JP2012034344A - コモンモードノイズ抑制回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】インダクタンス−キャパシタンス共振構造は、差動伝送線路を介する広帯域における差動モード信号の損失を低く保ちつつ、広帯域における差動モード信号のコモンモードノイズを抑制するために接地構造を併用する電磁結合に基づいて形成される。これにより、コモンモードノイズ抑制回路は、差分モード信号に影響を与えることなく数GHzの周波数の範囲内のコモンモードノイズ対する広帯域抑制を行い、製造工程の縮小化を向上させて経費を減少させる。
【選択図】図1
Description
高速デジタル回路の急速な発展のためにデータ伝送が絶えず増加し、研究者達は、デジタルシステムのノイズ及びクロストークを抑制するために注意を払わなければならない。差分信号が本来の信号現示を十分に維持し、低電磁放射又は低電磁妨害雑音を維持することが理想的である。
この時、コモンモードノイズは、入力/出力ケーブルに合成され、入力/出力ケーブルがEMIアンテナとなるような励振源となるように形成されることがある。
従って、入力/出力ケーブルの電磁妨害雑音の問題を解決するためには、差分信号の質に影響を与えないよう差分信号のルート上のコモンモードノイズを抑制しなければならない。
コモンモードチョークは、同じ磁石に巻きつく同じ量のワイヤループを有する独立した2つのコイルから成り、その構造は、コアコイルを介した巻線又はフィードと等しく、コモンモードノイズに対して高い導電インピーダンスを発生させたり、自己インダクタンス及び相互誘導の合計及び差によって、高磁力導電性ニードルを介して差分信号に対してゼロに近づくインピーダンスを発生させたりする。
前記コモンモードノイズ抑制回路は、導体から形成される基準電位構造と、前記基準電位構造と電磁結合を形成するように配置され、伝送線路特性を形成して前記差分信号を伝送する際に差動モード伝送が影響を受けないように前記基準電位構造と前記電磁結合をそれぞれ形成する、前記差分信号を伝送するための1対の伝送導体を有する差動伝送構造と、接地電位に電気的に接続される接地層と、特定周波数においてコモンモード信号を抑制するように、前記基準電位構造及び前記差動伝送構造によって形成される前記電磁結合と共にインダクタンス−キャパシタンス共振構造及び、それ自体によって形成されるインダクタンスを形成するために、前記基準電位構造及び前記差動伝送構造に電気的に接続している接地構造と、を含む。
更に、前記インダクタンス−キャパシタンス共振構造が第2の特定周波数で作動すると並列共振が起こり、それにより、前記コモンモード信号に対して高インピーダンスパスが形成されるので、前記コモンモード信号を本来の経路に導き、伝送を阻止できるため、前記第2の特定周波数における第2のゼロを形成する。
本発明は、他の実施形態によって実行することも適用することもできる。本明細書の詳細は、異なる観点及び適用法に基づいていてもよく、また、多くの修正例及び変更例を本発明の精神から逸脱することなく考案することが可能である。
例えば、差動伝送構造102は、1対の並列及び/又は対称な伝送導体又は差動伝送線路を備え、この2つの伝送導体又は伝送線路が、基準電位構造104に対して電磁結合を形成する。よって、基準電位構造104及び2つの伝送導体又は伝送線路の間に結合キャパシタンス及び結合インダクタンスが存在し、これらの伝送導体又は伝送線路は、相互誘導及び相互キャパシタンスをその間に発生させる。
或いは、インダクタンス−キャパシタンス共振構造が第2の特定周波数で作動すると並列共振が起こり、それにより、コモンモード信号に対して高インピーダンスパスが形成されるので、コモンモード信号を本来の経路に反射することができる。この反応は、コモンモード信号の抑制効果を実現するようなゼロ(Zero)に大変類似している。
図4Bは、本発明に係る伝送線路効果又は接地構造のインダクタンス効果を合成する電磁気結合効果に基づいてコモンモードノイズ抑制回路によって形成されるより高い特定周波数において伝送線路構造によって発生するゼロX1、X2の概略図を示す。図4Aと比較すると、図4Bは、例えば、伝送線路又は伝送導体の特性に基づく高周波数における2つの別のゼロが示されているが、2つよりも多い又は任意の量の同様のゼロがあっても良いことを示している。上述したように、ゼロと同様のこの種の現象は、電磁結合効果又は伝送線路構造の伝送線路効果に由来するものである。従って、2つの追加されたゼロX1、X2は、本発明において開示される共振ゼロZ1、Z2と同じではない。
設計者は、システムの伝送インピーダンスに従ってこれらの伝送導体502のライン幅w’及び距離s’を設計することができる。コモンモードノイズ抑制回路500のコモンモードノイズ抑制効果に関して、設計者は、接地構造506の各層の高さh及び層幅k、基準電位構造504の幅d’及び長さl、伝送導体及び接地構造の高さh1’及び接地構造の全体の高さh2’を更に調節しても良い。コモンモードノイズ抑制回路500は、本構造の単位長p’(接地層508の長さ)が信号の動作波長よりも小さい時に考慮した周波数の範囲内にある図6に示した集中回路モデルの典型例であっても良い。
差動モード信号について、図8に示す等価回路は、図9Aに示す奇数モード等価回路として更に表しても良い。図9Aに示したように、インダクタンスL11及びキャパシタンスC11から成る伝送線路構造は、差動モード信号が影響を受けない程度の低減衰及び低損失の伝送特性を差動モード信号に対して提供する。図9Bは、図8に示した等価集中回路の偶数モード等価回路を示す。コモンモード信号に対して、インダクタンスL11、L21及びキャパシタンスC11から成る共振構造は、第1の特定周波数において直列共振を発生させ、そして、コモンモード信号が接地電位に導かれて第1のゼロを形成するような、コモンモード信号に対する低インピーダンスパスが形成される。
その上、共振構造は、第2の特定周波数において並列共振を発生させ、そして、コモンモード信号が本来の経路へ反射されるために伝送されなくなり、第2のゼロを形成するような、コモンモード信号に対する高インピーダンスパスが形成される。よって、図8に示す等価集中回路は、差動モード信号の伝送に影響を与えないままで、コモンモード信号を抑制する。なお、第1の特定周波数及び第2の特定周波数は、同じであっても異なっていても良いことが分かる。
これにより、本発明のコモンモードノイズ抑制回路は、図2に示した構造に基づいて修正しても組み合わせても良い。所望のコモンモードノイズ抑制効果を提供するという設計者の要求に従って、様々な相対的位置にある複数の単位長構造を組み合わせても良い。
上記の内容から分かるように、本発明のコモンモードノイズ抑制回路は、差分信号の質に影響を与えることなく高周波数のコモンモードノイズを抑制する。一方で、コモンモードノイズフィルタ回路の微細化を証明し、優れた性能及び費用便益を有するコモンモードノイズ抑制の解決法を提供するように回路基板上に実現されることによって、従来技術における低過ぎる動作周波数及び高過ぎる費用又は複雑すぎる製造工程の問題を防ぐこともできる。
104 基準電位構造
106 接地構造
108 接地層
Claims (5)
- 差分信号を伝送する際のコモンモードノイズを抑制するために適用可能なコモンモードノイズ抑制回路であって、
導体から形成される基準電位構造と、
前記基準電位構造と電磁結合を形成するように配置され、伝送線路特性を形成して前記差分信号を伝送する際に差動モード伝送が影響を受けないように前記基準電位構造に関して前記電磁結合をそれぞれ形成する、前記差分信号を伝送するための1対の伝送導体を有する差動伝送構造と、
接地電位に電気的に接続される接地層と、
特定周波数におけるコモンモード信号を抑制するように、前記基準電位構造及び前記差動伝送構造によって形成される前記電磁結合と共にインダクタンス−キャパシタンス共振構造及び、それ自体によって形成されるインダクタンスを形成するために前記基準電位構造及び前記接地層に電気的に接続される接地構造と、を備えるコモンモードノイズ抑制回路。 - 前記基準電位構造と前記2つの伝送導体との間に結合キャパシタンス及び結合インダクタンスをそれぞれ形成し、前記接地構造により形成される前記インダクタンスは、前記基準電位構造と前記接地層と間に形成される、請求項1のコモンモードノイズ抑制回路。
- 前記インダクタンス−キャパシタンス共振構造を第1の特定周波数において作動させると直列共振が起こり、それにより、前記コモンモード信号に対する低インピーダンスパスが形成されるので、前記コモンモード信号を、前記接地電位に導いて前記第1の特定周波数において第1のゼロを形成することができ、更に、前記インダクタンス−キャパシタンス共振構造を第2の特定周波数において作動させると並列共振が起こり、それにより、前記コモンモード信号に対する高インピーダンスパスが形成されるので、前記コモンモード信号が、本来の経路に導かれて伝送されることを防ぐことができ、前記第2の特定周波数において第2のゼロを形成する、請求項1のコモンモードノイズ抑制回路。
- 前記2つの伝送導体及び前記基準電位構造によって形成される前記電磁結合又は伝送線路特性は、前記接地構造と組み合わせて前記コモンモードノイズ抑制回路が1つ以上の特定周波数において対応するゼロを形成するようなインダクタンス特性を形成する、請求項1のコモンモードノイズ抑制回路。
- 前記2つの伝送導体は、互いに平行及び/又は対称となるように配置され、前記接地構造は、前記2つの伝送導体の中間位置において前記基準電位構造に電気的に接続される、請求項1のコモンモードノイズ抑制回路。
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