JP2019146057A

JP2019146057A - コモンモードノイズフィルタの実装構造

Info

Publication number: JP2019146057A
Application number: JP2018029420A
Authority: JP
Inventors: 吉晴大森; Yoshiharu Omori; 田口　豊; Yutaka Taguchi; 豊田口; 恵治小林; Keiji Kobayashi
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2018-02-22
Filing date: 2018-02-22
Publication date: 2019-08-29

Abstract

【課題】シングルエンド方式による同軸ケーブル伝送においても、デジタル信号が劣化するのを抑制できるコモンモードノイズフィルタの実装構造を提供する。【解決手段】コモンモードノイズフィルタの実装構造は、第１〜第４外部電極１４ａ〜１４ｄと、第１のコイル１５と、第２のコイル１６とを有するコモンモードノイズフィルタ１１と、コモンモードノイズフィルタ１１を介して接続されたＩＣ１２と同軸ケーブル１３とを備える。第１外部電極１４ａと第３外部電極１４ｃは、ＩＣ１２と接続され、ＩＣ１２から差動信号がコモンモードノイズフィルタ１１に伝送される。第２外部電極１４ｂは、同軸ケーブル１３と接続され、第４外部電極１４ｄは、抵抗部２２を介してグランド２３と接続されている。【選択図】図１

Description

本発明は、デジタル機器やＡＶ機器、情報通信端末等の各種電子機器に使用されるコモンモードノイズフィルタの実装構造に関する。

従来のこの種のコモンモードノイズフィルタの実装構造は、ＩＣ同士を接続し差動信号を伝送する２つの信号ラインに、２つのコイルを備えたコモンモードノイズフィルタ１を接続して、コモンモードノイズを減衰するようにしていた。

また、近年、自動車において車載カメラが増加し、その画像データを伝送するために高速差動データ信号が使われていたが、差動信号を伝送するケーブルが高価で重量もあるため、同軸ケーブルを用いたシングルエンドの伝送方式がコスト低減、重量低減のため使われるようになっている。

このような方式において、トランスミッターＩＣ２は差動デジタル信号およびシングルエンドデジタル信号を出力できるようになっており、シングルエンド方式による同軸ケーブル３を用いた伝送方式においては、例えば、図３に示すようなコモンモードノイズフィルタの実装構造が使用されている。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００９−６５１９０号公報

上記した従来のコモンモードノイズフィルタの実装構造においては、シングルエンドによる同軸ケーブル伝送に使用される場合、シングルエンドのデジタル信号ではコモンモードノイズフィルタ１に入力される信号が片側しかないため、シングルエンドのデジタル信号が入力されるコイルは１つとなり、この１つのコイルには磁界のみが発生し、これにより、このコイルのインピーダンスが大きくなるため、インダクタとして動作してしまい、デジタル信号を劣化させてしまう。

特に、今後、デジタル信号転送速度の高速化が進むと、波形の劣化がより顕著になり、通信障害を引き起こしかねない。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、シングルエンド方式による同軸ケーブル伝送においても、デジタル信号が劣化するのを抑制できるコモンモードノイズフィルタの実装構造を提供することを目的とするものである。

第１の態様に係るコモンモードノイズフィルタの実装構造は、第１〜第４外部電極と、第１外部電極と第２外部電極間に形成された第１のコイルと、第３外部電極と第４外部電極間に形成された第２のコイルとを有するコモンモードノイズフィルタと、前記コモンモードノイズフィルタを介して接続されたＩＣと同軸ケーブルとを備え、前記第１外部電極
と第３外部電極は前記ＩＣと接続され、前記ＩＣから差動信号が前記コモンモードノイズフィルタに伝送され、前記第２外部電極は前記同軸ケーブルと接続され、前記第４外部電極は抵抗部を介してグランドと接続されている。

第２の態様に係るコモンモードノイズフィルタの実装構造では、第１の態様において、前記第２外部電極と前記同軸ケーブルとを結ぶ信号ラインにキャパシタ部を接続した。

第３の態様に係るコモンモードノイズフィルタの実装構造では、第２の態様において、前記キャパシタ部が前記第２外部電極より前記同軸ケーブルに近い箇所に存在している。

本発明のコモンモードノイズフィルタの実装構造は、第１外部電極、第３外部電極と接続されるＩＣから差動信号を送り、コモンモードノイズフィルタを介して、一つの信号線を同軸ケーブルに出力し、もう一つの信号線を抵抗部に接続し終端処理することによって、コモンモードノイズフィルタに差動信号を入力できるため、コモンモードノイズフィルタ内部の２つのコイルで発生する磁束がキャンセルされ、この結果、同軸ケーブルに接続されたコイルのインピーダンスが小さくなり、同軸ケーブルに接続されたシングルエンド方式で伝送されるデジタル信号の劣化を防止することができる。

本発明の一実施の形態におけるコモンモードノイズフィルタの実装構造を示す図同実装構造および従来の実装構造において、同軸ケーブルに入力されるシングルエンド伝送方式での高速デジタル信号のアイパターンを示す図同軸ケーブルでシングルエンド伝送方式を用いたコモンモードフィルタの実装構造を示す図

図１は本発明の一実施の形態におけるコモンモードノイズフィルタの実装構造を示す図である。

本発明の一実施の形態におけるコモンモードノイズフィルタの実装構造は、図１に示すように、コモンモードノイズフィルタ１１と、コモンモードノイズフィルタ１１を介して接続されたＩＣ１２と同軸ケーブル１３とを備えている。

前記コモンモードノイズフィルタ１１は、第１〜第４外部電極１４ａ〜１４ｄと、第１外部電極１４ａと第２外部電極１４ｂ間に形成された第１のコイル１５と、第３外部電極１４ｃと第４外部電極１４ｄ間に形成された第２のコイル１６とを有する。このコモンモードノイズフィルタ１１は、積層タイプ、巻線タイプのいずれでもよい。

前記ＩＣ１２は、トランシーバーＩＣ等で、２つの第１信号ライン１７を介してコモンモードノイズフィルタ１１の第１外部電極１４ａ、第３外部電極１４ｃと接続されている。ＩＣ１２からはコモンモードノイズフィルタ１１に差動信号が伝送される。

また、コモンモードノイズに対して、磁気結合された第１、第２のコイル１５、１６を交差する磁界を強くすることができるため、コモンモード成分のインピーダンスを大きくすることができる。したがって、ＩＣ１２から発生するコモンモードノイズや実装用基板で発生するコモンモードノイズを低減できる。

前記同軸ケーブル１３は、１つの第２信号ライン１８を介してコモンモードノイズフィ
ルタ１１の第２外部電極１４ｂと接続される。すなわち、同軸ケーブル１３には第１のコイル１５のみと直列に接続される。同軸ケーブル１３にはコネクタ１９が形成されており、コネクタ１９と第２信号ライン１８が直接接続される。

また、第２信号ライン１８には、ＡＣ結合させるキャパシタ部２０が形成されている。このキャパシタ部２０は、第２外部電極１４ｂよりも同軸ケーブル１３、コネクタ１９により近い箇所に配置している。これにより、ＩＣ１２からコネクタ１９までの間をできるだけ長い差動線路で実装用基板上に配線できるため、実装用基板上の配線部で耐ノイズ性に優れ、安定した高速データ伝送が可能となる。さらに、実装用基板上に配線された差動線路部分に重畳されたコモンモードノイズが発生してもコモンモードノイズフィルタ１１で除去できる。

前記第４外部電極１４ｄは、第３信号ライン２１と接続され、第３信号ライン２１は抵抗部２２を介してグランド２３と接続されている。すなわち、グランド２３側には第２のコイル１６のみが直列接続されている。抵抗部２２としては、例えば、シングルエンド伝送での代表的な特性インピーダンスに整合される５０Ωの抵抗器が使用できる。コモンモードノイズフィルタ１１から出力された信号のうち、同軸ケーブル１３へ向かう信号とは別の信号が第３信号ライン２１からグランド２３へ向かう。

グランド２３へ向かう信号は、抵抗部２２でエネルギーが消費され、反射されることなく、終端処理される。

さらに、第３信号ライン２１にも他のキャパシタ部２４が形成されている。他のキャパシタ部２４と第４外部電極１４ｄとの距離は、キャパシタ部２０と第２外部電極１４ｂとの距離と略等しい。

本発明の一実施の形態におけるコモンモードノイズフィルタの実装構造においては、第１外部電極１４ａ、第３外部電極１４ｃと接続されるＩＣ１２から第１信号ライン１７に差動信号を送り、この差動信号をコモンモードノイズフィルタ１１を介して、第２信号ライン１８から同軸ケーブル１３に出力し、さらに、他方の第３信号ライン２１を抵抗部２２に接続して終端処理することによって、コモンモードノイズフィルタ１１に差動信号を入力できるため、コモンモードノイズフィルタ１１内部の第１、第２のコイル１５、１６の２つのコイルで発生する磁束がキャンセルされ、これにより、同軸ケーブル１３に接続された第１のコイル１５のインピーダンスが小さくなり、この結果、同軸ケーブル１３に接続されたシングルエンド方式で伝送されるデジタル信号の劣化を防止することができる。

ここで、図２（ａ）は、本発明の一実施の形態におけるコモンモードノイズフィルタの実装構造における高速デジタル信号のアイパターン、図２（ｂ）は図３に示す従来のコモンモードノイズフィルタの実装構造における高速デジタル信号のアイパターンを示す図である。

このときの高速デジタル信号は、同軸ケーブル１３に入力されるシングルエンド伝送方式における４Ｇｂｐｓの速度のものとする。

図２から明らかなように、本発明の一実施の形態におけるコモンモードノイズフィルタの実装構造は、従来の実装構造と比べて、良好なデジタル信号波形を維持している。

なお、ＡＣ結合させるキャパシタ部２０の位置は、第１信号ライン１７上に配置してもよいが、コネクタ１９側から侵入するＥＳＤに対してキャパシタ部２０で直流（低周波）
のＥＳＤ成分をカットできるように、コモンモードノイズフィルタ１１とコネクタ１９との間に配置するのが好ましい。

この配置によって、あらかじめ直流〜低周波近傍のＥＳＤをコネクタ１９に近いところでカットできるため、耐ＥＳＤ特性が向上する。

さらに、キャパシタ部２０と同軸ケーブル１３との間の第２信号ライン１８とグランド２３との間にＥＳＤ対策部品を配置することによって、耐ＥＳＤ特性がさらに向上する。

本発明に係るコモンモードノイズフィルタの実装構造は、シングルエンド方式による同軸伝送においても、デジタル信号が劣化するのを抑制できるという効果を有するものであり、特にデジタル機器やＡＶ機器、情報通信端末等に使用されるコモンモードノイズフィルタ等において有用となるものである。

１１コモンモードノイズフィルタ
１２ＩＣ
１３同軸ケーブル
１４ａ〜１４ｄ第１〜第４外部電極
１５第１のコイル
１６第２のコイル
２２抵抗部
２３グランド

Claims

第１〜第４外部電極と、第１外部電極と第２外部電極間に形成された第１のコイルと、第３外部電極と第４外部電極間に形成された第２のコイルとを有するコモンモードノイズフィルタと、前記コモンモードノイズフィルタを介して接続されたＩＣと同軸ケーブルとを備え、前記第１外部電極と第３外部電極は前記ＩＣと接続され、前記ＩＣから差動信号が前記コモンモードノイズフィルタに伝送され、前記第２外部電極は前記同軸ケーブルと接続され、前記第４外部電極は抵抗部を介してグランドと接続されているコモンモードフィルタの実装構造。
前記第２外部電極と前記同軸ケーブルとを結ぶ信号ラインにキャパシタ部を接続した請求項１に記載のコモンモードフィルタの実装構造。
前記キャパシタ部が前記第２外部電極より前記同軸ケーブルに近い箇所に存在している請求項２に記載のコモンモードフィルタの実装構造。