JP5001973B2 - 差動通信用プリント基板 - Google Patents

Description

本発明は、差動通信を行うために用いられ、外部雑音に対する誤動作の尺度であるイミュニティ性能を良好とすることができる差動通信用プリント基板に関する。

従来、差動通信を実現する回路部品が実装され、その回路部品に接続された配線パターンが形成された差動通信用プリント基板として、例えば図１に示すものがある。この図１に示す差動通信用プリント基板１０は、回路部品を実装可能な部品実装領域１０ａと、部品実装領域１０ａの外周に拡がって配線パターンのみを形成可能な配線形成領域１０ｂと、配線形成領域１０ｂの外周に拡がって外部接続用の端子以外は何も配置・形成できない未配置領域１０ｃとを有して成る。

部品実装領域１０ａには、差動信号が入出力される差動入出力回路１２ａ，１２ｂを有するＩＣ（集積回路）装置１２が実装され、未配置領域１０ｃには外部のツイストペア線１４が接続される入出力端子１６が実装され、更に配線形成領域１０ｂには入出力端子１６とＩＣ装置１２の２端子とを接続する一対の配線パターン１８ａ，１８ｂが形成されている。一対の配線パターン１８ａ，１８ｂは、これに伝送される差動信号の対称性を確保して耐ノイズ性を備えるために、互いが隣合わせで平行状態となるように配線形成領域１０ｂに形成されている。

この種の基板に差動通信用の配線パターンを形成する技術として特許文献１に記載のものが有る。これは、一対の配線の交差部分を撚らずにツイストペア線状に形成して耐ノイズ性を実現したものである。上述した差動通信用プリント基板１０の配線パターン１８ａ，１８ｂを、そのツイストペア線状に形成すれば耐ノイズ性がより向上する。

特開２００７−１２３３９４号公報

しかし、上述した差動通信用プリント基板１０において、配線パターン１８ａ，１８ｂを特許文献１の構成とした場合、配線パターンを折り曲げたり交互に形成したりしなければならず構成が複雑でコスト高となる問題がある。

また、差動通信用プリント基板１０は、極力小型化することが要望されている。しかし、配線形成領域１０ｂには配線パターン１８ａ，１８ｂが互いに隣合わせで平行状態となるように形成されているので、この隣接平行配置を行うための面積が必要となり、その分、差動通信用プリント基板１０の小型化を妨げるという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で且つ低コストにて小型化を実現することができる差動通信用プリント基板を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、回路部品を実装可能な部品実装領域と、この部品実装領域の外周に拡がって配線パターンのみを形成可能な配線形成領域と、この配線形成領域の外周に拡がって外部接続用の端子以外は何も配置できない未配置領域とを備え、前記部品実装領域に、差動信号を受信する受信回路及び差動通信を送信する送信回路を有し、当該受信回路の信号入力用の一対の端子及び当該送信回路の信号出力用の一対の端子が片側のみに配置された回路部品が少なくとも実装され、前記未配置領域に、差動信号を伝送する外部の一対の通信線が各々接続される入力端子及び出力端子が対向状態に実装され、前記配線形成領域に、前記入力端子と前記受信回路の一対の端子とを接続する一対の配線パターンが形成されると共に、前記送信回路の一対の端子と前記出力端子とを接続する一対の配線パターンが形成された差動通信用プリント基板において、前記入力端子と前記受信回路の一対の端子とを接続する一対の配線パターン、又は、前記送信回路の一対の端子と前記出力端子とを接続する一対の配線パターンは、前記配線形成領域にあって前記回路部品を挟んで対向状態に１本ずつ形成され、この対向状態の各配線パターンのインピーダンスが同等となるように形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、差動通信用プリント基板において、入力端子と受信回路の一対の端子とを接続する一対の配線パターン、又は、送信回路の一対の端子と出力端子とを接続する一対の配線パターンが、回路部品を挟んだ上下（又は左右）の配線形成領域に１本ずつ、互いのインピーダンスが同等となるように形成される。ここで従来では、一対の配線パターンが互いに隣合わせで平行状態に配線形成領域に形成される場合、回路部品の外周側の配線形成領域は少なくとも２本分の配線パターン形成面積が必要であったが、本発明では、配線形成領域は１本分の配線パターン形成面積で済む。その分、差動通信用プリント基板を小型化することができる。また、一対の配線パターンを、回路部品を挟んだ上下（又は左右）の配線形成領域に１本ずつ形成する構成なので、簡単な構成で且つ低コストにて小型化を実現することができる。

従来の差動通信用プリント基板の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る差動通信用プリント基板の構成を示す図である。 本実施形態の差動通信用プリント基板の主要部分のインピーダンスを示す図である。 本発明の実施形態に係る差動通信用プリント基板の他の構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。但し、本明細書中の全図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適時省略する。

図２は、本発明の実施形態に係る差動通信用プリント基板の構成を示す図である。図２に示す差動通信用プリント基板２０は、長方形状を成し、差動通信を行うために用いられるものであり、回路部品を実装可能な部品実装領域２０ａと、部品実装領域２０ａの外周に拡がって配線パターンのみを形成可能な配線形成領域２０ｂと、配線形成領域２０ｂの外周に拡がって外部接続用の端子以外は何も配置・形成できない未配置領域２０ｃとを有して成る。

部品実装領域２０ａには、平面形状が長方形状を成すと共に、差動信号を受信する受信回路２２ａ及び差動信号を送信する送信回路２２ｂを有し、受信回路２２ａ及び送信回路２２ｂの信号入出力端子が長方形状の片側のみに配置されたＩＣ装置（回路部品）２２が実装され、未配置領域２０ｃには、差動信号を伝送する外部の入力側ツイストペア線２４ａ，２４ｂが接続された入力端子２６ａと、出力側ツイストペア線２５ａ，２５ｂが接続された出力端子２６ｂとが対向状態に実装されている。更に配線形成領域２０ｂには、入力端子２６ａとＩＣ装置２２の受信回路２２ａの信号受信用の２端子とを接続する一対の配線パターン２８ａ，２８ｂが形成されると共に、ＩＣ装置２２の送信回路２２ｂの信号送信用の２端子と出力端子２６ｂとを接続する一対の配線パターン２９ａ，２９ｂが形成されている。

但し、ＩＣ装置２２の受信回路２２ａ及び送信回路２２ｂの各端子は、出力端子２６ｂ側に配置されている。また、ＩＣ装置２２は、受信回路２２ａの２端子で受信された差動信号に応じた処理動作を行い、この結果得られる差動信号を送信回路２２ｂの２端子から出力するようになっている。

本実施形態の特徴は、入力端子２６ａと受信回路２２ａの２端子とを接続する一対の配線パターン２８ａ，２８ｂを、配線形成領域２０ｂにおいてＩＣ装置２２を挟んで上下に１本ずつ形成すると共に、各々の配線パターン２８ａ，２８ｂのインピーダンスが同等となるように形成した点にある。

つまり、図３に示すように、一方の配線パターン２８ａのインピーダンスＺ１と、他方の配線パターン２８ｂのインピーダンスＺ２とが同等とされている。また、Ｚ３，Ｚ４は受信回路２２ａの各々の端子側のインピーダンスであり、Ｃ１は差動通信用プリント基板２０とアース間の浮遊容量である。

このような構成において、図３に示す外来ノイズＥ１が入力側ツイストペア線２４ａ，２４ｂに乗った場合、入力側ツイストペア線２４ａ，２４ｂにコモンモード電流が流れ、これは更に一対の配線パターン２８ａ，２８ｂにも流れる。この場合、例えば一対の配線パターン２８ａ，２８ｂのインピーダンスＺ１とＺ２とが異なると、受信回路２２ａの各端子における電圧Ｖ１とＶ２とが異なって電位差が生じるので、ＩＣ装置２２の誤動作の原因となる。

しかし、本実施形態では、配線パターン２８ａ，２８ｂのインピーダンスＺ１とＺ２とを同等としたので、受信回路２２ａの各端子における電圧Ｖ１とＶ２とが同等となる。つまり、電位差が生じないのでＩＣ装置２２に誤動作も生じることはない。

また、図４に示すように、差動通信用プリント基板２０に配置されるＩＣ装置２２が、受信回路２２ａ及び送信回路２２ｂの各端子を出力端子２６ｂ側に向けて配置されているとする。この場合、送信回路２２ｂの２端子と出力端子２６ｂとを接続する一対の配線パターン２９ａ，２９ｂを、配線形成領域２０ｂにおいてＩＣ装置２２を挟んで上下に１本ずつ形成し、各々の配線パターン２９ａ，２９ｂのインピーダンスが同等となるように形成する。なお、入力端子２６ａと受信回路２２ａの２端子とは最短に配線パターン２８ａ，２８ｂで接続して双方のインピーダンスが同等となるように形成する。この場合も、上述同様にコモンモード電流による電位差が生じないのでＩＣ装置２２に誤動作が生じないようにすることができる。

このように本実施形態の差動通信用プリント基板２０は、長方形状を成し、ＩＣ装置２２を実装可能な部品実装領域２０ａと、この部品実装領域２０ａの外周に拡がって配線パターンのみを形成可能な配線形成領域２０ｂと、この配線形成領域２０ｂの外周に拡がって外部接続用の端子以外は何も配置できない未配置領域２０ｃとを備え、部品実装領域２０ａに差動信号を受信する受信回路２２ａ及び差動通信を送信する送信回路２２ｂを有し、受信回路２２ａの信号入力用の一対の端子及び送信回路２２ｂの信号出力用の一対の端子が長方形状の片側のみに配置されたＩＣ装置２２が少なくとも実装され、未配置領域２０ｃに差動信号を伝送する外部のツイストペア線２４ａ，２４ｂ及び２５ａ，２５ｂが各々接続される入力端子２６ａ及び出力端子２６ｂが対向状態に実装され、配線形成領域２０ｂに入力端子２６ａと受信回路２２ａの一対の端子とを接続する一対の配線パターン２８ａ，２８ｂが形成されると共に、送信回路２２ｂの一対の端子と出力端子２６ｂとを接続する一対の配線パターン２９ａ，２９ｂが形成されている。

本実施形態では、入力端子２６ａと受信回路２２ａの一対の端子とを接続する一対の配線パターン２８ａ，２８ｂ、又は、送信回路２２ｂの一対の端子と出力端子２６ｂとを接続する一対の配線パターン２９ａ，２９ｂを、配線形成領域２０ｂにあってＩＣ装置２２を挟んで対向状態に１本ずつ形成し、この対向状態の各配線パターン２８ａ，２８ｂ（又は２９ａ，２９ｂ）のインピーダンスＺ１，Ｚ２が同等となるように形成した。

この構成によれば、差動通信用プリント基板２０において、一対の配線パターン各配線パターン２８ａ，２８ｂ（又は２９ａ，２９ｂ）が、ＩＣ装置２２を挟んだ上下（又は左右）の配線形成領域２０ｂに１本ずつ、互いのインピーダンスＺ１，Ｚ２が同等となるように形成される。従来では、一対の配線パターンが互いに隣合わせで平行状態に配線形成領域に形成される場合、ＩＣ装置の外周側の配線形成領域は少なくとも２本分の配線パターン形成面積が必要であった。しかし、本実施形態では、配線形成領域２０ｂは１本分の配線パターン形成面積で済むので、その分、差動通信用プリント基板２０を小型化することができる。また、一対の配線パターン２８ａ，２８ｂ（又は２９ａ，２９ｂ）を、ＩＣ装置２２を挟んだ上下（又は左右）の配線形成領域２０ｂに１本ずつ形成するだけの特徴構成なので、差動通信用プリント基板２０を簡単な構成で且つ低コストにて小型化することができる。なお、上記では差動通信用プリント基板２０が長方形状であることを前提で説明したが、それ以外の多角形や円形状であっても同様な作用効果を奏すことができる。

２０ 差動通信用プリント基板
２０ａ 部品実装領域
２０ｂ 配線形成領域
２０ｃ 未配置領域
２２ ＩＣ装置
２２ａ 受信回路
２２ｂ 送信回路
２４ａ，２４ｂ 入力側ツイストペア線
２５ａ，２５ｂ 出力側ツイストペア線
２６ａ 入力端子
２６ｂ 出力端子
２８ａ，２８ｂ 入力側の一対の配線パターン
２９ａ，２９ｂ 出力側の一対の配線パターン

Claims (1)

1. 回路部品を実装可能な部品実装領域と、この部品実装領域の外周に拡がって配線パターンのみを形成可能な配線形成領域と、この配線形成領域の外周に拡がって外部接続用の端子以外は何も配置できない未配置領域とを備え、前記部品実装領域に、差動信号を受信する受信回路及び差動通信を送信する送信回路を有し、当該受信回路の信号入力用の一対の端子及び当該送信回路の信号出力用の一対の端子が片側のみに配置された回路部品が少なくとも実装され、前記未配置領域に、差動信号を伝送する外部の一対の通信線が各々接続される入力端子及び出力端子が対向状態に実装され、前記配線形成領域に、前記入力端子と前記受信回路の一対の端子とを接続する一対の配線パターンが形成されると共に、前記送信回路の一対の端子と前記出力端子とを接続する一対の配線パターンが形成された差動通信用プリント基板において、
   前記入力端子と前記受信回路の一対の端子とを接続する一対の配線パターン、又は、前記送信回路の一対の端子と前記出力端子とを接続する一対の配線パターンは、前記配線形成領域にあって前記回路部品を挟んで対向状態に１本ずつ形成され、この対向状態の各配線パターンのインピーダンスが同等となるように形成されていることを特徴とする差動通信用プリント基板。

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