TWI389144B - 訊號傳輸纜線 - Google Patents

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TWI389144B TW099138202A TW99138202A TWI389144B TW I389144 B TWI389144 B TW I389144B TW 099138202 A TW099138202 A TW 099138202A TW 99138202 A TW99138202 A TW 99138202A TW I389144 B TWI389144 B TW I389144B
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/08—Flat or ribbon cables
    • H01B7/0861—Flat or ribbon cables comprising one or more screens

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  • Communication Cables (AREA)
  • Insulated Conductors (AREA)

Description

訊號傳輸纜線
本發明是有關於一種訊號傳輸纜線，且特別是有關於一種減少雜訊耦合及阻抗變異之訊號傳輸纜線。
在設計訊號傳輸纜線時，防電磁波干擾(Electro magnetic interference,EMI)及阻抗匹配(Impedance match)係兩個必須考慮的因素。電磁波干擾的防制方法可藉由包覆金屬鋁箔或金屬編織物於導線的絕緣層的外圍，將電磁能量及信號維持於纜線中，並以提供高頻信號對地的返回路徑，藉以減少訊號輻射所造成的干擾。目前常用差動訊號的傳輸方式來降低發射端與接收端之間的共模雜訊。
傳統的傳輸纜線，通常使用束圓狀(Circle)或扁平狀(flat)的結構。然而，以束圓狀包覆的絕緣導線因電源線與訊號線相互纏繞而造成阻抗變異而不易控制。另外，以扁平狀包覆的絕緣導線，雖然無電源線與訊號線相互纏繞的問題，但電源線與訊號線之間雜訊耦合的問題仍會產生，有待進一步改善。
本發明係有關於一種訊號傳輸纜線，採用雙層疊構方式，藉以減少雜訊耦合及阻抗變異的問題，使得訊號的傳輸更穩定且更不易輻射出纜線。
根據本發明之一方面，提出一種訊號傳輸纜線，包括：一導電膠帶、數條第一絕緣導線以及數條第二絕緣導線。導電膠帶捲成一內導電層以及一外導電層。數條第一絕緣導線相互並排設置，且平貼於內導電層上，此些第一絕緣導線用以傳輸一組接地訊號以及一組電壓訊號。數條第二絕緣導線相互並排設置，且平貼於外導電層上，此些第二絕緣導線用以提供一組電源。此組電源與此組電壓訊號被內導電層隔離。其中，此些第一絕緣導線與此些第二絕緣導線上下相疊，且此些第一及第二絕緣導線等距排列於外導電層內。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
本實施例所揭露之訊號傳輸纜線，用以連接一電路。此電路具有一特性阻抗，而訊號傳輸纜線的特性阻抗與電路的特性阻抗相匹配，以避免部分訊號被反射回到發射端，而產生反射損失(return loss)或插入損失(insertion loss)。請參考第1圖，其繪示本實施例之訊號傳輸纜線連接於發射端與接收端之間的示意圖。發射端10具有一運算放大器12，其具有二輸出端DOUT+ 及DOUT- ，用以產生一組電壓訊號。電壓訊號以差動對的方式由發射端10傳送至接收端20。此外，接收端20具有一運算放大器22，用以接收電壓訊號。在本實施例中，接收端20後方所耦接的電路例如是液晶顯示器驅動電路(未繪示)，用以接收具有一工作額度之電壓訊號，藉以驅動液晶顯示器內部的畫素電晶體，並使其正常運作。
在第1圖中，接收端20的運算放大器22具有第一輸入端RIN+ 、第二輸入端RIN- 及輸出端ROUT ，第一輸入端RIN+ 用以接收差動正電壓訊號，第二輸入端RIN- 用以接收差動負電壓訊號，輸出端ROUT 送出RIN+ 相對於RIN- 的差值訊號。此外，第一輸入端RIN+ 及第二輸入端RIN- 間有等效一特性阻抗R，特性阻抗R之大小例如為100歐姆。
上述之傳輸方式可用於以低電壓差動訊號(Low-Voltage Differential Signaling，LVDS)傳輸的電路上，藉以降低發射端10與接收端20之間共模雜訊的輻射，並使訊號由發射端10傳輸到接收端20時的電位保持一致，以避免雜訊干擾傳輸信號。
請同時參考第1及2圖，其中第2圖繪示本實施例之訊號傳輸導線沿著A-A線的剖面示意圖。訊號傳輸纜線100包括一導電膠帶110、數條第一絕緣導線120以及數條第二絕緣導線130。導電膠帶110捲成一內導電層112以及一外導電層114，其中內導電層112的一側例如具有導電黏膠，以使第一絕緣導線120可平貼於內導電層112上。此外，外導電層114之一側例如具有導電黏膠，以使第二絕緣導線130可平貼於外導電層114上。
在本實施例中，導電膠帶110例如為內含導電纖維的導電布，或是以銅箔、鋁箔等導電材料所做成之導電布。導電膠帶110具有黏性及可撓性，其可經多次捆匝而分別包覆於扁平狀之第一絕緣導線120之外圍及扁平狀之第二絕緣導線130之外圍。舉例而言，進行第一次捆匝時，先將多數條第一絕緣導線120平貼地導電膠帶110的第一部分(即內導電層112)上，接著，翻轉貼附於第一部分(內導電層112)上之第一絕緣導線120，使其平貼於導電膠帶110的第二部分(即外導電層114的上層114a)上；之後，將多數條第二絕緣導線130平貼地未使用到的第三部分(即外導電層114的下層114b)上，接著，翻轉貼附於第二部分上之第二絕緣導線130或貼附於第三部分的第一絕緣導線120，使第一絕緣導線120與第二絕緣導線130以雙層的方式疊構成一體。其中，第一絕緣導線120與第二絕緣導線130之間以內導電層112相隔離，且共同包覆於外導電層114內，以完成第二次捆匝，如第2圖所示。
因此，本實施例藉由單一個導電膠帶110即可完成一匝的內導電層112以及一匝的外導電層114，以節省導電膠帶110的用量。在另一實施例中，導電膠帶110亦可以兩個分離的膠帶來製作內導電層112以及外導電層114。因此，本發明對上述之實施例不加以限制。
此外，平貼於內導電層112上的第一絕緣導線120相互並排設置，呈扁平狀，用以提供一接地參考準位以及一組電壓訊號。電壓訊號例如是一差動對訊號。另外，平貼於外導電層114上的第二絕緣導線130相互並排設置，呈扁平狀，用以提供一組電源。由於第一絕緣導線120與第二絕緣導線130上下相疊，故橫向尺寸相對縮小。再者，通過上方之第一絕緣導線120的電壓訊號與通過下方之第二絕緣導線130的被內導電層112隔離，故可減少電源雜訊耦合(Power noise coupling)，使得訊號的傳輸更穩定。
如第2圖所示，以四個通道以及三條接地導線124的訊號傳輸纜線100為例，每一個通道具有一組訊號導線122，例如是差動對訊號導線122a及122b，用以傳輸差動對訊號，以使各個通道可同時執行傳輸與接收的功能。此外，通道的訊號導線122之間以一接地導線124相隔，因此每個通道的周圍均被接地用的導電膠帶110以及一接地導線124所包覆，減少雜訊耦合，使得各個通道中的訊號雜訊比(Signal/Noise ratio)可提高、訊號的品質更穩定，且阻抗不易變異。
在本實施例中，訊號導線122例如是多芯絕緣導線，其包括一絕緣層126a以及包覆於絕緣層126a內的多條裸線126b。此外，接地導線124例如是無絕緣層之單芯裸線128絞成的。在阻抗匹配上，訊號導線122(例如鐵氟龍線以鐵氟龍絕緣皮(紅，黑，藍，綠)包覆)相對於外圍的內導電層112及外導電層114的距離D均保持一致。由於每一組訊號導線122的特性阻抗大致上與相對於導電膠帶110的距離D呈正相關，故訊號傳輸時的阻抗可維持在一定的範圍內(如第3圖所示)，更易於控制。在一實施例中，每一組訊號導線122的特性阻抗與接收端電路的特性阻抗R(例如100歐姆)相匹配，以降低反射損失或插入損失。
請同時參考第1及3圖，其中第3圖繪示本實施例之訊號傳輸纜線的阻抗值及實驗數據圖。當訊號由發射端10傳輸到接收端20時，訊號傳輸纜線100的最大阻抗為100.5歐姆，最小阻抗為98.4歐姆，平均阻抗為99.5歐姆(一般為正負15歐姆)，阻抗的變異量小，更易於控制。因此，本實施例之訊號傳輸纜線100的特性阻抗與接收端電路的特性阻抗R(例如100歐姆)相匹配，故可有效降低反射損失或插入損失。
雖然上述實施例之訊號傳輸纜線係以低電壓差動訊號(LVDS)纜線為例，但本發明並不受限於此，只要以雙層疊構方式排列之訊號傳輸纜線並在層與層間加入導電材料破壞耦合效應及穩定阻抗，皆涵蓋於本發明的範圍內。
綜上所述，本實施例所揭露之訊號傳輸纜線，係利用雙層疊構方式，藉以減少雜訊耦合及克服阻抗變異的問題，使得訊號的傳輸更穩定，並具有下列之特點：
(1)傳輸訊號纜線的橫向尺寸可大幅減少，約為3.85mm，遠小於傳統扁平狀訊號傳輸纜線的橫向尺寸(12mm)。此外，傳輸訊號纜線的縱向尺寸，約為1.3mm，亦小於傳統束圓狀訊號傳輸纜線的縱向尺寸(3.5mm)。
(2)特性阻抗的變異小，且電源線與訊號線分層不會發生相互纏繞的問題。
(3)減少插入損失、反射損失及提高訊號傳輸的速度及穩定性。
(4)導電膠帶具有內外雙層屏蔽的效果，可減少訊號導線受到電壓雜訊耦合及電磁波干擾之影響。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10．．．發射端
12、22．．．運算放大器
20．．．接收端
DOUT+ 、DOUT- ．．．輸出端
RIN+ ．．．正輸入端
RIN- ．．．負輸入端
ROUT ．．．差動輸出端
R．．．終端阻抗
100．．．訊號傳輸纜線
110．．．導電膠帶
112．．．內導電層
114．．．外導電層
114a、114b．．．上層、下層
120．．．第一絕緣導線
122．．．訊號導線
122a、122b．．．差動對訊號導線
124．．．接地導線
126a．．．絕緣層
126b．．．多芯裸線
128．．．單芯裸線
130．．．第二絕緣導線
VDD．．．正電源
VSS．．．負電源
D．．．距離
第1圖繪示本實施例之訊號傳輸纜線連接於發射端與接收端之間的示意圖。
第2圖繪示本實施例之訊號傳輸導線沿著A-A線的剖面示意圖。
第3圖繪示本實施例之訊號傳輸纜線的阻抗值及實驗數據圖。
100．．．訊號傳輸纜線
110．．．導電膠帶
112．．．內導電層
114．．．外導電層
114a、114b．．．上層、下層
120．．．第一絕緣導線
122．．．訊號導線
122a、122b．．．差動對訊號導線
124．．．接地導線
126a．．．絕緣層
126b．．．多芯裸線
128．．．單芯裸線
130．．．第二絕緣導線
VDD．．．正電源
VSS．．．負電源
D．．．距離

Claims (10)

  1. 一種訊號傳輸纜線，包括：一導電膠帶，捲成一內導電層以及一外導電層；複數條第一絕緣導線，相互並排設置，且平貼於該內導電層上，該些第一絕緣導線用以傳輸一組接地訊號以及一組電壓訊號；以及複數條第二絕緣導線，相互並排設置，且平貼於該外導電層上，該些第二絕緣導線用以傳輸一組電壓源，該組電壓源與該組電壓訊號被該內導電層隔離；其中，該些第一絕緣導線與該些第二絕緣導線上下相疊，且該些第一及第二絕緣導線等距排列於該外導電層內。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之訊號傳輸纜線，其中該些第一絕緣導線包括至少一接地導線以及複數組訊號導線，各該接地導線位於該些組訊號導線之間。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之訊號傳輸纜線，其中各該接地導線包括單芯導線。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之訊號傳輸纜線，其中各該組訊號導線包括多芯絕緣導線。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之訊號傳輸纜線，其中各該組訊號導線包括一差動對訊號導線。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之訊號傳輸纜線，其中該組電壓訊號包括一差動對訊號。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之訊號傳輸纜線，其中該組電壓源包括一組正電壓以及一組負電壓。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之訊號傳輸纜線，用以連接一電路，該電路具有一特性阻抗，其中各該第一絕緣導線的特性阻抗與該特性阻抗相匹配。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之訊號傳輸纜線，其中各該第一絕緣導線相對於該內導電層及該外導電層之距離保持一致。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之訊號傳輸纜線，其中該訊號傳輸纜線包括低電壓差動訊號(Low-Voltage Differential Signaling，LVDS)纜線。
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