver IC to the inside of the laser driver IC. A power supply wiring path in which the second type power supply terminal and the third type power supply terminal are connected in a pattern through the first suppression means, and the second suppression means; It is desirable to provide a GND wiring path in which the second type GND terminal and the third type GND terminal are connected in a pattern via each other.
さらに、前記レーザドライバICの周囲を時計回りに進んでいく順序において、前記第2種のGND端子、前記第2種の電源端子、前記第3種の電源端子、前記第3種のGND端子の順にピン端子がアサインされ、前記電源配線経路と前記GND配線経路は、ジャンパ部品なしで前記レーザドライバICの端子にそれぞれ接続されることが望ましい。 Further, in the order of proceeding clockwise around the laser driver IC, the second type GND terminal, the second type power supply terminal, the third type power supply terminal, and the third type GND terminal It is preferable that pin terminals are assigned in order, and the power supply wiring path and the GND wiring path are respectively connected to terminals of the laser driver IC without a jumper component.
さらに、前記レーザドライバICの端子とGNDパターンとに配線接続される抵抗器と容量素子は、前記GND配線経路にジャンパ部品なしでパターン接続されること配置することが望ましい。 Furthermore, it is desirable that the resistor and the capacitive element connected to the terminal of the laser driver IC and the GND pattern are arranged to be connected to the GND wiring path without a jumper component.
また、本発明のカソード・コモン型レーザを搭載するプリント基板は以下の構成からなる。 A printed circuit board on which the cathode common type laser of the present invention is mounted has the following configuration.
レーザ素子と、前記レーザ素子のカソード端子に接続されるレーザ素子用GNDと、レーザ素子を駆動する第1の回路と、前記第1の回路に接続される第1種の電源端子と、第1の回路を前段で駆動する第2の回路と、前記第2の回路に接続される第2種の電源端子と第2種のGND端子との第2種のペア端子と、前記第1及び第2の回路と異なるその他の第3の回路と、前記第3の回路に接続される第3種の電源端子と第3種のGND端子との第3種のペア端子とを備え、前記第1種の電源端子と前記第2種のペア端子と前記第3種のペア端子とが内部的に分離されたレーザドライバICを搭載するプリント基板であって、前記第2種の電源端子からの配線が前記第3種の電源端子及び前記プリント基板の電源パターンへと導かれる経路に、前記第2の回路の動作によって発生した高周波の電位変動を抑制する第1の抑制手段と、前記第2種のGND端子からの配線が前記第3種のGND端子及び前記プリント基板のGNDパターンへと導かれる経路に、前記第2の回路の動作によって発生した高周波の電位変動を抑制する第2の抑制手段と、前記第1種の電源端子からの配線が前記第2種の電源端子乃至前記プリント基板の電源パターンへと導かれる経路に、前記第1の回路の動作によって発生した高周波の電位変動を抑制する第3の抑制手段と、前記レーザ素子用GNDからの配線が前記第2種のGND端子乃至前記プリント基板のGNDパターンへと導かれる経路に、前記第1の回路の動作によって発生した高周波の電位変動を抑制する第4の抑制手段とが設けられることを特徴とする。 A laser element; a laser element GND connected to a cathode terminal of the laser element; a first circuit for driving the laser element; a first type power supply terminal connected to the first circuit; A second circuit for driving the circuit in the previous stage, a second type pair terminal of a second type power supply terminal and a second type GND terminal connected to the second circuit, and the first and second types The third circuit different from the second circuit, a third type power supply terminal connected to the third circuit, and a third type pair terminal of a third type GND terminal, A printed circuit board on which a laser driver IC in which a power source terminal of the type, the second type of pair terminal, and the third type of pair terminal are internally separated is mounted, and wiring from the second type power source terminal On the path leading to the power terminal of the third type and the power pattern of the printed circuit board First suppression means for suppressing high-frequency potential fluctuations generated by the operation of the second circuit, and wiring from the second type GND terminal to the third type GND terminal and the GND pattern of the printed circuit board And the second suppression means for suppressing the high-frequency potential fluctuation generated by the operation of the second circuit and the wiring from the first type power supply terminal to the second type power supply terminal to the above In a path led to the power supply pattern of the printed circuit board, third suppression means for suppressing high-frequency potential fluctuations generated by the operation of the first circuit, and wiring from the laser element GND are the second type. Fourth suppression means for suppressing high-frequency potential fluctuations generated by the operation of the first circuit is provided in a path led from the GND terminal to the GND pattern of the printed circuit board. And features.
ここで、前記第2種の電源端子と前記第3種の電源端子と前記第2種のGND端子と前記第3種のGND端子は、前記レーザドライバICの端子からレーザドライバICの内側にそれぞれ引き出されてパターン配線されるとともに、前記第1の抑制手段を介して前記第2種の電源端子と前記第3種の電源端子とがパターン接続される電源配線経路と、前記第2の抑制手段を介して前記第2種のGND端子と前記第3種のGND端子とがパターン接続されるGND配線経路とを備えることが望ましい。 Here, the second type power supply terminal, the third type power supply terminal, the second type GND terminal, and the third type GND terminal are respectively provided from the terminal of the laser driver IC to the inside of the laser driver IC. A power supply wiring path in which the second type power supply terminal and the third type power supply terminal are connected in a pattern through the first suppression means, and the second suppression means; It is desirable to provide a GND wiring path in which the second type GND terminal and the third type GND terminal are connected in a pattern via each other.
さらに、前記レーザドライバICの周囲を時計回りに進んでいく順序において、前記第2種のGND端子、前記第2種の電源端子、前記第3種の電源端子、前記第3種のGND端子の順にピン端子がアサインされ、前記電源配線経路と前記GND配線経路は、ジャンパ部品なしで前記レーザドライバICの端子にそれぞれ接続されることが望ましい。 Further, in the order of proceeding clockwise around the laser driver IC, the second type GND terminal, the second type power supply terminal, the third type power supply terminal, and the third type GND terminal It is preferable that pin terminals are assigned in order, and the power supply wiring path and the GND wiring path are respectively connected to terminals of the laser driver IC without a jumper component.
さらに、前記レーザドライバICの端子とGNDパターンとに配線接続される抵抗器と容量素子は、前記GND配線経路にジャンパ部品なしでパターン接続されることが望ましい。 Furthermore, it is preferable that the resistor and the capacitive element that are wired to the terminal of the laser driver IC and the GND pattern are pattern-connected to the GND wiring path without a jumper component.
また、本発明のカソード・コモン型レーザを搭載するプリント基板は以下の構成でも良い。 The printed circuit board on which the cathode common type laser of the present invention is mounted may have the following configuration.
レーザ素子と、前記レーザ素子のカソード端子に接続されるレーザ素子用GNDと、レーザ素子を駆動する第1の回路と、前記第1の回路に接続される第1種の電源端子と、第1の回路を前段で駆動する第2の回路と、前記第2の回路に接続される第2種の電源端子と第2種のGND端子との第2種のペア端子と、前記第1及び第2の回路と異なるその他の第3の回路と、前記第3の回路に接続される第3種の電源端子と第3種のGND端子との第3種のペア端子とを備え、前記第1種の電源端子と前記第2種のペア端子と前記第3種のペア端子とが内部的に分離されたレーザドライバICを搭載するプリント基板であって、前記第1種の電源端子及び前記第2種の電源端子からの配線が前記第3種の電源端子及び前記プリント基板の電源パターンへと導かれる経路に、前記第1の回路の動作及び前記第2の回路の動作によって発生した高周波の電位変動を抑制する第1の抑制手段と、前記レーザ素子用GND及び前記第2種のGND端子からの配線が前記第3種のGND端子及び前記プリント基板のGNDパターンへと導かれる経路に、前記第1の回路及び前記第2の回路の動作によって発生した高周波の電位変動を抑制する第2の抑制手段とが設けられることを特徴とする。 A laser element; a laser element GND connected to a cathode terminal of the laser element; a first circuit for driving the laser element; a first type power supply terminal connected to the first circuit; A second circuit for driving the circuit in the previous stage, a second type pair terminal of a second type power supply terminal and a second type GND terminal connected to the second circuit, and the first and second types The third circuit different from the second circuit, a third type power supply terminal connected to the third circuit, and a third type pair terminal of a third type GND terminal, A printed circuit board on which a laser driver IC in which a power source terminal of the type, the second type of pair terminal, and the third type of pair terminal are internally separated is mounted, the first type power source terminal and the first type power terminal The wiring from the two types of power supply terminals is the third type power supply terminal and the power supply pad of the printed circuit board. First suppression means for suppressing high-frequency potential fluctuations generated by the operation of the first circuit and the operation of the second circuit, the laser element GND, and the second High-frequency potential fluctuations generated by the operation of the first circuit and the second circuit are caused in the path through which the wiring from the GND terminal of the type is led to the GND pattern of the third type of GND terminal and the printed circuit board. And a second restraining means for restraining.
前記抑制手段の態様としては、フェライトビーズが考えられる。また、パターン配線により形成されるインダクタであっても良い。 A ferrite bead can be considered as an aspect of the suppression means. Further, it may be an inductor formed by pattern wiring.
また、前記第1の抑制手段と第2の抑制手段のペアは、コモンモードチョークで兼用されても良い。また、前記第3の抑制手段と第4の抑制手段のペアは、コモンモードチョークで兼用されても良い。 Further, the pair of the first suppression means and the second suppression means may be shared by a common mode choke. Further, the pair of the third suppression means and the fourth suppression means may be shared by a common mode choke.
さらに、前記レーザ素子用電源と前記第1種のGND端子との間に接続される第1の電荷蓄積手段を有することが望ましい。前記第2種の電源端子と前記第2種のGND端子との間に接続される第2の電荷蓄積手段を有することが望ましい。前記第3種の電源端子と前記第3種のGND端子との間に接続される第3の電荷蓄積手段を有することが望ましい。 Furthermore, it is desirable to have first charge storage means connected between the laser element power supply and the first type GND terminal. It is desirable to have second charge storage means connected between the second type power supply terminal and the second type GND terminal. It is desirable to have third charge storage means connected between the third type power supply terminal and the third type GND terminal.
尚、前記プリント基板の代表的な実施態様は、単層の片面プリント基板である。 In addition, the typical embodiment of the said printed circuit board is a single layer single-sided printed circuit board.
従って本発明によれば、簡単な構成によりレーザドライバICのレーザ駆動回路及びプリドライバの動作により発生した高周波の電位変動がそのレーザドライバICの他の回路の電源端子やGND端子、さらにプリント基板全体へと伝播していくことを抑制することができるという効果がある。 Therefore, according to the present invention, the high-frequency potential fluctuation generated by the operation of the laser driver circuit and the pre-driver of the laser driver IC with a simple configuration causes the power supply terminal and the GND terminal of the other circuits of the laser driver IC, and the entire printed circuit board. There is an effect that it is possible to suppress the propagation to.
これにより、プリント基板のみならず、例えば、ケーブルや金属筐体を備える機器からの不要な輻射を安価な構成で抑制することが可能となる。 Thereby, it becomes possible to suppress unnecessary radiation from not only the printed circuit board but also, for example, a device including a cable and a metal housing with an inexpensive configuration.
以下添付図面を参照して本発明の好適ないくつかの実施例について、さらに具体的かつ詳細に説明する。以下に説明するいくつかの実施例で説明するレーザドライバICは、レーザダイオードの駆動回路とレーザ光量の自動調整回路とレーザの各発光状態を遷移させる制御回路を内蔵したICである。 Hereinafter, some preferred embodiments of the present invention will be described more specifically and in detail with reference to the accompanying drawings. Laser driver ICs described in some embodiments described below are ICs incorporating a laser diode drive circuit, a laser light quantity automatic adjustment circuit, and a control circuit for transitioning each light emission state of the laser.
まず、画像形成装置におけるレーザ駆動装置の簡単な説明と、以下に説明する実施例に共通な不要輻射のノイズ源となるレーザドライバICの制御動作とレーザドライバICの輻射ノイズについて説明する。 First, a brief description of a laser driving device in an image forming apparatus, a control operation of a laser driver IC serving as a noise source of unnecessary radiation common to embodiments described below, and radiation noise of the laser driver IC will be described.
<画像形成装置のレーザ駆動装置>
電子写真方式を採用する画像形成装置においては、電子写真感光体(以下、感光体ドラムという)の表面を帯電装置によって一様に帯電し、帯電された感光体ドラム表面を露光装置によって露光して静電潜像を形成している。そして、この静電潜像を現像装置で現像して現像剤像を形成し、この現像剤像を転写装置によって用紙などの転写材に転写している。転写材上に転写された現像材像は、定着装置により転写材上に定着される。この露光装置の走査光学装置部分にレーザ駆動装置が構成されている。
<Laser driving device of image forming apparatus>
In an image forming apparatus employing an electrophotographic system, the surface of an electrophotographic photosensitive member (hereinafter referred to as a photosensitive drum) is uniformly charged by a charging device, and the charged photosensitive drum surface is exposed by an exposure device. An electrostatic latent image is formed. The electrostatic latent image is developed by a developing device to form a developer image, and the developer image is transferred to a transfer material such as paper by a transfer device. The developer image transferred onto the transfer material is fixed on the transfer material by a fixing device. A laser driving device is configured in the scanning optical device portion of the exposure apparatus.
図3を用いて、画像形成装置のレーザ駆動装置を説明する。画像形成装置のレーザ駆動装置は、レーザ基板1とエンジンコントローラ65とビデオコントローラ61とから構成されている。レーザ基板1は、感光ドラム表面を露光するレーザ13とレーザ13を駆動するレーザドライバIC2とが構成される。エンジンコントローラ65は、ビデオコントローラ61との通信やレーザドライバIC2の動作制御を行うCPU66が構成される。ビデオコントローラ61は、レーザドライバIC2へ伝送する画像データを出力するためのドライバ回路(例えば、LVDSドライバ63を内蔵したASIC62等)が構成される。
The laser driving device of the image forming apparatus will be described with reference to FIG. The laser driving device of the image forming apparatus includes a laser substrate 1, an
画像形成装置は、ホストコンピュータ(不図示)から印字コマンド及びプリントデータを受信すると、各種アクチュエータやモータ等を所定のシーケンスに従って起動制御し、画像形成を開始する。ホストコンピュータから画像形成装置に送信されたプリントデータは、ビデオコントローラ61によって画像形成装置で使用する画像データに展開され、レーザ13を駆動するレーザドライバIC2へ伝送される。レーザドライバIC2は、CPU66により、後述する強制発光、APC(AUTO POWER CONTROL)制御による自動光量調整、ビデオ発光の各モードに制御される。レーザドライバIC2は、CPU66によりビデオ発光モードに設定されると、ビデオコントローラ61から伝送された画像データに従ってレーザの発光をオン・オフする。レーザが発光されることにより感光ドラム表面に前記静電潜像が形成される。
Upon receiving a print command and print data from a host computer (not shown), the image forming apparatus starts and controls various actuators and motors according to a predetermined sequence. The print data transmitted from the host computer to the image forming apparatus is developed into image data used in the image forming apparatus by the
<レーザドライバICの制御>
次に、レーザのAPC制御モードについて図4を用いて説明する。
<Control of laser driver IC>
Next, the APC control mode of the laser will be described with reference to FIG.
レーザ13は温度特性をもっており、温度が高くなるほど一定の光量を得るための電流量は増加する。また、レーザは自己発熱するため、一定の電流を供給するだけでは一定の光量を得ることができず、画像形成に重大な影響を及ぼす。
The
従って、レーザ駆動回路では、感光体ドラムの表面を一走査する最中のレーザ光量を一定にするため、一走査中に発光光量をモニタして所定光量に補正するための制御区間を非画像領域に設けている。そして、所定光量に補正されたレーザの駆動電流量は、次の一走査の間に及んで一定に保持するという方法が取られている。そこで、レーザ13の内部にはレーザの発光量をモニタするための光検出素子PD(フォトダイオード)が構成され、レーザドライバIC2の内部には、サンプル・ホールド回路部33が構成されている。
Therefore, in the laser drive circuit, in order to make the laser light amount during one scan of the surface of the photosensitive drum constant, a control section for monitoring the light emission amount during one scan and correcting it to a predetermined light amount is a non-image area. Provided. Then, a method is adopted in which the laser drive current amount corrected to a predetermined light quantity is kept constant during the next one scan. Therefore, a light detection element PD (photodiode) for monitoring the light emission amount of the laser is formed inside the
レーザ13のAPC制御モードは、図3に示したエンジンコントローラ65のCPU66から出力されるCTRL0及びCTRL1信号(図3ではレーザ制御信号と表す。)により、レーザドライバIC2のモード制御部26が設定され、APC制御モードに状態遷移がなされる。APC制御モード時において、レーザ駆動信号部20はビデオ信号(VDO、/VDO)の状態に関わらずレーザを強制発光させるための信号をプリドライバ部40へ出力する。このAPC制御モードに設定されると、レーザドライバIC2は、サンプル・ホールド回路部33をサンプリングモードに設定し、レーザ13を強制発光しながらレーザ光量を調整するモードに遷移させる。また、レーザ13の駆動回路部には、レーザを定電流駆動するための定電流回路が構成される。定電流回路には、電流設定アンプ34と電流増幅用のトランジスタ43と電流を電圧信号に変換する可変抵抗器RM1とRM2が構成される。
The APC control mode of the
レーザが強制発光されると、光検出素子PDは、レーザの発光量を電流Ipdに変換する。また、光検出素子PDが抵抗器RM1とRM2と光量設定アンプ32の反転入力端子に接続されているため、発光量のモニタ電圧V2は、Ipdと抵抗器(RM1+RM2)の設定値とにより決定される。つまり、V2=Ipd・(RM1+RM2)となる。 When the laser is forcibly emitted, the light detection element PD converts the light emission amount of the laser into a current Ipd. In addition, since the light detection element PD is connected to the resistors RM1 and RM2 and the inverting input terminal of the light amount setting amplifier 32, the light emission amount monitor voltage V2 is determined by the set value of Ipd and the resistor (RM1 + RM2). The That is, V2 = Ipd · (RM1 + RM2).
光量設定アンプ32の非反転入力端子にはレーザ光量設定の基準電圧V1が接続されており、発光量のモニタ電圧V2と等しくなるように比較制御が行われる。比較制御された状態における光量設定アンプ32の出力電圧値をV3とする。 A reference voltage V1 for laser light quantity setting is connected to the non-inverting input terminal of the light quantity setting amplifier 32, and comparison control is performed so as to be equal to the monitor voltage V2 for the light emission quantity. Assume that the output voltage value of the light amount setting amplifier 32 in the comparison-controlled state is V3.
光量設定アンプ32の出力端子には、ホールドコンデンサC5が接続されており、サンプル・ホールド回路部33がホールドモードに設定されると、電位V3が保持される。ホールドコンデンサC5は、電流設定アンプ34に接続されており、ホールドコンデンサC5が保持している電位V3に従った電流値でレーザが駆動される。このようにしてレーザのAPC制御が行われる。 A hold capacitor C5 is connected to the output terminal of the light quantity setting amplifier 32. When the sample and hold circuit unit 33 is set to the hold mode, the potential V3 is held. The hold capacitor C5 is connected to the current setting amplifier 34, and the laser is driven with a current value according to the potential V3 held by the hold capacitor C5. In this way, APC control of the laser is performed.
次にビデオ発光モードについて説明する。レーザのビデオ発光モードに関しても、エンジンコントローラ65のCPU66によりレーザドライバIC2のモード制御部26が設定されることにより状態遷移がなされる。ビデオ発光モード時においては、LD駆動信号部20はビデオ信号(VDO、/VDO)に従った出力信号をプリドライバ部40へ出力する。プリドライバ40の出力に従ってトランジスタ41が駆動され、レーザがビデオ発光する。
Next, the video emission mode will be described. Regarding the laser video emission mode, the
<レーザドライバICの輻射ノイズ>
次に、レーザドライバICが輻射ノイズを発生させる様子を図5に示す。
<Radiation noise of laser driver IC>
Next, FIG. 5 shows how the laser driver IC generates radiation noise.
図5に示されるように、レーザ基板1には、レーザドライバIC2、コネクタ11が実装されている。コネクタ11には、レーザドライバIC2のロジック回路I/O部25に入力される信号線と電源Vcc7及びGND8がパターンレイアウトされ、ケーブル68でエンジンコントローラ65と接続されている。レーザ基板1上のGND8はフレームGNDには直接接続されておらず、レーザ基板1のGNDパターンはケーブル68を介してエンジンコントローラ65のフレームGND70に接続されている。
As shown in FIG. 5, a
レーザ13のレーザダイオードを高周波(数十MHzから数百MHz)で駆動することにより、レーザドライバIC2の電源パターンには、高周波のノイズが発生する。レーザドライバIC2の電源端子に伝播した高周波のノイズ変動は、レーザ基板上の電源パターンに伝播し、電源電圧Vccが印加される箇所全体に及んで高周波の電位変動が伝播される。
By driving the laser diode of the
コネクタ11には電源電圧Vccを印加するパターンが接続されているため、ケーブル68をアンテナとして高周波のノイズ変動が輻射される。また、単層の片面プリント基板の場合には、GNDパターンのインダクタンス成分が大きくなるため、GNDパターン8の電位は不安定な状態となりやすい。
Since the
従って、レーザドライバIC2は、電源端子のみならずGND端子にも高周波の電位変動が発生し、輻射ノイズの原因となる。また、レーザドライバIC2のロジック回路I/O部25の入力信号端子にも電源やGNDから寄生容量等を介して高周波ノイズが伝播する。この入力信号端子に伝播した高周波のノイズは、コネクタ11に接続されるケーブル68に伝播し、ケーブル68をアンテナとして輻射され数百MHzから数GHzに及ぶ放射ノイズとなる。
Therefore, the
尚、背景技術で説明したように、IC内に機能ブロック部が複数構成されている場合には、各機能ブロック部の電源及びGNDの配線が他の機能ブロック部の電源及びGNDの配線とIC内で互いに独立して配線されていないとノイズ干渉による誤動作が生じる。 As described in the background art, when a plurality of functional block units are configured in an IC, the power supply and GND wiring of each functional block unit are connected to the power supply and GND wiring and IC of other functional block units. If they are not wired independently of each other, malfunction due to noise interference occurs.
従って、本実施例に従うレーザドライバICの内部では、図6に示すように、LD駆動部41及びプリドライバ40の電源GND配線は、その他の回路部の電源GND配線と互いに独立して配線されている。
Therefore, in the laser driver IC according to the present embodiment, as shown in FIG. 6, the power supply GND wirings of the
図6は、図4で説明したレーザドライバIC2の内部を回路ブロックで示し、電源端子及びGND端子を追加して示したものである。電源端子及びGND端子は、大きく3種類のグループに分けて接続される場合を例示している。
FIG. 6 shows the inside of the
LD駆動部41は、レーザ13を駆動するLD端子と数十mAのレーザ駆動電流が流れるLD用のGND端子(以下、LDGND端子と称す。)で外部に接続されている。本実施例ではアノード・コモン型レーザを例として示している。
The
プリドライバ部40は、LD駆動部前段のドライブ回路であり、DRIVER―VCC端子(以下、DVCC端子と称す。)とDRIVER―GND端子(以下、DVSS端子と称す。)が接続される。
The
I/O回路部15は、LD駆動信号部20とロジック回路I/O部25とアナログ回路部30とからなり、I/O用VCC端子(以下、VCCO端子と称す。)とI/O用GND端子(以下、VSSO端子と称す。)とに接続される。
The I / O circuit unit 15 includes an LD
本実施例で説明を行うレーザドライバICは、説明の便宜上、外部に出力する端子を構成していないものを例に説明を行う。レーザドライバICが外部に出力する端子を備えている場合には、ロジック回路I/O部の電源端子VCCOとGND端子VSSOに内部的に接続される。 The laser driver IC described in this embodiment will be described using an example in which a terminal that outputs to the outside is not configured for convenience of description. When the laser driver IC has a terminal for outputting to the outside, the laser driver IC is internally connected to the power supply terminal VCCO and the GND terminal VSSO of the logic circuit I / O section.
レーザ13に電源を供給するVccldとLDGND端子間には、バイパスコンデンサC1が接続され、LD駆動部41及びレーザ13への電流供給が行われる。DVCC端子とDVSS端子間にはバイパスコンデンサC2が接続され、プリドライバ40への電流供給が行われる。VCCO端子とVSSO端子間にはバイパスコンデンサC3が接続され、LD駆動信号部20、ロジック回路I/O部25及びアナログ回路部30に電流供給が行われる。アナログ回路部30はレーザ13の光検知器PDの出力電流Ipdが抵抗RM1,RM2に流れることにより生じる電圧V2と、基準電圧V1を比較する。それを所定のタイミングでサンプルホールド回路33でホールドした電圧V3に応じた電流をオペアンプ34とトランジスタ43からなる定電流回路で発生させる。さらにその電流をカーレントミラー回路からなる定電流回路42に流し、レーザ13のレーザダイオードLDに流す電流を決定する。
A bypass capacitor C1 is connected between Vccld that supplies power to the
また、レーザドライバIC2の内部は、不図示の半導体チップとリードフレームとボンディングワイヤが構成されている。半導体チップとリードフレームは、ボンディングワイヤ6により接続されている。レーザドライバIC2の内部回路の電源配線及びGND配線は、半導体チップ内部の配線部分とボンディングワイヤと半導体チップ外部のリードフレームとを介して、レーザ基板1上の電源配線パターン7とGND配線パターン8に接続されている。このボンディングワイヤを6ld、6ldgnd、6dvcc、6dvss、6vcco、6vssoで示す。
The
LD駆動部41は、ビデオ信号に従いプリドライバ40を介してレーザ13を高速でスイッチング駆動する。LD駆動部41が高速スイッチングされることにより、LD端子とLDGND端子には高周波電流i1aが流れる。高周波電流i1aは、ボンディングワイヤ6ldと6ldgndと、LD駆動部41内の配線のインダクタンスと、レーザ基板1上のパターン配線によるインダクタンスと、バイパスコンデンサC1とを介して流れ、コモンモードのノイズ電流i11aとノイズ電流i12aが発生する。
The
また、プリドライバ40が高速スイッチングされることにより、DVCC端子とDVSS端子には高周波電流i2aが流れる。高周波電流i2aは、ボンディングワイヤ6dvccと6dvssと、プリドライバ40内の配線のインダクタンスと、レーザ基板2上のパターン配線によるインダクタンスと、バイパスコンデンサC2とを介して流れ、コモンモードのノイズ電流i21aとノイズ電流i22aが発生する。
Further, when the pre-driver 40 is switched at high speed, a high-frequency current i2a flows through the DVCC terminal and the DVSS terminal. The high-frequency current i2a flows through the bonding wires 6dvcc and 6dvss, the inductance of the wiring in the pre-driver 40, the inductance due to the pattern wiring on the
4層や2層のプリント基板を用いている場合には、レーザ基板1上のパターン配線によるインダクタンスを小さく構成することが出来るため、ノイズ電流i11a、ノイズ電流i12a、ノイズ電流i21a及びノイズ電流i22aのノイズレベルは比較的小さい。一方、一層の片面プリント基板を用いる場合には、レーザ基板1上のパターン配線によるインダクタンスが大きいために、ノイズ電流i11a、ノイズ電流i12a、ノイズ電流i21a及びノイズ電流i22aのノイズレベルは大きくなる。 When a four-layer or two-layer printed circuit board is used, since the inductance due to the pattern wiring on the laser substrate 1 can be reduced, the noise current i11a, noise current i12a, noise current i21a, and noise current i22a are reduced. The noise level is relatively small. On the other hand, when a single-side printed circuit board is used, the noise level of the noise current i11a, the noise current i12a, the noise current i21a, and the noise current i22a increases because the inductance due to the pattern wiring on the laser substrate 1 is large.
ノイズ電流i11a及びi21aはフェライトビーズFB1の高周波インピーダンスにより、電源端子VCCO及び電源Vccへの伝播が抑制される。ノイズ電流i12a及びi21aは、ノーマルモードのノイズ電流i11a及びi21aに変化し、レーザ基板1のパターン配線によるインダクタンス成分及びコネクタ11に接続されるケーブル68を介してエンジンコントローラ65のフレームGND70に流れる。
Propagation of the noise currents i11a and i21a to the power supply terminal VCCO and the power supply Vcc is suppressed by the high frequency impedance of the ferrite bead FB1. The noise currents i12a and i21a change to noise currents i11a and i21a in the normal mode, and flow to the
ここで、レーザ基板1のパターン配線によるインダクタンス及びケーブル68のインダクタンスは比較的大きい値となるので、GND端子LDGND及びDVSSから発生した高周波のノイズ電流i21aとレーザ基板1の配線インダクタンスによって発生する高周波の電位変動がGND端子VSSOに生じ、バイパスコンデンサC3を介して電源端子VCCOへも伝播する。
Here, since the inductance due to the pattern wiring of the laser substrate 1 and the inductance of the
また、I/O回路部15(アナログ回路部30、ロジック回路部25、LD駆動信号部20)に接続されるレーザドライバIC内部の電源配線及びGND配線と信号端子間には寄生容量が存在するため、この寄生容量を介して高周波の電位変動が信号端子にも伝播する。つまり、電源端子VCCOとGND端子VSSOに伝播された高周波の電位変動がアナログ回路部30、ロジック回路部25、LD駆動信号部20の入出力信号全体に重畳されてしまうことになる。
Further, there is a parasitic capacitance between the power supply wiring and the GND wiring inside the laser driver IC connected to the I / O circuit section 15 (
実施例1に従うレーザ基板は、レーザドライバICの高速ドライブ回路をノイズ源として発生する輻射ノイズをフェライトビーズを用いて抑制することを特徴とする。図1はレーザドライバICからの輻射ノイズを抑制するレーザ基板におけるレーザドライバICとの接続を示す図である。尚、図1において、既に図4及び図6において説明した内容と同じ構成要素や信号には同じ参照番号や参照記号を付し、その説明は省略する。 The laser substrate according to the first embodiment is characterized in that the radiation noise generated by using the high-speed drive circuit of the laser driver IC as a noise source is suppressed by using ferrite beads. FIG. 1 is a diagram showing a connection with a laser driver IC on a laser substrate that suppresses radiation noise from the laser driver IC. In FIG. 1, the same components and signals as those already described in FIGS. 4 and 6 are denoted by the same reference numerals and reference symbols, and the description thereof is omitted.
図1に示すように、レーザドライバIC2のLDGND端子とDVSS端子は、レーザ基板1のGNDパターン8に直接接続されず、フェライトビーズFB2を介してGNDパターン8に接続される。一方、レーザドライバIC2のVSSO端子は、GNDパターン8にそのまま接続される。つまり、レーザドライバIC2のLDGND端子及びDVSS端子は、VSSO端子からフェライトビーズFB2を介して高周波帯域で分離され、一方のVSSO端子はGNDパターン8に直接接続される。
As shown in FIG. 1, the LDGND terminal and the DVSS terminal of the
また、レーザ13に接続されるレーザ用電源VccldとDVCC端子には、電源電圧Vcc7からフェライトビーズFB1を介して電源電圧が供給されるように接続されている。つまり、レーザ用電源Vccld及びDVCC端子は、VCCO端子に対しフェライトビーズFB1を介して高周波帯域で分離され、一方のVCCO端子は電源電圧Vcc7に直接接続される。
Further, the laser power source Vccld and the DVCC terminal connected to the
次にフェライトビーズFB2及びFB1が高周波ノイズの伝播を抑制することについて説明する。 Next, it will be described that the ferrite beads FB2 and FB1 suppress the propagation of high frequency noise.
レーザ基板1に伝送されたビデオ信号はレーザドライバIC2のLD駆動信号部20に入力され、プリドライバ40にビデオ信号が伝達される。プリドライバ40は、伝達されたビデオ信号に従ってLD駆動部41をスイッチング駆動する。そして、LD駆動部41は、ビデオ信号に従ってレーザ13を高速でスイッチング駆動する。LD駆動部41が高速スイッチングされることにより、LD端子とLDGND端子には高周波電流i1bが流れる。高周波電流i1bは、ボンディングワイヤ6ldと6ldgndと、LD駆動部41内の配線のインダクタンスと、レーザ基板1上のパターン配線によるインダクタンスと、バイパスコンデンサC1とを介して流れ、コモンモードのノイズ電流i11bとノイズ電流i12bが発生する。
The video signal transmitted to the laser substrate 1 is input to the LD
また、プリドライバ40が高速スイッチングされることにより、DVCC端子とDVSS端子には高周波電流i2bが流れる。高周波電流i2bは、ボンディングワイヤ6dvccと6dvssと、プリドライバ40内の配線のインダクタンスと、レーザ基板1上のパターン配線によるインダクタンスと、バイパスコンデンサC2とを介して流れ、コモンモードのノイズ電流i21bとノイズ電流i22bが発生する。 Further, when the pre-driver 40 is switched at a high speed, a high-frequency current i2b flows through the DVCC terminal and the DVSS terminal. The high-frequency current i2b flows through the bonding wires 6dvcc and 6dvss, the inductance of the wiring in the pre-driver 40, the inductance due to the pattern wiring on the laser substrate 1, and the bypass capacitor C2, and the common-mode noise current i21b and the noise A current i22b is generated.
4層や2層のプリント基板を用いている場合には、レーザ基板1上のパターン配線によるインダクタンス値を小さく構成することが出来るため、発生するノイズ電流i11b、ノイズ電流i12b、ノイズ電流i21b及びノイズ電流i22bのノイズレベルは比較的小さい。一方、一層の片面プリント基板を用いる場合には、レーザ基板1上のパターン配線によるインダクタンス値が大きいために、発生するノイズ電流i11b、ノイズ電流i12b、ノイズ電流i21b及びノイズ電流i22bのノイズレベルは大きくなる。 When a four-layer or two-layer printed circuit board is used, the inductance value due to the pattern wiring on the laser substrate 1 can be reduced, so that the generated noise current i11b, noise current i12b, noise current i21b, and noise The noise level of the current i22b is relatively small. On the other hand, when a single-side printed circuit board is used, since the inductance value due to the pattern wiring on the laser substrate 1 is large, the noise levels of the generated noise current i11b, noise current i12b, noise current i21b, and noise current i22b are large. Become.
しかしながら、本実施例によれば、LD駆動部41から電源配線パターンに発生したノイズ電流i11bは、フェライトビーズFB1の高周波インピーダンスにより、電源端子VCCO及び電源電圧Vccへの伝播が抑制される。一方、LD駆動部41からGND配線パターンに発生したノイズ電流i12bは、フェライトビーズFB2の高周波インピーダンスにより、GND端子VSSO及びGNDパターン8への伝播が抑制される。従って、LD駆動部41のスイッチング動作により発生した高周波ノイズは、レーザ基板1のI/O回路部15やコネクタ11へ伝播することが抑制される。
However, according to the present embodiment, the propagation of the noise current i11b generated in the power supply wiring pattern from the
また、プリドライバ40から電源配線パターンに発生したノイズ電流i21bに関しても、フェライトビーズFB1の高周波インピーダンスにより、電源端子VCCO及び電源電圧Vccへの伝播が抑制される。プリドライバ40からGND配線パターンに発生したノイズ電流i22bに関しても、フェライトビーズFB2の高周波インピーダンスにより、GND端子VSSO及びGNDパターン8への伝播が抑制される。従って、プリドライバ40のスイッチング動作により発生した高周波ノイズは、レーザ基板1のI/O回路部15やコネクタ11へ伝播することが抑制される。
Further, regarding the noise current i21b generated in the power supply wiring pattern from the pre-driver 40, the propagation to the power supply terminal VCCO and the power supply voltage Vcc is suppressed by the high frequency impedance of the ferrite bead FB1. Also regarding the noise current i22b generated in the GND wiring pattern from the pre-driver 40, the propagation to the GND terminal VSSO and the
つまり、LD駆動部41及びプリドライバ40から発生したノイズ電流i11b、i12b、i21b、i22bは、LD駆動部41又はプリドライバ40内に封じ込めることが可能となる。言い換えれば、LD駆動部41及びプリドライバ40のスイッチング動作により発生する高周波の電位変動がレーザ基板1のI/O回路部15へ伝播することなく、LD駆動部41とバイパスコンデンサC1で形成される電流閉ループ内、又はプリドライバ40とバイパスコンデンサC2で形成される電流閉ループ内に封じ込めることが可能となる。
That is, the noise currents i11b, i12b, i21b, i22b generated from the
しかしながら、一般的には、あるGND電位が他のGND電位とオフセットした電位を保持していた場合には、オフセットされたGND電位に接続される回路部と他の回路部とが基準としているGND電位とに差が生じるため、動作不良等を招く恐れがある。つまり、GND端子にインダクタンス素子を挿入することは、動作不良を招く恐れがあると一般的には考えられる。 However, in general, when a GND potential holds a potential that is offset from another GND potential, the GND connected to the circuit portion connected to the offset GND potential and the other circuit portion is the reference. Since there is a difference in potential, there is a risk of malfunction. In other words, it is generally considered that inserting an inductance element into the GND terminal may cause a malfunction.
本実施例に係るレーザ基板1は、LD駆動部41のLDGND端子及びプリドライバ40のDVSS端子がフェライトビーズFB2を介してレーザ基板のGNDパターン8と高周波帯域において高インピーダンスで接続されている。
In the laser substrate 1 according to the present embodiment, the LDGND terminal of the
その一方で、以下に後述で説明するように、本実施例では、バイパスコンデンサC1及びC2の適正な接続により上記懸念は回避される。バイパスコンデンサC1及びC2が接続されることにより、フェライトビーズFB2をLDGND端子に接続されたLD駆動部41と、フェライトビーズをGND端子に接続されていないI/O回路部15(LD駆動信号部20、ロジック回路I/O部25、アナログ回路部30)とのレーザドライバIC内部での信号接続部においても、動作不良等の問題が生じることはない。その結果、LD駆動部41及びプリドライバ40により発生した高周波ノイズをLD駆動部41内又はプリドライバ40内に封じ込めることが可能となる。尚、バイパスコンデンサC1及びC2の要否及び容量値は、レーザドライバICより発生するノイズのレベル、レーザの駆動スピード、レーザの駆動電流等によって決定される。
On the other hand, as will be described later, in the present embodiment, the above concerns are avoided by proper connection of the bypass capacitors C1 and C2. By connecting the bypass capacitors C1 and C2, the
次に、上述した高周波電流の封じ込めについて説明する。図7は本実施例に従う高周波電流の封じ込めの様子を模式的に示す図である。 Next, the above-described high-frequency current containment will be described. FIG. 7 is a diagram schematically showing a state of high-frequency current containment according to the present embodiment.
図7(a)に示すように、LD駆動部41の高速スイッチング動作に必要な瞬時電流i1bは、バイパスコンデンサC1により充放電を繰り返して供給される。プリドライバ40の高速スイッチング動作に必要な瞬時電流i2bは、バイパスコンデンサC2により充放電を繰り返して供給される。一方、図7(b)に示すように、LD駆動部41及びプリドライバ40で消費される電力は、電源電圧Vcc7よりフェライトビーズFB1、FB2を介して供給される。
As shown in FIG. 7A, the instantaneous current i1b necessary for the high-speed switching operation of the
つまり、LD駆動部41及びプリドライバ40が高速動作するための必要な交流の瞬時電流は、各バイパスコンデンサから供給され、電力消費のための直流電流は電源電圧Vcc7からフェライトビーズFB1,FB2を介して供給される。瞬時電流が流れることによって発生した高周波のノイズ電流i11a、i21a、i12a、i22aはフェライトビーズFB1及びFB2により遮断されて、高周波の電位変動が伝播することが抑制される。
That is, the alternating current necessary for the
例えば、フェライトビーズのインピーダンスとして100MHzで100Ω、直流抵抗が0.1〜0.2Ω程度の特性のもので十分なノイズ源の封じ込めを行うことが可能である。尚、輻射ノイズレベルが強い周波数帯域にあわせたフェライトビーズの選択も可能である。例えば、LD駆動部が消費する電流が50mAであれば、フェライトビーズの直流抵抗を0.2Ωとして、電圧降下は0.01Vとなる。従って、I/O回路部15(アナログ回路部30、ロジック回路I/O部25、LD駆動信号部20)が接続されるVSSO端子のGND電位と比較して0.01V分オフセットされたGND電位上において、LD駆動部41及びプリドライバ40は動作することとなる。しかしながら、電源電圧Vccは3.3V〜5V程度であるので、通常動作上に関しても支障は生じない。
For example, a ferrite bead having an impedance of 100Ω at 100 MHz and a direct current resistance of about 0.1 to 0.2Ω can sufficiently contain a noise source. A ferrite bead can be selected in accordance with a frequency band having a strong radiation noise level. For example, if the current consumed by the LD driving unit is 50 mA, the DC drop of the ferrite bead is 0.2Ω and the voltage drop is 0.01V. Therefore, the GND potential offset by 0.01 V compared to the GND potential of the VSSO terminal to which the I / O circuit unit 15 (
また、レーザドライバIC2の消費電流が多い場合には、より直流抵抗の小さいものを選択すれば良い。また、LD駆動部41のスイッチング周波数及び駆動電流値に応じて、バイパスコンデンサC1の容量値は決定される。バイパスコンデンサC2の容量値は、プリドライバ40のスイッチング周波数及び駆動電流値に応じて決定される。通常、MHz帯域でのインピーダンスが小さいチップセラミックコンデンサが用いられる。また、レーザ13に電源を供給するVccldにもフェライトビーズFB1が構成されているため、実際にはフェライトビーズの直流抵抗分の電圧降下によって、レーザ13に供給される電源Vccldの電圧においても、VCCO端子の電源電圧と比較して電位が若干低下する。
Further, when the current consumption of the laser driver IC2 is large, it is sufficient to select one having a smaller DC resistance. Further, the capacitance value of the bypass capacitor C1 is determined according to the switching frequency and the drive current value of the
しかしながら、本発明では、レーザドライバIC2に接続されるGND電位及び電源電圧の電位が消費電流にあわせて若干オフセットされた電位となるのみなので、通常動作上に関しても支障は生じない。 However, in the present invention, since the GND potential and the power supply voltage connected to the laser driver IC2 are only slightly offset according to the consumption current, there is no problem in normal operation.
尚、図1において、双方向に構成されたダイオードD1及びD2は、高周波帯域で分離されたLDGND端子、DVSS端子とVSSO端子間とのESD対策として追加されたものである。通常、これはレーザドライバIC2内に備えられているものの、レーザドライバIC外部においても追加構成することにより、ESD耐量をより向上させることが可能となる場合もある。
In FIG. 1, the diodes D1 and D2 configured in both directions are added as an ESD countermeasure between the LDGND terminal and the DVSS terminal and the VSSO terminal separated in the high frequency band. Normally, this is provided in the
次に、本実施例の具体的なパターン配線の例について、レーザドライバIC2のピンアサインとともに説明する。図2(a)は、図1で示したレーザドライバICからの輻射ノイズを抑制するレーザ基板1の接続回路について、具体的なパターンレイアウトを模式的に例示した図である。図2(b)は、レーザドライバIC2に備えられる端子のピンアサインを示したものである。 Next, a specific example of pattern wiring in this embodiment will be described together with the pin assignment of the laser driver IC2. FIG. 2A is a diagram schematically illustrating a specific pattern layout for the connection circuit of the laser substrate 1 that suppresses radiation noise from the laser driver IC shown in FIG. FIG. 2B shows pin assignments of terminals provided in the laser driver IC2.
図1で示したように、レーザドライバIC2は、LD駆動部41用のGND端子LDGNDと、プリドライバ40用の電源端子DVCC及びGND端子DVSSと、I/O回路部15(LD駆動信号部20、ロジック回路I/O部25、アナログ回路部30)用の共用電源端子VCCOと共用GND端子VSSOを備えている。
As shown in FIG. 1, the
LD駆動部41のLDGND端子とプリドライバ40のDVSS端子に接続される配線パターンをP2g、I/O回路部15のVSSO端子に接続される配線パターンをP3g、レーザ13に供給される電源及びプリドライバ40のDVCC端子に接続される配線パターンをP2v、I/O回路部15のVCCOに接続されるパターンをP3vとして示す。
The wiring pattern connected to the LDGND terminal of the
GND配線パターンP2gとP3gは、フェライトビーズFB2により高周波帯域で分離される。電源配線パターンP2vとP3vは、フェライトビーズFB1により高周波帯域で分離される。また、バイパスコンデンサC1、C2及びC3は、瞬時電流を供給する回路ブロックの近傍に配置されるとともに、この近接配置が可能なように各電源及びGND端子がレーザドライバICにピンアサインされている。尚、RM1とRM2は可変抵抗器であり、レーザ光量の可変調整に利用される。14はチェックパッドであり、レーザ基板1の動作チェックを行う際に利用される。
The GND wiring patterns P2g and P3g are separated in the high frequency band by the ferrite bead FB2. The power supply wiring patterns P2v and P3v are separated in the high frequency band by the ferrite beads FB1. Further, the bypass capacitors C1, C2, and C3 are disposed in the vicinity of the circuit block that supplies the instantaneous current, and each power supply and the GND terminal are pin-assigned to the laser driver IC so that the proximity arrangement is possible. Note that RM1 and RM2 are variable resistors and are used for variable adjustment of the laser light quantity. A
本実施例のレーザ基板1は、主に単層の片面プリント基板に適用するため、フェライトビーズFB1及びFB2は、レーザドライバIC2のパッケージと重ならない位置に実装される必要がある。 Since the laser substrate 1 of the present embodiment is mainly applied to a single-layer single-sided printed circuit board, the ferrite beads FB1 and FB2 need to be mounted at positions that do not overlap with the package of the laser driver IC2.
そこで、本実施例のレーザドライバIC2は、LDGND端子とDVSS端子を隣接したピンアサインとし、さらにDVSS端子とDVCC端子を隣接したピンアサインとしている。また、DVCC端子とVCCO端子をレーザドライバIC2の直下で接続した配線パターンと、DVSS端子とVSSO端子をレーザドライバIC2の直下で接続した配線パターンとが交差しないように各ピンアサインが工夫して設定される。
Therefore, the
その結果、DVSS端子とVSSO端子をフェライトビーズFB2で分離配線することと、DVCC端子とVCCO端子をフェライトビーズFB1で分離配線することと、バイパスコンデンサC1、C2及びC3を瞬時電流を供給する回路ブロックの近傍に配置することとがジャンパレスで単層の片面プリント基板を用いて可能とされる。さらに、ジャンパレスで上記分離配線を可能としたため、レーザドライバIC2の直下部分を電源・GNDのパターン配線に用いつつ、基板面積を大きくすることなく、輻射ノイズの抑制が可能なレーザ基板を提供することが可能となる。
As a result, the DVSS terminal and the VSSO terminal are separated and wired by the ferrite bead FB2, the DVCC terminal and the VCCO terminal are separated and wired by the ferrite bead FB1, and a circuit block for supplying an instantaneous current to the bypass capacitors C1, C2, and C3. It is possible to use a jumper-less single-layer printed circuit board. Furthermore, since the separation wiring is made possible without a jumper, a laser substrate capable of suppressing radiation noise without increasing the substrate area while using the portion immediately below the
以上述べたように本実施例に従えば、LD駆動部41のGND端子LDGNDとプリドライバのGND端子DVSSとI/O回路部15(LD駆動信号部20、ロジック回路I/O部25、アナログ回路部30)用のGND端子とが内部で分離されたレーザドライバICを搭載するプリント基板において、LDGND端子・DVSS端子とVSSO端子間と、電源Vccld・DVCC端子とVCCO端子間とにインダクタンス素子がそれぞれ追加されることにより、高周波帯域におけるインピーダンス分離が行われる。その結果、LD駆動部41用のGND端子LDGNDとプリドライバ用のGND端子DVSSに発生した高周波の電位変動が、レーザドライバIC2を搭載するレーザ基板1上のパターンを介して、レーザ基板1の電源パターン、GNDパターン、信号線パターン及びプリント基板全体へと伝播していくことを抑制可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the GND terminal LDGND of the
つまり、以上説明した実施例によれば、レーザ基板、ケーブル、及び金属筐体を備える機器からの輻射を抑制可能な構成を数個のフェライトビーズの追加のみで実現することが可能となる。 In other words, according to the embodiment described above, it is possible to realize a configuration capable of suppressing radiation from a device including a laser substrate, a cable, and a metal housing only by adding several ferrite beads.
また、従来、プリント基板のGNDパターンをできる限り広いスペースでベタ状に形成して輻射ノイズ対策を行っていたことに対し、本実施例によれば、プリント基板のGNDパターン面積にほとんど依存せずにレーザドライバICの輻射ノイズ対策を行うことが可能となる。これにより、従来においては輻射ノイズ対策のために、2層の両面プリント基板を用いる等を行ってきたことに対し、単層の片面プリント基板を用いた対策を実施することが可能となり、コストダウンが可能となる。 Conventionally, the GND pattern of the printed circuit board is formed in a solid shape in as wide a space as possible to take measures against radiation noise. However, according to the present embodiment, the GND pattern area of the printed circuit board is almost independent. In addition, it is possible to take measures against radiation noise of the laser driver IC. As a result, it has become possible to implement measures using a single-sided single-sided printed circuit board compared to the conventional practice of using a double-sided double-sided printed circuit board as a countermeasure against radiation noise. Is possible.
加えて、レーザドライバICを搭載するレーザ基板を備えた機器に備えられる輻射ノイズ対策のシールド部材等を削減することも可能となる。 In addition, it is possible to reduce the shielding member for preventing radiation noise and the like provided in a device including a laser substrate on which the laser driver IC is mounted.
実施例2に従うレーザ基板は、レーザドライバICの高速ドライブ回路をノイズ源として発生する輻射ノイズをフェライトビーズを用いて抑制することを特徴とする。図8はレーザドライバICからの輻射ノイズを抑制するレーザ基板におけるレーザドライバICとの接続を示す図である。尚、図8において、既に図1〜図7において説明した内容と同じ構成要素や信号には同じ参照番号や参照記号を付し、その説明は省略する。 The laser substrate according to the second embodiment is characterized in that the radiation noise generated by using the high-speed drive circuit of the laser driver IC as a noise source is suppressed by using ferrite beads. FIG. 8 is a diagram showing a connection with a laser driver IC on a laser substrate that suppresses radiation noise from the laser driver IC. In FIG. 8, the same components and signals as those already described in FIGS. 1 to 7 are denoted by the same reference numerals and reference symbols, and the description thereof is omitted.
実施例1では、LD駆動部41とプリドライバ40の電源端子を合わせてフェライトビーズFB1で分離し、またLD駆動部41とプリドライバ40のGND端子を合わせてフェライトビーズFB2で分離する構成について説明を行った。実施例2は、LD駆動部41とプリドライバ40の各電源端子及びGND端子を独立してI/O回路部15の電源端子及びGND端子から4個のフェライトビーズで分離されたものである。図8は、4個のフェライトビーズを用いてICからの輻射ノイズを抑制するレーザ基板を示す図である。図9は、図8に示すレーザドライバICからの輻射ノイズを抑制するレーザ基板1の接続回路について、具体的なパターンレイアウトを模式的に例示した図である。
In the first embodiment, the power supply terminals of the
実施例2に従うレーザ基板は、レーザドライバIC2内に構成されるLD駆動部41のGND端子LDGNDと、プリドライバ40のGND端子DVSSと、I/O回路部15(LD駆動信号部20、ロジック回路I/O部25、アナログ回路部30)のGND端子VSSOがフェライトビーズを介してそれぞれ接続される。また、レーザ13に供給される電源電圧Vccldと、プリドライバの電源端子DVCCと、I/O回路部15の電源端子VCCOもフェライトビーズを介してそれぞれ接続される。LD駆動部41には高周波且つ数十mAの大電流が流れ、プリドライバには高周波の僅かな瞬時電流が流れるので、特にLD駆動部のノイズレベルが大きい場合には、本実施例のようにLD駆動部41とプリドライバ40の電源GND端子接続とすることにより、さらなるノイズの抑制を行うことが可能となる。
The laser substrate according to the second embodiment includes the GND terminal LDGND of the
図8について説明する。LD駆動部41のLDGND端子は、プリドライバ40のDVSS端子に直接接続されず、フェライトビーズFB4を介して接続される。プリドライバ40のDVSS端子は、I/O回路部15のVSSO端子に直接接続されず、フェライトビーズFB2を介して接続される。一方、I/O回路部15のVSSO端子は、GNDパターン8にそのまま接続される。
FIG. 8 will be described. The LDGND terminal of the
つまり、プリドライバ40のDVSS端子は、VSSO端子からフェライトビーズFB2を介して高周波帯域で分離され、LDGND端子は、そのDVSS端子からさらにフェライトビーズFB4を介して高周波帯域で分離される。一方のVSSO端子はGNDパターン8に直接接続される。
That is, the DVSS terminal of the pre-driver 40 is separated from the VSSO terminal via the ferrite bead FB2 in the high frequency band, and the LDGND terminal is further separated from the DVSS terminal via the ferrite bead FB4 in the high frequency band. One VSSO terminal is directly connected to the
また、レーザ用電源Vccldは、I/O回路部15の電源端子VCCOからフェライトビーズFB1とFB3を介して接続されている。プリドライバ40の電源端子DVCCは、フェライトビーズFB1を介して電源電圧が供給されるように接続されている。 The laser power supply Vccld is connected from the power supply terminal VCCO of the I / O circuit unit 15 via ferrite beads FB1 and FB3. The power supply terminal DVCC of the pre-driver 40 is connected so that a power supply voltage is supplied via the ferrite bead FB1.
つまり、レーザ13に電源を供給するVccldは、フェライトビーズFB1とFB3を介してDVCC端子と高周波帯域で分離され、DVCC端子は、フェライトビーズFB1を介してDVCC端子と高周波帯域で分離される。一方のVCCO端子は電源電圧Vcc7に直接接続される。
That is, Vccld for supplying power to the
つまり、プリドライバ40のDVCC端子は、VCCO端子からフェライトビーズFB1を介して高周波帯域で分離され、レーザ13に電源を供給するVccldは、そのDVCC端子からさらにフェライトビーズFB3を介して高周波帯域で分離される。一方のVCCO端子は電源電圧Vcc7に直接接続される。
That is, the DVCC terminal of the pre-driver 40 is separated from the VCCO terminal via the ferrite bead FB1 in the high frequency band, and Vccld that supplies power to the
次に上記4個のフェライトビーズが高周波ノイズの伝播を抑制することについて説明する。 Next, it will be described that the four ferrite beads suppress the propagation of high frequency noise.
LD駆動部41は、ビデオ信号に従いプリドライバ40を介してレーザ13を高速でスイッチング駆動する。LD駆動部41が高速スイッチングされることにより、LD端子とLDGND端子には高周波電流i1cが流れる。高周波電流i1cは、ボンディングワイヤ6ldと6ldgndと、LD駆動部41内の配線のインダクタンスと、レーザ基板1上のパターン配線によるインダクタンスと、バイパスコンデンサC1とを介して流れ、コモンモードのノイズ電流i11cとノイズ電流i12cが発生する。
The
また、プリドライバ40が高速スイッチングされることにより、DVCC端子とDVSS端子には高周波電流i2cが流れる。高周波電流i2cは、ボンディングワイヤ6dvccと6dvssと、プリドライバ40内の配線のインダクタンスと、レーザ基板1上のパターン配線によるインダクタンスと、バイパスコンデンサC2とを介して流れ、コモンモードのノイズ電流i21cとノイズ電流i22cが発生する。 Further, when the pre-driver 40 is switched at high speed, a high-frequency current i2c flows through the DVCC terminal and the DVSS terminal. The high-frequency current i2c flows through the bonding wires 6dvcc and 6dvss, the inductance of the wiring in the pre-driver 40, the inductance due to the pattern wiring on the laser substrate 1, and the bypass capacitor C2, and the common-mode noise current i21c and the noise A current i22c is generated.
4層や2層のプリント基板を用いている場合には、レーザ基板1上のパターン配線によるインダクタンス値を小さく構成することが出来るため、発生するノイズ電流i11c、ノイズ電流i12c、ノイズ電流i21c及びノイズ電流i22cのノイズレベルは比較的小さい。一方、一層の片面プリント基板を用いる場合には、レーザ基板1上のパターン配線によるインダクタンス値が大きいために、発生するノイズ電流i11c、ノイズ電流i12c、ノイズ電流i21c及びノイズ電流i22cのノイズレベルは大きくなる。 When a four-layer or two-layer printed circuit board is used, the inductance value due to the pattern wiring on the laser substrate 1 can be reduced, so that the generated noise current i11c, noise current i12c, noise current i21c, and noise The noise level of the current i22c is relatively small. On the other hand, when a single-side printed circuit board is used, since the inductance value due to the pattern wiring on the laser substrate 1 is large, the noise levels of the generated noise current i11c, noise current i12c, noise current i21c, and noise current i22c are large. Become.
しかしながら、本実施例によれば、LD駆動部41から電源配線パターンに発生したノイズ電流i11cは、フェライトビーズFB3の高周波インピーダンスにより、電源端子DVCCへの伝播が抑制される。一方、LD駆動部41からGND配線パターンに発生したノイズ電流i12cは、フェライトビーズFB4の高周波インピーダンスにより、GND端子DVSSへの伝播が抑制される。従って、LD駆動部41のスイッチング動作により発生した高周波ノイズは、レーザ基板1のプリドライバ40、I/O回路部15及びコネクタ11へ伝播することが抑制される。
However, according to the present embodiment, the propagation of the noise current i11c generated in the power supply wiring pattern from the
また、プリドライバ40から電源配線パターンに発生したノイズ電流i21cは、フェライトビーズFB1の高周波インピーダンスにより、電源端子VCCO及び電源電圧Vccへの伝播が抑制される。一方、プリドライバ40からGND配線パターンに発生したノイズ電流i22cは、フェライトビーズFB2の高周波インピーダンスにより、GND端子VSSO及びGNDパターン8への伝播が抑制される。従って、プリドライバ40のスイッチング動作により発生した高周波ノイズは、レーザ基板1のLD駆動部41、I/O回路部15及びコネクタ11へ伝播することが抑制される。
Further, the noise current i21c generated in the power supply wiring pattern from the pre-driver 40 is suppressed from propagating to the power supply terminal VCCO and the power supply voltage Vcc due to the high frequency impedance of the ferrite bead FB1. On the other hand, the noise current i22c generated in the GND wiring pattern from the pre-driver 40 is suppressed from being propagated to the GND terminal VSSO and the
つまり、LD駆動部41及びプリドライバ40から発生したノイズ電流i11b、i12b、i21b、i22bは、LD駆動部41又はプリドライバ40内に封じ込めることが可能となる。言い換えれば、LD駆動部41及びプリドライバ40のスイッチング動作により発生する高周波の電位変動がレーザ基板1のI/O回路15へ伝播することなく、LD駆動部41とバイパスコンデンサC1で形成される電流閉ループ内、及びプリドライバ40とバイパスコンデンサC2で形成される電流閉ループ内に封じ込めることが可能となる。
That is, the noise currents i11b, i12b, i21b, i22b generated from the
しかしながら、一般的には、あるGND電位が他のGND電位とオフセットした電位を保持していた場合には、オフセットされたGND電位に接続される回路部と他の回路部とが基準としているGND電位とに差が生じるため、動作不良等を招く恐れがある。しかしながら、実施例1で説明したように、本実施例では、バイパスコンデンサC1及びC2の適正な接続により上記懸念は回避される。バイパスコンデンサC1及びC2が接続されることにより、フェライトビーズFB2をLDGND端子に接続されたLD駆動部41と、フェライトビーズをGND端子に接続されていないアナログ回路部30、ロジック回路I/O部25、LD駆動信号部20とのIC内部での信号接続部においても、動作不良等の問題が生じることはない。その結果、LD駆動部41及びプリドライバ40により発生した高周波ノイズをLD駆動部41内又はプリドライバ40内に封じ込めることが可能となる。
However, in general, when a GND potential holds a potential that is offset from another GND potential, the GND connected to the circuit portion connected to the offset GND potential and the other circuit portion is the reference. Since there is a difference in potential, there is a risk of malfunction. However, as described in the first embodiment, in the present embodiment, the above concern is avoided by proper connection of the bypass capacitors C1 and C2. By connecting the bypass capacitors C1 and C2, the
次に、本実施例の具体的なパターン配線の例について、レーザドライバIC2のピンアサインとともに説明する。図9(a)は、図8で示したレーザドライバICからの輻射ノイズを抑制するレーザ基板1の接続回路について、具体的なパターンレイアウトを模式的に例示した図である。図9(b)は、レーザドライバIC2に備えられる端子のピンアサインを示したものである。 Next, a specific example of pattern wiring in this embodiment will be described together with the pin assignment of the laser driver IC2. FIG. 9A is a diagram schematically illustrating a specific pattern layout for the connection circuit of the laser substrate 1 that suppresses radiation noise from the laser driver IC shown in FIG. FIG. 9B shows pin assignments of terminals provided in the laser driver IC2.
図8で示したように、レーザドライバIC2は、LD駆動部41用のGND端子LDGNDと、プリドライバ40用の電源端子DVCC及びGND端子DVSSと、I/O回路部15(LD駆動信号部20、ロジック回路I/O部25、アナログ回路部30)の共用電源端子VCCOと共用GND端子VSSOを備えている。
As shown in FIG. 8, the
LD駆動部41のLDGND端子に接続される配線パターンをP1g、プリドライバ40のDVSS端子に接続される配線パターンをP2g、I/O回路部15のVSSO端子に接続される配線パターンをP3g、レーザ13に供給される電源に接続される配線パターンをP1v、プリドライバ40のDVCC端子に接続される配線パターンをP2v、I/O回路部15のVCCOに接続されるパターンをP3vとして示す。
The wiring pattern connected to the LDGND terminal of the
GND配線パターンP1gとP2gは、フェライトビーズFB4により高周波帯域で分離される。電源GND配線パターンP2gとP3gは、フェライトビーズFB2により高周波帯域で分離される。電源配線パターンP1vとP2vは、フェライトビーズFB3により高周波帯域で分離される。電源配線パターンP2vとP3vは、フェライトビーズFB1により高周波帯域で分離される。また、バイパスコンデンサC1、C2及びC3は、瞬時電流を供給する回路ブロックの近傍に配置されるとともに、この近接配置が可能なように各電源及びGND端子がレーザドライバICにピンアサインされている。 The GND wiring patterns P1g and P2g are separated in the high frequency band by the ferrite beads FB4. The power supply GND wiring patterns P2g and P3g are separated in the high frequency band by the ferrite bead FB2. The power supply wiring patterns P1v and P2v are separated in the high frequency band by the ferrite beads FB3. The power supply wiring patterns P2v and P3v are separated in the high frequency band by the ferrite beads FB1. Further, the bypass capacitors C1, C2, and C3 are disposed in the vicinity of the circuit block that supplies the instantaneous current, and each power supply and the GND terminal are pin-assigned to the laser driver IC so that the proximity arrangement is possible.
本実施例のレーザ基板1は、単層の片面プリント基板を用いているため、フェライトビーズFB1、FB2、FB3及びFB4は、レーザドライバIC2のパッケージと重ならない位置に実装される必要がある。 Since the laser substrate 1 of this embodiment uses a single-layer single-sided printed board, the ferrite beads FB1, FB2, FB3, and FB4 need to be mounted at positions that do not overlap with the package of the laser driver IC2.
そこで、本実施例のレーザドライバIC2は、LDGND端子とDVSS端子を隣接したピンアサインとし、さらにDVSS端子とDVCC端子を隣接したピンアサインとしている。また、DVCC端子とVCCO端子をレーザドライバIC2の直下で接続した配線パターンと、DVSS端子とVSSO端子をレーザドライバIC2の直下で接続した配線パターンとが交差しないように各ピンアサインが工夫して設定される。
Therefore, the
その結果、LDGND端子とDVSS端子をフェライトビーズFB4で分離配線することと、DVSS端子とVSSO端子をフェライトビーズFB2で分離配線することと、レーザ13の電源VccldとDVCC端子をフェライトビーズFB3で分離配線することと、DVCC端子とVCCO端子をフェライトビーズFB1で分離配線することと、バイパスコンデンサC1、C2及びC3を瞬時電流を供給する回路ブロックの近傍に配置することとがジャンパ部品レスで単層の片面プリント基板を用いて容易に可能となる。さらに、レーザドライバIC2直下の部分を電源GNDのパターン配線に用いつつ、ジャンパレスで上記分離配線を可能としたため、基板面積を大きくすることなく、輻射ノイズの抑制が可能なレーザ基板を提供することが可能となる。
As a result, the LDGND terminal and the DVSS terminal are separated and wired by the ferrite bead FB4, the DVSS terminal and the VSSO terminal are separated and wired by the ferrite bead FB2, and the power supply Vccld and the DVCC terminal of the
以上述べたように本実施例に従えば、LD駆動部のGND端子LDGNDとプリドライバのGND端子DVSSとI/O回路部15(LD駆動信号部20、ロジック回路I/O部25、アナログ回路部30)用のGND端子とが内部で分離されたレーザドライバICを搭載するプリント基板において、LDGND端子とDVSS端子の間と、DVSS端子とVSSO端子の間と、電源VccldとDVCC端子間と、DVCC端子とVCCO端子間とにインダクタンス素子がそれぞれ追加されることにより、高周波帯域におけるインピーダンス分離が行われる。その結果、LD駆動部用の電源端子・GND端子とプリドライバ用の電源端子・GND端子に発生した高周波の電位変動が、レーザドライバICを搭載するプリント基板上のパターンを介して、レーザ基板の電源パターン、GNDパターン、信号線パターン及びプリント基板全体へと伝播していくことを抑制可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the GND terminal LDGND of the LD driving unit, the GND terminal DVSS of the pre-driver and the I / O circuit unit 15 (LD driving
つまり、以上説明した実施例によれば、プリント基板、ケーブル、及び金属筐体を備える機器からの輻射を抑制可能な構成を数個のフェライトビーズの追加のみで実現することが可能となる。 That is, according to the embodiment described above, it is possible to realize a configuration capable of suppressing radiation from a device including a printed circuit board, a cable, and a metal housing only by adding several ferrite beads.
また、従来、プリント基板のGNDパターンをできる限り広いスペースでベタ状に形成して輻射ノイズ対策を行っていたことに対し、本実施例によれば、プリント基板のGNDパターン面積にほとんど依存せずにICの輻射ノイズ対策を行うことが可能となる。これにより、従来においては輻射ノイズ対策のために、2層の両面プリント基板を用いる等を行ってきた対策を単層の片面プリント基板で実施することが可能となり、コストダウンが可能となる。 Conventionally, the GND pattern of the printed circuit board is formed in a solid shape in as wide a space as possible to take measures against radiation noise. However, according to the present embodiment, the GND pattern area of the printed circuit board is almost independent. In addition, it is possible to take measures against radiation noise of the IC. As a result, it has become possible to implement a countermeasure that has conventionally been performed using a two-layer double-sided printed board as a countermeasure against radiation noise, using a single-layered single-sided printed board, thereby reducing costs.
加えて、ICを搭載するレーザ基板を備えた機器に備えられる輻射ノイズ対策のシールド部材等を削減することも可能となる。 In addition, it is possible to reduce the shielding member for preventing radiation noise and the like provided in a device including a laser substrate on which an IC is mounted.
尚、本実施例において用いられるフェライトビーズFB1及びFB2をコモンモードチョークに変更することで、同様の効果が得られることは言うまでもない。フェライトビーズFB3及びFB4をコモンモードチョークに変更することで、同様の効果が得られることは言うまでもない。 Needless to say, the same effect can be obtained by changing the ferrite beads FB1 and FB2 used in this embodiment to the common mode choke. It goes without saying that the same effect can be obtained by changing the ferrite beads FB3 and FB4 to the common mode choke.
実施例3に従うレーザ基板は、実施例2にて説明を行ったアノード・コモン型1ビームレーザドライバICの輻射ノイズを抑制する構成を、アノード・コモン型2ビームレーザドライバICに適用した例である。実施例3においても、高速ドライブ回路をノイズ源として発生する輻射ノイズをフェライトビーズを用いて抑制することを特徴とする。図10は、本実施例の具体的なパターン配線の例について示したものである。レーザ動作に関する内容は、実施例1及び2で説明したアノード・コモン型1ビームレーザドライバと同様であるため説明を省略し、以下に示す実施例3のパターンレイアウトについて説明する。 The laser substrate according to the third embodiment is an example in which the configuration for suppressing the radiation noise of the anode / common one-beam laser driver IC described in the second embodiment is applied to the anode / common two-beam laser driver IC. . The third embodiment is also characterized in that radiation noise generated using a high-speed drive circuit as a noise source is suppressed by using ferrite beads. FIG. 10 shows a specific example of pattern wiring in this embodiment. Since the contents relating to the laser operation are the same as those of the anode / common type 1-beam laser driver described in the first and second embodiments, the description thereof will be omitted, and the pattern layout of the third embodiment described below will be described.
図10(a)は、本実施例のレーザドライバICからの輻射ノイズを抑制するレーザ基板1の接続回路について、具体的なパターンレイアウトを模式的に例示した図である。図10(b)は、レーザドライバIC2に備えられる端子のピンアサインを示したものである。 FIG. 10A is a diagram schematically illustrating a specific pattern layout for the connection circuit of the laser substrate 1 that suppresses radiation noise from the laser driver IC of the present embodiment. FIG. 10B shows pin assignments of terminals provided in the laser driver IC2.
1ビームレーザドライバにおいては、モード設定を行う端子が2本(2bit)であったことに対して、2ビームレーザドライバは3本(3bit)化されており、2ビームレーザの各モード遷移がCPUにより制御される。レーザドライバIC2cは、レーザ接続用の端子LD1とLD2、LD駆動部41用のGND接続端子LD1GNDとLD2GNDが2チャンネル分構成される。また、サンプルホールドコンデンサの接続端子CH1とCH2、定電流設定用の抵抗器を接続する端子R5とR6、PD電流の検知用抵抗を接続する端子RM1とRM2、データ信号が入力される端子DATA1及び/DATA1、/DATA2及び/DATA2に関しても2チャンネル分構成される。その他の端子(PD、DVCC、DVSS、VCCO、VSSO)は実施例1及び2で説明を行った1ビームレーザドライバICと同様に各1本づつの端子が構成される。
In the one-beam laser driver, the number of terminals for setting the mode is two (2 bits), whereas the two-beam laser driver is three (3 bits), and each mode transition of the two-beam laser is performed by the CPU. Controlled by In the laser driver IC 2c, terminals LD1 and LD2 for laser connection and GND connection terminals LD1GND and LD2GND for the
LD駆動部41のLDGND端子に接続される配線パターンをP1g、プリドライバ40のDVSS端子に接続される配線パターンをP2g、I/O回路部15のVSSO端子に接続される配線パターンをP3g、レーザ13に供給される電源Vccldに接続される配線パターンをP1v、プリドライバ40のDVCC端子に接続される配線パターンをP2v、I/O回路部15のVCCOに接続されるパターンをP3vとして示す。
The wiring pattern connected to the LDGND terminal of the
GND配線パターンP1gとP2gは、フェライトビーズFB4により高周波帯域で分離される。GND配線パターンP2gとP3gは、フェライトビーズFB2により高周波帯域で分離される。電源配線パターンP1vとP2vは、フェライトビーズFB3により高周波帯域で分離される。電源配線パターンP2vとP3vは、フェライトビーズFB1により高周波帯域で分離される。また、バイパスコンデンサC1、C2及びC3は、瞬時電流を供給する回路ブロックの近傍に配置されるとともに、この近接配置が可能なように各電源及びGND端子がレーザドライバIC2cにピンアサインされる。 The GND wiring patterns P1g and P2g are separated in the high frequency band by the ferrite beads FB4. The GND wiring patterns P2g and P3g are separated in the high frequency band by the ferrite bead FB2. The power supply wiring patterns P1v and P2v are separated in the high frequency band by the ferrite beads FB3. The power supply wiring patterns P2v and P3v are separated in the high frequency band by the ferrite beads FB1. Further, the bypass capacitors C1, C2, and C3 are arranged in the vicinity of the circuit block that supplies the instantaneous current, and each power supply and the GND terminal are pin-assigned to the laser driver IC 2c so that the proximity arrangement is possible.
本実施例のレーザ基板1cは、単層の片面プリント基板を用いているため、フェライトビーズFB1、FB2、FB3及びFB4は、レーザドライバIC2cのパッケージと重ならない位置に実装される必要がある。
Since the
そこで、本実施例のレーザドライバIC2cは、LD1GND端子とDVSS端子を隣接したピンアサインとし、さらにDVSS端子とDVCC端子を隣接したピンアサインとしている。さらに、PD端子の両側に隣接してLD1端子とLD2端子をピンアサインし、さらにLD1端子に隣接してLD1GND端子を、LD2端子に隣接してLD2GND端子をピンアサインする。また、DVCC端子とVCCO端子をレーザドライバIC2cの直下で接続した配線パターンと、DVSS端子とVSSO端子をレーザドライバIC2cの直下で接続した配線パターンとが交差しないように各ピンアサインが工夫して設定される。また、DVSS端子とVSSO端子をレーザドライバIC2cの直下で接続した配線パターン側にGND接続を必要とされる部品(サンプルホールドコンデンサの接続端子CH1とCH2、定電流設定用の抵抗器を接続する端子R5とR6、PD電流の検知用抵抗を接続する端子RM1とRM2)をジャンパレスで配置できるように、RS1端子、RS2端子、CH1端子、CH2端子、RM1端子、RM2端子がピンアサインされる。 Therefore, the laser driver IC 2c of this embodiment uses the LD1GND terminal and the DVSS terminal as adjacent pin assignments, and further sets the DVSS terminal and the DVCC terminal as adjacent pin assignments. Further, the LD1 terminal and the LD2 terminal are pin-assigned adjacent to both sides of the PD terminal, the LD1GND terminal is adjacent to the LD1 terminal, and the LD2GND terminal is adjacent to the LD2 terminal. Each pin assignment is devised so that the wiring pattern in which the DVCC terminal and the VCCO terminal are connected directly under the laser driver IC 2c and the wiring pattern in which the DVSS terminal and the VSSO terminal are connected directly under the laser driver IC 2c do not intersect. Is done. Components that require GND connection to the wiring pattern side in which the DVSS terminal and the VSSO terminal are connected directly below the laser driver IC 2c (terminals for connecting the sample hold capacitor connection terminals CH1 and CH2 and a constant current setting resistor) R5 and R6, and terminals RM1 and RM2 for connecting PD current detection resistors can be arranged without jumpers, and the RS1 terminal, RS2 terminal, CH1 terminal, CH2 terminal, RM1 terminal, and RM2 terminal are pin-assigned.
その結果、LD1GND端子とDVSS端子をフェライトビーズFB4で分離配線することと、DVSS端子とVSSO端子をフェライトビーズFB2で分離配線することと、レーザ13の電源VccldとDVCC端子をフェライトビーズFB3で分離配線することと、DVCC端子とVCCO端子をフェライトビーズFB1で分離配線することと、バイパスコンデンサC1、C2及びC3を瞬時電流を供給する回路ブロックの近傍に配置することとがジャンパ部品レスで単層の片面プリント基板を用いて容易に可能となる。さらに、レーザドライバIC2直下の部分を電源・GNDのパターン配線に用いつつ、ジャンパレスで上記分離配線を可能としたため、基板面積を大きくすることなく、輻射ノイズの抑制が可能なレーザ基板を提供することが可能となる。
As a result, the LD1GND terminal and the DVSS terminal are separated and wired by the ferrite bead FB4, the DVSS terminal and the VSSO terminal are separated and wired by the ferrite bead FB2, and the power supply Vccld and the DVCC terminal of the
以上述べたように本実施例に従えば、LD駆動部のGND端子LDGNDとプリドライバのGND端子DVSSとI/O回路部15(LD駆動信号部20、ロジック回路I/O部25、アナログ回路部30)用のGND端子とが内部で分離されたレーザドライバICを搭載するプリント基板において、LD1GND端子とDVSS端子の間と、LD2GND端子とDVSS端子の間と、DVSS端子とVSSO端子の間と、電源VccldとDVCC端子間と、DVCC端子とVCCO端子間とにインダクタンス素子がそれぞれ追加されることにより、高周波帯域におけるインピーダンス分離が行われる。その結果、LD駆動部用の電源端子・GND端子とプリドライバ用の電源端子・GND端子に発生した高周波の電位変動が、レーザドライバICを搭載するプリント基板上のパターンを介して、レーザ基板の電源パターン、GNDパターン、信号線パターン及びプリント基板全体へと伝播していくことを抑制可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the GND terminal LDGND of the LD driving unit, the GND terminal DVSS of the pre-driver and the I / O circuit unit 15 (LD driving
つまり、以上説明した実施例によれば、プリント基板、ケーブル、及び金属筐体を備える機器からの輻射を抑制可能な構成を数個のフェライトビーズの追加のみで実現することが可能となる。 That is, according to the embodiment described above, it is possible to realize a configuration capable of suppressing radiation from a device including a printed circuit board, a cable, and a metal housing only by adding several ferrite beads.
また、従来、プリント基板のGNDパターンをできる限り広いスペースでベタ状に形成して輻射ノイズ対策を行っていたことに対し、本実施例によれば、プリント基板のGNDパターン面積にほとんど依存せずにICの輻射ノイズ対策を行うことが可能となる。これにより、従来においては輻射ノイズ対策のために、2層の両面プリント基板を用いる等を行ってきた対策を単層の片面プリント基板で実施することが可能となり、コストダウンが可能となる。 Conventionally, the GND pattern of the printed circuit board is formed in a solid shape in as wide a space as possible to take measures against radiation noise. However, according to the present embodiment, the GND pattern area of the printed circuit board is almost independent. In addition, it is possible to take measures against radiation noise of the IC. As a result, it has become possible to implement a countermeasure that has conventionally been performed using a two-layer double-sided printed board as a countermeasure against radiation noise, using a single-layered single-sided printed board, thereby reducing costs.
加えて、ICを搭載するレーザ基板を備えた機器に備えられる輻射ノイズ対策のシールド部材等を削減することも可能となる。 In addition, it is possible to reduce the shielding member for preventing radiation noise and the like provided in a device including a laser substrate on which an IC is mounted.
実施例4に従うレーザ基板は、実施例3にて説明を行ったアノード・コモン型2ビームレーザドライバICの輻射ノイズを抑制する構成を、カソード・コモン型2ビームレーザドライバICに適用した例である。実施例4においても、高速ドライブ回路をノイズ源として発生する輻射ノイズをフェライトビーズを用いて抑制することを特徴とする。図11は、本実施例の具体的なパターン配線の例について示したものである。レーザ動作に関する内容は、実施例1及び2で説明したアノード・コモン型1ビームレーザドライバと同様であるため説明を省略し、以下に示す実施例4のパターンレイアウトについて説明する。 The laser substrate according to the fourth embodiment is an example in which the configuration for suppressing the radiation noise of the anode / common two-beam laser driver IC described in the third embodiment is applied to the cathode / common two-beam laser driver IC. . The fourth embodiment is also characterized in that radiation noise generated using a high-speed drive circuit as a noise source is suppressed by using ferrite beads. FIG. 11 shows a specific example of pattern wiring in this embodiment. Since the contents related to the laser operation are the same as those of the anode / common type 1-beam laser driver described in the first and second embodiments, the description thereof will be omitted, and the pattern layout of the fourth embodiment described below will be described.
図11(a)は、本実施例のレーザドライバICからの輻射ノイズを抑制するレーザ基板1の接続回路について、具体的なパターンレイアウトを模式的に例示した図である。図11(b)は、レーザドライバIC2に備えられる端子のピンアサインを示したものである。 FIG. 11A is a diagram schematically illustrating a specific pattern layout for the connection circuit of the laser substrate 1 that suppresses radiation noise from the laser driver IC of the present embodiment. FIG. 11B shows pin assignments of terminals provided in the laser driver IC2.
実施例3で説明を行ったアノード・コモン型2ビームレーザドライバICと同様に、モード設定を行う端子は3本(3bit)化されており、2ビームレーザの各モード遷移がCPUにより制御される。レーザドライバIC2dは、レーザ接続用の端子LD1とLD2、LD駆動部41用の電源接続端子LD1VCCとLD2VCCが2チャンネル分構成される。カソード・コモン型のレーザドライバICは、アノード・コモン型のレーザドライバICに対して、ICから見たレーザの駆動電流方向が逆になるため、LD駆動部には電源端子が接続される。アノード・コモン型のレーザドライバICでは、LD電流の引き込みを行っていたことに対し、カソード・コモン型のレーザドライバICは、電流の流し込みを行う。
Similar to the anode / common type two-beam laser driver IC described in the third embodiment, the mode setting terminal is three (3 bits), and each mode transition of the two-beam laser is controlled by the CPU. . The
また、サンプルホールドコンデンサの接続端子CH1とCH2、定電流設定用の抵抗器を接続する端子R5とR6、PD電流の検知用抵抗を接続する端子RM1とRM2、データ信号が入力される端子DATA1及び/DATA1、/DATA2及び/DATA2に関しても2チャンネル分構成される。その他の端子(PD、DVCC、DVSS、VCCO、VSSO)は実施例1及び2で説明を行った1ビームレーザドライバICと同様に各1本づつの端子が構成される。
また、アノード・コモン型のレーザドライバICでは、PD電流がレーザドライバICに流れ込んでいたことに対し、カソード・コモン型のレーザドライバICは、PD電流がレーザドライバICから流れ出す。従って、本実施例に構成されるカソード・コモン型のレーザドライバICは、カレントミラー回路を内蔵し、PD電流方向の反転を行われる。従って、PD電流の検知用抵抗を接続する端子RM1とRM2は、アノード・コモン型レーザドライバと同様にGNDパターンに接続される。
Also, connection terminals CH1 and CH2 of the sample hold capacitor, terminals R5 and R6 for connecting a constant current setting resistor, terminals RM1 and RM2 for connecting a PD current detection resistor, a data signal input terminal DATA1, and For / DATA1, / DATA2, and / DATA2, two channels are also configured. The other terminals (PD, DVCC, DVSS, VCCO, VSSO) are configured one by one in the same manner as the one-beam laser driver IC described in the first and second embodiments.
In the anode / common type laser driver IC, the PD current flows into the laser driver IC, whereas in the cathode / common type laser driver IC, the PD current flows out of the laser driver IC. Therefore, the cathode common type laser driver IC configured in the present embodiment incorporates a current mirror circuit and performs inversion in the PD current direction. Accordingly, the terminals RM1 and RM2 for connecting the PD current detection resistor are connected to the GND pattern in the same manner as the anode / common type laser driver.
上述したようにLD駆動部41には電源端子LDVCCが接続される。このLDVCC端子に接続される配線パターンをP1v、プリドライバ40のDVCC端子に接続される配線パターンをP2v、I/O回路部15のVCCOに接続されるパターンをP3v、レーザ13に接続されるGND配線パターンをP1g、プリドライバ40のDVSS端子に接続される配線パターンをP2g、I/O回路部15のVSSO端子に接続される配線パターンをP3gとして示す。
As described above, the power supply terminal LDVCC is connected to the
GND配線パターンP1gとP2gは、フェライトビーズFB4により高周波帯域で分離される。GND配線パターンP2gとP3gは、フェライトビーズFB2により高周波帯域で分離される。電源配線パターンP1vとP2vは、フェライトビーズFB3により高周波帯域で分離される。電源配線パターンP2vとP3vは、フェライトビーズFB1により高周波帯域で分離される。また、バイパスコンデンサC1、C2及びC3は、瞬時電流を供給する回路ブロックの近傍に配置されるとともに、この近接配置が可能なように各電源及びGND端子がレーザドライバIC2dにピンアサインされる。
The GND wiring patterns P1g and P2g are separated in the high frequency band by the ferrite beads FB4. The GND wiring patterns P2g and P3g are separated in the high frequency band by the ferrite bead FB2. The power supply wiring patterns P1v and P2v are separated in the high frequency band by the ferrite beads FB3. The power supply wiring patterns P2v and P3v are separated in the high frequency band by the ferrite beads FB1. Further, the bypass capacitors C1, C2, and C3 are disposed in the vicinity of the circuit block that supplies the instantaneous current, and each power supply and the GND terminal are pin-assigned to the
本実施例のレーザ基板1dは、単層の片面プリント基板を用いているため、フェライトビーズFB1、FB2、FB3及びFB4は、レーザドライバIC2dのパッケージと重ならない位置に実装される必要がある。
Since the laser substrate 1d of this embodiment uses a single-layer single-sided printed circuit board, the ferrite beads FB1, FB2, FB3, and FB4 need to be mounted at positions that do not overlap with the package of the
そこで、本実施例のレーザドライバIC2dは、LD1VCC端子とDVCC端子を隣接したピンアサインとし、さらにDVCC端子とDVSS端子を隣接したピンアサインとしている。さらに、PD端子の両側に隣接してLD1端子とLD2端子をピンアサインし、さらにLD1端子に隣接してLD1VCC端子を、LD2端子に隣接してLD2VCC端子をピンアサインする。また、DVCC端子とVCCO端子をレーザドライバIC2dの直下で接続した配線パターンと、DVSS端子とVSSO端子をレーザドライバIC2dの直下で接続した配線パターンとが交差しないように各ピンアサインが工夫して設定される。また、DVSS端子とVSSO端子をレーザドライバIC2dの直下で接続した配線パターン側にGND接続を必要とされる部品(サンプルホールドコンデンサの接続端子CH1とCH2、定電流設定用の抵抗器を接続する端子R5とR6、PD電流の検知用抵抗を接続する端子RM1とRM2)をジャンパレスで配置できるように、RS1端子、RS2端子、CH1端子、CH2端子、RM1端子、RM2端子がピンアサインされる。
Therefore, the
その結果、レーザ13に接続されるGND配線パターンとDVSS端子をフェライトビーズFB4で分離配線することと、DVSS端子とVSSO端子をフェライトビーズFB2で分離配線することと、LD1VCC端子とDVCC端子をフェライトビーズFB3で分離配線することと、DVCC端子とVCCO端子をフェライトビーズFB1で分離配線することと、バイパスコンデンサC1、C2及びC3を瞬時電流を供給する回路ブロックの近傍に配置することとがジャンパ部品レスで単層の片面プリント基板を用いて容易に可能となる。さらに、レーザドライバIC2直下の部分を電源・GNDのパターン配線に用いつつ、ジャンパレスで上記分離配線を可能としたため、基板面積を大きくすることなく、輻射ノイズの抑制が可能なレーザ基板を提供することが可能となる。
As a result, the GND wiring pattern connected to the
以上述べたように本実施例に従えば、LD駆動部の電源端子LD1VCC及びLD2VCCとプリドライバの電源端子DVCCとI/O回路部15(LD駆動信号部20、ロジック回路I/O部25、アナログ回路部30)用のGND端子とが内部で分離されたレーザドライバICを搭載するプリント基板において、LD1VCC端子とDVCC端子の間と、LD2VCC端子とDVCC端子の間と、DVCC端子とVCCO端子の間と、レーザ13に接続されるGND配線パターンとDVSS端子間と、DVSS端子とVSSO端子間とにインダクタンス素子がそれぞれ追加されることにより、高周波帯域におけるインピーダンス分離が行われる。その結果、LD駆動部用の電源端子・GND端子とプリドライバ用の電源端子・GND端子に発生した高周波の電位変動が、レーザドライバICを搭載するプリント基板上のパターンを介して、レーザ基板の電源パターン、GNDパターン、信号線パターン及びプリント基板全体へと伝播していくことを抑制可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the power supply terminals LD1VCC and LD2VCC of the LD drive unit, the power supply terminal DVCC of the pre-driver, and the I / O circuit unit 15 (the LD
つまり、以上説明した実施例によれば、プリント基板、ケーブル、及び金属筐体を備える機器からの輻射を抑制可能な構成を数個のフェライトビーズの追加のみで実現することが可能となる。 That is, according to the embodiment described above, it is possible to realize a configuration capable of suppressing radiation from a device including a printed circuit board, a cable, and a metal housing only by adding several ferrite beads.
また、従来、プリント基板のGNDパターンをできる限り広いスペースでベタ状に形成して輻射ノイズ対策を行っていたことに対し、本実施例によれば、プリント基板のGNDパターン面積にほとんど依存せずにICの輻射ノイズ対策を行うことが可能となる。これにより、従来においては輻射ノイズ対策のために、2層の両面プリント基板を用いる等を行ってきた対策を単層の片面プリント基板で実施することが可能となり、コストダウンが可能となる。 Conventionally, the GND pattern of the printed circuit board is formed in a solid shape in as wide a space as possible to take measures against radiation noise. However, according to the present embodiment, the GND pattern area of the printed circuit board is almost independent. In addition, it is possible to take measures against radiation noise of the IC. As a result, it has become possible to implement a countermeasure that has conventionally been performed using a two-layer double-sided printed board as a countermeasure against radiation noise, using a single-layered single-sided printed board, thereby reducing costs.
加えて、ICを搭載するレーザ基板を備えた機器に備えられる輻射ノイズ対策のシールド部材等を削減することも可能となる。 In addition, it is possible to reduce the shielding member for preventing radiation noise and the like provided in a device including a laser substrate on which an IC is mounted.
尚、実施例4は、実施例2と同様に、LD駆動部41とプリドライバ40の各電源端子及びGND端子を独立してI/O回路部15の電源端子及びGND端子から4個のフェライトビーズで分離されたものを説明したけれども、実施例1と同様に、LD駆動部41とプリドライバ40の電源端子を合わせてフェライトビーズFB1の1個で分離し、またLD駆動部41とプリドライバ40のGND端子を合わせてフェライトビーズFB2の1個で分離する構成であっても良い。
In the fourth embodiment, similarly to the second embodiment, the power source terminals and the GND terminals of the
本発明の実施例5を説明する。 A fifth embodiment of the present invention will be described.
実施例5は、実施例1乃至実施例4で説明を行ったフェライトビーズFB1、FB2、FB3、FB4の代わりに、パターン配線によるインダクタンスを用いて、レーザドライバICの高速ドライブ回路をノイズ源として発生する輻射ノイズを抑制することを特徴とする。高速ドライブ回路のノイズ成分が比較的小さい場合には、フェライトビーズの代わりにパターンによるインダクタンスを用いれば、高周波帯域において各電源端子とGND端子を分離配線することが可能となる。 In the fifth embodiment, instead of the ferrite beads FB1, FB2, FB3, and FB4 described in the first to fourth embodiments, the inductance by the pattern wiring is used and the high-speed drive circuit of the laser driver IC is generated as a noise source. It is characterized by suppressing radiation noise. When the noise component of the high-speed drive circuit is relatively small, each power supply terminal and GND terminal can be separated and wired in a high-frequency band by using a pattern inductance instead of a ferrite bead.
図12は、実施例2で説明を行ったアノード・コモン型1ビームレーザドライバICを搭載するレーザ基板について、本実施例の形態を図に例示したものである。実施例3乃至実施例4で説明を行ったレーザドライバICを搭載するレーザ基板についても、図12と同様にフェライトビーズFB1、FB2、FB3、FB4の代わりにパターン配線によるインダクタンス成分が構成される。パターン配線によるインダクタンス成分の構成方法は同様であるため図示を省略する。また、レーザ動作に関する内容、高周波分離する構成については、抑制効果の違いのみであるため、説明を省略する。 FIG. 12 illustrates the form of this example on the laser substrate on which the anode / common type 1-beam laser driver IC described in Example 2 is mounted. Similarly to FIG. 12, the laser substrate on which the laser driver IC described in the third to fourth embodiments is mounted also includes an inductance component by pattern wiring instead of the ferrite beads FB1, FB2, FB3, and FB4. Since the configuration method of the inductance component by the pattern wiring is the same, the illustration is omitted. In addition, the contents relating to the laser operation and the configuration for high-frequency separation are only differences in the suppression effect, and thus description thereof is omitted.
本実施例に従えば、ノイズの抑制効果が実施例1乃至実施例3よりも低下するものの、LD駆動部のGND端子LDGNDとプリドライバのGND端子DVSSとI/O回路部15(LD駆動信号部20、ロジック回路I/O部25、アナログ回路部30)用のGND端子とが内部で分離されたレーザドライバICを搭載するプリント基板において、LDGND端子とDVSS端子の間と、DVSS端子とVSSO端子の間と、電源VccldとDVCC端子間と、DVCC端子とVCCO端子間とにパターン配線により形成されたインダクタンス成分が介されることにより、高周波帯域におけるインピーダンス分離が行われる。その結果、LD駆動部用の電源端子・GND端子とプリドライバ用の電源端子・GND端子に発生した高周波の電位変動が、レーザドライバICを搭載するプリント基板上のパターンを介して、レーザ基板の電源パターン、GNDパターン、信号線パターン及びプリント基板全体へと伝播していくことを抑制可能となる。
According to the present embodiment, although the noise suppressing effect is lower than that of the first to third embodiments, the GND terminal LDGND of the LD driving unit, the GND terminal DVSS of the pre-driver, and the I / O circuit unit 15 (LD driving signal 15
本実施例に従えば、ノイズの抑制効果が実施例4よりも低下するものの、LD駆動部の電源端子LD1VCC及びLD2VCCとプリドライバの電源端子DVCCとI/O回路部15(LD駆動信号部20、ロジック回路I/O部25、アナログ回路部30)用のGND端子とが内部で分離されたレーザドライバICを搭載するプリント基板において、LD1VCC端子とDVCC端子の間と、LD2VCC端子とDVCC端子の間と、DVCC端子とVCCO端子の間と、レーザ13に接続されるGND配線パターンとDVSS端子間と、DVSS端子とVSSO端子間とにパターン配線により形成されたインダクタンス成分が介されることにより、高周波帯域におけるインピーダンス分離が行われる。その結果、LD駆動部用の電源端子・GND端子とプリドライバ用の電源端子・GND端子に発生した高周波の電位変動が、レーザドライバICを搭載するプリント基板上のパターンを介して、レーザ基板の電源パターン、GNDパターン、信号線パターン及びプリント基板全体へと伝播していくことを抑制可能となる。
According to the present embodiment, although the noise suppression effect is lower than that of the fourth embodiment, the power supply terminals LD1VCC and LD2VCC of the LD drive unit, the power supply terminal DVCC of the pre-driver, and the I / O circuit unit 15 (LD drive signal unit 20). In the printed circuit board on which the laser driver IC is internally separated from the GND terminal for the logic circuit I /
1 レーザ基板
2 レーザドライバIC
7 電源
8 GNDパターン
11 コネクタ
13 レーザ素子
15 I/O回路部
20 LD駆動信号部
25 ロジック回路I/O部
30 アナログ回路部
40 プリドライバ
41 LD駆動部
FB1、FB2、FB3、FB4 フェライトビーズ
C1、C2、C3 コンデンサ
1
7
Claims (21)
前記レーザ素子用電源及び前記第2種の電源端子からの配線が前記第3種の電源端子及び前記プリント基板の電源パターンへと導かれる経路に、前記第1の回路の動作及び前記第2の回路の動作によって発生した高周波の電位変動を抑制する第1の抑制手段と、
前記第1種のGND端子及び前記第2種のGND端子からの配線が前記第3種のGND端子及び前記プリント基板のGNDパターンへと導かれる経路に、前記第1の回路及び前記第2の回路の動作によって発生した高周波の電位変動を抑制する第2の抑制手段とが設けられることを特徴とするプリント基板。 A laser element; a laser element power supply connected to the anode terminal of the laser element; a first circuit for driving the laser element; a first type GND terminal connected to the first circuit; A second circuit for driving the circuit in the previous stage, a second type pair terminal of a second type power supply terminal and a second type GND terminal connected to the second circuit, and the first and second types The third circuit different from the second circuit, a third type power supply terminal connected to the third circuit, and a third type pair terminal of a third type GND terminal, A printed circuit board on which a laser driver IC in which a seed GND terminal, the second type pair terminal, and the third type pair terminal are internally separated is mounted;
The operation of the first circuit and the second circuit are connected to a path through which the wiring from the power supply for the laser element and the second type power supply terminal is led to the power supply pattern of the third type power supply terminal and the printed circuit board. First suppression means for suppressing high-frequency potential fluctuations generated by the operation of the circuit;
The wiring from the first type GND terminal and the second type GND terminal is routed to the third type GND terminal and the GND pattern of the printed circuit board. A printed circuit board comprising: a second suppression unit configured to suppress a high-frequency potential fluctuation generated by the operation of the circuit.
前記第2種の電源端子からの配線が前記第3種の電源端子及び前記プリント基板の電源パターンへと導かれる経路に、前記第2の回路の動作によって発生した高周波の電位変動を抑制する第1の抑制手段と、
前記第2種のGND端子からの配線が前記第3種のGND端子及び前記プリント基板のGNDパターンへと導かれる経路に、前記第2の回路の動作によって発生した高周波の電位変動を抑制する第2の抑制手段と、
前記レーザ素子用電源からの配線が前記第2種の電源端子乃至前記プリント基板の電源パターンへと導かれる経路に、前記第1の回路の動作によって発生した高周波の電位変動を抑制する第3の抑制手段と、
前記第1種のGND端子からの配線が前記第2種のGND端子乃至前記プリント基板のGNDパターンへと導かれる経路に、前記第1の回路の動作によって発生した高周波の電位変動を抑制する第4の抑制手段とが設けられることを特徴とするプリント基板。 A laser element; a laser element power supply connected to the anode terminal of the laser element; a first circuit for driving the laser element; a first type GND terminal connected to the first circuit; A second circuit for driving the circuit in the previous stage, a second type pair terminal of a second type power supply terminal and a second type GND terminal connected to the second circuit, and the first and second types The third circuit different from the second circuit, a third type power supply terminal connected to the third circuit, and a third type pair terminal of a third type GND terminal, A printed circuit board on which a laser driver IC in which a seed GND terminal, the second type pair terminal, and the third type pair terminal are internally separated is mounted;
A second circuit that suppresses high-frequency potential fluctuations caused by the operation of the second circuit in a path through which the wiring from the second type power supply terminal is led to the third type power supply terminal and the power supply pattern of the printed circuit board. 1 suppression means;
The second type GND terminal suppresses high-frequency potential fluctuations generated by the operation of the second circuit in the path leading to the third type GND terminal and the GND pattern of the printed circuit board. Two suppression means;
A third circuit that suppresses high-frequency potential fluctuations generated by the operation of the first circuit in a path through which the wiring from the laser element power supply is led to the second type power supply terminal or the power supply pattern of the printed circuit board. Suppression means;
The first type GND terminal suppresses high-frequency potential fluctuations generated by the operation of the first circuit in the path leading from the second type GND terminal to the GND pattern of the printed circuit board. 4. A printed circuit board, comprising: 4 suppression means.
前記第2種の電源端子からの配線が前記第3種の電源端子及び前記プリント基板の電源パターンへと導かれる経路に、前記第2の回路の動作によって発生した高周波の電位変動を抑制する第1の抑制手段と、
前記第2種のGND端子からの配線が前記第3種のGND端子及び前記プリント基板のGNDパターンへと導かれる経路に、前記第2の回路の動作によって発生した高周波の電位変動を抑制する第2の抑制手段と、
前記第1種の電源端子からの配線が前記第2種の電源端子乃至前記プリント基板の電源パターンへと導かれる経路に、前記第1の回路の動作によって発生した高周波の電位変動を抑制する第3の抑制手段と、
前記レーザ素子用GNDからの配線が前記第2種のGND端子乃至前記プリント基板のGNDパターンへと導かれる経路に、前記第1の回路の動作によって発生した高周波の電位変動を抑制する第4の抑制手段とが設けられることを特徴とするプリント基板。 A laser element; a laser element GND connected to a cathode terminal of the laser element; a first circuit for driving the laser element; a first type power supply terminal connected to the first circuit; A second circuit for driving the circuit in the previous stage, a second type pair terminal of a second type power supply terminal and a second type GND terminal connected to the second circuit, and the first and second types The third circuit different from the second circuit, a third type power supply terminal connected to the third circuit, and a third type pair terminal of a third type GND terminal, A printed circuit board on which a laser driver IC in which a seed power source terminal, the second type pair terminal, and the third type pair terminal are internally separated is mounted,
A second circuit that suppresses high-frequency potential fluctuations caused by the operation of the second circuit in a path through which the wiring from the second type power supply terminal is led to the third type power supply terminal and the power supply pattern of the printed circuit board. 1 suppression means;
The second type GND terminal suppresses high-frequency potential fluctuations generated by the operation of the second circuit in the path leading to the third type GND terminal and the GND pattern of the printed circuit board. Two suppression means;
A first circuit that suppresses a high-frequency potential fluctuation caused by the operation of the first circuit in a path through which the wiring from the first type power supply terminal is led to the second type power supply terminal to the power supply pattern of the printed circuit board. 3 suppression means;
A fourth path that suppresses high-frequency potential fluctuations generated by the operation of the first circuit in a path through which the wiring from the laser element GND is led to the second type GND terminal to the GND pattern of the printed circuit board. A printed circuit board characterized by comprising suppression means.
前記第1種の電源端子及び前記第2種の電源端子からの配線が前記第3種の電源端子及び前記プリント基板の電源パターンへと導かれる経路に、前記第1の回路の動作及び前記第2の回路の動作によって発生した高周波の電位変動を抑制する第1の抑制手段と、
前記レーザ素子用GND及び前記第2種のGND端子からの配線が前記第3種のGND端子及び前記プリント基板のGNDパターンへと導かれる経路に、前記第1の回路及び前記第2の回路の動作によって発生した高周波の電位変動を抑制する第2の抑制手段とが設けられることを特徴とするプリント基板。 A laser element; a laser element GND connected to a cathode terminal of the laser element; a first circuit for driving the laser element; a first type power supply terminal connected to the first circuit; A second circuit for driving the circuit in the previous stage, a second type pair terminal of a second type power supply terminal and a second type GND terminal connected to the second circuit, and the first and second types The third circuit different from the second circuit, a third type power supply terminal connected to the third circuit, and a third type pair terminal of a third type GND terminal, A printed circuit board on which a laser driver IC in which a seed power supply terminal, the second type pair terminal and the third type pair terminal are internally separated is mounted;
The operation of the first circuit and the second circuit are connected to a path through which wiring from the first type power supply terminal and the second type power supply terminal is led to the third type power supply terminal and the power supply pattern of the printed circuit board. First suppression means for suppressing high-frequency potential fluctuations generated by the operation of the circuit of 2;
The wiring from the laser element GND and the second type GND terminal is routed to the third type GND terminal and the GND pattern of the printed circuit board in the path of the first circuit and the second circuit. A printed circuit board comprising: a second suppression unit configured to suppress a high-frequency potential fluctuation generated by the operation.
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