JP2018067612A - 差動伝送回路 - Google Patents

Abstract

【課題】差動信号線路の信号バランスを高く保つことが可能な、積層コンデンサを備えた差動伝送回路を提供する。【解決手段】差動信号を伝送する第１及び第２の信号配線１１，１２と、グランド電位を供給するグランド配線１０と、第１及び第２の導体層Ｍ１，Ｍ２を有する積層コンデンサ２０を備える。第１の導体層Ｍ１には、グランド配線１０に接続された共通グランドパターン５０が形成される。第２の導体層Ｍ２には、第１の信号配線１１に接続され、共通グランドパターン５０の一部と積層方向に重なる第１の信号パターン５１と、第２の信号配線１２に接続され、共通グランドパターン５０の別の一部と積層方向に重なる第２の信号パターン５２が形成される。本発明によれば、製造ばらつきや実装ばらつきなどに起因する信号バランスの悪化を抑制することが可能となる。【選択図】図３

Description

本発明は差動伝送回路に関し、特に、積層コンデンサを備える差動伝送回路に関する。

差動伝送回路は、デジタル信号を高速且つ低消費電力で伝送できるとともに、ノイズ耐性が高いことから、各種電子機器に広く用いられている。差動伝送回路に用いられるノイズ対策部品としてはコモンモードフィルタが知られており、差動伝送回路に対してコモンモードフィルタを直列に挿入することにより、信号成分を大きく減衰させることなく、差動信号線路に重畳するコモンモードノイズを除去することができる。

差動信号線路に重畳するノイズとしては、コモンモードノイズだけでなく、不要な高周波ノイズ成分も存在する。このような高周波ノイズ成分はコモンモードフィルタでは除去できないため、ハイパスフィルタを用いてグランド配線に逃がすことが有効である。

ハイパスフィルタを最も簡単に構成する方法としては、差動信号線路を構成する一対の信号配線とグランド配線との間にそれぞれコンデンサを接続する方法が挙げられる。このようなコンデンサを設ければ、差動信号線路に重畳する不要な高周波ノイズ成分がグランド配線に流れるため、信号成分を大きな影響を与えることなく、高周波ノイズ成分を除去することができる。

しかしながら、差動伝送回路は差動信号の信号バランスを高く保つ必要があるため、各信号配線に個別のコンデンサを接続する構成では、コンデンサの個体差などに起因して信号バランスが悪化するおそれがあった。このため、各信号配線に個別のコンデンサを接続するのではなく、２つのコンデンサが１チップ化されたいわゆるコンデンサアレイを用いることが好ましい。コンデンサアレイの一例は、特許文献１に記載されている。

特開平６−２８３３８３号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたコンデンサアレイは、複数のコンデンサが単に集積された構成であることから、製造ばらつきや実装ばらつきなどに起因して信号バランスが悪化するおそれがあった。

したがって、本発明の目的は、差動信号線路の信号バランスを高く保つことが可能な、積層コンデンサを備えた差動伝送回路を提供することである。

本発明による差動伝送回路は、差動信号を伝送する第１及び第２の信号配線と、グランド電位を供給するグランド配線と、複数の導体パターンを有する積層コンデンサと、を備え、前記複数の導体パターンは、前記グランド配線に接続された共通グランドパターンと、前記第１の信号配線に接続され、前記共通グランドパターンと積層方向に重なる第１の信号パターンと、前記第２の信号配線に接続され、前記共通グランドパターンと前記積層方向に重なる第２の信号パターンとを有することを特徴とする。

本発明によれば、第１及び第２の信号パターンに対して共通のグランドパターンを備えていることから、製造ばらつきや実装ばらつきなどに起因する信号バランスの悪化を抑制することが可能となる。これにより、信号バランスを高く保ちつつ、差動信号線路に重畳する不要な高周波ノイズ成分を除去することが可能となる。

本発明において、前記積層コンデンサは、少なくとも第１及び第２の導体層を含む複数の導体層が前記積層方向に積層されており、前記共通グランドパターンは前記第１の導体層に形成され、前記第１及び第２の信号パターンは、いずれも前記第２の導体層に形成されていることが好ましい。これによれば、第１の信号パターンと第２の信号パターンの間でアライメントずれが生じないことから、より高い信号バランスを確保することが可能となる。

本発明において、前記積層コンデンサは、前記積層方向に沿った第１乃至第４の側面と、前記第１乃至第４の側面にそれぞれ設けられた第１乃至第４の端子電極とを有し、前記第１及び第２の側面は互いに平行であり、前記第３及び第４の側面は前記第１及び第２の側面に対して垂直であり且つ互いに平行であり、前記共通グランドパターンは、前記第１及び第２の端子電極を介して前記グランド配線に接続され、前記第１の信号パターンは、前記第３の端子電極を介して前記第１の信号配線に接続され、前記第２の信号パターンは、前記第４の端子電極を介して前記第２の信号配線に接続されることが好ましい。これによれば、積層コンデンサの４つの側面が有効に利用されるとともに、共通グランドパターンが２箇所でグランド配線に接続されることから、より安定したグランド電位を与えることが可能となる。

本発明において、前記第１及び第２の信号パターンは、前記第１及び第２の側面間における幅が一定であることが好ましい。これによれば、製造ばらつきが生じにくくなるとともに、共通グランドパターンと重なる面積をより大きく確保することが可能となる。

本発明において、前記複数の導体層のうち前記第２の導体層以外の導体層は、前記第１又は第２の信号パターンを備えないことが好ましい。これによれば、第１又は第２の信号パターンを複数の導体層に形成することによるアライメントずれが生じないことから、高い信号バランスを確保することが可能となる。

本発明によれば、差動信号線路の信号バランスを高く保ちつつ、不要な高周波ノイズ成分を除去することが可能となる。

図１は、本発明の好ましい実施形態による差動伝送回路の構成を示す略平面図である。 図２は、積層コンデンサ２０の構成を説明するための略斜視図である。 図３は、積層コンデンサ２０の層構成を説明するための略分解斜視図である。 図４は、図１に示す差動伝送回路の等価回路図である。 図５は、変形例による差動伝送回路の構成を示す略平面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の好ましい実施形態による差動伝送回路の構成を示す略平面図である。

図１に示すように、本実施形態による差動伝送回路は、グランド電位ＧＮＤを供給するグランド配線１０と、一対の差動信号Ｓ＋／Ｓ−を伝送する第１及び第２の信号配線１１，１２と、これら配線１０〜１２に接続された積層コンデンサ２０によって構成されている。第１の信号配線１１によって伝送される信号Ｓ＋と第２の信号配線１２によって伝送される信号Ｓ−は、相補の差動信号（ディファレンシャル信号）である。図１に示す例では、第１及び第２の信号配線１１，１２がｘ方向に沿って平行に延在しており、両者間にグランド配線１０が設けられている。

積層コンデンサ２０の構成は、斜視図である図２に示されている。図１及び図２に示すように、積層コンデンサ２０は略直方体形状を有する表面実装型のチップ部品であり、積層方向であるｚ方向に沿った４つの側面２１〜２４を有している。第１及び第２の側面２１，２２はｙｚ平面を構成し、それぞれ第１及び第２の端子電極３１，３２が形成されている。一方、第３及び第４の側面２３，２４はｘｚ平面を構成し、それぞれ第３及び第４の端子電極３３，３４が形成されている。これら端子電極３１〜３４の一部は、ｘｙ平面を構成する実装面及び上面にも形成されている。

図３は、積層コンデンサ２０の層構成を説明するための略分解斜視図である。

図３に示すように、積層コンデンサ２０は、絶縁層４１〜４３と導体層Ｍ１，Ｍ２が交互に積層された構成を有している。導体層Ｍ１は絶縁層４１，４２間に位置し、導体層Ｍ２は絶縁層４２，４３間に位置する。絶縁層４１〜４３は、チタン酸バリウムなどからなるセラミックグリーンシートを焼結してなる焼結体である。また、導体層Ｍ１，Ｍ２は、銀などの導電性ペーストを焼結してなる焼結体である。

導体層Ｍ１には、共通グランドパターン５０が形成される。共通グランドパターン５０は、平面視で十字形状を有しており、そのｘ方向における幅は絶縁層４１〜４３のｘ方向における幅とほぼ一致している一方、ｙ方向における幅は絶縁層４１〜４３のｙ方向における幅よりも短い。このため、共通グランドパターン５０のｘ方向における両端は、第１及び第２の側面２１，２２に露出する一方、共通グランドパターン５０のｙ方向における両端は、第３及び第４の側面２３，２４から露出しない。第１及び第２の側面２１，２２に露出した共通グランドパターン５０の両端は、それぞれ第１及び第２の端子電極３１，３２に接続される。

導体層Ｍ２には、第１及び第２の信号パターン５１，５２が形成される。第１及び第２の信号パターン５１，５２は、平面視でいずれも矩形状である。第１の信号パターン５１のｙ方向における一端は第３の側面２３に露出し、第２の信号パターン５２のｙ方向における一端は第４の側面２４に露出する。いずれの信号パターンも、他の側面には露出しない。そして、第３の側面２３に露出した第１の信号パターン５１の端部は第３の端子電極３３に接続され、第４の側面２４に露出した第２の信号パターン５２の端部は第４の端子電極３４に接続される。

第１の信号パターン５１は平面視で共通グランドパターン５０の一部と重なっており、これにより所定のキャパシタンスが形成される。同様に、第２の信号パターン５２は平面視で共通グランドパターン５０の別の一部と重なっており、これにより所定のキャパシタンスが形成される。

図４は、本実施形態による差動伝送回路の等価回路図である。

図４に示すように、本実施形態による差動伝送回路においては、第１の信号配線１１と第２の信号配線１２の間にキャパシタンスＣ１，Ｃ２を有する積層コンデンサ２０が挿入される。キャパシタンスＣ１は、第１の信号パターン５１と共通グランドパターン５０との重なりによって形成されるキャパシタンスであり、その一端は第１の信号配線１１に接続され、他端はグランド配線１０に接続される。一方、キャパシタンスＣ２は、第２の信号パターン５２と共通グランドパターン５０との重なりによって形成されるキャパシタンスであり、その一端は第２の信号配線１２に接続され、他端はグランド配線１０に接続される。

このように、積層コンデンサ２０は、４つの端子電極３１〜３４を備えているものの、このうち２つの端子電極３１，３２がいずれもグランド配線１０に共通に接続されることから、キャパシタンスＣ１，Ｃ２に与えられるグランド電位ＧＮＤが安定する。つまり、それぞれ異なるグランドパターンを用いてキャパシタンスＣ１，Ｃ２にグランド電位ＧＮＤを与える構成では、製造ばらつきによって２つのグランドパターンのサイズに差が生じたり、位置ずれが生じたり、実装ばらつきによってハンダ量に差が生じる可能性があるため、必ずしもキャパシタンスＣ１，Ｃ２が一致しないおそれがある。これに対し、本実施形態においては共通のグランドパターン５０を用いていることから、このような問題が生じない。しかも、１つの共通グランドパターン５０が２つの端子電極３１，３２を介してグランド配線１０に接続されていることから、より安定的にグランド電位ＧＮＤを供給することが可能となる。

また、第１及び第２の信号パターン５１，５２が同じ導体層Ｍ２に形成されていることから、製造時において、単一のマスクを使用して第１及び第２の信号パターン５１，５２を同時に形成することができる。その結果、両者間の位置ずれやサイズのばらつきなどが生じず、設計通りの位置及び形状で第１及び第２の信号パターン５１，５２を形成することが可能となる。しかも、第１及び第２の信号パターン５１，５２は、ｘ方向における幅やｙ方向における幅が一定な矩形であり、直線的な端部を有していることから、製造ばらつきに起因した形状ばらつきが生じにくい。さらに、第１及び第２の信号パターン５１，５２に切り欠きやくびれなどが設けられていないことから、共通グランドパターン５０と重なる面積を十分に確保することも可能となる。

さらに、本実施形態においては、第１及び第２の信号パターン５１，５２がいずれも単一の導体パターンによって構成されており、複数の導体層に亘って積層されていない。換言すれば、第２の導体層Ｍ２以外の導体層には、第１又は第２の信号パターン５１，５２が設けられていない。これにより、第１及び第２の信号パターン５１，５２を複数の導体層に形成することによって生じる製造ばらつきも生じないことから、信号バランスの悪化を防止することも可能となる。

図５は、変形例による差動伝送回路の構成を示す略平面図である。

図５に示す差動伝送回路は、第１の信号配線１１と第２の信号配線１２の間に複数の積層コンデンサ２０が並列に接続された構成を有している。各積層コンデンサ２０の第１及び第２の端子電極３１，３２は、いずれもグランド配線１０に接続されている。このような構成によれば、差動信号線路に重畳する不要な高周波ノイズ成分をより効果的に除去することが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

１０ グランド配線
１１，１２ 信号配線
２０ 積層コンデンサ
２１〜２４ 側面
３１〜３４ 端子電極
４１〜４３ 絶縁層
５０ 共通グランドパターン
５１，５２ 信号パターン
Ｃ１，Ｃ２ キャパシタンス
Ｍ１，Ｍ２ 導体層

Claims (5)

1. 差動信号を伝送する第１及び第２の信号配線と、
   グランド電位を供給するグランド配線と、
   複数の導体パターンを有する積層コンデンサと、を備え、
   前記複数の導体パターンは、前記グランド配線に接続された共通グランドパターンと、前記第１の信号配線に接続され、前記共通グランドパターンと積層方向に重なる第１の信号パターンと、前記第２の信号配線に接続され、前記共通グランドパターンと前記積層方向に重なる第２の信号パターンとを有することを特徴とする差動伝送回路。
2. 前記積層コンデンサは、少なくとも第１及び第２の導体層を含む複数の導体層が前記積層方向に積層されており、
   前記共通グランドパターンは前記第１の導体層に形成され、
   前記第１及び第２の信号パターンは、いずれも前記第２の導体層に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の差動伝送回路。
3. 前記積層コンデンサは、前記積層方向に沿った第１乃至第４の側面と、前記第１乃至第４の側面にそれぞれ設けられた第１乃至第４の端子電極とを有し、
   前記第１及び第２の側面は互いに平行であり、前記第３及び第４の側面は前記第１及び第２の側面に対して垂直であり且つ互いに平行であり、
   前記共通グランドパターンは、前記第１及び第２の端子電極を介して前記グランド配線に接続され、
   前記第１の信号パターンは、前記第３の端子電極を介して前記第１の信号配線に接続され、
   前記第２の信号パターンは、前記第４の端子電極を介して前記第２の信号配線に接続されることを特徴とする請求項２に記載の差動伝送回路。
4. 前記第１及び第２の信号パターンは、前記第１及び第２の側面間における幅が一定であることを特徴とする請求項３に記載の差動伝送回路。
5. 前記複数の導体層のうち前記第２の導体層以外の導体層は、前記第１又は第２の信号パターンを備えないことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の差動伝送回路。

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