JPH11273800A - コネクタのコンタクトに差動信号を割り当てる方法及びケーブルアセンブリ - Google Patents
コネクタのコンタクトに差動信号を割り当てる方法及びケーブルアセンブリInfo
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- JPH11273800A JPH11273800A JP10043606A JP4360698A JPH11273800A JP H11273800 A JPH11273800 A JP H11273800A JP 10043606 A JP10043606 A JP 10043606A JP 4360698 A JP4360698 A JP 4360698A JP H11273800 A JPH11273800 A JP H11273800A
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Abstract
り当て方法を提供する。 【解決手段】 2列に配置されたコンタクトの一方の列
内で隣接するコンタクト対に差動信号の対を割り当て
る。
Description
を有するコネクタのコンタクトに差動信号を割り当てる
方法とその方法を実施するに適したケーブルアセンブ
リ、特に、接続相手のコンタクトとの接触部分が2列に
並んで配置された複数のコンタクトを有するコネクタの
コンタクトに差動信号を割り当てる方法とその方法を実
施するに適したケーブルアセンブリに関する。
ルド(または+/−)の2つの信号(差動信号)の電位
差が正であるか負であるかで信号が伝送される。一方、
不平衡伝送では、基準電位からの電圧が閾値よりも高い
か低いかで信号が伝送される。平衡伝送は不平衡伝送に
較べて他からのクロストークノイズの影響を受けにく
く、また、他へのクロストークノイズの影響が少ないの
で、長距離、高速の信号伝送が可能であることが良く知
られている。
ネクタの各コンタクトに平衡伝送の差動信号を割り当て
るにあたり、通常、図1に示すようにそれぞれが異なる
列に属して互いに対向する1対のコンタクトに差動信号
の対が割り当てられる。例えば、ディファレンシャル型
のSCSI−2(Small Computer System Interface-2
)では、図2に示すようなコンタクト#1〜#34の
列とコンタクト#35〜#68の列を有するコネクタに
対して、図3に示すように、コンタクト#1と#35の
対、#2と#36の対…といったように、それぞれが異
なる列に属して互いに対向する1対のコンタクトに差動
信号の対が割り当てられる。
ってみても、転送速度最大5MB/sのSCSI−1から
最大10MB/sのSCSI−2、20MB/s(SCSI
−3)、40MB/s(SCSI−4)、80−100MB
/s(SCSI−5)と高速化が進んでいる。また、コ
ンタクトのピッチも2.54mmから1.27mm(ピン間
の隙間約0.6mm)、0.8mm(ピン間の隙間約0.2
mm)と高密度化が進んでいる。この場合に前述のような
差動信号割当ではクロストークが大きいという問題があ
った。
は、図4に示すように列間のコンタクトの対向間隔より
も隣接コンタクトのピッチのほうが小さいため、対向
間に差動対を配置すると、その距離が相対的に離れてし
まう為、隣接するコンタクトの位置においては差動対か
ら発生する電磁界はキャンセルされない、コンタクト
間の電磁気的な結合は、対向列よりも隣接間のほうが強
い。よって、差動信号対を対向間に配置すると、そこか
ら発生する電磁界は各々独立したものとなり、隣接ピン
へは差動信号の極性(「+」と「−」)と同相のクロス
トークが発生してしまう。この場合のノイズは同相ノイ
ズとはならず接続される差動レシーバでは除去出来な
い。
で、図5はコネクタの信号入力側(Near End)において
差動信号を伝送するコンタクト対の隣りのコンタクト対
SENSE+及びSENSE−に誘起されるノイズを示
し、図6はコネクタの信号出力側(Far End )において
同様に誘起されるノイズを示す。図5及び図6から明ら
かなように、SENSE+及びSENSE−に比較的大
きなノイズが誘起されしかも誘起されるノイズは同相に
ならないので、差動レシーバの出力(SENSE+)−
(SENSE−)に大きなクロストークノイズが観測さ
れている。
すように信号ライン(以下「信号」と略称する)の間に
電磁遮蔽用接地ライン(以下GNDと略称する)を配置
することで、各信号間の結合を低くすることも行われて
いた。しかしこの方法だと、余分なGNDが必要にな
り、実装密度を高くできない欠点があった。したがって
本発明の目的は、高密度のままで従来よりもクロストー
クノイズの少ない差動信号の割当方法と、その方法の実
施に適したケーブルアセンブリを提供することにある。
手方のコンタクトとの接触部分が2列に並んで配置され
た複数のコンタクトを有するコネクタのコンタクトに差
動信号を割り当てる方法であって、一方の列内で互いに
隣接する2つのコンタクトに差動信号を構成する2つの
信号をそれぞれ割り当てることを特徴とする方法が提供
される。
との接触部分が2列に並んで配置された複数のコンタク
トを有するコネクタと、該コネクタのコンタクトの一方
の列内で互いに隣接する2つのコンタクトにそれぞれ接
続されたツイストペア線を含むケーブルとを具備するケ
ーブルアセンブリもまた提供される。
動信号の対が2列のコンタクトの一方の列内で互いに隣
接する2つのコンタクトにそれぞれ割り当てられる。こ
のように配置することにより、余分なGNDを一切入れ
ることなくクロストークノイズを低減することができ
る。その理由は、差動信号を隣接して配置すると、隣
接コンタクトは各々極めて近くに配置されている為、そ
こから発生する電磁界は差動対で打ち消し合う、隣接
する差動対間の各々のコンタクト間の距離の差は従来の
布線に比べて小さいため、発生するクロストークノイズ
は同相ノイズとなり接続される差動レシーバで除去され
る、したがって、隣接ピンへのクロストークは極めて小
さいものとなるからである。
r End におけるクロストークノイズの測定結果を示す。
図5及び図6とそれぞれ比較すると、本発明による信号
割当では誘起されるクロストークノイズのレベルが低
く、かつ、同相であるので差動レシーバで有効に低減で
きることがわかる。図11に前述のSCSI−2の信号
割当を本発明に従って改良した例を示す。
よりも列間の間隔が大きいコネクタについて説明した
が、列間の間隔が隣接コンタクト間のピッチと同程度か
それよりも小さいコネクタの多くについても本発明の信
号割当が有利であることを以下に説明する。図12はケ
ーブル用コネクタでありコンタクトとしてケーブル側が
Uビームを有した圧接用タイプ、他のコネクタとの嵌合
側が片持ち梁りタイプであるものを用いたコネクタを示
す。(a)欄はケーブル側の後方から見た図、(b)欄
は側断面図、(c)欄は上方から見た部分断面図であ
る。
クタのコンタクトと接触するコンタクトの部分10(以
下接触部分と呼ぶこととする)については列間の間隔が
隣接コンタクトのピッチと同程度かそれよりも小さい。
しかし、ケーブルと圧接される部分12(以下圧接部分
と呼ぶこととする)については(b)欄に示されるよう
にケーブルとの圧接を可能にするために上下に離れてお
り、しかも、(a)欄に示すように千鳥状に配置され、
対向コンタクト間の間隔は隣接コンタクト間のピッチよ
りもはるかに大きい。したがってこのタイプのコネクタ
においても本発明に従う信号割当を適用することにより
クロストークノイズを低減することができる。この場
合、クロストークの低減は、コンタクトの間隔に加え、
向い合うコンタクトの重なり(写影面積が大)がUビー
ム側の方が片持ち梁側に比し、大きく電磁結合的にも強
くなっていることにも起因するものである。
が水平に伸びているタイプのコネクタだけでなく、図1
3に示すような圧接部分12が上下に垂直に伸びている
タイプのコネクタにおいても同様に本発明の信号割当を
適用してクロストークノイズを低減することができる。
図14および図15はそれぞれ図12および図13に示
したコネクタ14,16にツイストペアケーブル18を
接続した本発明に係るケーブルアセンブリを示す。ツイ
ストペアケーブル18内には複数のツイストペア線20
が含まれている。それぞれのツイストペア線20はコネ
クタ14,16内の2列に並んだコンタクトの一方の列
内で隣接する2つのコンタクトに接続されている。
についてFar End においてクロストークノイズを測定し
た結果を示す。比較のために各ツイストペアを対向コン
タクト間に布線した従来タイプのケーブルアセンブリの
測定結果を図16に示す。図17を図16と比較すれば
明らかなように、本発明のケーブルアセンブリを使用す
れば誘起されるクロストークノイズのレベルが小さく、
かつ、同相であるので差動レシーバで除去することがで
きる。
差動信号を25mの距離で伝送することが容易になっ
た。なお、上記のツイストペア線20の代わりに、ツイ
ストペアごとにシールドで覆ったツイナックス線または
シールド内にさらにドレインワイヤを通すことによって
シールドをコネクタのコンタクトに接続できるようにし
たドレインワイヤ入りツイナックス線もまた使用可能で
ある。
トプラグ以外にも、ストラドルタイプのプラグやボート
toボートやワイヤtoワイヤの各コネクタが使用可能
である。これまでは、主に、ケーブルに接続されるコネ
クタに対する本発明の差動信号割当方法の適用について
説明してきたが、次に、それと嵌合すべき、プリント基
板に実装されるコネクタについて説明する。
PTH(plated through hole )タイプのコネクタの断
面図であり、図19は表面実装により実装されるSMT
(surface mount technology)タイプのコネクタの断面
図である。SMTタイプのコネクタは、PTHタイプの
コネクタに比べて、伝送特性が優れているため高速伝送
用コネクタとして広く使われている。SMTタイプのコ
ネクタが高速伝送に優れている理由は下記の通りであ
る。 プリント基板に穴を開ける必要が無いため、プリン
ト基板のトレース(多くの場合マイクロストリップ線
路)からコネクタへの接続部分での寄生LC成分が極め
て小さい 各コンタクトの物理長をほぼ同等にそろえられるた
め、各信号間の伝搬遅延時間の差(チャネルスキュー)
が少ないために、高速伝送時にも同期エラーが発生しな
い 各コンタクトの物理長をほぼ同等にそろえられるた
め、差動伝送時の差動対内の伝搬遅延時間の差(ディフ
ァレンシャルスキュー)が少ないために、高速伝送時に
もきれいな差動信号が確保でき高速伝送が可能である さらに、差動伝送時にディフアレンシャルスキュー
が少ないために、コネクタ及びプリント基板のトレース
からの電磁界の放射を少なくでき、EMIやクロストー
クノイズが少ない SMTタイプのコネクタではコンタクトの接触部分10
の2列配置をプリント基板との接続部分22の1列配置
に変換する必要がある。通常、この変換は図20に示す
ように図の左から「上下上下…」というように上の列の
コンタクトと下の列のコンタクトを順に交互に並べるこ
とで行なわれる。
で、上と下の列は接触部分10の2列配置を表わし、中
央の列は接続部分22の1列配置を表わしている。この
様なコネクタに本発明の信号割当を適用すると図21か
らわかるように、接続部分22において差動対が隣接し
なくなる。一方、差動信号を送受信する一般的な半導体
デバイスのピンは、各差動対が隣り合う様に配置してあ
る。したがって、従来のSMTコネクタと差動伝送用の
半導体デバイス間をプリント基板上のトレースで接続し
ようとすると、図22に示すようにトレースの入れ替え
を行う必要が出てくる。このトレースの入れ替えの際、
差動伝送路はヴィアを介して別のレイヤのトレースを使
うため、伝送特性が乱れてしまい、高速差動伝送の際に
問題となる。
式的に表わした図21と同様な図である。接触部分10
の2列配置を図23に示すように1列配置に変換するこ
とにより、図24に示すようにトレースの入れ替なしで
スムーズにSMTコネクタに半導体デバイスを接続する
ことができる。なおこの様な構成のコンタクトを有する
コネクタはすでに特開昭64−31361号公報及び特
開平4−147577号公報に開示されているが、いず
れも差動信号の伝送のためのものではない。
に、どうしても両端に差動信号用として使用できないコ
ンタクトが生じるが、図25のような構成にすることで
すべてのコンタクトを差動信号用として使用することが
できる。コンタクトが接触部分で2列に配置されるコネ
クタについて本発明を説明したが、同様な考えを3列あ
るいはそれ以上の配置のコネクタにも適用可能である。
高密度、高速伝送に適した差動信号の割当方法およびそ
の方法の実施に適したケーブルアセンブリが提供され
る。
る。
タを表わす図である。
における信号配置図である。
る。
ネクタのNear Endにおけるクロストークノイズの測定結
果のグラフである。
ネクタのFar End におけるクロストークノイズの測定結
果のグラフである。
図である。
である。
タのNear Endにおけるクロストークノイズの測定結果の
グラフである。
クタのFar End におけるクロストークノイズの測定結果
のグラフである。
てのSCSI−2の信号配置図である。
図である。
面図である。
す図である。
示す図である。
るクロストークノイズの測定結果の図である。
におけるクロストークノイズの測定結果の図である。
る。
る。
である。
→1列変換を説明する概念図である。
動信号割り当て方法を適用したときの半導体デバイスと
の接続パターンを示す図である。
の例における2列→1列変換の概念図である。
バイスとの接続パターンを示す図である。
の例における2列→1列変換の概念図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 接続相手方のコンタクトとの接触部分が
2列に並んで配置された複数のコンタクトを有するコネ
クタのコンタクトに差動信号を割り当てる方法であっ
て、 一方の列内で互いに隣接する2つのコンタクトに差動信
号を構成する2つの信号をそれぞれ割り当てることを特
徴とする方法。 - 【請求項2】 前記コネクタは異なる列に属するコンタ
クトの接触部分間の最小距離が同一の列内で隣接するコ
ンタクトの接触部分間の距離よりも大であるコネクタで
ある請求項1記載の信号割当方法。 - 【請求項3】 前記コネクタはケーブルに接続されるた
めのコネクタであり、それが有するコンタクトが、ケー
ブル側の隣り合うコンタクトとの重なりまたは写影面積
において他のコンタクトとの嵌合側の重なりまたは写影
面積に比べ大きいものであるとともに当該コネクタのコ
ンタクトの接触部分については異なる列に属するコンタ
クト間の最小距離が同一の列内で隣接するコンタクト間
の距離と等しいかそれよりも小である一方、 コネクタのコンタクトのケーブルとの接続部分について
は異なる列に属するコンタクト間の最小距離が同一の列
内で隣接するコンタクト間の距離よりも大であるコネク
タである請求項1記載の信号割当方法。 - 【請求項4】 前記コネクタは基板上に実装されるため
のコネクタであり、 前記コネクタのコンタクトの基板との接続部分は表面実
装に適するように同一面内に並列し、かつ、前記差動信
号が割り当てられた2つのコンタクトが該接続部分にお
いて互いに隣接しているコネクタである請求項1記載の
信号割当方法。 - 【請求項5】 接続相手方のコンタクトとの接触部分が
2列に並んで配置された複数のコンタクトを有するコネ
クタと、 該コネクタのコンタクトの一方の列内で互いに隣接する
2つのコンタクトにそれぞれ接続されたツイストペア線
を含むケーブルとを具備するケーブルアセンブリ。
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1998
- 1998-02-25 JP JP04360698A patent/JP4248042B2/ja not_active Expired - Fee Related
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