JP2013182400A

JP2013182400A - Ｕｓｂノイズ改善器

Info

Publication number: JP2013182400A
Application number: JP2012045546A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Aoki; 信明青木
Original assignee: NEC Computertechno Ltd
Current assignee: NEC Computertechno Ltd
Priority date: 2012-03-01
Filing date: 2012-03-01
Publication date: 2013-09-12

Abstract

【課題】ＵＳＢケーブルで接続する情報機器や周辺機器のノイズ耐力を向上するために、情報機器や周辺機器のインターフェース回路の修正を行わずとも、ＵＳＢケーブルで接続して構築するシステムを構成する各機器のノイズ耐力を向上させる。
【解決手段】本発明のＵＳＢノイズ改善器は、機器に接続するコネクタを備え、さらに、前記機器の信号線と接地線に接続される、可変抵抗とＥＭＣフィルタとサージ素子とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、主としてＰＣ（パーソナルコンピュータ）と周辺機器とを接続するために用いられるＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）規格ケーブルおよび接続機器において、伝送されるノイズを抑制するのに好適なＵＳＢノイズ改善器に関する。

ＰＣなどの情報機器に外部記憶装置やプリンタなどの周辺機器を接続する方法として、ＵＳＢ規格ケーブルが用いられている。ＵＳＢ規格ケーブルは、差動のデジタル信号を伝送するための１対の信号線と、直流電流を供給するための２本の電源線から構成される。１対の信号線には、一般的に２本の線材を捩ったツイストペア線が用いられ、伝送元の接続機器からは互いに逆の極性となるデジタル信号がそれぞれに供給される。また、２本の電源線は、一方がアースされ、直流電流が供給される。

ＵＳＢケーブルを用いたシステムの構築に際して、接続している装置の内部で発生したノイズや、ケーブルに印加される外来ノイズを低減する方法として、フェライトコアをケーブルに取り付ける方法が用いられてきた。

特許第４１７４２４９号特開２００２−３１２０８９特開２００９−１９３６８０

特許文献１には、信号線や電源線に混入したノイズの除去のために、フェライトコアを使用したノイズ吸収具が開示されている。図３に示すノイズ吸収具２０を構成するフェライトコア21にＵＳＢケーブル2の導電ケーブル22を貫通させることで、各信号線に混入したノイズを実用上問題のないレベルまで除去することができる。

しかしながら、このフェライトコアを使用したノイズ吸収具には以下のような問題があった。すなわち、ケーブルにシールド機能がある場合には、ノイズ吸収の効果が低減していた。また、このようなノイズ吸収体は体積も大きくかなりな重量を有するため、取り扱いに不便を来たし、かつ外観を損ねていた。

フェライトコアを用いないでノイズを除去する方法として、特許文献２や特許文献３には、ＵＳＢケーブルのコネクタの内部に、インダクタンス素子やコモンモードチョークコイルを内蔵する方法が開示されている。この方法によれば、フェライトコアを使用する際のケーブルの取り扱い難さや外観を損ねるといった欠点を生じることがない。

ところで、コモンモードチョークコイルなどのいわゆるＥＭＣ（Electro-Magnetic Compatibility、電磁両立性または電磁適合性）フィルタは、信号線や電源線に混入した通常のノイズの除去に有効であるが、ＥＭＣフィルタでは吸収しきれない静電気ノイズのような、大きなノイズを除去することはできない。また、ＵＳＢケーブルの長さや接続装置の動作などで発生する反射による波形のゆがみを整流することはできない。

本発明は、このような問題を解決し、ＵＳＢケーブルで接続する情報機器や周辺機器のノイズ耐力を向上するために、情報機器や周辺機器のインターフェース回路の修正を行わずとも、ＵＳＢケーブルで接続して構築するシステムを構成する各機器のノイズ耐力を向上させるものである。

すなわち、ＵＳＢケーブルの信号線や電源線に混入した通常のノイズの除去と、ＥＭＣフィルタでは吸収しきれない静電気ノイズのような大きなノイズの除去と、ＵＳＢケーブルの長さや接続装置の動作などで発生する反射による波形のゆがみを整流する効果を、シールド付きのケーブルであっても効果が低減することなく、かつ、外観や取り扱い易さに支障を来たすことなく実現することを目的としている。

本発明によるＵＳＢノイズ改善器は、機器に接続するコネクタを備え、さらに、前記機器の信号線と接地線に接続される、可変抵抗とＥＭＣフィルタとサージ素子とを備える。

本発明によれば、ＵＳＢノイズ改善器を通過する信号は、波形がゆがむことなく、ノイズを除去することが可能である。さらに、本発明のＵＳＢノイズ改善器は、シールド付きのＵＳＢケーブルであっても効果が低減することがなく、かつ、外観や取り扱い易さに支障を来たすことがない。

本発明の実施の形態のＵＳＢノイズ改善器の構造を示す断面図である。本発明の実施の形態のＵＳＢノイズ改善器の接続を示す平面図である。従来のノイズ改善器の構造を示す断面図である。

以下、図を参照しながら、本発明の最良の実施形態を詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。

図１は、本発明の実施の形態のＵＳＢノイズ改善器1の構成、並びに、ＵＳＢケーブル2や情報機器3（あるいは周辺機器4）との接続を表す構成図である。ＵＳＢノイズ改善器1の両端にはコネクタ5およびコネクタ6が固定される。また、ＵＳＢノイズ改善器1は、コネクタ５，６に接続される他の機器、すなわちＵＳＢケーブル2と情報機器3（あるいは周辺機器4）との間に挟んで取り付けられる。ＵＳＢケーブル２は、ＦＧ（フレーム接地）線2−a、電源線2−b、第1の信号線2−c、第2の信号線2−d、接地線2−eを備える。ＵＳＢケーブル２のＦＧ線2−a、電源線2−b、第1の信号線2−c、第2の信号線2−dおよび接地線2−eは、コネクタ５を介してＵＳＢノイズ改善器１の内部回路の内部接続線１０，１１，１２，１３および１４にそれぞれ接続される。また、内部接続線１０、１１，１２，１３および１４は、それぞれコネクタ６を経由して、情報機器３の図示しないＦＧ線、電源線、第1の信号線、第2の信号線および接地線に接続される。ここで、信号線の数は、２つに限定されるものではない。

また、ＵＳＢノイズ改善器1は、内部回路として、前述の内部接続線以外に、２つの可変抵抗７と、ＥＭＣフィルタ8と、２つのサージ素子9とが実装されている。ただし、これら素子の個数は、図１に限定されるものではない。２つの可変抵抗7は、それぞれ第1の信号線2−cおよび第2の信号線2−dに接続される内部接続線１２、１３に接続される。また可変抵抗７は、ＵＳＢケーブルの長さや接続機器の動作能力などで発生する反射による波形のゆがみを整流するダンピング抵抗であり、接続環境によって、抵抗値を変えることで、最適な波形を作り出すことができる。

ＥＭＣフィルタ8は、内部接続線１１，１２，１３，１４に接続される。ＥＭＣフィルタ8は、ＵＳＢの信号線（第１、第２の信号線２−ｃ、２−ｄ）上のノイズを吸収する。

２つのサージ素子９は、それぞれ内部接続線１２と１４との間、および内部接続線１３と１４との間に接続される。サージ素子9はバリスタやサプレッサ等であり、ＥＭＣフィルタでは吸収しきれない静電気ノイズのような、大きなノイズをＧＮＤ（接地）に逃がすための素子である。

これらの働きにより、本発明の装置を通過するＵＳＢ信号は波形がゆがむことなく、ノイズを除去できることが可能である。さらに、シールド付きのＵＳＢケーブルであっても効果が低減することがなく、外観や取り扱い易さに支障を来たすことがない。

ＵＳＢノイズ改善器1の上述した内部回路は、図示しないフレームに収容される。なお、フレームは、金属でも良い。この場合、フレームはＦＧ線２−ａまたは内部接続線１０に接続されても良い。

図２は、本発明の実施の形態のＵＳＢノイズ改善器1と、ＵＳＢケーブル2や情報機器3、周辺機器4との接続状態を表す構成図である。ＵＳＢノイズ改善器1の内部回路に信号が伝搬することで、接続している装置の内部で発生したノイズ（内部発生ノイズ１００や１１０）や、ケーブルに印加される外来ノイズ１２０の両方にノイズ低減効果を発揮する。直接信号に対してノイズ対策を実施しているので、信号波形のゆがみが発生せず、また、シールド付きのＵＳＢケーブルであっても効果が低減することがない。さらに、外観や取り扱い易さに支障を来たすことがない。

１ＵＳＢノイズ改善器
２ＵＳＢケーブル
３情報機器
４周辺機器
５コネクタ
６コネクタ
７可変抵抗
８ＥＭＣフィルタ
９サージ素子
１００内部発生ノイズ
１１０内部発生ノイズ
１２０外来ノイズ
２０ノイズ吸収具
２１フェライトコア
２２ケーブル

Claims

機器に接続するコネクタを備え、さらに、前記機器の信号線と接地線に接続される、可変抵抗とＥＭＣフィルタとサージ素子とを備えるＵＳＢノイズ改善器。
前記可変抵抗は、前記信号線に直列に接続する請求項１記載のＵＳＢノイズ改善器。
前記ＥＭＣフィルタは、前記信号線に接続する請求項１乃至２の何れか１項記載のＵＳＢノイズ改善器。
前記サージ素子は、前記信号線と前記接地線の間に接続される請求項１乃至３の何れか１項記載のＵＳＢノイズ改善器。
前記ＵＳＢノイズ改善器は、ＵＳＢケーブルと情報機器あるいは周辺機器との間に接続することを特徴とする、請求項１乃至４の何れか１項記載のＵＳＢノイズ改善器。