JP3216036B2 - 信号伝送線路の配線方法 - Google Patents

信号伝送線路の配線方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば双方向性I
Cや受信専用IC等を含む複数のICを相互に接続する
信号伝送線路の配線方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図9は複数の双方向性ICの相互接続さ
れた回路例を示す図であり、図の1〜4はそれぞれ信号
の送受信を行う双方向性ICである。一般にTTLやC
MOS等の論理素子により構成された回路では、例えば
図9の回路例のように、それぞれデジタル信号の送受信
の可能な複数の双方向性IC(例えばトランスミッタ/
レシーバやトランスシーバと呼ばれるIC)を相互に接
続した回路(例えば制御信号の送受信回路)を使用する
ことがある。図9のような回路においては、デジタル信
号の電圧の立上りや立下りといった変化によって回路が
応答動作するため、信号伝送路における反射波の発生等
によって、信号波形に波形割れがあると誤動作をする。
【0003】図10は信号波形に波形割れがある場合の
例を示す図であり、図11は波形割れを防止するための
従来の信号伝送線路の配線例を示す図であり、図の配線
路はプリント基板上のパターン配線である。図11は、
俗にいう「一筆書き」の配線路であり、IC1から順次
IC2,IC3を経てIC4に至る1本の配線路により
各ICが接続され、分岐路を全く含まないものである。
そして余り高速でないデジタル信号(例えば周波数が1
2.5MHz、信号の立上り時間が5nS程度の信号)
では、プリント基板上に図11のような「一筆書き」の
配線路を設けることによって、反射による波形割れの発
生を防止することができた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな信号伝送線路の配線方法では、伝送信号が高速化
し、電圧信号の立上り、立下り時間が1〜2nS程度に
なると、同一長さ(遅延時間も同一)の配線路であって
も反射による波形歪が発生する。図12は図11の配線
路のIC1の送信によるIC2の受信波形の例を示す図
であり、同図の(a)は比較的低速信号を伝送させ、
(b)は比較的高速信号を伝送させた場合の受信波形例
である。図12の(a)は信号の立上り時間tr が5.
0nS、周波数12.5MHzの場合の例で波形歪は小
さい。また図12の(b)は、同一配線路において、信
号の立上り時間tr が1.5nS、周波数25MHzの
場合の例で、波形歪は大きくなっているので、最悪の場
合には誤動作が発生する。
【0005】図13、14は図11の配線路の信号源を
変えた場合の受信波形の例1、2を示す図である。即ち
図13の(a)はIC1が信号源の場合のIC2,3,
4の受信波形を示し、このうちで太線で示すIC2の受
信波形が一番歪んでおり、同図の(b)はIC2が信号
源の場合のIC1,3,4の受信波形を示し、このうち
で太線で示すIC1の受信波形が一番歪んでいる。
【0006】同様に図14の(a)はIC3が信号源の
場合のIC1,2,4の受信波形を示し、このうちで太
線で示すIC4の受信波形が一番歪んでおり、同図の
(b)はIC4が信号源の場合のIC1,2,3の受信
波形を示し、このうちで太線で示すIC3の受信波形が
一番歪んでいる。このように受信波形が歪むICは、ど
のICが送信源になるかによって異なるので、例えばI
C1が送信してIC2が受信する波形歪を改善しても、
IC3が送信してIC4が受信する波形は逆に歪みが大
きくなるようなこともある。
【0007】またこような信号伝送路における波形歪の
問題は、複数の双方向性ICが相互接続された回路のみ
ならず、例えば双方向性ICと受信専用ICとを含む複
数のICの相互接続回路や、双方向性ICと送信専用I
Cと受信専用ICとを含む複数のICの相互接続回路等
においても同様に発生するものである。そしてこの双方
向性ICを含む複数のICの相互接続回路においては、
伝送するデジタル信号の高速化に伴い生じる伝送信号の
波形歪をすべての受信側ICについて満足できる程度に
まで抑制することはできないという問題点があった。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係る信号伝送線
路の配線方法は、デジタル信号の送受信の可能な複数の
双方向性ICを相互に接続する信号伝送線路の配線方法
において、前記送受信の可能な複数の双方向性IC間に
第1の接続点を設け、送受信の可能な複数の双方向性I
Cから前記第1の接続点までの各信号伝送線路の信号遅
延時間が等しくなるか、またはほぼ等しくなるように配
線するものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
実施形態1.図1は本発明の実施形態1に係る信号伝送
線路の配線例を示す図であり、同図は図9の回路をプリ
ント基板上でパターン化した配線例として示したもので
ある。図1において、1〜4はそれぞれ信号の送信及び
受信の可能な双方向性のIC、11〜14はそれぞれI
C1〜4から共通の接続点21までの配線、21は配線
11〜14のそれぞれの一端が共に接続される接続点で
ある。
【0010】図1の配線方法は、各IC1〜4の出力端
から接続点21までそれぞれ配線11〜14を介した信
号伝送に要する各信号遅延時間がすべて等しくなるよう
に配線を行うものである。なお、ここで、各配線の信号
遅延時間は厳密に等しくなくとも、ほぼ等しい場合にも
同等の効果が得られるものである。図1の例では、各配
線11〜14は、単位長さ当りの信号遅延時間が等しい
プリント基板の同一配線層により構成されるので、各配
線11〜14はすべて等長配線となるようにしている。
【0011】図1のように配線11〜14をすべて等長
配線とすることにより、例えばIC1から信号を送信
し、この信号をIC2〜4が受信する場合に、IC2〜
4に信号が到達する時刻はすべて等しくなる。図2は図
1の等価配線構造を示す図であり、図1の配線は、見か
け上、図2のように、IC1は細い配線19で接続点2
2まで配線され、接続点22で太い配線20に接続され
て、その遠端23にIC2〜4が接続されているものと
等価であると考えられる。図2のような配線構造によ
り、送信側のIC1からみと、受信側のIC2〜4は、
いずも信号伝送線路の最遠端に接続されていることにな
る。
【0012】図3は図11の配線路のIC1の送信によ
る他のICの受信波形の例を示す図であり、3つの波形
のうちで太線で示すIC2の受信波形の歪みが一番大き
く、破線で示すIC4の受信波形の歪みが一番小さい。
一般にパルス信号を伝送する場合に、波形の立上りや立
下り時の歪みないし波形割れは、図3のように送信端に
最近端のICが最も大きく、送信端からみて最遠端のI
Cが最も小さい。従って図2の等価回路のように、受信
側のいずれのICも、送信端からみて最遠端となる図1
の配線例では、受信ICのいずれの波形歪も最小にな
る。
【0013】図4、5は図1の配線路の信号源を変えた
場合の受信波形の例1、2を示す図である。即ち図4の
(a),(b)は、図1の配線路における信号源をIC
1,IC2とし、図5の(a),(b)は、図1の配線
路の信号源をIC3,IC4とした場合の受信波形をそ
れぞれ示しているが、いずれの場合にも、受信側となる
3つのICの受信波形は、ほぼ同一で歪が少い安定な波
形になっている。
【0014】以上のように本発明の実施形態1によれ
ば、複数の双方向性ICの相互接続される回路におい
て、共通の接続点からそれぞれ分岐して各ICに至る配
線路の信号遅延時間がすべて等しくなるような(等長星
型となるような)伝送線路の配線としたので、任意の信
号源ICから任意の受信側ICへ信号を伝送しても、必
ず受信側ICにおいて波形歪の少い安定な受信波形が得
られる。
【0015】実施形態2.図6は本発明の実施形態2に
係る回路例を示す図であり、図の1〜3は信号の送受信
を行う双方向性IC、4〜6は信号の受信のみを行う受
信専用ICである。図7は本発明の実施形態2、3に係
る信号伝送線路の配線例を示す図であり、図6、8の回
路をプリント基板上でパターン化した配線例として示し
たものであるが、ここでは図6の回路の配線例として説
明する。
【0016】図7の配線例において、第1の接続点21
からそれぞれ分岐した配線11,12,13を介して双
方向性IC1,2,3へ星型接続する配線方法は図1の
場合と同様である。また、IC4〜IC6は受信専用の
ICであり、双方向性ICであるIC1〜IC3のよう
にそれぞれ独立した配線にする必要がないので、この例
では、第2の接続点22及び第3の接続点23を設けて
一部を共通配線とした場合の配線例を示した。そして第
1の接続点21は配線14を介して第2の接続点22に
接続され、この第2の接続点22からの配線は2つに分
岐され、その一方は配線18を介してIC6に接続さ
れ、その他方は配線15を介して第3の接続点23に接
続され、この第3の接続点23からの配線は2つに分岐
され、その一方は配線16を介してIC4に接続され、
その他方は配線17を介してIC6に接続されている。
【0017】図7の配線11,12,13,14,1
5,16,17及び18における各信号遅延時間をそれ
ぞれTd1 ,Td2 ,Td3 ,Td4 ,Td5 ,T
6 ,Td7 及びTd8 とすると、この例においては、
これらの遅延時間が次の関係式(1)を満たすようにそ
れぞれの配線を設ける。 Td1 =Td2 =Td3 =(Td4 +Td5 +Td6 ) =(Td4 +Td5 +Td7 ) =(Td4 +Td8 ) …(1) なおここで、上記関係式(1)は、厳密なものではな
く、近似的に等しい場合にも同等の効果が得られるもの
である。
【0018】この実施の形態2においても、前記関係式
(1)をほぼ満たす配線方法を採用することにより、任
意の信号源ICからどの受信側ICへ信号を伝送して
も、すべての受信側ICへの信号到達時刻はほぼ同一で
あり、見かけ上最遠端のICが伝送信号を受信したこと
になるので、実施の形態1の場合と同様に各ICの受信
波形に歪みは少なく波形は安定している。また、実施の
形態2によれば、例えば図7のIC4とIC5のよう
に、受信専用ICの配線位置が接近している場合には、
図7の配線例のように、第2の接続点22から第3の接
続点23まで共通の配線15を介して配線しても、IC
1〜3の星型配線の場合とほぼ同じ効果が得られる。
【0019】実施形態3.図8は本発明の実施形態3に
係る回路例を示すものであり、図の1,2は信号の送受
信を行う双方向性IC、3は信号の送信のみを行う送信
専用IC、4〜6は信号の受信のみを行う受信専用IC
である。即ち図6の回路例のIC3を双方向性ICから
送信専用ICに変更した回路が図8の回路例である。図
7は、図6の回路と図8の回路とに共通に使用できるプ
リント基板上のパターン配線の例である。即ち図6の回
路の双方向性IC3の送信機能のみを使用し、受信機能
を使用しない場合が、図8の回路の送信専用IC3と等
しくなるから、図8の回路の配線例として図7のパター
ン配線を使用し、実施形態2の場合と全く同一の効果を
得ることができる。
【0020】前記実施形態1、2、3においては、複数
のICを相互に接続する信号伝送線路は、プリント基板
上のパターンによって配線されるものとして説明をした
が、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば同
軸線やツイストペア線により配線されるものでもよい。
また本発明の信号伝送線路に適用可能な伝送信号は、受
信側の波形歪が問題となる論理信号であれば、どのよう
な信号を適用しても、受信側の波形歪を軽減することが
できる。
【0021】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、デジタル
信号の送受信の可能な複数の双方向性ICを相互に接続
する信号伝送線路の配線方法において、前記送受信の可
能な複数の双方向性IC間に第1の接続点を設け、送受
信の可能な複数の双方向性ICから前記第1の接続点ま
での各信号伝送線路の信号遅延時間が等しくなるか、ま
たはほぼ等しくなるように配線するようにしたので、複
数個の双方向性ICのいずれか1つが信号源となり、そ
の他の双方向性ICのいずれかが受信側になった場合に
信号源ICからみて、第1の接続点から受信側ICはす
べて信号伝送線路の最遠端に接続されているのと等価と
なり、その結果受信側ICの入力端での伝送信号の波形
歪みは信号伝送線路における最小のものとなるという効
果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1に係る信号伝送線路の配線
例を示す図である。
【図2】図1の等価配線構造を示す図である。
【図3】図11の配線路のIC1の送信による他のIC
の受信波形の例を示す図である。
【図4】図1の配線路の信号源を変えた場合の受信波形
の例1を示す図である。
【図5】図1の配線路の信号源を変えた場合の受信波形
の例2を示す図である。
【図6】本発明の実施形態2に係る回路例を示す図であ
る。
【図7】本発明の実施形態2、3に係る信号伝送線路の
配線例を示す図である。
【図8】本発明の実施形態3に係る回路例を示す図であ
る。
【図9】複数の双方向性ICの相互接続された回路例を
示す図である。
【図10】信号波形に波形割れがある場合の例を示す図
である。
【図11】従来の信号伝送線路の配線例を示す図であ
る。
【図12】図11の配線路のIC1の送信によるIC2
の受信波形の例を示す図である。
【図13】図11の配線路の信号源を変えた場合の受信
波形の例1を示す図である。
【図14】図11の配線路の信号源を変えた場合の受信
波形の例2を示す図である。
【符号の説明】
1〜6 IC 11〜20 配線 21〜23 接続点

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ジタル信号の送受信の可能な複数の双
    方向性ICを相互に接続する信号伝送線路の配線方法に
    おいて、前記送受信の可能な複数の双方向性IC間に第1の接続
    点を設け、送受信の可能な複数の双方向性ICから前記
    第1の接続点 までの信号伝送線路の信号遅延時間が等
    しくなるか、またはほぼ等しくなるように配線すること
    を特徴とする信号伝送線路の配線方法。
  2. 【請求項2】 デジタル信号の送受信の可能な複数の
    方向性ICと前記デジタル信号の受信のみの可能な受信
    専用ICとを含む複数のICを相互に接続する信号伝送
    線路の配線方法において、前記双方向性IC間に前記第1の接続点を設け、 前記第1の接続点と前記受信専用IC間に第2の接続点
    を設け、 前記双方向性ICから前記第1の接続点までの各信号伝
    送線路の信号遅延時間と前記第1の接続点から前記第2
    の接続点を経由し前記受信専用ICまでの各信号伝送線
    路の信号遅延時間が等しくなるか、またはほぼ等しくな
    るように配線し、 或いは、さらに、前記第2の接続点と前記受信専用IC
    間に第3の接続点を設け、 前記双方向性ICから前記第1の接続点までの各信号伝
    送線路の信号遅延時間と、前記第1の接続点から前記第
    2、第3の接続点を経由し前記受信専用IC までの
    号伝送線路の信号遅延時間が等しくなるか、またほぼ等
    しくなるように配線することを特徴とする信号伝送線路
    の配線方法。
  3. 【請求項3】 デジタル信号の送受信の可能な複数の双
    方向性ICと前記デジタル信号の送信のみの可能な送信
    専用ICと前記デジタル信号の受信のみの可能な受信専
    用ICとを含む複数のICを相互に接続する信号伝送線
    路の配線方法において、前記双方向性ICまたは送信専用IC間に前記第1の接
    続点を設け、 前記第1の接続点と前記受信専用IC間に第2の接続点
    を設け、 前記双方向性ICまたは送信専用ICから前記第1の接
    続点までの各信号伝送線路の信号遅延時間と前記第1の
    接続点から前記第2の接続点を経由し前記受信専用IC
    までの各信号伝送線路の信号遅延時間が等しくなるか、
    またはほぼ等しくなるように配線し、 或いは、前記第2の接続点と前記受信専用IC間に第3
    の接続点を設け、 前記双方向性ICまたは送信専用ICから前記第1の接
    続点までの各信号伝送線路の信号遅延時間と、前記第1
    の接続点から前記第2、第3の接続点を経由し前記受信
    専用IC までの信号伝送線路の信号遅延時間が等しく
    なるか、またほぼ等しくなるように配線することを特徴
    とする信号伝送線路の配線方法。
  4. 【請求項4】 前記複数のICを相互に接続する信号伝
    送線路は、プリント基板上のパターンにより配線される
    ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに
    記載の信号伝送線路の配線方法。
  5. 【請求項5】 前記複数のICを相互に接続する信号伝
    送線路は、同軸線により配線されることを特徴とする請
    求項1ないし請求項3のいずれかに記載の信号伝送線路
    の配線方法。
  6. 【請求項6】 前記複数のICを相互に接続する信号伝
    送線路は、ツイストペア線により配線されることを特徴
    とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の信号
    伝送線路の配線方法。
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