JP3713136B2

JP3713136B2 - 信号伝送ケーブル

Info

Publication number: JP3713136B2
Application number: JP32303597A
Authority: JP
Inventors: 原　　敦; 真理子笠井; 等横田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-11-25
Filing date: 1997-11-25
Publication date: 2005-11-02
Anticipated expiration: 2017-11-25
Also published as: JPH11162265A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータシステム等の情報処理装置や信号伝送用のケーブルに係り、特に、そのケーブルの電磁放射ノイズを抑制する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯性を重視したノートブック型のパーソナルコンピュータ等の情報処理機器では、表示装置として液晶を用いる場合が多い。この液晶表示装置には、色やその色の階調、水平・垂直の同期信号とこれらの信号の同期を取るためのクロック信号を０と１からなるディジタル信号で伝送するのが一般的である。また、画面のちらつきを少なくし、かつ、精細度を高くするために、液晶へ伝送する信号のクロック周波数を高くする必要がある。
【０００３】
しかしながら、液晶に伝送する信号のクロック周波数を高くすると、ケーブルのインダクタンス成分Ｌやキャパシタンス成分Ｃの影響が無視できなくなってきて、ケーブルのインピーダンスが高くなって、波形が歪んでしまい、正しいデータを伝送できなくなってしまう。
【０００４】
そこで、こうした高精細の液晶に高速なデータを伝送する方法としては、ＩＥＥＥＤｒａｆｔ１．３「ＤｒａｆｔＳｔａｎｄａｒｄｆｏｒＬｏｗ−ＶｏｌｔａｇｅＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＳｉｇｎａｌｓ（ＬＶＤＳ）ｆｏｒＳｃａｌａｂｌｅＣｏｈｅｒｅｎｔＩｎｔｅｒｆａｃｅ（ＳＣＩ）」（１１、１９９５）に記載されているように、０と１の信号列を反転させた信号を対として、線路のインピーダンスを下げた差動の伝送方式が用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した差動伝送方式を効率良く実現するためには、伝送用のケーブルはツイストぺア線として、そのペア線内の＋線と−線の長さも等長とするのが電磁気的に望ましい。
【０００６】
しかしながら、携帯性を重視したノートブック型のパーソナルコンピュータ等の情報処理装置では、液晶の表示信号伝送ケーブルとして、厚みの薄いフラットなケーブルを使う場合が多い。このようなフラットなケーブルを用いた場合、ツイストペア線に比べて、＋線と−線の電磁気的な結合は弱くなる。これは、ツイストペア線では、線が絡み合った状態になるため電磁界は閉じた状態になるのに対して、フラットな信号線の場合では、対となる信号線が並行に並んだ構造とり、電磁界が閉じた状態になり難いためである。
【０００７】
本発明の目的は、０と１からなる信号列を伝送する信号線と、その信号線と反転した信号列を伝送する信号線をペアとする差動伝送線路において、放射ノイズを抑制する信号伝送ケーブルを提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記に述べた目的を達成するために、２本の信号線を対とする差動伝送線路を少なくとも１つ有する信号伝送ケーブルにおいて、対となる差動伝送線路が同一層に形成される配線層と、当該配線層の両面に絶縁層とを有する。また、前記差動伝送線路の信号に基準電位を与えるグランド層をさらに有するようにしてもよい。
【０００９】
さらに、他の装置に電気的に接続させるための複数の接続部をさらに有し、前記複数の接続部は、当該信号伝送ケーブルの同一面に設けられる。この場合、前記複数の接続部の各々は、前記差動伝送線路の配列に相当する端子配列を備える。また、複数の接続部の各々は、対向する位置に配置される。この対向する位置は、接続部が平行に配置される場合だけでなく、信号伝送ケーブルが曲げられたりした場合も含む。前記接続部は、２列の端子を備え、前記複数の接続部の対向する列の端子の各々は、前記差動伝送線路により直接接続され、前記複数の接続部の対向しない列の端子の各々は、対向する列の端子が接続された差動伝送線路の外側に振り分けて接続される。
【００１０】
また、２本の信号線を対とする差動伝送線路を少なくとも１つ有する信号伝送ケーブルと、前記信号伝送ケーブルが接続される基板とを有する情報処理装置であって、前記信号伝送ケーブルは、対となる差動伝送線路が同一層に形成される配線層と、当該配線層の両面に絶縁層と、前記基板に電気的に接続させるための複数の接続部とを有し、前記複数の接続部は、当該信号伝送ケーブルの同一面に設けられ、前記基板は、前記接続部が接続される基板側接続部を有する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１〜図４を参照して、本発明における第１の実施の形態を説明する。
【００１３】
図１に、第１の実施の形態におけるフラットケーブルの配線を示す説明図として、（1）上面図、（２）A-A’断面図（３）B-B’断面図を示す。
【００１４】
図１において、フラットケーブル１００は、２本の信号線を対とする差動伝送線路を少なくとも１つ有する信号伝送ケーブルであって、（２）A-A‘断面図に示すように、対となる差動伝送線路が同一層に形成される配線層である信号層１０１と、当該配線層の両面を挟む構造で絶縁層１０５および１０６とを備える。また、このフラットケーブル１００の両端には、接続部であるコネクタ１１０および１２０が接続されている。また、このフラットケーブル１００の信号層１０１には、差動信号線０（＋線）１３１、差動信号線０（−線）１３２、差動信号線１（＋線）１３３、差動信号線１（−線）１３４、差動信号線２（＋線）１３５、差動信号線２（−線）１３６、差動信号線３（＋線）１３７、差動信号線３（−線）１３８、差動信号線４（＋線）１３９、差動信号線４（−線）１４０、差動信号線５（＋線）１４１、差動信号線５（−線）１４２、差動信号線６（＋線）１４３、差動信号線６（−線）１４４、差動信号線７（＋線）１４５、差動信号線７（−線）１４６の８対の差動信号線と、グランド線１５０とが形成され、各信号線は、導体により形成されている。なお、図1の（1）上面図においては、信号線の引き回しを説明するために、信号線を図示している。また、差動信号線以外のシングルの信号線を、混在させてもよい。
【００１５】
各々のコネクタは、他の装置に電気的に接続させるための接続部であり、（３）B-B’断面図に示すように、信号伝送ケーブルの同一面に設けられ、差動伝送線路の配列に相当する端子配列を備える。
【００１６】
図２に、コネクタ１１０および１２０のピン配置図に示す。図２に示すように、差動信号線１３１〜１４６は、コネクタ１１０に対しては、１３１から順に、時計回りで、Ｓ１、Ｓ２・・・、Ｓ１３、Ｓ１４に接続される。一方、コネクタ１２０に対しては、１３１から順に、反時計回りで、Ｋ１、Ｋ２・・・、Ｋ１３、Ｋ１４に接続される。
【００１７】
また、各信号線の引き回しは、対となる差動信号線を隣接させて、配線長を等距離とすることが望ましい。配線長を等距離とする場合の信号線の引き回し例を図１０に示す。
【００１８】
図１０に、等長配線の引き回しをした場合のフラットケーブル１０００の構成図を示す。図１０においては、対となる差動信号線の配線長を等しくしている。
【００１９】
図１０に示すように、グランドに対して対となる差動信号線を等距離に配置することで電磁気的平衡を保ち、周囲の電磁気的な影響を少なくさせることができる。
【００２０】
このように、コネクタ１１０とコネクタ１２０とのピン配置を信号線の配列と同一とし、コネクタを対向する位置に配置することで、差動信号線が交差することを防止することができ、また、信号線を同一層に配置することができる。本実施の形態によれば、信号線を同一層に配置するため、対となる差動信号線の各々と、グランド線との距離とを等距離にすることができ、コモンモードノイズの発生を防ぐことができる。
【００２１】
本実施の形態における効果を、図３および図４を参照して説明する。図３および図４に、差動信号線を同一層に配置した場合と、異なる層に配置した場合のシミュレーションモデルとその結果を示す。図３において、＋線−線ともに線幅２００ｕｍ、信号層の厚み１８ｕｍ、線幅（＋線中央から−線中央までの長さ）を４００ｕｍとした。また、このケーブルから１ｍｍ（１０００ｕｍ）離れたところにシールド用の導体が有るとし、図３（ｃ）に示すような差動回路のドライバモデルを用いて、シミュレーションによる計算を行なった。なお、計算は＋線と−線が同一面内に有る場合（ａ）と、どちらか一方が、１８ｕｍずれた層に配置された場合（ｂ）とについて行った。その結果、図４に示したように、差動信号線が同一層に有る場合（ａ）には、＋線と−線の電圧波形は対象となる。しかしながら、どちらか一方が異なる層に配置される場合（ｂ）には、差動線路の中点で約９ｍＶ程度のヒゲ状上のパルスが発生し、これが差動線路のコモンモードノイズとなる。このコモンモードノイズは、差動信号線の＋線と−線とに、同相にのるノイズである。
【００２２】
図１２を参照してコモンモードノイズについて説明する。図１２（ａ）にシングル−エンドのドライバ回路を示し、図１２（ｂ）に差動信号のドライバ回路を示す。図１２（ａ）において、シングル−エンドのドライバ回路では、リターン電流は、電源とグランドとを通るため、グランドが安定していれば、コモンモードノイズは発生しにくい。信号線と、電源・グランドとによって構成するループでディファレンシャルモードノイズは放射される。これに対して、図１２（ｂ）に示すような、ＬＶＤＳのような差動信号の場合、受信端は、＋線と−線とが終端抵抗である１００Ωで接続されているため、グランドノイズに対してオープンになり、モノポールアンテナとして振る舞い、コモンモードノイズを発生しやすくなる。コモンモードノイズ源は、貫通電流、ケーブルの非平衡やデバイスの非平衡のために発生する。本実施の形態においては、＋線と−線間が平衡になるようにして、コモンモードノイズの発生を抑えている。
【００２３】
以上述べたように、本実施の形態よれば、フラットケーブルの差動線路を同一層に配置することができ、差動線路の平衡を保つことができる。
次に、図５〜図８を参照して、本発明における第２の実施の形態を説明する。第２の実施の形態では、ノートパソコンに本実施の形態における信号伝送ケーブルを適応した場合の例を説明する。
【００２４】
図５は、第２の実施の形態におけるフラットケーブルの配線を示す説明図として、（1）上面図、（２）A-A’断面図を示す。
【００２５】
図５において、フラットケーブル２００は、２本の信号線を対とする差動伝送線路を少なくとも１つ有する信号伝送ケーブルであって、（２）A-A‘断面図に示すように、対となる差動伝送線路が同一層に形成される配線層である信号層２０１と、当該配線層の両面を挟む構造で絶縁層２０５および２０７（不図示）と、さらに、絶縁層２０７（不図示）の下面にグランド層２０２（不図示）と、絶縁層２０６とを備える。また、このフラットケーブル２００の両端には、接続部であるコネクタ２１０および２２０が接続されている。また、このフラットケーブル２００の信号層２０１には、差動信号線０（＋線）２３１、差動信号線０（−線）２３２、差動信号線１（＋線）２３３、差動信号線１（−線）２３４、差動信号線２（＋線）２３５、差動信号線２（−線）２３６、差動信号線３（＋線）２３７、差動信号線３（−線）２３８、差動信号線４（＋線）２３９、差動信号線４（−線）２４０、差動信号線５（＋線）２４１、差動信号線５（−線）２４２、差動信号線６（＋線）２４３、差動信号線６（−線）２４４、差動信号線７（＋線）２４５、差動信号線７（−線）２４６の８対の差動信号線が形成され、また、グランド層２０２（不図示）に接続される端子２５０、２５１、２５２および２５３が形成されている。
【００２６】
各々のコネクタは、他の装置に電気的に接続させるための接続部であり、第１の実施の形態と同様に、信号伝送ケーブルの同一面に設けられ、差動伝送線路の配列に相当する端子配列を備える。
【００２７】
図６に、コネクタ２１０および２２０のピン配置図に示す。図６に示すように、これらの差動信号線２３１〜２４６は、コネクタ２１０に対しては、２３１から順に、時計回りで、Ｓ１、Ｓ２・・・、Ｓ１３、Ｓ２４に接続される。一方、コネクタ２２０に対しては、２３１から順に、反時計回りで、Ｋ１、Ｋ２・・・、Ｋ１３、Ｋ２４に接続される。
【００２８】
このように、コネクタ２１０とコネクタ２２０とのピン配置を信号線の配列と同一とし、コネクタを対向する位置に配置することで、差動信号線が交差することを防止することができ、また、信号線を同一層に配置することができる。このようなコネクタのピン配置を取らない場合、差動信号線が交差し、信号線の入れ換えのためにグランド層に差動信号線を配線する必要があるが、本実施の形態によれば、差動信号線が交差することなく、同一層に配線することができる。グランド層を差動信号線が通ると平衡が崩れ、第１の実施の形態と、同様に、差動線路にコモンモードノイズが発生するが、本実施の形態のようにコネクタ２１０およびコネクタ２２０のピン配置を同一にして対向させることにより、差動信号線が交差することを防止することができ、信号線を同一層に配置することで、コモンモードノイズの発生を防止できる。
【００２９】
また、図５に示した折れ線２９０で２つに折ることで、図７に示すようにコネクタの接続向きを反対にすることができる。図７に示すように、コネクタ２１０は、フラットケーブルの上面に、また、コネクタ２２０は下面に、配置させることができる。
【００３０】
図８は、フラットケーブル２００をパーソナルコンピュータに適用した場合の組立図を示す。図８においては、液晶基板ＬＣＤ８０１のコネクタ８１０と、ＣＰＵボード８０２のコネクタ８２０の間をフラットケーブル２００で接続している。フラットケーブルは、折れ線２９０で折ることで、コネクタの接続される凸部の向きを反対にしている。なお、折れ線２９０の位置は、中央でなくとも良く、また斜めでなくとも構わない。さらに、折り返しは、１回だけでなく、奇数回で有れば何回でも構わない。
【００３１】
以上述べたように、本実施の形態に示した様な構造をとることで、フラットケーブルの差動線路を同一層に配置することができ、差動線路の平衡を保つことができる。さらに、フラットケーブルを奇数回折り返すことで、コネクタの接続位置を反転することができる。
【００３２】
次に、図９を参照して、本発明における第３の実施の形態を説明する。
【００３３】
図９に、第３の実施の形態におけるフラットケーブルの配線を示す説明図を示す。
【００３４】
図９において、フラットケーブル９００は、第２の実施の形態と同様に、信号層とグランド層と絶縁層とを備える５層のケーブルである。また、このフラットケーブル９００の両端には、コネクタ９１０および９２０が接続されている。また、このフラットケーブル９００の信号層は、差動信号線０（＋線）９３１、差動信号線０（−線）９３２、差動信号線１（＋線）９３３、差動信号線１（−線）９３４、差動信号線２（＋線）９３５、差動信号線２（−線）９３６、差動信号線３（＋線）９３７、差動信号線３（−線）９３８の４対の差動信号線が形成され、グランド層に接続される端子９５０および９５１と、差動信号以外の制御信号線９８１〜９８３とが形成されている。これらの差動信号線９３１〜２３８は、コネクタ９１０に対しては、９３１から順に、時計回りで接続される。一方コネクタ９２０に対しては、９３１から順に、反時計回りで接続される。差動信号線以外の制御信号線は、図９に示すように、コネクタの中央部分や、差動信号線の順列の最後の端子の次に接続させることにより、差動信号線と交差しないで配置することができる。
【００３５】
また、図１１に示すように、フラットケーブル１１００をU字型に構成するようにしてもよい。この場合、両端のコネクタの配置は同一となる。
【００３６】
以上説明したように、このようなコネクタのピン配置を取らない場合、差動信号線が交差し、信号線の入れ換えのためにグランド層に差動信号線を配線する必要があるが、本実施の形態によれば、差動信号線が交差することなく、同一層に配線することができる。グランド層を差動信号線が通ると平衡が崩れ、第１の実施の形態と、同様に、差動線路にコモンモードノイズが発生するが、本実施の形態によれば、制御信号線を配線し、かつ、差動信号線が交差することを防止することができ、差動信号線を同一層に配置することで、コモンモードノイズの発生を防止できる。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、フラットケーブルの差動線路を同一層に配置することができ、差動線路の平衡を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態におけるフラットケーブルの構造を示す（1）上面図、（２）A-A’断面図（３）B-B’断面図である。
【図２】第１の実施の形態におけるフラットケーブルのコネクタのピン配置を示す説明図である。
【図３】差動回路のシミュレーションモデルを示す説明図である。
【図４】第１の実施の形態における差動回路の電圧波形をシミュレーションした結果を示す説明図である。
【図５】第２の実施の形態におけるフラットケーブルの構造を示す（1）上面図、（２）A-A’断面図である。
【図６】第２の実施の形態におけるフラットケーブルのコネクタのピン配置を示す説明図である。
【図７】第２の実施の形態におけるフラットケーブルの折り返しの構造を示す説明図である。
【図８】第２の実施の形態における信号伝送ケーブルをパソコンに適用した場合の組立図である。
【図９】第３の実施の形態におけるフラットケーブルの構造を示す説明図である。
【図１０】第１の実施の形態におけるフラットケーブルの等長配線の引き回しの構造を示す説明図である。
【図１１】第３の実施の形態におけるU字型のフラットケーブルの構造を示す説明図である。
【図１２】コモンモードノイズを説明するための説明図。
【符号の説明】
１００・１０００・１１００・・・・フラットケーブル、
１０１・・・・信号層、
１０５、１０６・・・・絶縁層
１１０、１２０・・・・コネクタ、
１３１〜１４７・・・・差動信号線、
１５０・・・・グランド線、
２００・・・・フラットケーブル、
２０１・・・・信号層、
２０２・・・・グランド層、
２０５〜２０７・・・・絶縁層、
２１０、２２０・・・・コネクタ、
２３１〜２４７・・・・差動信号線、
２５０〜２５３・・・・グランド、
２９０・・・・折り返し線、
８０１・・・・液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、
８０２・・・・ＣＰＵ基板、
８１０、８２０・・・・コネクタ、
９００・・・・フラットケーブル、
９１０、９２０・・・・コネクタ、
９３１〜９３８・・・・差動信号、
９５０、９５１・・・・グランド、
９８１〜９８３・・・・制御信号。

Claims

２本の信号線を対とする差動伝送線路を少なくとも１つ有する信号伝送ケーブルにおいて、
対となる差動伝送線路が同一層に形成される配線層と、当該配線層の両面に絶縁層とを有することを特徴とする信号伝送ケーブル。
請求項１に記載の信号伝送ケーブルにおいて、前記差動伝送線路の信号に基準電位を与えるグランド層をさらに有する信号伝送ケーブル。
請求項１に記載の信号伝送ケーブルにおいて、他の装置に電気的に接続させるための複数の接続部をさらに有し、
前記複数の接続部は、当該信号伝送ケーブルの同一面に設けられることを特徴とする信号伝送ケーブル。
請求項１に記載の信号伝送ケーブルにおいて、前記複数の接続部の各々は、前記差動伝送線路の配列に相当する端子配列を備えることを特徴とする信号伝送ケーブル。
請求項４に記載の信号伝送ケーブルにおいて、複数の接続部の各々は、対向する位置に配置されることを特徴とする信号伝送ケーブル。
請求項５に記載の信号伝送ケーブルにおいて、前記接続部は、２列の端子を備え、
前記複数の接続部の対向する列の端子の各々は、前記差動伝送線路により直接接続され、前記複数の接続部の対向しない列の端子の各々は、対向する列の端子が接続された差動伝送線路の外側に振り分けて接続されることを特徴とする信号伝送ケーブル。
２本の信号線を対とする差動伝送線路を少なくとも１つ有する信号伝送ケーブルと、前記信号伝送ケーブルが接続される基板とを有する情報処理装置であって、前記信号伝送ケーブルは、対となる差動伝送線路が同一層に形成される配線層と、当該配線層の両面に絶縁層と、前記基板に電気的に接続させるための複数の接続部とを有し、
前記複数の接続部は、当該信号伝送ケーブルの同一面に設けられ、
前記基板は、前記接続部が接続される基板側接続部を有することを特徴とする情報処理装置。