JP2006121002A - 信号伝送装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】互いに対向しない位置に配された、少なくとも一対の信号伝送端子と、これらを接続する第1の導電パターンとを基板の表面に形成した信号伝送装置において、周波数の高低にかかわらず、電磁波の放射ノイズを防止する。
【解決手段】信号伝送装置1の基板PBの表面Aには、一対の信号伝送端子TI、TOを互いに接続する第1の導電パターンP1と第2の導電パターンP2を隣接させて平行に形成し信号伝送端子の一方側では、所定のクロック信号に基づいたデジタル信号が上記第1の導電パターンに出力され、信号伝送端子の他方側には、導電パターンP1に出力された信号に対応させて導電パターンP2に出力すべき信号の電流値を決定する電流決定手段と、導電パターンP1に出力されたデジタル信号と同一周波数かつ逆位相のクロック信号を、電流決定手段で決定された電流値に制御しながら、第2の導電パターンP2に出力する信号出力手段とを設けた。
【選択図】図1
【解決手段】信号伝送装置1の基板PBの表面Aには、一対の信号伝送端子TI、TOを互いに接続する第1の導電パターンP1と第2の導電パターンP2を隣接させて平行に形成し信号伝送端子の一方側では、所定のクロック信号に基づいたデジタル信号が上記第1の導電パターンに出力され、信号伝送端子の他方側には、導電パターンP1に出力された信号に対応させて導電パターンP2に出力すべき信号の電流値を決定する電流決定手段と、導電パターンP1に出力されたデジタル信号と同一周波数かつ逆位相のクロック信号を、電流決定手段で決定された電流値に制御しながら、第2の導電パターンP2に出力する信号出力手段とを設けた。
【選択図】図1
Description
本発明は、デジタル信号を伝送する信号伝送装置、特に、液晶モニター付インターホンなどの装置において、制御部と液晶表示ユニットとを互いに接続するために使用される回路基板などに好適に適用される信号伝送装置に関する。
この種の信号伝送装置のうちで、互いに対向しない位置に一対の信号伝送端子を配したものでは、信号伝送端子同士を互いに接続するのに必要な導電パターンを基板の表面に形成し、グランドパターンを裏面全体に形成してシールド効果を持たせるような構成とされていた。
しかし、そのような構成としても、制御部と液晶表示ユニットとの間に電圧パルスを印加して伝送されるデジタル信号を伝送させた場合には、磁気ノイズを発生させ、他の電子部品に影響を与えることがあった。
下記特許文献1には、ノイズ源となる高周波電流自体を抑制することなく、高周波電流によって発生する磁界を抑制し、放射ノイズを軽減するプリント基板のパターン配線方法等が開示されている。
特開平8−274427号公報
上記のような信号伝送装置の磁気ノイズについて、発明者らによる考察を説明する。図4は、従来の信号伝送装置100の例を模式的に示した図である。
信号伝送装置100は、液晶表示ユニットLCDを備えた表示装置Sに組み込まれ、表示装置Sの全体を制御する制御部MCUと、液晶表示ユニットLCDとの間に介在し、両者を電気的に接続して、デジタル信号を伝送する機能を有する。信号伝送装置100の基板PBの表面Aには、一対の信号伝送端子(入力側の信号伝送端子TI、出力側の信号伝送端子TO)と、これらを接続する導電パターンPaとが形成され、裏面Bの全面には、グランドに接続するグランドパターンPgが形成されている。ここで、ICは、基板PBの表面Aに設けた電子部品である。
このような信号伝送装置100では、その動作時には、導電パターンPaには、所定の周波数のデジタル信号が伝送されるが、そのとき、往路Raでは、デジタル信号におけるパルス電圧の立ち上がりと立下りで異なる方向の電流が発生する。
ここで、その際に発生する磁気ノイズを考察すると、基板PBにおいて、表面Aの導電パターンPaを流れる往路Raの電流に対応して、裏面BのグランドパターンPgでも、同時に復路Rbの電流が流れ、その結果として、この往路Raの電流と復路Rbの電流とが電流ループを形成して、磁気ノイズを発生させることが推察される。
これに関する本発明者らの実験では、試験用の基板PBで、導電パターンPaに、10MHzと200MHzとの2つのデジタル信号を伝送したところ、200MHzの信号伝送時には特に問題はなかったものの、10MHzの信号伝送時には、他の電子部品ICに誤動作を起こさせる程の磁界が観測され、その磁界の強さはデジタル信号のクロック周波数に強く依存しているようであった。
本発明は、このような事情に鑑みて提案されるもので、互いに対向しない位置に配された、少なくとも一対の信号伝送端子間で、デジタル信号を伝送する信号伝送装置において、デジタル信号の伝送基準となるクロック信号の周波数に影響されずに、電磁波の放射ノイズを軽減できる信号伝送装置を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明では、互いに対向しない位置に配された、少なくとも一対の信号伝送端子と、これらを接続する第1の導電パターンとを基板の表面に形成し、この基板の裏面には上記導電パターンを含む広がりを有したグランドパターンを形成した信号伝送装置において、上記基板の表面には、上記一対の信号伝送端子を互いに接続する、上記第1の導電パターンと異なる第2の導電パターンを隣接させて平行に形成し、上記一対の信号伝送端子の一方側では、所定のクロック信号に基づいたデジタル信号が上記第1の導電パターンに出力され、上記一対の信号伝送端子の他方側には、上記第1の導電パターンに出力されたデジタル信号に対応させて上記第2の導電パターンに出力すべき信号の電流値を決定する電流決定手段と、上記第1の導電パターンに出力されたデジタル信号と同一周波数かつ逆位相のクロック信号を、上記電流決定手段で決定された電流値に制御しながら、上記第2の導電パターンに出力する信号出力手段とを設けたことを特徴とする。
請求項1によれば、一対の信号伝送端子に電圧パルスを印加してデジタル信号を伝送するときには、第1の導電パターンとグランドパターンとで形成される電流ループと、第2の導電パターンとグランドパターンとで形成される電流ループの2つの電流ループが発生するが、第2の導電パターンは第1の導電パターンに隣接して平行に形成されているので、それぞれの電流ループが流れる寄生的な回路は、ほぼ同等の特性、広がりを有するようになる。
そして、電流決定手段は、2つの電流ループによって生じる磁界が相殺されるように、第2の導電パターンに出力すべき電流値を決定する一方、信号出力手段は、電流決定手段によって決定された電流値に制御しながら、第1の導電パターンに出力された信号と同一周波数かつ逆位相のクロック信号を、第2の導電パターンに出力する。
そのため、第1の導電パターンに出力されたデジタル信号(パルス電圧)が、クロック信号に対応して存在するときには、その2つの電流ループから生じる磁界は効率的に相殺され、磁気ノイズによる電子部品等への悪影響が低減される。
またこの構成は、デジタル信号の周波数の高低にかかわらず、適用可能である。
更に、第1の導電パターンによって送信したデジタル信号に対して、第2の導電パターンを通じてクロック信号が返信されてくるので、前者のデジタル信号が伝送されたことを、送信側では確認できるという効果もある。
そのため、第1の導電パターンに出力されたデジタル信号(パルス電圧)が、クロック信号に対応して存在するときには、その2つの電流ループから生じる磁界は効率的に相殺され、磁気ノイズによる電子部品等への悪影響が低減される。
またこの構成は、デジタル信号の周波数の高低にかかわらず、適用可能である。
更に、第1の導電パターンによって送信したデジタル信号に対して、第2の導電パターンを通じてクロック信号が返信されてくるので、前者のデジタル信号が伝送されたことを、送信側では確認できるという効果もある。
図1は、本発明の信号伝送装置の一例を模式的に示した図である。
この信号伝送装置1は、表示装置Sに組み込まれており、表示装置Sの全体を制御する制御部MCUと、液晶表示ユニットLCDとの間に介在し、両者を電気的に接続して、デジタル信号を伝送する機能を有する。
信号伝送装置1の基板PBでは、互いに対向しない位置に配された、一対の信号伝送端子TI、TOと、これらを接続する第1の導電パターンP1を基板PBの表面Aに形成し、裏面Bの全面には、グランドと接続されるグランドパターンPgを形成している。更に、表面Aの信号伝送端子TOには、信号出力手段BUFを接続し、この信号出力手段BUFから、第2の導電パターンP2を、導電パターンP1に隣接させて平行に形成している。なお、ICは、基板PB表面Aに設けられた電子部品である。
この信号伝送装置1は、表示装置Sに組み込まれており、表示装置Sの全体を制御する制御部MCUと、液晶表示ユニットLCDとの間に介在し、両者を電気的に接続して、デジタル信号を伝送する機能を有する。
信号伝送装置1の基板PBでは、互いに対向しない位置に配された、一対の信号伝送端子TI、TOと、これらを接続する第1の導電パターンP1を基板PBの表面Aに形成し、裏面Bの全面には、グランドと接続されるグランドパターンPgを形成している。更に、表面Aの信号伝送端子TOには、信号出力手段BUFを接続し、この信号出力手段BUFから、第2の導電パターンP2を、導電パターンP1に隣接させて平行に形成している。なお、ICは、基板PB表面Aに設けられた電子部品である。
また、グランドパターンPgは、この例では裏面Bの全面に広がっているが、これに限られず、2つの導電パターンP1、P2を含む広がりを有していればよい。
図2の(a)は、液晶表示ユニットLCDと、信号伝送装置1の信号伝送端子TO付近とを更に詳しく説明するブロック図である。
図2(a)に示す通り、液晶表示ユニットLCDは、表示制御手段MCU2を備えている。この表示制御手段MCU2は、制御部MCUによって導電パターンP1に出力された信号を、信号伝送端子TOを介して、受け付けると、その種別(周波数)を判別し、第2の導電パターンP2に出力すべき信号の電流値を決定する電流決定手段CPUとしての機能を発揮するものであり、その際には、電流決定手段CPUは、電流値テーブルTBLを参照するようになっている。
図2(a)に示す通り、液晶表示ユニットLCDは、表示制御手段MCU2を備えている。この表示制御手段MCU2は、制御部MCUによって導電パターンP1に出力された信号を、信号伝送端子TOを介して、受け付けると、その種別(周波数)を判別し、第2の導電パターンP2に出力すべき信号の電流値を決定する電流決定手段CPUとしての機能を発揮するものであり、その際には、電流決定手段CPUは、電流値テーブルTBLを参照するようになっている。
図2(b)は、電流値テーブルTBLの一例であり、そこでは、導電パターンP1に出力された信号の種別と、導電パターンP2に出力すべき信号の電流値とを関連させて記憶している。
信号出力手段BUFは、図2(a)に示すように、電流決定手段CPUから送信されてくる、導電パターンP1に出力されたデジタル信号と同一周波数かつ逆位相のクロック信号を、電流決定手段CPUで決定された電流値に制御しながら、導電パターンP2に出力するものであり、複数の出力ドライバD#0〜D#7と、この出力ドライバD#0〜D#7を有効、無効にする電流制御レジスタREGとを備えている。
すなわち、電流制御レジスタREGの各ビットの値に応じて、出力ドライバD#0〜D#7のそれぞれを有効、無効にすることによって、電流値が制御される。なお、電流値を制御しつつ信号を出力する構成は、他の公知手段を利用してもよい。
すなわち、電流制御レジスタREGの各ビットの値に応じて、出力ドライバD#0〜D#7のそれぞれを有効、無効にすることによって、電流値が制御される。なお、電流値を制御しつつ信号を出力する構成は、他の公知手段を利用してもよい。
従って、電流決定手段CPUが、導電パターンP1に出力されたデジタル信号の種別(周波数)に応じて、電流値テーブルTBLから読み出した電流値を、電流制御レジスタREGに書き込み、かつ、導電パターンP1から受け付けたデジタル信号と同一周波数かつ逆位相のクロック信号を、信号出力手段BUFに入力すれば、信号出力手段BUFでは、出力ドライバD#0〜D#7のうち、電流制御レジスタREGに書き込まれた電流値に従って有効になったものが、そのクロック信号を導電パターンP2に出力する。
なお、導電パターンP1はただ一つとは限られず、複数であってもよい。また、導電パターンP1によって伝送されるデジタル信号の基本となるクロック信号は、異なった周波数の複数のクロック信号を切り替えたものでもよい。更に、導電パターンP2もただ1つとは限られず、複数であってもよい。
なお、導電パターンP1はただ一つとは限られず、複数であってもよい。また、導電パターンP1によって伝送されるデジタル信号の基本となるクロック信号は、異なった周波数の複数のクロック信号を切り替えたものでもよい。更に、導電パターンP2もただ1つとは限られず、複数であってもよい。
本発明では、所定のクロック信号に基づいたデジタル信号を、導電パターンP1を通じて伝送するときには、そのクロック信号と同一の周波数かつ逆位相のクロック信号を、導電パターンP2を通じて逆方向から伝送するが、そのデジタル信号のパルス電圧がプラス側に変化する場合には、信号伝送端子TI、導電パターンP1、グランドパターンPg(導電パターンP1とグランドパターンPgとの間では、層間容量を介した変位電流が流れる)、接地点へという経路で電流が流れ、このとき、クロック信号はマイナス側に変化するので、グランドパターンPgの接地点、グランドパターンPg、導電パターンP2(グランドパターンPgと導電パターンP2との間では、層間容量を介した変位電流が流れる)、信号出力手段BUFへという経路で電流が流れる。また、デジタル信号のパルス電圧がマイナス側に変化する場合に関しても同様である。
図3は、信号伝送端子TOを介して、導電パターンP1によって伝送されるデジタル信号S1と、信号伝送端子TOを介して、導電パターンP2に出力されるクロック信号S2との関係を示す波形図である。
図3に示すように、デジタル信号S1(導電パターンP1側)のパルス電圧の変化点と、クロック信号S2(導電パターンP2側)の変化点とは、多くの場合に一致し、そのときには、デジタル信号S1とクロック信号S2とで互いに逆方向に電流が流れる。
したがって、デジタル信号S1の電圧パルスが、クロック信号S2のあるときに生じるものに対しては、デジタル信号S1とクロック信号S2とによって互いに逆方向に電流が流れ、それらによって発生する2つの磁界は、互いに相殺して、磁気ノイズを減少させる。
また、デジタル信号S1の種別に応じた電流値を電流値テーブルTBLに用意しておけば、磁気ノイズによる電子部品IC等への悪影響を更に低減することができる。
また、デジタル信号S1の種別に応じた電流値を電流値テーブルTBLに用意しておけば、磁気ノイズによる電子部品IC等への悪影響を更に低減することができる。
1 信号伝送装置
BUF 信号出力手段
CPU 電流決定手段
P1 第1の導電パターン
P2 第2の導電パターン
PB 基板
Pg グランドパターン
TI 入力側の信号伝送端子
TO 出力側の信号伝送端子
BUF 信号出力手段
CPU 電流決定手段
P1 第1の導電パターン
P2 第2の導電パターン
PB 基板
Pg グランドパターン
TI 入力側の信号伝送端子
TO 出力側の信号伝送端子
Claims (1)
- 互いに対向しない位置に配された、少なくとも一対の信号伝送端子と、これらを接続する第1の導電パターンとを基板の表面に形成し、この基板の裏面には上記導電パターンを含む広がりを有したグランドパターンを形成した信号伝送装置において、
上記基板の表面には、上記一対の信号伝送端子を互いに接続する、上記第1の導電パターンと異なる第2の導電パターンを隣接させて平行に形成し、
上記一対の信号伝送端子の一方側では、所定のクロック信号に基づいたデジタル信号が上記第1の導電パターンに出力され、
上記一対の信号伝送端子の他方側には、
上記第1の導電パターンに出力されたデジタル信号に対応させて上記第2の導電パターンに出力すべき信号の電流値を決定する電流決定手段と、
上記第1の導電パターンに出力されたデジタル信号と同一周波数かつ逆位相のクロック信号を、上記電流決定手段で決定された電流値に制御しながら、上記第2の導電パターンに出力する信号出力手段とを設けたことを特徴とする信号伝送装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004309927A JP2006121002A (ja) | 2004-10-25 | 2004-10-25 | 信号伝送装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004309927A JP2006121002A (ja) | 2004-10-25 | 2004-10-25 | 信号伝送装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006121002A true JP2006121002A (ja) | 2006-05-11 |
Family
ID=36538568
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004309927A Withdrawn JP2006121002A (ja) | 2004-10-25 | 2004-10-25 | 信号伝送装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2006121002A (ja) |
-
2004
- 2004-10-25 JP JP2004309927A patent/JP2006121002A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080108 |