JP2010267484A

JP2010267484A - 信号等化器

Info

Publication number: JP2010267484A
Application number: JP2009117741A
Authority: JP
Inventors: Katsumsa Suzuki; 雄将鈴木; Koji Shibuya; 幸司澁谷
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-05-14
Filing date: 2009-05-14
Publication date: 2010-11-25

Abstract

【課題】レセプタクルコネクタに関し、コネクタピンを利用することで簡単な構造で安価な信号等化器を実現する。
【解決手段】外部伝送線路を回路基板に電気的に接続するためのコネクタにおいて、レセプタクルコネクタのコネクタピン(３〜６)と、前記コネクタピンに接続された主伝送線路(１１〜１４)と、前記コネクタピンから分岐された、所定の電気長を有する分岐ピン(７〜１０)と、一端が終端抵抗で終端され他端が前記分岐ピンに接続された調整用伝送線路(１５〜１８)と、を備えた。
【選択図】図１

Description

この発明は、主伝送線路を回路基板に電気接続するためのコネクタにおいて、高速に信号を伝送するための信号等化器に関する。

従来、この種の装置として、ケーブルの両端にコネクタをそれぞれ取り付けたコネクタ付ケーブルにおいて、受信側コネクタあるいは送信側コネクタに、受信信号あるいは送信信号の波形整形を行う信号等化器を内蔵したものがあった(例えば特許文献１参照)。

特開２００５−１３５８４０号公報

上記のような従来の技術では、信号等化器を内蔵したことにより、コネクタが大きくなり、また、コストが上昇するという問題点があった。
また、コネクタの構造によっては、コネクタピンの部分でクロストークが発生する発生するという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、コネクタピンを利用した簡単な構成で安価な信号等化器を提供することを目的とする。

この発明は、外部伝送線路を回路基板に電気的に接続するためのコネクタにおいて、レセプタクルコネクタのコネクタピンと、前記コネクタピンに接続された主伝送線路と、前記コネクタピンから分岐された、所定の電気長を有する分岐ピンと、一端が終端抵抗で終端され他端が前記分岐ピンに接続された調整用伝送線路と、を備えたことを特徴とする信号等化器にある。

この発明では、コネクタピンを分岐させて抵抗で終端するという簡易な構成で、(１)信号等化器の実現、(２)コネクタピン間で発生する近端クロストークの抑制、が実現できる。

この発明の一実施の形態による信号等化器の構成を示す図である。図１の信号等化器の１本の差動伝送ケーブルに係る回路の回路図である。この発明を使用しないレセプタクルコネクタの回路実装例を示す図である。この発明の別の実施の形態による信号等化器の構成を示す図である。

以下、この発明による信号等化器を実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各図において、同一もしくは相当部分は同一符号で示す。

実施の形態１．
図１はこの発明の一実施の形態による信号等化器の構成を示す図である。図１では、２対の差動伝送線路を想定した信号等化器の構成となっている。図１において、回路基板１上のレセプタクルコネクタ２のコネクタピン３〜６の一端にはそれぞれ、主伝送線路１１〜１４が接続されている。主伝送線路１１と１２、及び主伝送線路１３と１４はそれぞれに差動伝送路を構成する。またコネクタピン３〜６には、途中から分岐ピン７〜１０の一端がそれぞれ接続され、各分岐ピン７〜１０の他端には、終端抵抗１９〜２１を介してグランド２３〜２６に接続されて一端が終端された調整用伝送線路１５〜１８の他端がそれぞれ接続されている。

また、レセプタクルコネクタ２を実装した回路基板１を嵌合させて電気的に接続させるプラグコネクタ２７において、差動伝送ケーブル３２にはプラグ側ピン２８と２９が接続され、差動伝送ケーブル３３にはプラグ側ピン３０と３１が接続されている。そして回路基板１がプラグコネクタ２７に結合されると、プラグ側ピン２８はコネクタピン３と分岐ピン７に接続され(例えばこれらの接続部分に接続)、プラグ側ピン２９はコネクタピン４と分岐ピン８に、プラグ側ピン３０はコネクタピン５と分岐ピン９に、プラグ側ピン３１はコネクタピン６と分岐ピン１０に、それぞれ接続される。

図２には回路基板１とプラグコネクタ２７が電気的に接続された状態での、１つの作動伝送線路(外部伝送線路)である差動伝送ケーブル３２に係る回路の回路図を示す。差動伝送ケーブル３２にはプラグ側ピン２８、２９が接続され、プラグ側ピン２８には、コネクタピン３と主伝送線路１１が順次直列に接続され、また分岐ピン７、調整用伝送線路１５、終端抵抗１９、グランド２３が順次直列に接続されている。プラグ側ピン２９には、コネクタピン４と主伝送線路１２が順次直列に接続され、また分岐ピン８、調整用伝送線路１６、終端抵抗２０、グランド２４が順次直列に接続されている。

なお、分岐ピン７〜１０は所定の電気長(信号の遅延時間を基準とした長さ)を有する。また調整用伝送線路１５〜１８は、例えばそれぞれの外部伝送線路である差動伝送ケーブル３２、３３の減衰特性に合わせて調整した電気長を有する。また、分岐ピン７〜１０の特性インピーダンス値はそれぞれコネクタピン３〜６の特性インピーダンス値とは異なる。

以下、図２を用いて動作について説明する。なお差動伝送ケーブル３３側の回路図も基本的に同じである。図２において、差動伝送ケーブル３２から伝送された信号はプラグ側ピン２８、２９及びコネクタピン３、４を伝搬し、主伝送線路１１、１２に到達する。このとき、差動伝送ケーブル３２のもつ誘電体損失および導体損失は、高い周波数になる程、また伝送距離が長くなる程、大きくなり、従って減衰が大きくなる。高い周波数成分が減衰すると伝送波形に歪が生じて正しいデータが伝送できなくなるが、分岐ピン７、８及び調整用伝送線路１５、１６の出力部に接続された終端抵抗１９，２０の作用により低い周波数成分が抑制され、平坦な周波数特性が実現できる。

差動伝送ケーブル３２を伝送された信号は、コネクタピン３、４を伝搬するとともに、分岐ピン７、８を伝搬して終端抵抗１９、２０に到達し、負の反射となって再びコネクタピン３、４に加わる。このとき、コネクタピン３、４と分岐ピン７、８の分岐点から見た分岐ピン側の入力インピーダンスＺｉｎは

Ｚｉｎ＝Ｚ×(Ｒ＋ｊ×Ｚ×ｔａｎβｌ)／(Ｚ＋ｊ×Ｒ×ｔａｎβｌ)

となる。ここでＺは分岐ピン７、８の特性インピーダンス値、βｌは分岐ピン７、８の電気長、Ｒは終端抵抗１９、２０の抵抗値、ｊは虚数単位を示す。低い周波数の信号では、入力インピーダンスＺｉｎ＝Ｒとなり、終端抵抗１９、２０により減衰が生じる。これに対し、高い周波数の信号では、入力インピーダンスＺが大きな値になるため、終端抵抗Ｒによる減衰が減少する。特に電気長βｌ＝π／２の時にＺｉｎ＝Ｚ×Ｚ／Ｒとなる。このとき、Ｚ≧Ｒとすれば分岐ピン７、８がハイインピーダンスに見えるため、終端抵抗１９、２０による減衰が大きく減少する。

さらに、この発明による信号等化器を用いると、レセプタクルコネクタ２で発生する近端クロストークを抑制する効果がある。

図３はこの発明を使用しないレセプタクルコネクタ２の回路実装例を示す図である。図３は差動伝送線路を想定した回路実装の構成となっている。図３において、それぞれ主伝送線路１１と１２及び１３と１４が差動伝送線路である。レセプタクルコネクタ２のレセプタクル側使用ピン３４〜３７には主伝送線路１１〜１４のそれぞれの一端が接続されている。また、レセプタクル側未使用ピン３８〜４１はそれぞれオープンとなっている。

この時、レセプタクル側使用ピン３５とレセプタクル側使用ピン３６において、間に配置されているレセプタクル側未使用ピン３９、４０が自身の電気長の１／４の長さに対応した共振器として動作し、レセプタクル側使用ピン３５とレセプタクル側使用ピン３６間で近端クロストークが発生する。

この発明では、レセプタクル側未使用ピン３９、４０に相当する分岐ピン８、９を、調整用伝送線路１６、１７を介し終端抵抗２０、２１で終端することにより、共振が発生せず、近端クロストークの発生を抑制する効果がある。

実施の形態２．
図４はこの発明の別の実施の形態による信号等化器の構成を示す図である。図４は上記と同様に２つの差動伝送線路を想定した信号等化器の構成となっている。なおプラグコネクタ(図１の符号２７参照)側の図示は省略されている。図４では、コネクタのピンを分岐させるのではなく、既存のコネクタのピン同士を接続することで、信号等化器を構成している。図４において、レセプタクルコネクタ２の信号ピン４２〜４５の一端に主伝送線路１１〜１４の一端がそれぞれ接続されている。主伝送線路１１と１２、主伝送線路１３と１４はそれぞれ差動伝送線路を構成する。また、信号ピン４２〜４５はそれぞれ、例えば抵抗器、コンデンサ、インダクタンス等のいずれかからなる導電性を有する接続部材４６〜４９を介し、スタブピン５０〜５３が接続されている。スタブピン５０〜５３の一端にはそれぞれ、終端抵抗１９〜２１を介してグランド２３〜２６に接続されて一端が終端された調整用伝送線路１５〜１８の他端がそれぞれ接続されている。

なお、スタブピン５０〜５３は所定の電気長を有する。また調整用伝送線路１５〜１８は、例えばそれぞれの外部伝送線路である差動伝送ケーブル(図１，２参照)の減衰特性に合わせて調整した電気長を有する。また、スタブピン５０〜５３の特性インピーダンス値はそれぞれ信号ピン４２〜４５の特性インピーダンス値とは異なる。

図４の動作原理は図１の実施の形態と同様であるため省略する。

この発明の信号等化器は特に高周波回路機器に適用される。さらにはこの発明の信号等化器は、ケーブルによる信号伝送やバックプレーンによる信号伝送等の運用に適用が可能である。また上記実施の形態では２極(２つの差動伝送線路)の構成について示したが、１極あるいは３極以上の様々な極数をもつコネクタに対して適用されうる。すなわち、コネクタのレセプタクルコネクタの各コネクタピン又は各信号ピンのそれぞれに対して、この発明の信号等化器の構成を施すようにしてもよい。

１回路基板、２レセプタクルコネクタ、３〜６コネクタピン、７〜１０分岐ピン、１１〜１４主伝送線路、１５〜１８調整用伝送線路、１９〜２２終端抵抗、２３〜２６グラウンド、２７プラグコネクタ、２８〜３１プラグ側ピン、３２，３３差動伝送ケーブル、３４〜３７レセプタクル側使用ピン、３８〜４１レセプタクル側未使用ピン、４２〜４５信号ピン、４６〜４９接続部材、５０〜５３スタブピン。

Claims

外部伝送線路を回路基板に電気的に接続するためのコネクタにおいて、
レセプタクルコネクタのコネクタピンと、
前記コネクタピンに接続された主伝送線路と、
前記コネクタピンから分岐された、所定の電気長を有する分岐ピンと、
一端が終端抵抗で終端され他端が前記分岐ピンに接続された調整用伝送線路と、
を備えたことを特徴とする信号等化器。
分岐ピンの特性インピーダンス値は、コネクタピンの特性インピーダンス値と異なることを特徴とする請求項１に記載の信号等化器。
外部伝送線路を回路基板に電気的に接続するためのコネクタにおいて、
レセプタクルコネクタの信号ピンと、
前記信号ピンに接続された主伝送線路と、
一端が終端抵抗で終端された調整用伝送線路と、
一端が前記調整用伝送線路の他端に接続された所定の電気長を有するスタブピンと、
前記信号ピンと前記スタブピンを電気的に接続する接続部材と、
を備えたことを特徴とする信号等化器。
スタブピンの特性インピーダンス値は、信号ピンの特性インピーダンス値と異なることを特徴とする請求項３に記載の信号等化器。
接続部材が抵抗器又はコンデンサ又はインダクタからなることを特徴とする請求項３又は４に記載の信号等化器。
調整用伝送線路が、前記外部伝送線路の減衰特性に合わせて調整された電気長を有することを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の信号等化器。